变量和函数精品课件

1、变量和函数第1页，共64页，2022年，5月20日，5点42分，星期二6.1 变量名 完全的变量名形式 abbrev.file#（dimexpr， dimexpr，） 其中，abbrev：是数据描述文件中给出的变量名缩写；file#：为包含此变量的已打开的文件序号。 第2页，共64页，2022年，5月20日，5点42分，星期二例如：ga-open d:model.ctl 上例中，model.ctl文件的序列号为1，文件的序列号为2。序列号1为缺省情况，可以省略。 第3页，共64页，2022年，5月20日，5点42分，星期二 括号内的dimexpr：是对当前维数环境进行的局域维数设置表达式，该表

2、达式仅对该变量的维数环境进行局域修正，因而仅对固定的维有效。 第4页，共64页，2022年，5月20日，5点42分，星期二设置形式可以采用以下两种方式： 绝对维数表达式为： X|Y|Z|T|LON|LAT|LEV|TIME = value （value为绝对维数值）；相对维数表达式为： X|Y|Z|T|LON|LAT|LEV|TIME +/- offset （offset为相对于当前维数环境设置的偏差维数值）。 第5页，共64页，2022年，5月20日，5点42分，星期二例如： z.3（lev=500）tv.1（time-12hr）rh 缺省的当前文件中的变量rhq.2（t-1,lev=850

3、）2号文件中相对于当前时刻的前一时刻，高度为850hPa等压面上的变量q表示文件3中高度为 500hPa 等压面上的变量Z相对于当前时刻之前12小时时刻的1号文件中的变量tv第6页，共64页，2022年，5月20日，5点42分，星期二dset model.le.dat options little_endian cray_32bit_ieeeUNDEF -2.56E33 TITLE 5 Days of Sample Model OutputXDEF 72 LINEAR 0.0 5.0 YDEF 46 LINEAR -90.0 4.0 ZDEF 7 LEVELS 1000 850 700 500

4、 300 200 100TDEF 5 LINEAR 02JAN1987 1DY vars 8 ps 0 99 Surface Pressureu 7 99 U Windsv 7 99 V Windsz 7 99 Geopotential Heightst 7 99 Temperatureq 5 99 Specific Humidityts 0 99 Surface Temperaturep 0 99 PrecipitationENDVARS 2. 举例说明第7页，共64页，2022年，5月20日，5点42分，星期二dset model.grbtitle Sample Model Data fo

5、r lats4d Tutorialundef 1e+20dtype gribindex model.gmpxdef 72 linear 0.000000 5.000000ydef 46 linear -90.000000 4.000000zdef 7 levels 1000 850 700 500 300 200 100 tdef 5 linear 0Z1jan1987 1dyvars 8ps 0 1, 1, 0, 0 Surface pressure hPaua 7 33,100 Eastward wind m/sva 7 34,100 Northward wind m/szg 7 7,10

6、0 Geopotential height mta 7 11,100 Air Temperature Khus 7 51,100 Specific humidity kg/kgts 0 11,105, 2 Surface (2m) air temperature Kpr 0 59, 1, 0, 0 Total precipitation rate kg/(m2*s)endvars第8页，共64页，2022年，5月20日，5点42分，星期二ga-open d:model.ctl set t 1 将时间维数固定在第1个时次 d z.2(lev=500) set z 3 设置垂直高度层次为第3个层次

7、,即700hPa d z(z+1)同时打开两个文件: model.ctl文件序列号为1，model.le.ctl 文件序列号为2.显示2号文件中500hPa等压面 上的变量z(绝对维数)显示1号文件中相对于第3个层次的后一个层次，即500hPa面上的变量z （相对维数）第9页，共64页，2022年，5月20日，5点42分，星期二6.2 表达式1、表达式的构成运算符： + 加，- 减，* 乘，/ 除；运算域： 变量, 函数和常数；括号：用于控制运算的次序。第10页，共64页，2022年，5月20日，5点42分，星期二2. 运算规则对相同网格点上的不同变量进行运算时，只要有一个变量在某格点的值为缺

8、测，则该网格点的运算结果为缺测值；当被0除时的结果也设为缺测。对多个数据文件的数据做运算时，两种数据网格要一致，即运算对象的维数变化范围要一致。如某一格点的变动维数多于其他格点，则具有较少变动维数的格点其维数环境将被拓展，以便于运算操作。第11页，共64页，2022年，5月20日，5点42分，星期二例如：z - z(t-1)t(lev=200)-t(lev=850) ave(z,t=1,t=5) z - ave(z,lon=0,lon=360,-b)变量Z的时间变化200hPa与850hPa等压面上的变量t的变化变量Z从第1时次到第5时次的平均变量Z 的纬向偏差第12页，共64页，2022年，

