《WRF运行-完整》PPT课件

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1、宋 耀 明 大 气 科 学 学 院 WRF: Weather Research and Forecasting Model用 途 ： 研 究 and 预 报ARW（the Advanced Research WRF）NMM（the Nonhydrostatic Mesoscale Model），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。 两 个 动 力 内 核 ： The Advanced Research WRF (ARW) Nonhydrostatic Mesoscale Model (NMM)动 力 内 核 包 括 ： 对 流 advectio

2、n, 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 Version 1.0 WRF was released December 2000 Version 2.0: May 2004 (NMM added, EM nesting released) Version 2.1: August 2005 (EM beco

3、mes ARW) Version 2.2: December 2006 (WPS released) Version 3.0: April 2008 (includes global ARW version) Version 3.1: April 2009 Version 3.1.1 August 2009 Version 3.2: April 2010 Version 3.2.1 August 2010 Version 3.3: May 2011 Version 3.4: April 6, 2012 Version 3.4.1: August 16, 2012 Version 3.5: Ap

4、ril 18, 2013 Version 3.5.1: September 23, 2013 ARW and NMM 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 ARW only 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 baroclinic waves, 涡 的 模 拟 large eddy simul

5、ations) 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 climate research) 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 ) WRF Pre-processing System (WPS) Real-data interpolation for NWP runs New obsgrid program for adding more obs to analysis WRF Model (ARW and NMM

6、 dynamical cores) Initialization programs for real and (for ARW) idealized data (real.exe/ideal.exe) Numerical integration program (wrf.exe) post processing tools (ARWpost, NCL, RIP.) WRF-Var (separate tutorial given at NCAR) WRF-Chem (separate tutorial given at NCAR) Email: wrfhelpucar.edu User Web

7、 pages:ARW:http:/www.mmm.ucar.edu/wrf/users/NMM:http:/www.dtcenter.org/wrf-nmm/users/Latest update for the modeling systemWRF software downloadVarious documentation Users Guide Technical Note (ARW Description) http:/www2.mmm.ucar.edu/wrf/OnLineTutorial/index.htm 前 处 理 ： WPS 主 模 块 ： WRFV 后 处 理 ： ARWp

8、ost 编 译 语 言Fortran 90/95 compilerC compiler 脚 本 语 言Perl 库netCDF library Public domain mpich for MPI通 过 客 户 端 登 录 （ ssh）环 境 变 量 需 要 在 根 目 录 下 的 .bashrc中 添 加module list查 看 已 经 加 载 的 库 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

9、 restart输 出 数 据 wrfout 运行目录：WRFV3/test/em_real 2个步骤：1）./real.exe 2) ./wrf.exemet_em*文 件wrfinput*wrfbdy* wrfout*文 件 1. 解 压tar -zvxf WRFV3.5.1.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 Compile for nesting? (1=basic, 2=preset moves, 3=vortex following) default: 1=basi

10、c, 有 嵌 套2=preset moves, 指 定 移 动 网 格3=vortex following 自 动 移 动 网 格 生成configure.wrf文件 4. ./compile 编 译 ./compile em_real 编 译 信 息 在 屏 幕 上 直 接显 示 ./compilie em_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

11、 ：./clean -a 卸 载 后 从 step3开 始 。 &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：grid nudging，谱nudging，obs nudging &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

12、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 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

13、_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 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 ： 0 or 1最 外 层 网 格 是 否 平 滑

14、 ： 0 or 1 or 20 ： no smoothing1 ： 1 -2 -1 平 滑 ， 只 用 于 feedback=12 (缺 省 )： smoothing-desmoothing， 只 用 于 feedback=1 每 隔 多 长 时 间 计 算 一 次 涡 旋 的 中 心 位 置(分 钟 )台 风 的 最 大 风 速 （ m/s） ， 用 于 计 算 扫描 半 径移 动 网 格 到 粗 网 格 边 界 的 最 小 格 点 数追 踪 台 风 中 心 的 层 次 （ Pa）移 动 网 格 开 始 移 动 的 时 间 （ 分 钟 ） 微 物 理 过 方 案长 波 和 短 波 辐 射 方

