WRF模式运行手册.doc

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1、WRF 模式运行手册二一年八月二十四日 目 录第一部分 WRF模式介绍3第二部分 模式运行环境搭建31、所需的各种组件32、Linux操作系统（略）43、安装PGI44、安装netcdf55、安装ncl6第三部分 模式的编译安装71、编译安装WRF模式主体72、编译WPS83、安装WRFDA94、安装RIP410第四部分 模式的运行11一、运行WPS，进行数据前处理11二、运行WRF 模式主体13附录1 WRF模式参数配置说明15附录2 Linux/UNIX常用命令速查手册31附录3 网络资源40第一部分 WRF模式介绍WRF(Weather Research Forecast)模式系统是由许

2、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

3、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。第二部分 模式运行环境搭建1、所需的各种组件：(1)一般的32位或64位PC均可，当然也可以是集群或高性能计算机(2）一般的Linux操作系统或类Unix操作系统(3）基本的编译环境，例如gcc 、perl、 BourneShell、 CShell、make、m4、sed、awk等等以及相应的库(4）Fortran编译器,一般用PGI或Intel的(

4、5) NetCDF (Because most of the WRF post-processing packages assume that the data from the WRF model, the WPS package, or the WRF-Var program is using the netCDF libraries)(6) 如果是要跑并行的，一般就可以装mpich或openmpi(7)后处理一般可以使用GrADS 、NCL 、RIP4、Vis5D(8) 一般安装完上术软件后都要把相对的可执行程序的路径设到环境变量中。2、 Linux操作系统安装（略）3、 安装PGI（1

5、）解压缩PGI压缩包 $cd /home/name/Model, $mkdir PGI $tar -xvf pgilinux-715.tar.gz -C PGI $cd PGI $./install 出现提示信息 Do you accept these terms?accept,decline accept 1,single system install 2,Network install 1 Install the ACML?y/n n Installation directory?/opt/pgi /usr/local/pgi Do you wish to install MPICH1?y

6、/n q Do you want the files in the install directory to be read-only?y/n n install complete 把与安装版本相适应的license.dat拷贝到你安装的目录下(2) 配置.bashrc里的环境变量export PGI=/usr/local/pgi/linux86/7.1-4/export MANPATH=$MANPATH: $PGI/manexport LM_LICENSE_FILE=/usr/local/pgi /license.datexport PATH=$PATH: $PGI/bin$source .

7、bashrc为了试验pgi是否安装成功，可以打如下命令 $pgf90如果有如下提示信息，说明已安装成功 $pgf90-Warning-No files to process 如果大家是在更高版本的fedora下装pgi，估计pgi的版本也会相应的升高，(3) 编译命令编译FORTRAN程序：pgf90 byteswapio filename.for o filename.exe编译C程序：pgcc byteswapio filename.c o filename.exe4、安装netcdf（1）解压netcdf-4.0压缩包$mkdir /home/name/Program/netcdf$cd

8、 /home/name/Model$tar -xvf netcdf-4.0$cd netcdf-4.09 $./configure -prefix=/usr/local/netcdf FC=pgf90$make$make install（2）配置.bashrc里的环境变量export NETCDF=/usr/local/netcdfexport NETCDF_LIB=$NETCDF/libexport NETCDF_INC=$NETCDF/includeexport PATH=$PATH: $NETCDF/bin试验netcdf安装是否成功. $which ncdump$ncdump如果出现使

9、用说明则说明安装成功5、安装ncl（1）下载编译好的程序uname agcc version根据这两个命令的输出来选择下载的ncl版本：NCL 5.1.1 32-bit binary for i686 chips for LINUX (compiled with gcc 4.1.2)（2）解压程序包gunzip ncl_ncarg-5.1.1.i686_5.10.tar.gz（3）将解压后的程序包拷贝的你需要安装的目录(以/usr/local目录为例),并将包解开$ mkdir /usr/local$ cd /usr/local$ cp ncl_ncarg-5.1.0.i686_5.10.ta

10、r .$ tar -xvf ncl_ncarg-5.1.1.i686_5.10.tar（4）设置NCARG_ROOT环境变量export NCARG_ROOT=/usl/local/ncargexport NCARG_LIB=$ NCARG_ROOT /libexport NCARG_INC=$ NCARG_ROOT /includeexport PATH=$PATH: $ NCARG_ROOT /bin $source .bashrc （5）设置DISPLAY 变量export DISPLAY=:0.0export DISPLAY=IP:0export DISPLAY=localhost:1

