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python求斜率的函數

發布時間:2023-06-27 15:09:43

python氣象數據處理與繪圖(2):常用數據計算方法

對於氣象繪圖來講,第一步是對數據的處理,通過各類公式,或者統計方法將原始數據處理為目標數據。
按照氣象統計課程的內容,我給出了一些常用到的統計方法的對應函數:

在計算氣候態,區域平均時均要使用到求均值函數,對應NCL中的dim_average函數,在python中通常使用np.mean()函數
numpy.mean(a, axis, dtype)
假設a為[time,lat,lon]的數據,那麼

需要特別注意的是,氣象數據中常有缺測,在NCL中,使用求均值函數會自動略過,而在python中,當任意一數與缺測(np.nan)計算的結果均為np.nan,比如求[1,2,3,4,np.nan]的平均值,結果為np.nan
因此,當數據存在缺測數據時,通常使用np.nanmean()函數,用法同上,此時[1,2,3,4,np.nan]的平均值為(1+2+3+4)/4 = 2.5
同樣的,求某數組最大最小值時也有np.nanmax(), np.nanmin()函數來補充np.max(), np.min()的不足。
其他很多np的計算函數也可以通過在前邊加『nan』來使用。
另外,

也可以直接將a中缺失值全部填充為0。

np.std(a, axis, dtype)
用法同np.mean()

在NCL中有直接求數據標准化的函數dim_standardize()

其實也就是一行的事,根據需要指定維度即可。

皮爾遜相關系數:

相關可以說是氣象科研中最常用的方法之一了,numpy函數中的np.corrcoef(x, y)就可以實現相關計算。但是在這里我推薦scipy.stats中的函數來計算相關系數:

這個函數缺點和有點都很明顯,優點是可以直接返回相關系數R及其P值,這避免了我們進一步計算置信度。而缺點則是該函數只支持兩個一維數組的計算,也就是說當我們需要計算一個場和一個序列的相關時,我們需要循環來實現。

其中a[time,lat,lon],b[time]

(NCL中為regcoef()函數)
同樣推薦Scipy庫中的stats.linregress(x,y)函數:

slop: 回歸斜率
intercept:回歸截距
r_value: 相關系數
p_value: P值
std_err: 估計標准誤差
直接可以輸出P值,同樣省去了做置信度檢驗的過程,遺憾的是仍需同相關系數一樣循環計算。

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