Matlab在大气科学中的应用.pdf
- 文档编号:3212339
- 上传时间:2022-11-20
- 格式:PDF
- 页数:46
- 大小:4.61MB
Matlab在大气科学中的应用.pdf
《Matlab在大气科学中的应用.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《Matlab在大气科学中的应用.pdf(46页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
MatlabMatlab在大气科学中的应用在大气科学中的应用李振亮李振亮重庆市环境科学研究院重庆市环境科学研究院大气所大气所博士博士/高工高工目录12345Matlab简介什么是NetCDF?
应用案例一:
全球再分析气象数据的批量化读取应用案例二:
WRF输出结果的后处理及空间化展示应用案例三:
污染物排放清单NetCDF文件的编写1Matlab简介在欧美各高等院校,在欧美各高等院校,Matlab是线性代数、数值分析、数理统计、自动控制、数字是线性代数、数值分析、数理统计、自动控制、数字信号处理、动态系统仿真、图像处理等课程的基本教学工具,已成为信号处理、动态系统仿真、图像处理等课程的基本教学工具,已成为大学生必须掌大学生必须掌握的基本技能之一握的基本技能之一Matlab是一种广泛应用于是一种广泛应用于工程计算工程计算及及数值分析数值分析领域的新领域的新型高级语言,自型高级语言,自1984年推向市场以来,经过多年的发展与年推向市场以来,经过多年的发展与竞争,现已成为国际公认的最优秀的工程应用开发环境竞争,现已成为国际公认的最优秀的工程应用开发环境MatrixLaboratory矩阵实验室矩阵实验室Matlab1Matlab简介Matlab的发展的发展1980年,年,Moler教授用教授用Fortran语言语言编写了集编写了集命令翻译命令翻译、科学科学计算计算于于一身一身的一套交互式软件系统的一套交互式软件系统1984年,年,Moler等成立了等成立了TheMathWorks的公司,的公司,用用C语言语言完全完全改写改写Matlab,并推出第一个商业版并推出第一个商业版到九十年代,在国际上到九十年代,在国际上30几个数学类科技应用软件中几个数学类科技应用软件中,Matlab在在数数值值计算计算方面独占鳌头。
方面独占鳌头。
目前,目前,Matlab已成为世界顶尖的数学应用软件就影响而言已成为世界顶尖的数学应用软件就影响而言,至今仍然,至今仍然没有没有一个别的计算软件可与一个别的计算软件可与Matlab匹敌匹敌1Matlab简介Matlab具有很强的数值计算功能具有很强的数值计算功能Matlab以矩阵作为数据操作的基本单位,以矩阵作为数据操作的基本单位,但无需预先指定矩阵维数(动态定维)但无需预先指定矩阵维数(动态定维)按照按照IEEE的数值计算标准进行计算的数值计算标准进行计算提供十分丰富的数值计算函数,方便计算,提高效率提供十分丰富的数值计算函数,方便计算,提高效率Matlab命令与数学中的符号、公式非常接近,命令与数学中的符号、公式非常接近,可读性强,容易掌握可读性强,容易掌握Matlab是一个交互式软件系统是一个交互式软件系统输入一条命令,立即就可以得到该命令的运行结果输入一条命令,立即就可以得到该命令的运行结果1Matlab简介Matlab的符号计算功能的符号计算功能Matlab和著名的符号计算语言和著名的符号计算语言Maple相结合相结合Matlab的编程功能的编程功能Matlab具有程序结构控制、函数调用、数据结构、输入输出、面向对具有程序结构控制、函数调用、数据结构、输入输出、面向对象等程序语言特征,且象等程序语言特征,且简单易学、编程效率高简单易学、编程效率高Matlab的绘图功能的绘图功能Matlab提供丰富的绘图命令,提供丰富的绘图命令,很方便实现数据的可视化很方便实现数据的可视化1Matlab简介Matlab丰富的工具箱(丰富的工具箱(toolbox)根据专门领域中的特殊需要而设计的各种可选工具箱根据专门领域中的特殊需要而设计的各种可选工具箱Matlab的的Simulink动态仿真集成环境动态仿真集成环境提供建立系统模型、选择仿真参数和数值算法、启动仿真程序对该提供建立系统模型、选择仿真参数和数值算法、启动仿真程序对该系统进行仿真、设置不同的输出方式来观察仿真结果等功能系统进行仿真、设置不同的输出方式来观察仿真结果等功能SymbolicMathPDEOptimizationSignalprocessImageProcessStatisticsControlSystemSystemIdentification1Matlab简介M文件预览文件预览当前工作当前工作目录目录当前工作当前工作空间空间命令窗口命令窗口M文件示例文件示例Matlab教程教程1Matlab简介2什么是NetCDF?
NetCDF(networkCommonDataForm)网络通用数据格式是由美国网络通用数据格式是由美国大学大气研究协会大学大气研究协会(UniversityCorporationforAtmosphericResearch,UCAR)的科学家针对科学数据的特点开发的的科学家针对科学数据的特点开发的,是一种面向数组型并适于网是一种面向数组型并适于网络共享的数据的描述和编码标准络共享的数据的描述和编码标准。
对对程序员来说程序员来说,它和它和zip、jpeg、bmp文文件格式类似件格式类似,都是一种文件格式的标准都是一种文件格式的标准。
netcdf文件开始的目的是用于存文件开始的目的是用于存储气象科学中的数据储气象科学中的数据,现在已经广泛应用于大气科学现在已经广泛应用于大气科学、水文水文、海洋学海洋学、环环境模拟境模拟、地球物理等诸多领域地球物理等诸多领域,例如例如,NCEP(美国国家环境预报中心美国国家环境预报中心)发布发布的再分析资料的再分析资料,NOAA的的CDC(气候数据中心气候数据中心)发布的海洋与大气综合数据集发布的海洋与大气综合数据集(COADS)均采用均采用NetCDF作为标准作为标准。
2什么是NetCDF?
