WRF模式简易操作---中文指南.doc
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1、.WRF 模式操作指南The Institute of Atmospheric Physics, Chinese Academy of SciencesNortheast Institute of Geography and Agroecology, Chinese Academy of Sciences中国科学院大气物理研究所中国科学院东北地理与农业生态研究所二一七年三月二十日 .目录1. WRF 模式简介 .12. WRF 模式的安装 .22.1 安装环境 .22.2 模式源程序.22.3 NetCDF 函数库的安装22.4 标准初始化(SI)的安装 62.5 WRF 模式的安装.93.
2、WRF 模式与 T213 模式嵌套.173.1 嵌套方案 .173.2 嵌套程序设计 .173.3 编译嵌套程序 .213.4 嵌套的实现 .224. WRF 模式系统的运行.294.1 理想大气方案.294.2 真实大气方案 .325. WRF 模式系统作业卡.475.1 源程序.475.2 真实大气方案 .486. 模式结果的显示处理 .61.6.1 Vis5D 格式 .616.2 MICAPS 格式.626.2 GrADS 格式 .65附录 1. WRF 模式参数配置说明 .68附录 2. T213 场库参数表 .78.WRF 模式系统安装/调试技术报告1. WRF 模式简介WRF(We
3、ather Research Forecast)模式系统是由许多美国研究部门及大学的科学家共同参与进行开发研究的新一代中尺度预报模式和同化系统。WRF 模式系统的开发计划是在 1997 年由 NCAR 中小尺度气象处、NCEP 的环境模拟中心、FSL 的预报研究处和奥克拉荷马大学的风暴分析预报中心四部门联合发起建立的,并由国家自然科学基金和 NOAA 共同支持。现在,这项计划,得到了许多其他研究部门及大学的科学家共同参与进行开发研究。WRF 模式系统具有可移植、易维护、可扩充、高效率、方便的等诸多特性,将为新的科研成果运用于业务预报模式更为便捷,并使得科技人员在大学、科研单位及业务部门之间的交
4、流变得更加容易。WRF 模式系统将成为改进从云尺度到天气尺度等不同尺度重要天气特征预报精度的工具。重点考虑 110 公里的水平网格。模式将结合先进的数值方法和资料同化技术,采用经过改进的物理过程方案,同时具有多重嵌套及易于定位于不同地理位置的能力。它将很好的适应从理想化的研究到业务预报等应用的需要,并具有便于进一步加强完善的灵活性。WRF 模式作为一个公共模式,由 NCAR 负责维护和技术支持,免费对外发布。第一版的发布在 2000 年 11 月 30 日。随后在 2001 年 5 月 8 日,第二次发布了 WRF 模式,版本号为 1.1。2001 年 11 月 6 日,很快进行了模式的第三次
5、发布,只是改了两个错误,没有很大的改动,因此版本号定为 1.1.1。直到2002 年 4 月 24 日,才正式第四次发布,版本号为 1.2。同样,在稍微修改一些错误后,2002 年 5 月 22 日第五次版发布模式系统,版本号为 1.2.1。原定于2002 年 10 月份左右的第六次发布,直到 2003 年 3 月 20 才推出,版本号为1.3。2003 年 11 月 21 日进行了更新。2004 年 5 月 21 日推出了嵌套版本V2.0。2004 年 6 月 3 日进行了更新。到 2006 年 1 月 30 日为止最新版本为 2.1.2。.2WRF 模式的安装2.1 安装环境2.1.1 硬
6、件环境WRF 模式是一个多机型、跨平台、标准化的模式。可以在 IBM AIX,SGI IRIX, PC LINUX 等机型上运行。2.1.2 软件环境WRF 模式的运行系统中的一般需要的安装软件环境包括:UNIX(LINUX)操作系统Perl5.003 以上Fortran 程序编辑器(包括 Fortran90 和 Fortran77 编译器)C 程序编译器NetCDF 函数库,版本在 3.3.1 以上(必须包含 Fortran77,Fortran90以及 C 的程序调用接口)MICAPS 图形显示系统、 VIS5D 图形显示系统、GrADS 或者 RIP 等2.2 模式源程序WRF 模式系统运
