月間降水日数を計算してみる

概要

月間降水日数（日降水量が1mm以上の日数）を計算したいと思い，気象庁からデータを収集してプログラムを組んだという話です．

短いですが，記事にしてみました．

データ収集

地道な作業ですが，「気象庁｜過去の気象データ・ダウンロード」から，各都道府県庁所在地を47つ選択し「日降水量」としてダウンロードしました．

今回は2018～2022年の5年間分のデータを集めました．

残念ながら，1回あたり半年ぶんくらいしかダウンロードできなかったので，2×5年分＝10回にデータが分かれてしまいました．

データ処理

データを処理して集計します．

まず，1年分のデータが半年ずつになっているので1つにまとめて2018.csvなどとしました．
ついでに不要な行などは削除しておきました．

そうしましたら，降水日数の集計に取り掛かります．
集計処理全体のコードは以下のようになります．

import pandas as pd

rainy_days = dict()

for year in range(2018,2023):
    df = pd.read_csv(f'{year}.csv', encoding='shift-jis')
    df['date'] = pd.to_datetime(df['date'], format='%Y/%m/%d')
    df.set_index('date', inplace=True)

    # '.1'がついていない列を抽出
    df = df[df.columns[df.columns.str.contains('\.1') == False]]

    # 1.0以上なら1、1.0未満なら0に変換
    is_rain = df >= 1.0
    is_rain = is_rain.astype(int)

    # 月毎の降水日数
    rainy_days_ = is_rain.resample('M').sum()
    rainy_days_.index = rainy_days_.index.month
    rainy_days_.index.name = 'month'
    rainy_days[year] = rainy_days_.copy()

rainy_days['mean'] = sum([rainy_days[year] for year in range(2018,2023)]) / (2023-2018)

辞書型のrainy_daysに各年の降水日数が入ったDataFrameを格納していきます．

各年yearに対して，

1. csv読み込み
2. date列をdatetime型へ変換
3. 余分な列を削除
4. 日降水量1mm以上ならそのセルを1へ，1mm未満なら0へ置換
5. .resample('M')を使って月毎に合計値を出す
6. rainy_daysへ格納

という処理を行います．最後に，5年間分の降水日数平均をとったDataFrameも追加しておきます．

日降水量1mm以上は，気象庁の下記サイトに基づいています．

そして，結果を可視化したのがこちら．

京都府の2022年の各月の降水日数

各月の降水日数平均の，全都市に関する中央値

やはり季節の変わり目にあたる3月,7月,9月とかは降水日数がやや多めですね．

ソースコードのYEARやREGIONをいじればいろいろ試せるようになっています．

可視化部分

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
plt.rcParams['font.family'] = 'Meiryo'

REGION = '京都'
YEAR = 2022

if REGION in ['mean','median','max','min']:
    result = rainy_days[YEAR].agg(REGION, axis=1)
else:
    result = rainy_days[YEAR][REGION]
plt.bar(rainy_days[YEAR].index, result, zorder=2)
for i, v in enumerate(result):
    plt.text(i+1, 0, f'{v:.1f}', ha='center', va='bottom', color='white')

plt.title(f'REGION={REGION}, YEAR={YEAR}')
plt.xlabel('月')
plt.ylabel('降水日数')
plt.xticks(np.arange(1,13))
plt.grid()
plt.show()

ソースコード

Qiitaアドベントカレンダーで使ったコードはこちらのレポジトリにまとめています．

本記事のコードは10-rainfallの中に入っています．