15、 案调 用 辐 射 方 案 的 时 间 （ 分 钟 ）近 地 面 层 方 案陆 面 过 程 方 案边 界 层 方 案 土 壤 层 数调 用 边 界 层 方 案 的 时 间 （ 分 钟 ）积 云 参 数 化 方 案调 用 积 云 参 数 化 方 案 的 时 间 （ 分 钟 ）是 否 考 虑 热 量 和 水 汽 通 量 （ 1 or 0 ）是 否 考 虑 雪 盖 效 应 （ 1 or 0 ）是 否 考 虑 辐 射 光 学 厚 度 中 的 云 效 应 （ 1 or 0 ）土 地 和 土 壤 类 型 数 据 的 来 源 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

16、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0 isfflx：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。 理 想 云 模 式真 实 的 高 分 辨 率 模 拟中 尺 度 格 点 尺 度真 实 的 高 分 辨 率 模 拟真 实 的 高 分 辨 率 模 拟& geogrid.log生成geo_em.d01

17、(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 sf ungrib/Variable_Tables/Vtable.GFS Vtable检查是否有正确链接生成 (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。 ARW

18、or NMM总网格数输入资料的时间间隔，单位是秒geogrid生成的网格数据的格式1，binary，后缀：.int2，netcdf，后缀：.nc3，GRIB1，后缀：.gr1 该网格的母网格的id，第一层网格的母网格是自身母网格和子网格水平分辨率的比母网格水平方向上的分辨率（格距）投影方式母网格中心纬度母网格中心经度 标准经度，一般和母网格中心经度一致 该层网格左下角的点在母网格中的位置各层网格格点数(嵌套网格格点-1)/3=整数标准纬度，随不同的投影方式有不同 地形资料的路径 如何计算各层网格格点数？ 如何确定各层网格的位置？ 地形分辨率：10- 18.5km5- 9.25km2- 3.7k

19、m30 - 0.925 km1个经纬度 111km1 = 60 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。 光源放在地心，映像面是圆锥面 标准纬度：60N和30N 应用在中纬度地区形变比较小 投影光源放在地心，映像面为圆柱面 标准纬度：30N和30S（22.5N,22.5S） 低纬地区变形较小 光源在南极，映像面是个平面 标准纬度：60N 在高纬度地区变形较小 适用于全球模拟三个参数可以根据需要进行修改 ungrib写出的中间文件的格式WPS, SI, MM5ungrib写出中间文件的前缀 用到的中间文件的前缀1，binary，

20、后缀：.int2，netcdf，后缀：.nc3，GRIB1，后缀：.gr1metgrid生成的网格数据的格式 4. ./compile & compile.log 5. 编 译 成 功 ：WPS目 录 下 生 成 ：geogrid.exe, ungrib.exe, metgrid.exe若 编 译 未 成 功 ：./clean -a 卸 载 后 从 step3开 始 。 生 成 可 以 在 GrADS and Vis5D里 面 使 用 的 数据 。 1. 解压tar -zvxf ARWpost_V3.TAR.gz得到ARWpost文件夹 2. 修 改 src/Makefile文 件 中 的 第

21、 19行在 -lnetcdf 前 面 加 上 -lnetcdff 3. ./configure 选 择 平 台 ： 2生 成 configure.arwp 4. ./compile & compile.log（ 大 致 需 要 分 钟 ） 5. 编译成功：ARWpost目录下生成：ARWpost.exe若编译未成功：./clean -a 卸载后从step3开始 1. WRF模式安装将三个模块的tar.gz文件复制到自己的文件夹安装WRFV3安装WPS安装ARWpost 1. 运行WPS要求：（1）模拟时长：模拟台风生命过程中的某个12小时的过程，具体时间段自选。（2）双层网格，最外层网格分辨率45km http:/ 格 式 解 压 : tar -zxvf xx.tar.gz.tar.bz2 格 式 解 压 : tar -jxvf xx.tar.bz2