Daten aus der World Ocean Database extrahieren und herunterladen
WOD-Daten können aus mehreren Quellen stammen. In diesem Lernprogramm verwenden Sie das WODselect-Abrufsystem, mit dem Sie Daten anhand von geographischen Bereichen, Datumsangaben und Variablen extrahieren können. Sie möchten gern den Beginn der Hurrikansaison 2022 im Golf von Mexico untersuchen, deshalb schränken Sie die Suche entsprechend ein.
- Rufen Sie die Seite World Ocean Database Select and Search auf.
Hinweis:
Wenn die WOD-Website nicht verfügbar ist, können Sie eine Kopie der Daten herunterladen. Lesen Sie sich das Lernprogramm weiter durch, und führen Sie die Schritte ab dem nächsten Abschnitt weiter aus.
Zunächst legen Sie die Kriterien fest, die Sie für die Datensuche verwenden. Sie möchten die Suche innerhalb eines bestimmten Gebiets (Golf von Mexiko) durchführen und einen spezifischen Zeitraum (Juni 2022) sowie eine bestimmte Variable (Temperatur) definieren.
- Aktivieren Sie unter Search Criteria die Kontrollkästchen Geographic Coordinates, Observation Dates und Measured Variables.
- Klicken Sie auf die Schaltfläche Build a query.
Auf der nächsten Seite können Sie eine Abfrage erstellen, um unter Berücksichtigung der ausgewählten Kriterien nach Daten zu suchen.
- Geben Sie unter Geographic Coordinates Folgendes ein:
- Northern edge: 31
- Western edge: -99
- Eastern edge: -80
- Southern edge: 17
Diese Koordinaten entsprechen dem Golf von Mexiko.
Hinweis:
Klicken Sie alternativ auf Draw Map. Halten Sie die Umschalttaste gedrückt. Klicken Sie in die Karte, und ziehen Sie einen Rahmen um den Golf von Mexiko auf. Klicken Sie auf Submit Coordinates.
- Geben Sie unter Observation Dates die folgenden Werte ein:
Year [YYYY] Month [1-12] Day [1-31] From:
2022
6
1
To:
2022
6
30
Der 1. Juni gilt als Start der Hurrikansaison im Atlantischen Becken. Der Höhepunkt der Saison ist erst im September erreicht, diese Daten vermitteln Ihnen jedoch einen Eindruck davon, wie früh die Saison 2022 begann.
- Aktivieren Sie unter Measured Variables beide Kontrollkästchen neben Temperature.
In Spalte 1 können Sie Variablen auswählen, die Sie interessieren, die jedoch nicht bei jeder Messung vorliegen müssen. In Spalte 2 wählen Sie dagegen Variablen aus, die für die Analyse sehr wichtig sind und deshalb in jeder Messung vorhanden sein müssen. Mit einer Messung ist hier ein einzelner Einsatz eines Instrumentenpakets im Ozean gemeint, um Daten zu sammeln.
- Führen Sie einen Bildlauf zum Ende der Seite durch, und klicken Sie auf die Schaltfläche Get an Inventory.
Es kann einige Minuten dauern, bis ein Bestandsverzeichnis generiert wurde.
Hinweis:
Wenn dies zu viel Zeit in Anspruch nimmt, können Sie eine Kopie der Daten herunterladen. Lesen Sie sich das Lernprogramm weiter durch, und führen Sie die Schritte aus, die im nächsten Abschnitt beschrieben werden.
Im Bestandsverzeichnis werden die Anzahl der Messungen für jeden Typ der ozeanographischen Instrumente, die geschätzte Dateigröße und die ungefähre Extraktionsgröße angezeigt.
- Klicken Sie auf die Schaltfläche Download Data.
- Wählen Sie auf der nächsten Seite im Abschnitt Choose Format für netCDF die Option ragged array aus.
