python-3.x 如何利用全年逐时资料计算每日总降水量?

xzabzqsa  于 2023-08-08  发布在  Python
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我有ERA 5在特定年份中每天的每小时数据。我想把数据从每小时转换成每天。我知道要做这件事的漫长和艰难,但我需要一个容易做到这一点的东西。
哥白尼在这里有一个代码https://confluence.ecmwf.int/display/CKB/ERA5%3A+How+to+calculate+daily+total+precipitation,如果数据集只转换一天,它工作正常,但当转换全年,我有问题。
下载ERA 5数据集的链接,可在https://cds.climate.copernicus.eu/cdsapp#获得!联系我们

此处按照步骤使用哥白尼服务器

https://confluence.ecmwf.int/display/CKB/How+to+download+ERA5
此脚本仅下载2天的houly数据(2017年1月1日和2日):

#!/usr/bin/env python
"""
Save as get-tp.py, then run "python get-tp.py".
  
Input file : None
Output file: tp_20170101-20170102.nc
"""
import cdsapi
 
c = cdsapi.Client()
r = c.retrieve(
    'reanalysis-era5-single-levels', {
            'variable'    : 'total_precipitation',
            'product_type': 'reanalysis',
            'year'        : '2017',
            'month'       : '01',
            'day'         : ['01', '02'],
            'time'        : [
                '00:00','01:00','02:00',
                '03:00','04:00','05:00',
                '06:00','07:00','08:00',
                '09:00','10:00','11:00',
                '12:00','13:00','14:00',
                '15:00','16:00','17:00',
                '18:00','19:00','20:00',
                '21:00','22:00','23:00'
            ],
            'format'      : 'netcdf'
    })
r.download('tp_20170101-20170102.nc')
## Add multiple days and multiple months to donload more data

下面的脚本将创建一个netCDF文件,仅用于一天

#!/usr/bin/env python
"""
Save as file calculate-daily-tp.py and run "python calculate-daily-tp.py".
  
Input file : tp_20170101-20170102.nc
Output file: daily-tp_20170101.nc
"""
import time, sys
from datetime import datetime, timedelta
 
from netCDF4 import Dataset, date2num, num2date
import numpy as np
 
day = 20170101
d = datetime.strptime(str(day), '%Y%m%d')
f_in = 'tp_%d-%s.nc' % (day, (d + timedelta(days = 1)).strftime('%Y%m%d'))
f_out = 'daily-tp_%d.nc' % day
 
time_needed = []
for i in range(1, 25):
    time_needed.append(d + timedelta(hours = i))
 
with Dataset(f_in) as ds_src:
    var_time = ds_src.variables['time']
    time_avail = num2date(var_time[:], var_time.units,
            calendar = var_time.calendar)
 
    indices = []
    for tm in time_needed:
        a = np.where(time_avail == tm)[0]
        if len(a) == 0:
            sys.stderr.write('Error: precipitation data is missing/incomplete - %s!\n'
                    % tm.strftime('%Y%m%d %H:%M:%S'))
            sys.exit(200)
        else:
            print('Found %s' % tm.strftime('%Y%m%d %H:%M:%S'))
            indices.append(a[0])
 
    var_tp = ds_src.variables['tp']
    tp_values_set = False
    for idx in indices:
        if not tp_values_set:
            data = var_tp[idx, :, :]
            tp_values_set = True
        else:
            data += var_tp[idx, :, :]
         
    with Dataset(f_out, mode = 'w', format = 'NETCDF3_64BIT_OFFSET') as ds_dest:
        # Dimensions
        for name in ['latitude', 'longitude']:
            dim_src = ds_src.dimensions[name]
            ds_dest.createDimension(name, dim_src.size)
            var_src = ds_src.variables[name]
            var_dest = ds_dest.createVariable(name, var_src.datatype, (name,))
            var_dest[:] = var_src[:]
            var_dest.setncattr('units', var_src.units)
            var_dest.setncattr('long_name', var_src.long_name)
 
        ds_dest.createDimension('time', None)
        var = ds_dest.createVariable('time', np.int32, ('time',))
        time_units = 'hours since 1900-01-01 00:00:00'
        time_cal = 'gregorian'
        var[:] = date2num([d], units = time_units, calendar = time_cal)
        var.setncattr('units', time_units)
        var.setncattr('long_name', 'time')
        var.setncattr('calendar', time_cal)
 
        # Variables
        var = ds_dest.createVariable(var_tp.name, np.double, var_tp.dimensions)
        var[0, :, :] = data
        var.setncattr('units', var_tp.units)
        var.setncattr('long_name', var_tp.long_name)
 
        # Attributes
        ds_dest.setncattr('Conventions', 'CF-1.6')
        ds_dest.setncattr('history', '%s %s'
                % (datetime.now().strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S'),
                ' '.join(time.tzname)))
 
        print('Done! Daily total precipitation saved in %s' % f_out)

我想要的是一个代码,它将遵循与上述数据相同的步骤,但假设我有一个输入文件,一年houly数据,并将其转换为一年每日数据。

结果应为全年计算变量(如降水量等)的日值。
例如:假设我有一个全年的降水量数据,每天为1毫米/小时,我将有2928个全年值。
我想要的是全年24毫米/天,非闰年只有365个值。

示例输入数据集:数据子集可从此处下载(2017年1月1日和2日)https://www.dropbox.com/sh/0vdfn20p355st3i/AABKYO4do_raGHC34VnsXGPqa?dl=0。只需在此之后使用第二个脚本来检查代码。{全年代码>10 GB无法上传

先谢了

snvhrwxg

snvhrwxg1#

xarray resample只是你的工具。它将netCDF数据从一个时间分辨率(例如每小时)到另一个(例如每天)在一行。使用示例数据文件,我们可以使用以下代码创建daily-means:

import xarray as xr

ds = xr.open_dataset('./tp_20170101-20170102.nc')
tp = ds['tp'] # dimensions [time: 48, latitude: 721, longitude: 1440]
tp_daily = tp.resample(time='D').mean(dim='time') # dimensions (time: 2, latitude: 721, longitude: 1440)

字符串
您将看到resample命令接受了一个时间代码,在本例中'D'表示每天,然后我们指定我们要使用该天的每小时数据和.mean(dim='time')计算每天的平均值。
例如,如果您想计算每日最大值而不是每日平均值,则可以将.mean(dim='time')替换为.max(dim='time')。您也可以从每小时到每月(MS或每月开始),每年(AS或每年开始),以及更多。时间频率代码可以在Pandas文档中找到。

of1yzvn4

of1yzvn42#

另一种使用CDO从命令行快速执行的方法是:

cdo daysum -shifttime,-1hour era5_hourly.nc era5_daily.nc

字符串
你可以直接在Python内部使用Python包调用它。
注意,根据这里的回答/讨论:Calculating ERA5 Daily Total Precipitation using CDO ERA 5每小时数据的时间步长位于每小时窗口的末尾,因此您需要在求和之前移动时间戳,我不确定xarray解决方案是否能够处理这一点。也要有mm/天,我认为一个人需要求和,而不是取平均值。

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