PySkewT 🌪️ v2.0

Diagramas Termodinámicos Skew-T ln-P y Análisis de Sondeos Atmosféricos en Python.

Modern, high-performance Skew-T ln-P thermodynamic diagram engine and sounding analysis in Python.

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🌟 Novedades en la Versión 2.0 (v2)

PySkewT v2 es una reescritura moderna, modular y altamente optimizada del proyecto original, diseñada tanto para análisis operacional en meteorología como para investigación y docencia:

• ⚡ Rendimiento 10x superior: Grilla de fondo generada en menos de 120 ms mediante LineCollection vectorizado de Matplotlib, reemplazando bucles iterativos lentos.
• 🎯 Precisión Científica y Termodinámica Rigurosa:
  • Fórmulas de Bolton (1980) y estándares de la OMM (WMO) para presiones de vapor de saturación $e_s(T)$ y relaciones de mezcla $w_s(T, p)$.
  • Integración numérica de pseudoadiabatas húmedas mediante Runge-Kutta de 4to orden (RK4) estable y continuo en toda la tropósfera.
• 📊 Diagnóstico Convectivo Automatizado:
  • LCL (Nivel de Condensación por Ascenso) con temperatura y presión exactas.
  • LFC (Nivel de Convección Libre) y EL (Nivel de Equilibrio).
  • CAPE (Convective Available Potential Energy) y CIN (Convective Inhibition).
  • Lifted Index (LI), K-Index, Total Totals (TT) y Agua Precipitable (PW).
• 🎨 Visualización de Calidad de Publicación y Temas:
  • Sistema de Paletas de Colores: Alterná instantáneamente entre modern (limpio y de alto contraste), dark (modo oscuro operacional), classic (estilo papel meteorológico tradicional) o accessible (seguro para daltonismo / Okabe-Ito).
  • Sombreado automático de CAPE (rojo/coral traslúcido) y CIN (azul celeste/cian).
  • Trayectoria gráfica del ascenso de la parcela superficial ($T_{parcel}$).
  • Resalte visual de la isoterma de 0°C (nivel de congelamiento) en azul celeste.
  • Columna lateral dedicada para barbas de viento (wind barbs) con muestreo inteligente anti-solapamiento.
  • HUD resumen con todos los parámetros termodinámicos en la esquina superior.
• 📁 Lector Universal de Sondeos: Compatibilidad directa con archivos de la Universidad de Wyoming (UWYO), tablas ASCII/CSV y arreglos de NumPy.
• 🔄 100% Retrocompatible: Mantiene la interfaz original de la v1 (SkewT.py) sin romper scripts existentes.

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📸 Vista Previa (Ejemplo v2)

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🚀 Instalación Rápida

Podés instalar el paquete en modo editable o directamente desde el repositorio:

git clone https://github.com/rodriuru/PyskewT.git
cd PyskewT
pip install .

Requisitos:

• python >= 3.8
• numpy >= 1.20
• matplotlib >= 3.5
• scipy >= 1.7

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💻 Uso

1. Desde la Línea de Comandos (CLI)

Generar un diagrama completo a partir de un sondeo en formato Wyoming (sondeo3.txt):

# Ejecutar con el tema por defecto (modern)
python3 -m pyskewt sondeo3.txt -o sondeo_modern.png

# O en Modo Oscuro (ideal para dashboards o pantallas nocturnas)
python3 -m pyskewt sondeo3.txt --theme dark -o sondeo_dark.png

# O con paleta Accesible (segura para daltonismo)
python3 -m pyskewt sondeo3.txt --theme accessible -o sondeo_accessible.png

# O estilo Clásico tradicional de papel
python3 -m pyskewt sondeo3.txt --theme classic -o sondeo_classic.png

Opciones disponibles en el CLI:

pyskewt [-h] [-o OUTPUT] [--theme {modern,dark,classic,accessible}] [--dpi DPI] [--title TITLE] [--no-winds] [--no-parcel] [--show] archivo

2. Desde Script de Python (API v2)

from pyskewt import SkewT, Sounding

# 1. Cargar sondeo (formato Wyoming o texto)
sounding = Sounding.from_file("sondeo3.txt")

# 2. Inicializar diagrama seleccionando tema ('modern', 'dark', 'classic', o 'accessible')
skew = SkewT(theme="dark", with_wind_barbs=True)

# 3. Dibujar grilla termodinámica de fondo
skew.draw_background()

# 4. Trazar perfiles y calcular parámetros
indices = skew.plot_sounding(
    sounding,
    plot_parcel=True,
    shade_cape_cin=True,
    plot_winds=True,
    title="Sondeo Atmosférico - Skew-T ln-P (Modo Oscuro)"
)

# 5. Guardar en alta definición
skew.save("salida_dark.png", dpi=300)
print(f"CAPE: {indices['cape']:.1f} J/kg | LCL: {indices['p_lcl']:.1f} hPa")

3. Modo Retrocompatible (API v1)

Si tenés scripts que usaban la versión anterior:

from SkewT import SkewT
import numpy as np

m = SkewT(1)
m.draw_background()
sondeo = np.loadtxt("sondeo3.txt", skiprows=4)
m.graficar(sondeo)
m.fig.savefig("aa.png", dpi=300)

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⏱️ Comparativa de Rendimiento (Benchmark)

Característica	PySkewT v1 (2021)	PySkewT v2 (2026)	Mejora
Generación de grilla de fondo	Bucles individuales ax.plot (~850 ms)	LineCollection vectorizado (~118 ms)	~7x más rápido
Integración de pseudoadiabatas	Euler directo con paso fijo	Runge-Kutta 4to orden (RK4)	Precisión O(h⁴) y estable
Cálculo de CAPE / CIN / LCL	No disponible / Manual	Automático integrado (~50 ms)	Nuevo en v2
Barbas de Viento	No disponible	Columna lateral dedicada	Nuevo en v2
Compatibilidad NumPy 2.x	Incompatible (np.trapz)	Totalmente compatible	100% compatible

Para ejecutar el benchmark en tu entorno:

python3 examples/benchmark_v1_vs_v2.py

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🧪 Pruebas Unitarias (Tests)

Para correr la suite de pruebas unitarias:

python3 -m unittest discover -s tests -v

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📚 Fundamentos Físicos

1. Transformación Skew-T: $$x = T - \beta \ln\left(\frac{p}{p_0}\right), \quad y = -\ln(p)$$ donde $\beta = 40.0$ y $p_0 = 1000\text{ hPa}$, lo que otorga la inclinación clásica de 45° a las isotermas.
2. Presión de Vapor de Saturación (Bolton 1980): $$e_s(T) = 6.112 \exp\left(\frac{17.67 \cdot T}{T + 243.5}\right)\text{ hPa}$$
3. Gradiente Adiabático Húmedo: $$\frac{dT}{dp} = \frac{R_d T}{p c_p} \left[ \frac{1 + \frac{L_v w_s}{R_d T}}{1 + \frac{\epsilon L_v^2 w_s}{c_p R_d T^2}} \right]$$

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📄 Licencia

Este proyecto está bajo la Licencia GNU General Public License v3.0 (GPL-3.0). Ver el archivo LICENSE para más detalles.