Global Forecast System (GFS) のデータ概要

# はじめに
全球の気象データを提供している NOAA/GFS について、少し調べたので備忘録として記録しておく。専門外の人間が調べた結果を書いているので、もし理解に間違いがあれば是非コメント下さい！

# 予報データの入手先（2か所）
データをダウンロードできるページは二つあり、ファイル名が違うものの中身は全く一緒である。

1. [https://nomads.ncep.noaa.gov/](https://nomads.ncep.noaa.gov/)：過去10日間のデータが置いてあり更新は早い
1. [https://www.ncdc.noaa.gov/data-access/model-data/model-datasets/global-forcast-system-gfs](https://www.ncdc.noaa.gov/data-access/model-data/model-datasets/global-forcast-system-gfs)：過去半年前までのデータがあるが更新は遅め

# 1番のサイトについて
## データのダウンロード方法
こちらのページ([https://nomads.ncep.noaa.gov/](https://nomads.ncep.noaa.gov/))の中段のテーブルの Global Models のGFSと名のついたものを選べばよい。分解能は 0.25 Degree, 0.50 Degree, 1.00 Degree の三種類ある。表の右側の「grib filter」、「https」、「OpenDAP」からダウンロードできる。

以下、https を選択した場合、モデル名＋年月日のディレクトリ(gfs.YYYYMMDD/)が表示される。それをクリックすると、予報の発表時刻(00, 06, 12, 18 の四種類)が表示される。それをクリックすると、atom(大気のデータ)、wave(海象のデータ)が表示される。それをクリックすると大量のファイルが表示される。

## ファイル名の意味
ファイル名は

- res：分解能（0p25, 0p50, 1p00の三種類）
- h：予報を発表した時
- f：予報を発表した時刻から何時間後

とすると命名のルールは、

gfs.t\<hh\>z.pgrb2.\<res\>.f\<fff\>

となる。つまり、2021年3月26日の12時に発表した、分解能1度の9時間後の予報データは、gfs.20210326/atom/フォルダ内の

gfs.t12z.pgrb2.1p00.f009

となる。予報は6時間ごとに発表され、予報時間は0時間後から384時間後まで3時間ごとにデータがある状況である。

- 拡張子が無いデータ：実際の予報データが格納されているファイル
- 拡張子が.idx：予報項目が含まれているヘッダファイル

である。

# 2番のサイトについて
## データのダウンロード方法
こちらのページ([https://www.ncdc.noaa.gov/data-access/model-data/model-datasets/global-forcast-system-gfs](https://www.ncdc.noaa.gov/data-access/model-data/model-datasets/global-forcast-system-gfs))の中段の「GFS Forecast」からデータをダウンロードできる。モデルは0.5度の分解能のもの（004）と、1度の分解能のもの（003）の二種類がある。表の右側の「Data Access Links」からHTTPS, TDS, AIRS の好きな方法でダウンロードできる。

以下、HTTPS を選択した場合、年月のディレクトリ（YYYYMM/）が表示される。それをクリックすると次は年月日のディレクトリ（YYYYMMDD/）が表示される。それをクリックすると、大量のファイルが表示される。

※因みに「GFS Analysis」は再解析データなので、今回は割愛する。

## ファイル名の意味
ファイル名は

- mode：3=1度の予報データ、4=0.5度の用法データ
- Y：予報を発表した年
- M：予報を発表した月
- D：予報を発表した日
- h：予報を発表した時
- m：予報を発表した分
- f：予報を発表した時刻から何時間後

とすると、命名ルールは、

gfs_\<mode\>_\<YYYYMMDD\>_\<hhmm\>_\<fff\>.grb2

となる。つまり、2021年3月26日の12時に発表した、分解能1度の9時間後の予報データは、

gfs_3_20210329_1200_009.grb2

となる。予報は6時間ごとに発表され、予報時間は0時間後から384時間後まで3時間ごとにデータがある状況である。因みに、

- 拡張子が.grb2：実際の予報データが格納されているファイル
- 拡張子が.grb2.inv：予報項目が含まれているヘッダファイル

である。

# データの項目について
含まれている予報値（データ項目）は、ファイルごとによって変わる。例えば、gfs.t12z.pgrb2.1p00.f009 (gfs_3_20210329_1200_009.grb2) の中身を wgrib2 で確認すると、

```bash
$ wgrib2 gfs.t12z.pgrb2.1p00.f009
1:0:d=2021032612:PRMSL:mean sea level:9 hour fcst:
2:75246:d=2021032612:CLMR:1 hybrid level:9 hour fcst:
3:86296:d=2021032612:ICMR:1 hybrid level:9 hour fcst:
---中略---
741:45317259:d=2021032612:HGT:PV=-2e-06 (Km^2/kg/s) surface:9 hour fcst:
742:45396668:d=2021032612:PRES:PV=-2e-06 (Km^2/kg/s) surface:9 hour fcst:
743:45473804:d=2021032612:VWSH:PV=-2e-06 (Km^2/kg/s) surface:9 hour fcst:
```

743 項目のデータがあることが確認できる。データ項目の意味は、[https://www.nco.ncep.noaa.gov/pmb/products/gfs/](https://www.nco.ncep.noaa.gov/pmb/products/gfs/)の各項目のページに書いてある。例えば、gfs.t12z.pgrb2.1p00.f009 (gfs_3_20210329_1200_009.grb2) の場合は、[https://www.nco.ncep.noaa.gov/pmb/products/gfs/gfs.t00z.pgrb2.1p00.f003.shtml](https://www.nco.ncep.noaa.gov/pmb/products/gfs/gfs.t00z.pgrb2.1p00.f003.shtml)に書いてある。

# おわりに
これでGFSの予報データから必要な情報を取り出して扱うことができる。今のところ他の記事では地表面の気温（"TMP:surface"）しか使用してないが、他の項目（例えば、雲のデータ、降水量、気圧etc...）も調べて使っていきたい。