中國科學院大氣物理研究所研究員馮錦明課題組Matlab-MetToolbox工具箱簡介

2021-02-21 好奇心Log

馮錦明,中國科學院大氣物理研究所研究員,博士生導師,中國氣象學會城市氣象學委員會委員。長期以來主要從事氣候模式研發及氣候變化模擬研究工作,特別是人類活動的區域氣候效應及區域氣候變化歸因研究。參與研發了北京師範大學地球系統模式BNU-ESM並負責了其相應的CMIP5氣候變化試驗。應用區域模式以及全球耦合模式開展了各種氣候變化模擬試驗研究,尤其是近年來在中國城市化及其人為熱釋放區域氣候效應的模擬研究方面,取得了一系列重要研究成果。另外,對氣象統計方法、資料計算分析方法、以及多種計算機程式語言有較深入的研究。主持或參加國家重點研發計劃、國家自然基金、科技部重大研究計劃以及中國科學院先導專項和知識創新方向項目等多項。在國內外SCI及CSCD期刊上發表科研論文100多篇。

MetToolbox工具箱簡介:

1 風矢量圖:

clc;clear;close all[x,y] = meshgrid(70:10:140,15:10:55);u = cos(x).*y*10;v = sin(x).*y*10;figure(1);% % m_proj('Equidistant Cylindrical','long',[70 140],'lat',[15 55]);% m_proj('lambert','lon',[70,140],'lat',[15,55]);% ma=shaperead('F:/RMeteoInfo/data/map/bou2_4l.shp'); % % m_line( [ma(:).X], [ma(:).Y],'color',[0.5,0.5,0.5]);%繪製範圍內的地圖% % m_line([ma(:).X],[ma(:).Y],'color','k');%繪製範圍內的地圖% m_plot([ma(:).X],[ma(:).Y],'color','k');%繪製範圍內的地圖% hold onh=quiver(x,y,u,v,0.5,'r-');hl=quiverlegend(h,10);%設置x軸範圍和刻度set(gca,'XLim',[70 140]);%X軸的數據顯示範圍set(gca,'XTick',[70:10:140]);%設置要顯示坐標刻度set(gca,'XTickLabel',[70:10:140]);%給坐標加標籤 %設置y軸範圍和刻度set(gca,'YLim',[15 55]);%X軸的數據顯示範圍set(gca,'YTick',[15:10:55]);%設置要顯示坐標刻度set(gca,'YTickLabel',[15:10:55]);%給坐標加標籤

2 高版本m_map工具箱指南針&比例尺:

clc;clear;close allm_proj('miller','lat',[-77 77]);   m_coast('patch',[.7 1 .7],'edgecolor','none'); m_grid('box','fancy','linestyle','-','gridcolor','w','backcolor',[.2 .65 1]);m_ruler([.4 .9],.3,'tickdir','out','ticklen',[.007 .007]);% 需要更新m_map% m_northarrow(76,48,0.8,'type',4,'aspect',1.5);m_northarrow(-125.4,49.7,.2,'type',2);% northarrow(76,48,0.8,'type',4,'aspect',1.5);title('Great Circle Routes','fontsize',14,'fontweight','bold');set(gcf,'color','w');   % Need to do this otherwise 'print' turns the lakes black

