NCL数据处理与绘图实习教程PDF电子书下载

第1章 NCL安装与运行 1

1.1 实习目的 1

1.2 实习内容及要求 1

1.3 操作步骤示例及讲解 1

1.3.1 安装Cygwin/X（Windows系统） 1

1.3.2 下载NCL软件 4

1.3.3 解压解包NCL 5

1.3.4 设置NCARG ROOT及DISPLAY环境变量 5

第2章 绘图的基本方法 7

2.1 实习目的 7

2.2 实习内容及要求 7

2.3 脚本讲解及图形示例 8

2.3.1 标题及坐标轴标签 8

2.3.2 色板的使用 9

2.3.3 一根折线 11

2.3.4 多根折线及图例 12

2.3.5 等值线及坐标轴刻度 13

2.3.6 等值线及地图 15

2.3.7 矢量箭头 17

2.3.8 标识、多边形、任意折线及文本 18

2.3.9 组图 21

2.4 思考题 23

第3章 台站降水量随时间的演变——折线图 24

3.1 实习目的 24

3.2 实习内容及要求 24

3.3 脚本讲解及图形示例 25

3.3.1 台站降水资料的读取、处理及输出 25

3.3.2 四个特定台站的夏季降水（折线） 26

3.3.3 北京站逐年夏季降水量（直方图） 29

3.3.4 北京、上海两站在三年中的夏季降水量（直方图） 31

3.4 思考题 34

第4章 厄尔尼诺年的环流合成——NetCDF数据读取、计算和存储，等值线、矢量箭头、图层叠加 35

4.1 实习目的 35

4.2 实习内容及要求 35

4.3 脚本讲解及图形示例 36

4.3.1 厄尔尼诺年各变量的合成图 36

4.4 思考题 44

第5章 北极涛动的统计特征分析——EOF分析、回归分析、相关分析、显著性检验 45

5.1 实习目的 45

5.2 实习内容及要求 45

5.3 脚本讲解及图形示例 46

5.3.1 海平面气压场对EOF1时间序列的回归 46

5.3.2 绘制PC1及其9年滑动平均 51

5.3.3 各层纬向平均气温场与PC1的相关系数 52

5.3.4 AO指数与极涡指数的关系 55

5.4 思考题 58

第6章 特殊图形的绘制——省界内绘图、卫星投影、兰勃特等角投影和小波图 59

6.1 实习目的 59

6.2 实习内容及要求 59

6.3 脚本讲解及图形示例 60

6.3.1 台站降水资料的读取并在江苏省内绘制 60

6.3.2 卫星投影图 63

6.3.3 兰勃特等角投影图 65

6.3.4 小波图 70

6.4 思考题 74

第7章 天气研究和预报模式输出数据制图 75

7.1 实习目的 75

7.2 实习内容及要求 75

7.3 脚本讲解 75

7.3.1 多层嵌套区域显示 76

7.3.2 地表数据制图 79

7.3.3 剖面图 81

7.3.4 风玫瑰图 84

7.3.5 组图 85

7.3.6 利用gsn系统函数制作WRF图 89

7.4 思考题 92

第8章 bash脚本编程 93

8.1 实习目的 93

8.2 实习内容及要求 93

8.3 脚本讲解 93

8.3.1 利用basr脚本制作动画 94

8.3.2 调用Fortran 90脚本 95

8.4 思考题 96

参考文献 97

附录 98

附录A 官网网址 98

附录B 实习资料下载地址 98

附录C 加载库函数文件 98

附录D 常用计算函数 99

1．函数acos（value） 99

2．函数addfile（file_path，status） 100

3．函数addfiles（file_path，status） 100

4．函数all（logical_array） 102

5．函数any（logical_array） 102

6．函数asciiread（filepath，dimensions，datatype） 102

7．函数asciiwrite（filepath，var） 103

8．函数asin（value） 103

9．函数atan（value） 103

10．函数atan2（y，x） 104

11．函数avg（x） 104

12．函数cd_calendar（time，option） 104

13．函数ceil（value） 105

14．函数center_finite_diff_n（q，r，rCyclic，opt，dim） 106

15．函数conform（x，r，ndim） 107

16．程序copy_VarMeta（var_from，var_to） 107

17．函数cos（value） 107

18．函数day_of_year（year，month，day） 108

19．函数dim_avg_n_Wrap（x，dims） 108

20．函数dim_cumsum_n_Wrap（x，opt，dims） 109

21．函数dim_max_n（x，dims） 109

22．函数dim_min_n（x，dims） 110

23．函数dim_rmvmean_n_Wrap（x，dims） 110

24．函数dim_standardize_n_Wrap（x，opt，dims） 110

25．函数dim_stddev_n_Wrap（x，dims） 110

26．函数dim_sum_n_Wrap（x，dims） 110

27．函数dim_sum_wgt_n_Wrap（x，w，opt，dims） 110

28．函数dim_variance_n_Wrap（x，dims） 110

29．函数dimsizes（data） 110

30．函数dtrend_msg_n（x，y，remove_mean，return_info，dim） 111

31．函数dtrend_n（y，return_info，dim） 112

32．函数dv2uvF_Wrap（dv） 112

33．函数dv2uvG_Wrap（dv） 112

34．函数eofunc_n_Wrap（data，neval，optEOF，dim） 112

35．函数eofunc_north（eval，N，prinfo） 113

36．函数eofunc_ts_n_Wrap（data，evec，optETS，dim） 114

37．函数epflux（u，v，t，plvl，lat，opt） 114

38．函数esccr（x，y，mxlag） 116

