WRF-Chem笔记——模式运行流程

总是以忙为借口，断更了几个月，随着各个专栏催更的朋友越来越多，感觉再不更新有点对不住大家，所以以后每周多多少少写点笔记吧，也算是对自己的督促。今天先把以前的存货整理整理放上来凑个数。

CESM和GEOS-Chem的模式工作流都写了，WRF-Chem也该闪亮登场了，嘿嘿。

简介：

参考资料：

WRF-chem官网：WRF-Chem

WRF官网：http://www2.mmm.ucar.edu/wrf/users

常用模块：

WPS(WRF Preprocessing System)：WRF预处理系统，用来为WRF模型准备输入数据；如果是理想实验则不需要WPS来处理真实数据。

WRF：WRF是数值求解的模块，有两个版本：ARW(advanced Research WRF)和NMM（Nonhydrostatic Mesoscale Model）。通常使用ARW。

附加模块：

WRFDA:用于数据同化

WRF-Chem:用于化学传输

WRF-Plus:包括了WRF-Adjoint等

模式安装：

源文件下载及安装（WRFV3、WPS以及可选的 WRFDA、WRF-chem等）

库函数安装和环境变量配置（Fortran、MPI、 Jasper、libPNG、Zlib、 Netcdf、NCL等）

1. 下载：参考篇头的网站

共三个文件：WPSV4.0.TAR.gz WRF-ChemV4.0.TAR.gz WRFV4.0.TAR.gz

注意：老版本中解压完WRF-Chem要把chem手动放进WRF中，4.0新版本好像不需要。

解压：tar –xzvf *.tar.gz

2. 环境准备

1)Linux系统

2）Zlib库

3）Hdf5库

4）netcdf-c与netcdf-fortran安装(重要)

3. 编译：

WPS编译

./clean

编译有问题修改configure.wps

可参考的链接：用WRF模型进行气象模拟入门(1)——简介以及代码编译 - xg1990

./clean –a

./configure

选对应服务器的设置：比如我自己的一般是选： Linux x86_64, Intel compiler (dmpar)

这步如果未选对，可能ungrib.exe无法正常生成

serial: 串行计算

dmpar: 分布式并行计算(distributed memory option)，即使用openMP,大部分多核电脑都支持这项功能

smpar: 内存共享并行计算(shared memory option),即使用MPI进行并行计算，主要用在计算集群

./compile em_real >& log &或者nohup ./compile em_real >& log &

这步会用到configure生成的configure.wps, 需要把该文件中的几个路径改对

资料前处理（WPS，WRF Preprocessing System，理想模拟不需要）

1. 先设置namelist.wps，修改&share和&geogrid

参数设置参考：

科学网—WRFV3使用指南：WPS之geogrid.exe - 刘磊的博文 (sciencenet.cn)

科学网—WRFV3使用指南：WPS之metgrid.exe - 刘磊的博文 (sciencenet.cn)

科学网—WRFV3使用指南：WPS之ungrib.exe - 刘磊的博文 (sciencenet.cn)

提取地形资料生成静态文件（./geogrid.exe）

解压观测资料生成中间文件（./ungrib.exe）

以上二者水平插值生成初始资料（./metgrid.exe）

模式运行（在WRFV3/run/目录下操作）

PS：在WRFV3下先复制run文件夹再进行操作（只要在此目录下完整复制run目录可以完整运行wrf.exe），如cp –rf ./run ./run_01，这样方便进行多次敏感性试验。

进入如上述的run_01文件夹后：

对初始资料垂直插值（./real.exe）

运行模式进行计算（./wrf.exe）

具体流程如下：

输入“vim namelist.input”设置时间、domain、参数化等（domain一定要与WPS一致！）

参数设置参考：

WRF user guide: WRF Users' Guide (ucar.edu)

WRF-Chem user guide: Users_guide.pdf (noaa.gov)

科学网—WRFV3使用指南：认识Vtable - 刘磊的博文 (sciencenet.cn)

科学网—WRFV3使用指南：云微物理参数化 - 刘磊的博文 (sciencenet.cn)

“ln -s ../../WPS/met_em* .” (把wps经过水平插值的文件链接过来)
“./real.exe”或 “./real.exe >&log”（将输出保存到log文件中）

