気象学における流線関数・速度ポテンシャルとPythonでの計算方法 - Qiita

はじめに 季節〜気候スケールの大気の水平の流れ場を表現する場合には、流線関数(stream function)や速度ポテンシャル(velocity potential)を用いることがある。 これらの量を東西・南北風速から計算するには、後述するようにPoisson方程式を解く必要があり、localな差分計算のみからは求まらない。このため、例えばMetPyのmetpy.calcには関数が用意されておらず、別のパッケージを用いる必要がある。 ここでは、xarrayで読み込んだデータに対して、windspharmというPythonパッケージを用いて計算する方法を説明する。windspharmは、全球の風速データに対して球面調和関数展開を適用し、流線関数・速度ポテンシャルなどの風に関わる諸量を計算することができる。 PythonのwindspharmパッケージではなくCDOを使う方法については、以下