WRFDA保姆级安装教程

前言

Hello 大家好呀，由于毕业+就业的原因，我已经很久很久没有更新我的博客。正好最近需要涉及到资料同化的问题需要安装WRFDA，所以这一期就给大家带来一个保姆级的WRFDA安装教程！

基础环境准备

由于我用的是个人电脑测试的，所以直接用的微软的Ubuntu20.04子系统安装的WRFDA
如果各位用的是大型机，或者是实体机那么就可以直接跳过Ubuntu20.04的安装过程，直接从相关库及WRFDA安装开始！

Ubuntu20.04子系统安装

WSL功能开启与Ubuntu子系统下载

首先，我们需要在控制面板中点击程序

随后，单机启用或关闭Windows功能

然后开启适用于Linux的Windows子系统，并重启电脑！

接下来在微软商店中搜索Ubuntu，并安装。在这里我选用的是Ubuntu 20.04，大家也可以选择其他版本！！

Ubuntu用户创建

在第一次启动ubuntu 20.04的时候需要创建用户名和密码，用户名大家就起一个自己能记住的英文字符就好；密码在输入的时候是不显示的，并且需要输入两遍！
这里偷懒了，直接用我自己之前发过的图片啦

Ubuntu 20.04 更换国内镜像

我的Ubuntu 20.04使用的是清华的镜像源

首先，在更换镜像之前，我们需要给Ubuntu的原有镜像进行备份

sudo cp /etc/apt/sources.list /etc/apt/sources.list.back

随后，编辑sources.list

sudo nano /etc/apt/sources.list

输入密码之后，大家就能看到如下的界面，并将下面的全部链接源全部注释掉即可！

随后进入到下面的地址：

https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/help/ubuntu/

将Ubuntu版本切换到20.04，并且复制下面的代码到sources.list中

完成之后的样子就是下面的样子

随后按ctrl + o和ctrl + x保存并退出
随后在命令框中输入下面两段命令，更新源

sudo apt update
sudo apt upgrade

至此，在Windows下安装配置Ubuntu子系统就完事了

相关库及WRFDA安装

其实WRFDA的安装过程与正常WRF的安装过程一模一样，如果你的电脑中已经配置好了WRF的相关环境，并且可以运行的话，那么就直接下载对应版本的WRF，将WRF文件夹重命名为WRFDA，并进入到WRFDA文件夹中输入：

./configure wrfda # 我在个人电脑中选择的是编号是32GUN串行编译。

随后直接

./compile all_wrfvar

就完事了

接下来我就详细讲述从0开始安装的流程

检验和安装基础包

which gfortran
which cpp
which gcc

如果输出和上面的不一样也没关系，大家可以在输入以下命令进行安装

sudo apt-get update
sudo apt-get install gfortran cpp gcc g++ m4 csh libcurl4-openssl-dev libxml2-dev libhdf5-dev

WRF基础环境测试

首先我们需要找一个地方来安装WRF，我个人是安装在D盘的！！那么就可以在终端中输入cd /mnt/d/来切换到D盘

 cd /mnt/d/

随后输入以下命令来创建测试文件夹和库文件夹

mkdir Build_WRF
cd Build_WRF
mkdir TESTS
mkdir LIBRARIES

接下来还需要将我们创建的Build_WRF文件夹添加到系统变量中，方便后需的操作！！

export DIR='/mnt/e/Build_WRF' #这是我的个人文件夹目录，大家根据自己的路径修改
echo $DIR 

随后，我们还需要将DIR这个路径添加到~/.bashrc中

sudo nano ~/.bashrc

将你刚才export的DIR目录重新再bashrc中重新输入一遍即可

随后保存，并退出该文件。

编译器基础环境测试

输入下列命令，下载并解压测试文件。

cd $DIR/TESTS
wget https://www2.mmm.ucar.edu/wrf/OnLineTutorial/compile_tutorial/tar_files/Fortran_C_tests.tar
tar xvf Fortran_C_tests.tar

随后输入下列代码测试编译器基础环境

gfortran TEST_1_fortran_only_fixed.f
./a.out
gfortran TEST_2_fortran_only_free.f90
./a.out
gcc TEST_3_c_only.c
./a.out
gcc -c -m64 TEST_4_fortran+c_c.c
gfortran -c -m64 TEST_4_fortran+c_f.f90
gfortran -m64 TEST_4_fortran+c_f.o TEST_4_fortran+c_c.o
./a.out
./TEST_csh.csh
./TEST_perl.pl
./TEST_sh.sh

