[python] 북극 진동 (Arctic Oscillation) 패턴 계산 & 그리기 4: 북극 진동 패턴 예쁘게 그리기

- 개요

북극 진동 패턴은 다 계산했으니 최대한 NOAA에서 제공하는 그림과 비슷하게 그려봅니다.

길게 설명할 건 없고 그냥 코드로 들어가죠.

 

 

- NOAA 그림 따라 그리기

1. 칼라맵 따오기

뭐 어려운 건 없고 NOAA 그림을 캡쳐해서 그림판으로 연 다음

색 선택 >>> 색 편집으로 NOAA 그림 칼라맵 색상의 rgb값을 가져온겁니다.

colors에 저장하고 mcolors를 이용해서 custom_cmap으로 저장합니다.

import matplotlib.colors as mcolors

colors = [
    (0.078431373, 0.392156863, 0.823529412),  # -45 ~ -40
    (0.156862745, 0.509803922, 0.941176471),  # -40 ~ -35
    (0.235294118, 0.588235294, 0.960784314),  # -35 ~ -30
    (0.31372549, 0.647058824, 0.960784314),   # -30 ~ -25
    (0.470588235, 0.725490196, 0.976470588),  # -25 ~ -20
    (0.588235, 0.823529, 0.976470588),        # -20 ~ -15
    (0.705882353, 0.941176471, 0.976470588),  # -15 ~ -10 (7번째 색상)
    (0.870588235, 1, 1),                      # -10 ~ -5
    (1, 1, 1),                                # -5 ~ 5
    (1, 0.976470588, 0.666666667),            # 5 ~ 10
    (1, 0.752941176, 0.235294118),            # 10 ~ 15
    (1, 0.376470588, 0),                      # 15 ~ 20
    (0.882352941, 0.078431373, 0),             # 20 ~ 25
]

custom_cmap = mcolors.ListedColormap(colors, name='custom_cmap')

 

2. 그림 그리기

저번에 그린 북극 진동 패턴 그림에서는 357.5도와 0도 사이 구역이 완전히 비어있었습니다.

제가 알기로 이를 따로 처리해주는 함수 같은 건 없고 경도의 차원을 1개 늘린 다음 처음 값을 넣어주면 매끄럽게 이어집니다.

저번 포스트에서 대충 그린 북극 진동 패턴

 

import matplotlib.pyplot as plt
import cartopy.crs as ccrs
import cartopy.feature as cfeature

fig, ax = plt.subplots(figsize=(10, 8), subplot_kw={'projection': ccrs.NorthPolarStereo()})
ax.coastlines(resolution='110m', linewidth=1, color='black')  
levels = [-45, -40, -35, -30, -25, -20, -15, -10, -5, 5, 10, 15, 20, 25]

"""
lon의 끝부분에 360을 추가함
이를 newlon으로 정의
loadingMap도 첫 번째 열을 복제하여 끝에 추가
"""
newlon = []
for i in lon:
    newlon.append(i)
newlon.append(360)
newLoadingMap = np.hstack([loadingMap, loadingMap[:, :1]])  

"""
newLoadingMap에 minus를 곱해줘야 NOAA에서 그린 그림과 부호가 맞음
level 범위는 -45~25지만 vmin=-45로 하면 간격이 안 맞고 -46으로 해야함. 왜 그런지 모르겠음
"""
contourf  = ax.contourf(newlon, lat, -newLoadingMap[:, :], transform=ccrs.PlateCarree(), cmap=custom_cmap, levels=levels, vmin=-46, vmax=25)

"""
그리드라인 선언
NOAA 그림과 완전히 똑같이 만들고 싶으면 gridlines를 쓰지 말고 선을 직접 그려야함
"""
from matplotlib.ticker import FixedLocator
gridlines = ax.gridlines(color='gray', linestyle=':', linewidth=0.5)
gridlines.xlocator = FixedLocator([-180, -150, -120, -90, -60, -30, 0, 30, 60, 90, 120, 150,180])
gridlines.ylocator = FixedLocator([20, 30, 40, 50, 60, 70, 80])

"""
첫 번째 모드(북극 진동)의 설명을 구하는 부분입니다.
EOF는 수학적으로 고유벡터 문제(eigenvector problem)를 푸는 것입니다.
북극 진동 패턴은 가장 큰 eigen value를 갖는 eigenvector와 동일합니다.
그래서 neigs=1 <<< 고유한 거 1개(eigen value의 내림차순으로 큰 거부터)만 뽑겠다.
"""
eofvar = solver.varianceFraction(neigs=1) * 100 

plt.title(f'Leading EOF ({eofvar[0]:.0f}%) shown as\nregression map of 1000mb height (m)', fontsize=18)

cbar = fig.colorbar(contourf, ax=ax, orientation='vertical')

cbar.set_ticks(levels[1:-1])
cbar.set_ticklabels(levels[1:-1])

왼쪽: 이번 포스터에서 그린 그림, 오른쪽 NOAA의 그림

이 정도면 거의 똑같네요.

이것으로 북극 진동 패턴 계산 & 그리기 포스트는 마치겠습니다.