Dieses Datenformat wird von den Werkzeugen in ArcGIS Pro vorausgesetzt. NetCDF ist ein Dateiformat für das Speichern multidimensionaler wissenschaftlicher Daten. Weitere Informationen zum netCDF-Format "ragged array" finden Sie auf der NCEI-Website.
- Übernehmen Sie für alle anderen Optionen die Standardwerte.
- Geben Sie im Abschnitt Extract Data Ihre E-Mail-Adresse ein, und klicken Sie auf Extract Data.
Innerhalb weniger Minuten erhalten Sie eine E-Mail mit zwei Links zum Herunterladen von zwei Dateien.
- Klicken Sie in der E-Mail auf die beiden Links unter File names are, um die Daten herunterzuladen.
- Entpacken Sie die beiden heruntergeladenen .gz-Dateien an einen Speicherort, den Sie sich gut merken können.
Hinweis:
Möglicherweise müssen Sie die Anwendung 7-zip installieren, um die .gz-Dateien zu entpacken. Laden Sie alternativ eine Kopie der Daten mit der Dateiendung .zip herunter.
Die entpackten Daten bestehen aus zwei netCDF-Dateien: ocldb1712848812.21990_APB.nc und ocldb1712848812.21990_PFL.nc. Abhängig davon, wie sie entpackt wurden, können sie sich in zwei Ordnern mit demselben Namen befinden.
Die Dateinamen basieren auf dem Typ des Messinstruments: die Beobachtungen in der APB-Datei wurden von APBs (Autonomous Pinniped Bathythermographs; an Robben angebrachte Sensoren) erfasst, die PFL-Daten von Profilierungsschwimmkörpern. Sie finden die Akronyme und Beschreibungen aller WOD-Intrumententypen im WOD-Einführungsdokument.
Karte in ArcGIS Pro erstellen
Als Nächstes erstellen Sie ein neues Projekt und eine neue Karte in ArcGIS Pro, um die WOD-Daten anzuzeigen.
- Starten Sie ArcGIS Pro. Wenn Sie dazu aufgefordert werden, melden Sie sich mit Ihrem ArcGIS-Konto an.
Hinweis:
Wenn Sie über keinen Zugriff auf ArcGIS Pro oder über kein ArcGIS-Organisationskonto verfügen, informieren Sie sich über die Optionen für den Zugriff auf die Software.
- Klicken Sie unter Neues Projekt auf Karte.
- Geben Sie im Fenster Neues Projekt unter Name den Text Gulf of Mexico, June 2022 ein. Wählen Sie optional einen anderen Speicherort aus.
- Klicken Sie auf OK.
Daraufhin wird eine Karte angezeigt.
Werkzeug "NetCDF-Profile in Feature-Class" ausführen
Als Nächstes müssen Sie die heruntergeladenen netCDF-Daten in die Karte herunterladen. Da es sich um multidimensionale Daten handelt, können sie ArcGIS Pro nicht direkt hinzugefügt werden. Sie wandeln die zwei netCDF-Dateien mit einem Geoverarbeitungswerkzeug in Feature-Classes um.
- Klicken Sie im Menüband auf die Registerkarte Analyse. Klicken Sie in der Gruppe Geoverarbeitung auf Werkzeuge.
Daraufhin wird der Bereich Geoverarbeitung angezeigt.
- Geben Sie in der Suchleiste netcdf ein.
Eine Liste der Werkzeuge, die das netCDF-Datenformat verwenden oder erstellen, wird geöffnet.
- Klicken Sie in der Liste der Suchergebnisse auf NetCDF-Profile in Feature-Class (Discrete Sampling Geometry).
Dies ist eines von mehreren Werkzeugen in ArcGIS Pro, die als diskrete Sampling-Geometrie formatierte Daten lesen. Sie wählen dieses spezifische Werkzeug aus, da die heruntergeladenen WOD-Daten als Profile strukturiert sind. Profile sind eine Reihe von verbundenen Beobachtungen entlang einer vertikalen Linie, in diesem Fall Temperaturmessungen in unterschiedlicher Tiefe.
