表面强迫1：用于表面施力的WRF模型配置

最新推荐文章于 2025-08-12 11:02:59 发布

原创最新推荐文章于 2025-08-12 11:02:59 发布 · 1.1k 阅读

6 ·

CC 4.0 BY-SA版权

FVCOM 专栏收录该内容

97 篇文章

订阅专栏

本文概述了如何使用WRF大气模型为FVCOM生成强制数据，包括下载、编译WRF和WPS，配置网格，处理NCEPFNL和ECMWF数据，运行WRF模型，以及将输出转换为FVCOM可用格式的全过程。

WRF大气模型

概述了如何使用WRF为FVCOM生成强制。

下载

WRF 需要注册才能下载代码。

为了以最小的运行模型运行，您需要下载：

WRF-ARW-主要的WRF模型
WPS -WRF预处理工具
geog-地理数据。使用完整数据集（约48GB未压缩）或最小数据集（小得多）。

WRF还需要一些库：

netCDF
JasPer
zlib
libpng
mpich

这些可以从WRF 网站上获得。

汇编

图书馆

对于台式机Fedora Linux计算机，系统mpich用于WRF，但其他依赖项也已编译。一个示例脚本显示了建立在Fedora Linux系统库的步骤。该脚本放置在已下载WRF的目录中的新目录中$HOME/Models/WRF/LIBRARIES。

WRF

编译WRF必须在编译并安装了库之后进行（如果使用了wiki中的脚本，那就是$HOME/Models/WRF/LIBRARIES）。主要的WRF源代码（WRFV3目录）在中$HOME/Models/WRF。我使用了一个构建脚本来编译WRF，以便在整个集群（即分布式内存而不是共享内存）中并行使用。

WPS

要配置WRF运行所需的数据，需要安装WPS。由于WPS利用WRF功能，因此WPS的编译必须在WRF本身之后进行。编译WPS后，我将其源代码放在$HOME/Models/WRF目录中，并使用另一个构建脚本来构建必要的二进制文件。

WPS网格配置

运行WRF的第一步是使用WPS生成必要的输入文件。namelist.wps示例显示了英国架的3域嵌套配置。使用geogrid.exe产生用作主要WRF模式输入的netCDF网格。

强制数据

NCEP FNL全球输出

使用WRF的最简单方法是将GRIB格式的数据用作强制。NCEP FNL全球对流层运行模型的数据（1999年7月至今）可从CISL研究档案库免费获得。仅当在CISL上收到一个帐户（免费）时，数据才可用，并且一旦授予帐户，就可以批量下载数据。还有可以用来下载数据在一定时间内一个shell脚本这里。

数据下载完毕后，需要使用$HOME/Models/WRF/WPSWRF提供的link_grib.csh脚本将它们链接到WPS目录（如果您一直在使用此Wiki中的脚本）。之后，ungrib.exe需要运行二进制文件以生成WRF的正确格式（从GRIB文件中提取必要的变量）。一个Vtable文件必须被符号链接到$HOME/Models/WRF/WPS目录中第一个（对NCEP FNL数据，该文件可从信达国际证券网站）。示例namelist.wps也必须位于输出为的目录中link_grib.csh。然后metgrid.exe需要运行以将强制数据插值到模型网格中。

它运行的一个示例脚本link_grib.csh，ungrib.exe和metgrid.exe步骤都在一起，可以发现在这里。它要求目录布局如下：

    .
    ├── bin
    ├── grids
    └── templates

其中bin包含link_grib.csh脚本和ungrib.exe和metgrid.exe二进制文件，grids包含模型网格生成（geogrid.exe）的输出，模板包含模板namelist.wps和Vtable。

准备脚本的输出将放置在每年要处理的目录中。

ECMWF ERA临时

或者，可以使用ECMWF的ERA-Interim数据强制执行WRF。该过程类似于NCEP FNL数据的过程。下表显示了使用ERA-Interim运行WRF所需的变量。

与NCEP FNL数据一样，该过程将下载所需的变量，并使用将其从grib转换为WRF中间格式ungrib.exe。此外，文件在插入之前需要先应用系数。 calc_ecmwf_p.exemetgrid.exe

与NCEP数据一样，这些脚本采用以下目录结构：

    .
    ├── bin
    ├── grids
    └── templates

广场下面的链接进入页面的模板文件templates目录，WPS前处理二进制文件（ungrib.exe，metgrid.exe和calc_ecmwf_p.exe）到bin你的WRF电网的netCDF文件到grids。

此bash脚本会自动从模板下载WRF所需的ECMWF ERA-Interim数据。一个单独的脚本将这些原始ECMWF ERA-Interim文件从grib转换为WRF中间格式。最后，此脚本将WRF中间文件插入到WRF强制文件中。

有关编译WRF的说明，请参见编译部分，或按照官方说明进行操作。

运行WRF

WRF实际上是两个程序：real.exe和wrf.exe。

real.exe对输入文件进行预处理，并为主wrf.exe程序做准备，仅需进行“冷启动”即可运行（即从全局初始条件开始）。

wrf.exe是实际的WRF模型。它可以从冷启动（带有wrfbdy文件）或从重新启动（带有wrfrst_d01_2003-01-01_00:00:00每个域的一组文件）运行。

为了在ARCHER上运行WRF ，我编写了一个PBS提交脚本，它将在给定时间段内运行WRF（在PBS脚本中配置）。它要求模型名称列表（namelist.input）存在于目录中models（名称列表文件名为$year-$month.input-给定年份的每个月一个）。输出存储在中output/$year，日志（rsl.out.*和rsl.error.*）移到logs。输入文件应位于一个名为的目录中input/$year（这些文件是的输出metgrid.exe）。总之，此Wiki中的示例使用的目录结构为：

    run
       ├── input
       │   ├── 2000
       │   ├── ...
       │   └── 2010
       ├── launch
       │   └── wrf_2000-2010.pbs
       ├── logs
       ├── models
       │   ├── 2000-01.input
       │   ├── 2000-02.input
       │   ├── ...
       │   ├── 2010-11.input
       │   └── 2010-12.input
       └── output
           ├── 2000
           │   ├── 01
           │   ├── ...
           │   ├── 12
           │   └── restart
           ├── ...
           └── 2010
               ├── 01
               ├── ...
               ├── 12
               └── restart

后处理输出

FVCOM不能直接使用WRF输出。相反，FVCOM提供了许多例程来将WRF输出更正为FVCOM初始化的格式和变量类型。使用的主要原理之一是wrf_to_fvcom.f90可以在FVCOM源代码中找到。这是一个串行程序，因此在没有MPI的情况下进行编译。

为了稍微简化此过程，我在FVCOM源代码目录中包含了该wrf_to_fvcom.f90程序的makefile 。我还修改了以毫巴为单位的输出压力，并采用了一个新选项（）来指定计算热通量参数的中心纬度（以前，它默认为George's Bank）。COARE2.6例程中的迭代次数（）也已从6减少到3，以提高解决方案的稳定性（有时进行6次迭代有时会生成NaN值）。 wrf_to_fvcom.f90-latitudenits