如何计算 Metpy 中的散度？答案

【问题标题】：How to Calculate the Divergence in Metpy?如何计算 Metpy 中的散度？
【发布时间】：2019-07-22 05:13:37
【问题描述】：

您想知道在 Metpy 中是如何进行散度计算的吗？我们知道，在 Grads 中，散度的计算是通过有限差分法进行的，如下所示：

pi = 3,14159265359 

dtr = pi / 180 

a = 6,371e6 

dx = a * cos (dtr * lat) * dtr * cdiff (lon, x) 

dy = a * dtr * cdiff (lat, y) 

div = cdiff (u, x) / dx + cdiff (v, y) / dy-v * tan (dtr * lat) / a

但是，在 Metpy 中，我没有找到任何关于如何执行散度计算的详细信息（就像在 Grads 中一样）。

【问题讨论】：

标签： metpy

【解决方案1】：

MetPy 的散度计算 (metpy.calc.divergence) 内部使用 3 点差分 first_derivative 函数以笛卡尔形式计算散度为

As referenced in the MetPy documentation，这会根据 Bowen 和 Smith (2005) 公式明确处理不规则间距。但是，GrADS 包含的最终坐标校正项 v * tan (dtr * lat) / a 不包含在当前的 MetPy 计算中（这是 an open issue on GitHub 的一部分）。

【讨论】：

【解决方案2】：

MetPy 中的散度是通过使用 MetPy 中的 first_derivative 函数计算的，该函数基于中心，除了边缘点，将 dudx 和 dvdy 相加。如果您通过metpy.calc.divergence 或metpy.calc.first_derivative 和Xarray.Dataset 传递坐标/投影信息，它将计算跨不同网格的散度。否则，您需要提供网格间距。有关散度函数和坐标数组处理的更多信息，请参阅https://unidata.github.io/MetPy/latest/_modules/metpy/calc/kinematics.html#divergence 和https://unidata.github.io/MetPy/latest/api/generated/metpy.calc.first_derivative.html#metpy.calc.first_derivative。

【讨论】：

从 MetPy 0.10.2 开始，metpy.calc.divergence 在使用 xarray 时尚未提取所需的元数据；您仍然必须自己提供网格间距。然而，有一个方便的函数grid_deltas_from_dataarray 让这变得简单。