查看rsl.error.0000检查real.exe是否运行成功

此时namelist.input中的5，6，7对应为0，即关闭排放

或提交到tianhe为：“yhrun –n 28 –p debug ./real.exe”

yhrun为提交命令， 28为核数，debug为分区

./real.exe完成后，会

生成wrfinput_d0x 为初始场，每个 domain 一个
生成wrfbdy_d01 为边界场，仅 d01 有
接下来做三个排放（这里仅介绍流程，怎么做排放之后有空再单独写吧）：

人为排放(anthropogenic emission)：指人类生命活动产生的各种排放，包括有机和无机，常用的有EDGAR\MIX\MEIC。关于排放源文件下载查看：

WRF-Chem笔记——相关数据下载网址链接- CSDN搜索

生物质排放(bio emission)：指植物生命活动产生的排放，多为VOC类,常用MEGIN

生物质燃烧排放（biomass burning）：指生物质燃烧包括秸秆燃烧和野火，常用FINN的卫星观测

人为排放

在/home/zjjiang/WRF/Large_emis/make_anth_emissions_step/下完成，

/make_anth_emissions_step_CBMZ（CBMZ机制）

具体步骤参见：

Generating Anthropogenic Emissions for WRF-Chem

User’s Guide for Generating Anthropogenic Emissions for WRF-Chem

生物质排放

在MEGAN下完成

进入.. /MEGAN/megan_code/目录下，

“vim megan_bio_emiss_2014.inp”，修改对应的domains，wrf_dir，起始月份和终止月份，（注意如果是1月，则设置应为start_lai_mnth=1, end_lai_mnth=12）等

“ ./megan_bio_emiss <megan_bio_emiss_2014.inp”

生物质燃烧排放

在FINN下完成

进入../FINN/src/目录下，

“vim finn2wrf*.inp”，修改对应的domains，fire_filename，等

“./fire_emis <finn2wrf*.inp”

使用combine*.m将单个文件合成大文件

三个排放文件做好之后，移动到/run_01/目录下，修改namelist.input中的5，6，7对应改为2, 即打开排放，然后第二次运行“./real.exe”(即重复操作)
做边界场

下载注意事项：
东西南北边界要覆盖住整个domain1

时间要覆盖住整个模拟时间，可以对应模拟时间前后加一天

在MOZBC下完成

进入.. /MOZBC/目录下，

“vim SAPRC_MOSAIC_4bins2.inp”,修改对应的domain，dir_wrf，等

“./mozbc < SAPRC_MOSAIC_4bins2.inp”

注意使用对应化学机制的文件

注意化学机制需要和chem_opt对应上，如：CBMZ对应chem_opt=9

domain =1,2,3…… 从外到里修改进行边界场制作

注：自2022年3月，边界场文件从MOZART转到CAM-Chem, inp文件修改参考这篇：

https://blog.csdn.net/qq_27984679/article/details/124360384

运行模式进行积分计算

直接运行：“./wrf.exe”或 “./wrf.exe >&wrflog”（wrflog为输出日志）

Pbs作业提交系统：qsub wrf.pbs

对应修改wrf.pbs

关键行：mpirun -np 48 ./wrf.exe > log

或提交到超算比如tianhe为：“yhbatch –n 84 –p TH_HPC1 ./runwrf.sh”

会生成 wrfout_d0X_YYYY-MM-DD_00:00:00 等输出（每个 domain 一个）
看积分进程：vim rsl.error.0000
若要看实时进程：
tail –f rsl.error.0000 (退出按ctrl+c即可)
“vim rsl.error.0000”可以查看模式错误信息
若嫌输出文件太大，有的物理量又不需要，想改输出文件容量大小设置，可在积分前在WRFV3目录下进Registry目录修改 Registry.EM_COMMON 文件里的参数，h（history）表示会输出的变量，再重新编译！（初学者请勿进行此操作，此备注仅作为以后科研参考。

结果分析（NCL、RIP4、ARWpost+GrADS、ARWpost+Vis5D、VAPOR等）

这只是一个大概流程啦，细节的问题大家按自己的需要多多摸索吧~好久不跑我手也生了，所以大家看个热闹，别问我太难的问题，我答不上来。。。然后虽然断更了好久，但粉丝数量好像一直在涨，问问题的同学也多了不少，所以回复比较随机哈，没回的UU们见谅，很可能是我也不太会。。。