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GrADS学习与使用:位势高度和等压面位势高度图

GrADS(Grid Analysis Display System)绘制等压面(如1000hPa、850hPa 700hPa、500hPa、300hPa、200hPa、100hPa等)的位势高度图,也就是绘制等高线图,用来反映等压面的空间结构。简单地讲,等压面是气压相等的点构成得面,是像地形一样高低起伏的面。等压面的起伏形势用绘制等高线(是位势高度奥)的方法表示。等高线高值区对应等压面凸起的地方,等高线低值区对应低压面下凹的地方;等高线密集说明等压面陡峭,等高线稀疏说明等压面平缓。
工具/原料
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GrADS

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位势高度(Geopotential height),等压面,等高线图

方法/步骤
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位势高度(Geopotential height),单位是位势米或者位势什米(即gpm或dagpm)。位势高度就是单位质量空气相对海平面所有的重力势能(或叫重力位能)所表征的高度,称作重力位势高度,简称为位势高度。用Ф表示单位质量空气相对海平面所有具有的重力势能,用Z表示位势高度,那么位势高度的表达式如下。气象上的等高线就等位势高度线,沿这条线,单位质量气块的重力势能不变。

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位势高度与几何高度的换算。用Z表示位势高度,h表示几何高度,g表示当地的重力加速度,9.8就是通常计算重力势能的那个9.8J/kg(说的够通俗吧)。下面公式就是位势高度与几何高度的关系。通过下面的公式能看出,在中纬度地区,重力加速度g=9.8米/平方秒时,几何高度在数值上等于位势高度;在低纬度地区,重力加速度g<9.8米/平方秒时,几何高度在数值上小于位势高度;在高纬度地区,重力加速度g>9.8米/平方秒时,几何高度在数值上大于位势高度。平均而言,850、 700、 500、 400、 300、 200、 100hPa对应的位势高度为                1500  3000  5500  7000  9000  12000  16000位势米。

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绘制500hPa等压面位势高度图(即500hPa等高线图)。gs脚本如下:

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run上面的脚本,得到500hPa等高线图,或者叫500hPa位势高度图,如下:

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沿着某一纬度,绘制500hPa等压面位势高度的剖面图。沿着某一纬度,无非就是把纬度固定,即set lat XX。比如经度0-180范围上,北纬45度, 500hPa位势高度的剖面,gs脚本如下:

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运行上面的gs脚本,就得到了沿北纬45度,经度0-180范围上500hPa等压面位势高度的剖面图。如下:

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沿着某一纬度,绘制500hPa与700hPa等压面之间的位势高度厚度图。同样,以沿着北纬45度为例,即set lat 45。而绘制500hPa与700hPa等压面之间的位势高度厚度图,这时候就不再set lev 500了,也就是不设置等压面的值,直接画d z(lev=500);z(lev=700)。脚本如下:

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运行上面脚本,沿着北纬45度,经度0-180范围内,500hPa与700hPa等压面之间的位势高度厚度图如下:

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总的来说。等压面的位势高度图反映了等压面的空间结构。等高线(位势高度线)大的地方,等压面凸起,等高线(位势高度线)小的地方,等压面凹陷。位势高度是单位质量空气相对海平面具有的重力势能(叫重力位能也行)所表征的高度,全称为重力位势高度,坚持位势高度,单位是位势米或位势什米(gpm or dagpm)。下面是500hPa等压面的位势高度图,或者称作500hPa等高线图。

注意事项
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