R - 对数组的每个元素并行应用函数

Question

我有最高和最低温度以及降水的测量值，这些测量值按大小排列 (100x96x50769)，其中 i 和 j 是关联坐标的网格单元，z 表示一段时间内的测量次数。

从概念上讲，它看起来像这样：

我正在使用climdex.pcic 包来计算极端天气事件的指数。给定最高和最低温度和降水的时间序列，climdexInput.raw 函数将返回一个climdexIput 对象，该对象可用于确定多个指标：霜冻天数、夏季天数、连续干旱天数等。

函数的调用非常简单：

ci <- climdexInput.raw(tmax=x, tmin=y, prec=z,
                       t, t, t, base.range=c(1961,1990))

其中 x 是最高温度的向量，y 是最低温度的向量，z 是降水的向量，t 是带有测量 x、y 和 z 的日期的向量。

我想做的是为我的数组的每个元素（即上图中的每个网格单元）提取时间序列，并用它来运行climdexInput.raw 函数。

由于真实数据的元素数量众多，我想在我的 4 核 Linux 服务器上并行运行这个任务。但是，我对 R 中的并行化没有经验。

这是我的程序的一个示例（特意减小了尺寸以在您的计算机上更快地执行）：

library(climdex.pcic)

# Create some dates
t <- seq(as.Date('2000-01-01'), as.Date('2010-12-31'), 'day')

# Parse the dates into PCICt
t <- as.PCICt(strftime(t), cal='gregorian')

# Create some dummy weather data, with dimensions `# of lat`, `# of lon` and `# of timesteps`
nc.min <- array(runif(10*9*4018, min=0, max=15), c(10, 9, 4018))
nc.max <- array(runif(10*9*4018, min=25, max=40), c(10, 9, 4018))
nc.prc <- array(runif(10*9*4018, min=0, max=25), c(10, 9, 4018))

# Create "ci" object
ci <- climdexInput.raw(tmax=nc.max[1,1,], tmin=nc.min[1,1,], prec=nc.prc[1,1,],
                       t, t, t, base.range=c(2000,2005))

# Once you have “ci”, you can compute any of the indices provided by the climdex.pcic package.
# The example below is for cumulative # of dry days per year:
cdd <- climdex.cdd(ci, spells.can.span.years = TRUE) 

现在请注意，在上面的示例中，我仅使用数组的第一个元素 ([1,1,]) 作为 climdexInput.raw 函数中的示例。

如何利用并行处理对所有元素执行相同的操作，可能通过循环我的数组的维度i 和j？

Answer 1

您可以使用 foreach 来做到这一点：

library(doParallel)
registerDoParallel(cl <- makeCluster(3))
res <- foreach(j = seq_len(ncol(nc.min))) %:% 
  foreach(i = seq_len(nrow(nc.min))) %dopar% {
    ci <- climdex.pcic::climdexInput.raw(
      tmax=nc.max[i,j,], 
      tmin=nc.min[i,j,],
      prec=nc.prc[i,j,],
      t, t, t, 
      base.range=c(2000,2005)
    )
  }
stopCluster(cl)

请参阅我的使用 foreach 的并行性指南：https://privefl.github.io/blog/a-guide-to-parallelism-in-r/。

然后，要计算索引，只需使用climdex.cdd(res[[1]][[1]], spells.can.span.years = TRUE)（首先使用j，其次使用i）。