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【WRF运行第三期】服务器上运行WRF模型（官网案例-Hurricane Matthew）

news 来源：原创 2024/9/28 8:18:27

【WRF运行第三期】运行WRF模型（官网案例-Hurricane Matthew）

  • 官网案例-Hurricane Matthew介绍
  • 0 创建DATA文件夹
  • 1 WPS预处理
    • 1.1 解压GRIB数据（ungrib.exe）
      • 1.1.1 解压GRIB数据---GFS（Matthew案例研究数据）
      • 1.1.2 解压SST数据---海温资料
      • 另：报错-forrtl: severe (174): SIGSEGV, segmentation fault occurred
    • 1.2 设置模式区域（geogrid.exe）
      • 另：报错-./geogrid.exe: error while loading shared libraries: libnetcdff.so.7: cannot open shared object file: No such file or directory
      • 另：报错-./geogrid.exe: error while loading shared libraries: libnetcdff.so.18: cannot open shared object file: No such file or directory
    • 1.3 将数据插值到网格点上（metgrid.exe）
  • 2 运行WRF（real.exe & wrf.exe）
  • 3 ARWpost处理数据文件
  • 参考

官网案例-Hurricane Matthew介绍

Single Domain Case - Hurricane Matthew
2016年10月，飓风马修在海地、古巴和巴哈马登陆，然后与美国东海岸平行，造成了广泛的破坏。
在这里插入图片描述
本案例研究的时间段为2016-10-06 - 2016-10-08。
我们将要设置的域如下所示。
在这里插入图片描述

0 创建DATA文件夹

在Build_WRF下创建一个DATA文件夹，用于存放要用的数据。

cd Build_WRF
# 1.创建一个DATA目录用于存放数据（一般为fnl数据，放在Build_WRF目录下）。
mkdir DATA
# 2.进入 DATA
cd DATA

1 WPS预处理

在模拟之前先确定模拟域（即模拟范围），并进行数据预处理（插值陆面数据，比如地形，土壤等数据；插值气象数据到模拟域）。

1.1 解压GRIB数据（ungrib.exe）

1.1.1 解压GRIB数据—GFS（Matthew案例研究数据）

步骤1-2： 下载并解压数据

# 1.下载官网案例数据（matthew） 【此处数据可替换自己所需的数据】
wget https://www2.mmm.ucar.edu/wrf/TUTORIAL_DATA/matthew_1deg.tar.gz
# 2.解压数据包
# 得到matthew文件夹
tar -xf matthew_1deg.tar.gz

终端窗口如下：
在这里插入图片描述
步骤3-4： 读取并查看数据

# 【非必要步骤】
​# 3.用下面的命令读取数据内容（当前命令位置在DATA文件夹下）
# 注意 两个文件路径 g2print.exe、fnl_20161006_00_00.grib2 
../WPS/util/g2print.exe ../DATA/matthew/fnl_20161006_00_00.grib2 >& g2print.log
../WPS-4.1/util/g2print.exe ../DATA/matthew/fnl_20161006_00_00.grib2 >& g2print.log# 4.用下面的命令查看数据内容
nano g2print.log

说明： nano命令可以打开指定文件进行编辑，默认情况下它会自动断行，即在一行中输入过长的内容时自动拆分成几行
另： 按下Ctrl + O来保存文件，然后按下Ctrl + X退出nano编辑器。

g2print.log文件【文件位置：/Build_WRF/DATA/g2print.log】
在这里插入图片描述
数据说明：GFS（全球预报系统）是NCEP的模式产品

  • 类型：GRIB2数据
  • 分辨率：全球数据；每6小时输出一次；27个压力层（1000-10hPa；包括表层）
  • 时间段：2016-10-06-00至2016-10-08-00（时间频率6小时）

步骤5-7：

# 5.进入WPS文件（准备链接数据）
cd ~/Build_WRF/WPS/
cd ~/wrf/WPS-4.1# 6.链接GFS Vtable
ln -sf ungrib/Variable_Tables/Vtable.GFS Vtable# 7.通过脚本link_grib.csh链接grib数据，需要将最开始下载的matthew文件下的所有fnl***.grib2文件（注意文件地址）进行链接：
./link_grib.csh ../DATA/matthew/fnl

得到：会产生一些链接：GRIBFILE.AAA~GRIBFILE.AAI
文件位置：/Build_WRF/WPS/
在这里插入图片描述

步骤8： 切换WPS目录且编辑namelist.wps
文件位置：~/Build_WRF/WPS/namelist.wps
注意：下面三步都有文件生成，具体名称与使用的动态核心（ARM/NMM）有关。

