u, v风和风速风向的相互转换

u, v风和风速风向的相互转换

风向的定义

风向是指风的来向,气象上一般定义正北方向为0, 顺时针移动。

风向Dir=0°(或360°), u=0, v<0, 正北风;

风向Dir=90°, u<0, v=0,正东风;

风向Dir=180°, u=0, v>0,正南风;

风向Dir=270°, u>0, v=0,正西风。

u, v风和风速风向之间相互转换

三角函数所使用的极坐标系,其0°对应X轴正方向,逆时针为正;而气象学中0°对应的是Y轴正方向,顺时针为正。但是我们依旧可以利用好三角函数去计算风向。

已知风速wspd和风向wdir,计算u, v风:

已知u, v风, 计算风速wspd和wdir:

注:上式中atan2返回的是弧度,实际需要转化为角度,mod为取余函数。

arctan2是比arctan更智能的函数,能自动对象限进行区分,arctan2的函数如下:

python中的编程如下:

import numpy as np

deg = 180.0/np.pi

rad = np.pi/180.0

# wspd, wdir to u, v

wspd = 20

wdir = 260.0

u = -wspd*np.sin(wdir*rad)

v = -wspd*np.cos(wdir*rad)

print('wspd =',wspd, ' wdir =',wdir, ' u =',u, ' v =',v)

# u, v to wspd, wdir

u = 5

v = -10

wdir1 = 180.0 + np.arctan2(u, v)*deg

wdir2 = 270.0 - np.arctan2(v, u)*deg

print('u =',u,' v =',v, ' wspd =',wspd, ' wdir =',wdir1,wdir2)

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