9、5月20日，5点42分，星期二6.3 函数1、调用方式 采用直接引用方式，形式如： 函数名(参数1,参数2,)第13页，共64页，2022年，5月20日，5点42分，星期二2. 常用函数（1）ave函数格式： ave(expr,dexpr1,dexpr2,tincr)功能：通用的求平均函数。说明：expr是由dexpr1和dexpr2定义的维数 范围内求平均的量。 第14页，共64页，2022年，5月20日，5点42分，星期二例如：ga-open model.ctl set lev 500 d ave(z,t=1,t=5) 显示500hPa等压面上从第1时次到第5时次变量z的平均量第15页，共

10、64页，2022年，5月20日，5点42分，星期二set parea 1 8 1 6set grid offset grads offset xlint 20set xlopts 1 2 0.18set ylopts 1 2 0.18set lon 60 180set lat 0 60set lev 200set t 1define a=ave(v,t=7,t=660,12)d aprintc第16页，共64页，2022年，5月20日，5点42分，星期二例如： 求纬向平均： 如果ave(expr,lon=0,lon=360)在端点求 了两次平均； 如若使终端点取半数权重，可用： ave(exp

11、r,lon=0,lon=360,-b)。 第17页，共64页，2022年，5月20日，5点42分，星期二set xyrev onset lev 500set t 1set lat 0 90 set x 1define a=ave(v,lon=0,lon=360,-b)d aset cmark 0set ccolor 2d const(a,0)第18页，共64页，2022年，5月20日，5点42分，星期二(2) const函数格式：const（expr,constant）功能：设置部分网格点的值取为常数constant说明：所有非缺测格点处的expr值取为常数，flag为选项，如果加上选项-a，

12、则所有网格点值均设定为指定的常数，如果加上选项-u，则只把缺测格点处的expr值设定为常数。该函数对格点和台站资料均适用。第19页，共64页，2022年，5月20日，5点42分，星期二（3）aave函数格式： aave(expr,xdim1,xdim2,ydim1,ydim2)功能：求面积平均。说明：expr: 任何表达式xdim1: X 维数方向的起始维数表达式xdim2: X 维数方向的终止维数表达式ydim1: Y 维数方向的起始维数表达式ydim2: Y 维数方向的终止维数表达式第20页，共64页，2022年，5月20日，5点42分，星期二set lev 850set t 1 48se

13、t x 1set y 1define a=aave(v,lon=100,lon=120,lat=30,lat=40)d a第21页，共64页，2022年，5月20日，5点42分，星期二（4）mag函数格式：mag(aexpr,bexpr)功能：计算说明：aexpr表示a变量，bexpr表示b变量，该函数对格点和台站资料均适合。第22页，共64页，2022年，5月20日，5点42分，星期二set lon 60 200set lat -20 80d mag(u.1,v.2)第23页，共64页，2022年，5月20日，5点42分，星期二（5）hcurl函数格式：hcurl(uexpr,vexpr)功

14、能：计算垂直涡度。说明： uexpr表示U风速分量，vexpr表示V风速分量，风速单位用m/s。边界上的涡度值设定为缺测。set lon 60 200set lat -20 80 d hcurl(u,v) 第24页，共64页，2022年，5月20日，5点42分，星期二第25页，共64页，2022年，5月20日，5点42分，星期二（6）hdivg函数格式：hdivg(uexpr,vexpr)功能：计算水平散度。说明： uexpr表示U风速分量，vexpr表示V风速分量，风速单位用m/s。set lon 60 200set lat -20 80 d hdivg (u,v) 第26页，共64页，20

15、22年，5月20日，5点42分，星期二第27页，共64页，2022年，5月20日，5点42分，星期二（7）skip函数格式：skip（expr,skipx,skipy）功能：设定样本的取样密度。说明：skipx,skipy 数值决定X和Y方向的取样密度（取值1可以省略不给）*该函数主要用于对矢量场的稀疏化显示。 第28页，共64页，2022年，5月20日，5点42分，星期二d u.1;v.2d skip(u.1,2,2);skip(v.2,2,2)第29页，共64页，2022年，5月20日，5点42分，星期二（8）cdiff函数格式：cdiff（expr,dim）功能：中央差分函数说明：exp

16、r表示进行差分运算的量， dim表示进行差分运算的维数方向， 为X，Y，Z中的任一个字符。 边界格点的运算值设为缺测。第30页，共64页，2022年，5月20日，5点42分，星期二例如：计算温度平流define dtx=cdiff(t,x)define dty=cdiff(t,y)define dx=cdiff(lon,x)*3.1416/180define dy=cdiff(lat,y)*3.1416/180d -1*(u*dtx)/(cos(lat*3.1416/180)*dx)+v*dty/dy)/6.37e6第31页，共64页，2022年，5月20日，5点42分，星期二（9）smth9