- Klicken Sie für Eingabe-netCDF-Dateien oder -Ordner auf die Schaltfläche Durchsuchen.
- Navigieren Sie zu dem Verzeichnis, in das Sie die Daten der World Ocean Database entpackt haben. Wählen Sie eine der .nc-Dateien aus.
- Klicken Sie auf die nächste Schaltfläche Durchsuchen, und wählen Sie die andere .nc-Datei aus.
Hinweis:
Wenn Sie über einen Ordner mit vielen netCDF-Dateien verfügen, können Sie darauf zeigen, statt die Dateien einzeln auszuwählen.
Das Werkzeug wird aktualisiert und enthält jetzt eine Auflistung von drei Beobachtungsvariablen:
- Temperature_WODflag (sea_water_temperature status_flag) zeichnet die Ergebnisse einer Qualitätsprüfung auf. Der Wert Null gibt an, dass es keine Auffälligkeiten bei der Beobachtung gibt. Andere Werte weisen darauf hin, dass ein Problem vorliegen könnte.
- Temperature_sigfigs (sea_water_temperature significant_figures) gibt die Anzahl der signifikanten Stellen in den Daten an. ArcGIS Pro übernimmt dies automatisch, deshalb benötigen Sie diese Variable nicht.
- Temperature (sea_water_temperature, degree_C) enthält die Temperaturmessung.
- Aktivieren Sie unter Beobachtungsvariablen die Kontrollkästchen Temperature_WODflag (sea_water_temperature status_flag) und Temperature (sea_water_temperature, degree_C).
- Aktivieren Sie unter Instanzvariablen das Kontrollkästchen für date (date).
- Stellen Sie sicher, dass für Ausgabeschema die Option Instanz und Beobachtung ausgewählt wurde.
In diesem Beispiel handelt es sich bei den Instanzen um die Messungen. Sie enthalten die räumlichen Informationen und das Datum. Die Beobachtungen entsprechen den Messwerten der einzelnen Messungen. Sie enthalten die Temperaturmesswerte in unterschiedlicher Tiefe.
Das Schema Instanz und Beobachtung ergibt eine Feature-Class aus 2D-Punkten (die Instanzen) mit einer verknüpften Tabelle, in der die Temperaturvariablen (die Beobachtungen) enthalten sind.
Als Nächstes definieren Sie Namen für die Layer, die von dem Werkzeug erstellt werden.
- Geben Sie für Name des Ausgabepunkts oder der Ausgabe-Polylinie die Bezeichnung gulf_instances ein.
- Geben Sie für Name der Ausgabe-Join-Tabelle oder Ausgabe-Objekttabelle die Bezeichnung gulf_observations ein.
- Geben Sie für Ausgabe-Join-Layer den Namen gulf_join ein.
Ausgabe-Join-Layer ist ein optionaler Parameter, der nur verfügbar ist, wenn für Ausgabeschema die Einstellung Instanz und Beobachtung ausgewählt wurde. Darin werden die Instanzen und Beobachtungen in einen einzigen Layer überführt. Sie verwenden ihn an späterer Stelle in diesem Lernprogramm.
- Klicken Sie auf Ausführen.
Die Daten erkunden
Dem Bereich Inhalt werden drei Layer hinzugefügt: gulf_join, gulf_instances und gulf_observations. Die Daten werden in der Karte in Form einer Reihe von Punkten angezeigt, die über den Golf von Mexiko verstreut sind.

Als Nächstes finden Sie heraus, wie diese Daten strukturiert und wo sie gespeichert sind.
- Klicken Sie im Bereich Inhalt mit der rechten Maustaste auf den Layer gulf_instances, und klicken Sie auf Attributtabelle.
Die Tabelle wird unter der Karte angezeigt und enthält das Datum und die Uhrzeit der einzelnen Messungen.
Dieser Layer enthält auch die sichtbare Position der einzelnen Messungen auf der Karte.
- Klicken Sie im Bereich Inhalt mit der rechten Maustaste auf gulf_observations, und klicken Sie auf Öffnen.