一个一个NetCDF数据集包含维数据集包含维(dimensions)、变量变量(variables)和属性和属性(attributes)三种描述类型三种描述类型,这些类型共同描述了一个数据集这些类型共同描述了一个数据集。
变量存储实际数据变量存储实际数据,维给出了变维给出了变量维度信息量维度信息,属性则给出了变量或数据集本身的辅助信息属性属性则给出了变量或数据集本身的辅助信息属性。
2什么是NetCDF?
2什么是NetCDF?
2什么是NetCDF?
3应用案例一Grib2数据读取:
数据读取:
如何批量从如何批量从0.25FNL全球再分析全球再分析数据中插值读取任意点的三维气象数据?
数据中插值读取任意点的三维气象数据?
3应用案例一美国国家环境预报中心(美国国家环境预报中心(NCEP)和国家大气研究中心()和国家大气研究中心(NCAR)联合执行)联合执行的全球大气资料再分析数据的全球大气资料再分析数据FNL;GRIB码是与计算机无关的压缩的二进制码是与计算机无关的压缩的二进制编码,主要用来表示数值天气预报的产品资料。
编码,主要用来表示数值天气预报的产品资料。
3应用案例一3应用案例一3应用案例一3应用案例一3应用案例一SettingupNCToolbox:
AddpathforNCToolbox:
(NCToolboxinC:
nctoolbox):
addpath(c:
/nctoolbox)RunsetupNCToolboxusing:
setup_nctoolbox3应用案例一C:
UsersLZLDocumentsMATLABFNLpre_tr.m(1fnl数据处理程序)和数据处理程序)和pre_tr2.m(0.25fnl数据处理程序)数据处理程序)3应用案例一C:
UsersLZLDocumentsMATLABFNL存档结果:
存档结果:
Results.xlsx和和FNL0.25.xlsx4应用案例二NetCDF数据处理及其空间化展示:
数据处理及其空间化展示:
如何实现中尺如何实现中尺度天气数值模式度天气数值模式WRF或第三代空气质量模型或第三代空气质量模型CMAQ输出结果的后处理及空间化展示?
输出结果的后处理及空间化展示?
4应用案例二添加工具包:
添加工具包:
m_mapm_map(HOMEHOMESetPathSetPathAddFolderAddFolder)4应用案例二4应用案例二名称名称描述描述wrfd01读取数据做风玫瑰图读取数据做风玫瑰图,需要预处理程序需要预处理程序predata从从wrfout提取提取wdir和和wspd数据数据wrfd02读取读取nc数据做数据做850/700hpa流线图和风矢量图流线图和风矢量图wrfd03读取读取nc数据做地面数据做地面10m的风场图的风场图IMPORTANTNOTE:
1.编写编写wrf_post等压层插值函数等压层插值函数,垂直层次由垂直层次由eta坐标插值到坐标插值到p坐标或坐标或z坐标;坐标;2.M_Map中编写中编写m_streamslice函数函数,在在m_quiver上修改函数名称上修改函数名称。
4应用案例二4应用案例二4应用案例二4应用案例二批量自动存储图片的程序:
批量自动存储图片的程序:
预处理代码预处理代码PRE1/PRE2/PRE3/PRE4;批量作图批量作图代码代码PIC_PBLH_D02/PIC_STREAM700_D02/PIC_VECTOR850_D02/PIC_PBLH_D03/PIC_VECTOR10_D025应用案例三NetCDF文件编写:
文件编写:
如何按照第三代空气质量模型如何按照第三代空气质量模型CMAQ需求格式编写大气污染物排放清单?
需求格式编写大气污染物排放清单?
5应用案例三NetCDFNetCDF源代码:
源代码:
netcdf.dll/ncdump.exe/ncgen.exenetcdf.dll/ncdump.exe/ncgen.exe5应用案例三5应用案例三5应用案例三CB05物种物种原文原文代表化合物代表化合物含碳数目含碳数目单位单位MEIC序号序号MEIC清单清单清单模板清单模板1ALD2Acetaldehyde乙醛2moles/s2ALD2HONO2ALDXPropionaldehydeandhigheraldehydes更高分子量的醛2moles/s3ALDXNO3BENZENE苯moles/sNVOL4CH4Methane甲烷1moles/sALD25ETHEthene乙烯2moles/s4ETHETH6ETHAEthane乙烷2moles/s5ETHABENZENE7ETOHEthanol乙醇2moles/s6ETOHNO28FORMFormaldehyde甲醛1moles/s7FORMCO9IOLEInternalolefincarbonbond(R-C=C-R)内烯烃4moles/s8IOLEETOH10ISOPIsoprene乙戊二烯5moles/s9ISOPFORM11MEOHMethanol甲醇1moles/s10MEOHALDX12NVOLNonVOCmoles/s11NVOLOLE13NUKmoles/sPAR14OLETerminalolefincarbonbond(R-C=C)烯烃2moles/s12OLEETHA15PARParaffincarbonbond(C-C)单键1moles/s13PARCH416TERPTerpene萜烯10moles/s14TERPIOLE17TOLTolueneandothermonoalkylaromatics甲苯(及其他含7个碳的芳香烃)7moles/s15TOLISOP18UNR非活性有机物?
moles/s16UNRTERP19XYLXyleneandotherpolyalkyIaromatics二甲苯(及其他含8个碳的芳香烃)8moles/s17XYLMEOH20COmoles/s18COTOL21HONOmoles/s21NOxUNK22NOm
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- Matlab 大气 科学 中的 应用
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)