このチュートリアル用にパッケージされたデータは、NCAR Research Data Archive からのものです。 パッケージには、CFSR (Climate Forecast System Reanalysis、気候予測システム再分析) 製品に含まれる netCDF (Network Common Data Form、ネットワーク共通データ フォーム) ファイルが含まれています。このファイルには、35 年間にわたる月ごとの海面温度データが、0.5 度の空間解像度で保存されています。 netCDF 形式は、多次元の科学的データの保存および管理で一般に使用されます。

ArcGIS Pro を開くと、新しいプロジェクトを作成するか、既存のプロジェクトを開くかを選択できるオプションが表示されます。 以前プロジェクトを作成したことがある場合は、最近使用したプロジェクトのリストが表示されます。

[マップ] テンプレートは、Topographic ベースマップが含まれている 2D マップを含むプロジェクトを作成するために使用できます。

デフォルト マップでプロジェクトが作成されます。

ここでは地上ベースのデータではなく海面温度のデータを使用するので、ベースマップを更新して地形の詳細情報が少ないものにします。

ベースマップが、詳細情報の少ないものに変更されます。 このベースマップは多次元ラスターとしてマップに追加する海面温度データを強調します。

[多次元ラスター レイヤーの追加] ウィンドウが表示されます。

[NetCDF、GRIB、または HDF ファイルから変数をインポート] ウィンドウが表示されます。 このウィンドウを使用して、適切なタイプのファイルの場所を参照することができます。 チュートリアルの初めにダウンロードしたデータには netCDF ファイルが含まれているので、このファイルを参照します。

データが [多次元ラスター レイヤーの追加] ウィンドウに追加されます。 分析用の多次元ラスターを指定したら、含める変数を選択します。 この場合、ソース データには海面温度 ([cfsrsst]) 変数のみが含まれています。

netCDF ファイルを使用して [CFSR_sst.nc_cfsrsst] という多次元ラスター レイヤーが作成され、[コンテンツ] ウィンドウに追加されます。 グラデーションの配色を使用して、データがマップに表示されます。 青いエリアは温度が低く、赤いエリアは温度が高い場所です。 温度の単位はケルビン度です。

マップが、データの全範囲に拡大表示されます。

[マップ プロパティ] ウィンドウが表示されます。

このタブには、現在の座標系である [WGS 1984] が表示されています。 これを、等積図法であるベールマン図法に変更します。

選択した投影法がマップに適用されます。

[CFSR_sst.nc_cfsrsst] レイヤーは、海面温度をケルビン度で表します。 この情報が表示されるようレイヤーのプロパティを更新します。

レイヤー プロパティが更新されます。 レイヤー名も変更します。 現在の名前には略語が多く含まれており、わかりやすくありません。

多次元ラスター データが選択されると、リボンで [多次元] タブを使用できるようになります。

このタブには、データ探査、解析、データ管理のツールが含まれています。

このメニューには、データに含まれる月次タイム スライスの一覧が含まれます。 時間形式は年、月、日です。

タイム スライスは、月次の海面温度の観測値を表します。 個々のタイム スライスを表示するには、メニューから選択します。 また、アニメーションとして連続して表示することもできます。

マップに、データセットの月次タイム スライスが連続して表示されます。

プロジェクトが保存されます。

マップの下に [Sea Surface Temperature - Chart of Sea Surface Temperature] ウィンドウが表示され、マップの右側に [チャート プロパティ] ウィンドウが表示されます。

時系列プロファイル チャートでは、ポイント、ライン、ポリゴンを使用して対象の領域を定義できます。 その後でチャートは、対象の領域についてのみ、時間経過に応じた値をプロットします。

対象エリアを、サンゴの多様性が高い場所に設定します。

[Sea Surface Temperature - Change in cfsrsst over StdTime] ウィンドウが更新され、選択した場所における 1980 年から 2015 年までの毎月の海面温度の時系列プロファイルが表示されます。

チャートは、海面温度に周期的なパターンがあることを示しています。 このパターンは、その場所における温度の季節的な変動に対応しています。 ビニング周期 (チャート内でデータをどのようにグループ化するか) を変更し、年間平均温度を表示します。

チャートが更新され、年ごとの平均海面温度の変動が表示されます。

時系列プロファイルを調べることで、選択した位置の海面温度の変化を知ることができます。 この海域では、2000 年以降、平均温度が上昇しており、サンゴの白化現象のリスクが高くなっています。

マップの下にナビゲーション ウィンドウが表示されます。 このウィンドウを使用し、位置の経度と緯度で移動できます。

指定した座標がマップの中央に配置されます。 しかし、マップ縮尺は世界全体に表示されたままです。

マップが拡大表示されます。 この領域は、現地および全世界のサンゴのエコシステムの重要な部分を表し、サンゴの白化現象の大きな脅威にさらされています。 これ以降の解析でもこの範囲を使用するので、変更しないでください。

次に、データの傾向を調べます。

[ジオプロセシング] ウィンドウに [トレンド ラスターの生成] ツールが表示されます。 このツールは、1 つまたは複数の変数に基づき、多次元ラスター レイヤーの各ピクセルの傾向を推定します。

ほとんどのデフォルト パラメーターは解析に適しています。 入力レイヤーは [Sea Surface Temperature] レイヤー、ディメンションは [StdTime] で、[cfsrsst] 変数がオンになっていることを確認します。 トレンド ライン タイプを線形から調和に変更します。 調和トレンド ラインは、季節的な温度変化などの周期的なパターンを表すデータに最適です。

