WRF介绍-PPT
WRF介绍
9.2.4.3 辐射
3-5 MM5 Dadhia短波辐射方案： 该方案来自于MM5模式，对短波辐射通量向下进行简单积分。 它能够反映晴空散射、水汽吸收和云的反射与吸收。另外，还考虑了 地形坡度和阴影对地表短波辐射通量影响。 3-6 Goddard短波辐射方案： 该方案共有11个谱段，采用二流近似方法计算太阳短波辐射的散 射和直接辐射分量，并且方案中考虑了已有臭氧垂直廓线的气候分布。 3-7 CAM短波辐射方案： 该方案也是用于NCAR大气环流模式的谱段处理方案，主要用来 气候模拟。它能够处理几种气溶胶和痕量气体的光学特征。该方案特 别适用于区域气候模拟。
9.2.4.3 辐射
3-1 快速辐射传输长波模式（RRTM)： 该模式来自MM5模式，采用谱段处理方案。它是利用一个预设好的 查算表准确地表示由于水汽、臭氧、二氧化碳和痕量气体（大气中含量极 少的气体）引起的长波辐射过程，同时也能表示云的光学厚度。 3-2 GFDL长波辐射方案： 该方案来自美国地球流体动力实验室，计算与二氧化碳、水汽、和 臭氧相关谱段上的长波辐射，采用简化的交换方法。该方案中云的重叠是 随机的。 3-3 CAM长波辐射方案： 该方案是用于NCAR大气环流模式的谱段处理方案，主要用来进行气 候模拟。它能够处理几种痕量气体，并与可分辨云和云量进行相互作用。 3-4 GFDL短波辐射方案： 该方案同样来自于美国地球流体动力实验室，考虑了二氧化碳、水 汽和臭氧的效应，采用积分时间间隔内日间平均的太阳天顶角余弦值计算 段波辐射。该方案中云的重叠是随机的。
9.2.4.1 微物理过程
1-1 Kessler暖云方案： 该方案来源于COMMAS模式，是一个简单的暖云降水方案，考虑的微 物理过程包括：雨水的产生、降落与蒸发，云水的碰并增长与自动转化， 以及由凝结产生云水的过程。该方案显式预报水汽、云水和雨水，无冰 相过程。 1-2 Purdue-Lin方案： 该方案包括了对水汽、云水、雨、云冰、雪和霰6种类型水成物的处理。 该方案是 WRF模式中相对比较复杂的微物理方案，更适合于理论研究 。 1-3 WRF单参数—3类水成物(WSM3)方案： 该方案包括冰沉降和新的冰相参数化。与其他方案最大的不同之处在于， 该方案是基于冰的质量含量而非利用温度的诊断关系计算冰粒子浓度。 假设高于冰点的水成物为云水和雨，冰点以下的为云冰和雪，对包含冰 过程的计算效率很高。可以对三类水成物（即水汽、云水或云冰、雨或雪） 进行预报，被称为简单冰方案。但要注意的是，该方案缺少过冷水和逐步 融化率过程。
WRF中尺度天气预报模式简介
ARW模式系统简介一．概述1997年美国国家大气研究中心(NCAR) 中小尺度气象处(MMM)、国家环境预报中心(NCEP)的环境模拟中心(EMC)、预报系统试验室的预报研究处(FRD)和俄克拉荷马大学的风暴分析预报中心(CAPS)四部门联合发起新一代高分辨率中尺度天气研究预报模式WRF ( Weather Research Forecast) 开发计划, 拟重点解决分辨率为1～10Km、时效为60h以内的有限区域天气预报和模拟问题。
该计划由美国国家自然科学基金会(NSF)和美国国家海洋和大气管理局(NOAA)共同支持, 1998年已形成共同开发的标准, 2000年2月被确定为实现美国天气研究计划(USWRP)主要目标而制定的研究实施计划之一。
现在,这项计划吸引了许多其它研究部门及大学的科学家共同参与。
WRF在发展过程中由于科研与业务的不同需求, 形成了两个不同的版本, 一个是在NCAR的MM5模式基础上发展的ARW(Advanced Research WRF), 另一个是在NCEP的Eta模式上发展而来的NMM(Nonhydrostatic Mesoscale Model) [1、2]。
ARW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。
第一版发布于2000年11月30日, 随后在2001年5月8日发布了1.1版。
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日第五次发布模式系统, 版本号为1.2.1。
原定于2002年10月前后的第六次发布, 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, 至2006年1月30日为止最新版本为2.1.2[3]。
WRF使用说明范文
WRF使用说明范文WRF（Weather Research and Forecasting）是一种常用的大气动力学模型，用于天气预报、气候模拟等气象学研究领域。
本文将介绍WRF的基本原理和使用方法，帮助读者快速上手使用WRF进行天气预报。
一、WRF的基本原理WRF模型是一种通过数值模拟天气系统的大气模式，能够模拟和预报各种尺度的气象现象。
它基于Navier-Stokes方程和热力学原理，通过空间和时间离散化的数值计算方法，模拟大气的物理和动力特性。
WRF模型主要包括动力学核心、物理方案和分辨率配置三个方面。
动力学核心是WRF模型的计算引擎，包括模式的网格结构和求解方程的数值方法。
WRF模型支持三种动力学核心：全谱元谱法（全谱模式）、有限差分法（全局模式）和非均匀格点模型（多尺度模式）。
用户可以根据不同的需求选择合适的动力学核心。
物理方案是WRF模型的参数化方案，用于模拟大气中的各种物理过程。
物理方案包括微物理方案、辐射方案、降水方案、陆地过程方案等。
用户可以根据需要选择合适的物理方案，然后根据具体情况进行相应的参数调整。
分辨率配置是指WRF模型的网格设置，决定了模拟的空间和时间精度。
WRF模型支持多种网格类型，如地理坐标、斜坐标等，并提供了灵活的网格分辨率配置方法。
用户可以根据需要选择合适的网格类型和分辨率，以达到所需的模拟精度。
二、WRF的使用方法1.安装和配置环境2.模型运行和输入数据准备完成安装和配置后，用户可以使用WRF模型进行天气预报。
首先，用户需要准备输入数据，包括初始场和边界场。
