source: trunk/MESOSCALE_DEV/PLOT/PYTHON/scripts/winds.py @ 207

Last change on this file since 207 was 207, checked in by aslmd, 13 years ago

MESOSCALE: A GENERAL CLEAN-UP FOLLOWING UPDATING THE USER MANUAL. EVERYTHING ESSENTIAL IS IN MESOSCALE (much lighter than before). EVERYTHING FOR DEVELOPPERS OR EXPERTS IS IN MESOSCALE_DEV.

  • Property svn:executable set to *
File size: 16.5 KB
Line 
1#!/usr/bin/env python
2
3### A. Spiga -- LMD -- 30/06/2011 to 10/07/2011
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           zoom=None):
26
27    ####################################################################################################################
28    ### Colorbars http://www.scipy.org/Cookbook/Matplotlib/Show_colormaps?action=AttachFile&do=get&target=colormaps3.png
29
30    #################################
31    ### Load librairies and functions
32    from netCDF4 import Dataset
33    from myplot import getcoord2d,define_proj,makeplotpng,simplinterv,vectorfield,ptitle,latinterv,getproj,wrfinterv,dumpbdy,\
34                       fmtvar,definecolorvec,getwinds,defcolorb,getprefix
35    from mymath import deg,max,min,mean
36    from matplotlib.pyplot import contour,contourf, subplot, figure, rcParams, savefig, colorbar, pcolor
37    from matplotlib.cm import get_cmap
38    import numpy as np
39    from numpy.core.defchararray import find
40
41    ###
42    #rcParams['text.usetex'] = True
43    #rcParams['cairo.format'] = 'svg'
44
45    ######################
46    ### Load NETCDF object
47    nc  = Dataset(namefile)
48
49    ###################################
50    ### Recognize predefined file types
51    if 'controle' in nc.variables:   typefile = 'gcm'
52    elif 'vert' in nc.variables:     typefile = 'mesoapi'
53    elif 'U' in nc.variables:        typefile = 'meso'
54    else:                           
55        print "typefile not supported."
56        print nc.variables
57        exit()
58
59    ##############################################################
60    ### Try to guess the projection from wrfout if not set by user
61    if typefile in ['mesoapi','meso']:
62        if proj == None:       proj = getproj(nc)
63                                    ### (il faudrait passer CEN_LON dans la projection ?)
64    elif typefile in ['gcm']:
65        if proj == None:       proj = "cyl"   
66                                    ## pb avec les autres (de trace derriere la sphere ?)
67
68    ############################################
69    #### Choose underlying topography by default
70    if not back:
71        if not var:                                        back = "mola"    ## if no var:         draw mola
72        elif typefile in ['mesoapi','meso'] \
73             and proj not in ['merc','lcc','nsper','laea']:       back = "molabw"  ## if var but meso:   draw molabw
74        else:                                              pass             ## else:              draw None
75
76    ####################################################
77    ### Get geographical coordinates and plot boundaries
78    if typefile in ['mesoapi','meso']:
79        [lon2d,lat2d] = getcoord2d(nc)
80        lon2d = dumpbdy(lon2d)
81        lat2d = dumpbdy(lat2d)
82    elif typefile in ['gcm']:
83        [lon2d,lat2d] = getcoord2d(nc,nlat="latitude",nlon="longitude",is1d=True)
84    if proj == "npstere":             [wlon,wlat] = latinterv("North_Pole")
85    elif proj in ["lcc","laea"]:      [wlon,wlat] = wrfinterv(lon2d,lat2d)
86    else:                             [wlon,wlat] = simplinterv(lon2d,lat2d)
87    if zoom: 
88        dlon = abs(wlon[1]-wlon[0])/2.
89        dlat = abs(wlat[1]-wlat[0])/2.
