source: trunk/MESOSCALE/PLOT/PYTHON/scripts/winds.py @ 201

Last change on this file since 201 was 201, checked in by aslmd, 14 years ago

MESOSCALE: python. a few bug fixes and additions.

  • Property svn:executable set to *
File size: 15.2 KB
Line 
1#!/usr/bin/env python
2
3### A. Spiga -- LMD -- 30/06/2011 to 04/07/2011
4### Thanks to A. Colaitis for the parser trick
5
6
7####################################
8####################################
9### The main program to plot vectors
10def winds (namefile,\
11           nvert,\
12           proj=None,\
13           back=None,\
14           target=None,
15           stride=3,\
16           numplot=4,\
17           var=None,\
18           colorb=True,\
19           winds=True,\
20           addchar=None,\
21           interv=[0,1],\
22           vmin=None,\
23           vmax=None,\
24           tile=False):
25
26    ####################################################################################################################
27    ### Colorbars http://www.scipy.org/Cookbook/Matplotlib/Show_colormaps?action=AttachFile&do=get&target=colormaps3.png
28
29    #################################
30    ### Load librairies and functions
31    from netCDF4 import Dataset
32    from myplot import getcoord2d,define_proj,makeplotpng,simplinterv,vectorfield,ptitle,latinterv,getproj,wrfinterv,dumpbdy,fmtvar
33    from mymath import deg,max,min,mean
34    from matplotlib.pyplot import contourf, subplot, figure, rcParams, savefig, colorbar, pcolor
35    from matplotlib.cm import get_cmap
36    import numpy as np
37
38    ######################
39    ### Load NETCDF object
40    nc  = Dataset(namefile)
41
42    ###################################
43    ### Recognize predefined file types
44    if 'controle' in nc.variables:   typefile = 'gcm'
45    elif 'vert' in nc.variables:     typefile = 'mesoapi'
46    elif 'U' in nc.variables:        typefile = 'meso'
47    else:                           
48        print "typefile not supported."
49        print nc.variables
50        exit()
51
52    ##############################################################
53    ### Try to guess the projection from wrfout if not set by user
54    if typefile in ['mesoapi','meso']:
55        if proj == None:       proj = getproj(nc)
56                                    ### (il faudrait passer CEN_LON dans la projection ?)
57    elif typefile in ['gcm']:
58        if proj == None:       proj = "cyl"   
59                                    ## pb avec les autres (de trace derriere la sphere ?)
60
61    ############################################
62    #### Choose underlying topography by default
63    if not back:
64        if not var:                                        back = "mola"    ## if no var:         draw mola
65        elif typefile in ['mesoapi','meso'] \
66             and proj not in ['merc','lcc']:               back = "molabw"  ## if var but meso:   draw molabw
67        else:                                              pass             ## else:              draw None
68
69    ####################################################
70    ### Get geographical coordinates and plot boundaries
71    if typefile in ['mesoapi','meso']:
72        [lon2d,lat2d] = getcoord2d(nc)
73        lon2d = dumpbdy(lon2d)
74        lat2d = dumpbdy(lat2d)
75    elif typefile in ['gcm']:
76        [lon2d,lat2d] = getcoord2d(nc,nlat="latitude",nlon="longitude",is1d=True)
77    if proj == "npstere":    [wlon,wlat] = latinterv("North_Pole")
78    elif proj == "lcc":      [wlon,wlat] = wrfinterv(lon2d,lat2d)
79    else:                    [wlon,wlat] = simplinterv(lon2d,lat2d)
80
81    ###################
82    #### Get local time
83    #if typefile in ['mesoapi','meso']: 
84    #    ltst = interv[0]
85    #    #ltst = int(getattr(nc, 'GMT') + 0.5*(wlon[0]+wlon[1])/15.)
