Построение графика совокупной неопределенности по совокупным средним значениям данных временных рядов в R

Я столкнулся с трудной задачей — отобразить кумулятивный график с кумулятивной неопределенностью для временного ряда потоков парниковых газов. Мой необработанный набор данных состоит из 30-минутных данных о потоках, которые затем были агрегированы в почасовые данные с помощью функции cumsum().

Мой код выглядит следующим образом:

### ---- Binning Net emission to times. Averaging half-hourly to Hourly Data 
str(gp_NEE  )
    tibble [1,270 × 18] (S3: tbl_df/tbl/data.frame)
     $ DateTime: POSIXct[1:1270], format: "2024-06-11 00:00:00" "2024-06-11 00:30:00" ...
     $ daytime : num [1:1270] 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ...
     $ NEE     : num [1:1270] 1.831 0.702 2.017 8.33 3.872 ...

gp_NEE_hour <- gp_NEE %>% 
        mutate(hourlyDate = floor_date(DateTime,unit='hour')) %>%
        select(-c(DateTime)) %>%  # removing Date and Time columns: cannot be averaged
        group_by(hourlyDate) %>% 
        summarize(
                across(everything(),mean))

    ## make cumulative data 
    
    gp_NEE_hour<- gp_NEE_hour %>%
            mutate(
                cum_NEE = cumsum(replace_na(NEE, 0)))
    
    str(gp_NEE_hour)
            tibble [635 × 19] (S3: tbl_df/tbl/data.frame)
             $ hourlyDate: POSIXct[1:635], format: "2024-06-11 00:00:00" "2024-06-11 01:00:00" "2024-06-11 02:00:00" "2024-06-11 03:00:00" ...
             $ daytime   : num [1:635] 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 ...
             $ NEE       : num [1:635] 1.27 5.17 2.58 NA 1.62 ...
             $ cum_NEE   : num [1:635] 1.27 6.44 9.02 9.02 10.64 ...


    cumplot <- gp_NEE_hour %>%
                ggplot( aes(x=hourlyDate, y=cum_NEE)) +
                        geom_line( color = "grey") +
                        geom_point(shape=21, color = "black", fill = "#69b3a2", size=1) +
                        theme_bw() +theme(legend.position = "none", 
            text = element_text(size=15))+
        labs(y=expression(CO[2]~Flux~Netto~Kumulatif~~"("~g~m^{-2}~~jam^{-1}~")"))+xlab ( "Waktu")
    cumplot

Полученная цифра такая:

Я могу написать код для расчета стандартного отклонения, используя summarise() в dplyr, но не могу распространить его на кумулятивные средства. Мне трудно найти пакет R или функцию tidyverse для разработки такого графика (https://doi.org/10.1038/s41561-021-00785-2):

Заранее спасибо.

РЕДАКТИРОВАТЬ.

Я пытался улучшить код, но почему-то geom_ribbon() не может отобразить неопределенность.

gp_NEE_hour_no_NA <-gp_NEE %>% 
                    mutate(NEE_Mgha = NEE * 0.24) %>% 
                    select(DateTime, NEE_Mgha) %>% 
                    mutate(hourlyDate = floor_date(DateTime,unit='hour')) %>%
                    group_by(hourlyDate) %>% 
                    summarise(
                            meanH_NEE = mean(NEE_Mgha), 
                            sd_NEE = sd(NEE_Mgha), 
                            n = n(),
                            se_NEE = sd_NEE / sqrt(n),.groups = "drop") %>%
                    mutate(cum_NEE = cumsum(replace_na(meanH_NEE, 0)))%>% 
                    mutate(cum_se_NEE = sqrt(cumsum(se_NEE^2)))
                    
str(gp_NEE_hour_no_NA)
        tibble [635 × 7] (S3: tbl_df/tbl/data.frame)
         $ hourlyDate: POSIXct[1:635], format:  ...
         $ meanH_NEE : num [1:635] 0.304 1.242 0.619 NA 0.39 ...
         $ sd_NEE    : num [1:635] 0.1915 1.0714 0.4392 NA 0.0646 ...
         $ n         : int [1:635] 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 ...
         $ se_NEE    : num [1:635] 0.1354 0.7576 0.3106 NA 0.0457 ...
         $ cum_NEE   : num [1:635] 0.304 1.546 2.164 2.164 2.554 ...
         $ cum_se_NEE: num [1:635] 0.135 0.77 0.83 NA NA ...

