天气学诊断实习程序.doc

实习资料:该过程的观测资料和再分析资料，实习要求用micaps资料进行计算和分析。1、观测资料：计算范围：东经30-160，北纬10-80，格距 2.5*2.5。所给要素为高度场，风场，温度以及温度露点差，共11层。时次是2013年5月21日08时到2013年5月31日18时，每12小时一次，共22个时次。2、再分析资料：东经30-160，北纬10-80，格距 2.5*2.5。所给要素为高度场，风场，温度以及比湿（单位为：kg/kg），共17层，时次是2013年1月1日00时到2013年5月31日20时，每6小时一次，共604个时次。实习内容：1. 利用所给资料和绘图软件绘制等高线、等压线、等温线，了解当时环流形势（主要是500和850hPa）。2. 计算涡度和散度（主要是300，500，850hPa），500hPa实测风涡度平流，计算850hPa温度平流并绘图，利用高空和地面形势预报方程，从热力和动力因子分析南方气旋生成、发展的原因，以及散度高低层的配置。3. 计算850，700，500hPa水汽通量并绘图，分析水汽通量输送较大的层次及水汽通量散度，指出水汽输送通道大致范围，并说明水汽辐合区域的位置，什么位置有利于降水的发生，原因是什么。比较水汽通量中水汽平流和风的散度项的大小4. 编制计算垂直速度程序，并绘制500hPa垂直速度。用第二种修正方案，其中大气层顶的垂直速度可以直接采用0，也可以用绝热法。5. 以上任务完成后，有兴趣的同学可以编写计算流函数和势函数的程序。也可以对以上计算结果模仿文献绘制一些垂直剖面图等，从不同角度对该次过程进行分析.程序1 读取保存数据program duqushujureal h(53,29,11,8),t(53,29,11,8),u(53,29,11,8),v(53,29,11,8),ttd(53,29,11,8)integer,parameter:nz=11,nt=8,nx=53,ny=29character z(11)*4,sj(8)*12sj(1)=13052508.000sj(2)=13052520.000sj(3)=13052608.000sj(4)=13052620.000sj(5)=13052708.000sj(6)=13052720.000sj(7)=13052808.000sj(8)=13052820.000z(1)=1000z(2)=925z(3)=850z(4)=700z(5)=500z(6)=400z(7)=300z(8)=250z(9)=200z(10)=150z(11)=100do iz=1,nzdo it=1,nt open(1,file=j:tianzhenmicapsheight/trim(z(iz)/sj(it)do i=1,4read(1,*)enddodo j=ny,1,-1read(1,*) (h(i,j,iz,it),i=1,nx)enddoopen(2,file=j:tianzhenmicapstemper/trim(z(iz)/sj(it)do i=1,4read(2,*)enddodo j=ny,1,-1read(2,*) (t(i,j,iz,it),i=1,nx)enddoopen(3,file=j:tianzhenmicapst-td/trim(z(iz)/sj(it)do i=1,4read(3,*)enddodo j=ny,1,-1read(3,*) (ttd(i,j,iz,it),i=1,nx)enddoopen(4,file=j:tianzhenmicapsuv/trim(z(iz)/sj(it)do i=1,3read(4,*)enddodo j=ny,1,-1read(4,*) (u(i,j,iz,it),i=1,nx)enddodo j=ny,1,-1read(4,*) (v(i,j,iz,it),i=1,nx)enddoenddoenddo!存放数据open(5,file=j:tianzhenhoutput.grd,form=binary)write(5) (h(i,j,iz,it),i=1,nx),j=1,ny),iz=1,nz),it=1,nt)open(6,file=j:tianzhentoutput.grd,form=binary)write(6) (t(i,j,iz,it),i=1,nx),j=1,ny),iz=1,nz),it=1,nt)open(7,file=j:tianzhenttdoutput.grd,form=binary)write(7) (ttd(i,j,iz,it),i=1,nx),j=1,ny),iz=1,nz),it=1,nt)open(8,file=j:tianzhenuoutput.grd,form=binary)write(8) (u(i,j,iz,it),i=1,nx),j=1,ny),iz=1,nz),it=1,nt)open(9,file=j:tianzhenvoutput.grd,form=binary)write(9) (v(i,j,iz,it),i=1,nx),j=1,ny),iz=1,nz),it=1,nt)end程序2 