86    #elif typefile in ['gcm']:           
87    #    ltst = 0
88
89    ##############################################################################
90    ### Get winds and know if those are meteorological winds (ie. zon, mer) or not
91    if winds:
92        if typefile is 'mesoapi': 
93            [u,v] = getwinds(nc)
94            metwind = True  ## meteorological (zon/mer)
95        elif typefile is 'gcm':
96            [u,v] = getwinds(nc,charu='u',charv='v')
97            metwind = True  ## meteorological (zon/mer)
98        elif typefile is 'meso':
99            [u,v] = getwinds(nc,charu='U',charv='V')
100            metwind = False ## geometrical (wrt grid)
101            print "Beware ! Not using meteorological winds. You trust numerical grid as being (x,y)."
102
103    #####################################################
104    ### Load the chosen variables, whether it is 2D or 3D
105    if var:
106        if var not in nc.variables: 
107            print "not found in file:",var
108            exit()
109        else:   
110            dimension = np.array(nc.variables[var]).ndim
111            if dimension == 2:     field = nc.variables[var][:,:]
112            elif dimension == 3:   field = nc.variables[var][:,:,:]
113            elif dimension == 4:   field = nc.variables[var][:,nvert,:,:] 
114        dev = np.std(field)*3.0
115        if vmin is None:  zevmin = mean(field) - dev
116        else:             zevmin = vmin
117        if vmax is None:  zevmax = mean(field) + dev
118        else:             zevmax = vmax
119        print "bounds ", zevmin, zevmax
120 
121    ###########################
122    ### Get length of time axis
123    if winds:               nt = len(u[:,0,0,0])
124    elif var: 
125        if dimension == 2:  nt = 1
126        else             :  nt = len(field[:,0,0])
127
128    #########################################
129    ### Name for title and graphics save file
130    if winds:   basename = "WINDS_"
131    else:       basename = ""
132    if var:
133        basename = basename + var
134    if   typefile is 'meso':                    stralt = "_lvl" + str(nvert)
135    elif typefile is 'mesoapi': 
136        zelevel = int(nc.variables['vert'][nvert])
137        if 'altitude_abg'   in nc.dimensions:   stralt = "_"+str(zelevel)+"m-ALS"
138        elif 'bottom_top'   in nc.dimensions:   stralt = "_"+str(zelevel)+"m-AMR"
139        elif 'pressure'     in nc.dimensions:   stralt = "_"+str(zelevel)+"Pa" 
140    else:                                       stralt = ""         
141    basename = basename + stralt
142
143    ##################################
144    ### Open a figure and set subplots
145    fig = figure()
146    if   numplot > 0:   
147        if   numplot == 4: 
148            sub = 221
149            #fig.subplots_adjust(wspace = 0.1, hspace = 0.3)
150            fig.subplots_adjust(wspace = 0.3, hspace = 0.3)
151            rcParams['font.size'] = int( rcParams['font.size'] * 2. / 3. )
152        elif numplot == 2: 
153            sub = 121
154            fig.subplots_adjust(wspace = 0.3)
155            rcParams['font.size'] = int( rcParams['font.size'] * 3. / 4. )
156        elif numplot == 3: 
157            sub = 131
158            fig.subplots_adjust(wspace = 0.3)
159            rcParams['font.size'] = int( rcParams['font.size'] * 2. / 3. )
160        elif numplot == 6: 
161            sub = 231
162            fig.subplots_adjust(wspace = 0.4, hspace = 0.0)
163            rcParams['font.size'] = int( rcParams['font.size'] * 2. / 3. )
164        elif numplot == 8: 
165            sub = 331 #241
166            fig.subplots_adjust(wspace = 0.1, hspace = 0.3)
167            rcParams['font.size'] = int( rcParams['font.size'] * 1. / 2. )
168        elif numplot == 9:
169            sub = 331 
170            fig.subplots_adjust(wspace = 0.1, hspace = 0.3)
171            rcParams['font.size'] = int( rcParams['font.size'] * 1. / 2. )
172        elif numplot == 1:
173            sub = 99999
174        else:
175            print "supported: 1,2,3,4,6,8"
176            exit()
177        ### Prepare time loop
178        if nt <= numplot or numplot == 1: 
179            tabrange = [0]
180            numplot = 1
181        else:                         
182            tabrange = range(0,nt,int(nt/numplot))  #nt-1
183            tabrange = tabrange[0:numplot]
184    else: 
185        tabrange = range(0,nt,1)
186        sub = 99999
187    print tabrange
188
189    #################################
190    ### Time loop for plotting device
191    found_lct = False
192    for i in tabrange:
193
194       ### Which local time ?
