气海同途-优快云博客

原创 WRFDA教程：3DVar同化卫星辐射率资料

由于卫星观测的优势，目前各国的资料同化业务化系统中，卫星资料的数量基本是占据第一位。本篇参考WRFDA官网和用户手册，梳理了WRFDA三维变分同化的卫星辐射率资料的运行流程，供初学者参考。

2022-10-15 10:25:59 4002

降尺度技术什么是降尺度？降尺度是将大尺度、低分辨率的模式输出信息转化为小尺度、高分辨率的信息。动力降尺度是指全球低分辨率模式为区域高分辨率模式提供初始条件和边界条件，高分辨率区域模式通过内部物理过程作用，不仅可以保留全球低分辨率模式中的大尺度特征，还能比全球低分辨率模式模拟出更多区域的中小尺度特征。动力降尺度方法具有更坚实的数学物理基础，不受观测资料的影响，可以可以用于不同区域。区域模式RCM将全球模式GCM的结果降尺度，例如使用GFS资料驱动WRF模式但是动力降

2022-05-24 09:29:07 1175

原创 WRF模式预报冰雹

背景介绍作为我国主要的气象灾害之一，冰雹灾害虽不像干旱、暴雨等影响范围大，但致灾力极强。在农村，冰雹往往给农业造成重创，棉花、烟草、果树等经济作物和水稻等粮食作物，都可能因冰雹灾害而绝收；而在城市，突降的冰雹常会砸坏户外停放的汽车，如果冰雹个头很大，还会造成人员伤亡。冰雹，图片来源于网络冰雹这种强对流天气预测方法主要有两种，一是短期预报，二是临近预报。短期预报主要通过数值预报模式，计算出未来天气形势。这种方法虽然能做出近几天的预报，但是很难做到准确的什么时候、什么地点有闪电或下冰雹。

2022-05-24 09:27:49 1042

原创 ADCIRC模式运行—控制文件说明

ADCIRC模型(An Advanced Circulation Model For Oceanic，Coastal and Estuarine Waters)是由北卡罗来纳大学海洋科学研究所的Luettich教授和美国圣母大学的Westerink教授联合研制的，可应用于海洋、海岸、河口跨尺度区域的水动力计算的数学模型，用于解决二维和三维的随时间变化的自由地表环流和运输问题。ADCIRC可以模拟潮汐、风驱动海洋环流，预测风暴潮和洪水以及近岸海上作业保障等，因此模式应用广泛。国外如美国海军研究

2022-05-24 09:25:48 1477 2

原创 python提取影响某地的历史台风数据

我国东南沿海地区常年受到台风的影响，为了评估台风对当地的影响，基础的工作之一就是提取出台风影响到该地区时的资料。为了提取影响台风的数据，常用的方法是以站点为中心，给定一个影响半径，确定一个圆。根据台风7级风影响半径的统计，一般影响半径取300 km。台风历史资料来源于中国气象局上海台风所（CMA-STI）的最佳路径数据集，数据的获取地址为：http://tcdata.typhoon.org.cn。台风历史数据格式为文本格式，时间分辨率通常为6小时，一些台风生命史过程中部分时段的时间分

2021-12-03 08:30:44 1660

原创 python下载ERA5步骤及其绘制

欢迎扫码关注气海同途，获取更多大气海洋相关内容ERA5是气象海洋最常用的一个再分析产品，是ECMWF对全球气候的第五代大气再分析。目前ECMWF的数值预报结果公认的世界领先，很大程度是因为其先进的资料同化系统。再分析资料是使用资料同化的方法，将模型数据与来自世界各地的观测数据与结合起来，形成一个全球完整的、一致的数据集。气象和海洋领域的很多研究，都需要用到ERA5再分析数据，那么ERA5如何获取呢，虽然官网已经有英文教程了（https://cds.climate.copernicus..

