对比MATLAB、GrADS、NCL在气象上及应用.pdfVIP

2013年环北部湾高校研究生海洋论坛 韩利国 中国海洋大学 摘要：本文简单介绍MATLAB、GRADS、NCL三种软件的特点以及其安装，并且通过经验 正交函数展开法(EOF)对三种软件的运行进行说明。通过对三种软件的对比可知：①．从 数据处理角度来看，MATLAB和NCL作为高级编程语言，强于GrADS②．从科学应用角度来 看，MATLAB以其强大的工具箱和库函数应用更为广泛③．从气象上的应用来看，三种软件 各有所长。GRADS拥有用户更多、便于交流；NCL除了图形显示功能外，还有气象常用的 数据处理方法，且与多个气象数据模式有专门的数据接口；MATLAB以其强大的工具箱和 库函数，不仅能完成气象数据处理和图形可视化，也可以将新的数学统计方法引入到气象应 用中④．从操作步骤而言，MATLAB和NCL要比GRADS简单。 1．MATLAB、GRADS、NCL简单介绍 MATLAB语言是Mathworks公司推出的一套高性能的数值计算和可视化软件，被确认为 准确、可靠的科学计算标准软件。在MATLAB环境下，用户可以集成地进行程序设计、数 值计算、图形绘制、输入输出等各项操作【1j。MATLAB用更直观的、符合人们思维习惯的 代码，代替了FORTRAN和C语言的冗长代码，给用户带来最简洁的程序开发环境。 MATLAB语言简洁紧凑，使用方便灵活，库函数极其丰富，程序书写形式自由，利用其丰 富的库函数避开繁杂的子程序编程任务，压缩了一切不必要的编程工作团。 and GrADS(GridAnalysisDisplaysystem)是美国马里兰大学气象系BrianE．Doty开发的 气象数据分析与显示软件13]。GRADS是免费共享软件，可随时从互联网上下载。GRADS有 丰富的内部函数，可以对数据进行计算和分析处理。它支持处理格点资料和站点资料，并且支 持对GriB码文件、特殊格式文件(如一字节整型、二字节整型、大中型机器二进制数据等) 的直接读取，詹象科研领域应用非常广泛14】。 NCARCommand NCL(The Language)是一种专门为科学数据处理以及数据图形化设计 的高级编程语言，由于其支持C语言和Fortran语言外部调用，使得其程序简单易懂且灵活 多变。NCL还有完整的地图投影系，丰富的色彩效果，使其图形的视觉效果更加直观【5】。另 外，NCL还与多个气象数据模式有专门的数据接口，需要正确安装NCL，才可以完整地使用 中尺度数值模式WRF的所有模块【6】。 5 MATLAB、GRADS,NCL安装 而b是正式版。读者可根据自己电脑的配置白行选择，其安装过程较为容易，在此不再赘 述。 与L／NUX系统gee版本一致的程序包。安装后的GRADS和NCL需要更改环境变量。在 windows环境下运行GRADS和NCL软件包，需要能在PC机上运行的XServer系统支持， 动后，即可按照LINUX下的安装步骤进行操作。 3．MATLAB、GRADS、NCL绘图流程(以EOF分析为例) 3．1NCL数据处理及图形可视化(EOF分析) 将数据处理和图形可视化相结合是NCL的优点之一，应用NCL语言进行数据的图形化 2013年环北部湾高校研究生海洋论坛 处理一般要完成如下六个步骤。 3．1．1加载库函数 在编程开始之前，要加载必要的库函数，如下语句均为加载库函数。 load”$NCARG_ROOT／lib／ncarg／nclscripts／csm／gsn_code．ncl” load”SNCARG_ROOT／lib／nearg／nelscriptsIcsm／gsn_csm．ncl” load”SNCARG_ROOTflib／ncarg／nclscripts／csm／contributed．ncl” load”$NCARG_ROOT／lib／ncarg／nclscripts／csm／shea_util．ncl” 3．I．2读入数据 通过函数addfile读入数据，如： f=addfile(”datadir／*．cdf,r”) X =f-sst 第二个语句为读取变量，本例为读取海平面温度。 3．1．3打开绘图工作区 dirleof‘