195       ltst = ( interv[0] + 0.5*(wlon[0]+wlon[1])/15.) + i*interv[1]
196       ltst = int (ltst * 10) / 10.
197       ltst = ltst % 24
198
199       ### General plot settings
200       if numplot > 1: 
201           subplot(sub)
202           found_lct = True
203       elif numplot == 1:
204           found_lct = True 
205            ### If only one local time is requested (numplot < 0)
206       elif numplot <= 0: 
207           if int(ltst) + numplot != 0:         continue
208           else:                                found_lct = True
209
210       ### Map projection
211       m = define_proj(proj,wlon,wlat,back=back)
212       x, y = m(lon2d, lat2d)
213
214       #### Contour plot
215       if var:
216           if typefile in ['mesoapi','meso']:    what_I_plot = dumpbdy(field[i,:,:])
217           elif typefile in ['gcm']:             
218               if dimension == 2:                what_I_plot = field[:,:]
219               elif dimension == 3:              what_I_plot = field[i,:,:]
220           if not tile:
221               zelevels = np.linspace(zevmin,zevmax)
222               contourf( x, y, what_I_plot, cmap = get_cmap(name=colorb), levels = zelevels )
223           else:   
224               pcolor( x, y, what_I_plot, cmap = get_cmap(name=colorb), vmin=zevmin, vmax=zevmax )
225           if colorb:     colorbar(fraction=0.05,pad=0.1,format=fmtvar(var))
226
227       ### Vector plot
228       if winds:
229           if   typefile in ['mesoapi','meso']:   
230               [vecx,vecy] = [dumpbdy(u[i,nvert,:,:]), dumpbdy(v[i,nvert,:,:])]
231               key = True
232           elif typefile in ['gcm']:               
233               [vecx,vecy] = [        u[i,nvert,:,:] ,         v[i,nvert,:,:] ]
234               key = False
235           if metwind:  [vecx,vecy] = m.rotate_vector(vecx, vecy, lon2d, lat2d)
236           if var == None and back == "vishires":  colorvec = 'w'
237           else:                                   colorvec = 'k'
238           vectorfield(vecx, vecy,\
239                      x, y, stride=stride, csmooth=stride,\
240                      scale=15., factor=300., color=colorvec, key=key)
241                                        #200.         ## or csmooth=2
242       
243       ### Next subplot
244       plottitle = basename + "_LT"+str(ltst)
245       if addchar:  plottitle = plottitle + addchar
246       ptitle( plottitle )
247       sub += 1
248
249    ##########################################################################
250    ### Save the figure in a file in the data folder or an user-defined folder
251    if not target:    zeplot = namefile+"_"+basename
252    else:             zeplot = target+"/"+basename
253    if numplot <= 0:  zeplot = zeplot + "_LT"+str(abs(numplot))
254    if found_lct:     makeplotpng(zeplot,pad_inches_value=0.35)   
255    else:             print "Local time not found"
256    return zeplot
257
258
259####################################################
260####################################################
261### A simple program to get wind vectors' components
262def getwinds (nc,charu='Um',charv='Vm'):
263    import numpy as np
264    u = nc.variables[charu]
265    v = nc.variables[charv]
266    if charu == 'U': u = u[:, :, :, 0:len(u[0,0,0,:])-1]
267    if charv == 'V': v = v[:, :, 0:len(v[0,0,:,0])-1, :]
268                     ### ou alors prendre les coordonnees speciales
269    return u,v
270
271
272
273###########################################################################################
274###########################################################################################
275### What is below relate to running the file as a command line executable (very convenient)
276if __name__ == "__main__":
277    import sys
278    from optparse import OptionParser    ### to be replaced by argparse
279    from api_wrapper import api_onelevel
280    from netCDF4 import Dataset
281    from myplot import getlschar
282
283    #############################
284    ### Get options and variables
285    parser = OptionParser()