修改文件内容如下：
在这里插入图片描述
修改完成后保存并退出。

步骤9： 解压GRIB数据（ungrib.exe）
在WPS目录下运行：

# 9.解码资料
./ungrib.exe

得到：生成中间文件FILE:YYYY-MM-DD_HH

终端界面如下：（显示解码成功）
在这里插入图片描述

# 【非必要步骤】
# 了解中间文件：2016-10-06_00
./util/rd_intermediate.exe FILE:2016-10-06_00

1.1.2 解压SST数据—海温资料

步骤1-2： 下载并解压数据

# 进入数据文件夹DATA
cd /home/wanzhou/Build_WRF/DATA
# 1.下载官网案例数据（matthew_sst） 【此处数据可替换自己所需的数据】
wget https://www2.mmm.ucar.edu/wrf/TUTORIAL_DATA/matthew_sst.tar.gz
# 2.解压数据包
# 得到matthew_sst文件夹
tar -xf matthew_sst.tar.gz

终端界面如下：
在这里插入图片描述
步骤3-5：链接数据

# 3.进入WPS文件（准备链接数据）
cd ~/Build_WRF/WPS/
cd /home/wanzhou/wrf/WPS-4.1# 4.链接GFS Vtable
ln -sf ungrib/Variable_Tables/Vtable.SST Vtable# 5.通过脚本link_grib.csh链接grib数据
./link_grib.csh ../DATA/matthew_sst/rtg_sst_grb

终端界面如下：
在这里插入图片描述

步骤6：切换WPS目录且编辑namelist.wps
文件位置：~/Build_WRF/WPS/namelist.wps

# 6.编辑namelist.wps
nano namelist.wps
# 需要修改的内容
prefix = 'SST',

得到：
在这里插入图片描述
步骤7： 解码资料

# 7.解码资料
./ungrib.exe

得到：（说明成功啦）
在这里插入图片描述

另：报错-forrtl: severe (174): SIGSEGV, segmentation fault occurred

在这里插入图片描述
报错原因：运行程序较大，而Linux系统初始的堆栈大小（stack size）太小的缘故。

解决方案可参见另一博客-WPS ./ungrib.exe报错：forrtl: severe (174): SIGSEGV, segmentation fault occurred
只需要在命令行窗口中输入：

ulimit -s unlimited

1.2 设置模式区域（geogrid.exe）

geogrid.exe：用以确定模拟区域，并将陆面数据插值到模拟区域。

步骤1： 切换WPS目录且编辑namelist.wps
文件位置：~/Build_WRF/WPS/namelist.wps

cd /home/wanzhou/wrf/WPS-4.1
# 编辑namelist.wps（注意：本例中没有进行嵌套，忽略第二行的数值）
nano namelist.wps# 需要修改的内容
max_dom = 1 
parent_id = 1,
parent_grid_ratio = 1,
i_parent_start = 1,
j_parent_start = 1,
e_we = 91,
e_sn = 100,
geog_data_res = 'default',
dx = 27000,
dy = 27000,
map_proj = 'mercator',
ref_lat = 28.00,
ref_lon = -75.00,
truelat1 = 30.0,
truelat2 = 60.0,
stand_lon = -75.0,
geog_data_path = 'Your WPS_GEOG data location'
# 注意最后一行位置

得到：
在这里插入图片描述

步骤2： 绘制所设区域，查看是否合理

# 绘制所设区域，查看是否合理
ncl util/plotgrids.ncl

NCL版本不同导致无法查看。NCL下载及安装可参见另一博客-【WRF工具】服务器上使用conda安装NCL。
在这里插入图片描述
步骤3： 生成静态数据

# 生成静态数据
./geogrid.exe

生成文件geo_nmm.d01.nc。终端界面如下：

另：报错-./geogrid.exe: error while loading shared libraries: libnetcdff.so.7: cannot open shared object file: No such file or directory

生成静态数据时，如报错（./geogrid.exe: error while loading shared libraries: libnetcdff.so.7: cannot open shared object file: No such file or directory），终端界面如下：在这里插入图片描述
相关解答-WPS运行geogrid.exe时出错。
(RESOLVED) Geogrid Error: error while loading shared libraries: libnetcdf.so.7

解决方案：

查看netcdf地址：

echo $NETCDF

终端界面如下：
在这里插入图片描述

export LD_LIBRARY_PATH=$DIR/netcdf/lib:$LD_LIBRARY_PATH
export PATH=$DIR/netcdf/lib:$PATH

在这里插入图片描述
输入以下命令：

find /home/wanzhou -name libnetcdff.so.7
find /home/wanzhou -name libnetcdff.so.18
find /home -name libnetcdff.so.18

终端窗口如下：
在这里插入图片描述
常规思路，将缺失的文件拷贝至nedcdf库中，操作命令如下：

cd /home/wanzhou/miniconda3/envs/ncl_stable/lib
cp libnetcdff.so.7 /home/wanzhou/wrf/LIBRARIES/netcdf/lib

另：报错-./geogrid.exe: error while loading shared libraries: libnetcdff.so.18: cannot open shared object file: No such file or directory