39．函数escorc（x，y） 116

40．函数ezfftb（cf，xbar） 117

41．函数ezfftf（x） 117

42．函数f2fsh_Wrap（grid，outdims） 118

43．函数f2gsh_Wrap（grid，outdims，twave） 118

44．函数fbindirread（path，rec_num，rec_dims，rec_type） 119

45．程序fbindirwrite（path，var） 119

46．程序fbinnumrec（path） 120

47．程序fbinrecread（path，rec_num，rec_dims，rec_type） 120

48．程序fbinrecwrite（path，rec_num，var） 121

49．函数filwgts_lanczos（nwt，ihp，fca，fcb，nsigma） 122

50．函数floor（value） 123

51．函数fspan（start，finish，npts） 123

52．函数g2fsh_Wrap（grid，outdims） 123

53．函数g2gsh_Wrap（grid，outdims，twave） 123

54．函数gc_latlon（lat1，lon1，lat2，lon2，npts，iu） 124

55．函数get1Dindex（x，wanted_value） 125

56．函数get1Dindex_Exclude（x，exclude_value） 125

57．程序gradsf（z，gzx，gzy） 126

58．程序gradsg（z，gzx，gzy） 126

59．函数ind（larray） 126

60．函数ind_resolve（indices，dsizes） 127

61．函数int2p_n_Wrap（pin，xin，pout，linlog，pdim） 127

62．函数ismissing（data） 128

63．函数ispan（start，finish，stride） 128

64．函数linint2_Wrap（xi，yi，fi，fiCyclicx，xo，yo，foOption） 129

65．函数linmsg_n（x，opt，dim） 130

66．函数local_max（x，cyclic，delta） 130

67．函数local_max_1d（x，cyclic，delta，iopt） 131

68．函数local_min（x，cyclic，delta） 131

69．函数local_min_1d（x，cyclic，delta） 131

70．函数log（value） 131

71．函数log10（value） 132

72．函数max（value） 132

73．函数maxind（arg） 132

74．函数min（value） 133

75．函数minind（value） 133

76．函数mod（n，m） 133

77．函数month to season（xMon，season） 133

78．函数monthday（year，day） 134

79．函数ndtooned（val） 134

80．函数new（dimension_sizes，vartype，parameter） 135

81．函数num（val） 135

82．函数onedtond（val，dims） 135

83．函数pot_vort_isobaric（P，u，v，t，lat，gridType，opt） 136

84．程序print（data） 137

85．程序printVarSummary（data） 137

86．函数product（x） 137

87．函数reshape（val，dims） 138

88．函数readAsciiTable（filename，ncol，data_type，opt） 138

89．函数reg_multlin（y，x，option） 139

90．函数regCoef_n（x，y，dims_x，dims_y） 139

91．函数regline（x，y） 140

92．函数rtest（r，nr，opt） 141

93．函数runave_n_Wrap（x，nave，opt，dim） 141

94．函数short2flt（x） 143

95．函数sin（value） 143

96．函数smth9_Wrap（x，p，q，wrap） 143

97．函数sqrt（value） 144

98．函数stddev（x） 144

99．函数student_t（t，df） 144

100．函数sum（x） 144

101．函数svdcov（x，y，nsvd，homlft，hetlft，homrgt，hetrgt） 145

102．函数svdcov_sv（x，y，nsvd，svLeft，svRight） 146

103．函数svdstd（x，y，nsvd，homlft，hetlft，homrgt，hetrgt） 147

104．函数svdstd_sv（x，y，nsvd，svLeft，svRight） 147

105．程序system（command） 147

106．函数systemfunc（command） 147

107．函数tan（value） 148

108．函数ttest（ave1，var1，s1，ave2，var2，s2，iflag，tval_opt） 148

109．函数uv2dv_cfd（u，v，lat，lon，boundOpt） 149

110．函数uv2vrdvF（u，v） 150

111．函数uv2vrdvG（u，v） 150

112．函数uv2vr_cfd（u，v） 150

113．函数uv2sfvpF（u，v） 150

114．函数uv2sfvpG（u，v） 151

115．函数vibeta（p，x，linlog，psfc，pbot，ptop） 151

116．函数vinth2p（datai，hbcofa，hbcofb，plevo，psfc，intyp，p0，ii，kxtrp） 152

117．函数vr2uvF_Wrap（u，v） 153

118．函数vr2uvG_Wrap（u，v） 153

119．函数wavelet（y，mother，dt，param，s0，dj，jtot，npad，noise，isigtest，sigigtest，nadof） 153

