WRF原理与基本操作

WRF介绍

WPS是三个，它们协同工作，为真实数据模拟的输入准备输出资料,为真实数据模拟做预处理。
geogrid定义模式范围，将静态地形资料插值到格点 ;
ungrib将气象数据从GRIB格式解码 提取气象场;
metgrid将ungrib解码的气象场水平地插值到geogrid定义的网格上。real程序将气象场垂直插值到eta层。将气象场垂向插值到模型域的工作由WRF中的real程序完成。
geogrid, ungrib, metgrid都从namelist里获取参数。这个namelist对于每个程序都有分开的记录，对于多个程序共享的部分在share定义了记录。

geogrid 程序

geogrid的目的是定义模拟区域，将大量的陆地的数据集插值到模式格点。模拟区域是用户在namelist里面的geogrid部分给定的。除了计算每个点的经纬度，地图放大系数之外，geogrid还插值土壤类别，土地利用率，地形高度，年平均深层土壤湿度，逐月的植被覆盖度，逐月的反射率，最大雪反射率，默认的模式格点的斜坡类别。每个场的全球数据集都是通过wrf下载页面提供的，由于这些数据是时间不变的，所以只需要下载一次。其中一些数据集只有一种分辨率，但其他数据集可作为“全分辨率”下载和“低分辨率”下载提供。可以使用表文件GEOGRID.TBL将新的或附加的数据集插值到模拟区域。GEOGRID.TBL文件定义了由geogrid生成的每个场；它描述要用于场的插值方法，以及该场的数据集在文件系统上的位置。

ungrib 程序

ungrib程序读取grib文件，“解压”数据，并以一种称为中间格式的简单格式写入数据。GRIB文件包含随时间变化的气象场，这通常来自另一个区域或全球模式。ungrib提供了三种用户可选择的格式之一编写中间数据文件：WPS（一种包含对下游程序有用的附加信息的新格式），SI（wrf系统以前的中间格式），和MM5格式，它包含在这里，这样ungrib就可以用来为MM5模式系统提供、GRIB2的输入场。虽然建议使用WPS格式，但是WPS可以使用这三种格式中的任何一种来初始化WRF.

metgrid程序

metgrid程序将ungrib程序提取的中间格式气象数据水平插值到geogrid程序定义的模拟区域中。插值的metgrid输出可以被WRF real程序接收。metgrid将按照在WPS namelist文件的“share”字段中定义的日期范围进行插值，并且必须在namelist中分别为每个模拟子区域的指定日期范围。由于metgrid程序的工作与ungrib程序的工作都是依赖于时间的，因此每次初始化新的模拟时都要运行metgrid。

Linux下运行

运行source ~/.bashrc_fwl加载环境
1. 驱动数据ERA5，分成atm和sfc两种驱动场，存放在DATA下面
2. 下边界条件：静态数据存放在WPS_GEOG文件夹下面，不用改，当更好下垫面数据时再存放自己制作的数据。
Cd WRF /cd WPS_GEOG/
Mkdir  JJJ_2005_landuse_modis 放入index和二进制文件，注意index的修改 为MODIS的土地类型

3. 回到WPS里面（geogrid.exe，ungrib.exe，metgrid.exe）
	（1）完成namelist.wps的设置。
	Cd  /public/home/ac6u713xut/WRF/WPS-4.3.1
	vim namelist.wps
	&share修改时间和保存路径,时间间隔是6小时，这里是世界史UTC
	&geogrid 设置domain的格网和北京的投影中心，更改城市这里的参数需要修改
	&ungrid是将大气层数据处理结果赋前缀SL
	&metgrid 将大气层前缀sl 和近地面层前缀pl 的解码文件合并为一个
	
	
	（2）先要进行下垫面数据的生成，即运行geogrid.exe。在运行之前要在WPS/geogrid/目录下修改新加入下垫面数据的位置和插值方法，文件为GEOGRID.TBL.ARW
	Cd  /public/home/ac6u713xut/WRF/WPS-4.3.1/geogrid
	vim geogrid/GEOGRID.TBL.ARW
	./geogrid.exe 
	通常以WRF的modis为下垫面为优先级1，其次设置自己的下垫面2 ，并设置在GEOG中放置自己的下垫面路径rel_path,
	以及水体在MODIS分类是17 和21湖泊
	
	（3）注意index里面的描述关于modis的
	
	（4）执行完geogrid.exe后，检查生成的文件geo_em.d0x.nc中用地类型LU_INDEX是否正确。
	WPS的过程结果文件在"/public/home/ac6u713xut/wangni/WPSOUT/beijing/2020_2005sl/"  生成3成格网

	（5）./link_grib.csh 完整路径和ERA5文件（*作通配符），在namelist.wps里面的ungrib部分起好解码文件的前缀名字，然后执行ungrib.exe即可。（气压层驱动文件作上述操作一次，近地面层在做一次，共两次）
	示例：vim namelist.wps
	./link_grib.csh ../DATA/ERA5/2020/atm/PL*
	./ungrib.exe    
	vim namelist.wps
	 ./link_grib.csh ../DATA/ERA5/2020/sfc/SL*
	./ungrib.exe 两次
	解码文件生成在这里"/public/home/ac6u713xut/WRF/WPS-4.3.1/"
	（6）最后执行./metgrid.exe，等待执行结束后，WPS的所有操作完成。
	这里的输出路径设置成了和geo_domain 相同
	（7）ungrib.exe和metgrid.exe两步均有作业脚本，可提交队列计算。
	
	4. 进入run-4.3.2目录（WRF运行目录）
	（1）首先编辑namelist.input文件（我已设置好）
	修改时间和history_output
	
	（2）ln -sf /public/home/ac6u713xut/wangni/WPSOUT/beijing/2020_2005sl/met_em.* .
	（3）sbatch real.sh，开始计算后，使用如下命令查看模拟进度。
	tail -f rsl.out.0000
（4）sbatch wrf.sh，查看方法同上tail -f rsl.out.0000

参考链接

WRF学习之 ch3 WPS（一） 程序的作用，运行流程
我的WRF学习笔记1 - WRF简介和安装 - 知乎 (zhihu.com)
WRF——WPS预处理系统
WRF替换静态地理数据中的土地利用数据（WRF替换下垫面数据
WRF的各指标含义
WRF数据下载官网