2021-12-03 08:29:35 6117

原创大气海洋数值模式经验总结

大气海洋的特点，决定了我们无法做一些真实的实验，因此开展数值模拟，是其重要手段。业务预报中，现在气象预报员基本离不开模式的结果，甚至许多预报员毫不避讳，直言预报结论基本照搬模式结果。科研中，众多领域也是要需要使用数值模式，哪怕不使用数值模式，也需用到模式运行得到的再分析资料。因此对于大气和海洋科学领域的人而言，数值模式是一个绕不开的话题。本篇，主要是对自己使用模式经验的一些小结，给打算入坑的同学做一些参考。行文比较散乱，文章深度和系统性都比较欠缺，限于水平，难免出错，欢迎斧正。模式理论简介

2021-12-03 08:25:56 6327

原创长期气象站资料的均一化订正——以最大风速为例

气候序列中某些时段由于非自然原因造成的系统偏差，非自然原因包括台站迁移、观测规则/仪器改变、卫星更替等。非均一性可扭曲气候变化及其影响的定量评估，也会影响气候变化的归因研究。均一化即检测和校订时间序列中的非均一性。事实上，几乎所有长期气象观测序列都混杂有多种非均一性，难以通过特定物理校订进行全面的均一化（引自大气所严中伟老师的教学ppt）。PS: 非均一性，即认为两段数据之间的统计特征不一致了，比如均值和方差不同。假如数据符合正太分布，如果均值和方差不同，那么就可以认为这两段数据不属于一个分布。

2021-12-03 08:23:54 2876

原创 python绘制气象海洋不规则空间站点数据的填色图

大气海洋领域有很多空间分布的二维数据需要绘制成填色图(或等值线图)，python中常用matplotlib中的contour或contourf函数，但是这两个函数要求数据分布于规则网格上。对于很多模式数据，如ERA5、FNL再分析数据，或者WRF、ROMS模式输出的结构网格数据，使用contour绘制填色图不成问题。对于很多不规则分布的数据，如实际观测的气象站数据，或者非结构网格的模式数据(如MPAS模式，FVCOM模式)，其数据的空间分布是不规则的，此类数据不能直接使用contour函数。

2021-10-16 22:17:09 2484

原创 WRF系列教程3：嵌套方式总结

WRF使用基本上会涉及到嵌套，主要原因是：WRF使用的是等经纬网格，不具备局地加密的能力，全场都使用高分辨率网格则会耗费大量的计算资源，无法满足时效性的要求。使用嵌套的加密方式能够实现在关键区域采取高分辨率，而其母区域使用粗分辨率提供边界条件，是平衡计算时效性和模拟精度所采取的妥协策略。嵌套方式分为双向嵌套和单向嵌套。一双向嵌套双向嵌套是母区域给子区域提供边界条件，而子区域的计算结果会反馈回到母区域。namelist.input文件中设置feedback=1开启双向嵌套。双向嵌套有两.

2021-10-16 22:10:34 12175 1

原创 WRF系列教程2：物理参数化方案

由于数值模式分辨率有限，模式对于积云对流、云微物理过程、长短波辐射和边界层内等次网格的过程无法识别，对于这些次网格过程，需要使用物理参数化方案表征。物理参数化方案往往缺乏严格的理论支撑和观测数据支持，存在很多不确定性。不确定性较大的物理参数化方案是模式误差的重要来源，对模式的模拟效果产生重要影响。作为一个开源的模式，全世界范围内不同国家不同学科众多科学家参与到了WRF的研发中，特别是物理参数化方案的开发和应用，因此WRF存在众多可选的物理参数化方案。下表中列出了WRF模式中1

2021-10-16 22:07:15 10803

原创 WRF系列教程1：WRF如何得到更好的模拟结果？

编者按：这是新开的一个系列，有时间会逐步将WRF官方培训的ppt挑选个人认为重要的进行翻译，以及结合个人的使用经验进行一些解释。由于个人水平有限，难免会出现偏差和错误，欢迎斧正。本篇内容来源于WRF官网2021年的培训ppt：Application of WRF: How to Get Better Performance。WRF作为成熟的区域中尺度气象模式，文档齐全且教程详细，对于用户较为友好，但是想要获得一个好的模拟结果，需要注意很多地方，1 模拟区域domain设置模拟区域

2021-09-23 09:19:08 10260 3

原创资料同化简介及GSI同化系统的安装

背景介绍气象学家Bjerknes曾把数值预报可归结为初值问题，假设模式完美，给定合适的初始状态和边界条件，向前积分数值模式可得到未来时刻的预报信息。大气状态是非线性的，对初值极其敏感，即使数值模式是完美的且收敛于真实状态，初始状态的微小改变，积分后误差也会变得很大。因此，初始场的准确度直接关系到数值模式的预报效果，为得到良好的数值预报结果，数十年来气象学家一直致力于发展能够提高和改善初始场的技术，即资料同化技术。资料同化的参考资料，可以关注气海同途公众号后台回复关键字资料同化，获取以下学习资料。