120．函数wgt_areaave（q，wgty，wgtx，opt） 154

121．函数wgt_runave_n_Wrap（x，wgt，opt，dim） 156

122．函数wgt_vert_avg_beta（p，datai，psfc，punits，opt） 157

123．函数where（condtnl_expr，true_value，false_value） 158

124．程序write_matrix（data，fmtf，option） 159

附录E 常用绘图函数 160

1．函数ColorNegDashZeroPosContour（plot，ncolor，zcolor，pcolor） 160

2．函数gsn_add_polygon（wks，plot，x，y，res） 160

3．函数gsn_add_polyline（wks，plot，x，y，res） 161

4．函数gsn_add_polymarker（wks，plot，x，y，res） 161

5．函数gsn_add_shapefile_polygons（wks，plot，shp_name，res） 162

6．函数gsn_add_shapefile_polylines（wks，plot，shp_name，res） 162

7．函数gsn_add_shapefile_polymarkers（wks，plot，shp_name，res） 162

8．函数gsn_add_text（wks，plot，text，x，y，res） 162

9．函数gsn_attach_plots（base_plot，plots，res_base，res_plots） 162

10．函数gsn_contour_shade（plot，lowval，highval，opt） 163

11．函数gsn_csm_attach_zonal_means（wks，map，data，res） 163

12．函数gsn_csm_blank_plot（wks，res） 163

13．函数gsn_csm_contour（wks，data，res） 164

14．函数gsn_csm_contour_map（wks，data，res） 164

15．函数gsn_csm_contour_map_ce（wks，data，res） 164

16．函数gsn_csm_contour_map_overlay（wks，data1，data2，res1，res2） 165

17．函数gsn_csm_contour_map_polar（wks，data，res） 165

18．函数gsn_csm_hov（wks，data，res） 165

19．函数gsn_csm_lat_time（wks，data，res） 166

20．函数gsn_csm_map（wks，res） 166

21．函数gsn_csm_map_ce（wks，res） 166

22．函数gsn_csm_map_polar（wks，res） 166

23．函数gsn_csm_pres_hgt（wks，data，res） 167

24．函数gsn_csm_pres_hgt_streamline（wks，data，xcomp，zcomp，res） 167

25．函数gsn_csm_pres_hgt_vector（wks，data，xcomp，zcomp，res） 167

26．函数gsn_csm_streamline（wks，u，v，res） 167

27．函数gsn_csm_streamline_contour map（wks，u，v，data，res） 168

28．函数gsn_csm_streamline_contour_map_ce（wks，u，v，data，res） 168

29．函数gsn_csm_streamline_contour_map_polar（wks，u，v，data，res） 168

30．函数gsn_csm_streamline_map（wks，u，v，res） 169

31．函数gsn_csm_streamline_map_ce（wks，u，v，res） 169

32．函数gsn_csm_vector_scalar_map_polar（wks，u，v，data，res） 169

33．函数gsn_csm_x2y（wks，x1，x2，y，res1，res2） 169

34．函数gsn_csm_x2y2（wks，x1，x2，y1，y2，res1，res2） 170

35．函数gsn_csm_xy（wks，x，y，res） 170

36．函数gsn_csm_xy2（wks，x，y1，y2，res1，res2） 170

37．函数gsn_csm_xy3（wks，x，yL，yR，yR2，resL，resR，resR2） 171

38．函数gsn_csm_y（wks，y，res） 171

39．程序gsn_define_colormap（wks，color_map） 171

40．程序gsn_draw_colormap（wks） 172

