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#程式大氣系列-01 大氣系與程式語言

2021-08-08 02:37

前言：大氣科學系相當看重數學、物理、程式語言。這三類如果有排斥的話，可能要再評估自己適不適合走這個領域。

## 會用到哪些語言？ --- **以中央大氣來說：** 大一就會學Fortran/一點Python/GrADS/NCL(王國英老師沒教這個) 大二後有一門選修課「數值分析」，主要使用Python。 Matlab基本上沒有，最近是太空系才會開。

下圖列出了中央地科院所有跟程式語言有關的課，課名後面的色塊代表會用到的語言。（可以點選放大） #715px #1032px

我們會用到的語言，可大致分為三類。

第一類：運算用

Fortran(★★★★) 大氣系作為根基的語言這是一個滿老的語言(第一個高階語言)，在主流世界已經非常不流行。但其在大氣領域的重要性仍未減退。參考：Fortran大氣應用

第二類：繪圖用

GrADS(★★★) 輕巧易用的繪圖軟體，能讀取非格式化資料，設定對應參數去繪圖呈現。

NCL(★★★) 氣候相關比較會用的繪圖軟體，目前已不再更新，漸轉往Python。

Ncar Graphics(☆) NCL的前身，不建議使用。但王老師有教過，所以提一下。

第三類：可運算又可繪圖

Matlab(★★★☆) 因為是付費軟體，通常是學研單位較常用。擁有強大的矩陣運算能力，同時也能繪圖。

Python(★★★★★) 主流世界最熱門的語言之一，相關資源超豐富，且對新手友善。雖然在運算效能上不及Fortran，但在繪圖與資料處理能力優良。最近人工智慧也正在吹進大氣領域，因此Python在大氣領域的發展潛能非常大。參考：AI預測天氣、Deepmind-nowcast

## 寫程式的環境要如何架設？ --- 在大氣系要寫程式，作業系統要會使用GNU/Linux(隨便一個熱門發行版)。

大一新生首先會碰到的是Fortran的編譯器gfortran不能在Windows系統直接使用。除非透過Mingw或Cygwin，不過近年新出的WSL(Windows Subsystem for Linux)解決了這個問題。

寫程式的環境，主要有作業系統、文字編輯器、IDE、編譯器、繪圖軟體要處理。這些環境的建置方法，我將在本系列詳細說明。
提前預告作業系統的部分大多數人的筆電都是灌MS Windows，而MS Office確實強大好用。

要同時擁有Windows/Linux，有三個方法：

WSL2 2. 虛擬機 3. 雙系統

本系列下一篇(大氣系列-02-a)將介紹，如何使用windows 10運行WSL2。

最吃效能資源的虛擬機，會於本系列的02-b介紹。

最後一個雙系統，欲製作Live usb安裝Ubuntu在另一支usb上，將於本系列02-c介紹。這個方法只需要兩支隨身碟就可達成，是硬體需求最低的方法之一（4GB ram可行、不使用本機硬碟空間、不像WSL2限於win10版本20H1以上）。

### 延伸閱讀： --- [大氣系必學的程式語言是什麼？](https://m.facebook.com/106767611208182/posts/pfbid0tNt5nHCDFER5XrXpY8f97sZPREk692K5rL9HffMfHW4f8WEQFkkSQRn4jWs1gsRSl/?d=n "中國文化大學大氣科學系")
### 繼續閱讀： --- https://hwdes.tw/p/saHsXi https://hwdes.tw/p/fewapR

Garry Lai

同時擁有Windows / Linux，現在還有一個新選擇：WSL

QR摳

@B1 用 https://github.com/ageitgey/face_recognition 的新福音(?

Garry Lai

@B2 ??

>   前言：
大氣科學系相當看重數學、物理、程式語言。
這三類如果有排斥的話，可能要再評估自己適不適合走這個領域。

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## 會用到哪些語言？
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**以中央大氣來說：**
大一就會學Fortran/一點Python/GrADS/NCL(王國英老師沒教這個)
大二後有一門選修課「數值分析」，主要使用Python。
Matlab基本上沒有，最近是太空系才會開。

下圖列出了中央地科院所有跟程式語言有關的課，課名後面的色塊代表會用到的語言。（可以點選放大）
![#715px #1032px](https://i.imgur.com/btGoyM3.jpg)

我們會用到的語言，可大致分為三類。

#### **第一類：運算用**
**Fortran(★★★★)**
大氣系作為根基的語言
這是一個滿老的語言(第一個高階語言)，在主流世界已經非常不流行。
但其在大氣領域的重要性仍未減退。
參考：[Fortran大氣應用](https://www.ptt.cc/bbs/Fortran/M.1597844333.A.70E.html "Fortran大氣應用")

#### **第二類：繪圖用**
**GrADS(★★★)**
輕巧易用的繪圖軟體，能讀取非格式化資料，設定對應參數去繪圖呈現。

**NCL(★★★)**
氣候相關比較會用的繪圖軟體，目前已不再更新，漸轉往Python。

**Ncar Graphics(☆)**
NCL的前身，不建議使用。
但王老師有教過，所以提一下。

#### **第三類：可運算又可繪圖**
**Matlab(★★★☆)**
因為是付費軟體，通常是學研單位較常用。
擁有強大的矩陣運算能力，同時也能繪圖。

**Python(★★★★★)**
主流世界最熱門的語言之一，相關資源超豐富，且對新手友善。
雖然在運算效能上不及Fortran，但在繪圖與資料處理能力優良。
最近人工智慧也正在吹進大氣領域，因此Python在大氣領域的發展潛能非常大。
參考：[AI預測天氣](https://technews.tw/2020/04/03/google-neural-weather-model-metnet/ "TechNews科技新報")、[Deepmind-nowcast](https://deepmind.com/blog/article/nowcasting "Deepmind")

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## 寫程式的環境要如何架設？
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在大氣系要寫程式，作業系統要會使用GNU/Linux(隨便一個熱門發行版)。

大一新生首先會碰到的是Fortran的編譯器gfortran不能在Windows系統直接使用。
除非透過Mingw或Cygwin，不過近年新出的WSL(Windows Subsystem for Linux)解決了這個問題。

寫程式的環境，主要有作業系統、文字編輯器、IDE、編譯器、繪圖軟體要處理。
這些環境的建置方法，我將在本系列詳細說明。
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提前預告作業系統的部分
大多數人的筆電都是灌MS Windows，而MS Office確實強大好用。

要同時擁有Windows/Linux，有三個方法：
1. WSL2  2. 虛擬機  3. 雙系統

本系列下一篇(大氣系列-02-a)將介紹，如何使用windows 10運行WSL2。

最吃效能資源的虛擬機，會於本系列的02-b介紹。

最後一個雙系統，欲製作Live usb安裝Ubuntu在另一支usb上，將於本系列02-c介紹。
這個方法只需要兩支隨身碟就可達成，是硬體需求最低的方法之一（4GB ram可行、不使用本機硬碟空間、不像WSL2限於win10版本20H1以上）。

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### 延伸閱讀：
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[大氣系必學的程式語言是什麼？](https://m.facebook.com/106767611208182/posts/pfbid0tNt5nHCDFER5XrXpY8f97sZPREk692K5rL9HffMfHW4f8WEQFkkSQRn4jWs1gsRSl/?d=n "中國文化大學大氣科學系")
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### 繼續閱讀：
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[大氣系列-02-a 使用WSL2](https://hwdes.tw/p/saHsXi)
[大氣系列-02-b 使用虛擬機VMware Player](https://hwdes.tw/p/fewapR) 
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