WRF模式簡易操作---中文指南.doc

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中國科學院大氣物理研究所中國科學院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所二一七年三月二十日 目錄1. WRF模式簡介 .12. WRF模式的安裝 .2 2.1 安裝環(huán)境 .2 2.2 模式源程序.2 2.3 NetCDF函數(shù)庫的安裝2 2.4 標準初始化（SI）的安裝 6 2.5 WRF模式的安裝.93. W

2、RF模式與T213模式嵌套.17 3.1 嵌套方案 .17 3.2 嵌套程序設計 .17 3.3編譯嵌套程序 .21 3.4 嵌套的實現(xiàn) .224. WRF模式系統(tǒng)的運行.29 4.1 理想大氣方案.29 4.2 真實大氣方案 .325. WRF模式系統(tǒng)作業(yè)卡.47 5.1 源程序.47 5.2 真實大氣方案 .486. 模式結(jié)果的顯示處理 .61 6.1 Vis5D格式 .61 6.2 MICAPS格式.62 6.2 GrADS格式 .65附錄1. WRF模式參數(shù)配置說明 .68附錄2. T213場庫參數(shù)表 .78WRF模式系統(tǒng)安裝/調(diào)試技術報告1. WRF模式簡介 WRF(Weather

3、Research Forecast)模式系統(tǒng)是由許多美國研究部門及大學的科學家共同參與進行開發(fā)研究的新一代中尺度預報模式和同化系統(tǒng)。WRF模式系統(tǒng)的開發(fā)計劃是在1997年由NCAR中小尺度氣象處、NCEP的環(huán)境模擬中心、FSL的預報研究處和奧克拉荷馬大學的風暴分析預報中心四部門聯(lián)合發(fā)起建立的，并由國家自然科學基金和NOAA共同支持?，F(xiàn)在，這項計劃，得到了許多其他研究部門及大學的科學家共同參與進行開發(fā)研究。WRF模式系統(tǒng)具有可移植、易維護、可擴充、高效率、方便的等諸多特性，將為新的科研成果運用于業(yè)務預報模式更為便捷，并使得科技人員在大學、科研單位及業(yè)務部門之間的交流變得更加容易。 WRF模式系統(tǒng)

4、將成為改進從云尺度到天氣尺度等不同尺度重要天氣特征預報精度的工具。重點考慮110公里的水平網(wǎng)格。模式將結(jié)合先進的數(shù)值方法和資料同化技術，采用經(jīng)過改進的物理過程方案，同時具有多重嵌套及易于定位于不同地理位置的能力。它將很好的適應從理想化的研究到業(yè)務預報等應用的需要，并具有便于進一步加強完善的靈活性。 WRF模式作為一個公共模式，由NCAR負責維護和技術支持，免費對外發(fā)布。第一版的發(fā)布在2000年11月30日。隨后在2001年5月8日，第二次發(fā)布了WRF模式，版本號為1.1。2001年11月6日，很快進行了模式的第三次發(fā)布，只是改了兩個錯誤，沒有很大的改動，因此版本號定為1.1.1。直到2002年

5、4月24日，才正式第四次發(fā)布，版本號為1.2。同樣，在稍微修改一些錯誤后，2002年5月22日第五次版發(fā)布模式系統(tǒng)，版本號為1.2.1。原定于2002年10月份左右的第六次發(fā)布，直到2003年3月20才推出，版本號為1.3。2003年11月21日進行了更新。2004年5月21日推出了嵌套版本V2.0。2004年6月3日進行了更新。到2006年1月30日為止最新版本為2.1.2。2WRF模式的安裝2.1 安裝環(huán)境2.1.1 硬件環(huán)境 WRF模式是一個多機型、跨平臺、標準化的模式?？梢栽贗BM AIX，SGI IRIX，PC LINUX等機型上運行。2.1.2 軟件環(huán)境 WRF模式的運行系統(tǒng)中的一

6、般需要的安裝軟件環(huán)境包括：UNIX（LINUX）操作系統(tǒng)Perl5.003以上Fortran程序編輯器（包括Fortran90和Fortran77編譯器）C程序編譯器NetCDF函數(shù)庫，版本在3.3.1以上（必須包含F(xiàn)ortran77,Fortran90 以及C的程序調(diào)用接口）MICAPS圖形顯示系統(tǒng)、VIS5D圖形顯示系統(tǒng)、GrADS或者RIP等2.2模式源程序 WRF模式系統(tǒng)運行所需要的程序包括： 標準初始化（SI）: WRF模式的數(shù)據(jù)前處理部分?？蓮膶懗蒅RIB碼的AVN數(shù)據(jù)文件中讀取模式區(qū)域所需的數(shù)據(jù)，并插值成WRF所需的變量場。 WRF模式： WRF模式的初始場/邊界條件生成以及模式