11、3.0如想试验安装是否成功$which idt$idt 如进入程序就说明已经成功第三部分 模式的编译安装1、编译安装WRF模式主体1) 获取源程序包 (获取源程序代码可从WRF的官方网站下载)cp /win/soft/WRFV3.2.TAR.gz . 2) 解压释放源程序包tar xvfz WRFV3.2.TAR.gz3) 进入释放后的源程序目录cd WRFV34) 配置编译环境configure 出现如下的选择列表：Please select from among the following supported platforms. 1. Linux i486 i586 i686, gfor

12、tran compiler with gcc (serial) 2. Linux i486 i586 i686, gfortran compiler with gcc (smpar) 3. Linux i486 i586 i686, gfortran compiler with gcc (dmpar) 4. Linux i486 i586 i686, gfortran compiler with gcc (dm+sm) 5. Linux i486 i586 i686, g95 compiler with gcc (serial) 6. Linux i486 i586 i686, g95 com

13、piler with gcc (dmpar) 7. Linux i486 i586 i686, PGI compiler with gcc (serial) 8. Linux i486 i586 i686, PGI compiler with gcc (smpar) 9. Linux i486 i586 i686, PGI compiler with gcc (dmpar) 10. Linux i486 i586 i686, PGI compiler with gcc (dm+sm) 11. Linux x86_64 i486 i586 i686, ifort compiler with ic

14、c (serial) 12. Linux x86_64 i486 i586 i686, ifort compiler with icc (smpar) 13. Linux x86_64 i486 i586 i686, ifort compiler with icc (dmpar) 14. Linux x86_64 i486 i586 i686, ifort compiler with icc (dm+sm) 15. Linux i486 i586 i686 x86_64, PathScale compiler with pathcc (serial) 16. Linux i486 i586 i

15、686 x86_64, PathScale compiler with pathcc (dmpar)Enter selection 1-16 : (建议选择3)-Compile for nesting? (0=no nesting, 1=basic, 2=preset moves, 3=vortex following) default 0: (建议选择1)5) 编译模式主体compile em_real 编译成功后，在main目录下有real.exe和wrf.exe。如果没有，则说明编译失败。2、编译WPS1) 获取源程序包 (获取源程序代码可从WRF的官方网站下载)cp WPSV3.2.T

16、AR.gz ./ 2) 解压释放源程序包tar xvfz WPSV3.2.TAR 3) 进入释放后的源程序目录cd WPS4) 配置编译环境configure 出现如下的选择列表：-Please select from among the following supported platforms. 1. PC Linux i486 i586 i686, PGI compiler serial, NO GRIB2 2. PC Linux i486 i586 i686, PGI compiler serial 3. PC Linux i486 i586 i686, PGI compiler DM

17、 parallel, NO GRIB2 4. PC Linux i486 i586 i686, PGI compiler DM parallel 5. PC Linux i486 i586 i686, Intel compiler serial, NO GRIB2 6. PC Linux i486 i586 i686, Intel compiler serial 7. PC Linux i486 i586 i686, Intel compiler DM parallel, NO GRIB2 8. PC Linux i486 i586 i686, Intel compiler DM parall

18、el 9. PC Linux i486 i586 i686, g95 compiler, serial, NO GRIB2 10. PC Linux i486 i586 i686, g95 compiler, serial 11. PC Linux i486 i586 i686, g95 compiler, DM PARALLEL, NO GRIB2 12. PC Linux i486 i586 i686, g95 compiler, DM PARALLEL 13. PC Linux i486 i586 i686, gfortran compiler, serial, NO GRIB2 14.

19、 PC Linux i486 i586 i686, gfortran compiler, serial 15. PC Linux i486 i586 i686, gfortran compiler, DM PARALLEL, NO GRIB2 16. PC Linux i486 i586 i686, gfortran compiler, DM PARALLELEnter selection 1-16 : (建议选择2)5) 编译WPScompile wps 编译成功后，在WPS的主目录下有geogrid.exe、ungrib.exe和metgrid.exe。如果没有，则说明编译失败。6) 编译