7、行所需要的程序包括:标准初始化(SI): WRF 模式的数据前处理部分。可从写成 GRIB 码的 AVN 数据文件中读取模式区域所需的数据,并插值成 WRF 所需的变量场。WRF 模式: WRF 模式的初始场/边界条件生成以及模式积分计算部分。2.3 NetCDF 函数库的安装2.3.1 文件获取目前,由于 WRF 模式的数据处理格式主要是应用较为常见的 NetCDF 数据格式。因此,在安装 WRF 模式的标准初始化以及 WRF 主模式前,必须在操作系统环境中先安装 NetCDF 程序包,生成 NetCDF 函数库。在运行的系统环境中,如果没有安装 NetCDF 函数库,则必须自己安装。 Ne
8、tCDF 程序包的下载地址为http:/www.unidata.ucar.edu/packages/netcdf/ 从网站中,可以获得 NetCDF 的压缩程序包 netcdf.zip 或者 netcdf.tar.Z。2.3.2 安装环境不同平台要求也不一样,但必需有 25 兆的可用空间用来解压、编译和运行测试。由于 WRF 模式的程序采用了 C,Fortran77 和 Fortran90 编写,所以也要求操作平台具有 FORTRAN77,FORTRAN90 和标准 C(或 C)编译器。netCDF 将会编译并测试相应的语言接口。2.3.3 指定编译环境.首先要选择并指定一个恰当的编译环境。如
9、果需要,可设置CC,CFLAGS, FC, FFLAGS, CXX, CXXFLAGS, F90 和 F90FLAGS中任何环境变量,以指明相应的编译环境。环境变量也就是用户外壳程序(shell)管理的参数,并被 shell 程序用于运行应用程序(例如设置脚本程序) 。一些环境变量的说明可参见下表(表 1) 。表 1 编译 NetCDF 的一些环境变量及其说明变量 描述 NotesCC C 编译器 如果未指定,设置脚本程序将试图找出合适的 C 编译器,如:cc, c89, xlc, or gcc。FCFortran 编译器(如果存在)如果未指定,设置脚本程序将试图找出合适的 Fortran 9
10、0 or Fortran 77 编译器。 如果不需要 Fortran 接口,则可将 FC 设置为“。 F90Fortran 90 编译器(如果存在)如果未指定,设置脚本程序将试图找出合适的 Fortran 90 编译器。 如果指定了 Fortran 90 编译器,则不需要 FC 参数。如果不需要 Fortran 90 接口,则可将 F90 设置为“。 CXX C+编译器 如果未指定,设置脚本程序将试图找出合适的 C+编译器。 不需要 C+接口时,可将 CXX 设置为 “。CFLAGS C 编译器参数选项 例如 “-0“ 或 “-g“CPPFLAGS C 预处理参数选项 例如“-DNDEBUG“
11、 是忽略声明部分的检测(assertion)FFLAGS Fortran 编译器参数选项 例如“-O“ 或 “-g“F90FLAGSFortran 90 编译器参数选项例如“-O“ 或 “-g“。如果未指定,则采用 FFLAGS 的值。CXXFLAGS C+ 编译器标志 例如“-O“ 或 “-g“ARFLAGSNMFLAGSFPPM4FLAGSLIBSFLIBS 混合参数选项 在一些操作平台中可能用到这些参数中的一个或几个。值得注意的是,如果不设置环境变量,那么配置脚本程序将会试图找出相应合理的设置值。但在 IBM SP 机器上,如果用户不设置 Fortran90 的编译和编译选项,那么配置脚
12、本往往找不到正确的 Fortran90 编译器和编译选项,从而造成 NetCDF 函数库中没有 Fortran90 的程序接口。.环境变量也就是用户外壳程序(shell)管理的参数,并被 shell 程序用于运行应用程序(例如设置脚本程序) 。典型的环境变量有:环境变量名 变量值USER steveHOME /home/stevePATH /bin:/usr/bin:/home/steve/bin执行命令行命令“env” ,可得到当前环境中的环境变量列表。定义和设置环境变量的方式取决于用户所用的外壳(Shell)类型。Csh 类shell(如 csh、tcsh )用户设置方式如下:setenv
13、 CC c89setenv CPPFLAGS “-0 -DNDEBUG”而标准 UNIX shell(例如 sh、ksh、bash)用户要设置上面同样的环境变量,可如下设置:export CC=c89export CPPFLAGS=”-0 -DNDEBUG”以上两种方式中,参数值中带有将值的各部分分开的空格分隔符时,双引号不能省略。否则,参数值只是设置为所要取值得一部分。标准 shell 用户还有一种额外的快捷方式为单一命令定义和设置环境变量。环境变量可在命令行中定义和设置,并只在这一行中生效。例如:export FOO=fooenv | grep FOOFOO=fooFOO=bar env
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