7、積分計算部分。2.3 NetCDF函數(shù)庫的安裝2.3.1 文件獲取 目前，由于WRF模式的數(shù)據(jù)處理格式主要是應用較為常見的NetCDF數(shù)據(jù)格式。因此，在安裝WRF模式的標準初始化以及WRF主模式前，必須在操作系統(tǒng)環(huán)境中先安裝NetCDF程序包，生成NetCDF函數(shù)庫。在運行的系統(tǒng)環(huán)境中，如果沒有安裝NetCDF函數(shù)庫，則必須自己安裝。NetCDF程序包的下載地址為 /packages/netcdf/ 從網(wǎng)站中，可以獲得NetCDF的壓縮程序包netcdf.zip或者netcdf.tar.Z。2.3.2 安裝環(huán)境 不同平臺要求也不一樣，但必需有

8、25兆的可用空間用來解壓、編譯和運行測試。由于WRF模式的程序采用了C，F(xiàn)ortran77和Fortran90編寫，所以也要求操作平臺具有FORTRAN77，F(xiàn)ORTRAN90和標準C（或C）編譯器。 netCDF將會編譯并測試相應的語言接口。2.3.3 指定編譯環(huán)境 首先要選擇并指定一個恰當?shù)木幾g環(huán)境。如果需要，可設置CC，CFLAGS， FC， FFLAGS， CXX， CXXFLAGS， F90和F90FLAGS中任何環(huán)境變量，以指明相應的編譯環(huán)境。環(huán)境變量也就是用戶外殼程序（shell）管理的參數(shù)，并被shell程序用于運行應用程序（例如設置腳本程序）。一些環(huán)境變量的說明可參見下表（表

9、1）。表1 編譯NetCDF的一些環(huán)境變量及其說明變量描述NotesCCC編譯器如果未指定，設置腳本程序?qū)⒃噲D找出合適的C編譯器，如：cc， c89， xlc， or gcc。FCFortran編譯器(如果存在)如果未指定，設置腳本程序?qū)⒃噲D找出合適的Fortran 90 or Fortran 77 編譯器。 如果不需要Fortran接口，則可將FC設置為。 F90Fortran 90編譯器(如果存在)如果未指定，設置腳本程序?qū)⒃噲D找出合適的Fortran 90 編譯器。 如果指定了Fortran 90編譯器，則不需要FC參數(shù)。如果不需要Fortran 90接口，則可將F90設置為。 CXXC

10、+編譯器如果未指定，設置腳本程序?qū)⒃噲D找出合適的C+編譯器。 不需要C+接口時，可將CXX 設置為 。CFLAGSC編譯器參數(shù)選項例如 -0 或 -gCPPFLAGSC 預處理參數(shù)選項例如-DNDEBUG 是忽略聲明部分的檢測（assertion）FFLAGSFortran 編譯器參數(shù)選項例如-O 或 -gF90FLAGSFortran 90 編譯器參數(shù)選項例如-O 或 -g。如果未指定，則采用FFLAGS的值。CXXFLAGSC+ 編譯器標志例如-O 或 -gARFLAGSNMFLAGSFPPM4FLAGSLIBSFLIBS 混合參數(shù)選項在一些操作平臺中可能用到這些參數(shù)中的一個或幾個。 值得

11、注意的是，如果不設置環(huán)境變量，那么配置腳本程序?qū)噲D找出相應合理的設置值。但在IBM SP機器上，如果用戶不設置Fortran90的編譯和編譯選項，那么配置腳本往往找不到正確的Fortran90編譯器和編譯選項，從而造成NetCDF函數(shù)庫中沒有Fortran90的程序接口。環(huán)境變量也就是用戶外殼程序（shell）管理的參數(shù)，并被shell程序用于運行應用程序（例如設置腳本程序）。典型的環(huán)境變量有：環(huán)境變量名變量值USER steveHOME /home/stevePATH /bin:/usr/bin:/home/steve/bin 執(zhí)行命令行命令“env”，可得到當前環(huán)境中的環(huán)境變量列表。定

12、義和設置環(huán)境變量的方式取決于用戶所用的外殼（Shell）類型。Csh類shell（如csh、tcsh）用戶設置方式如下： setenv CC c89 setenv CPPFLAGS “-0 -DNDEBUG”而標準UNIX shell（例如sh、ksh、bash）用戶要設置上面同樣的環(huán)境變量，可如下設置： export CC=c89 export CPPFLAGS=”-0 -DNDEBUG”以上兩種方式中，參數(shù)值中帶有將值的各部分分開的空格分隔符時，雙引號不能省略。否則，參數(shù)值只是設置為所要取值得一部分。標準shell用戶還有一種額外的快捷方式為單一命令定義和設置環(huán)境變量。環(huán)境變量可在命令行中

