深色模式
GPU 风粒子：让矢量场流动起来
风粒子把矢量场（vector field，每个位置一个速度向量）的局部方向和速度变成可追踪的运动。粒子通常只是可视化采样点，不是实际空气分子的追踪记录。固定高度上的 U/V 也只描述水平流动，不能因为画在三维地球上，就称为完整三维大气运动。
不熟悉速度分量时先读向量；Euler 与 RK2 的手算例子见数值积分。本页再把这些步骤放回地球与 GPU。
速度与坐标不能直接相加
若 U/V 单位是 m/s，经纬度 lon/lat 使用弧度（radian），在半径 R（米）的球面近似下，角速度（angular velocity）为：
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dLon/dt = U / (R × cos(lat))
dLat/dt = V / RdLon/dt 读作“经度对时间的导数（derivative）”，单位 rad/s，表示每秒改变多少弧度；纬度同理。乘以秒数 dt 后得到角位移，cos(lat) 是纬度的余弦。赤道附近向东 10 m/s，60 秒大约走 600 m，而不是 600°。接近极点时 cos(lat) 很小，经度参数本身退化。简单把分母夹到某个值只是一种数值保护，不是完整的极区积分方案；可使用局部切平面或三维位置与切向矢量推进，再投影回参考表面。
RK2 用中点改善方向估计
欧拉法（Euler method）只使用起点速度。二阶龙格–库塔法（second-order Runge–Kutta，RK2）的中点形式先用起点速度预测半步位置，再在该位置采样速度完成整步：
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k1 = velocity(position, time)
mid = advance(position, k1, dt/2)
k2 = velocity(mid, time+dt/2)
next = advance(position, k2, dt)k1、k2 是两次采样得到的速度向量（m/s），mid 是半步预测位置，dt 是模拟秒数；它们不是新的预报帧。这里的 advance 必须与坐标系统匹配，不能把角速度和米每秒混用。时间变化的场还要在中间时刻采样 U/V。步长过大时，再好的积分法也可能跳过狭窄锋区；可限制最大步长并用解析恒定风作对照。
GPU 状态与轨迹
每颗粒子状态存入纹理，通过 ping-pong 从旧状态生成新状态，再绘制点或线段。寿命到期、出区域或进入缺测区时重新播种。种子决定初始分布，固定种子方便比较算法；绘图粒子密度不等于真实空气密度。
轨迹可以保留位置历史，也可以用屏幕累积衰减。前者跟随地球稳定，后者在旋转相机时需要特别处理。若数据时间跳变，旧轨迹继续残留可能暗示不存在的连续历史，应选择清空或明确标识。
本页实际实现区域静态 U/V 场的球面局部 Euler 推进：浮点速度纹理 → 双线性采样 → 状态 ping-pong → 点粒子。可调数量、模拟时间倍率并冻结积分。RK2 与轨迹历史在上文作为后续算法扩展讲解。
风的运动
观察 GPU 更新粒子状态与在地球上的运动。
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教学合成数据，不代表真实观测或天气预报。规则场用于验证，拟真形态用于观察复杂结构。 数据说明
查看运行源码
此代码直接读取实际运行的实验模块。按 kind 分支定位当前实验，也可查看数据公式和 GLSL。
读取源码…观察任务
比较规则风与包含涡旋、多尺度扰动的拟真风。观察涡旋中心与区域边缘，粒子是否异常加速、跳变或堆积？随后思考：把粒子总数翻倍，会让“风速”翻倍吗？
展开答案
粒子数改变采样密度与 GPU 成本，不应改变每颗粒子的积分速度。中心与边缘问题可来自坐标退化、过大步长、采样或播种策略。拟真合成风用于暴露复杂边界，不保证满足真实气象约束；需要另外用零风、恒定东风、反向两帧等小场验证数值。
阅读依据：Cesium 1.145 ComputeCommand 源码（internal）、Cesium 1.145 Ellipsoid 源码。