GrADSチュートリアル

0. GrADSって何ですか・・・

このチュートリアルは，約 30 分～1時間で，GrADS の基本的な機能を体験するためのものです．

GrADSの機能はここで紹介したものに留まりません．補足資料として，興味のある方のさらなる学習に役立つ情報をチュートリアルの後に掲載しています．

気象・気候の分野では，多次元（三次元以上）のデータを用いることがほとんどです．

空間次元は東西・南北・鉛直方向の三次元あり，それに時間次元が1つないしそれ以上，さらにその他の次元が加わる事もあります．

しかし，一般的な方法で図を描画する場合，一次元ないし二次元のデータを描画することしかできません．下の図のように，多次元のデータというのは，言うなれば世界地図が大量にあるような状況です．当然，大量の世界地図を同時に表示することはできません．

1. GrADSの起動と終了

💻　GrADSの起動と終了を行ってみましょう．

2. ファイルのオープンとクローズ

正常にオープン出来た場合，” Scanning self-describing file: ~~~”などのいくつかの情報が出ます．もし正常にオープンできなかった場合にはエラーメッセージが出ます．

（ターミナルに表示されるメッセージを見る習慣を付けましょう．これはGrADSに限らず，CUIによる操作全般に言える事です．例えば現在の航空機の操縦において，クルーは機体の状態をモニタリングして情報を伝えるシステムのメッセージに対処することで問題に対処します．）

開いたファイルについて，ファイル情報（変数名や軸情報）を表示したい場合は

ga-> q file

と実行します．

GrADSを終了するとオープンされていたファイルが自動的にクローズされます．

GrADSを終了せずにファイルをクローズしたい場合には

ga-> close 1

のようにします．”1”はファイルの番号で，今はatmos.clim.slp.ncというファイルしか開いていないため1番です．

ここから想像されるように，GrADSでは複数のファイルを同時にオープンする事が（後述のように）可能ですが，その場合には開かれているファイルの中で番号の一番大きなファイルのみクローズする事が出来ます．

ファイル形式には，もちろんnetcdf以外の形式もあります．GrADSでよく用いられる形式として，データのみが格納されたファイル (バイナリ＝人間が読めないデータ．GrADS形式と言われる事があります)がありますが，この形式では格子情報を”.ctl”という拡張子のコントロールファイルによって別に与えてあげる必要があります．この形式の場合，

ga-> open slp.ctl

のように，openコマンドを用います．（今回のインターンシップでは使いませんが）

💻　GrADSを起動し，ファイルをオープン→情報を表示→クローズしてみましょう．

3. 等値線の描画と次元の指定

モデル実験データを用いて、等値線図を描いてみます．

GrADSを起動し、 

ga-> sdfopen atmos.clim.slp.nc

で海面気圧の格納されたファイルを開きます．atmos.clim.slp.ncはx,y,tの三次元データなので(格子点数がそれぞれ144x90x36)，水平面（x,yの二次元）の等値線を描画するには，時間次元について切り出す位置を指定する必要があります．

今回は，時間次元の1番目(Jan1997)，鉛直次元の1番目(1000hPa)を指定するとして

ga-> set t 1

ga-> set z 1

とします．（これらを指定しないと自動的に1番目のデータを読みこんで表示します） 

変数名がslpであるので，

ga-> d slp

で，下のような海面気圧の等値線を描く事が出来ます．

描画した図を消去するには

ga-> c

とします．”c”は”clear”の略で，clearと実行しても同じ効果が得られます．そして

ga-> close 1

でファイルを閉じておきましょう．

今度は気温について，緯度－鉛直断面を描いてみましょう．気温のデータは(x,y,z,t)の四次元データ(144x90x17x36) なので，(y,z)断面を描くには，xとtの次元を指定してあげます．例えば

ga-> sdfopen atmos.clim.temp.nc

ga-> set lon 180

ga-> set lev 1000 100

ga-> set time Jan1997

ga-> d temp

とすることで，以下のような図を描くことが出来ます．（lonはlongitude=経度のことです）

💻　温度の等値線を，水平面・緯度－鉛直断面についてそれぞれ描いてみましょう．

4. 画像の保存

3.で簡単な図を画面に表示する事が出来るようになりましたが，このままでは誰か他の人に図を見せるのが難しいです．学会発表でライブコーディングならぬライブドローイングをする訳には行きません．

そこで，描画した図を画像ファイルとして保存することを考えましょう．

図を描画した後に，gxprintというコマンドを実行することで，画像ファイルとして保存する事が可能です．例えば

ga-> gxprint image.png

とするとpng形式で"image.png"という名前の画像を保存できます．

解像度を指定するには，例えば

ga-> gxprint image.png x1200

のようにします（この場合は横1200ピクセルとなる）．

他の形式 (jpg,epsなど)にも対応しています．

💻　表示した画像を画像ファイルとして保存してみましょう．

5. 平均操作

GrADSでは，複雑でない計算を行うためのコマンド群が用意されています．

例えば平均を計算する操作を行うことが出来ます．気温の時間方向の平均を計算して描画する場合，

ga-> sdfopen atmos.clim.temp.nc

ga-> set time jan1997

ga-> set lev 1000

ga-> set lon 120 180

ga-> set lat 20 60

ga-> define tm=ave(temp,time=jan1997,time=dec1999)

ga-> set cint 5

ga-> set cthick 5

ga-> d tm

のようにすると，下のような図が描けます．

”ave”が平均を計算するための関数で，”define”は新しい変数を定義するコマンドです．

“cint”は等値線を描く値の間隔，”cthick”は線の太さを指定するためのものです．