WRF 模式运行指南
（2007.8.24～2007.8.30）
国家气象中心数值预报室
（内部资料 请勿扩散）
二○○七年八月二十四日
目录
1. WRF模式简介 ……………………………………………………..1 2. WRF模式的安装 ……………..……………………………………..2 2.1 安装环境 ………………….……………………………………..2 2.2 模式源程序…………………...…………………………………..2 2.3 NetCDF函数库的安装……………………………………………2 2.4 WRF模式的安装…………………………………………………6 2.5资料前处理系统（WPS）的安装……………….….…………..…9 3. WRF模式与T213模式连接…………………………….…………...17 3.1 连接方案 ……………………………………………………….17 3.2 连接程序设计 ………………………………………………….17 3.3编译连接程序 …………………………………………………..21 3.4 连接的实现 …………………………………………………….22 4. WRF模式系统的运行……………...………………………………..29 4.1 理想大气方案………………………………………………..….29 4.2 真实大气方案 ………………………………………………….32 5. WRF模式系统作业卡……………...………………………………..47 5.1 源程序………………………………………………………..….47 5.2 真实大气方案 ………………………………………………….48 6. 模式结果的显示处理 ……………………………….……………..61 6.1 Vis5D格式 ……….…………………….………………………..61 6.2 MICAPS格式……………………………….……………………62 6.2 GrADS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 ……………………………………………..78
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WRF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)模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、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1－10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。2006年1月30日升级为新版本2.1.2。2006年11月22日升级为2.2版。
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2．WRF模式的安装
2.1 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。
2.2 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
2.2.1 UNIX环境
计算机系统是有计算机硬件和软件构成。操作系统是系统软件的核心，它控制程序的执行和提供资源分配、调度、输入/输出控制和数据管理服务。UN IX 系统是一种多用户多任务的分时的操作系统, 由于其安全可靠、开放性和可移植性良好等优点, 迅速成为小型机和工作站上普遍使用的一种主流操作系统。
UNIX系统大致分为三层：最里层是UNIX内核，即UNIX操作系统常驻内存部分，它直接附着在硬件上；中间层是shell，即命令解释程序，这是用户与系统和核心的接口；最外层是应用层，它包含众多的应用软件、实用程序和除UNIX操作系统之外的其他系统软件。
在UNIX操作系统中，通常提供三种不同的shell，即Bourne shell（简称sh）、C－shell（简称csh）和Korn shell（检查ksh）。Bourne shell是AT&T Bell试验室的Slephen Bourne为AT&T的UNIX开发的，它室其它shell的开发基础，也是各种UNIX系统上最常用、最基本的shell。C－shell是加州伯克利大学的Bill Joy为BSD UNIX开发的，它与sh不同，主要是模拟C语言。Korn shell是AT&T Bell实验室的David Korn开发的，它与sh兼容，但功能更强大。在Linux系统中使用的Bash（代表GNU的Bourne Again shell），他是由Bourne shell发展而来。Bash与sh稍有不同，它还包含了csh和ksh的特色。不过，大多数sh脚本可以不加修改地在Bash上运行。
在UNIX系统的应用层，通常可以提供十几种常用的程序设计语言的编译和解释程序。如C、FORTRAN、BASIC、PASCAL、Ada、COBOL和Perl等。UNIX系统丰富的核外系统程序为用户提供了一个实用的软件运行和开发环境。这正是目前中尺度数值模式大多数都运行在UN IX 系统平台上的主要原因之一。
UNIX系统自从诞生到现在已有三十多年的历史了，产生了很种版本，如IBM公司的AIX、DEC公司的Ultrix、Sun Microsystems公司的SunOS/solaris等。值得一提的是自由软件Linux近十年来得到迅速的发展。Linux系统是遵循UNIX相同的同一标准的操作系统，它不仅可以在Intel、AMD及Cyrix系列个人机上，还可以用在许多工作站上。它继承了UNIX系统的主要特征，使中尺度数值模式在个人微机上运行成为可能。
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为了是数值模式本身的维护和发展，大多数数值模式开发是都尽量保持程序的可移植性，使模式可以运行在多种版本的UNIX操作系统上。例如，新一代中尺度天气模式ARW就可以运行在多种UNIX系统平台上，具体包括：
开发商 Cray HP/Compaq HP/Compaq HP/Compaq IBM SGI SGI Sun COTS* COTS Mac
硬件平台 X1 alpha IA64 (Intel) IA64 Power Series IA64 MIPS UltraSPARC IA32/AMD32 IA64/Opteron G5
操作系统
UniCOS Tru64 Linux HPUX AIX Linux Irix SunOS Linux Linux Darwin
编译器 vendor vendor vendor vendor xlf Intel vendor vendor Intel / PGI Intel / PGI xlf
2.2.2 PERL环境
Perl 是 Practical Extraction and Report Language的缩写，是由 Larrt Wall 融合了 awk/sed/cut/grep等unix 上常见的工具与C language的语法所创造的一种 language。Perl 是一种解译式的语言，在速度上并没有 C 这类编译式的语言来得快，不过 Perl 在执行时事实上是先将原始档实时编译后再执行，所以速度其实并不慢。
Perl 极为适合处理用来处理一些用 C 处理并不方便，用 shell 处理又嫌太复杂的工作. Perl 强大的文字处理能力，使得它极为适合作为 CGI 程序所用的language。事实上，针对许多的应用，已经有现成的 Perl module 可供使用，因此 perl 也很适合作为应用程序的发展语言。配合 Perl/Tk, Perl 也能用来发展窗口程序。
Perl 目前支持极多种操作系统，包含大部份的 Unix 操作系统及其它如 Mac. VMS，BeOS，OS2，Windows NT，Windows 95 甚至 MsDos。在不同的操作系统上，支持大部份相同的功能，因为 Perl 的创造者 Larry Wall坚持 Perl 必须是“一种”语言。这意味着用Perl所写的程序有极佳的可移植性。
数值模式中，比如WRF模式，经常用perl来初始化模式运行的参数环境，以及运行一些程序。
2.2.3 MPI并行环境
MPI 是一种消息传递编程模型, 目的是实现进程间的通信。MPI 不是一门语言, 而是一个运行库, 可以由Fortran77/Fortran90/C/C++语言调用, 在语法上, 他完全以库的形式呈现, 因此很好地融入了宿主语言中。MPI 已经在很多科研领域被广泛地使用。作为一种消息传递式的并行编程环境, MPI 并行程序要求将任务分块, 同时启动多个进程并发执行, 各进程之间通过调用MPI 的库函数实现消息传递。
由于其消息传递并行编程模型的特点, MPI 程序的各个参与计算的进程可以被容易的分布在不同的计算节点上, 这使得MPI程序具有很强的可扩展性。为了支持异构环境编程, MPI 定义了一些数据类型, 使得进程之间可以跨平台交
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