介绍及安装运行.ppt
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1、WRFv2.2介绍及安装运行,覃卫坚 08.04.26,目录,1. Linux操作系统介绍 2. WRFv2.2模式介绍 3. WRFv2.2模式安装及运行,1. Linux操作系统介绍,什么是Linux?简单地说,Linux是一套免费使用和自由传播的类Unix操作系统,它主要用于基于Intel x86系列CPU的计算机上。这个系统是由全世界各地的成千上万的程序员设计和实现的。其目的是建立不受任何商品化软件的版权制约的、全世界都能自由使用的Unix兼容产品。 Linux的出现,最早开始于一位名叫Linus Torvalds的计算机业余爱好者,当时他是芬兰赫尔辛基大学的学生。他的目的是想设计一个
2、代替Minix(是由一位名叫Andrew Tannebaum的计算机教授编写的一个操作系统示教程序)的操作系统,这个操作系统可用于386、486或奔腾处理器的个人计算机上,并且具有Unix操作系统的全部功能,因而开始了Linux雏形的设计。,Linux以它的高效性和灵活性著称。它能够在PC计算机上实现全部的Unix特性,具有多任务、多用户的能力。Linux是在GNU公共许可权限下免费获得的,是一个符合POSIX标准的操作系统。Linux操作系统软件包不仅包括完整的Linux操作系统,而且还包括了文本编辑器、高级语言编译器等应用软件。它还包括带有多个窗口管理器的X-Windows图形用户界面,如
3、同我们使用Windows NT一样,允许我们使用窗口、图标和菜单对系统进行操作。 Linux之所以受到广大计算机爱好者的喜爱,主要原因有两个,一是它属于自由软件,用户不用支付任何费用就可以获得它和它的源代码,并且可以根据自己的需要对它进行必要的修改,无偿对它使用,无约束地继续传播。另一个原因是,它具有Unix的全部功能,任何使用Unix操作系统或想要学习Unix操作系统的人都可以从Linux中获益。,Linux与Unix的区别 ? UNIX最早由几个研究生在实验室里开始的后来由一个大公司把它商业化了的一个操作系统,并它成长和占领了市场 。公司多了,就分家了,而“UNIX”这个名字由于法律关系,
4、谁也不能说自己的操作系统是“UNIX”而只能说是“UNIX兼容”系统了。所以现在“UNIX”系统是不存在的,存在的只是一个遥远的传说。Linux是基于PC(其它平台也有的支持)的UNIX兼容系统,在跟UNIX的关系上,它不比任何其它UNIX兼容系统远。 某些PC机的Unix和Linux在实现方面相类似。几乎所有的商业Unix版本都基本支持同样的软件、程序设计环境和网络特性。然而,Linux和Unix的商业版本依然存在许多差别。Linux支持的硬件范围和商业Unix不一样。一般来说,商业Unix支持的硬件多一些,可是Linux支持的硬件也在不断扩大。,突出的是,Linux至少和商用Unix一样稳
5、定。对许多用户来说,最重要的因素是价格。Linux是免费软件,用户可以从Internet网上下载。商业Unix的价值不应被贬低。除了软件本身的价格外,用户还需支付文档、售后支持和质保费。对于较大的机构,这些都很重要,但是PC机用户也许从中得不到什么好处。许多商业公司和大学等单位已经发现,在实验室用廉价的PC机运行Linux比用工作站运行商业Unix还好。Linux可以在PC机上提供工作站的功能,而PC机的价格是工作站的几分之一。,与其它操作系统(如windows)相比,Linux还具有以下优点: 1.采用阶层式目录结构,文件归类清楚、容易管理。 2.系统安全稳定,漏洞少,不易受病毒攻击。 3.