3 利用Map Toolbox不同投影全球地形的繪製

clc;clear;close allload etopoload topofigure(1);ctopo=topo(90:160,50:160);clegend=[1 70 50];worldmap(topo,topolegend);meshm(topo,topolegend);demcmap(topo)axis offsetm(gca,'Origin',[0 105 0])ptopo = topo; ptopo(topo<0) = 0;ptopo = 100*ptopo/(6371*1000);figure(2);axesm('MapProjection','ortho','Origin',[0 0 15])meshm(topo,topolegend,size(topo),topo/10000); shading interpdemcmap(topo)lightm(23.5,80,'Color',[1 1 0.2])material([.6 0.8 0]);lighting phongaxis offdaspectm('km',20000)figure(3);axesm('MapProjection','globe','Origin',[0 105 0])meshm(topo,topolegend,size(topo),topo/100000); shading interp% [lat,lon]=meshgrat(topo,topolegend);% surfm(lat,lon,topo,ptopo)demcmap(topo)lightm(23.5,20,'Color','y')material([.6 1 0]);lighting phongaxis offview([200 0])z=topo;figure(4);surf(z)shading interpdemcmap(z)view([0 90])axis offlight('position',[1 180 1000],'color','w')material([0.6 1 0]);lighting phong

4 利用uniteprv合併東北三省與內蒙四個區域

clc;clear;close allload prvpatch;figurehold onwnprv={'內蒙','黑龍江','吉林','遼寧'};nw=1;for i=1:38    if any(cellfun(@(x) ~isempty(strmatch(x,s(i).tag)),wnprv))        disp([nw i])        if nw==1            long=s(i).long;            lat=s(i).lat;        else            [long lat]=uniteprv(long,lat,s(i).long,s(i).lat);        end        nw=nw+1;    end      plot(s(i).long,s(i).lat)end% [long lat]=pactpt(long,lat,0.1);patch(long,lat,'m');mapnorm;

5 填充帶條紋的等值線

clc;clear;close allz=peaks;x=1:size(z,2);y=1:size(z,1);cv=-8:2:8;cmap=cusjet(10);ifirst=0;ndelta=1;iswbg=true;bardir='horiz';% csty={'r.-',linewidth,markersize,linecolor,markeredgecolor,markerfacecolor};% tex={ctex,nnl,ldir,csty}csty={'r.-'};tex={-4,[100 80],1,{'r:'}; 2,[100 80],3,{'b-'}};figure[C,h,hb]=freecontourf2(x,y,z,cv,cmap,ifirst,ndelta,iswbg,bardir,tex);

6 空間插值&白化

clc;clear;close allload('mdata/chnmon756.mat');idate=find(stat.date>=19881200&stat.date<=19981100);x=stat.long;y=stat.lat;z=stat.prec(idate,:);z=mean(z)';%mm/daylo=[72:1:137];la=[15:1:55];[clo,cla]=chngon('g');[lo2 la2]=meshgrid(lo,la);in=inpolygon(lo2,la2,clo,cla);cv=[0.1 1:5];% cv=[0:5];% cmap=nclcmap(142,numel(cv)+1);load('colorbar-mat/rainbow.mat');cmap=rainbow;zi=cus_griddata(x,y,z,lo,la,'v4');figurehold on% [C,h,hb]=freecontourf(lo,la,zi,cv,cmap,true);[C,h,hb]=freecontourf(lo,la,zi,cv);set(h,'edgecolor','none')set(h,'linew',2)chnmask2(lo,la,'g')hc=mapnorm(lo([1 end]),la([1 end]),false,false,true,true,true,0,[10 5],1,'g',2);grid offset(gcf,'pos',[89   200   520   445])set(gca,'pos',[0.0913    0.1504    0.8747    0.7730]);ssaxes(4,0.14,[3 4 1.6 1.1 1.35 0.98],'nanhai2',2);set(gca,'linew',2);set(gca,'fontsize',14)

