描画モード

モードの選び方と現れる条件

サイドバーの「各パネルの描画モード」→「描画モード」で選びます。選択肢は読み込んだデータの座標役割で絞られ、先頭が既定です。条件の一覧はデータの扱いにあります。

「描画モード」の直後の「プロットサイズ」で、プロット領域 (axes 枠) の縦横比を固定できます。「axes 枠の縦横比」は 1:1 / 6.4:4.8 (matplotlib default) / 任意で、2次元プロット系の既定は 1:1、それ以外は 6.4:4.8 です。「任意」では「高さ / 幅」を数値で入れます (0.5 で横長、2.0 で縦長)。水平断面図では地図の形が投影法と表示範囲で決まるため、この設定は使えません。

水平断面図

投影法と領域

「投影法」は次の 7 つから選びます。既定は正距円筒図法です。

• 「緯度経度範囲を指定」と「経度 最小 / 最大」「緯度 最小 / 最大」で表示範囲を決めます。既定値や切り出しの規則はデータの扱いを参照してください。
• 中心経度は、緯度経度範囲を指定していないときは 180 (ランベルトは 140) です。正距円筒図法で緯度経度範囲を指定したときは範囲の中央を自動で使い、入力欄は出ません。ロビンソン図法・イコールアース図法では「中心経度を範囲の中央に合わせる」(既定オン) で範囲の中央に追従し、外すと数値で指定できます (範囲の中央から離すと図が湾曲します)。極投影・正射図法・ランベルト図法では範囲を変えても中心経度は追従しないので、範囲の中央から 90° 以上離れると警告が出ます。
• 極投影で経度範囲を絞ると扇形の図になり、緯度ラベルの置き方を「図中」「枠沿い」「非表示」から選べます。
• ランベルト格子の 2 次元座標データでは、格子から推定した投影法と中心経度・標準緯線が初期値になります (データの扱い)。

海岸線・国境・陸域と地理データの解像度

「地図の設定」の項目です。

• 地理データの解像度「自動」は表示範囲の短辺が 50° 以下なら 1:50m、15° 以下なら 1:10m、それ以外は 1:110m です。1:50m と 1:10m のデータは初回に cartopy が自動でダウンロードします (ネット接続が必要)。
• 「データの上に描く」は、海面水温のように陸のセルにも値が入っているデータの陸へのはみ出しを覆うことができます。陸の塗りの範囲は Natural Earth の陸ポリゴンで決まり、データの欠損とは無関係です。

緯度経度線とラベル

「緯度経度線の設定」→「緯度経度線・ラベルを表示」(既定オン) が親スイッチで、線とラベルは独立に切り替えられます。論文図でよくある「線なし・ラベルのみ」も作れます。

極投影では「経度ラベルを表示する辺」(上 / 下) に加え、「円周沿いの経度ラベル」「極に置かれる経度ラベル」(扇形のとき) と「緯度ラベル」(図中 / 枠沿い / 非表示、枠沿いのときは「表示する縁」を両方 / 左のみ / 右のみ) を指定します。

ティックマークと矩形

「ティックマークの設定」は正距円筒図法だけで描かれます。「ティックマークを表示」(既定オフ) を入れ、経度の間隔 (既定 30)、緯度の間隔 (既定 15)、長さ (既定 4)、太さ (既定 0.8)、向き (外側 / 内側 / 両方)、表示する辺 (既定は左と下) を指定します。「短いティックを追加 (補助目盛)」で長い線の間に細かい間隔の短い線を入れられます (長 10° ごと + 短 5° ごとなど。同じ位置の短い線は自動で除かれ、交互に並びます)。ラベルは付きません。

「boxの設定 (矩形領域の線)」→「box を追加」で、緯度経度で指定した矩形の枠線を地図に描きます。経度 min / max、緯度 min / max、線の色 (既定 赤)、線の太さ (既定 1.5)、線種を指定します。経度 max が min より小さいときは日付変更線をまたぐ矩形になります。

断面の経路

複数パネル図で鉛直断面パネル (鉛直断面図) が存在する場合に、「断面の経路」で鉛直断面パネル (鉛直断面図) の経路を地図に線で重ねることができます。設定済みの鉛直断面パネルが「重ねる断面のパネル」に「パネル 2」のように出るので選びます (無いときはその旨の説明だけが出ます)。線の色 (既定 赤)・太さ・線種と、端点の文字 (既定オン。断面ごとに始点・終点の文字を自由に書け、空欄にした端には出しません) を指定します。経路は描くたびに断面パネルの設定から求めるので、断面の位置を変えれば線も追従します。経路の種類 (等緯度線・等経度線、データ格子の行・列、大円) は問いません。

