如何使用带掩码的numpy数组绘制带levels参数的contourf填充等高线

问题根源 #

你遇到的问题核心由两个原因共同导致：

1. 掩码数组运算的规则不一致：你计算hdd时用的是普通NumPy数组hdd_norm和掩码数组meantempf做减法，虽然NumPy理论上会保留掩码属性，但实际运算中可能出现掩码传播异常；而meantempf的计算全程是掩码数组之间的算术操作，掩码属性始终正常。
2. 数值范围与levels不匹配：hdd的物理意义是采暖度日数，当平均温度高于65℉时hdd会出现负数，而你设置的levels下限是0，大量负数值+异常的掩码会让contourf把原本无数据的区域、负数值区域错误填充，而meantempf的数值范围刚好和你设置的levels匹配，所以不会出问题。

解决方法 #

按以下步骤修改代码即可正常绘图：

1. 统一用掩码数组计算hdd：你已经定义了掩码数组格式的hdd_norm_ma，把计算hdd的代码换成：

hdd = hdd_norm_ma - meantempf

避免普通数组和掩码数组运算导致的掩码异常。
2. 截断无效负数值：按照采暖度日数的定义，高于65℉时HDD为0，把负数区域设为掩码，添加一行代码：

hdd = np.ma.masked_less(hdd, 0)

3. 缩放后同步调整levels范围：如果你需要把hdd乘以10，要同步调整levels的数值范围匹配缩放后的hdd取值，比如：

hdd = hdd * 10
levels = np.arange(0, 600, 50) # 数值范围根据你实际hdd的最大值调整

4. 给contourf添加extend参数：明确超出levels范围的数值处理逻辑，避免乱填充：

hdd_contours = plt.contourf(lons, lats, hdd, levels = levels, cmap=get_cmap("gist_rainbow"), transform = crs.PlateCarree(), zorder = 1, extend='max')

另外注意你代码里的循环逻辑：range_times遍历2、3两个时次，每次都会覆盖hdd的值，最终绘图用的是最后一个时次的计算结果，确认是否符合你的业务需求。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者alpinemike