zonaite 0.2.0

气象数据处理工具包

Zonaite

Zonaite 是一个用于气象数据处理的 Python 工具包，提供了天气预报数据下载和观测数据解码的功能。

功能特点

• GFS 数据下载：支持从 NOAA 的 GFS（全球预报系统）公共 S3 存储桶中选择性下载特定变量和层次的数据

  • 支持通过 idx 文件进行高效的部分下载
  • 提供性能监控和日志记录
  • 使用数据类进行类型安全的数据结构处理

• SYNOP 观测数据解码：支持从 Skyviewor 开放数据平台获取和解码 SYNOP 格式的气象观测数据

  • 提供 WMO 国际交换气象站点信息查询（目前数据仅包括中国大陆地区）
  • 支持查询可用的气象要素信息
  • 支持按时间范围和站点批量获取数据

安装

使用 pip 安装

pip install zonaite

使用示例

GFS 数据下载

更多 GFS 变量要素的代码和含义请参考：Inventory of File gfs.t00z.pgrb2.0p25.f003

本项目使用的 GFS 数据源来自 AWS 的 Open-Data 项目的 GFS 存储桶，具体参考：https://registry.opendata.aws/noaa-gfs-bdp-pds/ 本项目支持有限的历史 GFS 数据检索查询，具体支持的时间区间请从数据源那里查询。

from datetime import datetime, timezone
from zonaite.forecast import download_gfs_data

# 定义要下载的气象要素
elements = [
    {"name": "TMP", "level": "2 m above ground"},  # 2米温度
    {"name": "UGRD", "level": "10 m above ground"},  # 10米U风
    {"name": "VGRD", "level": "10 m above ground"}   # 10米V风
]

# 设置时间参数（使用 UTC 时间）
dt = datetime(2024, 4, 1, tzinfo=timezone.utc)  # UTC时间
forecast_hour = 3  # 预报时效（小时）

# 设置输出路径
output_path = "gfs_data.grib2"

# 下载数据
result = download_gfs_data(
    init_dt=dt,
    forecast_hour=forecast_hour,
    elements=elements,
    output_path=output_path,
    quiet=False  # 显示下载进度
)

# 检查下载结果
if result.success:
    print(f"下载成功！文件大小：{result.file_size_mb:.2f}MB")
    print(f"下载速度：{result.download_speed_mbs:.2f}MB/s")
    print(f"下载时间：{result.download_time_s:.2f}秒")
else:
    print(f"下载失败：{result.error_message}")

IFS 数据下载

本项目支持从 ECMWF 的 IFS（集成预报系统）数据存储中下载特定变量和层次的数据。IFS 数据提供了更高分辨率的全球预报数据。

from datetime import datetime, timezone
from zonaite.forecast import download_ifs_data

# 定义要下载的气象要素
elements = [
    {"param": "2t", "levtype": "sfc"},  # 2米温度
    {"param": "10u", "levtype": "sfc"},  # 10米U风
    {"param": "10v", "levtype": "sfc"}   # 10米V风
]

# 设置时间参数（使用 UTC 时间）
dt = datetime(2024, 4, 1, tzinfo=timezone.utc)  # UTC时间
forecast_hour = 0  # 预报时效（小时）

# 设置输出路径
output_path = "ifs_data.grib2"

# 下载数据
result = download_ifs_data(
    dt=dt,
    forecast_hour=forecast_hour,
    elements=elements,
    output_path=output_path
)

# 检查下载结果
if result.success:
    print(f"下载成功！文件大小：{result.file_size_mb:.2f}MB")
    print(f"下载速度：{result.download_speed_mbs:.2f}MB/s")
    print(f"下载时间：{result.download_time_s:.2f}秒")
else:
    print(f"下载失败：{result.error_message}")

SYNOP 观测数据解码

本项目的 SYNOP 观测数据源来自于 ogimet.com，经过了一些整理和处理。

from datetime import datetime, timezone
from zonaite.obser import get_decoded_synop_data

# 设置时间范围和站点
start_date = datetime(2024, 1, 1, tzinfo=timezone.utc)
end_date = datetime(2024, 1, 31, tzinfo=timezone.utc)
station_id = "54511"  # 北京站

# 获取观测数据
df = get_decoded_synop_data(start_date, end_date, station_id)

# 查看数据
if df is not None:
    print("数据预览：")
    print(df.head())
    print("\n数据信息：")
    print(df.info())

目前仅支持中国大陆的 290+ 个观测站，如果想要查看支持哪些站点和要素，可以使用下面的代码：

from zonaite.obser import DecodedSynopCollector

collector = DecodedSynopCollector()

print("Available variables:")
print(collector.available_variables)

print("Available stations:")
print(collector.available_stations)

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