Eine weitere Tabelle wird geöffnet. Bei diesem Layer handelt es sich um eine Standalone-Tabelle, d. h. um eine Tabelle, die keine räumlichen Informationen enthält. Sie enthält die Temperatur- und Tiefenmesswerte der einzelnen Beobachtungen.
Die beiden Layer können über ein gemeinsames Feld (InstanceID) und das Geoverarbeitungswerkzeug Verbindung hinzufügen verbunden werden. Dies ist jedoch nicht notwendig, da vom Werkzeug NetCDF-Profile in Feature-Class bereits der verbundene Layer gulf_join erstellt wurde.
- Schließen Sie die beiden geöffneten Tabellen. Klicken Sie im Bereich Inhalt mit der rechten Maustaste auf gulf_join, und klicken Sie auf Attributtabelle.
Dieser Layer ist nützlicher für die aktuelle Aufgabe als die anderen beiden. Er enthält viele Features mit demselben Wert für InstanceID und demselben Speicherort, jedoch anderen Werten für ObservationID, Tiefe und Temperatur.
Unter der Tabelle wird die Warnung Doppelte Zeilen angezeigt. Dieses Ergebnis ist bei einer Eins-zu-Viele-Verbindung zu erwarten und kann ignoriert werden.
- Schließen Sie die Attributtabelle.
Verbundenen Layer exportieren
gulf_join ist ein temporärer Layer. Er wurde vom Werkzeug NetCDF-Profile in Feature-Class erstellt, um es Ihnen zu ermöglichen, die Ausgabe schnell zu erkunden, ohne eine möglicherweise sehr umfangreiche Datei auf der Festplatte speichern zu müssen. Damit Sie diesen Layer in anderen Geoverarbeitungswerkzeugen verwenden können, müssen Sie ihn in eine permanente Feature-Class kopieren.
- Klicken Sie am oberen Rand des Bereichs Geoverarbeitung auf die Schaltfläche Zurück.
- Navigieren Sie zum Werkzeug Features kopieren, und öffnen Sie es.
- Wählen Sie für Eingabe-Features die Option gulf_join aus. Geben Sie unter Ausgabe-Feature-Class den Text Temperature_June2022 ein.
- Klicken Sie auf Ausführen.
Im Bereich Inhalt wird ein neuer Layer angezeigt. Der neue Layer Temperature_June2022 wird auf der Festplatte in der Projekt-Geodatabase gespeichert. Der alte Layer (gulf_join) wurde nur im Arbeitsspeicher gespeichert. Der neue Layer kann als Eingabe in anderen Geoverarbeitungswerkzeugen dienen.
Hinweis:
Wenn Sie die Projekt-Geodatabase anzeigen möchten, klicken Sie auf dem Menüband auf die Registerkarte Ansicht. Klicken Sie in der Gruppe Fenster auf den Bereich "Katalog". Klicken Sie im Bereich Katalog auf die Registerkarte Projekt, und blenden Sie Datenbanken ein.
- Klicken Sie im Bereich Inhalt mit der rechten Maustaste auf gulf_join, und wählen Sie Entfernen aus.
- Entfernen Sie außerdem die Layer gulf_instances und gulf_observations.
- Klicken Sie mit der rechten Maustaste an einer beliebigen Stelle auf die Karte, und klicken Sie auf Features selektieren.
- Ziehen Sie auf der Karte einen Rahmen um einen beliebigen isolierten Punkt auf, um ihn auszuwählen.
Die Anzahl der ausgewählten Features wird über die Schaltfläche Auf ausgewählte Features zoomen unter der Karte aufgezeichnet. Die Anzahl ist sehr hoch, da jetzt jede Beobachtung als separates Feature aufgezeichnet wird und es viele aufgezeichnete Beobachtungen für jede Messung gibt.
- Klicken Sie auf eine beliebige Stelle in der Karte, um die Auswahl des Features aufzuheben.