13、定義和設置，并只在這一行中生效。例如： export FOO=foo env | grep FOO FOO=foo FOO=bar env | grep FOO FOO=bar env | grep FOO FOO=foo 測試系統(tǒng)時，環(huán)境變量及其賦值可列表式給出。標準UNIX shell用戶可直接使用標準語法。例如，標準shell用戶可以用（以IBM SP AIX為例）： export CC=xlc CPPFLAGS=-DNDEBUG CFLAGS=-O FC=f77 FFLAGS=-O CXX=xlC F90=xlf90 F90FLAGS=-qsuffix=f=f90 在IBM AIX S

14、P環(huán)境下，編譯NetCDF所需要的一些相應的系統(tǒng)環(huán)境變量有： CC=/bin/xlc CPPFLAGS=-DNDEBUG CFLAGS=-O FC=/bin/xlf FFLAGS=-O F90=/bin/xlf90 F90FLAGS=-qsuffix=f=f90 # Note: no -O option CXX=/bin/xlC CXXFLAGS=-O因為有些機器的AIX系統(tǒng)在用F90編譯器編譯時，選用“-O”優(yōu)化編譯會產(chǎn)生錯誤信息為“1501-229 Compilation ended due to lack of space”的錯誤。通常是由于編譯時優(yōu)化消耗內(nèi)存太多，以至于超出計算機內(nèi)存。

15、解決方法之一是用ulimit命令將數(shù)據(jù)段（data）、堆棧段（stack）以及內(nèi)存段（memory）設置成足夠大或者設置成無限制（unlimited）。另一種解決方法就是，在設置F90編譯選項時，不要用“-O”優(yōu)化選項。另外，如果要用64位模式編譯程序，則除了在C和Fortran編譯選項中添加“-q64”外，還要設置以下環(huán)境變量： ARFLAGS=-X 64 cru NMFLAGS=-X 642.3.4 編譯和安裝NetCDF 要生成編譯netCDF所需的Makefile文件，必須先運行配置腳本程序(configure)。 它存放在netCDF目錄的src子目錄中。 首先，選擇安裝的目錄。用這

16、個目錄作為配置腳本程序參數(shù)“prefix”的指定值。程序默認的安裝目錄（prefix參數(shù)值）是“. .”，即將程序包安裝在 . . /bin，. ./lib和. ./man，這些目錄是相對于netCDF的src/目錄。 執(zhí)行設置腳本格式如下： ./configure -prefix=目錄名這里“- - prefix = . . .”是可選的；如果省略的話，程序?qū)⒛J地將當前目錄的父目錄“. . ”設為安裝目錄。 運行配置腳本程序時，程序會檢測系統(tǒng)的與編譯netCDF程序包相關的屬性設置。檢測結(jié)果將會顯示在標準輸出設備上（如顯示器）。 配置腳本程序還會創(chuàng)建一個記錄文件“config.log”。它

17、包含了配置腳本程序檢測系統(tǒng)屬性設置時發(fā)現(xiàn)的錯誤信息。由于系統(tǒng)檢測可能會導致一些錯誤，因此在記錄文件中可能會記錄一些錯誤信息。這些錯誤信息未必表明是有問題（嚴重的錯誤標志會導致下一步編譯“make”程序失?。?。不過，記錄文件中的編譯器不能啟動的錯誤信息例外，這是一個編譯環(huán)境的嚴重錯誤，必須改正，否則不會產(chǎn)生相應編譯環(huán)境的程序接口。 運行編譯命令“make”。此命令將創(chuàng)建一個或多個netCDF庫。它包括基本的netCDF庫“l(fā)ibsrc/libnetcdf.a”。如果系統(tǒng)有Fortran 77或者Fortran 90編譯器，那么Fortran接口程序會包含在此庫中。如果系統(tǒng)有C編譯器，那么C接口程

18、序會創(chuàng)建在庫“cxx/libnetcdf_c+.a”中。命令創(chuàng)建的庫還包括netCDF應用程序庫ncgen和ncdump。 如果第一步的編譯通過，則可以用命令“make test”來檢驗netCDF庫和可執(zhí)行程序創(chuàng)建得正確與否。系統(tǒng)會建立和運行各種測試C、Fortran和C的程序，以及應用程序“ncdump”和“ncgen”。以“*”開頭的輸出顯示行中，列出了測試成功與否的信息。任何錯誤都會明確列出，并終止程序的運行。測試過程中的編譯器和連接器警告會被忽略掉。 如果編譯和測試都正確，這時就可以安裝程序庫和可執(zhí)行程序了。安裝時，運行命令“make install”即可，它將連接系統(tǒng)的函數(shù)庫和應用

