第二章-NCL变量及基本语法

第一章前言及简介第二章NCL变量及基本语法2.1netCDF2.2NCL语法2.3list变量2.4if语句及do循环2.5显示结果及调试第三章数据处理第四章文件输入输出第五章绘图•NCL变量形式是基于netCDF变量形式。•NCL使得GRIB,HDF,HDF-EOS看上去像netCDF。•除首字符必须为字母外，字母和数字均可，下划线“_”也可。2.1netCDF规则COARDS(1995;已不用)–CooperativeOcean/AtmosphereResearchDataService–http://ferret.wrc.noaa.gov/noaa_coop/coop_cdf_profile.htmlCF(2005/2006;仍在使用和改进中)–ClimateandForecastMetadataConvention(1.0->1.6)–兼容并扩展了COARDSconventionConvention:关于文件内容一系列需遵循的规则–使数据比较更加容易–使数据查看更加容易(比如ncview)netCDF文件的一部分ncdump–hfoo.nc(orncl_filedumpfoo.nc)DIMENSIONSIZES&NAMESdimensions:lat=64lon=128time=12变量:名称,类型，属性,坐标变量variables:floatlat(lat)lat:long_name="latitude"lat:units="degrees_north"floatlon(lon)lon:long_name="longitude"lon:units="degrees_east"doubletime(time)time:long_name="time"time:units=”hours_since…"floatT(time,lat,lon)T:long_name=“Temperature”T:units=“degC"T:missing_value=1.e+20fT:_FillValue=1.e+20f文件属性全域属性:title=“Temp:1999”source=“NCAR”Conventions=”CF-1.0”练习:ncl_filedumpFOO.nc|lessncl_filedumpFOO.grb|lesstime=UNLIMITED(比如12个月)NCL/netCDF变量doubleT(time,lat,lon)T:long_name=“Temperature”T:units=“degC"T:_FillValue=1.e+20fvariabletype–double(float,int,short,..)variablename–Tnameddimensions–time,lat,lonattributes–long_name,units,_FillValuefloatprr(time,y,x)prr:_FillValue=-9999.f;CFprr:missing_value=-9999.f;COARDSprr:long_name="LiquidPrecipitation";CF,COARDSprr:grid_mapping="Lambert_Conformal";prr:units="kgm-2s-1";CF,COARDSprr:height="surface";prr:coordinates="lonlat";CFlong_name:“Temperature”units:“degC”nameddimensions:x(time,lat)lat:(/-60,-30,0,30,60/)time:(/2000,2001,2002,2003,2004,2005/)4.354.390.27-3.35-6.904.364.663.77-1.664.069.73-5.840.898.4610.39173.685.080.14-5.63-0.63-4.12-2.511.76-1.43-4.290.075.850.878.65x•array[长度可以为1(标量)]•(可能)有附加的信息name:xtype:float[real]shape:2-dimensionssize:6(rows)x5(columns)values:x(2,3)=8.46[rowmajor,0-basedindexing]MetadataNCL/netCDF变量详细查看netCDF变量(NCL)ncl;交互模式ncl0>f=addfile(“UV300.nc”,“r”);打开文档(nc,grb,hdf,hdfeos)ncl1>u=f->U;提取STRUCTUREncl2>printVarSummary(u);查看变量Variable:uType:floatTotalSize:65536bytes16384valuesNumberofDimensions:3DimensionsandSizes:[time|2]x[lat|64]x[lon|128]Coordinates:time:[1..7]lat:[-87.8638..87.8638]lon:[0..357.185]NumberofAttributes:5_FillValue:1e36[CF]units:m/s[COARDS,CF]long_name:ZonalWind[COARDS,CF]short_name:Umissing_value:1e36[COARDS;CF-1.6]经典的netCDF变量模式NCL可查询/修改/使用/添加数据的任何方面netCDF[NCL]变量形式f=addfile(“foo.nc”,”r”);grb/hdfx=f->XX标量或数组属性long_name_FillValueunitsadd_offsetscale_factoretc.values标量或数组attributeslong_name_FillValueunitsadd_offsetscale_factoretc.通过@读取通过&读取timelevlatlonetc.坐标timelevlatlonetc.coordvarNCL读取标量/数组,属性,和坐标变量以作为一个object(structure)Xload"$NCARG_ROOT/lib/ncarg/nclscripts/csm/gsn_code.ncl"load"$NCARG_ROOT/lib/ncarg/nclscripts/csm/gsn_csm.ncl"f=addfile(“erai_1989-2009.mon.msl_psl.nc”,“r”);打开文档[hdf,grib]p=f->SLP;(time,lat,lon);(252,121,240)printVarSummary(p);netCDF变量形式wks=gsn_open_wks(“x11”,“parvis_1”);打开一个PS文件plot=gsn_csm_contour_map(wks,p(0,:,:),False);默认绘图方式;属性,坐标标量将会被使用图形库NetCDF[NCL]变量形式p=f->SLPNCL读取•datavalues(标量或者数组)•属性@•坐标变量&以作为一个单独的数据对象.scalarorarrayvaluesattributescoordspaccessedvia@accessedvia&_FillValuelong_namemissing_valueunitsetc.timelatitudelongitudeetc2.2NCL语法•=-赋值•:=-重新赋值(v6.1.2)•;-注释[可在任何地方出现，“;”右边文字将被忽略]•->-通过addfile(s)

