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xmitgcm下载LLC海洋模式数据

上一节,我们介绍了xmitgcm的LLCreader入门操作,总体上这个工具可以通过网络自动加载门户网站(ECCO)的模式数据,实现对大数据模式LLC4320和LLC2160的读取。但还有许多问题尚未解决:

  • 能否保存数据到本地
  • 能否按照经纬范围选取数据
  • 能否选择连续的一段时间(如70天,每小时一个)
  • 能否做较复杂计算

本节先介绍怎么通过LLCreader将数据下载本地,并使用GMT绘图。

加载llcreader

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import xmitgcm.llcreader as llcreader

初始化模型

因为LLC4320数据体量较大,这里先以LLC2160为例。我们选择Theta进行导出测试。

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model = llcreader.ECCOPortalLLC2160Model()

ds_sst = model.get_dataset(varnames=['Theta'], k_levels=[0], type='latlon',
iter_start=model.iter_start,
iter_stop=(model.iter_start + model.iter_step),
read_grid=True)
ds_sst.Theta

ds_sst的数据结构为Xarray的datasetds_sst.Theta的数据结构为Xarray的dataarray。可以看到Theta的数据大小是231M,这只是一个小时快照的单层全球数据,体积不算太大。

424563f1e8a8cb5512488f4924a7206b.png

上图为其coordinates,这是dataarray数据结构的一个关键术语,其中黑色粗体i,j,k,time表示维度坐标(Dimension coordinate),其他为无维度坐标(Non-dimension coordinate)。

Xarray: https://docs.xarray.dev/en/stable/user-guide/terminology.html#term-Dimension-coordinate

绘图查看

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temp.Theta.plot()

维度坐标i,j作为其xy轴,另一维度timek(深度0)出现在标题上。

因为LLC为特殊的网格结构,这里暂时不能直接实现地理绘图。后面会对此进行单独介绍。

保存 .to_netcdf()

to_netcdf()Xarray内置的函数,可将数据保存为nc格式。注意数据保存和llcreader函数无关,llcreader的主要作用是在线获得LLC模式数据,并转化成Xarray特有的数据结构,后面所有的操作都是使用Xarray,因此有必要对Xarray做全面的学习。后面会对此介绍。

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ds_sst.Theta.to_netcdf('myfile.nc')

上述命令可以将Theta参数保存。通过panoply可以绘图展示SST参数的全球分布:

删除不重要的坐标

但可以发现保存的文件大小是2.5G,远远超过了其自身大小,这是什么原因呢?

原来是把无维度坐标全部保存了,这些坐标其实也是数据,因此占用很大空间。一共有11个这样的2D坐标,再加上Theta,数据体积就达到2.5G了。

这些无维度坐标可以删去:

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ds_sst.Theta.reset_coords() # 将无维度坐标转为变量(不删除)
ds_sst[["Theta"]].reset_coords(drop=True) # 将会删去无维度坐标

若想保留某些坐标,比如经纬度XC,YC

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ds_sst.Theta.reset_coords()[["XC", "YC","Theta"]]

上面使用了[[ ]]做变量的筛选。

参考:https://docs.xarray.dev/en/stable/user-guide/data-structures.html#transforming-datasets

然后保存:

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ds_sst[["Theta"]].reset_coords(drop=True).to_netcdf('myfile2.nc')
ds_sst.Theta.reset_coords()[["XC", "YC","Theta"]].to_netcdf('myfile3.nc')

这样,数据体积就小了,其中myfile2.nc仅包含Theta,大小213M。

GMT绘图

GMT绘图比ython自带函数更加强大,既然已经下载到本地,则看一下GMT绘图效果:

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gmt begin ex02 png
gmt set MAP_ANNOT_OBLIQUE 0
gmt subplot begin 2x1 -A+JTL -Fs16c/10c -M0 -R1000/2000/2500/3500 -JX15/13c -B100 -T"Aghulhas Rings"
gmt subplot set 0,0 -Ce3c
gmt grd2cpt myfile3.nc?Theta -Cjet -Z
gmt grdimage myfile3.nc?Theta -I+a90
gmt colorbar -DJRM+o1.5c/0+mc -I0.3 -Bx2+lTheta -By+ldegree

gmt subplot set 1,0 -Ce3c
gmt grd2cpt myfile4.nc?Theta -Crainbow -Z
gmt grdimage myfile4.nc?Theta
gmt colorbar -DJRM+o1.5c/0+e+mc -Bx2+lTheta -By+ldegree
gmt subplot end
gmt end show

下节预告

  • 范围的筛选
  • 时间维度的连续导出

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