WRF运行-完整.ppt

WRF模式的安装与运行 宋耀明大气科学学院 WRFModelingSystemOverview WhatisWRF WRF WeatherResearchandForecastingModel用途 研究and预报ARW theAdvancedResearchWRF NMM theNonhydrostaticMesoscaleModel 由许多美国研究部门及大学的科学家公共参与进行开发研究的新一代中尺度预报模式和同化系统 WhatisARWandNMM 两个动力内核 TheAdvancedResearchWRF ARW NonhydrostaticMesoscaleModel NMM 动力内核包括 对流advection 气压梯度pressure gradients 科氏力Coriolis 浮力buoyancy 滤波filters 耗散diffusion and时间积分time stepping地形跟随的垂直坐标系物理过程 软件框架和部分的数据前处理和后处理都可以在两个动力内核之间共享 WRF 联合模式 Version1 0WRFwasreleasedDecember2000Version2 0 May2004 NMMadded EMnestingreleased Version2 1 August2005 EMbecomesARW Version2 2 December2006 WPSreleased Version3 0 April2008 includesglobalARWversion Version3 1 April2009Version3 1 1August2009Version3 2 April2010Version3 2 1August2010Version3 3 May2011Version3 4 April6 2012Version3 4 1 August16 2012Version3 5 April18 2013Version3 5 1 September23 2013 WhatcanWRFbeusedfor ARWandNMM大气中的物理过程和参数化的研究个例研究实时数值天气预报资料同化动力过程和组织天气预报教学ARWonly区域气候和季节时间尺度研究化学模式耦合全球模拟台风模拟多尺度上的理想实验 e g 对流convection 斜压波动baroclinicwaves 涡的模拟largeeddysimulations WhousesWRF 大气方面的科学家 学者 动力dynamics 物理过程physics 天气weather 气候研究climateresearch 预报人员相关的应用科学家 空气和质量 水文 公共事业方面 ModelingSystemComponents WRFPre processingSystem WPS Real datainterpolationforNWPrunsNewobsgridprogramforaddingmoreobstoanalysisWRFModel ARWandNMMdynamicalcores Initializationprogramsforrealand forARW idealizeddata real exe ideal exe Numericalintegrationprogram wrf exe postprocessingtools ARWpost NCL RIP WRF Var separatetutorialgivenatNCAR WRF Chem separatetutorialgivenatNCAR UserSupport Email wrfhelp ucar eduUserWebpages ARW http www mmm ucar edu wrf users NMM http www dtcenter org wrf nmm users LatestupdateforthemodelingsystemWRFsoftwaredownloadVariousdocumentationUsers GuideTechnicalNote ARWDescription 从这里开始 http www2 mmm ucar edu wrf OnLineTutorial index htm 安装WRF ARW 前处理 WPS主模块 WRFV后处理 ARWpost 需要的软件环境 编译语言Fortran90 95compilerCcompiler脚本语言Perl库netCDFlibraryPublicdomainmpichforMPI通过客户端登录 ssh 环境变量需要在根目录下的 bashrc中添加modulelist查看已经加载的库 一 安装WRFV3 WRFV功能 REAL真实个例为real data个例创建初始条件和边界条件控制动力平衡选择不同的物理过程移动网格 双向嵌套网格 单项嵌套网格断点启动restart输出数据wrfout realcase的模拟 运行目录 WRFV3 test em real2个步骤 1 real exe2 wrf exe 安装WRFV3 1 解压tar zvxfWRFV3 5 1 TAR gz得到WRFV3文件夹2 bedug 替换更新程序 3 configure配置文件选择平台 19 Compilefornesting 1 basic 2 presetmoves 3 vortexfollowing default 1 basic 有嵌套2 presetmoves 指定移动网格3 vortexfollowing自动移动网格生成configure wrf文件 4 compile编译 compileem real编译信息在屏幕上直接显示 compilieem real compile log编译信息写到compile log文件中 5 编译成功 WRFV3 test em real目录下生成 real exe wrf exe tc exe ndown exe nup exe若编译未成功 clean a卸载后从step3开始 Namelist input time control 模拟总时长 输出的资料间隔等等 domains 描述网格有关 physics 选择物理过程 fdda gridnudging 谱nudging obsnudging dynamics 动力参数 bdy control 边界条件 grib2 grib2资料的处理 namelist quilt MPI的输入输出 tc 台风初始化 模拟总时长 起止时间 年 月 日 分 秒 每一列代表一层网格 输入的met资料的时间间隔 生成的边界场的时间间隔 秒 