データサイエンス 2026

Pythonを用いたデータ解析の基礎と応用(大気・洋データを題材に)

全球海面水温の長期トレンド

全球海面水温の長期トレンド(本講義で計算)

講義概要

講義内容

01. Python環境の構築

Miniconda のインストール、環境構築、JupyterLab の使い方を学ぶ。

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015. Python計算トレーニング

SOI の計算に入る前に、配列・平均・偏差・標準化・移動平均といった基本操作を、簡単なサンプルデータで練習する。

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02. 南方振動指数(SOI)の計算

タヒチ・ダーウィンの気圧データから、ENSOの指標であるSOIを計算する。

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03. SOIの移動平均と自己相関

移動平均によるフィルタ処理と自己相関係数を用いて、SOIの周期性を解析する。

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04. フーリエ変換とパワースペクトル

時系列を周波数で見直し、フーリエ変換とパワースペクトルの基本を理解する。

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05. スペクトル解析法の比較

Blackman–Tukey、FFT、MEM を比較し、同じデータでも見え方が変わることを理解する。

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06. 海面水温との比較(大気海洋相互作用に関連して)

エルニーニョ監視海域のSSTとSOIを比較する。

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07. フィルタリング・自由度・P値

SOI、Nino3.4 SSTに対してローパス・ハイパス・バンドパスフィルターをかける。 自由度・P値についても考える。

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07.5 周期ごとの関係:クロススペクトル・コヒーレンス・位相差

SOI と Niño3.4 SST anomaly を使い、2つの時系列がどの周期帯で共通して変動しているかを調べる。最後に補足として Wavelet 解析を紹介し、周期変動がいつ強かったのかを可視化する。

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08. ENSOコンポジット解析

Niño3.4指数を用いてEl Niño / La Niñaを判定し、それぞれの時期の海面水温を平均することで、 ENSOにともなう典型的な空間パターンを可視化する。

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09. 海面水温の長期トレンド

全球の海面水温データに対して各格子点で線形回帰を行い、 長期的な昇温・冷却の空間分布と、その統計的有意性を評価する。

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10. 海面高度:ENSOコンポジットと長期トレンド(課題)

海面高度(SLA)データを用いて、ENSOコンポジットおよび長期トレンド解析を行う。 SSTとの違いにも注目しながら考察する。

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11. 海面高度:地衡流・渦運動エネルギー・相対渦度

海面高度(SLA)データを用いて、地衡流・渦運動エネルギー・相対渦度を計算する。

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今後の予定

補足