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1、气候诊断及绘图实用技术讲座你现在浏览的是第一页，共90页资料的收集资料的收集气候诊断方法气候诊断方法绘图绘图分析分析你现在浏览的是第二页，共90页第一部分第一部分 资料的收集资料的收集气象资料：气象资料：站点、省局信息中心、国家气候中心网站（160站降水及气温资料等）、中国气象科学数据共享服务网。（http:/）大气环流场、海温资料：大气环流场、海温资料：NCEP、EC、海温、气候监测公报（国家气候中心、NCEP）、74个特征量等。你现在浏览的是第三页，共90页第二部分第二部分气候诊断气候诊断（1）资料的预处理(均一性检验等)；（2）要素的年际（时间演变曲线)及年代际（滑动平均)变化分析；（3
2、）要素的空间分布特点：EOF展开等；（4）典型年的选取（大于或小于某个阈值,常用标准差)；（5）成因或者机理分析：相关分析、合成分析你现在浏览的是第四页，共90页要充分利用利用EXCELEXCEL进行初步的统计分析：序列的各种统计量；趋势分析、相关分析；数据的标准化、筛选、分类汇总等。利用已有的统计分析程序统计分析程序：目前用于气候诊断方法比较多，比如EOF、M-K突变检测、小波分析等。下面介绍一下M-K、小波分析的程序修改、资料准备、结果分析、绘图的有关问题。你现在浏览的是第五页，共90页1 1 大气科学研究中的的绘图，最主要的有大气科学研究中的的绘图，最主要的有两类：时间演变图（曲线图、柱
3、状、散点两类：时间演变图（曲线图、柱状、散点等）、等值线分布图。等）、等值线分布图。一、几种气象绘图软件的介绍一、几种气象绘图软件的介绍第三部分 绘图你现在浏览的是第六页，共90页 第一类图比较简单，最常用第一类图比较简单，最常用ExcelExcel等软等软件制作，当然要满足一些更高要求的时候件制作，当然要满足一些更高要求的时候可以用可以用OriginOrigin等绘图软件。等绘图软件。第二类等值线的绘制也有很多种软件可第二类等值线的绘制也有很多种软件可选，诸如选，诸如MicapsMicaps、GrAdsGrAds、MatlabMatlab、SurferSurfer等。等。你现在浏览的是第七页
4、，共90页(1)GrADS画图简单快速，提供了许多大气领域中常用的函画图简单快速，提供了许多大气领域中常用的函数，如求涡度、散度、纬向平均、面积平均等。数，如求涡度、散度、纬向平均、面积平均等。数据格式为二进制，有时候发生错误难以找到；数据格式为二进制，有时候发生错误难以找到；画省份的分布图不方便等。画省份的分布图不方便等。(2)Surfersurfer比较简单实用，适合各种区域的分布图绘比较简单实用，适合各种区域的分布图绘制。制。你现在浏览的是第八页，共90页二二演变曲线的绘图演变曲线的绘图主要利用主要利用EXCEL（ORIGIN）要素的年代及年代际变化曲线；要素的趋势线、滑动均线等；散点图
5、；一些气候诊断结果的绘图（M-K等)你现在浏览的是第九页，共90页你现在浏览的是第十页，共90页你现在浏览的是第十一页，共90页你现在浏览的是第十二页，共90页SurferSurfer的主要功能是绘制等值线图，的主要功能是绘制等值线图，此外它还可以绘制张贴图，分类张贴图，此外它还可以绘制张贴图，分类张贴图，矢量图，影像图，线框图，表面图等形式矢量图，影像图，线框图，表面图等形式的图形。的图形。三、三、SurferSurfer绘图软件绘图软件你现在浏览的是第十三页，共90页你现在浏览的是第十四页，共90页你现在浏览的是第十五页，共90页山西1960-2008年65站夏季降水距平百分率时间剖面图你
