大气科学领域模型软件丨WRF、WRF-CMAQ、WRF-Chem、WRF-Hydro、WRF DA、PMF、MCM、CAMx、SMOKE、CMIP6等

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基于CAMx的空气质量模拟及污染来源解析技术与案例分析
SMOKE模型排放清单处理技术及在多模式下实践应用方法与VOCs排放量核算
空气质量预报模式系统（wrf-cmaq）
区域气象-大气化学在线耦合模式（WRF/Chem）
气候水文耦合 WRF-Hydro 模式应用
全套区域高精度地学模拟-WRF气象建模、多案例应用与精美制图
NCL 数据分析与处理实践应用
大气颗粒物PMF源解析实践技术应用
CLM陆面过程模式实践技术应用及进阶实践应用

Python语言在地球科学领域中的实践技术应用
CMIP6 数据处理方法与典型案例分析实践技术应用
Python在气象与海洋中的实践技术应用
基于CAMX的大气臭氧来源解析模拟与臭氧成因分析实践技术应用
WRF DA资料同化系统理论、运行与与变分、混合同化新方法技术应用
地球科学数据（ERA5、雪深、积雪覆盖、海温、植被指数、土地利用）处理实践
Python在WRF模型自动化运行及前后处理中的实践技术应用
Python人工智能在气象中的实践技术应用
CLM陆面过程模式实践技术应用及进阶实践应用
 

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区域气象-大气化学在线耦合模式（WRF/Chem）在大气环境中的应用

【学习目标】：
1.掌握WRF-Chem模式原理、调试、运行方法。
2.通过案例操作掌握WRF-Chem模式数据准备、前处理及相关参数设置方法。
3.掌握模拟结果后处理及作图（ARWPOST、NCL等软件操作）方法。
4.通过案例分析操作掌握WRF-Chem在大气环境（PM2.5、臭氧）、能见度、城市化方面应用。

【内容简述】：

一、WRF-Chem模式应用案例和理论基础
1、WRF-Chem模式在大气环境（PM2.5、臭氧、能见度）、生态（污染物/元素成分的干湿沉降）等领域的应用个例介绍
2、WRF-Chem模式总体框架、功能介绍
3、模式安装对操作系统环境依赖性的介绍，模式数据介绍

二、Linux环境下软件安装
1、Linux系统入门及基本操作介绍，熟悉Linux基本操作命令
2、编译器及Linux环境变量的配置
3、WRF-Chem前置依赖软件和数据可视化软件的安装（zlib、szip、HDF5、NETCDF、NCL、ncview）

三、WRF-Chem模式安装，排放源制作软件安装
1、编译安装WRF-Chem（环境变量设置、基本故障处理）
2、气象数据预处理模块WPS安装
3、前处理模块WPS主要功能、参数、静态数据和再分析气象资料的介绍
4、WRF-Chem模式物理过程、排放（人为、生物、燃烧、自然等）处理过程、排放源数据的介绍

四、WRF-Chem气象数据准备和排放源数据制作，运行个例1
1、以MOZART化学机制为例准备排放源数据，包括相关软件安装、数据准备、软件运行和结果查看（简单个例，上机操作）
2、生物排放源数据准备
3、侧边界条件的准备
4、WRF-Chem变量表介绍
5、运行控制文件参数设置介绍

五、WRF-Chem模式运行自主准备排放源
1、 基于前一日的学习，运行WRF-Chem简单个例
2、 WRF-Chem沙尘排放、气溶胶粒径分布的处理
3、 通用排放源处理软件prep_chem的安装、修改和注意事项排放源数据的准备
4、 利用通用软件prep_chem，结合WRF-Chem专用程序convert_emiss.exe，处理自主排放源数据并生成WRF-Chem格式的排放源文件
5、采用CBMZ化学机制，运行复杂个例

六、模拟结果提取和数据可视化
1、模式结果提取及数据可视化（NCL、ARWPOST等软件）
2、模式结果在相关研究应用工作中的基本使用方式
3、嵌套运行WRF-Chem模式以实现高分辨率（高精度）模拟，设置方法和注意事项
 

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【案例教程】Python气象海洋数据可视化到常见数据分析方法（折线图、柱状图、errorbar图、流场矢量、散点图、风玫瑰图、流场矢量、填色及等值线+地图）

【内容简述】：

专题一：Python软件的安装及入门
1、Python入门和安装
1.1 Python背景及其在气象海洋中的应用
1.2 Anaconda解释和安装以及Jupyter配置
1.3 Python基础语法

专题二：气象海洋常用科学计算库
2、气象海洋常用科学计算
2.1 Numpy库
2.2 Pandas库
2.3 Scipy库
2.4 Xarray和Netcdf库
2.5 常用数据的IO
 

专题三：气象海洋常用可视化库
3 气象海洋常用可视化库
3.1 可视化库介绍matplotlib、cartopy等
3.2 不同类型图的绘制
1）折线图绘制
2）柱状图绘制
3）errorbar图绘制
4）流场矢量
4）散点图绘制
5）地图绘制（1.行政区划 2.地图白化）
6）填色及等值线+地图
7）流场矢量+地图
8）风玫瑰图

专题四：数据爬虫实战
4 如何爬取中央气象台台风数据
1) Request库的介绍
2) 解析网页介绍    
3) 爬取中央气象台台风数据
4) 台风数据的分析和可视化