地図の縦横比

cartopy の地図は投影法と表示範囲で縦横比が決まり、Figure サイズでは変わりません。正距円筒図法では経度幅 : 緯度幅 (全球で 2:1)、ロビンソン図法は約 2:1、極投影の円形枠と Orthographic は 1:1、ランベルト図法は中心緯度・標準緯線・範囲で変わります。Figure が地図より横長なら左右に、縦長なら上下に余白ができます。全球の正距円筒図法なら幅 10、高さ 5.5 inch あたりが目安です。複数パネルで行間が開くときの対処は複数パネルとレイアウト調整を参照してください。

鉛直断面図

• 「断面」→「向き」で断面の種類を選びます。選択肢はデータの格子で変わります。
  • 経緯度が 1 次元のデータ: 「経度–高度 (緯度を固定)」「緯度–高度 (経度を固定)」「2 点間の大円に沿う (距離–高度、内挿)」。
  • 経緯度が 2 次元のデータ (2 次元座標): 「データ格子の行に沿う (x–高度、行を固定)」「データ格子の列に沿う (y–高度、列を固定)」「等緯度線に沿う (経度–高度、内挿)」「等経度線に沿う (緯度–高度、内挿)」「2 点間の大円に沿う (距離–高度、内挿)」。
• 固定する緯度・経度 (2 次元座標では格子の行・列) はレイヤーごとに「レイヤー」の中で指定し、緯度・経度は固定値のほかに範囲平均も選べます。2次元座標では格子の行・列を固定すると、その行・列の緯度・経度の範囲が表示されます (下の図のように、格子の行は緯線からずれるためです)。
• 「内挿」と付く向きは、経路の上に格子間隔ほどの間隔で点を取り、各点の値を周りの 4 格子点から双一次内挿します。等緯度線は緯度と経度の始点・終点、等経度線は経度と緯度の始点・終点、大円は始点と終点の経度・緯度を入れます。「点の数を自動にする (点の間隔 ≈ 格子間隔)」を外すと点の数を指定できます。経路長・点の数・点の間隔・格子間隔と、経路のうち格子の中にある範囲が表示されます。格子の外の点は欠損になります。内挿したことは図の下の「この図に適用した処理」に出ます。内挿の中身 (点の取り方・格子番号の求め方・重み・欠損の規則) は経路断面の内挿を参照してください。
• 「高度・気圧レベル範囲」と「経度範囲」(「緯度範囲」、格子の行・列では「格子番号の範囲」) のスライダーで描く範囲を絞ります。経路の断面では横軸の範囲は経路で決まります。
• 「目盛に経度・緯度を併記する」(格子の行・列と大円の断面で表示、既定オン) を入れると、横軸の目盛ごとに軸の値 (格子番号・距離 km) とその位置の経度・緯度を 3 段で表示します。
• 使えるレイヤーは塗りつぶし・等値線・ハッチ・ベクトル・流線です。大円と格子の行・列の断面では、ベクトル・流線の成分は選んだ変数のまま描き、断面の向きへの射影はしません (枠に注記が出ます)。
• 「軸・ラベル」→「軸」に「横軸を反転」「縦軸を反転」(気圧軸では既定オン)、「縦軸を右側に表示」、「縦軸を対数軸にする」、横軸が経度なら「x軸 (経度) を東経・西経表記にする」があります。「ラベル」「目盛」は軸・凡例・図枠と同じです。
• 「図枠・背景」→「図枠」は「枠線の太さを指定」だけです。

多パネルの図では、水平断面図のパネルに断面の経路を線で重ねられます (断面の経路)。

地形マスク

地面より下をマスクすることができます。「地形マスク」→「地面より下を地形で覆う」を入れると、全レイヤーをデータの値のまま描いた上に、地面より下を塗った多角形を重ねて隠します (地下の値を欠損にはしません。色の範囲を自動にしていると地下の値も範囲に入るので、枠に注記が出ます)。

「地面の求め方」は鉛直座標の単位で絞られます。変数は読み込み済みの全ファイルから「ds1: ps [Pa]」のように単位付きで選び、単位が換算できるものが先頭に出ます (Pa と hPa、m と km、ジオポテンシャル m2 s-2 は g で割って m に換算します)。地上気圧や地形高度が別ファイルにあるときは、そのファイルを追加して選びます (経路の断面では、そのファイルにも座標ファイルが要ります)。

「高度の変数と地形高度の変数」は、地上気圧の変数が無いときに、気圧面の高度場 (Z など、鉛直の次元を持ち units が m / km / gpm / m2 s-2 のもの) と地形高度 (水平 2 次元、m / km) から地面の気圧を求めます。断面の各列で、高度と地形高度を m にそろえ、地形高度をはさむ隣り合う 2 つの気圧面の間を log p で線形に内挿します (例: 地形高度 1500 m、Z(850 hPa) = 1450 m、Z(800 hPa) = 1950 m なら地面は約 845 hPa)。地形高度が最下層の高度より低い列 (海上など) は地面がデータの下にあるので何も描きません。モデルが出す地上気圧の変数があれば、そちらを使う方が直接的です。