6、现在浏览的是第十六页，共90页山西1960-2008年62站夏季气温距平时间剖面图你现在浏览的是第十七页，共90页（一（一)等值线图的绘制等值线图的绘制Surfer的最主要的功能是绘制等值线的最主要的功能是绘制等值线图，但并不是我们具有了数据文件就可以图，但并不是我们具有了数据文件就可以直接绘制等值线，直接绘制等值线，Surfer要求绘制等值线的要求绘制等值线的数据有特殊的格式要求，即首先要将数据数据有特殊的格式要求，即首先要将数据文件转换成文件转换成Surfer认识的认识的GRD文件格式，文件格式，才能绘制等值线（才能绘制等值线（当然，可以直接生成当然，可以直接生成Surfer接受的接受的A
7、SCII码的码的GRD文件格式，这文件格式，这样就可以直接作图，此方法将在后面介绍样就可以直接作图，此方法将在后面介绍）。）。你现在浏览的是第十八页，共90页假设你有三列数据分别为假设你有三列数据分别为X，Y，Z，其，其中中Z为点（为点（X，Y）处的值，存在文件）处的值，存在文件*.dat中，其中第一列是中，其中第一列是X坐坐标，第二列是标，第二列是Y坐标，第坐标，第三列是（三列是（X，Y）上的值）上的值Z，则绘制等值线的步骤如下：则绘制等值线的步骤如下：你现在浏览的是第十九页，共90页步骤一：把数据文件转换成步骤一：把数据文件转换成GRD文件文件在在“网格化方法网格化方法”中选择一种插值方法
8、（中选择一种插值方法（如果你需要比原始如果你需要比原始数据的网格数据的网格X和和Y更密的更密的Z数据，或是你的网格是非均匀的数据，或是你的网格是非均匀的），），则在网格化的过程中，则在网格化的过程中，Surfer会自动进行插值计算，生成会自动进行插值计算，生成更密网格的数据。更密网格的数据。如果你只是想绘制原始数据的图，不想插值，则最好选择如果你只是想绘制原始数据的图，不想插值，则最好选择加权反距离方法或克立格方法加权反距离方法或克立格方法。因为这两种方法在插值点与。因为这两种方法在插值点与取样点重合时，插值点的值就是样本点的值，而其它方法取样点重合时，插值点的值就是样本点的值，而其它方法不能
9、保证如此。不能保证如此。在在“输出网格文件输出网格文件”中输入输出文件名中输入输出文件名*.GRD，然后在，然后在“网格线几何学网格线几何学”中设置网格点数。这里需要注意的是，当中设置网格点数。这里需要注意的是，当X和和Y的数值相差很大时，这里显示的最大最小值可能有错误（即与原的数值相差很大时，这里显示的最大最小值可能有错误（即与原始数据不同），这是始数据不同），这是Surfer软件本身的问题，遇到这种情况，软件本身的问题，遇到这种情况，必须手动改正这种错误，即输入正确的最大最小值。必须手动改正这种错误，即输入正确的最大最小值。你现在浏览的是第二十页，共90页如果我们的数据没有此类问题，就不必
10、手动改正最大最小如果我们的数据没有此类问题，就不必手动改正最大最小值。但必须手动改正值。但必须手动改正X和和Y的间距或数据行数，这二者是相关的间距或数据行数，这二者是相关的，改动一个，另一个自动改正。如果你的原始数据是等间的，改动一个，另一个自动改正。如果你的原始数据是等间距的，这里的距的，这里的X和和Y的间距或数据行数最好与原数据一致，这的间距或数据行数最好与原数据一致，这样可以减少插值带来的误差。我们的数据是不均匀的，所以样可以减少插值带来的误差。我们的数据是不均匀的，所以必须插值，这里可以不进行任何改动。必须插值，这里可以不进行任何改动。点点“确定确定”，画图所需要的，画图所需要的GRD
11、文件文件*.GRD就生成了。就生成了。你现在浏览的是第二十一页，共90页步骤二：画等值线步骤二：画等值线打开菜单打开菜单“地图地图|等值线图等值线图|新建等值线图新建等值线图，在，在“打开网格打开网格”对话框中选择刚才输出对话框中选择刚才输出的的GRD文件，如文件，如*.GRD，点，点“确定确定”，则一，则一副等值线图就画完了。副等值线图就画完了。你现在浏览的是第二十二页，共90页克里格插值克里格插值最小曲率插值最小曲率插值你现在浏览的是第二十三页，共90页步骤三：等值线图的设置步骤三：等值线图的设置在所画的等值线图中双击鼠标，或点击在所画的等值线图中双击鼠标，或点击右键，选中右键，选中“属性