函数

excel方差函数excelsd函数已知函数     2 f x m x mx m      2 1 4 2拉格朗日函数pdf函数公式下载

输入/输出变量•@-读取/创建属性•!-读取/创建nameddimension•&-读取/创建坐标变量•{…}–坐标截取•$...$-当使用addfile(s)输入/输出变量时，包住字符•(/../)–构建数组并移除metadata•[/../]–构建list;•[:]-list中的所有分量•:-数组语法•|-用于隔离nameddimensions•\-连续符[statementtospanmultiplelines]•::-外部共享对象的语法(比如fortran/C)数据类型numeric(classicnetCDF3)•double(64bit)•float(32bit)•long(64bit;signed+/-)•integer(32bit;signed+/-)•short(16bit;signed+/-)•byte(8bit,signed+/-)•complexNOTsupportednon-numeric•string•character•graphic•file•logical•listenumeric(netCDF4;HDF5)•int64(64bit;signed+/-)•uint64(64bit;unsigned)•uint(32bit;unsigned)•ulong(32bit;unsigned)•ushort(16bit;unsigned)•ubyte(8bit,unsigned)snumeric[numeric,enumeric]创建变量的简单

方法

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a_int=1a_float=2.0;0.00002,2e-5a_double=3.2d;0.0032d,3.2d-3a_string="a”a_logical=True[False];注意大写的T/F•创建数组(/…/)–a_integer=(/1,2,3/);ispan(1,3,1)–a_float=(/2.0,5,8.0/);fspan(2,8,3)–a_double=(/12,2d0,3.2/);(/12,2,3.2/)*1d0–a_string=(/"abcd","e","Hello,World”/)–a_logical=(/True,False,True/)–a_2darray=(/(/1,2,3/),(/4,5,6/),(/7,8,9/)/)http://www.ncl.ucar.edu/Document/Manuals/Ref_Manual/NclDataTypes.shtml#BasicNumericTypes创建和删除变量a=2.0pi=4.0*atan(1.0)s=(/“Melbourne”,“Sydney”,“Toulouse”,“Boulder”/)r=f->precip;(time,lat,lon)R=random_normal(20,7,(/N,M/));R(N,M)q=new((/ntim,klev,nlat,mlon/),“double”);占用内存;通常而言,不需要这么做;删除每个变量delete(a)delete(pi)delete(s)delete(r)delete(R);在一行中删除多个变量delete([/a,pi,s,r,R,q/]);[/…/]list语法数据类型之间的转换•NCL是一种‘stronglytyped’语言–不容易将各种类型的数据混在一起•coercion–将一种类型转换成另一种（内部）。令i为整型，x为float或double型–fortran:x=iandi=x–NCL:x=iandi=toint(x)•许多函数执行转换变量重新赋值•两个方法–直至V6.1.1,需两步–delete(k);删除已存在的变量–k=(/17.5,21.4/);重新复制–V6.1.2–k:=(/17.5,21.4/);与上述2步同效;•NCL=错误的使用方法k=(/1,3,4,9/);1darray,typeinteger…laterincode…k=(/17.5,21.4/);不同的大小和类型•NCL:=错误的使用方法x=x(::4,:,:);同一个变量MetaData•与变量或文件有关的信息–attributes:@(numeric,text)–nameddimensions:!