27、美国国家冰雪中心（NSIDC）海冰密集度月数据下载与处理

一、前言

处理美国国家冰雪中心（NSIDC）的海冰密集度月度数据时,坐标转换是一个重要的步骤。NSIDC提供的数据通常采用极地球面坐标系,需要将其转换为常用的地理坐标系（如经纬度）以便进行分析和可视化。

坐标转换的关键是理解数据的原始投影信息,包括投影类型、中心经度、真实纬度、地球椭球体参数等。这些信息可以从数据的元数据中获取。

利用Python的Cartopy库,我们可以方便地进行坐标转换。首先,根据元数据创建原始数据的投影对象（如极地球面投影）和目标投影对象（如等经纬度投影）。然后,使用Cartopy的transform_points函数将原始数据的x、y坐标转换为目标投影下的经纬度坐标。

转换后的经纬度坐标可能不规则,为了方便插值和绘图,我们可以创建一个规则的经纬度网格。使用xarray的interp函数将数据插值到这个规则网格上,得到插值后的海冰密集度数据。

通过坐标转换,我们可以将NSIDC的海冰密集度数据与其他地理数据进行叠加分析,并生成易于理解的可视化结果,为研究全球海冰变化提供更多见解。

二、数据下载

数据集名称： NOAA/NSIDC Climate Data Record of Passive Microwave Sea Ice Concentration, Version 4

变量名： 海冰密集度 (Sea Ice Concentration)

时间分辨率： 月

网址: https://nsidc.org/data/g02202/versions/4

• 数据集介绍页面
  
• 选择下载南极还是北极

• 选择下载的数据尺度
  

这里提供了南极和北极的Monthly和Daily分辨率的数据，下载月数据，可以使用DownThemAll工具进行下载，如果需要下载日数据，可以参考文章: https://blog.csdn.net/qq_41857385/article/details/140417294。

三、使用Ponply查看数据结构

首先使用Ponply打开nc文件，查看该nc文件数据结构，然后再利用nc进行读取或处理。

查看xgrid变量，可以看到其并非规则的经纬度格点，而是以m为单位的距离网格，所以此时需要对数据进行插值处理，将其转化成格则的经纬网格，方便数据分析与处理。

PS：在该nc文件中，2.51，2.52，2.53，2.54，2.55分别具有特殊的意义，表示冰盖等标记，所以在处理的时候需要进行特殊化处理，例如将其转换成缺测值等。

四、代码

下载下来的数据是以距离为单位的格点，而不是经纬度格点，为了后续数据处理方便，需要将其处理成经纬度结构的数据,下面展示如何使用Python对其进行处理。

import numpy as np
import xarray as xr
import cartopy.crs as ccrs
import matplotlib.pyplot as plt
from pyproj import Proj, Transformerimport numpy as npdef set_values_to(array, target_values, new_value=np.nan):"""将数组中指定的值替换为新的值。参数：array (np.ndarray): 输入的数组。target_v