plot_NEE2 <-  ggplot(data = gp_NEE_hour_no_NA, aes(x = hourlyDate, y = cum_NEE)) +                  
                geom_line() + 
                geom_ribbon(aes(ymin = cum_NEE - 1.96 * cum_se_NEE, ymax = cum_NEE + 1.96 * cum_se_NEE), alpha = .5,
                            fill = "darkseagreen3", color = "transparent") +                    
                #geom_point(aes(y = mean),color = "aquamarine4")+
                ylim(-1.5, 1.5) + theme(text = element_text(size=15))+
                labs(y=expression(CO[2]~Flux~Netto~Kumulatif~~"("~Mg~ha^{-1}~~hari^{-1}~")"))+xlab("Waktu") + 
                theme_bw()
plot_NEE2
Стоит ли изучать PHP в 2023-2024 годах?
Стоит ли изучать PHP в 2023-2024 годах?
Привет всем, сегодня я хочу высказать свои соображения по поводу вопроса, который я уже много раз получал в своем сообществе: "Стоит ли изучать PHP в...
Поведение ключевого слова "this" в стрелочной функции в сравнении с нормальной функцией
Поведение ключевого слова "this" в стрелочной функции в сравнении с нормальной функцией
В JavaScript одним из самых запутанных понятий является поведение ключевого слова "this" в стрелочной и обычной функциях.
Приемы CSS-макетирования - floats и Flexbox
Приемы CSS-макетирования - floats и Flexbox
Здравствуйте, друзья-студенты! Готовы совершенствовать свои навыки веб-дизайна? Сегодня в нашем путешествии мы рассмотрим приемы CSS-верстки - в...
Тестирование функциональных ngrx-эффектов в Angular 16 с помощью Jest
В системе управления состояниями ngrx, совместимой с Angular 16, появились функциональные эффекты. Это здорово и делает код определенно легче для...
Концепция локализации и ее применение в приложениях React ⚡️
Концепция локализации и ее применение в приложениях React ⚡️
Локализация - это процесс адаптации приложения к различным языкам и культурным требованиям. Это позволяет пользователям получить опыт, соответствующий...
Пользовательский скаляр GraphQL
Пользовательский скаляр GraphQL
Листовые узлы системы типов GraphQL называются скалярами. Достигнув скалярного типа, невозможно спуститься дальше по иерархии типов. Скалярный тип...
0
0
53
1
Перейти к ответу Данный вопрос помечен как решенный

Ответы 1

Ответ принят как подходящий

Да, после многих модификаций и ошибок я понял, что у меня недостаточно данных для распространения ошибок по кумулятивным средствам. Поэтому я сначала заполнил пробелы, используя скользящие окна с ограничением по времени. После этого код успешно заработал.

# gap-fill All variables using MDV

EFgp_NEE_mdv <- gp_NEE  %>%
  group_by(Time) %>%
  mutate(across(c(NEE, H, LE, Rg, Tair, PPFD, VPD, Ustar, rH, Tsoil, SWC), 
                ~ ifelse(is.na(.), 
                         mean(.[which(DateTime >= DateTime - 604800 & DateTime <= DateTime + 604800)], na.rm = TRUE), 
                        .))) %>%
  ungroup()
      
write_xlsx(EFgp_NEE_mdv, "D:/Licor7500/EFgp_NEE_mdv.xlsx") # test if the process run well. Inspect the result = OK !! 
    
## make cumulative data 

gp_NEE_hour_cum <-EFgp_NEE_mdv %>% 
                    mutate(NEE_Mgha = NEE * 0.01) %>% 
                    select(DateTime, NEE_Mgha) %>% 
                    mutate(hourlyDate = floor_date(DateTime,unit='hour')) %>%
                    group_by(hourlyDate) %>% 
                    summarise(
                            meanH_NEE = mean(NEE_Mgha, na.rm = TRUE), 
                            sd_NEE = sd(NEE_Mgha, na.rm = TRUE), 
                            n = sum(!is.na(NEE_Mgha))
                                ) %>% 
                    mutate(se_NEE = sd_NEE / sqrt(n)) %>% 
                    mutate(
                            cum_NEE = cumsum(replace_na(meanH_NEE, 0)), 
                            cum_se_NEE = sqrt(cumsum(se_NEE^2))                         
    )
                    
str(gp_NEE_hour_cum)
        tibble [867 × 7] (S3: tbl_df/tbl/data.frame)
         $ hourlyDate: POSIXct[1:867], format:  ...
         $ meanH_NEE : num [1:867] 0.153 0.456 0.361 0.264 0.193 ...
         $ sd_NEE    : num [1:867] 0.4305 0.2814 0.3762 0.0306 0.1345 ...
         $ n         : int [1:867] 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 ...
         $ se_NEE    : num [1:867] 0.3044 0.199 0.266 0.0216 0.0951 ...
         $ cum_NEE   : num [1:867] 0.153 0.609 0.97 1.235 1.428 ...
         $ cum_se_NEE: num [1:867] 0.304 0.364 0.451 0.451 0.461 ...
         
         
plot_NEE2 <- ggplot(data = gp_NEE_hour_cum, aes(x = hourlyDate, y = cum_NEE)) + 
  geom_line(aes(group = 1), size = 1.5, color = "black", stroke = 2) + 
  geom_ribbon(aes(y = cum_NEE, ymin = cum_NEE - 1.96 * cum_se_NEE, ymax = cum_NEE + 1.96 * cum_se_NEE), 
              alpha = 0.5, fill = "darkseagreen3") + 
  # geom_point(aes(y = mean), color = "aquamarine4") + 
  theme_bw() + 
  ylim(0,8)+
  theme(text = element_text(size = 15)) + 
  labs(y = expression(CO[2] ~ Flux ~ Netto ~~ " (" ~ Mg ~ ha^{-1} ~ ")"), 
       x = "")+ 
  scale_x_datetime(breaks = seq(min(gp_NEE_hour_cum$hourlyDate), max(gp_NEE_hour_cum$hourlyDate), by = "1 days"), 
                   labels = function(x) format(x, "%Y-%m-%d %H:%M"))+ 
  theme(axis.text.x = element_text(angle = 90, hjust = 1, size = 10))

plot_NEE2

Наконец-то красивый график в виде киля

Я оставляю это новому учёному, изучающему потоки парниковых газов.

Другие вопросы по теме