T-S図の作り方：Pythonとブラウザツールを比較

T-S図の作り方を調べると、まず出てくるのはコード例でしょう。T-S図は海洋学の古典的な図で、Pythonでの作成が一般的なので、これは自然な流れです。しかし、多くの学習者や研究者、学生が本当に知りたいのは作図コードの書き方ではなく、水の構造が読み取れるT-S図まで、どうすれば手早くたどり着けるかということです。

この違いは重要です。T-S図の作成は、適切なデータを選んで取得場所や日時を確かめるところから始まり、プロファイルを検索して比較したうえで、物性空間の構造を解釈するところまで続きます。

この記事では、次の二つを比較します。

• 従来のPythonによる流れ
• OceanGraphを使うブラウザツールの流れ

それぞれに必要なものと得意な作業を説明し、一括処理よりもデータの理解が目的なら、ブラウザツールから始めるとよい理由を紹介します。

完成した図の読み方は、海洋学のT-S図を読み解く：実例付き も参照してください。

T-S図の作り方を探す理由

通常、目的は次のいずれかです。

• ArgoやCTDのプロファイルデータからT-S図が必要
• 水塊を示す特徴を調べたい
• 複数のプロファイルを一つの表示で比較したい
• 授業、選別、初期解析の図が必要
• 本格的な作業を組む前に海洋構造を理解したい

目的は図を作ること自体ではなく、海の物理構造を明らかにすることです。

どちらの方法が適するかは、コードの量ではなく目的で決まります。余計な手間を減らし、データの確認から解釈へ進みやすい方法を選びましょう。

T-S図を作る前に必要なもの

どちらの方法をとっても、必要になる基本的な材料は同じです。

• 水温・塩分を含むプロファイルデータ
• いつ、どこで取得されたかを示す情報
• 一つまたは複数のプロファイルを比較する方法
• 深度空間だけでなくT-S空間を見る明確な理由

先にプロファイルを理解しておくと、この後の作業を進めやすくなります。初心者向けArgoフロートデータの読み方 と 海洋の水温・塩分プロファイルを読み解く が、その準備になります。

解釈するときは、図の名称だけで判断せず、正確な変数を確認します。T-S図は現場水温と実用塩分、古典的なθ-S図はポテンシャル水温と種類を明示した塩分を使うことがあります。TEOS-10の熱力学計算では一般に保存水温（Conservative Temperature、CT）と絶対塩分を使います。OceanGraphの θ-S Diagram（英語） は、明確にはポテンシャル水温と絶対塩分を使っています。

Pythonによる流れ

細部まで自分で制御したいなら、Pythonが適しています。

データをダウンロードする

まず、関連するプロファイルデータを取得します。

• Argoのプロファイルデータをダウンロードする
• WMO IDでフロートを選ぶ
• 海域・日付でデータを絞る
• 一つまたは複数のプロファイルを含めるか決める

ここでは、どのプロファイルを使うかを判断します。目的に合わないものを選ぶと、技術的には正しいT-S図ができても、調べたい内容を確認できません。

NetCDFファイルを読む

ファイルを取得したら、開いて作図する変数を特定します。

• NetCDFの構造
• 配列の次元
• メタデータ規約
• 品質情報

といった要素を扱います。初心者にとっては、図を描くこと自体よりも、正しく準備できるまでデータ構造を理解するほうが難しい場合があります。

水温・塩分値を整える

作図の前に、次のような点を判断しなければならないことがあります。

• Argoのデータモードに従い、生または補正済みのどちらを使うか
• 軸にどの水温・塩分の定義を使うか
• 対応するどの品質フラグと誤差推定値を適用するか
• 欠損値をどう扱うか
• ポテンシャル水温または保存水温、実用塩分または絶対塩分へ変換するか

どれも科学的には重要な選択ですが、その分、一枚の図を目にするまでの準備時間は長くなります。特に、実用塩分から絶対塩分への変換には圧力、経度、緯度が必要です。水温の変換にも、圧力と、基準圧力またはTEOS-10上の規約の明示が必要です。

図を描く

ここまで準備して、ようやく作図に入れます。

• 横軸へ塩分を置く
• 縦軸へ水温またはポテンシャル水温を置く
• 一つまたは複数のプロファイルを描く
• 必要に応じて、軸に使った変数に対応し、基準圧力を明示した等密度線を追加する
• ラベル、範囲、表示スタイルを調整する

柔軟性は抜群ですが、作業がスムーズに進むかどうかは、データ処理と作図コードの出来しだいです。

初心者にPythonが重くなるところ

問題はPythonそのものではなく、いつ使い始めるかです。何をおいてもまず取り組む最初の関門にしてしまうと、負担が大きくなります。

• 一つの図を見る前にパッケージを導入する
• プロファイルが有用か分かる前にNetCDFを解読する
• 図の見方をつかむ前に変数を選ぶ
• 複数プロファイルの比較にさらにコードが必要になる
• 解釈ではなくデバッグが主な作業になる