17、函数格式：smth9(expr)功能：9点平滑函数说明：expr表示须平滑的表达式。 该函数主要用于改善图形的输出质量， 使其更加美观。当格点资料为1维时，9点平滑退化为3点平滑。第32页，共64页，2022年，5月20日，5点42分，星期二d smth9(b1)第33页，共64页，2022年，5月20日，5点42分，星期二（11）vint函数格式：vint(psexpr,expr,top)功能：质量加权垂直积分函数说明：psexpr表示地面气压变量， expr表示被积变量， top表示积分上限(须为常数，hPa) 本函数要求定义水平维数环境。Vint( psexpr, expr, top)=

18、f/g* sum(expr * Delta(level)f=100，g=9.8，sum是求和的意思 第34页，共64页，2022年，5月20日，5点42分，星期二例如：计算整层水汽通量fuq;fvq。open e:bsuq.ctlopen e:bspres.ctlset gxout fwriteset fwrite e:bsmonzuq.grdi=1while(i=660)set t i set x 1 144set y 1 73set z 1define fuq=vint(v.2(z=1)/100,v,300)set t iset x 1 144set y 1 73set z 1d fuqi

19、=i+1 endwhiledisable fwritereinit第35页，共64页，2022年，5月20日，5点42分，星期二1998年夏季整层水汽通量矢量（箭头）、水汽通量值（阴影）和水汽路径（黑色曲线）第36页，共64页，2022年，5月20日，5点42分，星期二站点画图（1）写成站点格式grd数据；（2）生成map文件；（3）建立格点文件（建立后可以继续使用）；（4）将站点资料通过插值函数插值到格点文件上，然后再画图。第37页，共64页，2022年，5月20日，5点42分，星期二 文件的时间一定要与站点数据时间一致。 范围：lat：15 55 N lon：70 140 E 格距：1*1

20、grid.grd文件的每个点上均赋值为1格点文件grid.grd ：第二章数据处理中70-73页写出的格点数据grid.grd，对应ctl为grid.ctl第38页，共64页，2022年，5月20日，5点42分，星期二与该格点文件相对应的数据描述文件grid.ctl如下：dset d:datagrid.grdundef -999.0title Sample GRID Dataxdef 71 linear 70 1ydef 41 linear 15 1zdef 1 linear 500 1tdef 1 linear jul1951 1movars 1g 0 99 grid data endvar

21、s有了这个格点文件及与其相对应的数据描述文件后，就可以通过GrADS插值函数将站点资料插值到该格点文件上然后使用了。 第39页，共64页，2022年，5月20日，5点42分，星期二(12) oacres函数格式：oacres(gexpr, sexpr ) 功能： cressman 插值函数说明： 常用于 站点资料插值为格点资料。 gexpr大于站点数据范围的格点数据变量名sexpr站点数据变量名radii影响半径， 默认值为: 10,7,4,2,1 为避免插值出现虚假结果, 参考网格的间隔与站点间距相近为好将站点资料通过插值函数插值到某个格点文件上，然后再使用。第40页，共64页，2022年，

22、5月20日，5点42分，星期二与该格点文件相对应的数据描述文件grid.ctl如下：dset d:datagrid.grdundef -999.0title Sample GRID Dataxdef 71 linear 70 1ydef 41 linear 15 1zdef 1 linear 500 1tdef 1 linear jul1951 1movars 1g 0 99 grid data endvarsdefine a=oacres(g,rain.2) 站点数据变量名open d:datagrid.ctl open d:datarain7.ctl 第41页，共64页，2022年，5月2

23、0日，5点42分，星期二（13）maskout函数格式：maskout(expr,mask) 功能： 标记函数。当 mask所在的网格点值取为负值时，对应格点上的 expr的值设为缺测值，不参与运算或画图。 即：只画出mark大于0的expr。说明： expr 需要处理的变量名mask标记变量名 常用于输出 mask 代表的陆地区或海洋区；也常用于我国站点资料绘图。第42页，共64页，2022年，5月20日，5点42分，星期二open d:datagrid.ctlopen d:datar7.qht.ctlset grads offenable print d:datarain7.qht.gmf

24、set mpdset hires cnworldset lon 73 135set lat 15 55define a=oacres(g(t=1),p.2,1.5) （“oacres”为插值函数）define a1=maskout(a,g-0.5) （“maskout”为标记函数）define aa=smth9(a1) （“smth9”9点平滑函数）set grid offset gxout shadedset black -0.2976 0.2976d aaset gxout contourset cint 0.1d aa一般将格点数据作为第一个打开的文件，在当前缺省文件为格点数据时, 可以