12、属性”，就会出现设置等值，就会出现设置等值线的各种属性；线的各种属性；在图的边缘双击鼠标则可以改动坐标轴在图的边缘双击鼠标则可以改动坐标轴的属性。的属性。你现在浏览的是第二十四页，共90页（二）（二）bln文件的制作（地图数文件的制作（地图数字化）字化）1、输入地图，用map|basemap命令选择地图，双击地图，在出现的编辑属性中，在其图象坐标（imagecoordinates）中将最北、最南、最西和最东的点坐标改成经纬度，然后进行数字化，存盘。修改标志符。你现在浏览的是第二十五页，共90页2、几个注意的问题、几个注意的问题用用fileimport可以引入一张图片，但可以引入一张图片，但不能
13、进行数字化不能进行数字化；必须用；必须用mapbasemap引入才可以数字化，建议首先定义好引入才可以数字化，建议首先定义好四角的坐标，再做数字化。四角的坐标，再做数字化。可以用各地的区域图或彩色的可以用各地的区域图或彩色的jpg文文件件，可以利用，可以利用mapinfo作底图作底图，也可以用，也可以用google找出某地的地图，把该图存起来，找出某地的地图，把该图存起来，而后进入而后进入surfer，进行数字化。，进行数字化。你现在浏览的是第二十六页，共90页3、bln文件的格式length，flagx1，y1x2，y2.xn，ynlength，flagx1，y1x2，y2.xn，yn其中，
14、length是背景地图曲线中点坐标的个数，如果Xn=x1，Yn=y1，那么所有的点将围成一个圈。如果不是这样，则是一条不闭合的曲线。曲线中点坐标的个数曲线中点坐标的个数flag的值为的值为1或或0，当，当flag=1时，闭时，闭合曲线里面的等值线可以用此合曲线里面的等值线可以用此bln文件文件blank掉掉(即将闭合曲线中即将闭合曲线中的等值线消除的等值线消除)，如果，如果flag=0，则，则是曲线外面的等值线被是曲线外面的等值线被blank。你现在浏览的是第二十七页，共90页在例子中，我所提供的在例子中，我所提供的bln文件为文件为flag=0的格式，当然可以将其改成的格式，当然可以将其改成
15、1。你现在浏览的是第二十八页，共90页flag=1的例子，海温场的等值线，陆的例子，海温场的等值线，陆地需要地需要blank掉。掉。你现在浏览的是第二十九页，共90页假设我们已经有了一个山西降水的等值线图，其原始数据文件为“降水克里格.grd”.打开网格|空白.选择文件“降水克里格.grd”.，“确定”，然后在新的对话框中选择“SXDIGIT.BLN”，“确定”，再在新的对话框中输入要输出的GRD文件的名字(假设为out.GRD)，点确定就可以得到一个blank过的GRD文件，则用out.GRD再做等值线图（图二），最后再叠加山西的基面图就成为我们最后需要的等值线图（图三）。4bln文件及文件
16、及blank作图作图你现在浏览的是第三十页，共90页5在等值线图上加上基面图在等值线图上加上基面图在Surfer中打开地图|基面图.然后打开SXDIGIT.BLN文件，就可以画出地图了。用视图|适合窗口可以很好的显示.然后我们可以把相应的等值线图用第二部分的方法画出(注意基面图的网格坐标必须与等值线图的网格坐标一致，至少基面图的网格坐标要包含等值线图的网格坐标)。再按F2键(选中所有对象，或CTRL+A)，点击地图|叠合图就可以将两幅图合成一副图。打开视图|对象管理，选中“基面图”，点右键，选叠合顺序|移到前面就可以将背景图移到前面一层。这样一幅好的等值线图就画好了。你现在浏览的是第三十一页，