19、程序，安裝到指定的目錄中。在進行編譯安裝的時候，可以編寫一個shell腳本程序。這樣，在安裝的時候，只需執(zhí)行這個批處理命令就行。這里給出一個在AIX系統(tǒng)上編譯安裝的例子，比如取名為install.nc：make distclean export CC=/usr/bin/xlc export CPPFLAGS=-DNDEBUG export CFLAGS=-O export FC=/usr/bin/xlf90 export FFLAGS=-O3 -qfixed export F90FLAGS=-O3 -qfree -qsuffix=f=f90 export F90=/usr/bin/xlf90

20、export CXX=/usr/bin/xlC export CXXFLAGS=-O configure -prefix=/u/wrf_xp/netcdfmake make test make install2.3.5 問題處理 (1) 詳細閱讀本安裝文檔。 (2) 轉(zhuǎn)到netCDF的頂級目錄下的源程序目錄SRC。 (3) 執(zhí)行命令“make distclean”，即使執(zhí)行失敗也不會造成什么錯誤。 (4) 如果存在“config.cache”文件，則將它刪除。 (5) 按上面描述的方法設置相應的環(huán)境變量。 (6) 重新執(zhí)行配置腳本程序。 (7) 執(zhí)行命令“make”。 (8) 執(zhí)行命令“mak

21、e test”。 (9) 執(zhí)行命令“make install”。 值得注意的是，設置和編譯系統(tǒng)應該具有較新的“sh”shell、“make”程序以及C和Fortran編譯器。在曙光機器上，就存在Fortran90編譯器版本比較陳舊，不能編譯后綴名為“.F90”的程序，導致運行配置腳本時，無法通過對Fortran90編譯器的檢測，故不能生成Fortran90程序接口。2.4 標準初始化（SI）的安裝 2.4.1 文件和資料的獲取 標準初始化是WRF模式的數(shù)據(jù)前處理部分，也是WRF模式的三維變分系統(tǒng)建立使用之前為WRF模式提供初/邊值的部分。SI主要的具有兩大功能：(1) 模式區(qū)域的定義和創(chuàng)建 在

22、這里，用戶可以定義計算區(qū)域（投影參數(shù)，范圍大小，區(qū)域位置等）。根據(jù)這些定義設置，SI的“gridgen_model.exe”程序會產(chǎn)生一個名為“static”的文件。它是NetCDF格式的文件，包含模式格點定義信息和一些靜態(tài)數(shù)據(jù)場（如地形、土地利用、土壤類型、月葉面積指數(shù)、經(jīng)度和緯度等）。(2) 將數(shù)據(jù)插值到WRF模式的計算格點（包括水平方向和垂直方向）上，為WRF模式提供初始場和邊界條件。 這項功能是由“hinterp.exe”和“vinterp.exe”程序來完成。另外，“gribprep.exe”程序是將標準的GRIB碼格式的數(shù)據(jù)文件轉(zhuǎn)換成“hinterp.exe”程序能識別的格式。也可

23、以不用“gribprep.exe”程序，而是直接將其他數(shù)據(jù)格式的數(shù)據(jù)寫成“hinterp.exe”所能識別的格式即可。 安裝之前，首先需從WRF模式的提供網(wǎng)站（）下載標準初始化（SI）的壓縮程序包WRFSI.TAR.gz、AVN模式的試驗數(shù)據(jù)AVN.TAR以及模式所需的靜態(tài)數(shù)據(jù)（如地形、土地利用類型、土壤溫度等）： WRFSI.TAR.gz AVN.TARgreenfrac_10m.tar.gz - 10分的植被指數(shù)數(shù)據(jù)pctland_10m.tar.gz - 10分的土地利用數(shù)據(jù) soiltemp_1deg.tar.gz - 1度的全球深層土壤溫

24、度數(shù)據(jù)topo_10m.tar.gz - 10分的地形數(shù)據(jù)另外，還應該下載如下四個文件夾及其其中的數(shù)據(jù)文件：- landuse_30s/ USGS 24-category landuse fractions- soiltype_bot_30s/WMO/FAO 16-category 2-layer soil types- soiltype_top_30s/- topo_30s/解壓這些文件后，應該得到八個目錄： greenfrac_10m/ pctland_10m/ topo_10m/ soiltemp_1deg/ landuse_30s/ soiltype_bot_30s/ soiltype