7 WRF模擬嵌套區域繪製

clc;clear;close allsi=[1,   107,  94,  47];sj=[1,   47,  37,  122];nx=[179 169 151 145]; %nested grid number should be 3n+1ny=[161 199 157 151];dxy=[30000 10000 3333.33 3333.33];grat=[1 1/3 1/3 1/3];pid=[1 1 2 2];% param=[nx(1) ny(1) 100 35 30 60 36000];% param=[nx(1) ny(1) 105 35 (nx(1)+1)/2 (ny(1)+1)/2 30 60 115 dxy([1 1])];param=[nx(1) ny(1) 102 36.5 (nx(1)+1)/2 (ny(1)+1)/2 30 60 102 dxy([1 1])];[x y]=wrf_nestxy(si,sj,nx,ny,grat,pid);nb=10;nbb=nb*[1 1/3];figure,hold onmaplam(param,false,false,true,true,true,0,[10 5],3,'h',2,':');for i=2:length(pid)    [xx yy]=meshgrid(x{i},y{i});    xx2=[xx(1,:) xx(:,end)' xx(end,end:-1:1) xx(end:-1:1,1)'];    yy2=[yy(1,:) yy(:,end)' yy(end,end:-1:1) yy(end:-1:1,1)'];    plot(xx2,yy2,'m','linew',2)end[xx yy]=meshgrid(x{1},y{1});xx2=[xx(1,1)+nbb(1) xx(1,end)'-nbb(1) xx(1,end)-nbb(1) xx(1,1)+nbb(1) xx(1,1)+nbb(1)];yy2=[yy(1,1)+nbb(1) yy(1,1)'+nbb(1) yy(end,1)-nbb(1) yy(end,1)-nbb(1) yy(1,1)+nbb(1)];plot(xx2,yy2,'b','linew',2)load prvpatch[clong clat]=polyjoin({s(1:34).long},{s(1:34).lat});[cx cy]=deg2grd(clong,clat,param);plot(cx,cy,'k')


8 Analysis of power spectrum

clc;clear;close all% Analysis of power spectrum% load enso_sst.matzsim=xlsread('data2.xlsx');zi=zsim(:,1);zi=zi-mean(zi); % must remove mean.%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%fftFs = 1;              % Sampling frequencyT = 1/Fs;                     % Sample timeL = length(zi);               % Length of signalt = (0:L-1)*T;                % Time vectory=zi;figure,hold on% NFFT = 2^nextpow2(L); % Next power of 2 from length of yNFFT = L; % Next power of 2 from length of yY = fft(y,NFFT);P=Y.*conj(Y)/NFFT; %power spectrum densityP=smooth(P,7);f=Fs/2*(0:NFFT/2-1)/(NFFT/2);P=P(1:NFFT/2);df=1/NFFT;svar=(P(1)+P(end))*df/2+sum(P(2:end-1))*df;svar0=var(y);P=P/svar*svar0;% Plot single-sided amplitude spectrum.plot(f,P,'r')title('Single-Sided Amplitude Spectrum of y(t)')xlabel('Frequency (cycles/year)')ylabel('Variance')

9 Taylor圖

clc;clear;close allzsim=xlsread('data2.xlsx');% Example for ploting taylor diagramlss={ 'o','v','s','^','p','o','v','s','^','p','o','v','s','^','p','o','v','s','^','p','o'};lcc=[1.0000         0         0    0    0.8000         0    1.0000         0         0    0    0.9000    0.9000    1.0000         0    1.0000    1.0000    0.8000         0    1.0000         0         0    0    0.8000         0    0         0    1.0000    0    0.9000    0.9000    1.0000         0    1.0000    1.0000    0.8000         0    0         0    1.0000    0    0.8000         0    0         0    1.0000    0    0.9000    0.9000    1.0000         0    1.0000    1.0000    0.8000         0    1.0000         0         0    0    0.8000         0    0         0    1.0000];zobs=zsim(:,1);zsim=zsim(:,1:end);stag=cellstr(num2str((1:size(zsim,2))'));stdd=std(zsim)/std(zobs);ccorr=corr(zobs,zsim);z1=zobs-mean(zobs);z2=zsim-mean(zsim);rmse=rms(z2-z1)/std(zobs);rmse2=sqrt(stdd.*stdd-2*stdd.*ccorr+1);[hp,hp_std,hp_rmse,ht_corr,ht_rmse,hl]=TaylorDiag(zobs,zsim,lcc,lss,stag);set(hp,'markersize',8);set(ht_rmse,'color','k');

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