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1#!/usr/bin/env python
2# -*- coding: utf-8 -*-
3import string
4import numpy as np
5import matplotlib.pyplot as plt
6from pylab import *
7from mpl_toolkits.basemap import Basemap
8from mpl_toolkits.basemap import shiftgrid, cm
9from netCDF4 import Dataset
10import arctic_map # function to regrid coast limits
11import cartesian_grid_test # function to convert grid from polar to cartesian
12import scipy.special
13import ffgrid2
14import map_ffgrid
15from matplotlib import colors
16from matplotlib.font_manager import FontProperties
17import map_cartesian_grid
18
19
20###############################
21# time period characteristics #
22###############################
23MONTH = np.array(['01', '02', '03', '04', '05', '06', '07', '08', '09', '10', '11', '12'])
24month = np.array(['JANUARY', 'FEBRUARY', 'MARCH', 'APRIL', 'MAY', 'JUNE', 'JULY', 'AUGUST', 'SEPTEMBER', 'OCTOBER', 'NOVEMBER', 'DECEMBER'])
25month_day = np.array([31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31])
26M = len(month)
27
28
29########################
30# grid characteristics #
31########################
32x0 = -3000. # min limit of grid
33x1 = 2500. # max limit of grid
34dx = 40.
35xvec = np.arange(x0, x1+dx, dx)
36nx = len(xvec) 
37y0 = -3000. # min limit of grid
38y1 = 3000. # max limit of grid
39dy = 40.
40yvec = np.arange(y0, y1+dy, dy)
41ny = len(yvec)
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43
44##################################################################################################################
45# We devide the loop in two steps :
46# - first loop concerns JANUARY, FEBRUARY, MARCH, APRIL, SEPTEMBER, OCTOBER, NOVEMBER, DECEMBER - use of AMSUA23GHz SPEC emissivity to seperate ice from no-ice zones
47# - second loop concerns MAY, JUNE, JULY, AUGUST - use of AMSUA89GHz SPEC emissivity to seperate ice from no_ice zones
48##################################################################################################################
49
50
51frequ = 89 # apply threshold on this frequency
52
53
54# daily parameter (2D-array) on ARCTIC area
55emis_spec = np.zeros([M, ny, nx, 31], float)
56emis_lamb = np.zeros([M, ny, nx, 31], float)
57emis_diff = np.zeros([M, ny, nx, 31], float)
58emis_ratio = np.zeros([M, ny, nx, 31], float)
59
60# daily parameter (2D-array) on ARCTIC SEA ICE area
61daily_spec_ice = np.zeros([M, ny, nx, 31], float)
62daily_lamb_ice = np.zeros([M, ny, nx, 31], float)
63daily_diff_ice = np.zeros([M, ny, nx, 31], float)
64daily_ratio_ice = np.zeros([M, ny, nx, 31], float)
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66
67months1 = np.array([0, 1, 2, 3, 8, 9, 10, 11]) # use AMSUA 23GHz to delimit ice/no_ice for JANUARY, FEBRUARY, MARCH, APRIL, SEPTEMBER, OCTOBER, NOVEMBER, DECEMBER
68for imo in months1:
69    print 'month ' + month[imo]
70    ##################################################################################
71    # choice of AMSUA 23GHz delimitation ice/no_ice for the sub_classification study #
72    ##################################################################################
73    print 'open threshold file'
74    fichier_emis = Dataset('/net/argos/data/parvati/lahlod/ARCTIC/AMSUA_ice_class/cartesian_grid_map_ice_no-ice_' + str(month[imo]) + '2009_AMSUA23_spec_lamb_thresholds.nc', 'r', format='NETCDF3_CLASSIC')
75    spec_lim = fichier_emis.variables['spec_ice_area'][:] # sea ice pixels defined with spec emis at 23GHz
76    #lamb_lim = fichier_emis.variables['lamb_ice_area'][:]
77    fichier_emis.close()
78    #########################################################
79    # application of AMSUA 23GHz delimitation to other data #
80    #########################################################
81    print 'open emissivity to sub_classify file'
82    ## data of emis SPEC, LAMB, DIFF(SPEC-LAMB)
83    fichier_e = Dataset('/net/argos/data/parvati/lahlod/ARCTIC/monthly_GLACE/gridded_data/cartesian_grid/res_40/cartesian_grid_monthly_data_lamb_spec_near_nadir_AMSUB' + str(frequ) + '_' + str(month[imo]) + '2009.nc', 'r', format='NETCDF3_CLASSIC')
84    day = fichier_e.variables['days'][:]
85    emis_spec[imo, :, :, 0 : month_day[imo]] = fichier_e.variables['e_spec'][:]
86    emis_lamb[imo, :, :, 0 : month_day[imo]] = fichier_e.variables['e_lamb'][:]
87    emis_diff[imo, :, :, 0 : month_day[imo]] = fichier_e.variables['e_spec_lamb'][:]
88    fichier_e.close()
89    # calculate emis ratio daily
90    for ijr in range (0, month_day[imo]):
91        for ilon in range (0, nx):
92            for ilat in range (0, ny):
93                emis_ratio[imo, ilat, ilon, ijr] = ((emis_lamb[imo, ilat, ilon, ijr] - emis_spec[imo, ilat, ilon, ijr]) / emis_spec[imo, ilat, ilon, ijr]) * 100.