6、具有高度可移植性,系统核心只有小于10%的源代码采用汇编语言编写,其余均是采用C语言编写。 4.可与其它的操作系统如Windows98/2000/xp等并存于同一台计算机上。 缺点: Linux操作相对复杂 ,针对其系统兼容的软件少。,推荐用的linux版本:Red Hat 4.0 什么是Red Hat Linux? 来自北卡罗的程序小组(Red Hat Software), 他们的目标是让人们更方便地使用Linux。他们将所有必需的软件捆在一起形成一个发行版本(distribution)。 自从1994年夏Red Hat Linux问世以来, Linux and Red Hat Softwa
7、re飞速发展,有了很多变化,支持更多的硬件,可靠性的巨大提高,全世界的Linux公司用户不断增加。 从4.0版开始, Red Hat Linux可以在三个领先的计算机平台上运行: Intel兼容PCs、 Digital Alpha计算机,and Sun SPARC。,Linux文件与目录的操作: 显示当前目录的内容: ls 列出当前目录的文件名 ls -t 按时间次序列表,时间最近的文件排在前面 ls -l 长列表:包括多信息 ls -u 按最后使用的时间次序列表 ls -r 以逆序列出文件名 在目录的使用上: . 表示当前目录 表示上一层目录 / 表示系统根目录 为用户主目录 切换目录的cd
8、命令 cd tony 表示切换到当前目录下的tony子目录 cd 切换到上一层目录,创建目录的mkdir命令 mkdir source 创建source子目录 删除目录的rmdir命令 rmdir source 删除source目录 解压缩 tar命令 tar zxvf linux86.tar.gz 对linux86.tar.gz进行解压 -c 创建一个新的tar文件 -v 显示运作过程的信息 -f 指定文件名称 -z 调用gzip压缩命令执行压缩 -j 调用bzip2压缩命令执行压缩 -t 查看压缩文件内容 -x 解开tar文件,还有一些常用的命令: vi file-name 浏览和编辑文件
9、 ./gedit file-name 编辑文件 ./configure 连接 ./compile 编译 ./install 安装,2. WRFv2.2模式介绍,WRF(Weather Research and Forecasting Model)模式是由美国环境预测中心(NCEP),美国国家大气研究中心(NCAR)等单位发起,联合开发的新一代高分辨率中尺度气象研究与预报数值模式及同化系统。 模式分为ARW(the Advanced Research WRF)和NMM(the Nonhydrostatic Mesoscale Model)两种,即研究用和业务用两种形式,本文介绍的是 ARW WR
10、F。,WRF模式具有以下特点: WRF模式系统具有可移植,易维护,可扩充,高效率,方便等许多特点,将成为改进从云尺度到各种不同天气尺度的重要天气特征预报精度的工具。 WRF模式为完全可压缩以及非静力模式,采用F90语言编写。水平方向采用Arakawa C(荒川C)网格点(重点考虑1-10km ),垂直方向则采用地形跟随质量坐标。WRF模式在时间积分方面采用三阶或者四阶的Runge-Kutta算法。WRF模式不仅可以用于真实天气的个案模拟,也可以用其包含的模块组作为基本物理过程探讨的理论根据。此外,WRF模式还具有多重嵌套和方便的定位于不同地理位置的能力。,Arakawa-C 特点,运用Arak
11、awa-C 交错格点假设所有3维变量(U, V, 和质量)关于这些点是交错格点。对于定义的非交错格点,U格点向上交错了0.5个格点,V格点向右交错了0.5个格点,质量网格分别向上向右交错了0.5个格点。 为了便于说明,下面给出一个(XDIM,YDIM) = (4,4)的例子: (+) 为根据参数定义的点。(T)为由WRF预报模式提供和输出的质量变量的格点位置。(U)点为由WRF模式提供和输出的U动量变量的格点位置。 (V)点为由WRF模式提供和输出的V动量变量的格点位置。这样,如果使用维数(XDIM, YDIM),则模式输出如下: (XDIM-1,YDIM-1)维的质量变量 (XDIM,YDI
12、M-1)维的U动量 (XDIM-1,YDIM)维的V动量。,WRF模式发展历程: 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。 第一版发布在2000年11月30日,2001年5月8日第二次发布,版本号为1.1,第三次发布于2001年11月6日,只修改了两个错误,没有太多改动,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,在修改一些错误以后,2002年5月22日第五次发布,版本为1.2.1。原定于2002年10月左右的第六次发布,直到2003年3月20日才推出,版本号为1.3。同年11月21日进行了更新。 第二版发布于2004
13、年5月21日,为嵌套版本V2.0,同年6月3日进行更新。2006年1月30日更新为V2.1.2,同年12月更新到V2.2版本,现在最新为3.0版本。,WRF的最新版本是2006年的圣诞节前12月22日推出的V2.2。这一版本里,在修补了前一版本的许多错误之上,新增了许多模块。不仅推出了WRF的前处理WRFSI的进化版WPS,作为过渡还仍然保留了WRF本体和WRFSI的衔接。,MM5 WRF 垂直坐标 地形追随高度 地形追随质量坐标 守恒性 没有考虑 质量、动量、标量 时间积分 蛙跃格式 3rd order Runge-Kutta 平流计算 2nd order centered 5th orde