输出数据的时间间隔 分钟 每个wrfout里面记录多少个时次的数据 各种数据的IO格式 2表示netcdf 运行WRF时输出运行记录的级别 数值越大 输出的信息越详细 Namelist input input from file true true true input from file true false false 正常运行时 restart false 需要断点启动时 restart true restart interval 生成断点文件的时间间隔 分钟 表示每多少分钟生成一个断点文件 嵌套网格是否有初始场 断点启动的设置 Namelist input 积分步长 6 dx 最外层网格 如果积分步长有小数部分 分子 分母 分子 分母 总网格数 东西方向的格点数南北方向的格点数垂直层数 对流层顶高度 Pa WPS得到的met数据的垂直层数和土壤层数 每一层网格的水平分辨率 米 是否反馈 0or1 最外层网格是否平滑 0or1or2 0 nosmoothing1 1 2 1平滑 只用于feedback 12 缺省 smoothing desmoothing 只用于feedback 1 Namelist input 自动移动网格 用来模拟台风 Namelist input Namelist input radt 建议和最外层网格的水平分辨率的km数一致 1分钟 1km 且每层网格使用一样的数值cu physics 网格分辨率 10km 不使用积云参数化方案 即设为0isfflx 1表示打开 0表示关闭 在选用边界层方案且近地面层方案 sf sfclay physics 1 5 7 11时该选项有效 ifsnow 只有在sf surface physics 1时才有效icloud 只有在ra sw physics 1 4以及ra lw physics 1 4时才有效 Namelist input physics 选择物理过程 Namelist input Namelist input Namelist input Namelist input Namelist input Namelist input Namelist input Namelist input 固定边界 海绵边界 真实模拟周期边界对称边界开放边界 理想模拟 固定边界的宽度 固定区的格点数 不能修改 缓冲区的格点数 是否使用固定边界 最外层网格有效 spec bdy width spec zone relax zone 是否是嵌套网格 Namelist input tc 台风初始化 Namelist input 大型机提交作业脚本 run sh bin bash PBS S bin bash PBS N2011 学号 PBS PP002427001 PBS qEconomy PBS lnodes 1 ppn 6 PBS ljobtype parallel PBS lwalltime 24 00 00cd PBS O WORKDIRmpirun np6 wrf exe 二 安装WPS 工作流程 geogrid 处理地形资料和网格数据ungrib 解码GRIB资料 得到气象要素场metgrid 将气象要素场水平插值到地形资料上namelist wps WPS功能 定义模拟的网格区域和网格数处理模拟区域上的地形 土地类型 土壤类型等等 static fields静态场 解码GRIB文件 得到气象数据 u v T q surfacepressure soildata snowdata sea surfacetemperature etc 将气象数据差值到水平网格格点和垂直模式层可以选择性的添加更多的观测资料 通过独立模块 安装WPS 1 解压tar zvxfWPS3 5 1 TAR gz得到WPS文件夹 configure选择平台 20生成configure wps 需要修改的地方 打开configure wps1 2 WRF主模块的位置 根据实际安装的位置进行修改 NCARG LIBS L NCARG ROOT lib lncarg lncarg gks lncarg c L usr lib64 lX11 lcairo 1 修改namelist WPS2 处理地形资料和网格数据 geogrid exe geogrid log生成geo em d01 d02 d03 nc 3 ungrib 解码GRIB资料 得到气象要素场 1 链接正确的VtableWPS ungrib Variable Tables ln sfungrib Variable Tables Vtable GFSVtable检查是否有正确链接生成 Vtable GFS 2 链接外部数据fnl link grib csh 路径 fnl 3 ungrib exe ungir log生成FILE 为前缀的中间文件 4 metgrid 将气象要素场水平插值到地形资料上 metgrid exe metgrid log生成类似met em d01 文件 Namelist wps 1 binary 后缀 int2 netcdf 后缀 nc3 GRIB1 后缀 gr1 Namelist wps Namelist wps Namelist wps 如何计算各层网格格点数 如何确定各层网格的位置 Namelist wps 地形分辨率 10 18 5km5 9 25km2 3 7km30 0 925km1个经纬度 111km1 60 Namelist wps 投影方式 truelat 在地图投影上 该纬度上没有距离形变 选择地图投影时 要尽可能使得模拟的区域产生最小的形变 Namelist wps 兰伯特投影 光源放在地心 映像面是圆锥面标准纬度 60 N和30 N应用在中纬度地区形变比较小 Namelist wps 麦卡托投影 投影光源放在地心 映像面为圆柱面标准纬度 30 N和30 S 22 5N 22 5S 低纬地区变形较小 Namelist wps 极射投影 光源在南极 映像面是个平面标准纬度 60 N在高纬度地区变形较小 Namelist wps 等距圆柱投影 适用于全球模拟 三个参数可以根据需要进行修改 Namelist wps ungrib写出的中间文件的格式WPS SI MM5 ungrib写出中间文件的前缀 Namelist wps 用到的中间文件的前缀 1 binary 后缀 int2 netcdf 后缀 nc3 GRIB1 后缀 gr1 metgrid生成的网格数据的格式 Namelist wps datetime 时间控制 Namelist wps io 输入输出 Namelist wps interp 垂直插值 Namel