ケッペンの気候区分の判定とPythonでの実装

# 関数定義：気候区の判定
def get_kubun(df, lat):
    # 気温と降水量から気候区分を判定
    # 必要情報の取得
    max_temp = df['月平均気温平年値'].max()
    min_temp = df['月平均気温平年値'].min()
    ave_temp = df['月平均気温平年値'].mean()

    # max_rain = df['月平均降水量平年値'].max()
    min_rain = df['月平均降水量平年値'].min()
    ave_rain = df['月平均降水量平年値'].mean()

    # 乾燥限界の計算

    # 夏の月の判定
    # 北半球と南半球では夏に相当する月が異なる
    if ('N' in lat):
        # 北半球
        sm_list = [4,5,6,7,8,9]
    elif('S' in lat):
        # 南半球
        sm_list = [1,2,3,10,11,12]
    else:
        raise ValueError('緯度の表記にNまたはSが存在しません。')
    df_sm = df[df['月'].isin(sm_list)]
    rain_year = df['月平均降水量平年値'].sum()
    rain_sm = df_sm['月平均降水量平年値'].sum()

    # 年降水量に占める夏季降水量の割合ごとにパターン分類
    ratio = rain_sm/rain_year

    if (ratio>=0.7):
        # 冬季乾燥
        dry_pattern = 'w'
    elif (ratio>0.3):
        # 年中同程度
        dry_pattern = 'f'
    elif(ratio>0):
        # 夏季乾燥
        dry_pattern = 's'
    else:
        raise ValueError('年降水量に占める夏季降水量の割合ratioが不正値です。')
    
    # パターンごとに乾燥限界の判定
    if (dry_pattern=='s'):
        r = 20*ave_temp
    elif (dry_pattern=='f'):
        r = 20*(ave_temp + 7)
    elif (dry_pattern=='w'):
        r = 20*(ave_temp + 14)
    else:
        raise ValueError('乾燥限界の判定パターンdry_patternが不正値です。')

    # 気候帯の判定
    if (max_temp<10):
        # 最暖月平均気温が10℃未満
        zone = 'E' # 寒帯
    elif (r>rain_year):
        # 年平均降水量が乾燥限界未満
        zone = 'B' # 乾燥帯
    elif (max_temp<10):
        # 最暖月平均気温が10℃未満
        zone = 'E' # 寒帯
    elif (min_temp>=18):
        # 最寒月平均気温18℃以上
        zone = 'A' # 熱帯
    elif (min_temp>=-3):
        # 最寒月平均気温18℃未満-3℃以上
        zone = 'C' # 温帯
    elif (min_temp<-3):
        # 最寒月平均気温-3℃未満
        zone = 'D' # 亜寒帯（冷帯）
    else:
        raise ValueError('気候帯の判定に失敗しました。')
    
    # 気候区分の判定
    if (zone=='A'):
        # 熱帯
        if (min_rain>=60):
            kubun = 'Af' # 熱帯雨林気候
        elif (min_rain>(100-0.4*ave_rain)):
            kubun = 'Am' # 熱帯モンスーン気候
        else:
            kubun = 'As' # サバナ気候
    elif (zone=='B'):
        # 乾燥帯
        if (0.5*r>rain_year):
            kubun = 'BW' # 砂漠気候
        else:
            kubun = 'BS' # ステップ気候
    elif (zone=='C'):
        # 温帯
        if (dry_pattern=='s')&(min_rain<30):
            kubun = 'Cs' # 地中海性気候
        elif (dry_pattern=='w'):
            kubun = 'Cw' # 温暖冬季少雨気候
        elif (max_temp>=22):
            kubun = 'Cfa' # 温暖湿潤気候
        else:
            kubun = 'Cfb' # 西岸海洋性気候
    elif (zone=='D'):
        # 亜寒帯（冷帯）
        if (dry_pattern=='s')&(min_rain<30):
            kubun = 'Ds' # 高地地中海性気候
        elif (dry_pattern=='w'):
            kubun = 'Dw' # 亜寒帯冬季少雨気候
        else:
            kubun = 'Df' # 亜寒帯湿潤気候
    elif (zone=='E'):
        # 寒帯
        if (max_temp>=0):
            kubun = 'ET' # ツンドラ気候
        else:
            kubun = 'EF' # 氷雪気候
    
    return kubun