ts diagram python と検索する人の多くが知りたいのは、T-S図から何を読み取れるかでしょう。

ブラウザツールの流れ

ブラウザツールでは順番を逆にして、コードを用意する前にまずデータを確認します。

フロートまたはプロファイルを検索する

まず、興味のあるプロファイルに絞り込みます。OceanGraphでは、

• 海域
• 日付範囲
• WMO ID
• 利用可能なプロファイル特性

で検索できます。

• Search and Bookmark（英語）

役に立つT-S図を作るには、目的に合うプロファイルを選ぶ必要があります。

T-S表示を開く

検索結果が揃ったら、θ-S図を開きます。

OceanGraphは現在の検索結果から図を作るため、どの条件で選んだプロファイルなのかを確認しながらT-S図を読めます。

• θ-S Diagram（英語）

検索したプロファイルの水温・塩分構造を、そのままT-S図で確認できます。

コードなしでプロファイルを比較する

速さだけでなく、プロファイルの背景と解釈を切り離さずに保てるのが強みです。

• 関連するプロファイルを検索する
• 最初に鉛直プロファイルを読む
• 次にθ-S表示を開く
• 選択したプロファイルを検索範囲内の分布と比較する

という、科学的な解釈の流れに沿った順序で進められます。

詳しくは Pythonを使わずにArgoフロートデータを可視化する手順 を参照してください。

Pythonとブラウザツールの比較

観点	Python	ブラウザツール
最初の図までの時間	長い	短い
必要な準備	多い	少ない
作図詳細の制御	非常に高い	中程度
プロファイルの選別	やや不便	とても便利
一括処理	適する	限定的
教育・最初の解釈	重くなりやすい	適する
最終的な独自解析	適する	事前の確認に適する

実際の使い分けとしては、次のようになります。

• 理解や選別、事例選びが目的なら、まずブラウザツール
• 自動化やカスタマイズ、大規模で再現性のある解析が目的なら、そのあとにPython

Pythonが適する場面

次のような目的には、Pythonが向いています。

• 多数のプロファイルを一括処理する
• スクリプトで図を厳密に再現する
• 独自の派生計算を加える
• Argoを他データと統合する
• 制御されたパイプラインで出版用の図を作る

注目すべきプロファイルと必要な計算がはっきりしていれば、Pythonは効率的です。調べたい内容が定まったあとに、その強みを発揮します。

ブラウザツールから始めるとよい場面

• T-S図の仕組みを学んでいる
• 実データをすぐに確認したい
• 詳しい解析前にプロファイルを選別したい
• コードを書かずにプロファイルを比較したい
• T-S表示を鉛直プロファイルや検索条件と直接結び付けたい

学生や若手研究者、そして解析手順を固める前にまずデータを理解したい共同研究者に、とりわけ役立ちます。

最初の確認から詳しい解析へ進む例

実際の流れは、次のようになります。

1. OceanGraphで海域、日付、WMO IDからプロファイルを検索する
2. 日付、場所、WMO ID、サイクル番号を確認する
3. 鉛直プロファイルを開き、興味深い事例を特定する
4. θ-S図で物性空間の構造を確認する
5. 明瞭な層、集団、混合らしい挙動を持つプロファイルを記録する
6. じっくり解析する価値のある一部だけを、あとからPythonで扱う

はっきりしない候補を大量に眺めるためにコードを書くのではなく、ブラウザ上での探索で先に問題を絞り込み、Pythonを狙いの定まった解析ツールとして使えます。

関連ページ：

• Search and Bookmark（英語）
• Analysis Lab: Vertical Profiles（JSONアップロード、英語）
• θ-S Diagram（英語）
• 海洋学のT-S図を読み解く：実例付き

OceanGraphでT-S図を試す

水の構造を理解することが目的なら、最初の一時間を作図環境の構築に費やす必要はなく、実際のθ-S図をそのまま開けます。OceanGraphでは、検索、確認、比較を行ったうえで、独自のコードが必要かどうかを判断できます。

よくある質問

T-S図とθ-S図は同じですか

近い関係にありますが、正確な軸を明示する必要があります。T-S図は現場水温と実用塩分を意味することがあり、θ-S図はポテンシャル水温と種類を明示した塩分を使います。TEOS-10計算では一般に保存水温と絶対塩分を使い、OceanGraphはポテンシャル水温と絶対塩分を使っています。

T-S図を作るにはPythonが必要ですか

必要ありません。独自の作図や自動化には役立ちますが、実際のプロファイルを既存のグラフで確認することが目的なら、必須ではありません。

ブラウザツールからPythonへ切り替える時期はいつですか

注目すべきプロファイルが定まり、再現性のある一括処理、独自の計算、出版用の細かな調整が必要になった時点です。

コードなしで複数のプロファイルを比較できますか

できます。対象のプロファイルをJSONでダウンロードし、Analysis Labへアップロードすれば、作図スクリプトを書く前にグラフを比較できます。

ブラウザツールは初心者専用ですか

いいえ。初心者にとって特に便利ですが、本格的なスクリプト解析の前にプロファイルを手早く選別したい経験者にも役立ちます。

まとめ

T-S図の作り方に唯一の正解はなく、作業のどの段階にいるかで選びます。細部まで制御したい場合や、大規模な自動化と再現性が必要な場合はPythonが向いています。一方、データを手早く理解してプロファイルを比較したい場合は、ブラウザツールで実例を確認する方法が適しています。

OceanGraphでは、検索したプロファイルからθ-S図をすぐに作り、細かな制御や一括処理が必要になった時点でPythonへ移行できます。