25、_top_30s/ topo_30s/解壓后的各目錄中所得到的數(shù)據(jù)文件大多數(shù)都是1010的數(shù)據(jù)塊文件。用戶大約需要1.8Gb的磁盤空間來存儲這些數(shù)據(jù)。其目錄在WRF SI的參數(shù)配置文件中需要做相應的設定。2.4.2 安裝環(huán)境 編譯時，要求系統(tǒng)裝有Perl（5.003以上的版本）和make（3.75以上的版本）。由于WRF SI模式的程序采用了C，F(xiàn)ortran77和Fortran90編寫，所以也要求操作平臺具有FORTRAN77，F(xiàn)ORTRAN90和標準C（或C）編譯器。SI的數(shù)據(jù)格式采用了NetCDF的格式，要求系統(tǒng)安裝了NetCDF函數(shù)庫。2.4.3 SI的目錄結(jié)構(gòu) 在進行編譯和運行SI前

26、，有必要先熟悉SI的目錄結(jié)構(gòu)。在SI的編譯和運行當中，有四個“頂級”路徑環(huán)境變量。這里“頂級”的意思是指每一個路徑都是一個總的路徑，在其下面，編譯和運行時可能會創(chuàng)建許多子目錄。從這個意義上來說，這四個目錄分別相當于他們的子目錄的頂級目錄。這四個“頂級”目錄分別為：(1) SRCROOT 這個目錄在編譯和安裝SI時要用到，它是包含SI源程序代碼的目錄，也就是在用戶解壓tar源程序包時所創(chuàng)建的目錄。比如用戶解壓WRFSI_20020328.TAR.gz文件時，最終會創(chuàng)建一個名為wrfsi_20020328的SRCROOT目錄。當然，用戶也可以根據(jù)自己的喜好，將其改為自己喜歡的名稱。通常，SRCRO

27、OT目錄中包含用perl寫成的安裝腳本文件“install_wrfsi.pl”。編譯和安裝時，應該提供大約10兆空間給SRCROOT目錄。(2) INSTALLROOT 這個目錄是在編譯和安裝SI時用到。它是指定SI的安裝目錄，存放SI的可執(zhí)行程序（包括可執(zhí)行的二進制文件和可執(zhí)行的perl腳本）。在INSTALLROOT目錄下，安裝后會創(chuàng)建三個目錄：bin、data和etc。子目錄bin中存放可執(zhí)行的二進制文件；data存放相關的配置信息文件；etc存放可執(zhí)行的perl腳本文件。INSTALLROOT和SRCROOT可以相同，這樣的話，INSTALLROOT目錄下的三個子目錄會創(chuàng)建在SRCRO

28、OT的目錄下。如果INSTALLROOT目錄缺省，則系統(tǒng)會認為INSTALLROOT與SRCROOT相同。INSTALLROOT需要的空間大約為5兆。(3) MOAD_DATAROOT 這個目錄在運行SI時使用?！癕OAD”的意思是“所有計算區(qū)域之源（Mother of All Domains）”，當然也包括以后嵌套技術實現(xiàn)后的粗/細網(wǎng)格。MOAD_DATAROOT 可以和INSTALLROOT以及SRCROOT相同，但將MOAD_DATAROOT與這二者區(qū)分開來是非常有用的。它可以使用戶在一次編譯后，處理不同的模式區(qū)域。MOAD_DATAROOT的默認目錄為INSTALLROOT/data。

29、如果要設置不同路徑時，只需將INSTALLROOT/data目錄下的cdl和static兩個子目錄拷貝到新的目錄下即可。(4) EXT_DATAROOT 這個目錄在運行SI時使用。它是用來存放一些所謂的“外部”數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)前處理程序grib_prep.exe產(chǎn)生的結(jié)果文件就是存放的在這個目錄的子目錄extprd目錄下，而運行grib_prep.exe程序時所創(chuàng)建的記錄文件也放在這個目錄的子目錄log下面。同樣，當用戶不用個grib_prep.exe程序處理數(shù)據(jù)，而是自定義生成hinterp.exe程序所能識別的數(shù)據(jù)文件時，用戶所生成的數(shù)據(jù)文件也應該放在這個目錄的extprd子目錄下，插值程序hi

30、nterp.exe則從這個子目錄下讀取輸入數(shù)據(jù)。對于1.3版本的SI來說，則這個目錄已經(jīng)被提供初始場( ANALPATH)和邊界條件( LBCPATH)的路徑所代替。并且，在1.3版本中，初始場和邊界條件可以分開，使用兩個不同的路徑。2.4.4 編譯和安裝SI 編譯和安裝前，需查看一下“src/include/makefile_ibm.inc.in”文件。比如查看編譯器的名字（如FC）,cpp選項（CPPFLAGS特殊情況下為-DFORTRANDOUBLEUNDERSCORE,而有些計算機（比如AlphaUnix工作站）則要求為-DFORTRANUNDERSCORE）。用戶還需為gcc庫函數(shù)指