20、WPS的辅助工具compile util编译成功后，在util目录下有 g1print.exe、mod_levs.exe、plotgrids.exe、avg_tsfc.exe、g2print.exe、plotfmt.exe和rd_intermediate.exe。如果没有，则说明编译失败。配置编译环境是选择了不支持GRIB2的选项，所以g2print.exe是没有产生。3、安装WRFDA安装WRFDAV3前要先装三个外部库bufr（如不用bufr格式的数据，可以不用装，这是3.1版本之前的WRFDA所不允许的），lapack，和blas$cd /home/name/Model$tar -xvf

21、 WRFDAV3.TAR.gz -C /home/name/Program$cd /home/name/Program $mkdir $tar -xvf /home/name/Model/bufrlib.tar $cd BUFR$cpp -traditional -I. -C -DRECL1 wrdlen.Fwrdlen.f/ x6 R L U% Z$cpp -traditional -I. -C -DRECL1 irev.Firev.f$ksh /home/name/Program/WRFDA/var/scripts/compile_external/pgi_i386/setup_bufr7

22、 $cd .此时 bufr安装成功$tar -xvf /home/name/Model/blas.tar ./$cd BLAS$ksh /home/name/Program/WRFDA/var/scripts/compile_external/pgi_i386/setup_blas$cd .blas安装成功$cd lapack-3.1.1$cp INSTALL/make.inc.LINUX ./make.inc修改make.inc，把其中g77或关于fortran的文字全部改成pgf90，把OPT改成-O2$ksh /home/name/Program/WRFDA/var/scripts/co

23、mpile_external/pgi_i386/setup_lapack4 q&lapack安装成功配置.bashrc环境变量export BLAS=/home/name/Program/BLASexport LAPACK=/home/name/Program/lapack-3.1.1export BUFR=/home/name/Program/BUFRexport WRF_DA_CORE=1$source .bashrc现在开始安装WRFDA$cd /home/name/Program/WRFDA* $./configure wrfda$./compile all_wrfvar如果/home

24、/name/Program/WRFDA/var/da 里面有da_wrfvar.exe, da_update_bc.exe及它共26个.exe文件，那就说明WRFDA安装成功了4、安装RIP4解压缩RIP4压缩包$tar xvfz /home/name/Model/RIP4.tar.gz $cd /home/name/Program/RIP4$vi Makefile把linux（第94行）项中的NETCDFLIB和NETCDFINC和LIBS改成相应目录$make linux如果生成rip, ripdp_mm5, ripdp_wrfarw等11个.exe文件则说明安装成功了。配置.bashrc

25、环境变量 export RIP_ROOT=/home/name/Program/RIP4export PATH=$PATH: $RIP_ROOT$source .bashrc第四部分 模式的运行一、运行WPS，进行数据前处理1 运行geogrid.exe，生成模式格点和处理静态数据1) 获取静态资料用户可以从WRF的官方网站获取WRF模式运行所需的静态资料。高分辨率的静态数据压缩包有471M，解压后大约有11G，低分辩率的静态数据包有11.2M，解压后大约有264M。解压数据tar xfzv /win/soft/数据/geog.tar.gz .到geog目录下查看一下： cd geog ls

26、2) 编辑参数列表文件namelist.wps回到WPS的主目录，进行编辑操作。&sharewrf_core = ARW,max_dom = 1,io_form_geogrid = 2,opt_output_from_geogrid_path = ./,debug_level = 0/&geogridparent_id = 1,parent_grid_ratio = 1,i_parent_start = 1, j_parent_start = 1, s_we = 1, e_we = 74,s_sn = 1,e_sn = 61,geog_data_res = 10m,2m,dx = 60000,

27、dy = 60000,map_proj = lambert,ref_lat = 40.0ref_lon = 102truelat1 = 30.0,truelat2 = 60.0,stand_lon =102.geog_data_path = /win/数据/geogopt_geogrid_tbl_path = geogrid/ 3）运行 geogrid.exe./ geogrid.exe运行成功之后，在当前目录下会产生一个静态数据文件geo_em.d01.nc。2 运行ungrib.exe，解码GRIB数据1) 获取GRIB码数据文件用户可以从网络中获取全球模式GRIB格式的气象场资料。cd

28、/win/ncep2) 根据数据来源模式具体情况，选择与此模式相应的变量列表文件。这里以GFS模式的气象要素场为例： ln sf ungrib/Variable_Tables/Vtable.GFS Vtable 3) 连接GRIB码数据文件成GRIB.？格式 link_grib.csh /win/ncep/gfs4) 编辑参数列表文件namelist.wps&sharewrf_core = ARW,max_dom = 1,start_date = 2006-08-16_12:00:00,end_date = 2006-08-16_18:00:00,interval_seconds = 2160