2021-09-22 17:53:42 4203 1

原创 COAWST耦合模式介绍及其安装

1COAWST 模式简介COAWST 模型是由美国地质调查局(U.S. Geological Survey)和美国伍兹霍尔海洋研究所(The Woods Hole Oceanographic Institution)联合开发的海洋-大气-波浪-泥沙耦合模型。COAWST由多个模型组成，包括区域海洋模型(ROMS)、天气研究和预报模式(WRF)、浅海波浪模型(SWAN)，和泥沙输运模型(CSTMS)等。由于实际的海洋动力环境十分复杂，潮流、波浪、沉积物时刻耦合，并有各自的时空运动尺度，而...

2021-09-22 17:49:05 7153 3

原创资料同化简介和WRFDA的安装

文章来源于气海同途公众号，扫描下方二维码关注气海同途，获取更多大气海洋数值预报领域的内容。背景介绍气象学家Bjerknes曾把数值预报可归结为初值问题，假设模式完美，给定合适的初始状态和边界条件，向前积分数值模式可得到未来时刻的预报信息。大气状态是非线性的，对初值极其敏感，即使数值模式是完美的且收敛于真实状态，初始状态的微小改变，积分后误差也会变得很大。因此，初始场的准确度直接关系到数值模式的预报效果，为得到良好的数值预报结果，数十年来气象学家一直致力于发展能够提高和改善初始场的技术，即资料同化

2021-08-25 17:35:02 6606 3

原创 u， v风和风速风向的相互转换

风向的定义风向是指风的来向，气象上一般定义正北方向为0，顺时针移动。风向Dir=0°（或360°）,u=0, v>0, 正北风；风向Dir=90°, u<0, v=0，正东风；风向Dir=180°, u=0, v<0，正南风；风向Dir=270°, u>0, v=0，正西风。u, v风和风速风向之间相互转换三角函数所使用的极坐标系，其0°对应X轴正方向，逆时针为正；而气象学中0°对应的是Y轴正方向，顺时针为正。但是我们依旧可以利用好三角函数去计算风..

2021-08-25 15:28:19 36111 16

原创 WRF后处理：降雨量的说明以及降雨的绘制

以下内容，可以关注微信公众号气海同途，获取相应的代码，以及更多大气海洋数值模式相关的消息。对于WRF模式中的降水，不少使用者特别是新手都有困惑。此篇对WRF降水变量做一个详细说明，并基于NCL结合气象家园中提供的中国shapefile绘制降雨量。WRF的模拟结果中不同来源的降雨是分开的，wrfout文件中，降雨的变量如下：RAINC:积云深对流过程产生的累积降水量，也就是模式中的积云对流参数化方案导致的降雨(cu_physics)。对于高分辨率的模拟，比如dx<5km，..

2021-08-15 21:02:10 16344 8

原创 WRF后处理：模拟结果插值到站点(python版)

之前一篇文章介绍了如何使用NCL将WRF模拟结果插值到站点，包括特定的高度层和气压层。尽管NCL仍为WRF模式后处理最佳语言之一，但是随着python的使用逐渐广泛，我们需要逐渐将代码转向python版本。本文介绍如何使用python，实现WRF模拟结果插值到站点，包括不同的气压层和高度层。实现WRF模拟结果插值到站点主要需要两个功能：一是寻找距离站点最近的网格点，通过编写一个函数实现。二是垂直插值功能，用于插值到特定高度或气压层。垂直层的插值，这里用到了wrf-python库，此库也是NCAR团队开发

2021-08-02 22:04:35 8146 1

原创 MPAS-A模式的介绍

MPAS(the Model for Prediction Across Scales)最早是美国阿拉莫斯实验室(LANL)和美国大气研究中心(NCAR)的一个合作项目，旨在发展大气、海洋和其他地球系统分量模式用于研究全球或区域的天气和气候。LANL主要负责海洋分量模式MPAS-O的开发，而大气分量模式MPAS-A主要由NCAR负责，MPAS的框架、应用程序和工具则由两者共同开发。目前MPAS有大气、海洋海冰和陆冰四个分量。MPAS主要特点是其使用的非结构的球面质心泰森多边形网格(SCVT)，该网格

