【xarray】データの時間座標の変換（resample）

xarray.Dataset(Dataarray).resample

参考：https://xarray.pydata.org/en/stable/generated/xarray.Dataset.resample.html

xarrayのDataset, Dataarrayのnp.datetime64型時間座標を異なるスケールの時間座標に変換できる。
例えば、
monthly から seasonal
6 hourly から daily

使い方

da.resample(time=freq).(変換後の値を計算するメソッド)
# time: daの時間座標名
# freq: 変換後の時間座標間隔

resampleメソッド実行例

用いるデータ

2000-01-01から10年間のmonthlyデータ

import numpy as np
import pandas as pd
import xarray as xr

da = xr.DataArray(np.arange(12*10),dims='time',
                  coords={'time':pd.date_range('2000-01-01',periods=12*10, freq='M')})

データ詳細

>>> da
xarray.DataArraytime: 120
array([  0,   1,   2,   3,   4,   5,   6,   7,   8,   9,  10,  11,  12,
        13,  14,  15,  16,  17,  18,  19,  20,  21,  22,  23,  24,  25,
        26,  27,  28,  29,  30,  31,  32,  33,  34,  35,  36,  37,  38,
        39,  40,  41,  42,  43,  44,  45,  46,  47,  48,  49,  50,  51,
        52,  53,  54,  55,  56,  57,  58,  59,  60,  61,  62,  63,  64,
        65,  66,  67,  68,  69,  70,  71,  72,  73,  74,  75,  76,  77,
        78,  79,  80,  81,  82,  83,  84,  85,  86,  87,  88,  89,  90,
        91,  92,  93,  94,  95,  96,  97,  98,  99, 100, 101, 102, 103,
       104, 105, 106, 107, 108, 109, 110, 111, 112, 113, 114, 115, 116,
       117, 118, 119])
Coordinates:
  * time (time) datetime64[ns] 2000-01-01 ... 2000-04-29

monthlyからyearlyに変換（平均）

その年の値を12ヶ月分の平均で代表する場合

>>> da.resample(time='Y').mean()
array([  5.5,  17.5,  29.5,  41.5,  53.5,  65.5,  77.5,  89.5, 101.5,
       113.5])
Coordinates:
     * time (time) datetime64[ns] 2000-12-31 ... 2009-12-31

monthlyからdailyに変換(線型近似）

線型近似の場合はinterpolate('linear')

>>> da.resample(time='D').interpolate('linear')
xarray.DataArraytime: 3623
array([0.00000000e+00, 3.44827586e-02, 6.89655172e-02, ...,
       1.18935484e+02, 1.18967742e+02, 1.19000000e+02])
Coordinates:
  * time (time) datetime64[ns] 2000-01-31 ... 2009-12-31

より下位の時間座標に変換する際、存在しない値を参照するようなメソッド(sumなど）を指定すると、そのような位置の値はNaNになる。

>>> da.resample(time='D').sum()
<xarray.DataArray (time: 337)>
array([ 0.,  0., nan, ..., nan, 11., 11.])
Coordinates:
  * time     (time) datetime64[ns] 1999-12-15 1999-12-16 ... 2000-11-15

freqの文法について

このページに簡単にまとめられている

xarray.Dataarray.shift()

座標を指定した単位幅ずらせる。時間軸以外でも可能。
ずらして座標値が存在しなくなった位置の値はNaNとなる。

実行例

参照：https://docs.xarray.dev/en/latest/generated/xarray.DataArray.shift.html

arr = xr.DataArray([5, 6, 7], dims="x")
arr.shift(x=1)
<xarray.DataArray (x: 3)>
array([nan,  5.,  6.])
Dimensions without coordinates: x