初始场包括温度、湿度、风场等参数，可以从观测数据或其它模拟结果中得到。
边界场则包括在模拟区域周边的大气特征，如气压、海温等，通常可以从观测数据或全球模式中获取。
3.WRF模型运行和输出结果分析准备好输入数据后，用户可以运行WRF模型进行天气预报。
运行过程中，用户需要设置模拟的起始时间、模拟区域、物理参数、动力学核心等。
WRF模式及数据介绍
模式及数据介绍1 模式介绍近年来，随着大气科学、计算机技术以及地基与空基遥感技术等多个学科领域的发展，数值天气预报学科也得到了飞跃性的发展。
为了提高中小尺度灾害性天气预报的准确率，近30年的时间里中尺度数值模拟的研究得到了更多的重视。
虽然仍无法避免模式带来的预报误差，但其值已明显的减小。
宁贵财【16】等，采用WRF V3.3.1 中尺度预报模式研究北京地区2012年7月的一次暴雨过程时很好的模拟出了暴雨落区和24小时累积降水量等。
何由【17】等利用WRF 模式采用无嵌套方案模拟青藏高原一次暴雨过程时也较好地模拟出了强降水雨带的位置和中心、降水强度以及降水范围等。
因此WRF中尺度数值预报模式对暴雨过程的模拟时有着良好的效果。
WRF 模式是由美国国家大气研究中心（NCAR）、美国国家海洋和大气管理局（NOAA）以及天气预报系统实验室（FSL）等研究机构和大学联合开发的新一代高分辨率、非静力平衡的中尺度数值模式，简称WRF（Weather Research and Forecast）【18】。
WRF 模式主要包括四个部分组成：WRF的标准初始化模块（WRF SI）、同化系统（包括三维变分同化）、动力内核以及后处理模块【19】。
模式中动力内核部分可分为ARW（用于科学研究）和NMM（用于业务预报）两种模块。
后处理部分（图形软件）主要对模式的输出结果进行分析并处理，将模式面物理量转换到标准等压面、诊断分析物理场和图形数据转换等，模式流程图见图2.1。
图2.1 WRF 模式流程图2.2 资料介绍本文所用的降水资料为甘肃省加密雨量站实际观测资料。
模式模拟的初始资料采用NCEP （National Centers for Environmental Prediction ）提供的每6小时一次的（经度） 格点的再分析资料【20】。
目前，数值预报被视为最主要的天气预报工具，而数值预报常常被归结为一个初值问题，因此模式初值的改善一直是数值预报本地化研究的重要内容【21】。
WRF模式运行及后处理简介-于恩涛
2. 设置netcdf路径 2. Export NETCDF=/usr/local… （netcdf库必须由 本机编译器编译）
3 解压
3.> tar zxfv WRFV3.2.1.TAR.gz > tar zxfv WPSV3.2.1.TAR.gz
WRF configure
生成configure.wrf文件
WRF后处理
推荐
http://www.mm /wrf /OnLineTutoria l/Graphics/NC L/index.html
NCL
load “$NCARG_ROOT/lib/ncarg/nclscripts/ csm/gsn_code.ncl" load “$NCARG_ROOT/lib/ncarg/nclscripts/ wrf/WRFUserARW.ncl" begin a = addfile("./geo_em.d01.nc","r") wks = gsn_open_wks("pdf","plt_ter5") res = True res@MainTitle = "GEOGRID FIELDS” pltres = True mpres = True ter = wrf_user_getvar(a,"HGT_M",0) res@cnFillOn = True res@ContourParameters = (/0.,1000.,50./) contour = wrf_contour(a,wks,ter,res) plot = wrf_map_overlays(a,wks,(/contour/),\ pltres,mpres) end
教程PPT-WRF系统概述
Mesoscale & Microscale Meteorology Laboratory / NCAR
பைடு நூலகம்
WPS and WRF Program Flow
WPS.TAR WRF.TAR
ungrib geogrid metgrid real
ideal wrf
Mesoscale & Microscale Meteorology Laboratory / NCAR
Mesoscale & Microscale Meteorology Laboratory / NCAR
Real-Data Applications
• Regional domains need specified lateral boundary conditions at later times (e.g. every 6 hours) through forecast period
• Lower Boundary Condition (step-wise)
– New SSTs are read in and overwritten at each analysis time from wrflowinp file
wrf2.2介绍及安装运行.ppt
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 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。
自从1994年夏Red Hat Linux问世以来, Linux and Red Hat Software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。
突出的是，Linux至少和商用Unix一样稳定。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。
wrfchem..
