NDBC数据简介

NDBC数据简介使用方法介绍

1. NDBC数据简介

国家数据浮标中心（National Data Buoy Center ，NDBC）是美国国家海洋和大气管理局（National Oceanic and Atmospheric Administration ，NOAA）下属的机构。美国国家气象局（National Weather Service，NWS）50%的海洋报警数据来源于NDBC。

1.1 NDBC数据来源

NDBC数据集是美国国家浮标资料中心（NDBC）负责监测的从近100个锚泊浮标和海岸——海洋自动观测（C—MAN）站网收集的所有资料。其中包括在赤道太平洋运营并维护的55个热带大气海洋（Tropical Atmosphere Ocean，TAO）浮标，这些浮标从北纬9°N到8°S，从95°W经度到165°E经度。这一浮标网络系统自动登录并向位于马里兰州的国家海洋局（National Ocean Service，NOS）传输实时气象和海洋数据。

该数据可在https://www.ndbc.noaa.gov/historical_data.shtml网站中获取

浮标位置

1.2 NDBC数据类型

NDBC的数据格式主要为TXT格式以及对其压缩的gz格式。

实时文件通常包含最后 45 天的"实时"数据——通过自动质量检查的数据，并在收到数据后立即分发。历史文件已经过后期处理分析，并代表发送到档案中心的数据。两者的格式大致相同，主要区别在于对缺失数据的处理。实时文件中的缺失数据由"MM"表示，而历史文件中的缺失数据则用数字 9 表示，具体取决于数据类型。

1.3 NDBC数据相关介绍

1.3.1 单位

默认情况下以英文单位显示当前数据测量结果，但查看者可以更改为公制单位。在访问实时和历史数据文件时，通常以公制单位显示，并且无法更改。

1.3.2 时间

默认情况下站页显示当前观测在站点的当地时间，但可以由查看者更改为UTC（原格林尼治标准时间）。实时和历史文件仅用 UTC 显示时间。

安装在停泊浮标和 C-MAN 站点的传感器通常不会测量和记录整个小时的数据。持续记录数据会大大增加功耗。因此，除了光谱波测量和连续风以外，对于大多数 NDBC 测量的环境数据，停泊浮标上的传感器收集的数据使用 8 分钟的时间段，C-MAN 站点传感器收集的数据使用 2 分钟的采集周期。

从2004年7月开始，采集结束时间报告为正式观察时间，精度到分钟。在2004年7月之前，观测时间是最接近采集时间的那个小时，而不显示分钟数。这次变化使观测时间与提供给档案中心的数据更加一致。从1993年8月开始，将采集结束时间报告为向国家档案中心提供数据的官方观察时间。1993年8月以前，观测时间是离采集时间最近的小时。

波浪数据通常具有不重叠气象数据采集的采集周期。目前，波浪数据时间到最近的小时，用 40 分钟的采集系统，或用 20 分钟采集系统的近半小时。正在考虑报告波浪数据采用实际采集结束时间。但是，在某些页面上，波浪信息与气象数据显示在同一行，并且始终显示这些显示器的气象数据时间。

对于洋流测量，声学多普勒流速剖面仪（ADCP）时间采用离观测时间最近的小时。对于海洋学数据测量，时间采用离观测时间最近的小时。正在考虑报告这些数据采用实际采集结束时间。

对于Continous Winds，在记录中给出了结束采集的时间。对于其他站点，实际采集时间可以通过了解站点类型和有效载荷来确定。报告DACT和VEEP有效载荷的采集结束分钟数，安装在停泊浮标上的有效载荷的获取分钟数为50分钟。这意味着从 1142-1150 UTC 记录了 1200 个 UTC 数据。报告所有GSBP有效载荷的开始采集时间，GSBP安装在停泊浮标上的时间为40分钟。这意味着从 1140-1148 UTC 记录了 1200 个 UTC 数据。C-MAN 网站的采集结束分钟数是最高峰时段。在1992年1月之前，墨西哥湾C-MAN站的采集时间为第25分钟。在1993年9月至1994年8月期间，西海岸C-MAN站点的采集结束时间从第25分钟改为最高峰时段。

