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Feature/add spatial disaggregation recipe #57
base: main
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104f1ac
e599e75
aa690d0
098d8ea
0b26592
78a9d17
16a83c1
97b1594
4edee63
de0bf29
b4e0262
458f292
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Original file line number | Diff line number | Diff line change |
---|---|---|
@@ -0,0 +1,2 @@ | ||
from .regridding import apply_weights | ||
from .sd import SpatialDisaggregator |
Original file line number | Diff line number | Diff line change |
---|---|---|
@@ -0,0 +1,8 @@ | ||
import xesmf as xe | ||
|
||
|
||
def apply_weights(regridder, input_data): | ||
regridder._grid_in = None | ||
regridder._grid_out = None | ||
result = regridder(input_data) | ||
return result |
Original file line number | Diff line number | Diff line change | ||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
@@ -0,0 +1,124 @@ | ||||||||||||||||||
import numpy as np | ||||||||||||||||||
import pandas as pd | ||||||||||||||||||
import xarray as xr | ||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||
class SpatialDisaggregator: | ||||||||||||||||||
""" | ||||||||||||||||||
Spatial disaggregation model class | ||||||||||||||||||
Apply spatial disaggregation algorithm to an xarray Dataset with fit | ||||||||||||||||||
and predict methods using NASA-NEX method for spatial disaggregation | ||||||||||||||||||
(see Thrasher et al, 2012). | ||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||
Parameters | ||||||||||||||||||
---------- | ||||||||||||||||||
var : str | ||||||||||||||||||
specifies the variable being downscaled. Default is | ||||||||||||||||||
temperature and other option is precipitation. | ||||||||||||||||||
""" | ||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||
def __init__(self, var='temperature'): | ||||||||||||||||||
self._var = var | ||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||
if var == 'temperature': | ||||||||||||||||||
pass | ||||||||||||||||||
elif var == 'precipitation': | ||||||||||||||||||
pass | ||||||||||||||||||
else: | ||||||||||||||||||
There was a problem hiding this comment. Choose a reason for hiding this commentThe reason will be displayed to describe this comment to others. Learn more. Let's write this as:
Suggested change
There was a problem hiding this comment. Choose a reason for hiding this commentThe reason will be displayed to describe this comment to others. Learn more. Updated |
||||||||||||||||||
raise NotImplementedError( | ||||||||||||||||||
'functionality for spatial disaggregation' ' of %s has not yet been added' % var | ||||||||||||||||||
) | ||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||
def fit(self, ds_bc, climo_coarse, var_name, lat_name='lat', lon_name='lon'): | ||||||||||||||||||
""" | ||||||||||||||||||
Fit the scaling factor used in spatial disaggregation | ||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||
Parameters | ||||||||||||||||||
----------- | ||||||||||||||||||
ds_bc : xarray.Dataset | ||||||||||||||||||
Daily bias corrected data at the model resolution | ||||||||||||||||||
climo_coarse : xarray.DataArray or xarray.Dataset | ||||||||||||||||||
Observed climatology that has been regridded (coarsened) | ||||||||||||||||||
to the model resolution | ||||||||||||||||||
var_name : str | ||||||||||||||||||
Specifies the data variable name within ds_bc of the | ||||||||||||||||||
daily bias corrected data | ||||||||||||||||||
lat_name : str | ||||||||||||||||||
Name of the latitude dimension of ds_bc and climo_coarse, | ||||||||||||||||||
default is 'lat'. | ||||||||||||||||||
lon_name : str | ||||||||||||||||||
Name of the longitude dimension of ds_bc and climo_coarse, | ||||||||||||||||||
default is 'lon'. | ||||||||||||||||||
""" | ||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||
# check that climo has been regridded to model res | ||||||||||||||||||
if not np.array_equal(ds_bc[lat_name], climo_coarse[lat_name]): | ||||||||||||||||||
raise ValueError('climo latitude dimension does not match model res') | ||||||||||||||||||
if not np.array_equal(ds_bc[lon_name], climo_coarse[lon_name]): | ||||||||||||||||||
raise ValueError('climo longitude dimension does not match model res') | ||||||||||||||||||
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Suggested change
|
||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||
scf = self._calculate_scaling_factor(ds_bc, climo_coarse, var_name, self._var) | ||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||
return scf | ||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||
def predict(self, scf, climo_fine, var_name, lat_name='lat', lon_name='lon'): | ||||||||||||||||||
""" | ||||||||||||||||||
Predict (apply) the scaling factor to the observed climatology. | ||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||
Parameters | ||||||||||||||||||
----------- | ||||||||||||||||||
scf : xarray.Dataset | ||||||||||||||||||
Scale factor that has been regridded to the resolution of | ||||||||||||||||||
the observed data. | ||||||||||||||||||
climo_fine : xarray.DataArray or xarray.Dataset | ||||||||||||||||||
Observed climatology at its native resolution | ||||||||||||||||||
var_name : str | ||||||||||||||||||
Specifies the data variable name within ds_bc of the | ||||||||||||||||||
daily bias corrected data | ||||||||||||||||||
lat_name : str | ||||||||||||||||||
Name of the latitude dimension of ds_bc and climo_coarse, | ||||||||||||||||||
default is 'lat'. | ||||||||||||||||||
lon_name : str | ||||||||||||||||||
Name of the longitude dimension of ds_bc and climo_coarse, | ||||||||||||||||||
default is 'lon' | ||||||||||||||||||
""" | ||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||
# check that scale factor has been regridded to obs res | ||||||||||||||||||
if not np.array_equal(scf[lat_name], climo_fine[lat_name]): | ||||||||||||||||||
raise ValueError('scale factor latitude dimension does not match obs res') | ||||||||||||||||||
if not np.array_equal(scf[lon_name], climo_fine[lon_name]): | ||||||||||||||||||
raise ValueError('scale factor longitude dimension does not match obs res') | ||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||
downscaled = self._apply_scaling_factor(scf, climo_fine, var_name, self._var) | ||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||
return downscaled | ||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||
def _calculate_scaling_factor(self, ds_bc, climo, var_name, var): | ||||||||||||||||||
""" | ||||||||||||||||||
compute scaling factor | ||||||||||||||||||
""" | ||||||||||||||||||
# Necessary workaround to xarray's check with zero dimensions | ||||||||||||||||||
# https://github.com/pydata/xarray/issues/3575 | ||||||||||||||||||
da = ds_bc[var_name] | ||||||||||||||||||
if sum(da.shape) == 0: | ||||||||||||||||||
return da | ||||||||||||||||||
groupby_type = ds_bc.time.dt.dayofyear | ||||||||||||||||||
gb = da.groupby(groupby_type) | ||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||
if var == 'temperature': | ||||||||||||||||||
return gb - climo | ||||||||||||||||||
elif var == 'precipitation': | ||||||||||||||||||
return gb / climo | ||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||
def _apply_scaling_factor(self, scf, climo, var_name, var): | ||||||||||||||||||
""" | ||||||||||||||||||
apply scaling factor | ||||||||||||||||||
""" | ||||||||||||||||||
groupby_type = scf.time.dt.dayofyear | ||||||||||||||||||
da = scf[var_name] | ||||||||||||||||||
sff_daily = da.groupby(groupby_type) | ||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||
if var == 'temperature': | ||||||||||||||||||
return sff_daily + climo | ||||||||||||||||||
elif var == 'precipitation': | ||||||||||||||||||
return sff_daily * climo |
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minor nit but these are over-indented (same for all docstrings here)
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I think this is fixed now.