datetime跨月日數的計算

背景

• 這項困難主要發生在[[2022-10-13-mk_emis]]¹。
• python datetime.timedelta()函數的特性
  1. 適用在「精確」時間差的計算，
  2. 除了年以外的其他時間單位，都還能適用實數的時差
• 所以當面對「概念」性質的跨月時間計算，就不會有timedelta(months=-1)這種指令，因為不同月份、潤年與否的前後某幾個月，這種計算是很不明確的，即使只是進行整數月份的計算。
• 實務上以月份為主體的空品模式作業中，跨月計算是作業的常態。以環保署公版模式而言，其生物源、東亞在地區貢獻排放量等2個檔案名稱中，即以前月25日為起始日，而以次月1日的0時為結束，日數還隱含在檔案名稱內，如：

kuang@master /nas2/cmaq2019/download-20220503/input
$ ls -lh */grid03/smoke/b3*
-rw-r--r-- 1 kuang SESAir 173M  4▒▒ 20 14:43 201901/grid03/smoke/b3gts_l.20181225.38.d4.ea2019_d4.tar.xz
-rw-r--r-- 1 kuang SESAir 890M  7▒▒ 19  2021 201902/grid03/smoke/b3gts_l.20190125.35.d4.ea2019_d4.ncf
...
grid03/smoke/b3gts_l.20191025.37.d4.ea2019_d4.tar.xz
-rw-r--r-- 1 kuang SESAir 172M  1▒▒ 11  2022 201912/grid03/smoke/b3gts_l.20191124.38.d4.ea2019_d4.tar.xz

• 檔名中的35、37、38即為各月份檔案的日數，為當月日數+前月日數-25日+1的結果。
• 公版模式將日數寫在檔案名稱，好處是
  1. 直接顯示檔案日數，可以直接控制與檔案大小有關的作業，如搬遷、壓縮、儲存等等。
  2. 可以直接應用nco指令，在OS層次就完成切割、讀取、整併等等作業，以利測試。(unix的date指令可以接受前、後1個月這樣的計算)
  3. (其他)
• 然而這樣的作法有其困難處
  1. 跨年、潤年將會出現問題
  2. 檔名無規則，需建立複雜、易出錯的對照表
  3. TEDS進版時，2月份檔名可能會不一樣。
• 解題策略
  1. 有calendar.monthrange()( 純淨天空)，可以提供特定年、月的日數。然而年份還是需要計算，才能因應跨年的問題。
  2. 用dateutil.relativedelta：這個方案會更容易跟datetime融合。雖然相對時差只能應用在整數月份，但也足夠應付此處之計算需求。

作法

dateutil.relativedelta的應用

• 將dateutil.relativedelta寫成簡單版本的函數型態，可以回應次月、前月的年份、月份
• dateutil.relativedelta的好處就是與datetime完全融合在日期的計算中，不會像calendar.monthrange()只回應整數。用法幾乎像timedelta一樣，卻又沒有那麼嚴謹。

def rel_mon(dt,im):
  a=dt+relativedelta(months=im)
  return a.year,a.month

跨月日數的計算

• 次月、前月的年份、月份(ymn,ymp)共4個值：以當天為基準，呼叫共同函數rel_mon、計算相對前後1個的年、月。
• 這4個整數應用在日數的計算。這裡就可以用datetime的相減了。
  • 因為未來日定在次月的1日，因此相減後的日數不必再加1
  • 日數串成檔案名稱，用以開啟公版模式的排放量檔案。

bdate=datetime.datetime.strptime(tdy,"%Y-%m-%d")
...
  mm=tdy.split('-')[1]
  smk='/nas2/cmaq2019/download-20220503/input/2019'+mm+'/grid03/smoke/'
  ymn,ymp=rel_mon(bdate,+1)[:],rel_mon(bdate,-1)[:] #next and previous month and year[y,m sequence]
  days=str((datetime.datetime(ymn[0],ymn[1],1)-datetime.datetime(ymp[0],ymp[1],25)).days)
  data_date='2019'+'{:02d}'.format(ymp[1])+'25.'+days
...
  fnames=[smk+kind[i]+data_date+'.'+doms[i]+'.ncf' for i in range(nf)]

檢討

• 公版模式將日數寫在檔案名稱，好處是在OS層面的操作，但在胯月程式的設計上，這樣的檔名還造成不小困擾。
• 此處將其名稱規則化、程式化，會更方便未來程式的發展，並減少檔名對照的錯誤。