(text)–coordinates:&(numeric)•@,!,&可用来创建/赋值•最通常的情况是,metadata从文件中读取属性[@]•用@复制和读取T=(/10,25,39/)T@units=“degC”T@long_name=“Temperature”T@wgts=(/0.25,0.5,0.25/)T@x2d=(/(/1,2,3/),(/4,5,6/),(/7,8,9/)/)T@_FillValue=-999title=T@long_name•属性函数[isatt,getfilevaratts]if(isatt(T,"units"))then....endifatts=getfilevaratts(fin,"T")•delete属性:delete(T@wgts)•与变量或文件相联系的信息–属性可以是任意数据类型，除文件和list–标量,多维数组(字符,数字)_FillValue属性•Unidata&NCL保留的属性;CF兼容•netCDFOperators[NCO]&CDO:_FillValue属性•ncview:可识别missing_value属性(COARDS)–创建netCDF文件时最好两种规则都采用•NCL:最好不要用0作为_FillValue–但在绘等值线时完全可以•NCL函数可识别_FillValue–大多数的函数在计算中会忽略缺省值(比如,“avg”)–使用内置函数“ismissing”来检查_FillValue–if(any(ismissing(T)))then…endif注意:if(any(T.eq.T@_FillValue))不会正常执行数组和行列的排列序号•行为主左边变化最慢;右边变化最快行列从左至右的序号为[0,1,..]•截取从0开始[0,N-1]不同的语言/工具:•NCL/C/C++:0开始;左(最慢)–右(最快)•fortran,Matlab,R:1开始;左(最快)–右(最慢)•IDL:0开始;左(最快)–右(最慢)比如T(:,:,:)T(0,1,2)leftdimensionis0:变化最慢middledimensionis1rightdimensionis2:变化最快NCL–Fortran/Matlab数组指数•ncl:x(N,M)=>value<=x(M,N):fortranM=3,N=2x(0,0)=>7.23<=x(1,1)x(0,1)=>-12.5<=x(2,1)x(0,2)=>0.3<=x(3,1)转到下一个指数x(1,0)=>-431.2<=x(1,2)x(1,1)=>323.1<=x(2,2)x(1,2)=>-234.6<=x(3,2)NCL(netCDF):命名行列[!]•用!赋值{letT(:,:,:)->T(0,1,2)}–T!0=“time”;最左边[变化最慢]dim–T!1="lat“–T!2=“lon”;最右边[变化最快]dim•dim名称可以被重新命名–T!1=”latitude"…dName=T!2•delete可以删除:delete(T!2)•可以“命名”:x(time,level,lat,lon)•在netCDF文件中，行列是被命名的•命名行列用于行列调整–T(lat|:,lon|:,time|:)坐标变量的创建与赋值[&]•令二维的x(:,:)•命名行列–x!0=“time”…x!1=“lon”•为x赋值坐标变量–x&time=time…x&lon=lon•为数组行列命名–time!0=“time”–lon!0=“lon”•创建1D数组–time=(/1980,1981,1982/)–time@units=“yyyy”–lon=ispan(0,355,5)–lon@units=“degrees_E”netCDF/NCL:坐标变量(CV)•CV:CoordinateVariable(Unidata中的一个定义)–1D变量行列的名称与其变量的名称一致–必须是单调增加或减少•CV举例–lat(lat),longitude(longitude),plevel(plevel),time(time)•CV可以通过{…}用‘自然’的坐标来截取–Q(time,plevel,lat,longitude)CV:Q(:,{925:400},{-20:60},{130:280})Index:Q(:,3:10,24:40,42:75)以下例子不是坐标变量:floatxlat(nlat,mlon);2Dxlat:units="degrees_north”MetaData语法回顾读取/改变/创建/删除•@属性–u@long_name="U"–lonName=u@long_name•!命名的行列–u!0="TIME"–tName=u!0•&坐标变量–u&lat=(/-90.,-85,....,85.,90./)–latitude=u&lat•$替代字符–x=fin->$variable(n)$变量的截取(1of3)