17、共90页图一图二图三你现在浏览的是第三十二页，共90页最后，再总结一下这个过程：最后，再总结一下这个过程：（1）建立某地的）建立某地的bln文件；文件；（2）应用数据格点化（生成）应用数据格点化（生成*.GRD文件）；文件）；（3）用）用bln文件白化已经格点化的文件，得到文件白化已经格点化的文件，得到一个一个blank过的过的GRD文件；文件；（4）用）用blank过的过的*.GRD做等值线图；做等值线图；（5）调用）调用basemap(*.bln),将二者将二者Overlap。你现在浏览的是第三十三页，共90页（三)、张贴图和分类张贴图张贴图和分类张贴图有时候，我们需要在基面图中添加台站的
18、坐标，并用三角，五星等符合将其标出，且在旁边写上台站的名字，这可以用张贴图和分类张贴图完成。1、首先介绍张贴图，它的数据文件一般格式是:x1，y1，label1x2，y2，label2.xn，yn，labeln其中，Xn，Yn为坐标值，label为数字或文字。你现在浏览的是第三十四页，共90页你现在浏览的是第三十五页，共90页2、分类张贴图与张贴图类似，只是对不同的点，根据某些规则分类而已。譬如还是test.dat文件，我们把c列看成是每个点的高程，则可以根据高程对各点分类。如高程在25-54的用十字表示，88-105的用三角表示等。打开地图|张贴图|新建分类张贴图.，选择文件test.dat
19、，选确定，则出现一副分类张贴图，双击图可以编辑属性，这里会多一个分类选项卡，这里的选项最大最小值，符号等都可以改，不再详述。需要注意的是分类张贴图至少要有三列数据，其中第三列就是分类的标准。你现在浏览的是第三十六页，共90页你现在浏览的是第三十七页，共90页关于关于surfer中中blank后边缘出现空白的解决后边缘出现空白的解决办法办法为解决此问题，可以提高网格密度，比如将其原始数据文件用插值方法进行更密的网格化。则边缘区域几乎无空白，你现在浏览的是第三十八页，共90页在surfer里怎样把坐标的单位设为中文？上轴和下轴直接输入中文就可以了，字体最好选宋体，不然汉字之间的间距可能较大。你现在
20、浏览的是第三十九页，共90页左轴：（1）先在Title中输入中文，如“纬度”，这里要根据中文的排列形式对所输入的汉字进行回车处理，如我想把汉字显示成从下到上的侧放形式，就得把“纬度”改输成“度纬”，然后把光标移到“度”字后，按CTRL回车，依次把每个汉字排成竖放的形式。（2）在angle中选270度，这一步是纵轴汉字乱码的主要原因，选270度一般就不会乱码了。（3）把字体选成“宋体”，注意宋体前有个“”，如果没有这样的字体，则需安装汉字库。总之注意三点：（1）上下轴angle选0度，左右轴选270度。（2）字体选“宋体”或“宋体”（3）注意汉字的排列形式你现在浏览的是第四十页，共90页你现在浏
21、览的是第四十一页，共90页等值线数值标记的修改。等值线数值标记的修改。map|contourmap|editlabels你现在浏览的是第四十二页，共90页四、GrAds绘图作图需要准备的文件：*.nc（或者*.grd）（数据文件）（数据文件）*.ctl*.gs你现在浏览的是第四十三页，共90页NcepNcep资料的下载资料的下载资料处理资料处理GsGs文件的编写文件的编写绘图绘图图的分析图的分析（以下的讲解都结合实际例子）（以下的讲解都结合实际例子）你现在浏览的是第四十四页，共90页怎样学习怎样学习GrAdsGrAds软件软件?1 1 基本的命令要会用基本的命令要会用,善于利用快速参考手册；善
22、于利用快速参考手册；2 2 多动手练习、多编写多动手练习、多编写gsgs文件。文件。你现在浏览的是第四十五页，共90页你现在浏览的是第四十六页，共90页你现在浏览的是第四十七页，共90页你现在浏览的是第四十八页，共90页你现在浏览的是第四十九页，共90页你现在浏览的是第五十页，共90页你现在浏览的是第五十一页，共90页你现在浏览的是第五十二页，共90页第一部分第一部分 NCEP NCEP资料的下载及资料的下载及 NCEP NCEP资料介绍资料介绍http:/www.esrl.noaa.gov/psd/data/gridded/NCEP再分析资料;EC欧洲再分析资料;要素要素：基本要素（位势高度
