Почта
Чат
Диск
     

Численная модель прогноза погоды WRF

Введение

Модель WRF-ARW является численной негидростатической моделью атмосферы (с возможностью гидростатического режима) в предположении полностью сжимаемой среды. Вертикальная система координат соответствует гидростатическому закону изменения давления с высотой. В моделе используется С-сетка Аракавы и схемы интегрирования Рунге-Кутта 2-го и 3-го порядка по времени, а также схемы 2-6 порядка для переноса в горизонтальном и вертикальном направлениях. Модель использует малый шаг для акустических и гравитационных волн.

Код модели WRF-ARW содержит несколько программ инициализации (ideal.exe и real.exe), программу численного интегрирования (wrf.exe) и программу to do one-way nesting (ndown.exe). Модель WRF-ARW версии 2 поддерживает множество возможностей:

  1. Моделирование реальных и идеализированных данных
  2. Различные варианты боковых граничных условий для моделирования как реальных процессов, так и тестовых
  3. Настраиваемая параметризация
  4. Негидростатическое и гидростатическое приближение (на выбор)
  5. Вложенные сетки и перемещающиеся сетки
  6. Использование в приложениях с масштабами, меняющимися от метров до тысяч километров

Системные требования

  1. Компилятор ФОРТРАН 90 или 95
  2. PERL 5.04 или лучше
  3. Библиотеки MPI или OpenMP
  4. Программный интерфейс API ввода/вывода модели WRF поддерживает форматы: netCDF, pnetCDF, PHD5, GriB 1 и GriB 2, для которых на компьютере должны быть установлены соответствующие библиотеки

Программные модули

В случае, если планируется моделирование реальных условий погоды с использованием вариационного анализа, то понадобятся:

  1. Система предварительной обработки данных WPS (WRF Preprocessing System)
  2. Система вариационной ассимиляции данных WRF-DA (Data Assimilation)
  3. Модель WRF-ARW (Weather Research & Forecast - Advanced Research WRF)
  4. Средства постобработки и визуализации данных

Рисунок - Блок-схема системы моделирования WRF-ARW

Установка

Для облегчения дальнейших действий необходимо создать системную переменную, содержащую путь к рабочему каталогу модели WRF:

export WRF=/usr/local/WRF/
Создать рабочий каталог модели WRF командой:
mkdir $WRF
Если в операционной системе установлено несколько компиляторов ФОРТРАН, то необходимо создать системную переменную, в которой явно указать используемый компилятор:
export FC=gfortran

Установка необходимых библиотек

Каждая библиотека должна быть откомпилирована с помощью того же компилятора, что и модель WRF.
Необходимые библиотеки:

  1. Компилятор ФОРТРАН 90 или 95
  2. PERL 5.04 или лучше
  3. Библиотека MPI
  4. Библиотека OpenMP
  5. Библиотека netCDF
  6. Библиотека pnetCDF
  7. Библиотека PHD5
  8. Библиотека GRIB1
  9. Библиотеки GRIB2, zlib, PNG, JasPer

Установка программных модулей

Успешная компиляция системы WPS, зависит от успешной компиляции модели WRF-ARW, так как эти две программы имеют общие подпрограммы, такие как программный интерфейс ввода/вывода WRF. Поэтому, сначала необходимо собрать из исходных кодов модель WRF-ARW, а только потом WPS. Исходные тексты программ размещены на сайте: http://www.mmm.ucar.edu/wrf/users/download/get_sources.html

  1. Установка WRF-ARW
  2. Установка WPS
  3. Установка WRF-DA

Установка средств постобработки и визуализации данных

  • http://www.mmm.ucar.edu/wrf/src/arwpost.tar.gz - данные для постпроцессинга
  • Пакет программ Generic Mapping Tools (GMT). Для создания конфигурационного файла GMTparam.txt может пригодиться интерактивная форма

Настройка

  1. Настройка WPS
  2. Настройка WRF-DA

Полезная информация

Официальный сайт модели WRF (англ.)
Страница загрузки исходного кода модели (англ.)
Онлайн учебник по WRF (англ.)