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1、WRF模式运行指南(2006.3.13 2006.3.22)国家气象中心数值预报室（内部资料请勿扩散）二OO六年三月十三日目录1. WRF模式简介 .12. WRF模式的安装 .22.1安装环境 .22.2模式源程序.22.3 NetCDF函数库的安装 22.4标准初始化（SI）的安装 62.5 WRF模式的安装.93. WRF模式与T213模式嵌套 .173.1 嵌套方案 .173.2 嵌套程序设计 .173.3 编译嵌套程序 .213.4 嵌套的实现 .224. WRF 模式系统的运行 . .294.1 理想大气方案 .294.2 真实大气方案 .325. WRF 模式系统作业卡 . .4
2、75.1 源程序 .475.2 真实大气方案 .486. 模式结果的显示处理 . .616.1 Vis5D格式 .616.2 MICAPS 格式 . 62GrADS 格式 . . .65 附录 1. WRF 模式参数配置说明 .68 附录2. T213场库参数表 .78WRF 模式系统安装 /调试技术报告数值预报室 邓莲堂1. WRF 模式简介WRF(Weather Research Forecast)莫式系统是由许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、
3、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预 报精度的工具。 重点考虑 1 1 0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
4、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。WRF 模式作为一个公共模式，由 NCAR 负责维护和技术支持，免费对外发 布。第一版的发布在 2000年 11 月 30 日。随后在 2001 年 5 月 8日，第二次发布 了 WRF 模式，版本号为 1.1。2001 年 11 月 6日，很快进行了模式的第三次发布， 只是改了两个错误，没有很大的改动，因此版本号定为1.1.1。直到 2002年 4月24 日，才正式第四次发布，版本号为 1.2。同样，在稍微修改一些错误后， 2002 年 5 月 22日第五次版发布模式系
5、统，版本号为 1.2.1。原定于 2002年 10 月份左 右的第六次发布，直到 2003年 3月 20 才推出，版本号为 1 .3。2003年 11 月 21 日进行了更新。2004年5月21日推出了嵌套版本V2.0。2004年6月3日进行 了更新。 到2006 年 1月 30 日为止最新版本为 2.1.2。#2WRF 模式的安装2.1 安装环境2.1.1 硬件环境WRF 模式是一个多机型、跨平台、标准化的模式。可以在 IBM AIX ，SGI IRIX ，PC LINUX 等机型上运行。2.1.2 软件环境WRF 模式的运行系统中的一般需要的安装软件环境包括：UNIX （ LINUX ）操
6、作系统Perl5.003 以上Fortran程序编辑器（包括 Fortran90和Fortran77编译器）C 程序编译器NetCDF 函数库，版本在 3.3.1以上（必须包含 Fortran77,Fortran90 以及 C 的程序调用接口）MICAPS 图形显示系统、 VIS5D 图形显示系统、 GrADS 或者 RIP 等2.2 模式源程序WRF 模式系统运行所需要的程序包括：标准初始化（ SI） : WRF 模式的数据前处理部分。可从写成 GRIB 码的 AVN 数据文件中读取模式区域所需的数据，并插值 成 WRF 所需的变量场。WRF 模式： WRF 模式的初始场 /边界条件生成以及
7、模式积分计算部分。2.3 NetCDF 函数库的安装2.3.1 文件获取目前，由于 WRF 模式的数据处理格式主要是应用较为常见的 NetCDF 数据 格式。因此，在安装 WRF 模式的标准初始化以及 WRF 主模式前，必须在操作 系统环境中先安装 NetCDF 程序包，生成 NetCDF 函数库。在运行的系统环境中， 如果没有安装 NetCDF 函数库，则必须自己安装。 NetCDF 程序包的下载地址为 http:/www.unidata.ucar.edu/packages/netcdf/从网站中，可以获得 NetCDF 的压缩程序包 netcdf.zip 或者 netcdf.tar.Z。2
