Python在气象与海洋中的应用

Python是功能强大、免费、开源，实现面向对象的编程语言，能够在不同操作系统和平台使用，简洁的语法和解释性语言使其成为理想的脚本语言。除了标准库，还有丰富的第三方库，并且能够把用其他语言（C/C++、Fortran）编写的代码联结在一起。Python在数据处理、科学计算、数学建模、数据挖掘和数据可视化方面具备优异的性能。上述优势使得Python在气象、海洋、地理、气候、水文和生态等地学领域的科研和工程项目中得到广泛应用。可以预见未来Python将成为气象和海洋等地学领域的主流编程语言之一。

本聚焦Python在气象和海洋领域的使用，从Python基础使用开始，循序渐进，介绍常用的科学计算和可视化库，并结合实际，从气象海洋数据可视化到常见数据分析方法，从中借鉴学习，最终掌握Python这一工作利器，助力今后的工作效率。

专题一Python软件的安装及入门

1 Python入门和安装

Python背景及其在气象海洋中的应用

Anaconda解释和安装以及Jupyter配置

Python基础语法

专题二气象海洋常用科学计算库

2 气象海洋常用科学计算库

2.1 Numpy库

2.2 Pandas库

2.3 Scipy库

2.4 Xarray和Netcdf库

2.5 常用数据的IO

专题三气象海洋常用可视化库

3 气象海洋常用可视化库

3.1 可视化库介绍matplotlib、cartopy等

3.2 不同类型图的绘制

1）折线图绘制

2）柱状图绘制

3）errorbar图绘制

4）流场矢量

4）散点图绘制

5）地图绘制（1.行政区划 2.地图白化）

6）填色及等值线+地图

7）流场矢量+地图

8）风玫瑰图

专题四数据爬虫实战

4 如何爬取中央气象台台风数据

Request库的介绍

解析网页介

爬取中央气象台台风数据

台风数据的分析和可视化

专题五模式后处理

5 WRF和ROMS模式后处理

WRF模式后处理

wrf-python库介绍

提取站点数据

500hPa形式场绘制

垂直剖面图——雷达反射率为例

提取台风数据并可视化

ROMS模式后处理

xarray为例操作ROMS输出数据

垂直坐标转换，S坐标转深度坐标

垂直剖面绘制

平面图绘制

专题六EOF方法分析大气和海洋数据

6 EOF方法分析大气和海洋数据

6.1 EOF基础和eofs库的介绍

6.2 EOF分析海年风场数据

1）CCMP融合风场数据介绍和处理，30年数据

2）按季节进行EOF分析，可视化

6.3 EOF分析海表面温度数据

1）SST数据计算距平，去趋势

2）SST进行EOF分析，可视化

专题七AI在气象海洋中的应用

6机器学习在气象海洋中的应用

6.1 机器学习简介

1）机器学习简介

2）scikit-learn、pytorch等常用库介绍

6.2 如何使用pytorch搭建一个模型

6.3 机器学习订正模式数据

CCMP融合风场数据作为标签数据，订正GFS预报数据