286    parser.add_option('-f', action='store', dest='namefile',    type="string",  default=None,  help='[NEEDED] name of WRF file')
287    parser.add_option('-l', action='store', dest='nvert',       type="float",   default=0,     help='vertical level (def=0)(-i 2: p,mbar)(-i 3,4: z,km)')
288    parser.add_option('-p', action='store', dest='proj',        type="string",  default=None,  help='projection')
289    parser.add_option('-b', action='store', dest='back',        type="string",  default=None,  help='background')
290    parser.add_option('-t', action='store', dest='target',      type="string",  default=None,  help='destination folder')
291    parser.add_option('-s', action='store', dest='stride',      type="int",     default=3,     help='stride vectors (def=3)')
292    parser.add_option('-v', action='store', dest='var',         type="string",  default=None,  help='variable contoured')
293    parser.add_option('-n', action='store', dest='numplot',     type="int",     default=4,     help='number of plots (def=1)(<0: 1 plot of LT -*numplot*)')
294    parser.add_option('-i', action='store', dest='interp',      type="int",     default=None,  help='interpolation method (2: press, 3: z-amr, 4:z-als)')
295    parser.add_option('-c', action='store', dest='colorb',      type="string",  default=True,  help='change colormap (and draw a colorbar)')
296    parser.add_option('-x', action='store_false', dest='winds',                 default=True,  help='flag: no wind vectors')
297    parser.add_option('-m', action='store', dest='vmin',        type="float",   default=None,  help='bounding minimum value for color plot')   
298    parser.add_option('-M', action='store', dest='vmax',        type="float",   default=None,  help='bounding maximum value for color plot') 
299    parser.add_option('-T', action='store_true', dest='tile',                   default=False, help='draw a tiled plot')
300    #parser.add_option('-V', action='store', dest='comb',        type="float",   default=None,  help='a defined combination of variables')
301    (opt,args) = parser.parse_args()
302    if opt.namefile is None: 
303        print "I want to eat one file at least ! Use winds.py -f name_of_my_file. Or type winds.py -h"
304        exit()
305    print "Options:", opt
306    zefile = opt.namefile   
307    zelevel = opt.nvert   
308    stralt = None
309    [lschar,zehour,zehourin] = getlschar ( zefile )  ## getlschar from wrfout (or simply return "" if another file)
310
311    #####################################################
312    ### Call Fortran routines for vertical interpolations
313    if opt.interp is not None:
314        if opt.nvert is 0 and opt.interp is 4:  zelevel = 0.010
315        ### winds or no winds
316        if opt.winds            :  zefields = 'uvmet'
317        else                    :  zefields = ''
318        ### var or no var
319        if opt.var is None      :  pass
320        elif zefields == ''     :  zefields = opt.var
321        else                    :  zefields = zefields + "," + opt.var
322        print zefields
323        zefile = api_onelevel (  path_to_input   = '', \
324                                 input_name      = zefile, \
325                                 path_to_output  = opt.target, \
326                                 fields          = zefields, \
327                                 interp_method   = opt.interp, \
328                                 onelevel        = zelevel )
329        zelevel = 0 ## so that zelevel could play again the role of nvert
330
331    #############
332    ### Main call
333    name = winds (zefile,int(zelevel),\
334           proj=opt.proj,back=opt.back,target=opt.target,stride=opt.stride,var=opt.var,numplot=opt.numplot,colorb=opt.colorb,winds=opt.winds,\
335           addchar=lschar,interv=[zehour,zehourin],vmin=opt.vmin,vmax=opt.vmax,tile=opt.tile)
336
337    #########################################################
338    ### Generate a .sh file with the used command saved in it
339    command = ""
340    for arg in sys.argv: command = command + arg + ' '
341    f = open(name+'.sh', 'w')
342    f.write(command)
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.