8、.3.2 安装环境 不同平台要求也不一样，但必需有 25 兆的可用空间用来解压、编译和运行 测试。由于 WRF 模式的程序采用了 C，Fortran77 和 Fortran90 编写，所以也 要求操作平台具有 FORTRAN77, FORTRAN90和标准C （或C+ + ）编译器。 netCDF 将会编译并测试相应的语言接口。2.3.3 指定编译环境 首先要选择并指定一个恰当的编译环境。如果需要,可设置CC, CFLAGS,FC, FFLAGS, CXX , CXXFLAGS ,F90 和 F90FLAGS 中任何环境变量,以指明相应的编译环境。环境变量也就是用户外壳程序（shell）管理的
9、参数，并 被shell程序用于运行应用程序（例如设置脚本程序）。一些环境变量的说明可参 见下表（表1）。表1编译NetCDF的一些环境变量及其说明变量描述NotesCCC编译器如果未指定，设置脚本程序将试图找出合适的C编译器，如：cc，c89， xlc， or gcc。FCFortran 编译器（如果存在）如果未指定，设置脚本程序将试图找出合适的Fortran 90 orFortran 77编译器。如果不需要Fortran接口，则可将 FC设置为。F90Fortran 90 编译器（如果存在）如果未指定，设置脚本程序将试图找出合适的 Fortran 90编译 器。如果指定了 Fortran 9
10、0编译器，则不需要 FC参数。如果 不需要Fortran 90接口，则可将 F90设置为。CXXC+编译器如果未指定，设置脚本程序将试图找出合适的C+编译器。不需要C+接口时，可将 CXX设置为。CFLAGSC编译器参 数选项例如-0 或-gCPPFLAGSC预处理参 数选项例如-DNDEBUG是忽略声明部分的检测（assertion）FFLAGSFortran 编译器参数选项例如-O 或-gF90FLAGSFortra n90编译器参数 选项例如-O或-g。如果未指定，则采用FFLAGS的值。CXXFLAGSC+编译器标志例如-O 或-gARFLAGS NMFLAGS FPP M4FLAGS
11、 LIBS FLIBS混合参数选 项在一些操作平台中可能用到这些参数中的一个或几个。值得注意的是，如果不设置环境变量，那么配置脚本程序将会试图找出相应 合理的设置值。但在IBM SP机器上，如果用户不设置 Fortran90的编译和编译 选项，那么配置脚本往往找不到正确的Fortran90编译器和编译选项，从而造成NetCDF函数库中没有Fortran90的程序接口。环境变量也就是用户外壳程序（shell）管理的参数，并被shell程序用于运行应 用程序（例如设置脚本程序） 。典型的环境变量有：变量值环境变量名USERHOMEPATHsteve/home/steve/bin:/usr/bin:
12、/home/steve/bin执行命令行命令“ env”，可得到当前环境中的环境变量列表。定义和设置环境变量的方式取决于用户所用的外壳（Shell）类型。Csh类shell（如csh、tcsh）用户设置方式如下：setenv CC c89setenv CPPFLAGS -“0 -DNDEBU”G而标准UNIX shell （例如sh、ksh、bash）用户要设置上面同样的环境变量，可 如下设置：export CC=c89export CPPFLAGS=”-0 -DNDEBU”G以上两种方式中， 参数值中带有将值的各部分分开的空格分隔符时， 双引号不能 省略。否则，参数值只是设置为所要取值得一部
13、分。标准 shell 用户还有一种额外的快捷方式为单一命令定义和设置环境变量。环境 变量可在命令行中定义和设置，并只在这一行中生效。例如：export FOO=fooenv | grep FOOFOO=fooFOO=bar env | grep FOOFOO=barenv | grep FOOFOO=foo 测试系统时，环境变量及其赋值可列表式给出。标准 UNIX shell 用户可直 接使用标准语法。例如，标准 shell用户可以用（以IBM SP AIX为例）：export CC=xlc CPPFLAGS=-DNDEBUG CFLAGS=-O FC=f77 FFLAGS=-O CXX=xl
14、C F90=xlf90 F90FLAGS=-qsuffix=f=f90 在IBM AIX SP环境下，编译NetCDF所需要的一些相应的系统环境变量有： CC=/bin/xlcCPPFLAGS=-DNDEBUGCFLAGS=-O FC=/bin/xlfFFLAGS=-O F90=/bin/xlf90 F90FLAGS=-qsuffix=f=f90 # Note: no -O optionCXX=/bin/xlC CXXFLAGS=-O因为有些机器的AIX系统在用F90编译器编译时，选用“ -0”优化编译会产生错误信息为“ 1501-229 Compilation ended due to lack of spac”e 的错误。通常是由 于编译时优化消耗内存太多，以至于超出计算机内存。解决方法之一是用 ulimit 命令将数据段（data）、堆栈段（stack）以及内存段（me