90        [wlon,wlat] = [ [wlon[0]+zoom*dlon/100.,wlon[1]-zoom*dlon/100.],\
91                        [wlat[0]+zoom*dlat/100.,wlat[1]-zoom*dlat/100.] ]
92        print "zoom %",zoom,wlon,wlat
93
94    ##############################################################################
95    ### Get winds and know if those are meteorological winds (ie. zon, mer) or not
96    if winds:
97        if typefile is 'mesoapi': 
98            [u,v] = getwinds(nc)
99            metwind = True  ## meteorological (zon/mer)
100        elif typefile is 'gcm':
101            [u,v] = getwinds(nc,charu='u',charv='v')
102            metwind = True  ## meteorological (zon/mer)
103        elif typefile is 'meso':
104            [u,v] = getwinds(nc,charu='U',charv='V')
105            metwind = False ## geometrical (wrt grid)
106            print "Beware ! Not using meteorological winds. You trust numerical grid as being (x,y)."
107
108    #####################################################
109    ### Load the chosen variables, whether it is 2D or 3D
110    if var:
111        if var not in nc.variables: 
112            print "not found in file:",var
113            exit()
114        else:   
115            dimension = np.array(nc.variables[var]).ndim
116            if dimension == 2:     field = nc.variables[var][:,:]
117            elif dimension == 3:   field = nc.variables[var][:,:,:]
118            elif dimension == 4:   field = nc.variables[var][:,nvert,:,:] 
119        dev = np.std(field)*3.0
120        if vmin is None:  zevmin = mean(field) - dev
121        else:             zevmin = vmin
122        if vmax is None:  zevmax = mean(field) + dev
123        else:             zevmax = vmax
124        print "bounds ", zevmin, zevmax
125        ### some already defined colormaps
126        if colorb is True:    colorb = defcolorb(var)
127    else:
128        dimension = 0
129 
130    ###########################
131    ### Get length of time axis
132    if winds:               nt = len(u[:,0,0,0])
133    elif var: 
134        if dimension == 2:  nt = 1
135        else             :  nt = len(field[:,0,0])
136
137    #########################################
138    ### Name for title and graphics save file
139    if winds:   basename = "UV_" 
140    else:       basename = ""
141    if var:     basename = basename + var
142    ###
143    if dimension == 4:
144        if typefile is 'meso':                      stralt = "_lvl" + str(nvert)
145        elif typefile is 'mesoapi': 
146            zelevel = int(nc.variables['vert'][nvert])
147            if 'altitude'       in nc.dimensions:   stralt = "_"+str(zelevel)+"m-AMR"
148            elif 'altitude_abg' in nc.dimensions:   stralt = "_"+str(zelevel)+"m-ALS"
149            elif 'bottom_top'   in nc.dimensions:   stralt = "_"+str(zelevel)+"m"
150            elif 'pressure'     in nc.dimensions:   stralt = "_"+str(zelevel)+"Pa" 
151        else:                                       stralt = ""         
152    else:
153        stralt = ""
154    ###
155    basename = basename + stralt
156
157    ##################################
158    ### Open a figure and set subplots
159    fig = figure()
160    if   numplot > 0:   
161        if   numplot == 4: 
162            sub = 221
163            fig.subplots_adjust(wspace = 0.3, hspace = 0.3)
164            rcParams['font.size'] = int( rcParams['font.size'] * 2. / 3. )
165        elif numplot == 2: 
166            sub = 121
167            fig.subplots_adjust(wspace = 0.3)
168            rcParams['font.size'] = int( rcParams['font.size'] * 3. / 4. )
169        elif numplot == 3: 
170            sub = 131
171            fig.subplots_adjust(wspace = 0.5)
172            rcParams['font.size'] = int( rcParams['font.size'] * 1. / 2. )
173        elif numplot == 6: 
174            sub = 231
175            fig.subplots_adjust(wspace = 0.4, hspace = 0.0)
176            rcParams['font.size'] = int( rcParams['font.size'] * 1. / 2. )
177        elif numplot == 8: 
178            sub = 331 #241
179            fig.subplots_adjust(wspace = 0.3, hspace = 0.3)
180            rcParams['font.size'] = int( rcParams['font.size'] * 1. / 2. )
181        elif numplot == 9:
182            sub = 331
183            fig.subplots_adjust(wspace = 0.3, hspace = 0.3)
184            rcParams['font.size'] = int( rcParams['font.size'] * 1. / 2. )
185        elif numplot == 1:
186            sub = 99999
187        else:
188            print "supported: 1,2,3,4,6,8,9"
189            exit()
190        ### Prepare time loop
191        if nt <= numplot or numplot == 1: 
192            tabrange = [0]
193            numplot = 1
194        else:                         
195            tabrange = range(0,nt,int(nt/numplot))  #nt-1
196            tabrange = tabrange[0:numplot]
197    else: 
198        tabrange = range(0,nt,1)
199        sub = 99999
200    print tabrange
201
202    #################################
203    ### Time loop for plotting device
204    found_lct = False
205    for i in tabrange:
206
207       ### Which local time ?