31、定確切的路徑。同時，用戶還可以根據(jù)需要，設定一些相應的編譯選項。要求用戶找到計算機安裝netCDF和perl的路徑。沒有的話，則需必須下載正確的版本進行安裝。找到正確的netCDF和perl的安裝路徑后，SI最簡單的安裝就是在安裝在當前源代碼相同目錄下。這時只需設置一下環(huán)境變量NETCDF，將其指到包含netCDF庫函數(shù)的正確目錄，例如：setenv NETCDF /usr/local/netcdf-3.4然后，輸入以下安裝命令：perl install_wrfsi.pl上面是最為簡單的安裝方式，但是如果用戶沒有找到netCDF和Perl的安裝目錄的話，則會退出安裝。因此，還可以根據(jù)用戶選擇配

32、置來安裝。執(zhí)行安裝命令時，其他的一些參數(shù)選項如下：perl install_wrfsi.pl -srcroot=/u/denglt/wrfsi_src -installroot=/u/denglt/wrfsi -dataroot=/u/denglt/wrfsi/data -path_to_netcdf=/usr/local/netcdf -path_to_perl=/usr/local/perl -machine=ibm log其中，srcroot是指提供安裝WRF SI源代碼的目錄，installroot是指將要接受安裝WRF SI的目錄，dataroot是以后運行SI程序的輸出結(jié)果存放目錄

33、，如果用戶沒有指定dataroot的目錄，則會在安裝目錄（$installroot）中創(chuàng)建一個“/data”目錄。特別注意的是，在perl命令行的續(xù)行符“”前，最好留一個空格。因為，如果不留空格，而在后續(xù)行的第一列也沒有空格的話，則程序會將兩行不留空格地合并起來，造成語法錯誤。成功安裝后，在安裝目錄下會創(chuàng)建一個名為“/bin”的目錄，并且創(chuàng)建有如下四個可執(zhí)行文件：-rwxr-xr-x 1 wrfhelp users 458752 Apr 17 15:36 grib_prep.exe-rwxr-xr-x 1 wrfhelp users 647168 Apr 17 15:36 gridgen_mo

34、del.exe-rwxr-xr-x 1 wrfhelp users 614400 Apr 17 15:37 hinterp.exe-rwxr-xr-x 1 wrfhelp users 63120 Apr 17 15:37 siscan-rwxr-xr-x 1 wrfhelp users 630221 Apr 17 15:37 staticpost.exe (v2.0以上才有)-rwxr-xr-x 1 wrfhelp users 188416 Apr 17 15:37 vinterp.exe其中，“grib_prep.exe”文件是讀取GRIB碼數(shù)據(jù)文件，并將數(shù)據(jù)輸出成“hinterp.exe”

35、所能識別的數(shù)據(jù)格式。“gribgen_model.exe”是模式區(qū)域定義和創(chuàng)建的文件。在這里，用戶可以定義計算區(qū)域（投影參數(shù)，范圍大小，區(qū)域位置等）。“hinterp.exe”和“vinterp.exe”文件分別是水平和垂直插值程序，它們將用戶的輸入場插值到“gridgen_model.exe”所創(chuàng)建的模式區(qū)域格點上，為WRF模式的運行準備初始場和邊條件?！皊iscan”是一個調(diào)試程序，它可以查看“hinterp.exe”和“vinterp.exe”所產(chǎn)生的文件的詳細信息。“staticpost.exe”將“gridgen_model.exe”的運行結(jié)果static.wrfsi.d01提取其中

36、一些物理量按照NetCDF的格式重新寫了一遍成wrfstatic_d01。在進行編譯安裝的時候，可以編寫一個shell腳本程序。這樣，在安裝的時候，只需執(zhí)行這個批處理命令就行。這里給出一個在AIX系統(tǒng)上編譯安裝的例子，比如取名為install.si：#!/bin/shmy_homeroot=/u/wrf_xp/denglt/wrfsysmy_dataroot=/dgpfs/fs2/wrf_xp/ddeng/wrfsysexport NETCDF=/u/wrf_xp/denglt/netcdfexport SOURCE_ROOT=$my_homeroot/sisrcexport INSTALLR

37、OOT=$my_homeroot/wrfsiexport DATAROOT=$my_dataroot/moadexport EXT_DATAROOT=$my_dataroot/moad/extrootexport TEMPLATES=$my_dataroot/moad/tempexport GEOG_DATAROOT=$my_dataroot/geoginstall_wrfsi.pl -install_ui=y2.4.5 問題處理 (1) 如果失敗，則可以用make realclean來清除失敗的安裝程序。 (2) 進入到src目錄下的各個子目錄（如grib_prep、hinterp、vint