29、0io_form_geogrid = 2,opt_output_from_geogrid_path = ./,debug_level = 0/&ungribout_format = WPS/5) 运行 ungrib.exe./ ungrib.exeungrib的结果文件“FILE:”3 运行metgrid.exe，对解码后的数据进行水平插值1) 编辑参数列表文件namelist.wps&sharewrf_core = ARW,max_dom = 1,start_date = 2006-08-16_12:00:00,end_date = 2006-08-16_18:00:00,interval_

30、seconds = 21600io_form_geogrid = 2,opt_output_from_geogrid_path = ./,debug_level = 0/&metgridfg_name = ./FILEio_form_metgrid = 2,opt_output_from_metgrid_path = ./,opt_metgrid_ tbl_path = metgrid/,/2)、运行 metgrid.exe ./ metgrid.exe运行成功后，在opt_output_from_metgrid_path设置的路径下会产生met_em.d01.yyyy-mm-dd_hh:00

31、:00.nc格式的文件。二、运行WRF 模式主体1 运行初始化程序real1) 编辑参数列表文件namelist.input WRF模式有专门运行real.exe和wrf.exe程序的路径（WRFV3/run或者WRFV3/test/em_real）。我们转到运行路径下cd WRFV3/test/em_real/ 然后就可以编辑参数列表文件vi namelist.input 2) 连接real.exe的输入场数据real.exe的输入场数据文件就是metgrid的输出文件，文件名格式为“met_em.d01.*”。在运行real.exe前，必须将这些文件拷贝或者连接到real.exe的运行路径

32、 (test/em_real) 下面。 ln -sf ./././WPS/met_em.d01.* . 3) 运行real.exe程序./real.exe % realout.log &提示：根据编译WRF模式时的选项情况，我们可知real.exe编译后是串行还是并行程序。根据real.exe的编译情况，写出相应的串行或者并行作业卡。运行成功后，在real.exe的运行路径 (test/em_real) 下面会产生wrfinput_d01和wrfbdy_d01格式的文件。2 运行WRF模式1） 编辑参数列表文件namelist.input 进入到WRF的运行路径（WRFV3/run或者test

33、/em_real）cd WRFV3/test/em_real/ 编辑参数列表文件（一般是在real.exe运行完以后，wrf.exe的参数列表就不做任何变动）vi namelist.input2） 运行wrf.exe程序./wrf.exe % wrfout.log &提示：根据编译WRF模式时的选项情况，我们可知wrf.exe编译后是串行还是并行程序。根据wrf.exe的编译情况，写出相应的串行或者并行作业卡。运行成功后，在wrf.exe的运行路径 (test/em_real) 下面会产生wrfout_d01_2010-06-16_12:00:00。附录1 WRF模式参数配置说明注意，参数选项

34、名称后跟的(max_dom)是表示此参数需定义成嵌套形式。参数配置第一部分这部分参数仅用于由真实大气方案的预处理程序产生的输入数据。当输入数据产生于理想大气试验方案时，这部分参数将会被忽略。对于大多数真实大气方案来说，起止时间的分和秒都应该设为0。常用的小时和秒之间的换算关系有：3小时10800秒；6小时21600秒；12小时43200秒。&time_control run_days 运行的天数 run_hours 运行的小时数注意：如果模式积分时间大于1天，则可同时设置run_days和_run_hours，也可设置run_hours一个参数。比如：模式运行的总时间长度为36小时，则可设置r

35、un_days=1，且run_hours=12，或者设置run_days=0，且run_hours=36。 run_minutes 运行的分钟数 run_seconds 运行的秒数 start_year(max_dom) =2001 四位数字表示的起始年份。 start_month(max_dom) =04 两位数字(01-12)表示的起始月份。 start_day(max_dom) =20 两位数字(01-31)表示的起始天数。 start_hour(max_dom) =12 两位数字(00-23)表示的起始小时数。 start_minute(max_dom) =00 两位数字(00-59)

36、表示的起始分钟数。 start_second (max_dom) =00 两位数字(00-59)表示的起始秒数。 end_year(max_dom) =2001 四位数字表示的终止年份。 end_month(max_dom) = 04 两位数字(01-12)表示的终止月份。 end_day(max_dom) 21 两位数字(01-31)表示的终止天数。 end_hour 00 两位数字(00-23)表示的终止小时数。 end_minute 00 两位数字(00-59)表示的终止分钟数。 end_second 00 两位数字(00-59)表示的终止秒数。说明：起止时间设置也可以用来控制模式的积分

