如何用Python绘制带阴影差值区的气温时间序列对比图？

Python 实现方法 #

使用matplotlib库的fill_between函数可快速实现两条曲线间的差值阴影填充，以下是完整示例：

步骤1：准备数据 #

假设数据已整理为对应两个情景的气温数组及时间序列：

import matplotlib.pyplot as plt
import pandas as pd

# 生成5年共60个月的时间序列（替换为你的真实时间数据）
time = pd.date_range(start='2018-01', periods=60, freq='M')
# 0℃变暖情景月最高气温（替换为你的真实数据）
temp_0c = [25 + 5*((i%12)/6 - 0.5) + 0.3*pd.np.random.randn() for i in range(60)]
# 1℃变暖情景月最高气温（替换为你的真实数据）
temp_1c = [t + 1 + 0.3*pd.np.random.randn() for t in temp_0c]

步骤2：绘制对比曲线与差值填充 #

plt.figure(figsize=(12, 6))

# 绘制两条气温曲线
plt.plot(time, temp_0c, label='0℃变暖情景', color='#1f77b4', linewidth=2)
plt.plot(time, temp_1c, label='1℃变暖情景', color='#ff7f0e', linewidth=2)

# 填充两条曲线间的差值区域
plt.fill_between(time, temp_0c, temp_1c, color='gray', alpha=0.3, label='气温差值')

# 图表美化
plt.xlabel('时间', fontsize=12)
plt.ylabel('月最高气温(℃)', fontsize=12)
plt.title('不同变暖情景下月最高气温对比', fontsize=14)
plt.legend(fontsize=10)
plt.grid(alpha=0.3)
plt.xticks(rotation=45)
plt.tight_layout()

plt.show()

核心函数fill_between会自动计算曲线差值并填充区域，alpha参数可调整阴影透明度。

Google Earth Engine (GEE) 实现方案 #

若数据存储在GEE中，可通过ui.Chart绘制对比曲线，差值阴影需通过叠加面积图模拟：

// 替换为你的0℃、1℃情景气温数据集ID
var temp_0c = ee.ImageCollection('...')
                .select('tasmax')
                .filterDate('2018-01-01', '2023-01-01')
                .map(img => img.set('month', img.date().get('month')));

var temp_1c = ee.ImageCollection('...')
                .select('tasmax')
                .filterDate('2018-01-01', '2023-01-01')
                .map(img => img.set('month', img.date().get('month')));

// 计算目标区域的月平均气温（替换为你的区域geometry）
var getRegionMean = col => col.map(img => {
  var mean = img.reduceRegion({
    reducer: ee.Reducer.mean(),
    geometry: geometry,
    scale: 10000
  });
  return img.set('temp', mean.get('tasmax'));
});

var temp_0c_mean = getRegionMean(temp_0c);
var temp_1c_mean = getRegionMean(temp_1c);

// 绘制对比折线图
var chart = ui.Chart.feature.groups(
  temp_0c_mean.merge(temp_1c_mean), 'month', 'temp', 'system:index'
)
.setChartType('LineChart')
.setOptions({
  title: '不同变暖情景下月最高气温对比',
  hAxis: {title: '月份'},
  vAxis: {title: '月最高气温(℃)'},
  series: {
    0: {color: '#1f77b4', lineWidth: 2},
    1: {color: '#ff7f0e', lineWidth: 2}
  },
  legend: {position: 'top'}
});

print(chart);

注：GEE原生图表不支持直接填充曲线区域，需额外计算差值并通过面积图叠加实现阴影效果。

相关参考问题 #

• 如何使用Matplotlib填充两条折线之间的区域？
• 如何在Google Earth Engine中提取区域平均气候时间序列？
• 如何对长时间序列气候数据进行月度聚合分析？

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Vijay Raj Singh