如果输出的结果为

那就没问题，进入下一个环节即可~~~

基础库安装

接下来就到了掉头发的时候了，也是最折磨人的时候了~~
首先，需要再终端中输入下面代码

cd $DIR/LIBRARIES
wget https://www2.mmm.ucar.edu/wrf/OnLineTutorial/compile_tutorial/tar_files/mpich-3.0.4.tar.gz
wget https://www2.mmm.ucar.edu/wrf/OnLineTutorial/compile_tutorial/tar_files/jasper-1.900.1.tar.gz
wget https://www2.mmm.ucar.edu/wrf/OnLineTutorial/compile_tutorial/tar_files/libpng-1.2.50.tar.gz
wget https://downloads.unidata.ucar.edu/netcdf-c/4.9.2/netcdf-c-4.9.2.tar.gz
wget https://downloads.unidata.ucar.edu/netcdf-fortran/4.6.1/netcdf-fortran-4.6.1.tar.gz
wget https://www2.mmm.ucar.edu/wrf/OnLineTutorial/compile_tutorial/tar_files/zlib-1.2.11.tar.gz
wget https://hdf-wordpress-1.s3.amazonaws.com/wp-content/uploads/manual/HDF5/HDF5_1_14_3/src/hdf5-1.14.3.tar.gz
tar xvf mpich-3.0.4.tar.gz
tar xvf jasper-1.900.1.tar.gz
tar xvf libpng-1.2.50.tar.gz
tar xvf netcdf-c-4.9.2.tar.gz
tar xvf netcdf-fortran-4.6.1.tar.gz
tar xvf zlib-1.2.11.tar.gz
tar xvf hdf5-1.14.3.tar.gz

下载所有的依赖环境

zlib安装

#先安装zlib
cd $DIR/LIBRARIES/zlib-1.2.11
./configure --prefix=$DIR/LIBRARIES/grib2
make
make install

hdf5安装

cd $DIR/LIBRARIES/hdf5-1.14.3
./configure --prefix=$DIR/LIBRARIES/hdf5 --enable-fortran --enable-cxx --with-zlib=$DIR/LIBRARIES/grib2
make
make install

安装好Zlib与hdf5之后需要向bashrc中添加环境

export LD_LIBRARY_PATH=$DIR/LIBRARIES/grib2/lib:$DIR/LIBRARIES/hdf5/lib:$LD_LIBRARY_PATH

接下来输入

sudo nano ~/.bashrc

将export LD_LIBRARY_PATH=$DIR/LIBRARIES/grib2/lib:$DIR/LIBRARIES/hdf5/lib:$LD_LIBRARY_PATH 添加到环境中

保存，并退出~

netcdf4-c 安装

cd $DIR/LIBRARIES/netcdf-c-4.9.2
./configure --prefix=$DIR/LIBRARIES/netcdf --enable-dap --enable-netcdf4 --enable-shared LDFLAGS="-L$DIR/LIBRARIES/hdf5/lib -L$DIR/LIBRARIES/grib2/lib" CPPFLAGS="-I$DIR/LIBRARIES/hdf5/include -I$DIR/LIBRARIES/grib2/include"
make
make install

随后还是需要声明变量

export PATH=$DIR/LIBRARIES/netcdf/bin:$PATH
export NETCDF=$DIR/LIBRARIES/netcdf
export LD_LIBRARY_PATH=$DIR/LIBRARIES/netcdf/lib:$LD_LIBRARY_PATH

接下来输入

sudo nano ~/.bashrc

将刚刚声明的变量写到bashrc中

netcdf-fortran安装

cd $DIR/LIBRARIES/netcdf-fortran-4.6.1
./configure --prefix=$DIR/LIBRARIES/netcdf --enable-shared LIBS="-lnetcdf -lz" LDFLAGS="-L$DIR/LIBRARIES/netcdf/lib -L$DIR/LIBRARIES/grib2/lib" CPPFLAGS="-I$DIR/LIBRARIES/netcdf/include -I$DIR/LIBRARIES/grib2/include"
make
make install

安装完成之后可以检查一下netcdf-c和netcdf-fortran是否安装成功

nc-config --has-nc4
nf-config --has-nc4

看到两个Yes就说明没毛病了

mpich安装

cd $DIR/LIBRARIES/mpich-3.0.4
./configure --prefix=$DIR/LIBRARIES/mpich
make
make install

随后声明mpich的路径

export PATH=$DIR/LIBRARIES/mpich/bin:$PATH

接下来输入

sudo nano ~/.bashrc

将刚刚声明的变量写到bashrc中

安装libpng

cd $DIR/LIBRARIES/libpng-1.2.50
./configure --prefix=$DIR/LIBRARIES/grib2
make
make install

安装jasper

cd $DIR/LIBRARIES/jasper-1.900.1
./configure --prefix=$DIR/LIBRARIES/grib2
make
make install