专题五：模式后处理
5 WRF和ROMS模式后处理
5.1 WRF模式后处理
1） wrf-python库介绍
2） 提取站点数据
3） 500hPa形式场绘制
4） 垂直剖面图——雷达反射率为例
5） 提取台风数据并可视化   

5.2 ROMS模式后处理
1） xarray为例操作ROMS输出数据
2） 垂直坐标转换，S坐标转深度坐标
3） 垂直剖面绘制
4） 平面图绘制

专题六：EOF方法分析大气和海洋数据
6 EOF方法分析大气和海洋数据
6.1 EOF基础和eofs库的介绍
6.2 EOF分析海年风场数据
1）CCMP融合风场数据介绍和处理，30年数据
2）按季节进行EOF分析，可视化

6.3 EOF分析海表面温度数据
1）SST数据计算距平，去趋势
2）SST进行EOF分析，可视化

专题七：AI在气象海洋中的应用
机器学习在气象海洋中的应用
7.1 机器学习简介
1）机器学习简介
2）scikit-learn、pytorch等常用库介绍
7.2 如何使用pytorch搭建一个模型
7.3 机器学习订正模式数据
CCMP融合风场数据作为标签数据，订正GFS预报数据
 

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气象数值预报WRF-DA资料同化系统理论、运行与变分、混合同化新方法技术

【目标】：
1.掌握和理解资料同化的理论；
2.熟悉Linux环境下的配置和应用；
3.掌握背景误差协方差、物理约束关系的调优和更新；
4.掌握新观测资料同化的关键技术，如观测算子的构造、伴随程序的发展等；
5.熟悉同化结果的分析方法；
6.掌握Bash、GRADS、NCL等后处理工具进行结果处理及分析;
7.掌握在气象、环境、生态、水文等领域应用技术的拓展和方法;
8.熟练掌握WRF ETKF-3DVAR DA混合同化系统的应用;

【内容简述】：
一、资料同化的基本理论与方法
1、资料同化的基本概念、发展
2、资料同化的主要科学问题
3、资料同化的理论基础与早期方法
4、各种资料同化方案及其特点

二、WRF DA的环境需求、系统安装、调试与运行
1、Linux基本命令的应用
2、Linux环境变量的设置
3、编译器的安装与设置
4、WRF DA的环境变量和动态库的配置等；
5、WRF DA的安装、编译及运行等。
6、GrADS、NCL绘图的编译安装与使用

三、观测资料与质量控制
1、观测资料的基本要求
2、常规观测资料与非常规观测
3、卫星资料及其同化
4、新型观测系统
5、观测资料的质量控制及一般方法。
 

四、WRF DA同化系统的配置、背景误差的构造
1、水平网格的设置；
2、垂直层次的配置；
3、物理方案、参数化方案的选取；
4、观测要素的选取
5、背景误差协方差的作用和常用的构造方法，如新息向量法（以GRAPES模式为例）、NMC方法等（WRF DA的
6、三维变分程序为例。
7、背景误差的构造方法
8、中小尺度变分同化B的构造
9、混合同化中背景误差协方差的构造及其特点
10、混合同化中B的比例关系

五、WRF DA变分资料同化；WRF DA混合同化新方法；
1、WRF DA变分同化的基本框架
2、观测算子的构造
3、动力平衡和物理约束的实现
4、伴随模式及其程序编写
5、解决新资料的同化应用方法。
6、ETKF-WRF DA混合同化方案的特点；
7、ETKF集合扰动方案的说明
8、扩展控制变量法及其设置
9、流依赖的背景误差协方差的构造
10、实例分析；
 

六、变分同化的单点试验；混合同化的单点试验
1、质量场单点试验
2、风场单点试验
3、湿度场的单点试验
4、流依赖属性的试验分析（结合槽和台风）
5、分析增量的结构与物理约束关系
 

七、同化分析增量的分析
1、不同观测资料对分析的影响
2、不同观测要素对分析的影响
3、有效观测资料的确定
4、分析增量的认识
 

八、WRF DA和ETKF-3DVAR混合同化系统的实际应用
1、结合实际的天气个例，重点掌握WRF DA和WRF ETKF-3DVAR混合同化系统的同化、预报的参数设置、新资料的同化方法和系统运行、结果分析，以及与其他模块的耦合等。
2、暴雨天气过程的同化分析
3、台风天气过程的同化分析
 

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大气颗粒物PMF源解析实践技术应用

【学习目标】：
1、了解大气颗粒物主要来源,熟悉大气污染源解析方法。
2、通过实际案例操作与案例分析掌握PMF源解析技术方法及在实际项目中的应用
3、掌握PMF源解析结果的优化及误差评估方法。

【内容简述】：

第一章PMF源解析技术简要及其输入文件准备
1、大气污染源解析方法有哪些？
2、这些方法各自应用的条件以及它们的优缺点？
3、大气颗粒物的基础知识及各组分的主要来源（大气颗粒物的来源、大气颗粒物的组成）
4、PMF源解析技术简介
5、PMF源解析软件的下载及安装
6、PMF输入的颗粒物组分浓度的获得
7、PMF源解析输入文件的准备

第二章PMF源解析技术的原理，PMF软件的实操及应用举例
1、PMF源解析的基本原理
2、PMF源解析软件的基本运行
3、PMF源解析因子的选择
4、PMF源解析结果及意义

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第三章PMF源解析结果的优化及误差评估
1、Fpeak模式运行
2、Fpeak模式运行结果
3、误差评估方法简介
4、误差评估方法结果

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