汤沛　夏冠聪　林美静

摘要 NECP/NCAR Reanalysis数据已成为广大气象研究者的一个重要数据来源，在进行天气过程分析、小结等过程中，常会用到NECP/NCAR Reanalysis气象要素数据进行分析、画图等。但目前却并没有针对这些数据的显示工具，因此读取过程较为繁琐。结合Fortran程序和GrADS软件，利用Win32应用程序包装前台显示界面，介绍了气象图形可视化软件NC_PLOT的开发及应用。同时，结合2015年7月20日夜间到21日中午前，中山市出现连续性的降雨天气过程，简单介绍了该软件的实际使用方法，为调用NetCDF数据格式的文件提供了一种新的思路。

关键词 NECP/NCAR Reanalysis数据；气象图形；可视化软件；NC_PLOT；开发；应用

中图分类号 P46 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）07-0260-02

目前，气象工作者在进行事后天气过程分析、小结的过程中，经常会用到NECP/NCAR Reanalysis气象要素数据进行分析、画图，此过程较为繁琐，包括数据下载、分析处理、脚本编写、图像输出，而其每一个要素的细微变化，都可能导致最终的结果发生变化。同时，同一个天气过程的分析可以有不同的角度，但在进行前期分析时，使用的一些基本要素场是相同的，气象图形可视化软件NC_PLOT在一定程度上解决了上述问题。

1 NECP/NCAR Reanalysis数据简介

美国国家环境预报中心（NCEP）和美国国家大气研究中心（NCAR）对全球从1948年到现在的气象资料进行再分析形成格点数据。这些数据对外公开，成为广大气象研究者的重要数据来源。NECP/NCAR Reanalysis气象要素数据采用NetCDF（Network Common Data Format）数据格式，文件名以.nc为后缀名。这是一种自描述文件，其中包括对本身数据的描述，这为数据的使用提供了方便。

目前NetCDF数据的读取主要有以下方式：利用NetC-DF4Excel插件可以使用Excel打开Netcdf数据，但只能看到数据，无法实现可视化图像的生成；利用MATLAB软件打开。MATLAB自带了netcdp的工具箱，通过MATLAB命令窗口输入ncbrowser，即可打开NetCDF数据。但查看过程较为繁琐，无法快速得到所需图像。用GrADS软件打开，该软件可以通过其集成环境对NetCDF数据进行读取、加工、图形显示和打印输出，但需要比较了解gs描述语言[1]；通过Fortran程序读取，这需要较全面地掌握Fortran语言。除了上述方法外，NOAA网站本身也提供了查看NECP/NCAR Reanalysis数据的在线图形浏览页面，但是图形显示形式单一（比如不能实现风矢量的图形输出，也不能实现等值线和填色的同时使用）；而且不能实现数据的批量处理、图形输出。

2 气象图形可视化软件NC_PLOT简介

结合Fortran程序和GrADS软件，再用Win32应用程序包装其前台显示界面，开发了气象图形可视化软件NC_ PLOT。该软件可以方便调用NECP/NCAR Reana-lysis气象要素数据，按照用户的需求选取时间（包括每日的时次）、范围、要素（各高度层的风矢量图、位势高度场、相对湿度、比湿、海平面气压、气温）来显示图形，并实现图形输出（包括批量输出），并且可以随时调整输入参数来得到新的结果，具有较强的易操作性和快速响应速度[2-3]。

3 关键技术

3.1 参数的收集及脚本生成

用户从界面上选择好所需参数之后，将参数打包后生成parameter.h。得到具体参数后，程序开始生成脚本（图1）。

3.3 图片的显示与保存

得到所需图片之后，在win32应用程序中加载，也可根据所需时间段批量生成图片并保存，软件界面见图2。

3.4 应用

在实际应用中，比如说受热带辐合带影响，2015年7月20日夜间到21日中午前，中山市出现连续性的降雨天气，中山市普降大雨到暴雨，局部大暴雨，其中本站（紫马岭观测站）7月20日20：00至21日20：00雨量达130.4 mm，是2015年目前为止日雨量最大的一天。对于这种影响大的天气过程，在分析基本的天气环流形势时，就可以利用NC_ PLOT查看环流实况，并输出想要的图片，以便后面进行进一步的分析。比如说，下面给出天气过程发生前后的850 hPa风场（图3），从而了解风场的辐合位置、大风区域位置与雨强最大时段[最强时雨量出现在21日0：00、6：00附近的站点较多（北京时）]的对应情况。

由图3可以清楚地看到风场辐合的位置基本徘徊在珠三角沿海，而且风速较大，中山市位于辐合带右侧，急流轴左侧，产生明显降水，之后随着急流轴的减弱东移，过程结束。由此可见，利用NC_PLOT可以极为方便地调用NECP/NCAR Reanalysis气象要素数据，并生成可视化界面，为气象工作者查阅NetCDF数据提供便利。

4 结语

讨论了气象图形可视化软件NC_PLOT的开发及应用，NC_PLOT软件读取NECP/NCAR Reanalysis气象要素数据，利用Fortran程序生成脚本调用GrADS软件进行快速绘图。该软件具有图形生成快速、易操作、易安装等特点，并且不受网络条件的限制；今后更可以按照用户的需求对输入参数和绘图细节进行不断改进（比如增加计算散度、相对涡度、水汽通量等基本量，或者增加图形种类的设置等），该软件不仅为气象工作者查阅NECP/NCAR Reanalysis气象要素资料提供便利，也为调用NetCDF数据格式的文件提供了一种新的思路[6]。

5 参考文献

[1] 马红云，李丽平.GrADS软件基础教程[M].北京：气象出版社，2011.

[2] 杨兆礼，万齐林.实例分析如何用GrADS实现NetCDF格式转换[J].广东气象，2008（5）：47-49.

[3] 杨兆礼.用GrADS制作ncep再分析资料气象要素图[J].广东气象，2004（4）：35-36.

[4] ZHAO DEMING FUCONG BIN.Comparisons of Low-Level Circulation Characteristics between ECHAM5/MPI-OM Results and NCEP/NCAR Re-Analysis Data in East Asia[J].Atmospheric and Oceanic Science Letters，2010（4）：189-194.

[5] 许素芹，陈捷，安汝刚.NCEP再分析资料应用研究[J].青岛大学学报（自然科学版），2010（3）：38-42.

[6] 苏志侠，吕世华，罗四维.美国NCEP/NCAR 40年全球再分析资料及其解码和图形显示软件简介[J].高原气象，1999（2）：199-208.