1.3.3 站点ID

五位数 WMO站标识符，自 1976 年以来使用。

1.3.4 波浪测量

NDBC 报告的波浪测量不是由浮标上的传感器直接测量的。相反，浮标上的加速度计或倾斜度计测量浮标在波浪采集时间内的起重加速度或浮标船体的垂直位移。浮标上的处理器将快速 Fourier 转换（FFT）应用于数据，将数据从时间域转换为频率域。请注意，原始加速度或位移测量不会在岸边传输。然后对转换后的数据进行响应振幅操作员（RAO）处理，以同时考虑船体和电子噪声。正是从这种转变中得出了非定向光谱波测量（即波能量及其相关频率），与光谱能量一起测量，如显著波高（WVHGT）、平均波周期（AVGPD）和主导周期（DOMPD）也来自转换。

1.3.5 各传感器精度

1.3.6 数据基准

国家大地测量局（NGS）对大地基准点的定义是：用于计算地球上各点坐标的一组常量。一般来说，基准是用来进行测量的参考。在测量和大地测量学中，基准是地球表面上的一个参考点，用来进行位置测量，以及计算位置的有关地球形状的模型。水平基准面是用来描述地球表面上的一个点的经纬度。垂直基准面用来测量高度或水下深度。

（1）1988年北美垂直基准（NAVD88）

由大地水准测量确定的一种固定的高程基准。该基准是根据美国、加拿大和墨西哥的一阶地面水准网的一般平差得出的。在调整中，仅固定加拿大魁北克Rimouski Father点的主潮汐基准点高度（参考1985年国际五大湖基准（IGLD 85）当地平均海平面高度值），从而提供了最小约束。navd88和IGLD 85相同。然而，navd88基准值是用Helmert直角高度单位给出的，而IGLD 85值是动态高度。参见1985年的国际五大湖基准，1929年的国家大地垂直基准和位差。navd88不应用作平均海平面。

（2）1929年国家大地测量垂直基准（NGVD29）

一种用水准测量法确定高程时作为标准大地测量基准的固定基准。该基准点是根据对美国和加拿大的一阶水准网进行的一般调整得出的。在这次调整中，美国的21个潮汐站和加拿大的5个潮汐站观测到的平均海平面保持不变。年份是进行总体调整的时间。1929年海平面基准面的同义词。大地基准面是固定的，不考虑海平面的变化。由于影响海平面的变量很多，而且大地基准面代表了一个广泛区域内的最佳拟合，大地基准面和当地平均海平面之间的关系在时间和空间上都不一致。因此，国家大地测量垂直基准面不应与平均海平面相混淆。见1988年北美垂直基准面（navd88）。NGVD 29不应用作平均海平面。NGVD 29不再被NGS支持。

1.4 各类数据

1.4.1 Standard Meteorological

WDIR：风向（风从正N顺时针方向）在同一时期用于WSPD。

WSPD：浮标的平均风速（m/s）为8分钟，陆地站的平均风速为2分钟。每小时报告一次。

GST：在 8 分钟或 2 分钟内测量的峰值 5 或 8 秒阵风速度（m/s）。5 或 8 秒的周期可由有效载荷、传感器报告、采样和精度部分确定。

WVHT：在 20 分钟采样期间，显著波高（米）计算为所有波高度中最高三分之一的平均值。

DPD：占主导地位的波周期（秒）是具有最大能量的周期。

APD：20 分钟内所有波的平均波周期（秒）。

MWD：占统治地位的波（DPD）的来向。

PRES：海平面压力（hPa）。对于 C-MAN 站点和五大湖浮标，使用NWS 技术程序公告 291（11/14/80）中描述的方法将记录的压力降低到海平面。（在历史文件中标记 BAR）

ATMP：空气温度（摄氏度）。有关浮标上的传感器高度，请参阅赫尔描述。对于 C-MAN 站的传感器高度，请参阅C-MAN 传感器位置。

WTMP：海面温度（摄氏度）。对于浮标，深度参考船体的水线。对于固定平台，它随潮汐而变化。

DEWP：与空气温度测量相同的高度测量露点温度。

VIS：站点能见度（航海英里）。

PTDY：压力倾向是观测时结束的三小时期间（正负）和压力变化量（hPa）。（不在历史文件中）

TIDE：水位低于平均低水位（MLLW）。

1.4.2 Continous Winds

WDIR：从正北方顺时针方向测量10分钟的平均风向测量。（历史文件中的 DIR）

GDR：方向，顺时针度从正北，GST，在最后一小时10分钟段报告。

GST：测量小时内最大 5 秒的峰值阵风，在最后一小时 10 分钟段报告。

GTIME：GSP发生的小时数，在最后一小时10分钟段报告。

Continous Winds是每小时报告六个十分钟平均风速（米/秒）和风向（从北顺时针度）。这些测量为需要更大的风数据时间分辨率的用户提供了风数据，例如空气质量和海风影响的微尺度研究。注意，NDBC使用两种与有效载荷相关的风平均方法。并非所有NDBC电台都报告有Continous Winds。这些测量通常与沿南大西洋和墨西哥湾的C-MAN地点以及墨西哥湾、太平洋和北大西洋的大多数深水系泊浮标有关。

