Как перевести UV в направление и скорость ветра? How to convert wind UV-components to direction and velocity?

 Всё просто. 

def uv2dir(u, v):

    '''

    Источник:

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

    '''

    import numpy as np    

    direction = (270 - np.rad2deg(np.arctan2(v, u))) % 360

    veloctity = np.sqrt(np.square(u) + np.square(v))

    return direction, velocity

Дъявол в мелочах))

Во-первых, нужно передавать аргументы в arctan2 именно в порядке V, U (сначала Y, потом X). Об этом написано в строке документации функции. Дополнительно можно прочитать на странице Wind Direction Quick Reference от NCAR/UCAR. Вот цитата оттуда:

"This discussion assumes that the two-argument arctangent function, atan2(y,x), returns the arctangent of y/x in the range -π to π radians, -180 to 180 degrees.  C, C++,  Python, Fortran, Java, IDL, MATLAB and R all follow this convention.

Warning: Spreadsheets, including Microsoft Excel, LibreOffice Calc and Google Docs switch the arguments, so that atan2(x,y) is the arctangent of y/x.

To check your software, compute atan2(1,-1). If it equals 2.36 radians (135 degrees) then your software uses the programming language convention and you can use these formulas unchanged. If it equals -0.79 radians (-45 degrees) then your software follows the spreadsheet convention and you must switch the arguments of atan2 in the following equations." и сначала python-овская функция arctan2."

Во-вторых, повороты координатных осей с целью получить именно метеорологическое направление ветра. По традиции в метеорологии:

• название ветра указывает ОТКУДА он дует. Так южный ветер дуют с юга, а восточный - с востока. Напомню, что для морских течений наоборот;
• Южный и западный ветра ассоциируются с положительными направлениями компонент ветра V и U соответственно.

Поэтому возникает 270 - это поворот на 90 градусов (в тригонометрическом круге, на котором считаем в радианах, ноль находится на "3ч/востоке", тогда как географический азимут отсчитывается от "12ч/севера").

Также нужно сделать разворот на 180 градусов чтобы получить направление "как в метеорологии" (см. выше).

В-третьих, самый изящный момент - % 360, т.е. остаток от деления на 360. Это лаконичное применение оператора "%" решает проблему выхода расчётов за пределы 360 градусов. В случае, когда направлеие ветра от 0 до 360, этот оператор фактически игнорируется. Но в случае выхода за предел 360 в большую сторону, берётся остаток, т.е. из значения просто вычитается 360. Очень изящное решение - никаких условий и дополнительных проверок! Bravo!