38、erp以及grid等）下，輸入make命令對單個目錄進行編譯。這樣就相對容易找出編譯安裝時的錯誤所在。2.5 WRF模式的安裝2.5.1 安裝環(huán)境編譯時，要求系統(tǒng)裝有Perl（5.003以上的版本）和make（3.75以上的版本）。由于WRF SI模式的程序采用了C，F(xiàn)ortran77和Fortran90編寫，所以也要求操作平臺具有FORTRAN77，F(xiàn)ORTRAN90和標準C（或C）編譯器。SI的數(shù)據(jù)格式采用了NetCDF的格式，要求系統(tǒng)安裝了NetCDF函數(shù)庫。 因此，在編譯WRF代碼之前，應檢查一下系統(tǒng)有沒有安裝netCDF。WRF輸入/輸出（I/O）模塊需要使用netCDF的數(shù)據(jù)格式。

39、如果netCDF安裝的目錄不是常用的系統(tǒng)目錄（如 /usr/local/），則必須指明netCDF函數(shù)庫以及引用（include/）函數(shù)庫的路徑。如果未安裝，則必須先下載安裝netCDF。2.5.2 安裝程序的獲取 WRF模式的安裝程序是一個壓縮程序包，可從WRF模式網(wǎng)站獲得（）。1.2版的WRF壓縮程序包名稱為WRFV1.TAR.gz；最近發(fā)布的2.1.2版的WRF壓縮程序包名稱為WRFV2.1.2.TAR.gz。 壓縮程序包包括兩部分，一部分是將輸入數(shù)據(jù)生成WRF模式的輸入場；另一部分則是模式的積分計算。2.5.3 編譯環(huán)境配置WRF模式的頂級

40、目錄中包含配置腳本文件“configure”（使用標準shell：sh）和一個編譯腳本“compile”（使用Csh類shell：csh）。配置腳本在配置系統(tǒng)的時候，也用到在arch目錄中的Perl腳本（arch/Configure.pl），還用到了UNIX系統(tǒng)的應用程序“make”。在arch子目錄中包含了大量不同結(jié)構(gòu)和設置選項的設置模板文件“configure.defaults”。這些配置模板在配置腳本運行時用于在不同的運行平臺上創(chuàng)建“configure.wrf”文件。在IBM AIX SP機器上，會啟用設置模板文件中的關于AIX的十一個配置模塊：#ARCH AIX (single-thr

41、eaded)#FC = xlf_rCC = xlc_r.#ARCH AIX (single-threaded) (NO NETCDF)#FC = xlf_rCC = xlc_r.#ARCH AIX SM (OpenMP)#OMP = -qsmp=noauto -qthreadedOMPCPP = -D_OPENMP.#ARCHAIX DM (RSL-IO, IBM-MPI)#DMPARALLEL = 1OMP = SFC=xlf_r.#ARCHAIX DM (RSL-IO, IBM-MPI) (NO NETCDF)#DMPARALLEL = 1.#ARCHAIX DM/SM (RSL-IO,

42、IBM-MPI, OpenMP)#DMPARALLEL = 1OMP = -qsmp=noauto -qthreaded. 這十一個配置模塊分別對應著不可嵌套串行編譯、不可嵌套OpenMP并行編譯、可嵌套帶RSL_LITE庫MPI方式并行編譯、可嵌套帶RSL庫MPI方式并行編譯、帶RSL和HDF5庫可嵌套MPI方式并行編譯、帶RSL庫可嵌套MPI和OpenMP方式并存的并行編譯、帶RSL和MCEL庫MPI并行編譯、帶RSL庫與ESMF耦合不可嵌套MPI方式編譯、不用MPI但帶RSL庫可嵌套串行編譯以及帶RSL庫可嵌套OpenMP方式并行編譯。每一個模塊都設置了對應的WRF模式的編譯器配置、編譯

43、選項、編譯規(guī)則等。進行WRF的編譯環(huán)境配置時，進入WRF模式的頂級目錄中，鍵入“./configure”。假設設置腳本可以找到相應版本（5.004或更高版本）的Perl程序，那么設置文件“arch/configure.defaults”中的模板將會被掃描檢測，提取相應的配置模塊信息，并且會列出一個選擇菜單共用戶選擇：$ configurechecking for perl5. nochecking for perl. found /usr/bin/perl (perl)Will use NETCDF in dir: /usr/local/netcdf-Please select from am

44、ong the following supported platforms. 1. AIX (single-threaded, no nesting) 2. AIX SM (OpenMP, no nesting) 3. AIX DM-Parallel (RSL_LITE, IBM-MPI, Allows nesting) 4. AIX DM-Parallel (RSL, IBM-MPI, allows nesting) 5. AIX DM-Parallel (RSL, IBM-MPI, allows nesting )(PARALLEL HDF5) 6. AIX DM-Parallel (RS

