Formato de Dados Meteorológicos

Existe alguns tipos de dados que são facilmente encontrados no dia a dia dos estudos Meteorológicos, entre eles destacam-se: GRIB, netCDF e HDF. Duas características importante comuns a estes dados é que eles são portáteis e auto-descritivos. Portáteis pois podem ser manipulados em qualquer máquina (AMD, Intel, ...) e em qualquer sistema (Windows, Linux, ...). Auto-descritivos pois podem ser examinados e lidos por qualquer software (apropriado) sem que o usuário saiba detalhes estruturais do arquivo. Além disso, informações adicionais sobre os dados, chamada de “metadado (dado sobre dado)” pode ser incluída no arquivo. Metadados típicos podem incluir informações textuais sobre o conteúdo e sobre as unidades de cada variável (ex., “Temperatura” e "C") ou informações numéricas que descrevem as coordenadas (p.e., tempo, nível de altura, latitude e longitude) que se aplicam as variáveis.

O formato destes dados tem evoluído ao longo do tempo com o objetivo de atender as necessidades da comunidade científica e civil. Por isso, alguns formatos possuem várias versões anteriores. Infelizmente para as pessoas que utilizam estes dados, as versões mais recentes nem sempre são compatíveis com as versões anteriores, apesar de fazer parte do mesmo formato de dado (e com mesma nomenclatura). Esta característica tem gerado confusão e críticas por parte dos usuários, pois a cada versão lançada exige uma adaptação necessária.

Os dados mais conhecidos são:

GRIB1:          GRIdded Binary (Edition 1), World Meteorological Organization

GRIB2:          GRIdded Binary (Edition 2), World Meteorological Organization

netCDF3:       Network Common Data Form, (Version 3.x), Unidata (UCAR/NCAR)

netCDF4:       Network Common Data Format, (Version 4.x), Unidata (UCAR/NCAR

HDF4:            Hierarchical Data Format, (Version 4.x),  NCSA/NASA

HDF4-EOS2: HDF4-Earth Obseving System, (Version 2; georeferenced data)

HDF5:            Hierarchical Data Format, (Version 5.x),  NCSA/NASA

HDF5-EOS5: HDF5-Earth Obseving System, (Version 5; georeferenced data)

GeoTIFF:       Georeferenced raster imagery

Existe uma pequena diferença entre netCDF/HDF/HDF-EOS e GRIB, no caso do primeiro conjunto de dados estamos falando de formatos de arquivos de dados enquanto que no caso do GRIB é um formato específico de gravação de dados. Os tipos de arquivos netCDF/HDF/HDF-EOS são formatos de arquivos que possuem regras sobre o conteúdo de cada arquivo. Por exemplo, no caso dos arquivos NetCDF uma regra existente é que todos os nomes das variáveis devem ser exclusivas (isto é uma regra). No caso do HDF ele permite que multiplas variáveis possuam mesmo nome, porém as variáveis devem estar em diferentes “grupos” de variáveis. Esses “grupos” podem ser complicados, mas de forma simples pode ser comparado ao sistema de diretório do Linux (ou pastas do Windows). No caso dos dados tipo GRIB, cada registro do GRIB-1 (aka, 'message') contém informações para duas dimensões horizontais (p.e., Latitude e Longitude) para um tempo e um nível. Já os arquivos GRIB-2 permite que cada “registro” contenha várias grades e níveis para cada tempo. Portanto, um conjunto de “registros GRIB” é chamado de “arquivo GRIB”. Diferente dos arquivos netCDF/HDF/HDF-EOS os arquivos GRIB não possuem regras que determinem a ordem deste conjunto de “registros GRIB” (p.e., estes registros podem estar em ordem cronológica aleatório).

Um exemplo da estrutura de grupos que contém um arquivo HDF.

NetCDFType

Segue uma lista de exemplos de como ler e escrever estes tipos de dados utilizando o NCL.

Neste link você pode ver outro conjunto de scripts NCL para ler alguns dados específicos.

Mais detalhes:

• netCDF
• HDF
• GRIB
• Binary
• Arquivo Texto (ASCII)

Fonte: NCAR.

Boa Sorte e Bom Trabalho a Todos!

Espiral da Temperatura Global

Recentemente o Pesquisador Ed Hawkins do National Centre for Atmospheric Science (NCAS) publicou em sua página do twitter uma animação espiral do aumento da Temperatura Global e esta animação já compõem várias apresentações de vários pesquisadores em diversos eventos. Para quem deseja utiliza-la em suas aulas, apresentações e etc estou disponibilizando os links originais.

Espiral do aumento da Temperatura Média Global. Clique para ver em tamanho maior.

A animação em forma de espiral representa mudança da temperatura média global de uma forma visualmente atraente e simples. O ritmo da mudança é imediatamente óbvio, especialmente ao longo das últimas décadas. A relação entre as temperaturas globais atuais e os limites alvo discutidos internacionalmente também são claros sem muita interpretação complexa necessária.

Os dados são do HadCRUT4.4 em representam a Anomalia da Temperatura de Janeiro de 1850-Março de 2016, em relação a média de 1850-1900 e pode ser acessado aqui.

Características que você pode observar:

1877-1878: El Nino intenso responsável pelo aumento da temperatura;
1880-1910: pequeno resfriamento, parcialmente devido a erupções vulcânicas;
1910-1940: aquecimento, em parte devido à recuperação de erupções vulcânicas, pequeno aumento na atividade solar e variabilidade natural;
1950-1970: temperaturas praticamente inalteradas com o resfriamento através dos aerossóis de sulfato mascarando o aquecimento dos gases do efeito estufa;
1980-hoje: forte aquecimento, com aumento maior das temperaturas em 1998 e 2016 devido a eventos fortes de El Nino.

Porque inicia em 1850?

Porque é o início do conjunto de dados do HadCRUT4, e não temos dados de temperatura, mais antigos, suficientes para construir de forma confiável a temperatura média global.

O que as cores significam? 

As cores representam o tempo. Roxo para os primeiros anos, passando pelo azul, do verde para o amarelo para a maioria dos últimos anos. A escala de cores utilizado é chamado de "viridis" e as ilustrações foram feitas em MATLAB.

Além dessa animação Ed também disponibilizou uma animação espiral da variação do Gelo Marinho do Ártico.

Volume diário do gelo marinho do Ártico estimado pela reconstrução PIOMAS de 1979-presente, produzindo uma espiral da variação do volume de gelo marinho.

Por fim, segue a animação da variação da concentração de CO2 na atmosfera medido na estação de Mauna Loa no Hawaii. 

Boa Sorte e Bom Trabalho a Todos!!