Den Layer filtern
Als Nächstes filtern Sie die Daten, sodass nur zuverlässig richtige Beobachtungen und Beobachtungen, die nicht mehr als 5 Meter von der Meeresoberfläche entfernt gemacht wurden, angezeigt werden.
- Klicken Sie im Bereich Katalog mit der rechten Maustaste auf Temperature_June2022, und klicken Sie dann auf Eigenschaften.
- Klicken Sie im Fenster Layer-Eigenschaften auf die Registerkarte Definitionsabfrage und auf Neue Definitionsabfrage.
- Klicken Sie auf das Menü Feld auswählen, und wählen Sie sea_water_temperature status_flag (Temperature_WODflag) aus.
Dieses Feld wurde als Bestandteil eines Qualitätskontrollprozesses erstellt und kennzeichnet Beobachtungen, die möglicherweise nicht zuverlässig richtig sind.
- Wählen Sie im zweiten Menü den Eintrag ist gleich aus. Geben Sie im dritten Menü 0 ein.
- Klicken Sie auf Klausel hinzufügen.
- Erstellen Sie die zweite Klausel so, dass sie Und Z ist kleiner als 5 lautet.
Mit dieser Abfrage wird der Layer so gefiltert, dass nur zuverlässig richtige Beobachtungen in der Nähe der Meeresoberfläche enthalten sind.
- Klicken Sie auf Übernehmen und dann auf OK.
Das Ergebnis-Dataset enthält nur analysebereite Beobachtungen in der Nähe der Meeresoberfläche.
Symbolisierung des Layers ändern
Als Nächstes symbolisieren Sie die Daten auf der Karte, um die Temperaturmessungen besser abbilden und nach räumlichen Mustern suchen zu können.
- Klicken Sie im Bereich Inhalt mit der rechten Maustaste auf Temperature_June2022 und dann auf Symbolisierung.
Der Bereich Symbolisierung wird angezeigt.
- Wählen Sie im Bereich Symbolisierung für Primäre Symbolisierung den Eintrag Nicht klassifizierte Farben aus.
Bei dieser Methode wird – abhängig von einem numerischen Feld – eine Reihe von Farben auf die Punkte angewendet.
- Wählen Sie für Feld die Option sea_water_temperature (Temperature) aus.
Der Legende im Bereich Inhalt ist zu entnehmen, dass die Temperaturen zwischen 25 und 31 Grad Celsius (77 bis 88 Grad Fahrenheit) lagen.
Laut NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) muss die Temperatur der Meeresoberfläche bei mehr als 26 Grad liegen, damit Hurrikans entstehen können. Aus dieser Karte geht hervor, dass es im Juni 2022 noch einige Orte gab, an denen Hurrikans abgeschwächt werden können, an den meisten Stellen war der Golf von Mexiko jedoch so warm, dass Hurrikans ihre Kraft behalten konnten.
Da alle Beobachtungen im Layer im warmen Bereich liegen, entscheiden Sie sich für ein Farbschema, das nur warme Farben umfasst.
- Wählen Sie im Bereich Symbolisierung unter Farbschema die Option Gelb zu Rot aus. (Zeigen Sie mit der Maus auf die Farbschemata, um deren Namen zu lesen.)
Sie verkleinern die Symbole etwas, damit die Karte einfacher gelesen werden kann, wenn es an einer Stelle zur Cluster-Bildung kommt.
- Klicken Sie im Bereich Symbolisierung auf den grauen Kreis neben der Option Vorlage.
- Klicken Sie ggf. auf die Registerkarte Eigenschaften und dann auf die Registerkarte Symbol.
- Legen Sie für Größe die Einstellung 6 Pkt fest.
- Stellen Sie unten im Bereich sicher, dass Automatisch übernehmen aktiviert ist, oder klicken Sie auf die Schaltfläche Übernehmen.
Die roten Features auf der Karte stellen die höchsten Temperaturen dar, die gelben Features die niedrigsten.
