使用Cartopy的PlateCarree投影绘制TROPOMI SO2数据时出现伪影问题

这种伪影的核心原因是：PlateCarree投影默认采用[-180°, 180°]的经度范围，当数据集中的点横跨-180°和180°（国际日期变更线）时，pcolormesh会错误地将最西端（接近-180°）和最东端（接近180°）的网格点直接连接，形成贯穿整个地图的伪影。而Orthographic投影是球面视角，能自然处理这种跨边界的数据，所以不会出现问题。

下面提供两种直接有效的解决方法：

方法一：转换经度范围至[0°, 360°] #

将数据的经度从[-180°, 180°]转换为[0°, 360°]，避开-180°/180°的边界，同时对经度排序保证数据连续性：

import xarray as xr
import matplotlib.pyplot as plt
import cartopy.crs as ccrs

# 加载数据部分不变
xr_data = xr.open_dataset(file_name, group='PRODUCT', engine='netcdf4', decode_coords=True)
xr_data = xr_data.set_coords(("latitude", "longitude"))
xr_data_so2 = xr_data['sulfurdioxide_total_vertical_column'][0]
xr_data_so2 = xr_data_so2 * xr_data_so2.multiplication_factor_to_convert_to_molecules_percm2

# 转换经度范围并排序
xr_data_so2['longitude'] = xr.where(xr_data_so2['longitude'] < 0, xr_data_so2['longitude'] + 360, xr_data_so2['longitude'])
xr_data_so2 = xr_data_so2.sortby('longitude')

# 绘图
plt.figure(figsize=(14,6))
ax = plt.axes(projection=ccrs.PlateCarree())
ax.set_extent([0, 360, -90, 90], crs=ccrs.PlateCarree())

xr_data_so2.plot.pcolormesh(ax=ax, x='longitude', y='latitude', robust=True, shading='none', cmap='jet')
ax.coastlines()  # 添加海岸线增强可读性
plt.show()

方法二：使用Cartopy的循环点工具 #

利用Cartopy内置的add_cyclic_point函数，在经度维度末尾添加与起始点一致的数据，填补-180°和180°之间的间隙：

import xarray as xr
import matplotlib.pyplot as plt
import cartopy.crs as ccrs
from cartopy.util import add_cyclic_point

# 加载数据部分不变
xr_data = xr.open_dataset(file_name, group='PRODUCT', engine='netcdf4', decode_coords=True)
xr_data = xr_data.set_coords(("latitude", "longitude"))
xr_data_so2 = xr_data['sulfurdioxide_total_vertical_column'][0]
xr_data_so2 = xr_data_so2 * xr_data_so2.multiplication_factor_to_convert_to_molecules_percm2

# 添加循环点，处理边界问题
cyclic_data, cyclic_lon = add_cyclic_point(xr_data_so2.values, coord=xr_data_so2.longitude.values)
cyclic_so2 = xr.DataArray(cyclic_data, dims=['latitude', 'longitude'], coords={'latitude': xr_data_so2.latitude, 'longitude': cyclic_lon})

# 绘图
plt.figure(figsize=(14,6))
ax = plt.axes(projection=ccrs.PlateCarree())

cyclic_so2.plot.pcolormesh(ax=ax, x='longitude', y='latitude', robust=True, shading='none', cmap='jet')
ax.coastlines()
plt.show()

两种方法都能有效消除伪影，你可以根据自己的需求选择：方法一更适合习惯[0°,360°]经度范围的场景，方法二则保留原[-180°,180°]的经度显示。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Karol Przeździecki