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・海洋データを題材に)

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。

▶ ページを見る

01.5 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。

▶ ページを見る

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。

▶ ページを見る

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。

▶ ページを見る

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。

▶ ページを見る

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。

▶ ページを見る

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。

▶ ページを見る

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。

▶ ページを見る

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。

▶ ページを見る

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。

▶ ページを見る

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。

▶ ページを見る

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。

▶ ページを見る

11. 黒潮海域の海面高度と地衡流(海洋学実習IIを見据えて)

直近の衛星海面高度データを使って、黒潮海域の ADT、SLA、地衡流を可視化する。

▶ ページを見る

12. 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。

▶ ページを見る

13. SGLIクロロフィルマッピング(海洋学実習IIを見据えて)

GCOM-C/SGLI の 8日平均クロロフィルa濃度を読み込み、対数スケールで黒潮・伊豆諸島周辺の分布を可視化する。

▶ ページを見る

14. クロロフィル季節変動のクラスタリング

GlobColour 100 km 月別クロロフィル気候値を使い、太平洋域の季節変動パターンを K-means で分類する。

▶ ページを見る

15. EOF初級編:2次元データで理解する主成分分析

2つの変数 x, y からなる散布図を使い、EOF/PCA の基本をイチから理解する。

▶ ページを見る

ちょっと脱線:今年はエルニーニョになるのか?

NINO3.4とSOIを使い、ロジスティック回帰で 2026年夏以降のエルニーニョ発生確率を考える。 多重共線性やVIFについても扱う。

▶ ページを見る

今後の予定

補足