风向搞不清？如何根据u v风求风向？

经常被风向和对应的角度搞晕，包括本人在写这篇文章时，尽管已经了解过几回，还是差点被绕晕。

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)

参考：

https://github.com/blaylockbk/Ute_WRF/blob/master/functions/wind_calcs.py

http://colaweb.gmu.edu/dev/clim301/lectures/wind/wind-uv

https://confluence.ecmwf.int/pages/viewpage.action?pageId=133262398

https://en.wikipedia.org/wiki/Atan2