【WRFDA教程第一期】运行观测预处理程序（OBSPROC）

WRFDA的安装可参见另一博客-【WRFDA安装第一期】安装 WRFDA 以运行 3DVAR/4DVAR数据同化。

本博客针对WRFDA 教程中 “运行观测预处理程序（OBSPROC）” 章节进行详细解释，分为 3DVAR 和 4DVAR 两部分。

项目	3DVAR	4DVAR
时间窗口	±1 小时	通常 6 小时（多 slot）
输出文件数	1 个	多个（每个 slot 一个）
配置关键参数	time_analysis, obs_gts_filename	time_analysis, num_slots_past, time_slots_ahead
数据格式	LITTLE_R ASCII	LITTLE_R ASCII

什么是 OBSPROC？

OBSPROC（obsproc.exe） 是 WRFDA 系统内用于处理观测数据的重要工具。它的主要功能包括：

• 删除空间和时间范围之外的观测数据；
• 合并重复观测；
• 利用静力假设估算压力或高度；
• 检查垂直观测一致性和超绝热情况；
• 根据误差文件分配观测误差；
• 生成 WRFDA 可读的 ASCII 或 BUFR 格式观测文件。

所需输入文件：

• namelist.obsproc（配置文件）
• obserr.txt（观测误差文件）
• obs.YYYYMMDDHH（观测数据，LITTLE_R 格式）
• 可选：msfc.tbl（用于美国五大湖的海洋观测）

一、运行 OBSPROC：用于 3DVAR

📁 示例数据准备

cd $WRFDA_DIR/var/obsproc
cp namelist.obsproc.3dvar.wrfvar-tut namelist.obsproc

编辑 namelist.obsproc 文件，主要修改以下内容：

• time_analysis：分析时间（例如 2008-02-05_12:00:00）
• obs_gts_filename：观测数据路径
• domain_check_h：是否空间过滤观测（可设为 .false.）

📍 时间窗口说明
下图为 3DVAR 中 ±1 小时的时间窗口设定：

• 分析时间为 0h；
• OBSPROC 会处理 23h～1h 之间的观测；
• 所有这些观测都被归并为 0h 的观测输入。

▶️ 运行 OBSPROC：

./obsproc.exe >& obsproc.out

运行成功后，将生成类似如下命名的文件（ASCII文件）：

obs_gts_2008-02-05_12:00:00.3DVAR

该文件即为 WRFDA 的观测输入文件（ASCII 格式）。

TOTAL =   9066, MISS. =-888888.,
SYNOP =    757, METAR =   2416, SHIP  =    145, BUOY  =    250, BOGUS =      0, TEMP  =     86,
AMDAR =     19, AIREP =    205, TAMDAR=      0, PILOT =     85, SATEM =    106, SATOB =   2556,
GPSPW =    187, GPSZD =      0, GPSRF =      3, GPSEP =      0, SSMT1 =      0, SSMT2 =      0,
TOVS  =      0, QSCAT =   2190, PROFL =     61, AIRSR =      0, OTHER =      0,
PHIC  =  40.00, XLONC = -95.00, TRUE1 =  30.00, TRUE2 =  60.00, XIM11 =   1.00, XJM11 =   1.00,
base_temp= 290.00, base_lapse=  50.00, PTOP  =  1000., base_pres=100000., base_tropo_pres= 20000., base_strat_temp=   215.,
IXC   =     60, JXC   =     90, IPROJ =      1, IDD   =      1, MAXNES=      1,
NESTIX=     60,
NESTJX=     90,
NUMC  =      1,
DIS   =  60.00,
NESTI =      1,
NESTJ =      1,
INFO  = PLATFORM, DATE, NAME, LEVELS, LATITUDE, LONGITUDE, ELEVATION, ID.
SRFC  = SLP, PW (DATA,QC,ERROR).
EACH  = PRES, SPEED, DIR, HEIGHT, TEMP, DEW PT, HUMID (DATA,QC,ERROR)*LEVELS.
INFO_FMT = (A12,1X,A19,1X,A40,1X,I6,3(F12.3,11X),6X,A40)
SRFC_FMT = (F12.3,I4,F7.2,F12.3,I4,F7.3)
EACH_FMT = (3(F12.3,I4,F7.2),11X,3(F12.3,I4,F7.2),11X,3(F12.3,I4,F7.2))
#------------------------------------------------------------------------------#
…… observations ………

二、运行 OBSPROC：用于 4DVAR

📁 示例数据准备

cd $WRFDA_DIR/var/obsproc
cp namelist.obsproc.4dvar.wrfvar-tut namelist.obsproc

编辑 namelist.obsproc，特别注意：

• time_analysis：应设为分析时间 +3 小时（例如实际分析时间是 12:00:00，则 time_analysis = 2008-02-05_15:00:00）；
• num_slots_past 和 time_slots_ahead：控制前后时间窗口（例如 4 个 slot 过去，2 个 slot 未来）；
• 每个 slot 通常为 1 小时。

📍 时间窗口说明

• 实际分析时间为 0h；
• OBSPROC 会处理 0h 到 6h 的观测；
• 将观测划分为 slot1 到 slot7，共 7 个子窗口；
• 每个 slot 为 1 小时宽度。

▶️ 运行 OBSPROC：

./obsproc.exe >& obsproc.out

运行成功后，将生成以下多个文件：

obs_gts_2008-02-05_12:00:00.4DVAR
obs_gts_2008-02-05_13:00:00.4DVAR
obs_gts_2008-02-05_14:00:00.4DVAR
obs_gts_2008-02-05_15:00:00.4DVAR
obs_gts_2008-02-05_16:00:00.4DVAR
obs_gts_2008-02-05_17:00:00.4DVAR
obs_gts_2008-02-05_18:00:00.4DVAR

这些文件将作为输入提供给 WRFDA 的 4DVAR 同化系统。

可视化：使用 NCL 脚本查看观测数据分布

可以使用 WRFDA 工具包中的 NCL 脚本绘制观测分布图：

$TOOLS_DIR/var/graphics/ncl/plot_ob_ascii_loc.ncl

• 脚本需要系统中已安装 NCL (NCAR Command Language)
• 脚本可帮助快速了解观测空间分布和类型

参考