使用Python绘制青藏高原涡（高原涡）的移动轨迹图。使用Python绘制青藏高原涡移动轨迹图。通过Cartopy库创建中国地图并添加地理特征（海岸线、边界等），利用Matplotlib绘制高原涡移动路径，用颜色渐变表示时间顺序。代码包含地图投影设置（PlateCarree中心经度105°）、青藏高原区域标注、轨迹可视化（线图+散点图）以及图例元素（指北针、比例尺、颜色条）的添加。该方案可直观展示高原涡在中国区域的移动轨迹，为气象研究提供可视化支持。

1. 导入库

import numpy as np import cartopy.crs as ccrs import cartopy.feature as cfeature 
import matplotlib.pyplot as plt import matplotlib.font_manager as fm 
import cartopy.mpl.ticker as cticker

• numpy：用于数值计算，处理轨迹数据。
• cartopy：用于地理空间数据的可视化，支持地图投影和地理特征绘制。
• matplotlib：用于绘制图表。
• cartopy.mpl.ticker：提供地图坐标轴的格式化工具。

2. 设置中文字体

plt.rcParams['font.sans-serif'] = ['Microsoft YaHei', 'KaiTi', 'SimSun'] plt.rcParams['axes.unicode_minus'] = False

• 确保图表中显示中文和负号（如“-”符号），避免乱码。

3. 创建中国地图基础函数

def create_china_map(ax, extent=[70, 140, 20, 45], spec=10):
    """创建中国区域基础地图"""
    ax.set_extent(extent, crs=ccrs.PlateCarree())  # 设置地图范围（经度70-140，纬度20-45）
    ax.add_feature(cfeature.COASTLINE.with_scale('50m'))  # 添加海岸线
    ax.add_feature(cfeature.BORDERS, linestyle=':')  # 添加国界线
    ax.add_feature(cfeature.LAKES, alpha=0.5)  # 添加湖泊
    ax.add_feature(cfeature.OCEAN, alpha=0.2)  # 添加海洋
    ax.add_feature(cfeature.LAND, alpha=0.1)  # 添加陆地
    provinces = cfeature.NaturalEarthFeature(...)  # 添加中国省级边界
    ax.add_feature(provinces)
    # 设置坐标轴刻度、网格线等

• set_extent：定义地图显示区域（中国大部分地区）。
• add_feature：添加地理特征（如海岸线、湖泊、海洋等）。
• NaturalEarthFeature：使用自然地球数据集绘制中国省级边界。

4. 绘制高原涡轨迹图的函数

def plot_vortex_track(lons, lats):
    """绘制高原涡轨迹图并直接显示"""
    plt.figure(figsize=(14, 10))  # 设置画布大小
    ax = plt.axes(projection=ccrs.PlateCarree(central_longitude=105))  # 使用PlateCarree投影，中心经度105°
    create_china_map(ax)  # 调用函数绘制中国地图
    ax.add_patch(plt.Rectangle((73, 28), 32, 12, ...))  # 用矩形标注青藏高原区域
    ax.plot(lons, lats, 'b-', linewidth=2.5, ...)  # 绘制轨迹线
    scatter = ax.scatter(lons, lats, c=np.arange(len(lons)), cmap='viridis', ...)  # 绘制轨迹点
    plt.colorbar(scatter, ...)  # 添加颜色条
    plt.title('青藏高原涡移动轨迹', fontsize=16)  # 设置标题
    ax.text(...)  # 添加指北针、比例尺、标签
    plt.show()  # 显示图表

• PlateCarree(central_longitude=105)：使用Plate Carree投影（等经纬度投影），中心经度105°（中国中部）。
• Rectangle：用矩形框标注青藏高原区域（经度73-105，纬度28-40）。
• plot和scatter：分别绘制轨迹线和轨迹点，cmap='viridis'表示颜色渐变。
• colorbar：颜色条显示轨迹点的顺序。
• 指北针、比例尺、标签：通过ax.text()添加文本说明。

5. 主程序（示例数据）

if __name__ == '__main__':
    lons = np.array([...])  # 示例经度数据（高原涡移动路径）
    lats = np.array([...])  # 示例纬度数据
    plot_vortex_track(lons, lats)  # 调用函数绘制轨迹图

• lons和lats：表示高原涡移动路径的经度和纬度坐标。
• plot_vortex_track：调用函数生成图表并直接显示。

6. 代码功能总结

• 地图绘制：使用Cartopy创建中国地图，并添加地理特征（海岸线、边界等）。
• 轨迹可视化：用线和点表示高原涡移动路径，颜色渐变表示时间顺序。
• 图例与标注：添加指北针、比例尺、颜色条和青藏高原区域标注。