标准

excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载

的数组截取(通过指数)•范围:开始/结束以及[可选的]间隔•指数值用:相分离•忽略起始/结束指数则用默认的起始/结束比如T(time,lat,lon)T整个数组[不用T(:,:,:)]T(0,:,::5)1sttimeindex,alllat,every5thlonT(:3,::-1,:50)1st4timeindices,reverse,1st51lonT(7:12,45,10:20)6timeindices,46thvalueoflat,11-21valuesoflon好的编程:使用变量T(tstrt:tlast,:,ln1:ln2)时间指数tstrt:tlast,所有纬度:,经度指数ln1:ln2变量的截取(2of3)CoordinateVariable截取•仅用于坐标变量(1D,单调)•同样的规则适用于范围、间隔•用{…}•标准的和坐标截取可以混在一起T(2:7,{-30:30},:)6个时次,所有的lon,lat-30to+30°T(0,{-20},{-180:35:3})1st时次,最接近-20°的lat,在-180°至35°之间每第3个lonT(::12,{latS:latN},:)所有的times/lon,latlatStolatNT(8,{latS},{lonL:lonR:3})第9时次,最接近latS,在latL和lonR之间每第三个经度变量的截取(3of3)命名的行列•仅用于行列调整•用|表示•行列的名字必须用于每一维•命名的/坐标截取可以混合使用比如T(time,lat,lon)t=T(lat|:,lon|:,time|:)得到t(lat,lon,time)t=T(time|:,{lon|90:120},{lat|-20:20})所有时次,90-120°lon,-20-20°latLongitudecoordinatevariable(1D)Latitudecoordinatevariable(1D)截取:指数,CV标准的:T(9:13,1:8)坐标的:T({-10:20},{-170:-110})混合的:T({-10:20},1:8)2.3listvariable[1of2]f=addfile(….,“r”);typefilei=ispan(1,10,2);integerz=(/“example”,“wkshop”/);arrayconstructorvariable(/.../)delete([/f,i,z/]);deletemultiplevariablesq=addfiles(fil_names,"r");qisoftype“list”x=q[:]->X;[:]meanallelementsoflists=q[2:8:2]->X;extractxfromfiles2,4,6,8•‘container’forvariablesofanytype•canbemixedtype(numeric,string,file,…)•threewaystocreateavariableoflist•f=addfiles(…)•x=[/…/]listconstructor•a=NewList(…)2.3listvariable[2of2]r=random_normal(mean,stdev,N)s=(/“sample”,“string”/)lst=NewList(“fifo”);createalistvariableListPush(lst,r);add‘r’ListPush(lst,r^2);addr^2ListPush(lst,s);addsnlst=ListCount(lst);numberofitemsin‘lst’don=0,nlst-1print(lst[n]);printcontentsoflistitem‘n’enddo2.4if语句及do循环•if-then-endif(注意:endif有空格)if(all(a.gt.0.))then…statementsendif•if-then-else-endifif(any(ismissing(a)))then…statementselse…statementsendif•lazyexpressionevaluation[左到右]if(any(b.lt.0.).and.all(a.gt.0.))then…statementsendif2.4if语句及do循环•没有‘elseif’block，但ifblocks可被嵌套str="MAR”if(str.eq."JAN")thenprint("January")elseif(str.eq."FEB")thenprint("February")elseif(str.eq."MAR")thenprint("March")elseif(str.eq."APR")thenprint("April")elseprint("Enoughofthis!")endif;mustgroupall‘endif’atend…不是特别清晰endifendifendif2.4if语句及do循环•doloop(传统的结构;enddo有空格)–doi=scalar_start_exp,scalar_end_exp[,scalar_skip_exp]don=nStrt,nLast[,stride]…statementsenddo;'enddo'hasaspace–如果start>end‘n’每次减正的stride，当start>end，stride必须设定•dowhileloopdowhile(x.gt.100)…statementsenddo•break:中断[f90:exit]•continue:进入到下一个循环[f90:cycle]•少用循环（在任何一种interpretedlanguage）–用数组运算符，内置函数和内置程序–用Fortran/Ccodes进行高效的循环运算2.5显示结果及调试•printVarSummary–列出一个变量的大致信息•print–包括了一些printVarSummary中的信息–打印每一个变量•write_matrix–打印至标准输出或文件–可对数值的格式进行调整–同样可以写入文档printVarSummary•打印变量内容以下信息–类型–行列信息–坐标信息(如果有的话)–属性(如果有的话)•printVarSummary(u)Variable:uType:doubleTotalSize:1179648bytes147456valuesNumberofDimensions:4Dimensions/Sizes:[time|1]x[lev|18]x[lat|64]x[lon|128]Coordinates:time:[4046..4046]lev:[4.809..992.5282]lat:[-87.86379..87.86379]lon:[0.0..357.1875]NumberofAttributes:2long_name:zonalwindcomponentunits:m/sprint(1of3)Variable:TType:floatTotalSize:32768bytes8192valuesNumberofDimensions:2Dimensions/Sizes:[lat|64]x[lon|128]Coordinates:lat:[-87.86379..87.86379]lon:[0.0..357.1875]NumberofAttributes:2long_name:Temperatureunits:degC(0,0)-31.7(0,1)-31.4(0,2)-32.3(0,3)-33.4(0,4)-31.3etc.[entireTarraywillbeprinted]•打印所有变量信息，包括–所有metadata,数值–T(lat,lon):print(T)print(2of3)Variable:T(subsection)Type:floatTotalSize:256bytes64valuesNumberofDimensions:1Dimensions/Sizes:[lat|64]Coordinates:lat:[-87.86379..87.86379]NumberofAttributes:3long_name:Temperatureunits:degClon:109.6875[added](0)-40.7(1)-33.0(2)-25.1(3)-20.0(4)-15.3etc.•可用于打印数组的一部分子集–metadata,数值–T(lat,lon):print(T(:,103))或者print(T(:,{110}))print(3of3)•print用嵌入的strings–没有metadata–print(”T:min="+min(T)+"max="+max(T))•sprintf和sprinti可进行格式化输出-通常用于图形标签-print("min(T)="+sprintf("%5.2f",min(T)))(0)T:min=-53.8125max=25.9736(0)min(T)=-53.81•sprinti可以用0填充左边(ex:letn=3)-fnam="h"+sprinti("%0.5i",n)+".nc"-print("filename="+fnam)(0)filename=h00003.ncwrite_matrix(x[*][*],fmt,opt)4.354.390.27-3.35-6.904.364.663.77-1.664.069.73-5.840.898.4610.394.914.59-3.097.554.56173.685.080.14-5.63-0.63-4.12-2.511.76-1.43-4.290.075.850.878.65•很好的地打印2D数组(table)至标准输出–integer,float,double–控制格式(fmt)–T(N,M),N=7,M=5:write_matrix(T,“5f7.2”,False)•同样可以创建一个ASCII文档opt=Trueopt@fout=“foo.ascii”;文件名write_matrix(T,“5f7.2”,opt)调试,错误信息,帮助•NCL没有内置的调试器•用print/printVarSummary检查输出!•nmsg=num(ismissing(x));统计_FillValue的个数•print(“x:min=“+min(x)+”max=“+max(x))•错误的信息;Warning或者Fatal•查看信息，它们通常可描述出问

题

快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题

•比如:Fatal:leftandrightsidehavedifferentsizes•printVarSummaryofvariablesbeforeFatalHelp:question(s):ncl-talk@ucar.edu-includeenoughinfotofacilitateanswering-do*not*attachlargefiles(>1.5Mb)-theywillberejected,useftp/web-do*not*'dump'amessyscripttoncl-talk-Ourtimeisvaluabletoo!