天气数据分析处理

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每24小时记录一次，一次预测240H，基准时间是当天的

2025/11/26

问题

一天内我只发现了两个文化，12点和0点的文件。但是拿到的nc数据中是每一小时一个。怎么转换。

气温分析

文件： ECMFC1D_TEM_100_2025082112_ANEA_0.grib1
简单读取结果：

每12小时一个文件，包含所有level的温度
可视化的图片

露点温度需要使用TEM和RHU

但是给出的grib中只有表层和2m高的露点温度，所以使用TEM_100和RHU_100模仿 dewtemp_trh运算

至此 已成功计算出TT,K

总结一下grib文件分析的思路和过程

1. 使用ecCodes 的grib_ls 查看grib的基础信息grib_ls ECMFC1D_RHU_100_2025082112_ANEA_1.grib1 > RHU_100_1.log 2>&1 –重定向到当前文件文件
2. 都是用_1的文件，包含各个层次

问题：

刚获取的ECMFC1D数据中缺少我们需要的数据（Cape,Dcape等）。缺少前置知识，无法使用这些数据得到我们需要的数据（Dcape,cape等）。以下是拿到的数据分析和目标数据的研究。希望获取的数据见目标数据的分析

变量名	含义	单位（常见）
100U / 100V	100 hPa 高度层的纬向/经向风分量	m/s
10U / 10FG3	10米高度的风速或阵风	m/s
TEM	气温	K 或 °C
DPT	露点温度	°C
PRS / PRTY	气压 / 位势高度	hPa / gpm
GPH	位势高度（Geopotential Height）	gpm
TCC / LCC	总云量 / 低云量	%
TCWV / TCW	整层可降水量 / 总水含量	kg/m²
CAPES / MUCAPE	对流有效位能	J/kg
FAL / ALBO	地表反照率	无量纲
SDE / SPP / DEG0L	积雪深 / 零度层高度	m
VIS	能见度	m
POV / SHU / RHU / WIU / VVP	降水、湿度、垂直速度等	不同单位
CPE / LPE / TPE	对流/大尺度降水/总降水量	mm
Z	位势高度	gpm
ADI / HBT / CIWC / FCCO	对流参数、冰水含量、积云特征等	依变量不同

ECMFC1D_10U_1_2025051200_GLB_0.grib1

C1D 一天内的所有数据
10U 10米高度处的东西向风速分量 U代表东 V代表北

ECMFC1D_10FG3_1_2025051200_GLB_1.grib1

气象数据变量说明（含 ECMFC1D 来源）

本文档说明常见的对流与热力学指标的含义、用途及其在 ECMWF C1D 文件中的来源。

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📂 数据来源说明

这些变量一般来自 ECMWF 模式（European Centre for Medium-Range Weather Forecasts） 的 C1D 一维诊断文件（ECMFC1D_*.nc 或 .grib）。
C1D 文件通常包含多层大气参数的垂直剖面诊断结果，如温度、露点、风速、湿度以及由模式计算得到的热力与对流指数。

变量名中常见格式为：

ECMFC1D_K.nc
ECMFC1D_LI.nc
ECMFC1D_SWEAT.nc
ECMFC1D_TT.nc
ECMFC1D_BCAPE.nc
ECMFC1D_BLI.nc
ECMFC1D_CAPE.nc
ECMFC1D_DCAPE.nc
ECMFC1D_Theta_E_700hPa.nc
ECMFC1D_Theta_E_850hPa.nc

这些文件中的变量值通常为网格化数据，可通过气象可视化软件（如 Metview、GrADS、NCL、Python xarray）读取并分析。

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🌡️ 热力与稳定度指标

K Index (K 指数)

• 来源文件：ECMFC1D_K
• 定义：
  ( K = (T_{850} - T_{500}) + T_{d850} - (T_{700} - T_{d700}) )
• 用途：评估雷暴潜势；K 值越高，对流潜能越大。

  变量	含义	典型数据来源	说明
  T850	850 hPa 等压面温度	高空气象探空资料或再分析资料（如 ERA5、NCEP、GFS）	表示低层温度（约 1.5 km 高度）
  Td850	850 hPa 等压面露点温度	同上	反映低层水汽含量
  T700	700 hPa 等压面温度	同上	表示中层温度（约 3 km 高度）
  Td700	700 hPa 等压面露点温度	同上	反映中层湿度状况
  T500	500 hPa 等压面温度	同上	表示高层温度（约 5.5 km 高度）