このデータセットは大きく、処理に数分を要する可能性があるため、処理範囲を適用し、オーストラリアとインドネシアの周囲の海域に解析を制限します。

解析の処理範囲が、現在のマップ範囲に変わります。

ツールが入力ファイルを処理し、出力の [Sea Surface Temperature_GenerateTrend.crf] ファイルを作成します。このファイルがマップのレイヤーに追加されます。

紫のエリアは温暖化しつつある海域で、緑のエリアは温度が低下しつつある海域です。 マップのほとんどの海域は、時間とともに温暖化しつつあります。 このトレンド解析結果を使用して、海面温度を予測します。

[ジオプロセシング] ウィンドウに [トレンド ラスターを使用した予測] ツールが表示されます。 このツールは、トレンド ラスター レイヤーを使用して新しい多次元データセットを生成します。

[入力トレンド ラスター] パラメーターと [変数] パラメーターは、それぞれトレンド ラスター ([Sea Surface Temperature_GenerateTrend.crf]) と海面温度の変数 ([cfsrsst]) に設定済みです。 [ディメンション定義] パラメーターは、ツールが予測する値または間隔を決定します。 2011 年 1 月 1 日から 2022 年 1 月 1 日までの毎週に設定します。

• [出力多次元ラスター] に「Sea_Surface_Temperature_Predict.crf」と入力します。
• [ディメンション定義] で [間隔を使用] を選択します。
• [開始] に、「2011-01-01T00:00:00」と入力します。
• [終了] に、「2022-01-01T00:00:00」と入力します。
• 必要に応じ、[値の間隔] に「1」と入力します。
• [単位] で [週] を選択します。

[トレンド ラスターを使用した予測] ツールが実行され、予測された海面温度のトレンド レイヤーがマップに追加されます。

このレイヤーには、2011 年 1 月から 2021 年 12 月まで、週ごとの海面温度の予測値が表示されます。 元の多次元ラスター レイヤーと同様、[多次元] タブのツールを使用して、週ごとのタイム スライスを探索できます。

2011 年 1 月 1 日から 2022 年 1 月 1 日に到達するまで、7 日間隔でタイム スライスが表示されます。

予測された海面温度マップは、サンゴの白化現象が起こる可能性がある場所はまだ示しません。 しかし、週ごとの予測温度と、追加の多次元ジオプロセシング ツールを使用して異常を識別し、白化現象が発生する可能性が最も高い海域を特定できます。

[ジオプロセシング] ウィンドウで [多次元異常の生成] ツールが開きます。 それぞれの場所における月ごとの平均温度と、総合的な平均温度を比較することで偏差を識別できるよう、ツール パラメーターを調整します。

• [出力多次元ラスター] に「Sea_Surface_Temperature_GenerateAnom.crf」と入力します。
• [平均の計算間隔] で [毎月繰り返し] を選択します。

[多次元異常の生成] ツールが実行され、マップに [Sea_Surface_Temperature_GenerateAnom.crf] レイヤーが追加されます。

青色の海域は平均より温度が低く、黄色および赤色の海域は平均より温度が高いことを表しています。 オーストラリアとインドネシアの間のほとんどの海域は、表示したタイム スライスで黄色になっています。

[ジオプロセシング] ウィンドウで [引数の統計を検索] ツールが開きます。 このツールは、所定の統計を得られる値またはバンドを抽出します。 [統計の種類] パラメーターを [期間] に設定すると、それぞれの場所について海面温度が何週間にわたって継続的に上昇するかを把握できます。 温度が長期間にわたって上昇すると、サンゴの白化現象が発生します。

• [出力ラスター] に「Sea_Surface_Temperature_Statistics.crf」と入力します。
• [統計情報の種類] で [期間] を選択します。
• [ディメンション定義] で [間隔キーワード] を選択します。
• [間隔キーワード] で [毎年] を選択します。
• [最小値] に「0.1」と入力します。
• [最大値] に「5」と入力します。

これらのパラメーターを設定すると、それぞれの場所について、1 年のうち温度が平均よりも 0.1 ～ 5 ℃ 高かった週の数を特定できます。

ツールが実行され、偏差レイヤーがマップに追加されます。

青色の海域は、温度が平均よりも高かった期間が一度につき数週間に留まった場所で、黄色と赤色の海域はそれよりも長い期間にわたって平均よりも高かった場所です。 現在のタイム スライスでは、オーストラリアとインドネシアの間の海域には、長期間にわたって温暖であった場所はありません。 しかし、このデータセットには 2011 年から 2021 年までの年次タイム スライスがあります。

マップに、タイム スライスが連続して表示されます。 タイム スライスが 2021 年に近づくにつれ、平均温度を上回る期間が長くなる海域が増えていきます。

ニュー ギニア北東などの一部の海域では、温度の上昇が非常に長期にわたっています。 他の海域の温暖な期間も、短いものの軽視できません。 オーストラリアとインドネシアの間の海域は、長期間にわたって、平均温度を上回っていないようです。

この解析から、調査海域は 2022 年以前にサンゴの白化現象は起こらない判断できます。 しかし、世界の他の海域でサンゴの白化現象が起こる可能性はあります。