Вы можете из индекса 3 дополнительных столбца, которые представляют час, день и месяц, и использовать их для последующего объединения. DatetimeIndex имеет атрибуты для разных частей отметки времени:
import pandas as pd
ind = pd.date_range(start='2020-01-01', end='2020-01-20', periods=10)
df = pd.DataFrame({'number' : range(10)}, index = ind)
df['hour'] = df.index.hour
df['day'] = df.index.day
df['month'] = df.index.month
print(df)
number hour day month
2020-01-01 00:00:00 0 0 1 1
2020-01-03 02:40:00 1 2 3 1
2020-01-05 05:20:00 2 5 5 1
2020-01-07 08:00:00 3 8 7 1
2020-01-09 10:40:00 4 10 9 1
2020-01-11 13:20:00 5 13 11 1
2020-01-13 16:00:00 6 16 13 1
2020-01-15 18:40:00 7 18 15 1
2020-01-17 21:20:00 8 21 17 1
2020-01-20 00:00:00 9 0 20 1