続・Python による気象解析入門 (補遺)

気象庁アメダスの風のデータ (時別値) を地図表示する

[アメダス時別値の風、気温、降水量、日照時間の地図上表示] では、 気象庁「気象観測月報」CD-ROM から増田が抽出しCSV形式にしたアメダス時別値をあつかった。 ここでは気象庁ウェブサイトからダウンロードしたデータで、 各地点の風ベクトルを矢印で表示してみる。

観測データ (csv ファイル) のダウンロード

2024年8月22-23日に、 気象庁ウェブサイトの「各種データ・資料」の 「過去の気象データ・ダウンロード」のページで、つぎのように指定して、csv ファイルをダウンロードした。 (長野での実習の背景データを想定したので、新潟、長野、山梨、群馬、埼玉、東京の都県である。) 手順は気温・降水量の時別値のばあいとほとんど同じなので、ちがうところだけ 強調 する。

• 「地点を選ぶ」の指定は、 各都府県ごとに、「全地点」を指定するが、 都府県内で重複しているつぎの地点名について、地図上で白抜きになっている地点の指定を解除する。
• 「項目を選ぶ」では、「データの種類」に「時別値」、 「項目」は「風速・風向」をえらんだ。
• 「期間を選ぶ」では、「連続した時間で表示する」のほうで、 2024年 8月 18日から 2024年 8月 21日まで の 4日間 を指定した。 日本標準時の 2024年 8月 18日 時 から 2024年 8月 22日 0時までの 96時刻の値が得られる。
• 「表示オプションを選ぶ」 の指定は、 ほとんど既定値のままだが、 「その他」の「都道府県名を格納（CSVファイルダウンロード実行時）」のチェックを有効にする。
• 「CSVファイルをダウンロード」を実行した。
• ローカルに得られた「data.csv」のファイル名を、たとえば埼玉県のデータであれば 「hourly_wind20240108_0821saitama.csv」のようにつけなおした。 (風のデータなので wind を入れた。 saitamaは都道府県名である。 都道府県名であることや、 「都道府県名を格納」を指定したことをあらわす文字列は、今回は省略した。)
• 「地点を選ぶ」の県の地図の右上の「この画面で選択したすべての地点を削除」を実行し、 「他の都道府県を選ぶ」に移った。

このようにして得られた (いまのところ 6 都県それぞれの) csvファイルを、 niigata では /home/masudako/ex/amedas2024data/ の下に置いた。一例をここにつける。

• hourly_wind20240818_0821saitama.csv (これから置く予定) (日本語文字コード Shift_JIS)

見出し行の数は、気温・降水量の時別値のばあいとちがい、7行ある。 最初の日時の観測値は 8行め (Python 流のかぞえかたでは第7行) にある。

各地点ごとに、 「風速」「風速の品質情報」「風向」「風向の品質情報」「風速・風向の均質番号」の 5列がある。

観測地点表

日別値のためにつくったものをそのままつかう。説明は[日別値のページ]を見てほしい。

• amedas_stn_m20230804.csv (日本語文字コード Shift-JIS)

プログラム例の実行のしかた

まず、プログラム例を自分のところにコピーする。 niigata ではつぎのようにする。(日別値と同じディレクトリなので、あわせて1回やればよい。)

cp -r /home/masudako/ex/mapamedas2024 .

そして「cd mapamedas2024」のあと、「python map_amedas_wind_hourly.py」を実行できる。

地点表は mapamedas2024 ディレクトリにふくめてある。 観測データの csv ファイルは、/home/masudako/ex/amedas2024data/ に置かれたものを読む。 (ほかの計算機で実行するときには、観測データのファイルもコピーする必要がある。)

観測地点での観測値を地図上に表示する

現状では、8月 18日 1時 から 8月 22日 0時 までの風ベクトルを 1時間ごとに地図上に作図し、png ファイルで書きだすようになっている。

• [map_amedas_wind_hourly.py] (改訂版にさしかえ予定) (コメントの日本語文字コード UTF-8)

利用の際に変更すること

表示するものを制御するため、 doplotarrows が True のとき矢印をかき、 doplotuv が True のとき風速の東西成分・南北成分の値を数字でかく。 プログラム例の現状では 前者が True、後者が False としてある。

対象となる日時を変えるには、krecstart, krecend にあたえる値を変えればよい。 (ここにあたえる値は、2024年 8月 18日 1時 (JST) を 0 とした とおしの時間数で、 (いまあるデータファイルでは) 可能な値の最大は 95 である。 datetime をつかえばもっとわかりやすくできるが、ためしにつくったままになっている。)

表示する地図の範囲を変えるには、 lonmin, lonmax, latmin, latmax にあたえる値を変える。 それとともに、対象となる地点がふくまれる都道府県も変わるので、 regionlist の内容も変える (コメント行で列挙されているものからえらぶ)。

niigata 以外の計算機で実行するばあいは、 datapath (csvファイルが置かれたところ), imagefilepath (結果の画像ファイルが置かれるところ), shapefilepath (県境の地理データが置かれたところ) を、それぞれの計算機の事情にあわせて修正する。 地点リストファイル amedas_stn_m20230804.csv が Python プログラムとは別のディレクトリに置かれている ばあいは、それを読む pd.read_csv( ) の中のそのファイル名にパス指定を追加する。

おぼえがき

複数の csv ファイルをつないで処理する手順は、日別値、気温・降水量の時別値のばあいと同じである [説明改訂予定]。

日付リテラルの「時」のけた数の問題への対処は、気温・降水量の時別値のばあいと同じである。

風速と矢印の長さの対応は、scale=50 としてあるが、あまりよく考えたものではない。 ただし、風速は現実に海岸で大きく内陸で小さいので、その両方の値を図から読みとれるようにするのはむずかしい。 矢印の太さや頭の大きさも、まだじゅうぶんくふうできていない。

1地点の観測値の時系列をグラフにする

アメダスの 1地点の日別値の時系列をグラフにするプログラムをつくった。 上から、風向 (16方位)、風速、東西成分 (西風が正)、南北成分 (南風が正)をしめす。 ただし、品質情報のチェックがまだできていないので、version 1 としておく。 (品質情報をチェックするプログラムにさしかえることを計画している。)

• [graph_amedas_hourly_wind_ver1.py] (改訂版にさしかえ予定) (日本語文字コード UTF-8)

期間については、まず syrmo にあたえる文字列 (現状では '20240818_0821') を、 データファイルにあわせて変更する。 図の横軸を説明する ax.set_xtitle にあたえる文字列もあわせて変更する。 横軸の尺度はデータファイルにふくまれる期間がおさまるように設定される。

地点名は、stnamesel にあたえる文字列として、ローマ字 (最初の文字だけ大文字) で指定する。 それにあわせて、region に、都府県名 (北海道は振興局名にする予定) をローマ字 (全部小文字) で指定する。