# 高原涡轨迹图绘制 - 直接显示模式
import numpy as np
import cartopy.crs as ccrs
import cartopy.feature as cfeature
import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib.font_manager as fm
import cartopy.mpl.ticker as cticker

# 设置中文字体支持
plt.rcParams['font.sans-serif'] = ['Microsoft YaHei', 'KaiTi', 'SimSun']  # 稳定的中文字体
plt.rcParams['axes.unicode_minus'] = False  # 正确显示负号


def create_china_map(ax, extent=[70, 140, 20, 45], spec=10):
    """创建中国区域基础地图"""
    # 设置地图范围
    ax.set_extent(extent, crs=ccrs.PlateCarree())

    # 添加基础地理特征
    ax.add_feature(cfeature.COASTLINE.with_scale('50m'))
    ax.add_feature(cfeature.BORDERS, linestyle=':')
    ax.add_feature(cfeature.LAKES, alpha=0.5)
    ax.add_feature(cfeature.OCEAN, alpha=0.2)
    ax.add_feature(cfeature.LAND, alpha=0.1)

    # 添加中国省级边界
    provinces = cfeature.NaturalEarthFeature(
        category='cultural',
        name='admin_1_states_provinces',
        scale='50m',
        facecolor='none',
        edgecolor='gray',
        linewidth=0.5
    )
    ax.add_feature(provinces)

    # 设置坐标轴
    ax.set_xticks(np.arange(extent[0], extent[1] + spec, spec), crs=ccrs.PlateCarree())
    ax.set_yticks(np.arange(extent[2], extent[3] + spec, spec), crs=ccrs.PlateCarree())
    lon_formatter = cticker.LongitudeFormatter()
    lat_formatter = cticker.LatitudeFormatter()
    ax.xaxis.set_major_formatter(lon_formatter)
    ax.yaxis.set_major_formatter(lat_formatter)
    ax.gridlines(linewidth=0.5, color='gray', alpha=0.5, linestyle='--')


def plot_vortex_track(lons, lats):
    """绘制高原涡轨迹图并直接显示"""
    # 创建画布
    plt.figure(figsize=(14, 10))
    ax = plt.axes(projection=ccrs.PlateCarree(central_longitude=105))

    # 创建地图
    create_china_map(ax)

    # 标记青藏高原区域
    ax.add_patch(plt.Rectangle((73, 28), 32, 12,
                               linewidth=1.5, edgecolor='darkred',
                               facecolor='lightyellow', alpha=0.4,
                               transform=ccrs.PlateCarree()))

    # 绘制轨迹线
    ax.plot(lons, lats, 'b-', linewidth=2.5, transform=ccrs.PlateCarree())

    # 标记点
    scatter = ax.scatter(lons, lats, c=np.arange(len(lons)),
                         cmap='viridis', s=50, edgecolor='black',
                         transform=ccrs.PlateCarree())

    # 添加颜色条
    cbar = plt.colorbar(scatter, ax=ax, orientation='horizontal',
                        pad=0.05, label='轨迹点顺序')

    # 设置中文标题
    plt.title('高原涡或台风移动轨迹', fontsize=16, pad=20)

    # 添加指北针
    ax.text(0.95, 0.95, 'N', transform=ax.transAxes,
            fontsize=16, va='top', ha='right',
            bbox=dict(boxstyle='circle', facecolor='white', alpha=0.8))

    # 添加比例尺
    ax.text(0.2, 0.05, '1000公里', transform=ax.transAxes,
            bbox=dict(facecolor='white', alpha=0.8))

    # 添加青藏高原标签
    ax.text(88, 34, '青藏高原区域', fontsize=12,
            transform=ccrs.PlateCarree(),
            bbox=dict(facecolor='white', alpha=0.6))

    # 直接显示图像
    plt.show()


if __name__ == '__main__':
    # 高原涡轨迹数据
    lons = np.array([89.05, 96.47, 99.89, 100.08, 102.05, 105.01, 107.49, 108.66,
                     110.91, 111.46, 113.93, 114.00, 120.00, 121.97, 122.02, 122.97,
                     123.49, 124.05, 122.99])
    lats = np.array([36.02, 34.99, 34.98, 34.56, 35.00, 34.99, 35.02, 36.66,
                     35.56, 36.42, 36.00, 35.90, 36.00, 37.00, 38.00, 39.00,
                     40.00, 42.00, 42.99])

    # 绘制并显示轨迹图
    plot_vortex_track(lons, lats)