37、的起止。并且，real.exe的时间控制信息是用起止时间参数来设定的。 模式的积分时间可以用run_days、run_hours等来控制，也可以用end_year、end_month等来控制。但前者run_days等优先与后者end_year等。而在real.exe中只用end_year等来控制时间信息。 interval_seconds 43200 前处理程序的两次分析时间之间的时间间隔，以秒为单位。也即模式的实时输入数据的时间间隔，一般为输入边界条件的文件的时间间隔。 input_from_file (max_dom)= T 嵌套初始场输入选项。嵌套时，指定嵌套网格是否用不同的初始场文件。

38、fine_input_stream(max_dom)= 0 选择从嵌套网格中的输入要素场，仅在嵌套网格时有用。0表示选择从子嵌套网格中输入的所有要素场，2表示在子网格嵌套输入场中仅选择由通道2（在注册表中定义）所指定的那些要素场。 history_interval (max_dom)= 60 此参数指定模式结果输出的时间间隔，以分钟为单位。 frames_per_outfile (max_dom) = 1 此参数指定每一个结果文件中保存输出结果的次数，因此可以将模式结果分成多个文件保存，默认值为 10。 restart = F 指定模式运行是否为断点重启方式。 restart_interval

39、= 1440 此参数指定模式断点重启输出的时间间隔，以分钟为单位。 io_form_history = 2 指定模式结果输出的格式, 2为netCDF格式 io_form_restart = 2 指定模式断点重启输出的格式, 2为netCDF格式 io_form_initial = 2 指定模式初始场数据的格式, 2为netCDF格式 io_form_boundary = 2 指定模式边界条件数据的格式, 2为netCDF格式，4为PHD5格式，5为GRIB1格式（目前没有后处理程序），1为二进制格式（目前没有后处理程序）。 debug_level 0 此选项指定模式运行时的调试信息输出等级。

40、取值可为 0,50,100,200,300 ，数值越大，调试信息输出就越多，默认值为 0。 auxhist2_outname = rainfall 指定模式加密输出文件的文件名，缺省时取值为“auxhist2_d_”。另外，需要指出的是，加密输出变量需要修改注册表文件Registry.EM。 auxhist2_interval = 10 此参数指定模式加密结果输出的时间间隔，以分钟为单位。 io_form_auxhist2 = 2 指定模式加密输出文件的格式, 2为netCDF格式nocolons .FALSE. 在输出文件名中是否用下划线“_”代替冒号“:”。运行3DVAR时需要的额外参数：

41、write_input T 指定模式是否输出用于3DVAR的输入数据格式inputout_interval 180 此参数指定模式结果输出用于3DVAR的输入数据的时间间隔，以分钟为单位。input_outname wrf_3dvar_input_d_指定模式出用于3DVAR的输入数据文件名，缺省时取值为“wrf_3dvar_input_d_”。inputout_begin_y = 0 四位数字表示输出3DVAR数据开始年份。inputout_begin_mo 0 两位数字表示输出3DVAR数据开始月份。inputout_begin_d 0 两位数字表示输出3DVAR数据开始日期。inputo

42、ut_begin_h 3 两位数字表示输出3DVAR数据开始时次。Inputout_begin_m 0 两位数字表示输出3DVAR数据开始分钟数。inputout_begin_s = 0 两位数字表示输出3DVAR数据开始秒数。inputout_end_y 0 四位数字表示输出3DVAR数据终止年份。inputout_end_mo 0 两位数字表示输出3DVAR数据终止月份。inputout_end_d 0 两位数字表示输出3DVAR数据终止日期。inputout_end_h 12 两位数字表示输出3DVAR数据终止时次。Inputout_end_m 0 两位数字表示输出3DVAR数据终止分钟数。inputout_end_s 0 两位数字表示输出3DVAR数据终止秒数。说明：输出用于3DVAR输入数据的时间控制以上面的默认设置为例，模式将从第3时次到第12时次每180分钟输出一次。 参数配置第二部分&domains time_step = 60积分的时间步长，为整型数，单位为秒。 time_step_fract_num = 0实数型时间步长的分子部分。 time_ste