Biblioteca Íris e Pacote Windspharm
CheckList para instalação e Scripts
Este é um tutorial para meteorologistas e oceanógrafos (ou alunos de cursos de pós-graduação nestas áreas) com conhecimentos mínimos em Python e Linux, porém que gostariam de começar a aprender uma Linguagem de Programação de alto nível, ou seja, uma linguagem na qual não é necessário ser um especialista na área de Ciência de Dados para realizar análises elaboradas.
A biblioteca Íris foi elaborada especialmente para análise e visualização de dados meteorológicos e oceanográficos, e funciona em interface com outras bibliotecas, como numpy e matplotlib. Além disso, com a biblioteca Íris, você poderá também usufruir de um pacote denominado Windspharm, o qual computa automaticamente, a partir de campos de vento globais, quantidades como divergência, vorticidade, função corrente, potencial de velocidade, etc. Você também pode acessar o pacote Windspharm através da interface xarray.
Encontre abaixo um CheckList dos passos que você precisa fazer para instalar a biblioteca Íris e o pacote Windspharm no seu computador:
(1) Você precisa instalar o Linux no seu computador. Se você tem somente um computador, você pode pedir para um técnico realizar uma instalação onde você fica com a opção de acessar o Windows ou o Linux quando você liga o computador. A versão do Linux que eu recomendo é a seguinte: https://linuxmint.com/download.php. Você pode instalar os pacotes e bibliotecas a seguir também no sistema operacional macOS.
(2) A partir daqui você mesmo pode realizar as instalações dos dispositivos de suporte e bibliotecas. Você deve entrar no website https://docs.conda.io/en/latest/miniconda.html e instalar o conda. Você vai perceber que para instalar as demais bibliotecas você sempre vai chamar essa ferramenta (conda) para dar suporte. No menu à esquerda do website, acesse Linux installers e escolha a versão de script (arquivo .sh) para miniconda de acordo com o Linux instalado em seu computador e de acordo com a versão do Python instalada no seu Linux; salve o script no Desktop do seu Linux; no terminal, acesse o Desktop do seu Linux (por ex., cd /home/oem/Desktop); execute o script no terminal (por ex., ./Miniconda3-latest-Linux-x86_64.sh).
(3) Esta etapa não é obrigatória, porém necessária para aqueles que tem pouca familiaridade com o Python. Eu recomendo que você utilize a plataforma Anaconda, que é bastante popular por oferecer uma interface para o Python onde você consegue ter uma visualização dos dados que você está processando, oferecida em outros programas como Matlab, sem necessitar visualizar os dados na tela de comando. Alguns outros cientistas preferem utilizar outras interfaces como o PyCharm. Portanto, instalando o Anaconda, você utilizará o Python que vem dentro do Anaconda, e não o Python disponível no seu Linux. A instalação da plataforma Anaconda, assim como das demais bibliotecas a seguir, será feita digitando comandos no terminal do seu Linux. Para instalar a interface Anaconda, digite: conda install anaconda-navigator e pressione enter. É preciso ficar atento, pois durante esta instalação e em outras, é necessário autorizar alguns passos digitando y (para yes).
(4) Se você chegou até aqui, parabéns! Parece que você está bastante interessado em evoluir suas habilidades de visualização e análise de dados meteorológicos e oceanográficos em Python! Para instalar a biblioteca numpy no Python do seu Anaconda digite no terminal do Linux:
conda install -c anaconda numpy.
(5) Para instalar matplotlib digite (no terminal): conda install -c conda-forge matplotlib.
(6) Para instalar a biblioteca Íris e pacotes de dados para os exemplos do Guia do Usuário desta biblioteca digite: conda install -c conda-forge-iris; em seguida digite
conda install -c conda-forge iris sample-data.
(7) Para instalar o pacote Windspharm digite conda install -c conda-forge windspharm.
Caso eu me lembre de mais alguma biblioteca importante que funcione em conjunto com a biblioteca Íris (como o pacote Windspharm) eu adicionarei mais uma etapa aqui!
(8) Você pode encontrar alguns dos scripts que eu criei com a biblioteca iris para o desenvolvimento da minha tese de doutorado no website: https://github.com/laisgfernandes/iris. Nesses scripts você vai encontrar funções que realizam os seguintes procedimentos ou cálculos:
(i) Concatenação de dados com extensão NetCDF (.nc) provenientes de diferentes fontes (por ex. NCEP, ERA e MERRA2);
(ii) Alteração da resolução espacial de dados com extensão NetCDF (.nc) através do uso da função regrid;
(iii) Cálculo de anomalias diárias;
(iv) Cálculo de médias móveis;
(v) Aplicação do Filtro de Lanczos;
(vi) Cálculo do potencial de velocidade e da função corrente tendo dados de vento como entrada;
(vii) Cálculo da "Rossby Wave Source" tendo dados de vento como entrada;
Você também vai encontrar no repositório scripts com exemplos de outras funções criados pelos desenvolvedores da biblioteca iris. Eu utilizei esses scripts para aprender a trabalhar com essa biblioteca para depois aplicá-la aos dados da minha tese. Eu recomendo que você faça o mesmo. A aquisição dos dados necessários para você rodar esses scripts com exemplos está explicada no item 6.
(9) Em caso de alguma dúvida que você tenha para desenvolver o seu código, você pode enviar as suas dúvidas para esse website: https://github.com/SciTools/iris/issues. Há muitos experts por lá prontos para te auxiliar em caso de algum problema. A última vez que eu enviei uma mensagem eles me responderam por volta de 2 dias depois, e eu consegui resolver o meu problema!
Pronto! Seguindo todos os passos acima, você e o seu computador estão prontos para avançar suas habilidades na Ciência de Dados através de poderosas bibliotecas em Python que facilitarão o processamento de cálculos mais elaborados em suas análises de dados meteorológicos e oceanográficos! Te desejo boa sorte na sua prática!