World Ocean Database からのデータの抽出およびダウンロード

WOD データはさまざまなソースから取得できます。 本チュートリアルでは、地理範囲、日付、変数に基づいてデータを抽出できる WODselect 検索システムを使用します。 関心の対象はメキシコ湾の 2022 年のハリケーン シーズンの開始の調査のため、それに従って検索を限定します。

  1. World Ocean Database Select and Search のページに移動します。
    注意:

    WOD Web サイトにつながらない場合は、ここからデータのコピーをダウンロードできます。 チュートリアルを読み進め、次のセクションで再び手順に沿って操作を始めてください。

    始めに、データの検索に使用する基準を設定します。 特定のエリア (メキシコ湾)、特定の日付 (2022 年 6 月)、特定の変数 (温度) を基準に検索を定義します。

  2. [検索基準] で、[地理座標][観測日][計測済み変数] のチェックボックスをオンにします。

    検索基準

  3. [クエリの構築] ボタンをクリックします。

    次のページで、選択した基準を基にデータを検索するクエリを構築できます。

  4. [地理座標] に以下を入力します。
    • [北端]: 「31
    • [西端]: 「-99
    • [東端]: 「-80
    • [南端]: 「17

    これらの座標はメキシコ湾に対応しています。

    注意:

    上記以外の方法として、[マップの描画] をクリックします。 Shift キーを押したままにします。 マップ上でクリックしてドラッグし、メキシコ湾周辺にボックスを描画します。 [座標の送信] をクリックします。

  5. [観測日] には以下の値を入力します。

    年 [YYYY]月 [1 ~ 12]日 [1 ~ 31]

    From:

    2022

    6

    1

    To:

    2022

    6

    30

    6 月 1 日は、大西洋流域がハリケーン シーズンの始まりです。 9 月にシーズンはピークを迎えますが、このデータから 2022 年のシーズン序盤がどのように展開したかをイメージできます。

  6. [計測済み変数] で、[温度] の横にあるチェックボックスの両方をオンにします。

    温度変数をオンにした状態

    [列 1] では、関心はあるけれども、すべてのキャストに表示する必要のない変数を選択します。 [列 2] では、分析に不可欠な変数を選択します。選択した変数はすべてのキャストに存在することになります。 単一のキャストは、データ収集のために計器パッケージを海洋に配備する 1 回のことです。

  7. ページ下までスクロールし、[インベントリの取得] ボタンをクリックします。

    インベントリ レポートの生成には数分かかる場合があります。

    注意:

    インベントリ レポートの生成に時間がかかりすぎるようであれば、データのコピーをダウンロードすることもできます。 チュートリアルを読み進め、次のセクションで再び手順に沿って操作を始めてください。

    インベントリ レポートには海洋観測機器の種類ごとのキャスト数、ファイルの推定サイズ、おおよその抽出時間が表示されます。

    インベントリ レポート

  8. [データのダウンロード] ボタンをクリックします。
  9. 次のページの [形式の選択] セクションにある [netCDF] で、[不規則な配列] を選択します。

    不規則な配列の形式が選択された状態

    ArcGIS Pro のツールは、この形式のデータを想定しています。 netCDF は多次元の科学的データを保存するのに適したファイル形式です。 netCDF の不規則な配列形式の詳細については、NCEI の Web サイトをご参照ください。

  10. その他のオプションはすべて、デフォルト値のままにします。
  11. [データの抽出] セクションで、電子メール アドレスを入力し、[データの抽出] をクリックします。

    電子メール アドレスを入力し、データを抽出

    数分以内に、ファイルを 2 つダウンロードするためのリンクが 2 つ記載されたメールが届きます。

  12. 電子メールの [ファイル名] のリンクそれぞれをクリックし、データをダウンロードします。

    電子メールに記載されたファイル名のリンク

  13. ダウンロードした両 .gz ファイルを覚えやすい場所に解凍します。
    注意:

    .gz ファイルを解凍するために、7-zip アプリケーションをインストールする必要があるかもしれません。 または、.zip ファイル拡張子のデータのコピーをダウンロードする方法もあります。