時間断面図

• 「種類」は「時間–高度」「時間–緯度」「時間–経度」から、データの役割にあるものだけが出ます。時間–高度は時間が横軸、時間–緯度と時間–経度はホフメラー図の慣例に従い時間が縦軸 (下向き) です。
• 「時刻範囲」のスライダーで期間を絞ります。
• 断面に使わない次元はレイヤーごとに固定し、緯度・経度方向は範囲平均も選べます (鉛直方向は固定値のみ)。
• ベクトルと流線は使えません (時間軸上の 2 成分は定義できないため)。
• 時間軸が日時型なら「軸」に「時間軸の書式」が出ます。数値の時間軸 (整数年や 360 日暦) では書式の代わりに目盛位置の手動指定が使えます。

1次元プロット

• 「プロット軸」→「軸」で横軸にする次元を選びます (座標変数を持つ次元なら何でも)。「範囲」のスライダーと入力欄で範囲を絞ります (データの扱い)。横軸が経度なら「x軸を周期的に展開 (360°を超えて表示)」が出ます。
• 使えるレイヤーはライン、ライン (束)、line fill、スタックプロット、棒グラフです。横軸以外の次元はレイヤーごとに固定するか範囲平均します。
• 棒グラフのレイヤーがあるときは「棒グラフの配置」(重ね合わせ / 横並び / 積み上げ) が出ます。横並びでは「棒の隙間」(既定 0.05) も指定します。
• 「軸・ラベル・凡例」には「軸」「ラベル」「第2軸 (右)」「目盛」「凡例」があります。x軸ラベルの既定は「次元名 [単位]」です。
• 「第2軸 (右)」はレイヤーの「第2軸 (右の縦軸) に描く」を入れたときだけ作られます。ラベル、対数、反転、範囲の手動指定、目盛の位置、目盛線に加え、「指定した値の高さを左右で揃える」で 0 などの値が左右の軸で同じ高さになるよう範囲を広げられます。

1次元プロット(集計)

「描画タイプ」で「ヒストグラム・ECDF」(x = 値、y = 度数や割合) か「箱ひげ・バイオリン」(x = 系列の並び、y = 値。1 レイヤーが 1 系列) を選びます。箱ひげ・バイオリンでは「向き」(縦 / 横) も選べ、横にすると系列名が y 軸、値が x 軸になります。

• 変数の候補は緯度・経度を次元に持たない数値変数です。時刻は集計する次元として使うので、「時刻」の節とアニメーションはありません。
• 使えるレイヤーは、ヒストグラム・ECDF のときはヒストグラム、ECDF、ライン、箱ひげ・バイオリンのときは箱ひげ図、バイオリンです。
• 軸ラベルを空にすると、x は最初のレイヤーの「変数名 [単位]」、y は count / probability density などが自動で入ります。「第2軸 (右)」の範囲とラベルも指定できます。

2次元プロット

「プロット変数」→「描画タイプ」で「散布図・バブル」か「categorical heatmap」を選びます。時刻の節とアニメーションはありません。

散布図・バブルでは「x 軸の変数」「y 軸の変数」と、バブルチャートの大きさに使う「z 軸の変数 (バブルチャート用、任意)」を選びます。x と y はパネル内の全レイヤーで共通で、描画する次元と固定する次元はレイヤーごとに指定します。使えるレイヤーは散布図とバブルチャートです。「プロットサイズ」の既定は 1:1 です。

categorical heatmap

1 つの 2 次元変数を等幅のセルの行列として色で表示します。緯度経度データには使えません (水平断面図の塗りつぶしを使ってください)。レイヤーは持たず、パネルの設定だけで描きます。

行 0 が上に来ます。行の向きを変えるには「軸・ラベル」→「軸」→「縦軸を反転」を使います。座標の値が目盛りラベルになり、座標の無い次元では添字になります。「目盛」の「x 目盛りラベルの回転 (度)」「y 目盛りラベルの回転 (度)」はカテゴリラベルに効きます。末尾に値の変換とマスクアウトの項目もあります。

2次元プロット(集計)

「プロット変数」で「x 軸の変数」「y 軸の変数」を選び (候補は緯度・経度を次元に持たない数値変数)、2 変数の全標本の組を集計します。使えるレイヤーは 2次元ヒストグラムと hexbin です。色はカラーバーで示すので凡例はありません。軸ラベルを空にすると「変数名 [単位]」が自動で入ります。「プロットサイズ」の既定は 1:1 です。