WRF运行预备知识
WRF的运行是基于Linux系统的，这就要求使用者具备基本的Linux操 作知识，一下是一些常用的Linux命令：
打开终端，可以输入命令，如： cd directory 进入指定路径的工作目录 cd .. 退到上一层目录 ls 显示目录下所有子目录与文件 (包括隐藏文 件) Vi file_name 浏览和编辑文件 tar –xvf file_name.tar 解压文件 （对于.tar文件） ./configure 连接 ./compile 编译 ./install 安装
选定模拟区域
模拟时需要选定你自己的模拟区域，并且将相关信息放入namelist中，包括
&share wrf_core = 'ARW', max_dom = 2, (最大嵌套数，2层) start_date = '2006-08-16_12:00:00','2006-08-16_12:00:00', end_date = '2006-08-16_18:00:00','2006-08-16_18:00:00', interval_seconds = 21600(前处理程序的两次分析时间之间的时间间隔，以秒为单位。也 即模式的实时输入数据的时间间隔，一般为输入边界条件的文件的时间间隔。) io_form_geogrid = 2, / &geogrid parent_id = 1, 1, （嵌套区域的母区域的标号。注意 MOAD 本身没有母区域，因此 PARENT_ID 的第一列总是设为1。第二列必须等于1。总列数必须等于NUM_DOMAINS） parent_grid_ratio = 1, 3, （嵌套时，母网格相对于嵌套网格的水平网格比例。在真实大气 方案中，此比例必须为奇数；在理想大气方案中，如果将返馈选项 feedback 设置为0的话， 则此比例也可以为偶数） i_parent_start = 1, 31（嵌套网格的左下角（LLC）在上一级网格（母网格）中x方向的起 始位置 ） j_parent_start = 1, 17（嵌套网格的左下角（LLC）在上一级网格（母网格）中y方向的起 始位置） s_we = 1, 1,
WRF物理过程参数化方案简介
WRF物理过程参数化方案简介（WRF V2)1 辐射过程参数化1.1 RRTM长波辐射方案来自于MM5模式，采用了Mlawer等人的方法。
它是利用一个预先处理的对照表来表示由于水汽、臭氧、二化碳和其他气体，以及云的光学厚度引起的长波过程。
1。
2 Dudhia 短波辐射方案来自于MM5模式，采用Dudhia的方法,它是简单地累加由于干净空气散射、水汽吸收、云反射和吸收所引起的太阳辐射通量。
采用了Stephens的云对照表。
1。
3 Goddard短波辐射方案它是由Chou和Suarez发展的一个复杂光学方案。
包括了霰的影响,适用于云分辨模式.1。
4 Eta Geophysical Fluid Dynamics Laboratory（GFDL)长波辐射方案这个辐射方案来自于GFDL。
它将Fels和Schwarzkopf的两个方案简单的结合起来了，计算了二氧化碳、水汽、臭氧的光谱波段.1. 5 Eta Geophysical Fluid Dynamics Laboratory(GFDL) 短波辐射方案这个短波辐射方案是Lacis和Hansen参数化的GFDL版本。
用Lacis和Hansen的方案计算大气水汽、臭氧的作用。
用Sasamori等人的方案计算二氧化碳的作用。
云是随机重叠考虑的。
短波计算用到时间间隔太阳高度角余弦的日平均。
2 微物理过程参数化2。
1 Kessler暖云方案来自于COMMAS模式，是一个简单的暖云降水方案，考虑的微物理过程包括:雨水的产生、降落以及蒸发，云水的增长，以及由凝结产生云水的过程,微物理过程中显式预报水汽、云水和雨水,无冰相过程.2.2 Purdue Lin方案微物理过程中,包括了对水汽、云水、雨、云冰、雪和霰的预报，在结冰点以下，云水处理为云冰,雨水处理为雪。
所有的参数化项都是在L in等人以及Rutledge和Hobbs的参数化方案的基础上得到的，某些地方稍有修改,饱和修正方案采用Tao的方法。
WRF介绍-PPT
该方案是基于1.5阶湍流闭合的边界层参数化模式，从2阶闭合方案简化而来。 相对于完整的2阶闭合方法，它计算量小，有一定的精确性。 4-4 ACM2边界层方案：
9.2.4.2 积云对流
2-1 Kain-Fritsch方案： 该方案是质量通量类型，在Eta模式中进行测试调整，采用一个含有水
汽上升和下降过程的简单云模式，包括卷入和卷出，以及相对粗糙的微物理 过程。