Die niedrigsten Temperaturen treten entlang der Ostküste von Florida außerhalb des Golfs von Mexiko auf. Darüber hinaus ist kein eindeutiges räumliches Muster erkennbar.
- Schließen Sie die Bereiche Symbolisierung und Geoverarbeitung.
Ein Diagramm erstellen
Bislang haben Sie herausgefunden, dass das Wasser im Golf ausreichende Temperaturen zur Erhaltung eines Hurrikans aufwies, der Karte sind jedoch keine eindeutigen Muster zu entnehmen. Dies liegt daran, dass Sie die Daten des gesamten Monats anzeigen. Die Temperatur der Meeresoberfläche kann sich täglich ändern und wird von der Intensität der Sonneneinstrahlung, dem Wind und wechselnden Meeresströmungen beeinflusst. Um die Temperatur der Meeresoberfläche im zeitlichen Verlauf zu untersuchen, erstellen Sie im nächsten Schritt ein entsprechendes Diagramm.
- Klicken Sie im Bereich Inhalt mit der rechten Maustaste auf Temperature_June2022, zeigen Sie auf Diagramm erstellen, und klicken Sie auf Liniendiagramm.
Eine leere Diagrammansicht und der Bereich Diagrammeigenschaften werden angezeigt.
- Wählen Sie im Bereich Diagrammeigenschaften für Datum oder Zahl den Eintrag Zeit (UTC) aus.
- Wählen Sie für Aggregation den Eintrag Mittelwert aus.
- Klicken Sie für Numerische Felder auf Auswählen, und wählen Sie sea_water_temperature (Temperature) aus.
- Klicken Sie auf Übernehmen oder an eine Stelle außerhalb des Menüs.
Es wird eine Linie in die Diagrammeinsicht eingefügt.
- Aktivieren Sie das Kontrollkästchen Linie glätten. Behalten Sie für die verbleibenden Parameter die Standardwerte bei.
Das Diagramm zeigt eine kontinuierliche Zunahme der mittleren Oberflächentemperatur des Wassers im Golf von Mexiko im Monat Juni.
Die Daten aus der World Ocean Database können Informationen beitragen, um Lösungen für Probleme in den Bereichen Klima, Ökosysteme und Blue Economy zu finden. In diesem Lernprogramm haben Sie Beobachtungen heruntergeladen und in ArcGIS Pro zugeordnet. Sie haben gelernt, Geoverarbeitungswerkzeuge zu suchen und auszuführen, räumliche Daten zu untersuchen, Layer zu filtern und zu exportieren, eine Karte zu symbolisieren und ein Diagramm zu erstellen.
Dies ist jedoch nur der Anfang. Sie können diese Daten auf vielerlei weitere Arten untersuchen und analysieren. Im Folgenden finden Sie weitere Vorschläge dazu, was Sie als Nächstes tun können:
- Erkunden Sie ein anderes Untersuchungsgebiet. Die World Ocean Database ist ein globales Dataset. Suchen Sie ein Gebiet, das ihr Interesse weckt oder von dem Sie wissen, dass es Probleme gibt.
- Untersuchen Sie eine andere Variable. Die World Ocean Database enthält viele Variablen. Wirkt sich die Küstenbebauung auf den Sauerstoffgehalt aus? Wirken sich Entsalzungsanlagen auf den Salzgehalt des Meerwassers aus?
- Sehen Sie sich die Wassersäule genauer an. In diesem Lernprogramm haben Sie nur Beobachtungen in der Nähe der Meeresoberfläche berücksichtigt. Ändern Sie den Parameter Ausgabeschema im Werkzeug NetCDF-Profile in Feature-Class in 3D-Punkt. Erstellen Sie dann mit dem Geoverarbeitungswerkzeug IDW 3D Voxel der Wassersäule. (Für dieses Werkzeug ist eine Lizenz für die Erweiterung "Geostatistical Analyst" erforderlich.)
Weitere Lernprogramme finden Sie in der Lernprogrammgalerie.