    解凍したデータには [ocldb1712848812.21990_APB.nc][ocldb1712848812.21990_PFL.nc] という 2 つの netCDF ファイルが含まれています。 解凍方法によっては、これらと同じ名前の 2 つのフォルダー内にこれらのファイルが含まれている場合があります。

    NC ファイル

    ファイルは計測機器の種類を基に名前が付けられます。APB ファイルのデータは投下式水温計の一種 (アザラシに装着する Autonomous Pinniped Batythermograph というセンサー) で収集した観測データで、PFL データはプロファイリング フロートで収集した観測データです。 WOD の計器の全種類について、頭字語および説明を WOD の紹介文書で確認できます。

ArcGIS Pro でのマップの作成

次に、ArcGIS Pro で新しいプロジェクトとマップを作成し、WOD データを表示します。

  1. ArcGIS Pro を起動します。 サイン インを求められたら、ArcGIS アカウントを使用して、サイン インします。
    注意:

    ArcGIS Pro へのアクセス権限または組織アカウントがない場合は、ソフトウェア アクセスのオプションをご参照ください

  2. [新しいプロジェクト] の下の [マップ] をクリックします。

    新しいプロジェクト向けのマップ テンプレート

  3. [新しいプロジェクト] ウィンドウで、[名前] に「Gulf of Mexico, June 2022」と入力します。 必要に応じて、別の場所を選択します。
  4. [OK] をクリックします。

    マップが表示されます。

NetCDF プロファイル → フィーチャクラス ツールの実行

次に、ダウンロード済みの netCDF データをマップに追加する必要があります。 これは多次元データなので、直接 ArcGIS Pro に追加することはできません。 ジオプロセシング ツールを使用して、2 つの netCDF ファイルをフィーチャクラスに変換します。

  1. リボンの [解析] タブをクリックします。 [ジオプロセシング] グループで、[ツール] をクリックします。

    リボン上の [ツール] ボタン

    [ジオプロセシング] ウィンドウが表示されます。

  2. 検索バーに「netcdf」と入力します。

    netCDF データ形式を使用または作成するツールの一覧が表示されます。

  3. 検索結果のリストにある [NetCDF プロファイル → フィーチャクラス (不連続なサンプリング ジオメトリ)] をクリックします。

    NetCDF プロファイル → フィーチャクラス ツール

    これは、ArcGIS Pro にある、不連続なサンプリング ジオメトリとしてフォーマットされたデータを読み取るツールの 1 つです。 ダウンロード済みの WOD データはプロファイルとして構造化されているため、特定のツールを選択します。 プロファイルは垂直線に沿った一連のつなげられた観測データで、今回の場合では、さまざまな深さでの温度の測定値です。

  4. [入力 NetCDF ファイルまたはフォルダー] で、[参照] ボタンをクリックします。

    参照ボタン

  5. World Ocean Database からのデータを解凍した場所を参照します。 .nc ファイルの 1 つを選択します。
  6. 次の [参照] ボタンをクリックして、もう 1 つの .nc ファイルを選択します。

    入力 netCDF ファイル

    注意:

    フォルダーに netCDF ファイルが多数含まれている場合、ファイルを 1 つずつ追加するのではなく、フォルダーを指定できます。

    ツールが更新され、3 つの観測変数がリストされます。

    • [Temperature_WODflag (sea_water_temperature status_flag)] は品質チェックの結果を記録します。 ゼロの値は、観測データに問題がないことを示します。 他の値の場合は、問題がある可能性があることを示します。
    • [Temperature_sigfigs (sea_water_temperature significant_figures)] はデータ内の有効桁数を記録します。 ArcGIS Pro はこれを自動で処理するため、この変数は不要です。
    • [Temperature (sea_water_temperature, degree_C)] には計測された温度の値が含まれます。
  7. [観測変数] で、[Temperature_WODflag (sea_water_temperature status_flag)] および [Temperature (sea_water_temperature, degree_C)] のチェックボックスをオンにします。