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Lifted Index (LI)

• 来源文件：ECMFC1D_LI
• 定义：
  ( LI = T_{500} - T’_{parcel,500} )
• 用途：衡量大气稳定度。LI 越小（负值越大），空气越不稳定。

  变量	含义	单位	来源（常见于再分析或探空数据）
  T₅₀₀	500 hPa 环境温度	℃ 或 K	温度场（t）
  T₁₀₀₀	1000 hPa 环境温度	℃ 或 K	温度场（t）
  Td₁₀₀₀	1000 hPa 露点温度	℃ 或 K	露点温度场（td）或由相对湿度推算
  Z₅₀₀	500 hPa 位势高度	m	位势高度场（z）或 geopotential/g ≈ 9.8
  Z₁₀₀₀	1000 hPa 位势高度	m	位势高度场（z）

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☁️ 对流相关变量

Sweat Index (SWEAT)

• 来源文件：ECMFC1D_SWEAT
• 定义：综合风向切变、温度梯度、湿度等，评估强对流潜势。
• 用途：SWEAT > 400 可能出现超级单体或龙卷环境。

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TT (Total Totals Index)

• 来源文件：ECMFC1D_TT
• 定义：
  ( TT = (T_{850} - T_{500}) + (T_{d850} - T_{500}) )
• 用途：快速判别雷暴环境的不稳定度。

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⚡ 对流能量与稳定度指标

Bcape (Best CAPE)

• 来源文件：ECMFC1D_BCAPE
• 定义：从最有利层（通常混合层或最大 θe 层）计算的 CAPE。
• 用途：表示最强潜在对流能量。

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Bli (Best Lifted Index)

• 来源文件：ECMFC1D_BLI
• 定义：与 LI 类似，但取自最不稳定层或混合层。
• 用途：更真实反映环境不稳定性。

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Cape (Convective Available Potential Energy)

• 来源文件：ECMFC1D_CAPE
• 定义：
  正浮力积分，代表对流可用能量（J/kg）。
• 用途：CAPE 越高，对流越强，易出现强雷暴。

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Dcape (Downdraft CAPE)

• 来源文件：ECMFC1D_DCAPE
• 定义：下沉气块的负浮力积分。
• 用途：评估下击暴流（microburst）潜势。

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🌡️ 等效位温（Theta-E）

Theta_E_700hPa

• 来源文件：ECMFC1D_Theta_E_700hPa
• 定义：700 hPa 层的等效位温。
• 用途：识别中层冷干区或锋面边界。

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Theta_E_850hPa

• 来源文件：ECMFC1D_Theta_E_850hPa
• 定义：850 hPa 层的等效位温。
• 用途：判断低层湿热特征；与 700 hPa 层差值用于不稳定性诊断。

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📘 汇总表

指标	含义	来源文件	主要用途
K Index	雷暴潜势	ECMFC1D_K	判断对流条件
LI	抬升指数	ECMFC1D_LI	大气稳定度诊断
SWEAT	强对流威胁指数	ECMFC1D_SWEAT	评估超级单体潜势
TT	总不稳定指数	ECMFC1D_TT	快速雷暴判别
BCAPE	最优 CAPE	ECMFC1D_BCAPE	最强对流潜势
BLI	混合层抬升指数	ECMFC1D_BLI	更真实的稳定度估计
CAPE	对流可用能量	ECMFC1D_CAPE	对流强度指标
DCAPE	下击暴流能量	ECMFC1D_DCAPE	风暴破坏性评估
Theta_E_700hPa	700hPa 等效位温	ECMFC1D_Theta_E_700hPa	中层热力结构分析
Theta_E_850hPa	850hPa 等效位温	ECMFC1D_Theta_E_850hPa	低层湿热诊断

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📎 参考资料：

• ECMWF Documentation: IFS Documentation Part IV – Physical Processes (CAPE and Convection Diagnostics)
• NOAA SPC Parameter Glossary
• AMS Glossary of Meteorology
• Doswell (1982): Operational Meteorology of Convective Weather

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🧭 说明：

ECMFC1D 系列文件通常由 ECMWF 模式输出的后处理诊断程序生成，
可用于天气预报中心、航空气象及灾害性天气监测系统的中尺度分析。