WRF后处理：WRF风旋转到地球相对坐标
WRF作为应用最广泛的中尺度气象模型，将物理空间投影到计算空间会涉及到投影。
区域模拟中，常用的投影方案有三种：
(1) 兰伯特保角圆锥投影(Lambert Conformal Conic)，适用于中纬度地区。
(图片引用自2021年 WRF培训材料Michael Duda的ppt，下同)
(2) 极地立体投影(Polar Stereographic) ，适用于高纬度地区。
(3) 墨卡托投影(Mercator )投影，适用于低纬度地区。
当然全球模拟的应用中，使用等距圆柱投影(Cylindrical Equidistant)，是经纬度投影中的一种，WRF中设置为lat-lon，这里按下不表。
在所有投影中，WRF 输出的U , V 风是相对于模式网格的，而不是相对于地球坐标。在墨卡托投影的情况下，模式网格与地球坐标对齐，因此不需要将风旋转至相对地球的坐标。但是，对于兰伯特和极地立体投影，需要进行旋转。
将WRF输出的U，V风转为相对地球的风。其中COSALPHA和SINALPHA 是WRF输出的(Local cosine/sine of map rotation)。
Uearth = U*cosalpha - V*sinalpha
Uearth = V*cosalpha + U*sinalpha
实际绘图中，也不能直接绘制Uearth和Vearth，要根据地图的投影方式将其转化至地图的X/Y空间。可使用python中basemap的rotate_vector()函数。
Urot, Vrot = map.rotate_vector(Uearth,Vearth,lons,lats)
下图展示的是直接绘制(U，V)、(Uearth, Vearth)和(Urot, Vrot)，来源于https://www-k12.atmos.washington.edu/~ovens/wrfwinds.html，可在原网址中获取python源码。
如果使用NCL的 wrf_user_getvar()函数或者wrf-python的getvar()函数读取风，则函数中已经自动将风旋转，无需进行上述操作。
参考:
https://www-k12.atmos.washington.edu/~ovens/wrfwinds.html
https://www2.mmm.ucar.edu/wrf/users/tutorial/presentation_pdfs/202101/duda_wps_general.pdf
https://blog.csdn.net/weixin_46296318/article/details/106382860
文章来源于微信公众号：气海同途
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