    観測変数

  8. [インスタンス変数] で、[日付 (date)] のチェックボックスをオンにします。

    インスタンス変数

  9. [出力スキーマ] で、[インスタンスと観測] が選択されていることを確認します。

    今回の例のインスタンスはキャストです。 空間情報と日付で構成されています。 観測データは各キャストの測定値です。 これには異なる深さの温度の測定値が含まれています。

    [インスタンスと観測] スキーマでは、温度変数 (観測データ) を含む関連テーブルを持つ 2D ポイント (インスタンス) のフィーチャクラスが得られます。

    次に、ツールによって作成される複数のレイヤーの名前を決めます。

  10. [出力ポイントまたはポリライン名] に「gulf_instances」と入力します。
  11. [出力結合またはイベント テーブル名]に「gulf_observations」と入力します。
  12. [出力結合レイヤー] に「gulf_join」と入力します。

    出力名

    [出力結合レイヤー] はオプションのパラメーターで、[出力スキーマ][インスタンスと観測] に設定されている場合のみ使用できます。 これはインスタンスと観測データを 1 つのレイヤーに結合します。 これはチュートリアルの後半で使用します。

  13. [実行] をクリックします。

データの調査

[コンテンツ] ウィンドウに [gulf_join][gulf_instances][gulf_observations] の 3 つのレイヤーが追加されています。 データがメキシコ湾周辺に点在する多数のポイントでマップ上に表示されます。

メキシコ湾のデータをポイントで表示しているマップ

次に、このデータの構造と保存されている場所について確認します。

  1. [コンテンツ] ウィンドウで、[gulf_instances] レイヤーを右クリックし、[属性テーブル] をクリックします。

    レイヤーのショートカット メニューにある属性テーブルのオプション

    テーブルがマップの下に表示されます。テーブルには各キャストの日付と時間が含まれています。

    gulf_instances レイヤーの属性テーブル

    このレイヤーには、マップに表示される各キャストの位置も含まれています。

  2. [コンテンツ] ウィンドウで [gulf_observations] を右クリックし、[開く] をクリックします。

    別のテーブルが開きます。 このレイヤーはスタンドアロン テーブルであるため、空間情報は含まれていません。 含まれているのは、観測ごとの温度と深度の計測値です。

    gulf_observations レイヤーの属性テーブル

    これらの 2 つのレイヤーは、共通フィールド ([InstanceID]) と [テーブルの結合] ジオプロセシング ツールを使用して 1 つに結合できます。 ただし、[NetCDF プロファイル → フィーチャクラス] ツールがすでに [gulf_join] という結合レイヤーを作成しているため、この操作は必要ありません。

  3. 開いている 2 つのテーブルを閉じます。 [コンテンツ] ウィンドウで、[gulf_join] を右クリックして、[属性テーブル] を選択します。

    gulf_join レイヤーの属性テーブル

    このレイヤーは他の 2 つよりも便利です。 これには [InstanceID] 値が同じで位置も同じである一方で、[ObservationID]、深度、温度の値が異なるフィーチャが多数含まれています。

    テーブルの下に [行の複製] の警告が表示されます。 これは 1 対多の結合では想定通りの結果で、無視できます。

    行の複製の警告

  4. 属性テーブルを閉じます。

結合レイヤーのエクスポート

[gulf_join] レイヤーは、一時的なものです。 大きくなり得るファイルをディスクに作成せずに出力をすぐに調査できるように、[NetCDF プロファイル → フィーチャクラス] ツールにより作成されました。 このレイヤーを他のジオプロセシング ツールで使用するには、永続的なフィーチャクラスにコピーする必要があります。

  1. [ジオプロセシング] ウィンドウの上部で、[戻る] ボタンをクリックします。

    ジオプロセシング ウィンドウの戻るボタン

  2. [フィーチャのコピー] ツールを検索し、開きます。
  3. [入力フィーチャ] で、[gulf_join] を選択します。 [出力フィーチャクラス] に、「Temperature_June2022」と入力します。