Continous Winds的采集间隔取决于采集结束时间。例如，让我们检查一个浮标，它报告连续12小时的风速和风向测量，并将采集结束时间设置为50分钟。第一次平均速度(WS1)和方向(WD1)测量将分别是速度和方向数据的平均值，收集从1140到1150。第二次平均速度和方向测量将是分别从1130到1140收集的速度和方向数据的平均值。第六次和最后一次的平均速度（WS1）和方向（WD6）测量将是速度和方向数据的平均值，分别从1050到1100收集。

对于那些观测结束分钟为分钟25的有效负载，这六个测量值的时间如下所示。第一组1200协调世界时的平均速度和方向测量值是1210到1220年间收集的速度和方向数据的平均值。第二组是从1200到1210收集的测量值的平均值。第六组也是最后一组是UTC时间1120到1130的平均值。

1.4.3 Marsh-McBirney current meter

DIR：电流正向方向流动，以从北顺时针方向测量。

SPD：当前的速度，cm/s。

1.4.4 Ocean Current Data

DEP01,DEP02,... ：从海面到深度细胞中间的距离，或以米计量。

DIR01,DIR02,... ：洋流向的方向。0-360度，0意味着没有可测量的电流。

SPD01,SPD02,... ：以cm/s测量的洋流速度。

1.4.5 Oceanographic Data

DEPTH：测量深度（米）。

OTMP：海洋温度的直接测量（摄氏度）与间接测量相反。

COND：电导率是衡量海水每厘米几毫西门的电导率特性的指标。

SAL：盐度是由海水（CON）、温度（OTMP）和压力的测量电导率之间的已知功能关系计算的。盐度使用 1978 年的实际盐度量表（PSS78）计算，并在实用盐度单位中报告。

O2%：溶解氧占百分比。

O2PPM：溶解氧在百万分之一。

CLCON：叶绿素浓度为每升微克（ug/l）。

TURB：浊度是导致光散射和吸收的光学特性的表达，而不是通过样品以直线传输（APHA 1980）。单位是形式浊度单位（FTU）.

pH (PH)：海水酸度或碱度测量。

Eh (EH)：海水在毫伏特中的氧化（氧化和减少）潜力。

1.4.6 Water Level

TG01，TG02,...,TG10：六分钟的水位代表水的高度，在英尺以上或低于平均低水（MLLW），增加10英尺，以防止负值。请从每个值中减去 10 英尺，以获得真正的水位值。

1.4.7 其他数据类型

Spectral wave density、Spectral wave (alpha1) direction data、Spectral wave (alpha2) direction data、Spectral wave (r1) direction data、Spectral wave (r2) direction data、Water-column Height (Tsunameters using DART® technology)

2. NDBC数据绘制（以有效波高为例）

2.1 MATLAB程序

function main()   
    lon=input('Please input the longitude(Exemple:40.00N) :\n','s');
    lat=input('Please input the latitude(Exemple:40.00W) :\n','s');
    year=input('Please input the year(Exemple:2010) :\n','s');
    myfun(lon,lat,year);
    end
    function[data]=myfun(lon,lat,year)
    data=textread(strcat('C:\Users\ASUS\Desktop\',lon,lat,year,'.txt'),'','headerlines',2);
    if exist(strcat('C:\Users\ASUS\Desktop\',lon,lat,year,'.txt'),'file')==0
        display('Sorry,there lacks information you want');
    else
        data=textread(strcat('C:\Users\ASUS\Desktop\',lon,lat,year,'.txt'),'','headerlines',2);
        t1 = data(:,1:5);
        A=size(data);
        num=A(1);
        z=zeros(num,1);
        t2 = [t1 z];
        TT = datetime(t2);
        WVHT=data(:,9);
    WVHT(WVHT==99)=NaN;
    plot(TT,WVHT,'k');
    ylabel('WVHT')
    title(strcat(lon,'-',lat,'-',year));  
    end
    end

2.2 绘图

所用数据浮标站位图

2016年位于85.078W，19.425S的浮标的Standard Meteorological数据的有效波高时间序列图