第四章蒙古高压特征分析.docx
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第四章蒙古高压特征分析
第四章:
蒙古高压特征分析
实验实习目的
(1)掌握气象要素气候及异常特征的基本研究方法。
(2)进一步巩固FORTRAN顺序结构和循环结构的程序设计方法和变量、函数、数组的使用方法,重点掌握外部文件对数据进行输入输出操作的方法。
(3)了解并掌握GrADS的使用流程。
(4)学习并掌握数据描述文件(*.ctl文件)的书写方法。
(5)学习书写简单的“*.gs”文件。
(6)掌握GrADS中open、reinit、d、c、quit、q、run等基本命令的使用方法。
(7)掌握GrADS维数环境设置方法。
(8)掌握GrADS绘制“line”、“bar”图形类型的方法,绘制1951-2010年蒙古高压强度异常的时间序列图。
(9)掌握保存GrADS绘制图形的一种方法。
实验实习内容
问题描述
已知1951-2010年一月蒙古高压强度、面积、位置指数序列,计算蒙古高压各指数的气候值、变率和距平,绘制蒙古高压的强度、面积、位置指数序列的时间序列图,分析冬季蒙古高压的异常规律。
问题分析
已知:
1951-2010年一月蒙古高压强度、面积、经度、纬度指数序列资料、、、。
计算:
蒙古高压各指数的气候、变率和距平值。
绘制:
1951-2010年一月蒙古高压强度、面积、位置指数序列图。
通过分析,根据公式()、公式(),求得蒙古高压一月环流指数气候及异常值。
根据GrADS中line和bar两种图形格式绘制方法,绘制蒙古高压环流指数距平的时间序列图。
实验实习步骤
蒙古高压环流指数的气候和异常值计算
(1)分析问题,理清算法和程序,设计程序流程图并编写程序。
(2)启动软件开发环境MicrosoftDeveloperStudio。
(3)在I盘上创建新工作区shixi04。
(4)在工作区shixi04内创建新项目shixi04。
(5)在项目shixi04内创建源程序文件“”,编辑输入源程序文本。
(6)在源程序文本中打开数据文件“”、“”、“”、“”,并将其值读入到相应的数组中。
(7)编写计算均值、变率和距平的子程序。
(8)调用子程序分别计算强度、面积、经度、纬度环流指数的均值、变率和距平。
(9)将蒙古高压环流指数的均值和变率写入到“”和“”两个文件中。
将蒙古高压环流指数的距平值写入到“”和“”两个文件中。
(10)编译、构建、运行、调试FORTRAN程序。
蒙古高压环流指数距平时间序列图绘制
GrADS是对数据进行分析、处理和显示的软件,所以在使用该软件进行绘图时,必须有相应的数据文件,并且这些数据必须满足GrADS所要求的数据格式,否则就要进行数据处理;另外,GrADS并不是直接使用这些数据文件进行操作,而是通过一个对应的“数据描述文件”间接使用数据文件;对数据的处理和显示是通过GrADS系统提供的命令完成的;操作完成后,可以在图形输出窗口观察所绘图形,并将图形保存和输出。
具体使用流程如所述,此处不再赘述。
按所述的使用流程,完成蒙古高压环流指数距平时间序列图绘制,需要按以下步骤进行:
(1)为蒙古高压环流指数距平数据文件“”书写数据描述文件“”,在此文件中定义四个变量pa,sa,lona,lata.
(2)编写“”可执行文件,利用GrADS基本操作命令和line、bar两种绘图类型的绘图要素设置,以不同颜色和线性显示蒙古高压强度和面积距平时间序列图(曲线),分别以不同颜色显示蒙古高压经度和纬度距平时间序列图(柱状)。
(3)将蒙古高压强度和面积距平时间序列图(曲线)保存到“”,将蒙古高压经度和纬度距平时间序列图(柱状)分别保存到“”和“”中。
(4)启动GrADS,调试、执行“”。
(5)分析蒙古高压气候及其异常特征。
实验实习关键技术及方法
某数据资料时间序列的距平
为数据资料
与其平均值
之差
()
某数据资料的变率
为其均方差,反应变量围绕平均值的平均变化程度,其计算公式为
()
实验实习程序编写
FORTRAN程序编写
以下程序用于蒙古高压环流指数气候及异常值计算。
PROGRAMmh
IMPLICITnone
integer,parameter:
:
ny=60
!