2-2 Betts-Miller-Janjic方案： 该方案是对流调整方案，其最主要的改进在于引入成云效率参数，这
• 垂直方向则采用地形跟随质量坐标。
• 时间积分方案上采用三阶或者四阶的 Runge-Kutta算法。
RK3方案对中央差分以 及上风平流方案都具有较 好的稳定性。其稳定时间 步长大小比二阶蛙跃式时 间步长方案要大2~3倍， 可以节省机时。
三阶Runge-Kutta积分方案
9.2.4 物理过程介绍
假设高于冰点的水成物为云水和雨，冰点以下的为云冰和雪，对包含冰 过程的计算效率很高。可以对三类水成物（即水汽、云水或云冰、雨或雪） 进行预报，被称为简单冰方案。但要注意的是，该方案缺少过冷水和逐步 融1-4 WSM5方案： 该方案与WSM3的简单冰方案类似，但由于将水汽、雨、雪、云冰和云水存储在5个 不同数组，因此允许有过冷水的存在，并且允许雪下降到融化层以下进行逐步融化。 该方案与Purdue Lin方案不同的是，该方案对冰和水的饱和调整过程是分开处理的。 另外，该方案在格距介于中尺度和可分辨云尺度的格点计算效率很高。
气溶胶化学机理 • Sectional MOSAIC • Modal MADE/SORGAM • GOCART • MADE/VBS
WRF介绍
WRF介绍介绍WRF 前处理系统（WPS）是一个由三个程序组成的模块，这三个程序的作用是为真实数据模拟准备输入场。
三个程序的各自用途为：geogrid确定模式区域并把静态地形数据插值到格点；ungrib从GRIB 格式的数据中提取气象要素场；metgird则是把提取出的气象要素场水平插值到由geogrid确定的网格点上。
把气象要素场垂直方向插值到WRF eta层则是WRF 模块中的real程序的工作。
上图给出了数据在WPS的三个程序之间的转换关系。
正如图像所示，WPS里每个程序都会从一个共同的namelist文件里读取参数。
这个namelist文件按各个程序所需参数的不同分成了三个各自的记录部分及一个共享部分，它们分别定义了WPS系统所要用到的各种参数。
被三个程序各自用到的表格文件没有在图中显示出来。
尽管这些表格无需用户改动，但是这些个表格却提供了控制程序运行的额外信息。
GEOGRID.TBL, METGRID.TBL,和Vtable文件将会在后文中被详细介绍。
安装WPS的步骤和安装WRF的步骤基本相同，都提供了编译的选项，只是平台有所变化。
当MPICH库及合适的库可以使用时，metgird和geogrid程序可以用分布式内存来编译，如果是这样操作，那当用户在设置大的模拟区域时就可以花更少的时间。
但是ungrib程序却不能使用并行，因此只能用单CPU来操作。
各个程序的功能; w* C/ E. N' y" UWPS是由三个单独的程序—geogrid，ungrib和metgird组成。
当然，也包括了很多其它的应用程序，这些程序放在util目录下。
下面是对这三个主要程序的一个简单描述，更详细的内容将在后边的章节进一步介绍。
程序geogrid的目的是确定模拟区域，及把各种地形数据集插值到模式格点上。
模拟区域的确定是通过设置namelist.wps文件中的与―geogrid‖有关的参数来实现的。
wrf模型原理
WRF模型原理1. 概述WRF（Weather Research and Forecasting model）是一种用于天气和气候模拟的数值模型。
它是一个开源的大气动力学模型，被广泛应用于气象学、气候学和环境研究领域。
WRF模型的基本原理是通过求解大气动力学和热力学方程，模拟大气中的运动、湍流和物理过程，从而预测未来的天气变化。
2. 大气动力学方程WRF模型的核心是求解大气动力学方程组，包括质量守恒、动量守恒和能量守恒方程。
这些方程描述了大气中的气体运动、湍流和辐射传输等过程。
2.1 质量守恒方程质量守恒方程描述了大气中的气体密度变化与质量通量之间的关系。
它可以写成以下形式：∂ρ∂t+∇⋅(ρu)=0其中，ρ为气体密度，u为气体的速度矢量，∇⋅(⋅)表示散度运算符。
这个方程表示气体的质量在空间和时间上的变化率等于质量通量的散度。
2.2 动量守恒方程动量守恒方程描述了气体运动的力学过程。
它可以分解为水平动量守恒方程和垂直动量守恒方程。
2.2.1 水平动量守恒方程水平动量守恒方程可以写成以下形式：∂ρu∂t+∇⋅(ρuu)=−∇p−fk×(ρu)+ρg其中，k为垂直向上的单位矢量，p为气体压强，f为科氏参数，g为重力加速度。
这个方程描述了气体在水平方向上的加速度与压强梯度、科氏力和重力之间的关系。
2.2.2 垂直动量守恒方程垂直动量守恒方程可以写成以下形式：∂ρw ∂t +∇⋅(ρwu)=∂p∂z+ρg其中，w为气体的垂直速度。
