Хорошо, я выяснил, в чем проблема, благодаря другому посту .Нужно использовать опцию extension = "both".К сожалению, эта опция не работает с логарифмическими масштабами.
Решение состоит в том, чтобы вручную изменить масштаб диапазона данных.Пример приведен ниже:
from matplotlib import ticker
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
data = np.random.rand(25,25)
data2 = np.random.rand(25,25)*1e-32
data = np.hstack([data,data2])
xGrid, yGrid = np.meshgrid(np.linspace(0,1,data.shape[1]),np.linspace(0,1,data.shape[0]))
levels=np.logspace(np.log10(1e-16),np.log10(2),100)
locator = ticker.LogLocator(base=10)
#mask data
dataMasked = np.where(data < 1e-16, 1e-16, data)
cs = plt.contourf(xGrid, yGrid, dataMasked, levels, vmin = 1e-16, vmax = 2, extend="both", locator=locator)
plt.colorbar(cs, ticks=locator)