94                # create 2D-array of emissivity spec, lamb, diff and ratio on sea ice extent only, defined by AMSUA 23GHz spec emiss threshold   
95                if (isnan(spec_lim[ilat, ilon]) == True): # if pixel of sea ice extent defined with spec_emiss_23_threshold corresponds to 'no_ice', then compute NaN in pixel
96                    daily_spec_ice[imo, ilat, ilon, ijr] = NaN
97                    daily_lamb_ice[imo, ilat, ilon, ijr] = NaN
98                    daily_diff_ice[imo, ilat, ilon, ijr] = NaN
99                    daily_ratio_ice[imo, ilat, ilon, ijr] = NaN
100                else: # if pixel of sea ice extent defined with spec_emiss_23_threshold corresponds to 'ice', then compute value of emis spec, emis lamb or emis diff in pixel
101                    daily_spec_ice[imo, ilat, ilon, ijr] = emis_spec[imo, ilat, ilon, ijr]
102                    daily_lamb_ice[imo, ilat, ilon, ijr] = emis_lamb[imo, ilat, ilon, ijr]
103                    daily_diff_ice[imo, ilat, ilon, ijr] = emis_diff[imo, ilat, ilon, ijr]
104                    daily_ratio_ice[imo, ilat, ilon, ijr] = emis_ratio[imo, ilat, ilon, ijr]
105    ########################
106    # stack in netcdf file #
107    ########################
108    print 'stack in file month ' + str(month[imo])
109    rootgrp = Dataset('/net/argos/data/parvati/lahlod/ARCTIC/AMSUB_ice_class/sub_classification/cartesian_grid_map_sea_ice_extent_with-AMSUA23-and-89_' + month[imo] + '2009_AMSUB' + str(frequ) + '_spec_thresholds.nc', 'w', format='NETCDF3_CLASSIC')
110    rootgrp.createDimension('longitude', nx)
111    rootgrp.createDimension('latitude', ny)
112    rootgrp.createDimension('days', month_day[imo])
113    nc_lon = rootgrp.createVariable('longitude', 'f', ('longitude',))
114    nc_lat = rootgrp.createVariable('latitude', 'f', ('latitude',))
115    nc_days = rootgrp.createVariable('days', 'f', ('days',))
116    nc_ice_spec = rootgrp.createVariable('spec_ice_area', 'f', ('latitude', 'longitude', 'days'))
117    nc_ice_lamb = rootgrp.createVariable('lamb_ice_area', 'f', ('latitude', 'longitude', 'days'))
118    nc_ice_diff = rootgrp.createVariable('diff_ice_area', 'f', ('latitude', 'longitude', 'days'))
119    nc_ice_ratio = rootgrp.createVariable('ratio_ice_area', 'f', ('latitude', 'longitude', 'days'))
120    nc_lon[:] = xvec
121    nc_lat[:] = yvec
122    nc_days[:] = np.arange(0, month_day[imo])
123    nc_ice_spec[:] = daily_spec_ice[imo, :, :, 0 : month_day[imo]]
124    nc_ice_lamb[:] = daily_lamb_ice[imo, :, :, 0 : month_day[imo]]
125    nc_ice_diff[:] = daily_diff_ice[imo, :, :, 0 : month_day[imo]]
126    nc_ice_ratio[:] = daily_ratio_ice[imo, :, :, 0 : month_day[imo]]
127    rootgrp.close()
128
129
130
131
132months2 = np.array([4, 5, 6, 7])# use AMSUA 89GHz to delimit ice/no_ice for MAY, JUNE, JULY, AUGUST
133for imo in months2:
134    print 'month ' + month[imo]
135    ##################################################################################
136    # choice of AMSUA 23GHz delimitation ice/no_ice for the sub_classification study #
137    ##################################################################################
138    print 'open threshold file'
139    fichier_emis = Dataset('/net/argos/data/parvati/lahlod/ARCTIC/AMSUA_ice_class/cartesian_grid_map_ice_no-ice_' + str(month[imo]) + '2009_AMSUA89_spec_lamb_thresholds.nc', 'r', format='NETCDF3_CLASSIC')
140    spec_lim = fichier_emis.variables['spec_ice_area'][:]
141    #lamb_lim = fichier_emis.variables['lamb_ice_area'][:]
142    fichier_emis.close()
143    #########################################################
144    # application of AMSUA 23GHz delimitation to other data #
145    #########################################################
146    print 'open emissivity to sub_classify file'
147    ## data of emis SPEC, LAMB, DIFF(SPEC-LAMB)
148    fichier_e = Dataset('/net/argos/data/parvati/lahlod/ARCTIC/monthly_GLACE/gridded_data/cartesian_grid/res_40/cartesian_grid_monthly_data_lamb_spec_near_nadir_AMSUB' + str(frequ) + '_' + str(month[imo]) + '2009.nc', 'r', format='NETCDF3_CLASSIC')
149    day = fichier_e.variables['days'][:]
150    emis_spec[imo, :, :, 0 : month_day[imo]] = fichier_e.variables['e_spec'][:]
151    emis_lamb[imo, :, :, 0 : month_day[imo]] = fichier_e.variables['e_lamb'][:]
152    emis_diff[imo, :, :, 0 : month_day[imo]] = fichier_e.variables['e_spec_lamb'][:]
153    fichier_e.close()
154    # calculate emis ratio daily
155    for ijr in range (0, month_day[imo]):
156        for ilon in range (0, nx):
157            for ilat in range (0, ny):
158                emis_ratio[imo, ilat, ilon, ijr] = ((emis_lamb[imo, ilat, ilon, ijr] - emis_spec[imo, ilat, ilon, ijr]) / emis_spec[imo, ilat, ilon, ijr]) * 100.