25、用define命令将站点数据的客观分析结果保存到变量中。printdisable printreinit;第43页，共64页，2022年，5月20日，5点42分，星期二第44页，共64页，2022年，5月20日，5点42分，星期二open e:datagrid.ctlopen e:datat.ctlset lon 70 140set lat 15 55define aa=oacres(g.1,t1.2,50,40,30,20,10,5,2)define aaa=maskout(aa,g.1-0.5)set gxout shadedd aaaset gxout contourd aaaprint

26、im e:datasample.png whitereinit；第45页，共64页，2022年，5月20日，5点42分，星期二地形高度资料：dxgd.ctl 变量名：h700h Pa上，地形大于3000米以上的区域是没有风场的，所以可以利用maskout函数将该地区风场不绘制出来reinitopen E:bsmonu.ctlopen E:bsmonv.ctlopen e:dxgd.ctlenable print E:uv.gmfset lev 700set t 1set lon 70 140set lat 10 60d maskout(v,3000-h.3(z=1,t=1);maskout(v

27、.2,3000-h.3(z=1,t=1)printdisable printreinit;dset e:dxgd.grdundef -9.99E+33xdef 144 linear 0 2.5ydef 73 linear -90 2.5zdef 1 linear 1 1tdef 1 linear 01jan1951 1movars 1h 1 99 hendvars第46页，共64页，2022年，5月20日，5点42分，星期二第47页，共64页，2022年，5月20日，5点42分，星期二set t 1set lon 70 140set lat 10 60set gxout shadedset c

28、levs 3000set ccols 0 1d h.3(z=1)set lev 700set t 1set lon 70 140set lat 10 60set gxout vectord v;v.2printdisable printreinit;第48页，共64页，2022年，5月20日，5点42分，星期二其他函数数学函数第49页，共64页，2022年，5月20日，5点42分，星期二 统计函数：第50页，共64页，2022年，5月20日，5点42分，星期二 网格处理函数常数 const (expr, const, | -u | -a )剔除 maskout (expr, mask_expr

29、 )跳点skip (expr, skip_x, skip_y )加权9点平滑 smth9 ( expr ) 1-D 3点平滑中央差分 cdiff ( expr, dim )第51页，共64页，2022年，5月20日，5点42分，星期二物理量计算函数虚温,相对湿度求比湿-虚温,相对湿度求温度-垂直涡度-中央差求水平散度-全风速-tvrh2q(tv_expr, rh_expr) gtvrh2t(tv_expr, rh_expr) hcurl(u_expr, v_expr) hdivg(expr1, expr2) mag(u_expr, v_expr)第52页，共64页，2022年，5月20日，5点

30、42分，星期二6.4 定义变量1、定义形式define varname = expr 其中，varname为新变量名，expr为表达式。所定义的新变量可以用于随后的表达式中。define命令只适用于格点数据第53页，共64页，2022年，5月20日，5点42分，星期二2. 存储形式 新定义的变量varname只存在于内存中，所以建议不要定义过大的维数范围。 第54页，共64页，2022年，5月20日，5点42分，星期二3.维数环境的设置用户定义的变量可以有04个变化的维数。假设定义一个4维的变量，在“define”命令执行后，记住改变维数环境，使之变化的维数小于4。当4个维数同时变化时，“de

31、fine”命令是GrADS中所有命令中唯一可行的命令。 第55页，共64页，2022年，5月20日，5点42分，星期二open e:uv.ctlset lon 60 150set lat 0 40set lev 850 200set t 1 48define temp=mag(u,v)set t 5set lev 200d tempcreinit定义后使用时改变其维数环境定义数组维数环境（4维）此时显示的变量temp，其时间和层次维是固定的定义数组第56页，共64页，2022年，5月20日，5点42分，星期二如果定义的变量具有某些固定的维数，随后使用这个变量，无论维数环境如何改变，此变量在固定

32、维数上保持不变。 set lon -180 0 set lat 0 90 set lev 500 set t 1 define zave = ave(z,t=1,t=5) X、Y维度不固定Z、t维度固定set t 5 set lev 200 d zave 显示的是500 h Pa，1-5时刻平均的值第57页，共64页，2022年，5月20日，5点42分，星期二当定义的变量具有某些变化的维数环境，然后再将这些维数固定起来，这时所得的变量将被固定在该维数上。set lon 0 180set lat -90 90 set lev 500 set t 5 define temp = z set lat 40 d temp Y维固定为40N，显示的只能是40N 的值set lon 200set lat 40 d temp 超出定义范围，显示为缺测第58页，共64页，2022年，5月20日，5点42分，星期二用户也可以使用局地维数环境。如果局地环境是在定义变量时变化的维数环境内，则显示局地维数环境下的变量值。如果这个维数在定义变量时是固定的，则局地维数环境将失效。第59页，共64页，2