    フィーチャのコピー ツール

  4. [実行] をクリックします。

    新しいレイヤーが [コンテンツ] ウィンドウに表示されます。 [Temperature_June2022] という新しいレイヤーがプロジェクトのジオデータベース内のディスクに保存されます。 古いレイヤー ([gulf_join]) はメモリにのみ保存されました。 新しいレイヤーは他のジオプロセシング ツールの入力として使用できます。

    注意:

    プロジェクトのジオデータベースを表示するには、リボンの [表示] タブをクリックします。 [ウィンドウ] グループで、[カタログ ウィンドウ] をクリックします。 [カタログ] ウィンドウの [プロジェクト] タブをクリックし、[データベース] を展開します。

  5. [コンテンツ] ウィンドウで、[gulf_join] を右クリックして [削除] をクリックします。

    レイヤーのショートカット メニューの削除オプション

  6. [gulf_instances] レイヤーと [gulf_observations] レイヤーも削除します。

    レイヤーを削除後のコンテンツ ウィンドウ

  7. マップ上の任意の場所をクリックして、[フィーチャの選択] をクリックします。

    マップのショートカット メニュー でのフィーチャの選択

  8. マップ上で任意の孤立した任意のポイント周辺にボックスをドラッグし、選択します。

    マップ上でポイントを選択

    マップの下にある [選択フィーチャにズーム] ボタンは、選択されたフィーチャ数を表示します。 現在は、観測それぞれが個別のフィーチャとして表示されているのと、キャストごとに表示されている観測データが多いため、数字が大きくなっています。

    選択フィーチャにズーム ボタン

  9. マップ上の任意の場所を選択し、フィーチャを選択解除します。

レイヤーのフィルタリング

次に、データをフィルターして、海面 5 メートル以内の信頼できる観測データのみを表示します。

  1. [カタログ] ウィンドウで [Temperature_June2022] を右クリックし、[プロパティ] をクリックします。
  2. [レイヤー プロパティ] ウィンドウで、[定義クエリ] タブをクリックし、[新しい定義クエリ] をクリックします。

    新しい定義クエリ ボタン

  3. [フィールドの選択] メニューをクリックし、[sea_water_temperature status_flag (Temperature_WODflag)] を選択します。

    このフィールドは品質管理プロセスの一環として作成されたもので、信頼できない可能性のある観測データにフラグを立てます。

  4. 2 つ目のメニューで、[に等しい] を選択します。 3 つ目のメニューで、「0」と入力します。

    作成されたクエリ 1

  5. [項目の追加] をクリックします。
  6. 2 つ目の句を [And 句 Z が 5 より小さい] となるように作成します。

    作成されたクエリ 2

    このクエリは、レイヤーを海面付近の信頼できる観測データのみでフィルターします。

  7. [適用] をクリックし、[OK] をクリックします。

    結果のデータセットには、解析可能な海面近くの観測データのみが含まれます。

レイヤーのシンボルの変更

次に、温度の測定値の描写を改善するために、データをマップ上にシンボルで示して、空間的パターンを見つけます。

  1. [コンテンツ] ウィンドウで、[Temperature_June2022] を右クリックし、[シンボル] をクリックします。

    [シンボル] ウィンドウが表示されます。

  2. [シンボル] ウィンドウの [プライマリ シンボル] で、[ストレッチ] を選択します。

    この方法で、数値フィールドを基にポイントにさまざまな色の範囲を適用します。

  3. [フィールド] で、[sea_water_temperature (Temperature)] を選択します。

    ストレッチに設定されたシンボル

    [コンテンツ] ウィンドウでは、凡例に摂氏 25 ~ 31 度 (華氏 77 ~ 88 度) の平均温度が表示されています。

    コンテンツ ウィンドウの凡例

    National Oceanic and Atmospheric Administration (米国海洋大気庁、NOAA) によると、ハリケーンが発生する条件として、海面温度が摂氏 26 度より高くなる必要があります。 このマップでは、2022 年 6 月のメキシコ湾では、ハリケーンが衰える可能性がある場所が一部ありますが、ほとんどの場所はハリケーンが成長するのに十分な温度でした。

