将单元属性添加到 xarray 对象答案

【问题标题】：Adding unit attributes to an xarray object将单元属性添加到 xarray 对象
【发布时间】：2020-07-06 08:23:31
【问题描述】：

我创建了一组等压压力水平来绘制横截面：

vertical, = cross['isobaric'].metpy.coordinates('vertical')

但是，这个数组的值以 Pa 为单位。为了转换为 hPa，我创建了一个新数组：

vert_hpa = (vertical/100)*units.hPa

然后我想用它来计算潜在温度：

temperature, pressure, relative_humidity = xr.broadcast(cross['temperature'], vert_hpa, cross['relative_humidity'])
theta = mpcalc.potential_temperature(pressure, temperature)

当我尝试运行它时，我收到一个错误，表明我创建并分配给变量“压力”的数组没有任何关联的单位：

ValueError: `potential_temperature` given arguments with incorrect units: `pressure` requires "[pressure]" but given "dimensionless".

MetPy units documentation 建议可以使用语法 array_name*units.unit 将单元添加到数组中。为什么我尝试这样做没有成功？

【问题讨论】：

标签： python-xarray metpy

【解决方案1】：

您遇到的问题是，乘法单元适用于 numpy 数组，但不适用于 xarray.DataArray 实例——这是您在获得 vertical 时得到的结果。如果不是这样就好了，但目前这就是我们生活的世界。为了解决这个问题，MetPy 为xarray and units 提供了一些有用的工具。

不过，在这种情况下，无需手动将单位从 Pa 转换为 hPa——单位支持的美妙之处在于，只要单位已知且维度正确，potential_temperature 并不关心什么他们是。这就是我编写代码的方式：

vertical = data['temperature'].metpy.vertical
temperature, pressure, relative_humidity = xr.broadcast(data['temperature'],
                                                        vertical,
                                                        data['relative_humidity'])
theta = mpcalc.potential_temperature(pressure, temperature)

为了将来参考，如果您确实需要获取一个 xarray 并将其转换为一个带有单元的裸 numpy 数组，您可以使用unit_array 属性：

temp_with_units = temperature.metpy.unit_array

【讨论】：

谢谢！在这里从 Pa 转换为 hPa 不需要这种转换是有道理的，但稍后在脚本中我想绘制一个横截面，当压力数组（“垂直”）以 Pa 为单位时，我最终得到一个 95% 的空白区域，底部有 RH 数据。将 xarray->numpy 数组->添加单元->转换回 xarray 是我的最佳选择吗？
您想要convert_units 方法，该方法显示在我在答案中链接到的 xarray 教程中。