Python | 海表面温度(SST) | 长期趋势和异常分析

import numpy as np
import xarray as xr
import matplotlib.pyplot as plt
from scipy import stats
 
# 假设data是一个包含SST数据的xarray.Dataset或xarray.DataArray
# 这里只是示例，实际情况下你需要加载数据
# data = ...
 
# 计算每个站点的持续异常情况
def calculate_persistent_anomalies(data, window):
    running_mean = data.rolling(time=window).mean()
    return data - running_mean
 
# 加载数据并进行异常分析
# 示例数据使用np.random.normal生成
data = np.random.normal(size=(365, 100)).cumsum(axis=0)  # 示例数据，表示每天每个站点的SST
data = xr.DataArray(data, dims=['time', 'station'], coords={'time': np.arange(data.shape[0]), 'station': np.arange(data.shape[1])})
 
# 设置窗口大小，例如10年
window = 365 * 10
 
# 计算持续异常
persistent_anomalies = calculate_persistent_anomalies(data, window)
 
# 找到异常的阈值，这里使用了Z分数法
threshold = stats.zscore(persistent_anomalies).mean() * 2
 
# 识别异常值
anomalies = persistent_anomalies > threshold
 
# 可视化结果
fig, ax = plt.subplots()
ax.imshow(anomalies.T, cmap='viridis', aspect='auto', vmin=0, vmax=1)
ax.set_yticks(np.arange(data.station.size))
ax.set_yticklabels(data.station.values)
ax.set_xticks(np.arange(data.time.size))
ax.set_xticklabels(data.time.dt.strftime('%Y'))
ax.set_xlabel('Year')
ax.set_ylabel('Station')
ax.set_title('Persistent Anomalies')
plt.show()
 
# 注意：这个示例假设数据是平稳的，并且没有提供实际的数据加载方式。
# 在实际应用中，你需要替换数据加载部分，并根据具体情况调整异常分析的细节。

这个代码示例展示了如何计算海表面温度数据的持续异常，并使用Z分数法确定异常的阈值。然后，它将异常与阈值进行比较，并通过图形方式展示结果。这个过程可以作为持续异常分析的一个基础模板。