这个方程描述了气体在垂直方向上的加速度与垂直压强梯度和重力之间的关系。
2.3 能量守恒方程能量守恒方程描述了气体的温度和能量传输过程。
它可以写成以下形式：∂ρθ+∇⋅(ρθu)=−∇⋅(ρuc p T)+∇⋅(ρu⋅F)+Q∂t其中，θ为温度，c p为恒压比热容，T为气体的温度，F为辐射通量，Q为加热项。
这个方程描述了气体的温度变化与湍流混合、辐射传输和加热之间的关系。
新一代中尺度预报模式( WRF)
陆面过程方案
马红云等研究表明: 采用耦合陆面方案可 以有效改善降水模拟结果; 但是由于不同陆面 方案考虑的要素和物理过程存在一定差异， 它们对降水的模拟各有所长，综合比较各试 验结果，Noah 方案的模拟效果较其他方案更 为稳定与合理。当考虑城市下垫面时，UCM 方案的模拟效果略优于其他方案，说明是否 考虑城市地区的影响应当成为选择陆面方案 的依据之一。
WRF的不足
• 模式水平分辨率问题 • 单次模拟存在偶然性问题
WRF的发展趋势
• 第一，向更长的时间尺度过渡，构建同时 能模拟天气尺度和气候尺度现象的通用模 式; • 第二，与区域海洋模式相耦合，构建高分 辨率的区域耦合模式。
谢 谢
• 2000 年推出第一个版本； • 2004 年5 月发布的第二版WRF V2.0 包含了单重 和双重嵌套以及三维变分数据同化系统( 3Dimensional Variational data Assimilation System， 3DVAR)； • WRF V2.2 提出WRF 的预处理系统( WRF Preprocessing System，WPS) ，以期取代WRF 标准初始化模块( WRStandard Initialization， WRF SI)； • WRF V3 版本中WPS 才得到正式使用； • 2011 年3 月推出的WRF V3.3，它更新了4DVAR, 是目前最新版本。
WRF
• WRF 模式( Weather Research and Forecasting Model，WRF Model)，美国多所科研机构的科 学家们共同研发，继承了各个研究机构的最新 研究成果，业务与研究共用的新一代高分辨率 中尺度预报模式； • WRF 模式是一种完全可压非静力模式，采用 Arakawa C 网格，集数值天气预报、大气模拟 及数据同化于一体的模式系统，能够更好地改 善对中尺度天气的模拟和预报，目前主要应用 于有限区域的天气研究和业务预报。
1-WRF气象模式简介
此处看到的是页眉幻灯片标题
• 然后保存退出，用如下命令
• #<esc>:wq! • #source .bash_profile • 保存完后，注销一次。最后可以用命令
whichpgf90来查看pgi是否安装成功。 • #which pgf90 • /usr/local/pgi/linux86/6.0/bin/pgf90 • #pgf90 • pgf90-Warning-No files to process • 显示如上则pgi安装成功
此处看到的是页眉幻灯片标题
安装PGI
设置环境变量
安装NETCDF
❖ WRF模式系统是采用Fortran 90、Fortran 77 及C++编译语言进行编译与测试的，所以， 运行WRF必须先安装编译软件， 目前运用的 编译软件主要有PGI和INTEL。以PGI（6.0版 本）编译器、NETCDF3.6.1为例说明。
n
（3）：用root用户把license.dat（在使用期范围的其他版本的license.dat也 可以用）复制(cp)到/usr/local/pgi下
$cp –r /usr/linux86-64/license.dat /usr/local/pgi
环境变量设置 此处看到的是页眉幻灯片标题
为了方便，我们可以将环境变量登录到.bashrc（或 者.bash_profile)里。下文将PGI以及NETCDF一起设置进去。在 根目录root下打开隐藏文件.bash_profile 或着在终端下输入：#vi .bash_profile （一般我们修改在/home/usr/WRF目录里： #cd /home/usr/WRF） 出现如下内容： # .bash_profile
WRF概述
9.2.4.5 陆面过程
5-1 5层热量扩散方案：
该方案基于MM5的5层土壤湿度模式，分别是1、2、4、8、16cm， 在第5层底的土壤温度固定为一个气候平均值。能量收支包括辐射、感热 和潜热通量，同时也允许雪盖效应。
1-2 Purdue-Lin方案： 该方案包括了对水汽、云水、雨、云冰、雪和霰6种类型水成物的处理。 该方案是 WRF模式中相对比较复杂的微物理方案，更适合于理论研究 。