p(ny)、pa(ny)、pav和pd分别为强度指数原序列、距平序列、均值和标准差,其他参数量类似定义
realp(ny),s(ny),lon(ny),lat(ny),pa(ny),sa(ny),lona(ny),lata(ny),pav,sav,lonav,latav,pd,sd,lond,latd
integeri,j,k
open(1,file='i:
\shixi\')
open(2,file='i:
\shixi\')
open(3,file='i:
\shixi\')
open(4,file='i:
\shixi\')
doi=1,ny
read(1,*)p(i)
read(2,*)s(i)
read(3,*)lon(i)
read(4,*)lat(i)
enddo
close
(1)
close
(2)
close(3)
close(4)
callcha(ny,p,pa,pav,pd)
callcha(ny,s,sa,sav,sd)
callcha(ny,lon,lona,lonav,lond)
callcha(ny,lat,lata,latav,latd)
open(5,file='i:
\shixi\')
write(5,'')pav,pd
write(5,'')sav,sd
write(5,'')lonav,lond
write(5,'')latav,latd
close(5)
open(6,file='i:
\shixi\',form='binary')
write(6)pav,pd
write(6)sav,sd
write(6)lonav,lond
write(6)latav,latd
close(6)
!
下面两种书写数据的数据结构不同,注意区分。
open(7,file='i:
\shixi\')
write(7,'')(pa(i),i=1,ny)
write(7,'')(sa(i),i=1,ny)
write(7,'')(lona(i),i=1,ny)
write(7,'')(lata(i),i=1,ny)
close(7)
open(8,file='i:
\shixi\',form='binary')
doi=1,ny
write(8)pa(i)
write(8)sa(i)
write(8)lona(i)
write(8)lata(i)
enddo
close(8)
end
求特征值
subroutinecha(ny,x,xa,xav,xd)
integer:
:
ny
integeri
real:
:
x(ny),xa(ny),xav,xd,sum
sum=0
doi=1,ny
sum=sum+x(i)
enddo
xav=sum/ny
xd=0
doi=1,ny
xa(i)=x(i)-xav
xd=xa(i)*xa(i)+xd
enddo
xd=sqrt(xd/ny)
return
end
GrADS程序编写
(1)蒙古高压环流指数距平数据文件“”书写数据描述文件“”.
dseti:
\shixi\
undef+33
titleMongoliahighpressurecirculationindexdeparture
xdef1linear11
ydef1linear11
zdef1linear11
tdef60linearJan19511yr
vars4
pa10
sa10
lona10
lata10
endvars
(2)绘制蒙古高压异常时间序列图,书写可执行文件“”。
'reinit'
'openi:
\shixi\'
'enableprinti:
\shixi\'
'setlat1'
'setlon1'
'setlev1'
'sett160'
'setgxoutline'
'setccolor2'
'setcstyle1'
'setcthick4'
'setcmark2'
'dpa'
'setccolor4'
'setcstyle3'
'setcthick6'
'setcmark2'
'd100*sa'
'print'
'disableprint'
'c'
'enableprinti:
\shixi\'
'setgxoutbar'
'setbarbase0'
'setbargap0'
'setccolor2'
'dlona'
'print'
'disableprint'
'c'
'enableprinti:
\shixi\'
'setgxoutbar'
'setbarbase0'
'setbargap0'
'setccolor4'
'dlata'
'print'
'disableprint'
实验实习结果
图11951-2010年1月蒙古高压强度与面积距平时间序列图
图21951-2010年1月蒙古高压经度距平时间序列图
图31951-2010年1月蒙古高压纬度距平时间序列图
实验实习结果分析
从图1可以看出,1月蒙古高压强度与面积呈现显著的正相关关系。
存在年际及年代际的周期震荡,震荡周期大约为3~4年以及20年,在1956年、1977年以及2008年出现较高值,20世纪60年代中期开始下降,大约1975年达到最低值,之后快速上升。
从图2、3可以看出,1月蒙古高压的位置存在年代际的变化,周期大约为30~40年。
在20世纪50年代初由南转北,由东转西,20世纪70年代末80年代初,蒙古高压位置由北转南。
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- 第四 蒙古 高压 特征 分析