声明环境变量

export JASPERLIB=$DIR/LIBRARIES/grib2/lib
export JASPERINC=$DIR/LIBRARIES/grib2/include
export LDFLAGS=-L$DIR/LIBRARIES/grib2/lib
export CPPFLAGS=-I$DIR/LIBRARIES/grib2/include

接下来输入

sudo nano ~/.bashrc

将刚刚声明的变量写到bashrc中

netcdf与mpich兼容性测试

cd $DIR/TESTS
wget https://www2.mmm.ucar.edu/wrf/OnLineTutorial/compile_tutorial/tar_files/Fortran_C_NETCDF_MPI_tests.tar
tar xvf Fortran_C_NETCDF_MPI_tests.tar

进行测试

cp ${NETCDF}/include/netcdf.inc .
gfortran -c 01_fortran+c+netcdf_f.f
gcc -c 01_fortran+c+netcdf_c.c
gfortran 01_fortran+c+netcdf_f.o 01_fortran+c+netcdf_c.o -L${NETCDF}/lib -lnetcdff -lnetcdf
./a.out
cp ${NETCDF}/include/netcdf.inc .
mpif90 -c 02_fortran+c+netcdf+mpi_f.f
mpicc -c 02_fortran+c+netcdf+mpi_c.c
mpif90 02_fortran+c+netcdf+mpi_f.o 02_fortran+c+netcdf+mpi_c.o -L${NETCDF}/lib -lnetcdff -lnetcdf
mpirun ./a.out

输出下面的结果表示安装的没毛病

下载WRFDA

在WRF4.0版本之后WRFDA就被集成到WRF中了，因此下载WRFDA和下载WRF是同一个东西的

cd $DIR
git clone --recurse-submodules https://github.com/wrf-model/WRF

下载好之后在你的电脑上就多出来一个文件夹

你可以直接将这个文件夹重命名问WRFDA也可以复制一个再重命名为WRFDA，甚至改都不用改也行（PS：自己能记住哦！）

RTTOV安装（可选的不影响WRFDA的使用）

RTTOV与 BUFR和CRTM一样都是辐射传输模型，只是RTTOV需要手动安装，而BUFR和CRTM被集成到了WRF源代码中。
RTTOV需要自己去官网注册和下载（魔法）
注册很简单的，就需要填写一下个人信息，外加上会给你发两个邮件就完事了

https://nwpsaf.eu/site/software/rttov/

随后可以根据下面的过程进行下载

点击user area

登录一下（已经登录的不会有这个页面哦）

拉到网页下面

然后输入下列代码解压rttov

tar -xf rttov132.tar.xz

随后进入到rttov的src文件夹下

cd /mnt/e/Build_WRF/rttov132/src #这是我个人的路径，请大家根据自己的路径进行修改

随后输入下列命令安装rttov

../build/rttov_compile.sh

安装过程中的会提示相关信息，大家可以根据自己需求是否开启。如果不是很清楚的，直接全默认即可~
随后声明rttov的路径

export rttov= $DIR/rttov132

然后将这个变量添加到bashrc中

sudo nano ~/.bashrc

WRDA安装

WRDA 三维变分安装

小贴士：四维变分包含三维变分，如果需要直接跳到下一步四维变分安装即可！

cd $DIR/WRFDA
./configure wrfda # 这里我选择的是32 GUN串行编译
./compile all_wrfvar 

在编译完成之后我们可以输入

ls -l var/build/*exe var/obsproc/src/obsproc.exe

检查一共生成了多少个.exe，如果是44个exe文件的话，那么WRFDA就安装完成了~~~~~~~~

四维变分

cd $DIR/WRFDA
./configure wrfplus # 这里我选择的是17 
./compile wrfplus 

编译好之后可以查看一下是否生成了wrfplus.exe

ls -ls main/*.exe

声明WRFDAPLUS变量

export WRFPLUS_DIR=$DIR/WRFDA

并将WRFPLUS_DIR写入到~/.bashrc中

sudo nano ~/.bashrc

随后配置4Dvar（这里我还是选择的17）

./configure 4dvar 

编译4Dvar，然后静静地等待即可！

./compile all_wrfvar

当编译完成之后，我们还需要检查一下生成的exe是否完整。

ls -l var/build/*exe var/obsproc/src/obsproc.exe

一共44个exe就对了！！！！

FAQ区域

问题1：nano怎么保存并退出？
解答：先按住ctrl+o 再按一下 Enter就可以保存文本，接着按ctrl + x即可退出nano编译器！

问题2：编译mpich过程中出现make: *** [Makefile:24264: src/mpi/errhan/defmsg.h] Error 2
解答：我这里投机取巧了一下，直接apt安装的sudo apt install mpich