涡度、散度、涡度平流和温度平流program woduwendupingliuparameter(a=6371000.,nx=53,ny=29,nz=11,nt=8,d=2.5,dd=2.5*3.14159/180.)real wd(nx,ny,nz,nt),sd(nx,ny,nz,nt),wopl(nx,ny,nz,nt),wnpl(nx,ny,nz,nt),u(nx,ny,nz,nt),v(nx,ny,nz,nt),t(nx,ny,nz,nt)open(1,file=j:tianzhenuoutput.grd,form=binary)open(2,file=j:tianzhenvoutput.grd,form=binary)open(3,file=j:tianzhentoutput.grd,form=binary)do it=1,ntdo iz=1,nzdo j=1,nydo i=1,nx read(1) u(i,j,iz,it)read(2) v(i,j,iz,it)read(3) t(i,j,iz,it)enddoenddoenddoenddo!计算涡度do it=1,ntdo iz=1,nzdo j=2,ny-1do i=2,nx-1wd(i,j,iz,it)=1./(2*a)*(v(i+1,j,iz,it)-v(i-1,j,iz,it)/cos(10+d*(j-1)*3.14159/180)/dd-(u(i,j+1,iz,it)-u(i,j-1,iz,it)/dd+2*u(i,j,iz,it)*tan(10+d*(j-1)*3.14159/180)enddoenddoenddoenddo!计算散度do it=1,ntdo iz=1,nzdo j=2,ny-1do i=2,nx-1sd(i,j,iz,it)=1./(2*a)*(u(i+1,j,iz,it)-u(i-1,j,iz,it)/cos(10+d*(j-1)*3.14159/180)/dd+(v(i,j+1,iz,it)-v(i,j-1,iz,it)/dd-2*v(i,j,iz,it)*tan(10+d*(j-1)*3.14159/180)enddoenddoenddoenddo!保存涡度和散度open(4,file=j:tianzhenwd.grd,form=binary)write(4) (wd(i,j,iz,it),i=1,nx),j=1,ny),iz=1,nz),it=1,nt)open(5,file=j:tianzhensd.grd,form=binary)write(5) (sd(i,j,iz,it),i=1,nx),j=1,ny),iz=1,nz),it=1,nt)!计算涡度平流do it=1,ntdo iz=1,nzdo j=2,ny-1do i=2,nx-1wopl(i,j,iz,it)=-1./(2*a)*(u(i,j,iz,it)*(wd(i+1,j,iz,it)-wd(i-1,j,iz,it)/cos(10+d*(j-1)*3.14159/180)/dd+v(i,j,iz,it)*(wd(i,j+1,iz,it)-wd(i,j-1,iz,it)/dd)enddoenddoenddoenddo!计算散度平流do it=1,ntdo iz=1,nzdo j=2,ny-1do i=2,nx-1wnpl(i,j,iz,it)=-1./(2*a)*(u(i,j,iz,it)*(t(i+1,j,iz,it)-t(i-1,j,iz,it)/cos(10+d*(j-1)*3.14159/180)/dd+v(i,j,iz,it)*(t(i,j+1,iz,it)-t(i,j-1,iz,it)/dd)enddoenddoenddoenddo!保存涡度平流和散度平流open(6,file=j:tianzhenwopl.grd,form=binary)write(6) (wopl(i,j,iz,it),i=1,nx),j=1,ny),iz=1,nz),it=1,nt)open(7,file=j:tianzhenwnpl.grd,form=binary)write(7) (wnpl(i,j,iz,it),i=1,nx),j=1,ny),iz=1,nz),it=1,nt)end程序3 水汽通量及其散度program shuiqitongliangparameter(a=6371000.,nx=53,ny=29,nz=11,nt=8,d=2.5,dd=2.5*3.14159/180.)real aa,bdimension t(nx,ny,nz,nt),ttd(nx,ny,nz,nt),td(nx,ny,nx,nt),u(nx,ny,nz,nt),v(nx,ny,nz,nt),tt(nx,ny,nz,nt),ttdd(nx,ny,nz,nt),e(nx,ny,nz,nt),q(nx,ny,nz,nt),tl(nx,ny,nz,nt),tlx(nx,ny,nz,nt),tly(nx,ny,nz,nt),ts(nx,ny,nz,nt),p(nz)p(1)=1000p(2)=925p(3)=850p(4)=700p(5)=500p(6)=400p(7)=300p(8)=250p(9)=200p(10)=150p(11)=100 !