23、、温度、比湿、相对湿度、U、V风场、垂直速度）其他一些导出量，如两个物理量的协方差、流函数、速度势等等;你现在浏览的是第五十三页，共90页区域范围区域范围:全球全球;时间范围时间范围:1948至今；至今；1979至今；至今；时间尺度时间尺度：月、日、一日四次资料;格点格点:2.5X2.5；1X1;0.25X0.25垂直层次垂直层次:17层（1000、925、850、700、600、500、400、300、250、200、150、100、70、50、30、20、10）你现在浏览的是第五十四页，共90页你现在浏览的是第五十五页，共90页例1-计算散度和涡度reinitsdfopend:/2010/
24、day/uwnd.1999.ncsdfopend:/2010/day/vwnd.1999.ncsetlon70140setlat1555setlev850你现在浏览的是第五十六页，共90页i=180while(i=183)settisetgradsoffsetgridoffdefinevor=hcurl(uwnd.1,vwnd.2)definediv=hdivg(uwnd.1,vwnd.2)你现在浏览的是第五十七页，共90页dvor*100000ddiv*100000drawstring0.90.1510e-5s-1printimd:/2010/sample1/vor199908i-850hP
25、a.pngwhiteci=i+1endwhile;你现在浏览的是第五十八页，共90页你现在浏览的是第五十九页，共90页setgxoutshaded*设置最大等直线的值，超过的不再画出*setcmax0dvor*100000setgxoutcontourdvor*100000你现在浏览的是第六十页，共90页setgxoutshaded*设置最小等直线的值，小于的不再画出*setcmin0dvor*100000setgxoutcontourdvor*100000你现在浏览的是第六十一页，共90页例例2-与位势高度场相关与位势高度场相关reinitsdfopend:/2010/month/hgt.m
26、on.mean.ncsetlev500setx1144sety173setgxoutfwritesetfwrited:/2010/sample2/hgt09.grd第一步第一步资料处理资料处理你现在浏览的是第六十二页，共90页tt=165while(tt30 m s-1）；（b）200 hPa风距平场（阴影区：距平风速15 m s-1）图的分析图的分析1-你现在浏览的是第八十四页，共90页2008年年5月月1日日6月月22日沿日沿37.542.5 N 平均的平均的200 hPa 经经向向风时间风时间-经经度剖面（度剖面（单单位：位：m s-1，阴影区，阴影区为为南南风风区，区，粗粗实线实线代表
27、槽代表槽线线所在；点虚所在；点虚线线表示脊表示脊线线位置；粗点位置；粗点线线：Rossby波列的波列的传传播）播）你现在浏览的是第八十五页，共90页（a）（b）2008年5月28日6月19日平均环流：（a）850 hPa风场（矢量线，单位：m s-1）与强风速带（阴影区：全风速12 m s-1）和位势高度场（黑色实线，单位：dagpm）；（b）850 hPa风距平场、位势高度距平场（单位：dagpm）和OLR负距平区（阴影）你现在浏览的是第八十六页，共90页图的分析图的分析2-合成场的分析合成场的分析你现在浏览的是第八十七页，共90页图的分析图的分析3-沿某纬度的合成剖面图分析沿某纬度的合成剖面图分析你现在浏览的是第八十八页，共90页图的分析图的分析4-合成场的分析合成场的分析你现在浏览的是第八十九页，共90页ThanksThanks你现在浏览的是第九十页，共90页