气象信息可视化（三）——三维标量场可视化

一、实验目的

从ERA5再分析资料提取台风“温比亚”水平风速场数据,并利用体绘制技术使用MeteoInfoLab展现风速场的三维结构。

二、实验内容和要求

内容：

1．数据读取与预处理

2．设置颜色和不透明度传输函数

3．显示体绘制结果

要求：

1．展现风速大小 30 m/s 附近的风场结构，通过调整不透明度传输函数斜率和峰值来调整风速显示范围

2．同时强调风速大小为 20 m/s、30 m/s 附近的风场结构

使用数据：era5.u_component_of_wind.20180817.nc、era5.v_component_of_wind.20180817.nc

                                （a）                                                                 （b）

                                （c）                                                                  （d）

（▲图1 （a）采样值[0,20,30,40]，不透明度[0,0,1 ,0]；（b）采样值[0,20,30,40]，不透明度[0,0,0.5,0]；（c）采样值[0,10,30,50]，不透明度[0,0,1,0]；（d）采样值[0,10,30,50]，不透明度[0,0,0.5,0]）

path1='C:\Users\BoShi\Desktop\METO\era5.u_component_of_wind.20180817.nc'
path2='C:\Users\BoShi\Desktop\METO\era5.v_component_of_wind.20180817.nc'
f1= addfile_nc(path1)
f2= addfile_nc(path2)
levels = f1['level'][:]
lats = f1['latitude'][:]
lons = f1['longitude'][:]
u = f1['u'][0,:,:,:]
v = f2['v'][0,:,:,:]


f3 = interpolate.NearestNDInterpolator([levels,lats,lons], u)
f4 = interpolate.NearestNDInterpolator([levels,lats,lons], v)
gx = arange(lons.min(), lons.max(), 0.5)
gy = arange(lats.min(), lats.max(), 0.5)
gz = arange(levels.min(), levels.max(), 50)
xx,yy,zz = meshgrid(gx, gy, gz)
gu = f3([xx,yy,zz])
gv = f4([xx,yy,zz])
hs = sqrt(u**2 + v**2)      

ax =axes3d(orthographic=False,axis=True)
volumeplot(xx, yy, zz, hs[:,::-1,:], ray_casting='basic', cmap='parula',
    opacity_nodes=[0,15,20,25,30,35],opacity_levels=[0,0,0.5,0,0.5,0],vmin=0,vmax=40)
colorbar()
ax.set_zlim(900,100)
ax.set_xlim(60,150)
ax.set_ylim(0,70)
ax.set_xlabel('Longitude')
ax.set_ylabel('Latitude')
ax.set_zlabel('Level / hPa')

 

        （▲图2 将采样值设置为[0,15,20,25,30,35],不透明度设置为[0,0,1,0,1,0]时的风场结构）

其原理如图3所示：