读取温度、温度露点差、风速u和vopen(1,file=j:tianzhentoutput.grd,form=binary)open(2,file=j:tianzhenttdoutput.grd,form=binary)open(3,file=j:tianzhenuoutput.grd,form=binary)open(4,file=j:tianzhenvoutput.grd,form=binary)do it=1,ntdo iz=1,nzdo j=1,nydo i=1,nx read(1) t(i,j,iz,it)read(2) ttd(i,j,iz,it)read(3) u(i,j,iz,it)read(4) v(i,j,iz,it)enddoenddoenddoenddo!计算露点温度do it=1,ntdo iz=1,nzdo j=1,nydo i=1,nx td(i,j,iz,it)=t(i,j,iz,it)-ttd(i,j,iz,it)enddoenddoenddoenddo!摄氏温度转换成绝对温度do it=1,ntdo iz=1,nzdo j=1,nydo i=1,nx tt(i,j,iz,it)=t(i,j,iz,it)+273.16ttdd(i,j,iz,it)=td(i,j,iz,it)+273.16enddoenddoenddoenddo!计算水汽压do it=1,ntdo iz=1,nzdo j=2,ny-1do i=2,nx-1if(t(i,j,iz,it)0)thenaa=17.2693882b=35.86elseif(t(i,j,iz,it)=0)thenaa=21.8745584b=7.66end ife(i,j,iz,it)=6.1078*exp(aa*(ttdd(i,j,iz,it)-273.16)/(ttdd(i,j,iz,it)-b)enddoenddoenddoenddo!计算比湿do it=1,ntdo iz=1,nzdo j=2,ny-1do i=2,nx-1q(i,j,iz,it)=662*e(i,j,iz,it)/(p(iz)-0.37*e(i,j,iz,it)enddoenddoenddoenddo!计算x,y方向水汽通量do it=1,ntdo iz=1,nzdo j=2,ny-1do i=2,nx-1tlx(i,j,iz,it)=1./9.8*u(i,j,iz,it)*q(i,j,iz,it)tly(i,j,iz,it)=1./9.8*v(i,j,iz,it)*q(i,j,iz,it)enddoenddoenddoenddo!计算水汽通量散度do it=1,ntdo iz=1,nzdo j=2,ny-1do i=2,nx-1ts(i,j,iz,it)=1./(2*a)/9.8*(u(i+1,j,iz,it)*q(i+1,j,iz,it)-u(i-1,j,iz,it)*q(i-1,j,iz,it)/cos(10+d*(j-1)*3.14159/180)/dd+(v(i,j+1,iz,it)*q(i,j+1,iz,it)-v(i,j-1,iz,it)*q(i,j-1,iz,it)/dd-2*v(i,j,iz,it)*q(i,j,iz,it)*tan(10+d*(j-1)*3.14159/180)enddoenddoenddoenddo!保存水汽通量及其散度open(5,file=j:tianzhensqtlx.grd,form=binary)write(5) (tlx(i,j,iz,it),i=1,nx),j=1,ny),iz=1,nz),it=1,nt)open(6,file=j:tianzhensqtly.grd,form=binary)write(6) (tly(i,j,iz,it),i=1,nx),j=1,ny),iz=1,nz),it=1,nt)open(7,file=j:tianzhensqts.grd,form=binary)write(7) (ts(i,j,iz,it),i=1,nx),j=1,ny),iz=1,nz),it=1,nt)end程序4 垂直速度及其订正program chuizhisuduparameter(a=6371e3,d=2.5,nx=53,ny=29,nz=11,nt=8)real sd(nx,ny,nz,nt),w