159                if (isnan(spec_lim[ilat, ilon]) == True):
160                    daily_spec_ice[imo, ilat, ilon, ijr] = NaN
161                    daily_lamb_ice[imo, ilat, ilon, ijr] = NaN
162                    daily_diff_ice[imo, ilat, ilon, ijr] = NaN
163                    daily_ratio_ice[imo, ilat, ilon, ijr] = NaN
164                else:
165                    daily_spec_ice[imo, ilat, ilon, ijr] = emis_spec[imo, ilat, ilon, ijr]
166                    daily_lamb_ice[imo, ilat, ilon, ijr] = emis_lamb[imo, ilat, ilon, ijr]
167                    daily_diff_ice[imo, ilat, ilon, ijr] = emis_diff[imo, ilat, ilon, ijr]
168                    daily_ratio_ice[imo, ilat, ilon, ijr] = emis_ratio[imo, ilat, ilon, ijr]
169    ########################
170    # stack in netcdf file #
171    ########################
172    print 'stack in file month ' + str(month[imo])
173    rootgrp = Dataset('/net/argos/data/parvati/lahlod/ARCTIC/AMSUB_ice_class/sub_classification/cartesian_grid_map_sea_ice_extent_with-AMSUA23-and-89_' + month[imo] + '2009_AMSUB' + str(frequ) + '_spec_thresholds.nc', 'w', format='NETCDF3_CLASSIC')
174    rootgrp.createDimension('longitude', nx)
175    rootgrp.createDimension('latitude', ny)
176    rootgrp.createDimension('days', month_day[imo])
177    nc_lon = rootgrp.createVariable('longitude', 'f', ('longitude',))
178    nc_lat = rootgrp.createVariable('latitude', 'f', ('latitude',))
179    nc_days = rootgrp.createVariable('days', 'f', ('days',))
180    nc_ice_spec = rootgrp.createVariable('spec_ice_area', 'f', ('latitude', 'longitude', 'days'))
181    nc_ice_lamb = rootgrp.createVariable('lamb_ice_area', 'f', ('latitude', 'longitude', 'days'))
182    nc_ice_diff = rootgrp.createVariable('diff_ice_area', 'f', ('latitude', 'longitude', 'days'))
183    nc_ice_ratio = rootgrp.createVariable('ratio_ice_area', 'f', ('latitude', 'longitude', 'days'))
184    nc_lon[:] = xvec
185    nc_lat[:] = yvec
186    nc_days[:] = np.arange(0, month_day[imo])
187    nc_ice_spec[:] = daily_spec_ice[imo, :, :, 0 : month_day[imo]]
188    nc_ice_lamb[:] = daily_lamb_ice[imo, :, :, 0 : month_day[imo]]
189    nc_ice_diff[:] = daily_diff_ice[imo, :, :, 0 : month_day[imo]]
190    nc_ice_ratio[:] = daily_ratio_ice[imo, :, :, 0 : month_day[imo]]
191    rootgrp.close()
192
193
194
195
196
197'''
198# test:
199ion()
200x_ind, y_ind, z_ind, volume = arctic_map.arctic_map_lat50()
201x_coast = x_ind
202y_coast = y_ind
203z_coast = z_ind
204for imo in range (0, M):
205    map_cartesian_grid.draw_map_cartes_l(x_coast, y_coast, z_coast, volume, xvec, yvec, ratio_ice[imo, :, :], 0., 4., 0.01, cm.s3pcpn_l_r, 'Sea ice extent - emissivity RATIO')
206    title('AMSUA ' + str(frequ) + ' - ' + str(month[imo]) + ' 2009')
207    plt.savefig('/usr/home/lahlod/twice_d/fig_output_ARCTIC/fig_output_sea_ice_study/ice_class_AMSUA/sub_classification/maps_sea_ice_extent/emiss_ratio_map_AMSUA'+str(frequ)+'_with_AMSUA23-and-30-spec_'+str(month[imo])+'_2009.png')
208'''
209
210
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.