208       ltst = ( interv[0] + 0.5*(wlon[0]+wlon[1])/15.) + i*interv[1]
209       ltst = int (ltst * 10) / 10.
210       ltst = ltst % 24
211
212       ### General plot settings
213       if numplot > 1: 
214           subplot(sub)
215           found_lct = True
216       elif numplot == 1:
217           found_lct = True 
218            ### If only one local time is requested (numplot < 0)
219       elif numplot <= 0: 
220           if int(ltst) + numplot != 0:         continue
221           else:                                found_lct = True
222
223       ### Map projection
224       m = define_proj(proj,wlon,wlat,back=back)
225       x, y = m(lon2d, lat2d)
226
227       #### Contour plot
228       if var:
229           if typefile in ['mesoapi','meso']:    what_I_plot = dumpbdy(field[i,:,:])
230           elif typefile in ['gcm']:             
231               if dimension == 2:                what_I_plot = field[:,:]
232               elif dimension == 3:              what_I_plot = field[i,:,:]
233           palette = get_cmap(name=colorb)
234           #palette.set_over('b', 1.0)
235           if not tile:
236               zelevels = np.linspace(zevmin,zevmax)
237               contourf( x, y, what_I_plot, 10, cmap = palette, levels = zelevels )
238           else:   
239               pcolor( x, y, what_I_plot, cmap = palette, vmin=zevmin, vmax=zevmax )
240           if var in ['HGT']:        pass
241           elif colorb:             
242                                     ndiv = 10
243                                     colorbar(fraction=0.05,pad=0.1,format=fmtvar(var),\
244                                              ticks=np.linspace(zevmin,zevmax,ndiv+1),\
245                                              extend='max',spacing='proportional')
246                                                     # both min max neither
247       ### Vector plot
248       if winds:
249           if   typefile in ['mesoapi','meso']:   
250               [vecx,vecy] = [dumpbdy(u[i,nvert,:,:]), dumpbdy(v[i,nvert,:,:])]
251               key = True
252           elif typefile in ['gcm']:               
253               [vecx,vecy] = [        u[i,nvert,:,:] ,         v[i,nvert,:,:] ]
254               key = False
255           if metwind:  [vecx,vecy] = m.rotate_vector(vecx, vecy, lon2d, lat2d)
256           if var == None:        colorvec = definecolorvec(back)
257           else:                  colorvec = definecolorvec(colorb)
258           vectorfield(vecx, vecy,\
259                      x, y, stride=stride, csmooth=stride,\
260                      scale=15., factor=300., color=colorvec, key=key)
261                                        #200.         ## or csmooth=2
262       
263       ### Next subplot
264       plottitle = basename
265       if addchar:  plottitle = plottitle + addchar + "_LT"+str(ltst)
266       else:        plottitle = plottitle + "_LT"+str(ltst)
267       ptitle( plottitle )
268       sub += 1
269
270    ##########################################################################
271    ### Save the figure in a file in the data folder or an user-defined folder
272    if typefile in ['meso','mesoapi']:   prefix = getprefix(nc)   
273    elif typefile in ['gcm']:            prefix = 'LMD_GCM_'
274    else:                                prefix = ''
275    ###
276    zeplot = prefix + basename
277    if addchar:         zeplot = zeplot + addchar
278    if numplot <= 0:    zeplot = zeplot + "_LT"+str(abs(numplot))
279    ###
280    if not target:      zeplot = namefile[0:find(namefile,'wrfout')] + zeplot
281    else:               zeplot = target + "/" + zeplot 
282    ###
283    if found_lct:     makeplotpng(zeplot,pad_inches_value=0.35)   
284    else:             print "Local time not found"
285
286    ###############
287    ### Now the end
288    return zeplot
289
290###########################################################################################
291###########################################################################################
292### What is below relate to running the file as a command line executable (very convenient)
293if __name__ == "__main__":
294    import sys
295    from optparse import OptionParser    ### to be replaced by argparse
296    from api_wrapper import api_onelevel
297    from netCDF4 import Dataset
298    from myplot import getlschar
299
300    #############################
301    ### Get options and variables
302    parser = OptionParser()