45、L_LITE, IBM-MPI, Allows nesting )(PARALLEL HDF5) 7. AIX DM-Parallel/SM-Parallel (not recommended) (RSL, IBM-MPI, OpenMP, allows nesting) 8. AIX DM-Parallel (RSL, IBM-MPI, MCEL) May 2003, EXPERIMENTAL 9. AIX DM-Parallel ESMF (RSL, IBM-MPI, ESMF coupling, no nesting) EXPERIMENTAL 10. AIX (single-threa

46、ded, nesting using RSL without MPI) 11. AIX (OpenMP, nesting using RSL without MPI)Enter selection 1-11 :用戶輸入一個111的整數(shù)，然后按回車。如果選擇有效，則所作的選擇和提示符會顯示出來。用戶選擇結(jié)束后，正常運行腳本程序時，會在頂級目錄中創(chuàng)建文件“configure.wrf”，并退出程序，回到操作系統(tǒng)。如果在選擇時要退出設置腳本程序，用shell的中斷命令即可（如按“Control-C”）。配置腳本“configure”會試圖在編譯主機上查找netCDF函數(shù)庫以及引用文件。也可通過設置環(huán)境

47、變量NETCDF來強制定義到系統(tǒng)中安裝netCDF的正確目錄。如果沒有設置環(huán)境變量，而設置腳本也沒有找到netCDF，那么程序?qū)笥脩糨斎胍粋€路徑。如果所有這些嘗試都失敗的話，程序?qū)L試以沒有netCDF的狀態(tài)來進行編譯；不過，由于當前版本的程序只能用netCDF的輸出/輸入接口，所以必然會造成程序的運行失敗。模式目錄中還提供了用于卸載的清除程序clean（Csh類shell腳本）。安裝失敗時，可以使用這一程序來恢復到最初的狀態(tài)。當未指定任何參數(shù)時，清除程序“clean”將刪除src目錄中的目標文件（*.o）以及編譯時產(chǎn)生的一些中間文件，文件“configure.wrf”會保留。當指定“-

48、a”為“clean”的參數(shù)時，則會連同文件“configure”以及一些在“external”目錄中的庫函數(shù)一起刪除。所以，用帶參數(shù)“-a”的清除命令，則會將模式恢復到模式的安裝最原始的狀態(tài)，而文件“configure.wrf”中的一些修改信息都會丟失。（注意，清除程序并不會將run或test子目錄中的數(shù)據(jù)文件或可執(zhí)行文件刪除掉）。在“configure.wrf”創(chuàng)建后，還可以根據(jù)需要來修改編譯選項。值得注意的是，WRF模式可實時配置計算范圍大小，處理器數(shù)量，以及其他選項，并且僅需要在運行程序之前通過修改文件“namelist.input”即可。而針對這些選項設置，并沒有修改文件“config

49、ure.wrf”的必要。只是在編譯器、編譯選項或者編譯規(guī)則需要變動時，才有必要對“configure.wrf”文件進行修改。在WRF模式調(diào)試運行過程中，發(fā)現(xiàn)由于WRF模式采用動態(tài)分配數(shù)組的方式來分配模式中的數(shù)組單元，因此對計算機的邏輯內(nèi)存、堆棧段內(nèi)存以及數(shù)據(jù)段內(nèi)存開銷較大。在IBM SP 上編譯時，默認的內(nèi)存設置可能滿足不了模式計算時的內(nèi)存需求。而“configure.wrf”中沒有設置內(nèi)存編譯選項(-bmaxdata, -bmaxstack 和-qmaxmem)，這就需要用戶對其進行修改。通常將他們的限制值設置的稍微大些比較好。例如，可以將“configure.wrf”的原始設置：FCBAS

50、EOPTS = -qarch=auto -qfree=f90 -qzerosize -qnosave -qmaxmem=-1 -qspill=20000 $(FCDEBUG) $(OMP). . . . . . LDFLAGS = . . . . . . wrfio_nf : ( cd ./external/io_netcdf ; make NETCDFPATH=/u/denglt/netcdf FC=$(SFC) $(FCDEBUG) -qarch=auto -qfree=f90 -qzerosize -qnosave ; /bin/cp wrf_io_flags.h wrf_status_

51、codes.h ././inc )wrfio_int : ( cd ./external/io_int ; make CC=$(CC) FC=$(SFC) $(FCDEBUG) -qarch=auto -qfree=f90 -qzerosize -qnosave all diffwrf )solve_interface.o : solve_interface.F $(RM) $ $(CPP) -I./inc $(CPPFLAGS) $*.F $*.f $(FC) -c -qfree=f90 -qspillsize=32767 -I. $(MODULE_DIRS) $*.f修改為：FCBASEOPTS = -qarch=auto -qfree=f90 -bmaxdata:0x80000000 -bmaxstack:0x10000000 -qzerosize -q