解决上个问题后，继而报错：思路就是缺啥文件补上啥，在补充数个文件后，终于成功运行啦！！！
在这里插入图片描述
确保 geo_em.d01.nc 文件已经生成。
在这里插入图片描述
如果未能成功生成此文件，可直接在官网下载此文件，Setup the Model domain (geogrid.exe)。

步骤4： 查看数据

#【非必要】
# 安装ncview
sudo apt install ncview
# 查看nc文件
ncview geo_em.d01.nc

1.3 将数据插值到网格点上（metgrid.exe）

在WPS目录下运行：

# 插值
./metgrid.exe

生成文件：
在这里插入图片描述
以下文件将被创建：

met_em.d01.2016-10-06_00:00:00.nc
met_em.d01.2016-10-06_06:00:00.nc
met_em.d01.2016-10-06_12:00:00.nc
met_em.d01.2016-10-06_18:00:00.nc
met_em.d01.2016-10-07_00:00:00.nc
met_em.d01.2016-10-07_06:00:00.nc
met_em.d01.2016-10-07_12:00:00.nc
met_em.d01.2016-10-07_18:00:00.nc
met_em.d01.2016-10-08_00:00:00.nc

如果未能成功生成此文件，可直接在官网下载此文件，Interpolate the input data onto our model domain (metgrid.exe)。

2 运行WRF（real.exe & wrf.exe）

步骤1： 切换至em_real目录

WRF的操作在em_real目录（运行真实案例）

cd ~/wrf/WRF-4.1.3/test/em_real/

在这里插入图片描述

步骤2： 链接WPS中生成的met_em文件到metgrid.exe

ln -sf ~/wrf/WPS-4.1/met_em* .
ln -sf ~/wrf/WPS-4.1/met_em.d01.2016-10* .

步骤3： 修改WRF（/run）中的namelist.input文件
注意 1：由于我们只对区域 1感兴趣，因此可以忽略其他列的所有值。
在 namelist.input 文件中添加以下更改。

run_days = 0,
run_hours = 48,
run_minutes = 0,
run_seconds = 0,
start_year = 2016,
start_month = 10,
start_day = 06,
start_hour = 00,
end_year = 2016,
end_month = 10,
end_day = 08,
end_hour = 00,
interval_seconds = 21600
input_from_file = .true.,
history_interval = 180,
frames_per_outfile = 1,
restart = .false.,
restart_interval = 1440,
time_step = 150,
max_dom = 1,
e_we = 91,
e_sn = 100,
e_vert = 45,
num_metgrid_levels = 32
dx = 27000,
dy = 27000,

修改后文件内容如下：
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
步骤4： 运行“real.exe”程序（确保程序运行正确）
注意：此操作将覆盖您在以前运行中生成的“wrfinput_d01”和“wrbdy_d01”文件，如果您希望保留这些文件，请将它们保存到其他位置。

mpirun -np 1 ./real.exe

查看以下两个文件是否被创建：

wrfinput_d01
wrfbdy_d01

步骤5： 运行wrf.exe（确保程序运行正常）

mpirun -np 2 ./wrf.exe

注意： 代码里的2是指2核运行
此处已经完成，生成的wrf_out文件可以在修改后缀之后直接用python和NCL读取，读取方式类似于NC文件。
在这里插入图片描述

检查是否创建了以下文件：

wrfout_d01_2016-10-06_00:00:00
wrfout_d01_2016-10-06_03:00:00
wrfout_d01_2016-10-06_06:00:00
wrfout_d01_2016-10-06_09:00:00
wrfout_d01_2016-10-06_12:00:00
wrfout_d01_2016-10-06_15:00:00
wrfout_d01_2016-10-06_18:00:00
wrfout_d01_2016-10-06_21:00:00
wrfout_d01_2016-10-07_00:00:00
wrfout_d01_2016-10-07_03:00:00
wrfout_d01_2016-10-07_06:00:00
wrfout_d01_2016-10-07_09:00:00
wrfout_d01_2016-10-07_12:00:00
wrfout_d01_2016-10-07_15:00:00
wrfout_d01_2016-10-07_18:00:00
wrfout_d01_2016-10-07_21:00:00
wrfout_d01_2016-10-08_00:00:00
wrfrst_d01_2016-10-07_00:00:00
wrfrst_d01_2016-10-08_00:00:00

3 ARWpost处理数据文件

ARWpost安装及编译可参见另一博客-【WRF运行第二期（Ubuntu）】ARWpost安装及错误总结。

利用ARWpost处理数据文件代码如下：

cd ~/Build_WRF/ARWpost/
./ARWpost.exe

生成的ctl和dat文件可以用grads处理

参考

1、WRF官网-Single Domain Case - Hurricane Matthew
2、CSDN博客-WRF模型运行教程（ububtu系统）–III.运行WRF模型（官网案例）
3、CSDN博客-WRF模式的运行（三）

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