    レイヤーの観測データのすべての温度が高いので、暖かみのある色のみの配色を選択します。

  4. [シンボル] ウィンドウの [配色][黄から赤] を選択します。 (配色にポインターを合わせると、その名前が表示されます)。

    黄から赤に設定された配色

    シンボルが密集しているマップを見やすくするために、シンボルを少し小さくします。

  5. [シンボル] ウィンドウの [テンプレート] の横にあるグレーの円をクリックします。
  6. 必要に応じて [プロパティ] タブと [シンボル] タブをクリックします。

    シンボル ウィンドウのプロパティ タブとシンボル タブ

  7. [サイズ][6 pt] に設定します。

    6 pt に設定されたサイズ

  8. ウィンドウの下部にある [自動的に適用] がオンになっていることを確認します。または、[適用] ボタンをクリックします。

    マップ上の赤色のフィーチャは最高温度を、黄色のフィーチャは最低温度を示しています。

    黄、オレンジ、赤のシンボルがあるマップ

    最低温度は、メキシコ湾より外側の、フロリダの東海岸沿いにあります。 その他に、目立った空間的パターンはありません。

  9. [シンボル] ウィンドウと [ジオプロセシング] ウィンドウを閉じます。

チャートの作成

ここまでで、2022 年 6 月のメキシコ湾の水温は、ハリケーンが成長できる温度だったことが分かりましたが、マップには明確なパターンが見られません。 これは、まるひと月のデータを一度に表示しているからです。 海面温度は、太陽放射量、風、海流の変化の影響で日々変化する可能性があります。 次に、海面温度を経時的に調査するためのチャートを作成します。

  1. [コンテンツ] ウィンドウで、[Temperature_June2022] を右クリックして [チャートの作成] にポインターを合わせ、[ライン チャート] をクリックします。

    レイヤーのショートカット メニューのライン チャート オプション

    空のチャート ビューと [チャート プロパティ] ウィンドウの両方が表示されます。

  2. [チャート プロパティ] ウィンドウの [日付または数値] で、[時間 (UTC)] を選択します。
  3. [集約] で、[平均] を選択します。

    チャート プロパティ ウィンドウ

  4. [数値フィールド] で、[選択] をクリックし、[sea_water_temperature (Temperature)] を選択します。

    数値フィールド リスト

  5. [適用] をクリックするか、メニューの外側をクリックします。

    チャート ビューにラインが入力されます。

  6. [ラインのスムージング] のチェックボックスをオンにします。 残りのパラメーターはデフォルト値のままにしておきます。

    ラインのスムージングのオプションをオン

    チャートからメキシコ湾全域の平均海面温度が 6 月の 1 か月間に徐々に上昇している様子が分かります。

    完成したライン チャート

World Ocean Database のデータは気候、生態系、ブルー エコノミーの課題を、情報を基に解決するのに役立ちます。 このチュートリアルでは、観測データをダウンロードし、ArcGIS Pro でそれらをマッピングしました。 ジオプロセシング ツールの検索および実行方法、空間データの調査方法、レイヤーのフィルターおよびエクスポート方法、マップのシンボル表示方法、チャートの作成方法を学習しました。

これは、このデータの調査および分析方法の始まりに過ぎません。 さらに進んで、以下のようなことができます。

  • 他の分析範囲の調査。 World Ocean Database はグローバルなデータセットです。 興味深いエリアや、海洋が課題に直面していると分かっているエリアを見つけてください。
  • 他の変数の調査。 World Ocean Database には多数の変数が含まれています。 沿岸の開発は酸素濃度に影響を与えていませんか? 脱塩工場が海水塩分濃度に影響を与えてはいないでしょうか?
  • 水柱の調査。 本チュートリアルでは、海面近くの観測データのみを使用しました。 [NetCDF プロファイル → フィーチャクラス] ツールで、[出力スキーマ] パラメーターを [ポイント 3D] に変更します。 次に、IDW 3D ジオプロセシング ツールを使用して、水柱のボクセルを作成します。 (このツールには Geostatistical Analyst エクステンションのライセンスが必要です。)

他のチュートリアルについては、チュートリアル ギャラリーをご覧ください。