41．程序gsn_labelbar_ndc（wks，nboxes，labels，x，y，res） 172

42．程序gsn_legend_ndc（wks，nitems，labels，x，y，res） 172

43．程序gsn_merge_colormaps（wks，color_map1，color_map2） 173

44．函数gsn_open_wks（type，name） 173

45．程序gsn_panel（wks，plot，dims，res） 173

46．程序gsn_polygon_ndc（wks，x，y，res） 173

47．程序gsn_polyline_ndc（wks，x，y，res） 174

48．程序gsn_polymarker_ndc（wks，x，y，res） 174

49．程序gsn_text_ndc（wks，text，x，y，res） 174

50．程序overlay（base_id，transform_id） 174

51．函数read_colormap_file（filename） 174

52．函数ShadeCOI（wks，plot，w，time，res） 175

53．函数WindRoseColor（wks，wspd，wdir，numPetals，circFr，spdBounds，colorBounds，res） 175

附录F WRF相关的计算函数、绘图函数及绘图参数 176

1．函数wrf_contour（nc_file，wks，data，res） 176

2．函数wrf_interp_1d（v_in，z_in，z_out） 177

3．函数wrf_interp_2d_xy（v3d，xy） 178

4．函数wrf_interp_3d_z（v3d，vert，loc） 179

5．函数wrf_ll_to_ij（lon，lat，opt） 180

6．函数wrf_map（nc_file，wks，res） 181

7．函数wrf_map_overlays（nc_file，wks，（/graphics/），pltres，mpres） 181

8．函数wrf_overlays（nc_file，wks，（/graphics/），pltres，mpres） 182

9．程序wrf_smooth_2d（fld，iter） 182

10．函数wrf_time_c（Times，opt） 182

11．函数wrf_user_getvar（nc_file，fld，it） 183

12．函数wrf_user_intrp2d（var2d，loc_param，angle，res） 185

13．函数wrf_user_intrp3d（var3d，H，plot_type，loc_param，angle，res） 186

14．函数wrf_user_list_times（file_handle） 186

15．函数wrf_user_ll_to_ij（nc_file，lons，lats，res） 187

16．函数wrf_user_ij_to_ll（nc_file，i，j，res） 187

17．函数wrf_user_vert_interp（file_handle，field，vert_coordinate，interp_levels，opts） 188

18．函数wrf_vector（nc_file，wks，data_u，data_v，res） 190

19．函数wrf_wps_close_int（istatus） 190

20．函数wrf_wps_dom（wks，mpres，lnres，txres） 190

21．函数wrf_wps_open_int（filename） 191

22．函数wrf_wps_rddata_int（istatus，nx，ny） 191

23．程序wrf_wps_rdhead_int（istatus，rhead，field，date，units，map_source，description） 191

24．函数wrf_wps_read_int（filename） 191

25．程序wrf_wps_write_int（filename，field，units，description，data，opt） 192

附录G 常用绘图参数 192

1．等值线contour（cn） 193

2．标识、多边形、任意折线（gs） 195

3．gsn高级接口（gsn） 196

4．地图map（mp） 199

5．色标labelbar（lb） 202

6．图例legend（lg） 202

7．图题title（ti） 203

8．坐标（tm及tr） 205

9．字符text（tx） 206

10．箭头vector（vc） 207

11．视图viewport（vp） 209

12．折线（xy） 209

13．流线streamline（st） 210

附录H 常用绘图参数图示 211

附录I 常用色板 213

附录J 常见错误提醒 217

函数索引 222

地球科学 222

应用数学 223

绘图 224

输入输出 226

统计分析 226

数组操作及查询 227

其他 228