1-3 WRF单参数—3类水成物(WSM3)方案： 该方案包括冰沉降和新的冰相参数化。与其他方案最大的不同之处在于，
该方案是基于冰的质量含量而非利用温度的诊断关系计算冰粒子浓度。
该方案共有11个谱段，采用二流近似方法计算太阳短波辐射的散 射和直接辐射分量，并且方案中考虑了已有臭氧垂直廓线的气候分布。 3-7 CAM短波辐射方案：
该方案也是用于NCAR大气环流模式的谱段处理方案，主要用来 气候模拟。它能够处理几种气溶胶和痕量气体的光学特征。该方案特 别适用于区域气候模拟。
9.2.4.4 行星边界层
该方案来自美国地球流体动力实验室，计算与二氧化碳、水汽、和 臭氧相关谱段上的长波辐射，采用简化的交换方法。该方案中云的重叠是 随机的。 3-3 CAM长波辐射方案：
该方案是用于NCAR大气环流模式的谱段处理方案，主要用来进行气 候模拟。它能够处理几种痕量气体，并与可分辨云和云量进行相互作用。 3-4 GFDL短波辐射方案：
WRF模式系统的主要组成模块
The WRF Modeling System Program Components
WRF模式简易操作中文指南
WRF 模式操作指南The Institute of Atmospheric Physics， Chinese Academy of Sciences Northeast Institute of Geography and Agroecology, Chinese Academy of Sciences中国科学院大气物理研究所中国科学院东北地理与农业生态研究所二○一七年三月二十日目录1. WRF模式简介 (1)2. WRF模式的安装 (2)安装环境 (2)模式源程序 (2)NetCDF函数库的安装 (2)标准初始化（SI）的安装 (6)WRF模式的安装 (9)3. WRF模式与T213模式嵌套 (17)嵌套方案 (17)嵌套程序设计 (17)编译嵌套程序 (21)嵌套的实现 (22)4. WRF模式系统的运行 (29)理想大气方案 (29)真实大气方案 (32)5. WRF模式系统作业卡 (47)源程序 (47)真实大气方案 (48)6. 模式结果的显示处理 (61)Vis5D格式 (61)MICAPS格式 (62)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)WRF模式系统安装/调试技术报告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运行及参数详细介绍
• 2. 编辑完namelist.wps后,执行 ➢ ./geogrid.exe
生成静态数据,如运行成功,则会出现“Successful completion of geogrid”的提示。并生成文件：geo_em.d01.nc 代表地形静态数据。
• 3. 运行ungrib.exe • 命令如下： ➢ ln(空格) -s (空格) ungrib/Variable_Tables/Vtable.GFS (空格) Vtable
（起始秒数）
= 2008, 1998, 2003,
= 07, 04, 07,
（对应的结束时间）
= 28, 14, 10,
= 00, 00, 00,
= 00, 00, 00,
= 00, 00, 00,
interval_seconds
= 21600
（前处理程序的两次分析时间之间的时间间隔）
input_from_file
3 WSM 3类简单冰方案
4 WSM 5类方案
5 Ferrier(new Eta)微物理方案(水汽、云水)
6 WSM 6类冰雹方案
8 Thompson et al 方案
98
NCEP 3类简冰方案 (水汽、云/冰和雨/雪)
99
NCEP 5类方案(水汽、雨、雪、云水和冰)
ra_lw_physics
= 1, 1, 1,
须与输入数据中的x方向格距一致)
dy
= 30000, 10000, 3333,
(指定y方向的格距（单位为米）。在真实大气方案中，此参数值必
须与输入数据中的x方向格距一致)
grid_id
= 1, 2, 3,
(计算区域的编号，一般是从1开始)
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物理过程之间的相互作用
WRF-CHEM主要参数化方案—化学机理
气相化学机理 • CBM-IV(Carbon Bond Mechanism IV) • CBM-Z(Carbon Bond Mechanism version Z) • RADM2(Regional Acid Deposition Mechanism) • RACM(Regional Atmospheric Chemistry Mechanism) • SAPRC99(Statewide Air Pollution Research Center mechanism) 气溶胶化学机理 • Sectional MOSAIC • Modal MADE/SORGAM • GOCART • MADE/VBS