14、r upwind或 6th order centered 平滑抑制 4阶平滑 不需要 典型时间步长 3 x Dx 6 x Dx 运行时间 相当,WRF和MM5的比较,硬件环境 硬盘要求至少有大于 10G 的空间。 如果需要安装 GUI 图形库,则显示器分辨率至少为1024*768。 内存应该在 512M 以上。,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: LINUX操作系统 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,Fortran9
15、0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,出处:Users Guide for Advanced Research WRF (ARW) Modeling System Version 2.2,3. WRFv2.2模式安装及运行,流程如下,设置环境变量,安装PGI,安装NETCDF,第一步 环境变量设置,在根目录root下用gedit命令打开.bash_profile文件,把准备好的.bash_profile复制到该文件上,把原来的内容覆盖(如图中阴影部分).复制完成后用vi打开进行编辑,可能有符号M产生,应把这些符号删除,最后使用:wq
16、退出保存.在root下运行source .bash_profile,第二步 安装pgi 把linux86.tar.gz复制到文件夹usr里,进行解压: tar zxvf linux86-64.tar cd / cd usr ./install (提示的话就yes就行了,路径为usr/pgi,主要还是看环境变量设置的路径为准),第三步 安装license.dat,通过以上的操作会生成license.dat文件,把新生成的license.dat文件复制到环境变量规定的路径下. 把ActivePer1-5.8.6.811-i686-linux.tar 装在opt里,解压,把解压得到的文件名改为Act
17、ivePerl-5.8 cd ActivePerl-5.8 ./install.sh ( 有提示的话yes就行了),第四步 安装NETCDF,把netcdf-3.6.1.tar.zip文件复制到环境变量规定的路径下,用命令 tar zxvf netcdf-3.6.1.tar.zip 解压 cd/usr/local/netcdf/src ./configure make make all make install 执行安装,第五步 先在usr/local/建立文件夹ncarg,把模式软件Ncar.ncar进行解压. cd INSTALL ./ INSTALL (在提示中回答如下: n 2 ent
18、er enter 3 1 enter 4 enter 5 y 0 0 ),第六步 安装grads 解压grads-1.8s|11-linux.tar.gz,在usr/local下建一个grads文件夹,把解出的三个文件放在里面,把bin里所有文件拷到local/bin里面,在root下就可以用grads了.,第七步 安装WRF主模块 在root下建立个文件夹,把WPSV2.2.TAR.gz和WRFV2.2.TAR.gz 复制到这个文件夹下面,进行解压.首先编译WRF主模块. cd WRF V2.2 ./configure (有提示的话答2) gedit configure.wrf,gedit
19、configure.wrf 做以下修改: 在solve_interface 和shift_domain 两行之间添加 solve_em.o : solve_em.F 在solve_interface 和shift_domain 两行之间添加 solve_em.o 添加完成后,保存退出. ./compile ./compile em_real,第八步 编译WPS tar zxvf WPS V2.2.TAR.gz 解压 cd WPS ./configure (提示选择1) ./compile,第九步 WRFv2.2模式的运行,1 运行WPS,geogrid和ungrib 属并列关系,运行不分先后。
20、 geogrid 建立“静态的”地面数据。 ungrib 解压GRIB 气象数据,并归纳成一个 intermediate 文件格式。 metgrid 把气象数据水平插入模式领域内。 metgrid的输出文件将被用作WRFV2.2主模块的输入文件。,1. 在/home/目录下建立WPS_GEOG目录,用来盛放模式用的地表面静态数据。(这个目录可以自己定,在这个目录下把geog.TAR.gz解压,在namelist.wps里设置geog路径正确就可以了). 这些数据分两类,一类是general input files;另一类数据是根据分辨率分为10m、5m、2m和30s(即大约分别为110km,5
21、5km,20km和1km)共4种。 2. 编辑namelist.wps 例如:以1998年4月10日-4月14日NECP资料为背景场作为例子做一次模拟。,&share wrf_core = ARW, max_dom = 2, (最大嵌套数,以2为例) start_date = 1998-04-10_00:00:00,1998-04-10_00:00:00, end_date = 1998-04-14_00:00:00,1998-04-14_00:00:00, interval_seconds = 345600 (如果使用6小时的再分析资料做为边界值的话,则这一项设为6小时,这为前处理程序的两次
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