2021-08-01 20:41:20 2692

原创 WRFDA的 Little R 格式介绍

资料同化能够为数值模式提供更高质量的初始场，改进预报效果。WRFDA 是应用较为广泛的资料同化系统，由于原始的观测资料往往格式各异，因此 WRFDA 采用 Little R 格式，解决原始资料到同化系统的过渡问题。Little R 也是一种 ASCII 的文本格式，从 MM5 模式时期就开始使用。将所需的观测资料转为Little R格式，是做资料同化的基础工作。下面介绍 Little R 格式:Little 格式包含三部分：Header record, Data record, Tail recor

2021-08-01 20:39:02 3069

原创 ROMS区域海洋模式的安装和运行

ROMS(Regional Ocean Model System) 是一个区域海洋模式，被广泛应用于各种尺度运动(大至全球尺度环流，小至河川渠道的水体运动)的模拟，以及各个领域如海气耦合、海洋生物、海洋地质以及海冰领域的研究等。这篇文章主要面向初学者，介绍 ROMS 的安装以及 upwelling 个例的运行。一源码获取ROMS需要注册获取，需要在官网注册账号并填写用途和单位的信息。（1）ROMS 官网注册http://www.myroms.org/上找到register，填一...

2021-08-01 20:35:30 9928 1

原创 POM海洋模式简介、安装和运行

一 POM模式简介POM(Princeton Ocean Model)模式由G.Mello和Alan Blumberg于上世纪70年代开始开发。经过发展和维护，逐渐成为了可以胜任数值实验和业务化应用的经典模式。POM是一个很容易上手而且适用性很广的数值模型，河口、陆架、湖泊、半封闭海区和开阔大洋，用的是随地形变化的sigma坐标，还可以和波浪模型耦合，能模拟潮滩变边界，现被广泛运用在科学研究和实际应用中。尽管从2021年的今天来看，这个模式可能略微跟不上时代，但其经典型和代表性是模式学习者所绕不开，..

2021-08-01 20:32:16 4331

原创 python爬取中央气象台台风网当前台风实况和预报数据

台风的历史最佳路径数据集可以从中国气象局热带气旋资料中心下载，但是每年3/4月份左右才会发布上一年的数据，如果需要使用当年的数据，可以爬取中央气象台台风网（http://typhoon.nmc.cn/web.html）的数据。同时，在日常业务工作中，可能需要获取中央气象台的台风预报数据，进行一些其他处理。本篇介绍如何爬取中央气象台台风网的正在发展的台风数据，包括台风的历史实况分析和预报数据，以2021年的“查帕卡”和“烟花”为例。中央气象台台风网，图中为2106烟花和2107查帕克的信息（202

2021-08-01 20:25:19 8319

原创 WRF后处理：模拟结果插值到站点

NCL在WRF模式的后处理中，有很多强大的函数以及现成易用的脚本，因此即使NCL官方不再继续更新，但NCL在WRF模式后处理中仍然不失为最合适的语言之一。本文以NCL为例，介绍如何将WRF模拟结果插值到站点，包括特定的高度层和气压层。一将u10, v10风插值到站点in=addfile("wrfout_d02","r")target_pres=500;目标气压层500hPalon_sta=116;站点经纬度lat_sta=35u...

2021-08-01 20:18:43 4748

原创 WRF中使用SRTM高分辨率的地形资料

目前WRF自带的地形数据分辨率最高为30弧秒(约900m)，对于大部分研究和应用，此分辨率的地形数据基本能够满足。但是对于一些特殊应用，如超高分辨率的模拟或者大涡模拟，WRF 静态数据目前提供的地形数据分辨率稍显不足，因此此类应用需要解决如何添加更高分辨率的地形数据进入 WRF 的静态数据中。SRTM(Shuttle Radar Topography Mission)，是由美国 NASA 主导的全球遥感探测计划，全球的采样间隔为3弧秒(约90m)，美国本土的采样间隔为1弧秒(约30m)，覆盖全球80%的

2021-08-01 20:15:08 5975 2

islandowner2017的博客