9.2.4.3 辐射
3-5 MM5 Dadhia短波辐射方案： 该方案来自于MM5模式，对短波辐射通量向下进行简单积分。 它能够反映晴空散射、水汽吸收和云的反射与吸收。另外，还考虑了 地形坡度和阴影对地表短波辐射通量影响。 3-6 Goddard短波辐射方案： 该方案共有11个谱段，采用二流近似方法计算太阳短波辐射的散 射和直接辐射分量，并且方案中考虑了已有臭氧垂直廓线的气候分布。 3-7 CAM短波辐射方案： 该方案也是用于NCAR大气环流模式的谱段处理方案，主要用来 气候模拟。它能够处理几种气溶胶和痕量气体的光学特征。该方案特 别适用于区域气候模拟。
在Arekawa-C型网格点上既有 风速矢量又有标量，但它们在网格 点上的定义位置并不相同。水平风 速的U,V分量分别定义在四方形单 元格点区域的正交边界上，而温度、 湿度、气压等标量则定义在四方形 单元格点区域的中央。 如左图的C网格分布，双向嵌套 且子区域上的格距与其母区域上格 距呈奇数比关系，模式在处理嵌套 区域计算时，子区域从其母区域中 获取初始信息，经过积分计算，模 式计算后子区域上相邻9个单元格 中的标量（或者相邻3个单元格边 框处风速矢量）的平均值通过反馈 机制返回给粗网格上重合的格点。
9.2.4.4 行星边界层
4-1 MRF边界层方案：
该方案最大的优点在于其有效弥补了K理论的不足，解决了由大涡输送所导致 的逆梯度输送问题，对于不稳定或对流这样混合很好的边界层条件，该参数化能 够给出比较理想的模拟结果。其不足之处在于，当风速较大时，MRF参数化方案 存在过度混合的问题，会导致对流性降水减少。 4-2 Yonsei大学（YSU）边界层方案： 该方案是MRF边界层方案的改进版本，在MRF边界层方案中增加了对边界层 顶夹卷层的显式处理，从而有效解决了MRF方案中过度混合的缺点。 4-3 MYJ边界层方案： 该方案是基于1.5阶湍流闭合的边界层参数化模式，从2阶闭合方案简化而来。 相对于完整的2阶闭合方法，它计算量小，有一定的精确性。 4-4 ACM2边界层方案： 该方案是一种非局地闭合方案，在对流的条件下，既能模拟由大尺度的湍流 涡旋产生的输送过程，又能反映次网格小尺度的湍流混合过程。因此，该方案能 真实模拟边界层热通量和位温廓线。
WRF模式系统的主要组成模块
The WRF Modeling System Program Components
9.2.3 WRF—ARW
• ARW模块的动力框架采用完全可压缩、非静力平 衡（带有静力平衡选项）欧拉模型，用具有守恒 性的变量的通量形式表示。
通量形式欧拉方程组：
• 水平方向采用Arakawa C(荒川C)网可以选择霰或者冰雹作为第三种粒子。第二，加入了新的饱和调整方法，确保 （过饱和）不饱和不会发生在天气晴朗（多云）的网格点上。第三、所有不涉及融化、 蒸发和凝华的微物理过程都只在一种热动力状态上进行计算，保证所有这些过程都能被 平等处理。 第四、某一种水成物的所有沉降过程的总和不能超过它本身的质量，确保在 微物理过程计算中保持液水总量的平衡。
9.2.4.2 积云对流
2-1 Kain-Fritsch方案： 该方案是质量通量类型，在Eta模式中进行测试调整，采用一个含有水 汽上升和下降过程的简单云模式，包括卷入和卷出，以及相对粗糙的微物理 过程。 2-2 Betts-Miller-Janjic方案： 该方案是对流调整方案，其最主要的改进在于引入成云效率参数，这 样就增加了一个决定大气加热和水汽目标廓线的自由度。其中，浅对流调整 是参数化的重要部分。 2-3 Grell-Devenyi集合方案： 该方案是在每个网格点上运行多个积云参数化方案，并将其结果进行 集合平均，然后反馈到模式格点。 2-4 Grell-3方案： 该方案是WRF第三版本首次引入的新方案，与Grell-Devenyi方案有很 多相同之处，都是基于集合平均方法。该方案更适用于格距小于10km的情 况。
9.2.4 物理过程介绍
在数值模式模拟天气过程时，往由于模式分辨率不 足等原因，对次网格尺度的物理过程不能很好的描述，因 此需要诸如辐射、边界层微物理等物理过程参数化来完善 模拟的效果 。
WRF模式的主要物理过程包括： 1. 微物理过程 2. 积云对流 3. 辐射 4. 行星边界层（PBL） 5. 陆面过程
WRF模式适用范围很广，从中小尺度到 全球尺度的数值预报和模拟都有广泛的应 用.
