大家好，我是和鯨社區(qū)的方小鯨。眾所周知我們對氣象領(lǐng)域一直小有研究，而最近，我們在一次用戶訪談中發(fā)現(xiàn)，以大氣、氣象這類地球科學(xué)為首的，需要處理大量數(shù)據(jù)，且非計(jì)算機(jī)相關(guān)的專業(yè)的同學(xué)，一直有“缺少有邏輯、成體系的編程教學(xué)”的問題。

課上不教，遇到了又要直接趕鴨子上架，這里抄抄那里改改，實(shí)在不行問下師兄，永遠(yuǎn)都被目標(biāo)推著走。

俺搜遍全網(wǎng)，發(fā)現(xiàn)了這么一份教案：地球與環(huán)境數(shù)據(jù)科學(xué)[1]，它來自于哥倫比亞大學(xué)的《地球科學(xué)的研究計(jì)算》課程[2]，這份教程的作者Ryan Abernathey[3], Kerry Key[4], Tim Crone[5]等人將課程和教程分離，想為地球和環(huán)境科學(xué)的Python教育創(chuàng)建一個(gè)開源的社區(qū)資源。

哥倫比亞大學(xué)的《地球科學(xué)的研究計(jì)算》課程

《地球與環(huán)境數(shù)據(jù)科學(xué)》教程

于是，俺將這個(gè)教程中Python相關(guān)的內(nèi)容，搬運(yùn)、翻譯及復(fù)現(xiàn)，希望也一并為科研人的Python教育提供一個(gè)開源的學(xué)習(xí)資源。

該教程使用我司的在線編程工具M(jìn)odelWhale全部跑通，并公開至和鯨社區(qū)，可一鍵fork運(yùn)行。掃描以下圖片即可訪問：

以下是該教程更詳細(xì)的介紹：

 · 課程涵蓋范圍 · 

本書的重點(diǎn)是數(shù)據(jù)分析，包括：

• 讀取數(shù)據(jù)文件

• 執(zhí)行一些分析操作，從非常簡單的（如取平均值）到非常復(fù)雜的（如訓(xùn)練深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)）。

• 將輸出結(jié)果以圖表的形式可視化

本書并不試圖教授深度學(xué)習(xí)；它的目標(biāo)是教授經(jīng)常被忽視的地球和環(huán)境數(shù)據(jù)科學(xué)的基本基礎(chǔ)。這些材料是為任何學(xué)科的地球科學(xué)研究生所設(shè)計(jì)的，沒有任何先決條件。

本書旨在向新入學(xué)的研究生介紹現(xiàn)代計(jì)算軟件、編程工具和最佳實(shí)踐，這些都廣泛適用于地球和環(huán)境數(shù)據(jù)的分析和可視化。大部分內(nèi)容致力于深入探索構(gòu)成現(xiàn)代科學(xué)Python生態(tài)系統(tǒng)的數(shù)值分析和可視化軟件包，包括Numpy、Scipy、Matplotlib、Pandas、Xarray，使用真實(shí)的地球和環(huán)境數(shù)據(jù)集。

 · 學(xué)習(xí)目標(biāo) · 

在完成所有的材料后，學(xué)生應(yīng)該有能力：

• 識別常見的地球科學(xué)數(shù)據(jù)格式和可以加載這些數(shù)據(jù)的python包

• 對地球和環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行基本的探索性數(shù)據(jù)分析，包括

• 表格式數(shù)據(jù)：行和列

• 網(wǎng)格化數(shù)據(jù)：多維數(shù)字?jǐn)?shù)組

• 使用可視化來加強(qiáng)對數(shù)據(jù)的解釋，包括地圖和交互式可視化。

• 用Python構(gòu)建完整的、結(jié)構(gòu)良好的程序

• 通過版本控制實(shí)踐可重復(fù)的研究

 · 目錄 · 

Python核心語法

• Python 基礎(chǔ)

• Python 函數(shù)和類

• Python 項(xiàng)目的組織和打包

• 作業(yè)：基礎(chǔ)Python

科研中的Python基礎(chǔ)知識

• Numpy 和 Matplotlib

• 作業(yè)3：Numpy和Matplotlib

• 更多Matplotlib的內(nèi)容

• 作業(yè)4：更多的Matplotlib的內(nèi)容

高級數(shù)據(jù)分析框架

Pandas

• Pandas基礎(chǔ)知識

• 作業(yè)5：Pandas基礎(chǔ)知識與地震數(shù)據(jù)

• Pandas: Groupby

• 作業(yè)6：Pandas Groupby與颶風(fēng)數(shù)據(jù)

用于多維網(wǎng)格化數(shù)據(jù)的Xarray

• Xarray基礎(chǔ)知識

• 作業(yè)7：使用大氣輻射數(shù)據(jù)的Xarray基礎(chǔ)知識

• Xarray內(nèi)插法、Groupby、重采樣、滾動和粗化

• 作業(yè)：使用厄爾尼諾-南方濤動（ENSO）數(shù)據(jù)的更多Xarray

• Xarray技巧和竅門

地球科學(xué)的包

• 地球科學(xué)研究中的地圖

• 作業(yè)：用Cartopy制作地圖

• 使用xesmf和xgcm處理一般循環(huán)模型的輸出結(jié)果

大數(shù)據(jù)

• 用Python進(jìn)行并行計(jì)算的Dask

• 使用Dask進(jìn)行計(jì)算

 · 課程獲取 · 

該教程使用我司的在線編程工具M(jìn)odelWhale全部跑通，并公開至和鯨社區(qū)，可一鍵fork運(yùn)行。