303    parser.add_option('-f', action='store', dest='namefile',    type="string",  default=None,  help='[NEEDED] name of WRF file')
304    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)')
305    parser.add_option('-p', action='store', dest='proj',        type="string",  default=None,  help='projection')
306    parser.add_option('-b', action='store', dest='back',        type="string",  default=None,  help='background')
307    parser.add_option('-t', action='store', dest='target',      type="string",  default=None,  help='destination folder')
308    parser.add_option('-s', action='store', dest='stride',      type="int",     default=3,     help='stride vectors (def=3)')
309    parser.add_option('-v', action='store', dest='var',         type="string",  default=None,  help='variable contoured')
310    parser.add_option('-n', action='store', dest='numplot',     type="int",     default=4,     help='number of plots (def=1)(<0: 1 plot of LT -*numplot*)')
311    parser.add_option('-i', action='store', dest='interp',      type="int",     default=None,  help='interpolation method (2: press, 3: z-amr, 4:z-als)')
312    parser.add_option('-c', action='store', dest='colorb',      type="string",  default=True,  help='change colormap')
313    parser.add_option('-x', action='store_false', dest='winds',                 default=True,  help='no wind vectors')
314    parser.add_option('-m', action='store', dest='vmin',        type="float",   default=None,  help='bounding minimum value for color plot')   
315    parser.add_option('-M', action='store', dest='vmax',        type="float",   default=None,  help='bounding maximum value for color plot') 
316    parser.add_option('-T', action='store_true', dest='tile',                   default=False, help='draw a tiled plot (no blank zone)')
317    parser.add_option('-z', action='store', dest='zoom',        type="float",   default=None,  help='zoom factor in %')
318    parser.add_option('-N', action='store_true', dest='nocall',                 default=False, help='do not recreate api file')
319    #parser.add_option('-V', action='store', dest='comb',        type="float",   default=None,  help='a defined combination of variables')
320    (opt,args) = parser.parse_args()
321    if opt.namefile is None: 
322        print "I want to eat one file at least ! Use winds.py -f name_of_my_file. Or type winds.py -h"
323        exit()
324    print "Options:", opt
325    zefile = opt.namefile   
326    zelevel = opt.nvert   
327    stralt = None
328    [lschar,zehour,zehourin] = getlschar ( zefile )  ## getlschar from wrfout (or simply return "" if another file)
329
330    #####################################################
331    ### Call Fortran routines for vertical interpolations
332    if opt.interp is not None:
333        if opt.nvert is 0 and opt.interp is 4:  zelevel = 0.010
334        ### winds or no winds
335        if opt.winds            :  zefields = 'uvmet'
336        else                    :  zefields = ''
337        ### var or no var
338        if opt.var is None      :  pass
339        elif zefields == ''     :  zefields = opt.var
340        else                    :  zefields = zefields + "," + opt.var
341        print zefields
342        zefile = api_onelevel (  path_to_input   = '', \
343                                 input_name      = zefile, \
344                                 path_to_output  = opt.target, \
345                                 fields          = zefields, \
346                                 interp_method   = opt.interp, \
347                                 onelevel        = zelevel, \
348                                 nocall          = opt.nocall )
349        print zefile
350        zelevel = 0 ## so that zelevel could play again the role of nvert
351
352    #############
353    ### Main call
354    name = winds (zefile,int(zelevel),\
355           proj=opt.proj,back=opt.back,target=opt.target,stride=opt.stride,var=opt.var,numplot=opt.numplot,colorb=opt.colorb,winds=opt.winds,\
356           addchar=lschar,interv=[zehour,zehourin],vmin=opt.vmin,vmax=opt.vmax,tile=opt.tile,zoom=opt.zoom)
357    print 'Done: '+name
358
359    #########################################################
360    ### Generate a .sh file with the used command saved in it
361    command = ""
362    for arg in sys.argv: command = command + arg + ' '
363    f = open(name+'.sh', 'w')
364    f.write(command)
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.