既可以用于业务数值天气预报，也可以 用于大气数值模拟研究领域，包括数据同 化的研究、物理过程参数化的研究、区域 气候模拟、空气质量模拟、海气耦合以及 理想实验模拟等。
一些网址
WRF主页：/index.php core下载： /wrf/users/download/get_so urces.html
9.2.4.1微物理过程
1-4 WSM5方案： 该方案与WSM3的简单冰方案类似，但由于将水汽、雨、雪、云冰和云水存储在5个 不同数组，因此允许有过冷水的存在，并且允许雪下降到融化层以下进行逐步融化。 该方案与Purdue Lin方案不同的是，该方案对冰和水的饱和调整过程是分开处理的。 另外，该方案在格距介于中尺度和可分辨云尺度的格点计算效率很高。 1-5 WSM6方案： 该方案是对WSM5方案的补充和扩展，另外包括了霰及其相关过程。对于较粗分辨率 的中尺度格点而言，WSM3、WSM5、和WSM6方案差别不大，但是对云分辨尺度它 们差别显著。如果考虑计算效率和理论基础，这三种方案中WSM6方案是最适合于云 分辨格点的。 1-6 Eta格点尺度云—降水方案： 预报模式平流项中的水汽和总凝结降水变化。程序中用一个局地存储数组保存初始猜 测场信息，即分解得到的云水、雨、云冰和冰相降水物密度的贡献。（冰相降水物的 密度是根据存有冰的总增长信息的局地数组估算的，冰的总增长信息又与气相沉降和 液相碰撞有关）
9.2.4.5 陆面过程
5-1 5层热量扩散方案： 该方案基于MM5的5层土壤湿度模式，分别是1、2、4、8、16cm， 在第5层底的土壤温度固定为一个气候平均值。能量收支包括辐射、感热 和潜热通量，同时也允许雪盖效应。 5-2 Noha陆面过程模式： 该模式是OSU陆面过程模式的后继版，与原先的相比，可以预报土壤 结冰、积雪影响，提高了处理城市地面的能力，考虑了地面发射体的性质， 这些是OSU所没有的。 5-3 快速更新循环（RUC）陆面过程模式： 该模式为多层土壤模式（6层，可增至9层以上），各层深度为0、5、 20、40、160、300cm，在土壤上层垂直分辨率较高，另外还包含多层雪 模式。它考虑了土壤结冰过程、不均匀雪地、雪的温度和密度差异，以及 植被效应和冠层水。 5-4 Pleim-Xiu陆面过程模式： 该模式为2层强迫—回复土壤温度和湿度模式，上面一层深为1cm， 下面一层深为99cm。该模式的特色在于通过三种途径进行水汽通量交换： 蒸散、土壤蒸发和湿冠层蒸发。
9.2.4.1微物理过程
1-7 Thompson方案： 该与早期单参数总体微物理参数化（BMP）方案相比，该方案不仅改进了物理过程 和程序代码，还加入了一个查算表以提供更多详细的谱分档机制。 该方案假设雪粒的尺度分布不仅与冰水含量有关，而且还与温度有关系，并进一步 假设雪粒为非球形，其总体密度与粒径大小有反相关，与观测一致。（与之相反，几乎 其他所有BMP方案都假设雪粒为球形，并且密度为常数） 1-8 Goddard积云集合（GCE）模式方案：
1-9 Morrison双参数方案： 该方案考虑了六种水成物：水汽、云滴、云冰、雨、雪和霰/冰雹，通过自定义开关来 决定霰和冰雹的选择。诊断变量主要包括云冰、雨、雪和霰或冰雹的数浓度和质量混合 比，云水和水汽的混合比（总共10个变量）。 这种双参数的预报能更准确地处理粒子的谱分布，而粒子的谱分布又是计算各种微物 理过程发生概率和估算云/降水的关键因子
9.2.4.3 辐射
3-1 快速辐射传输长波模式（RRTM)： 该模式来自MM5模式，采用谱段处理方案。它是利用一个预设好的 查算表准确地表示由于水汽、臭氧、二氧化碳和痕量气体（大气中含量极 少的气体）引起的长波辐射过程，同时也能表示云的光学厚度。 3-2 GFDL长波辐射方案： 该方案来自美国地球流体动力实验室，计算与二氧化碳、水汽、和 臭氧相关谱段上的长波辐射，采用简化的交换方法。该方案中云的重叠是 随机的。 3-3 CAM长波辐射方案： 该方案是用于NCAR大气环流模式的谱段处理方案，主要用来进行气 候模拟。它能够处理几种痕量气体，并与可分辨云和云量进行相互作用。 3-4 GFDL短波辐射方案： 该方案同样来自于美国地球流体动力实验室，考虑了二氧化碳、水 汽和臭氧的效应，采用积分时间间隔内日间平均的太阳天顶角余弦值计算 段波辐射。该方案中云的重叠是随机的。
9.2.4.1 微物理过程
1-1 Kessler暖云方案： 该方案来源于COMMAS模式，是一个简单的暖云降水方案，考虑的微 物理过程包括：雨水的产生、降落与蒸发，云水的碰并增长与自动转化， 以及由凝结产生云水的过程。该方案显式预报水汽、云水和雨水，无冰 相过程。 1-2 Purdue-Lin方案： 该方案包括了对水汽、云水、雨、云冰、雪和霰6种类型水成物的处理。 该方案是 WRF模式中相对比较复杂的微物理方案，更适合于理论研究 。 1-3 WRF单参数—3类水成物(WSM3)方案： 该方案包括冰沉降和新的冰相参数化。与其他方案最大的不同之处在于， 该方案是基于冰的质量含量而非利用温度的诊断关系计算冰粒子浓度。 假设高于冰点的水成物为云水和雨，冰点以下的为云冰和雪，对包含冰 过程的计算效率很高。可以对三类水成物（即水汽、云水或云冰、雨或雪） 进行预报，被称为简单冰方案。但要注意的是，该方案缺少过冷水和逐步 融化率过程。