WRFChem安装及使用说明手册
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3.4 化学数据转化程序的使用说明
1）将上述生成的三种数据链接到/WRFV3/test/em_real 下，重新改名为 emissopt3_d01，emissfire_d01 和 wrf_gocart_backg 2 ） 把 my_case_result 中 的 namelist.input ， wrfinput_d01 ， wrfbdy_d01 和 wrflowinp_d01 复制过来，在&time_control 中添加如下内容。
附录 1 （prep_chem_sources.inp） ................................................. 14 附录 2（ncl 程序） ............................................................................. 18 附录 3（convert.f90）....................................................................... 19
4）将人为排放源数Βιβλιοθήκη Baidu改名为 wrfchemi_12z_d01，另外两种数据通过附录 2 中的 ncl 程序添加进原有的 wrfinput_d01。执行完 ncl 后，可以在原有的 wrfinput 中看 到新添加的数据种类，见下图
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5）小区仿照上述操作，最终得到 wrfchemi_12z_d02 和修改好的 wrfinput_d02， 最后将 namelist.input 中的 io_form_auxinput7 和 io_form_auxinput8 关闭，执行 wrf.exe
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3）修改完毕以后运行 convert_emiss.exe（该程序一次只能处理一个区域，所以 也是先处理大区，然后修改格点和分辨率，再做小区），得到 wrfchemi_d01（人 为排放），wrffirechemi_d01（生物燃烧）和 wrfchemi_gocart_bg_d01（气溶胶背 景场）
2. 安装过程 ........................................................................................... 4 2.1 设定环境变量............................................................................ 4 2.2 WRFV3 安装 ................................................................................ 5 2.3 WPS 与 WRFDA 的安装.................................................................6
其中，WRF-TUTORIAL-T-2009-11-30-120000-g1-ab.bin 代表人为排放数据， WRF-TUTORIAL-T-2009-11-30-120000-g1-bb.bin 代表生物质燃烧数据， WRF-TUTORIAL-T-2009-11-30-120000-g1-gocartBG.bin 代表气溶胶背景场
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3.2 气象初始场的准备说明
修改 namelist.input_wrf，关闭&dfi_control 中的 dfi_radar 和&physics 中的 chem_opt，然后在&grib2 的后面添加&chem 的内容
运行 cycling_3dvar.csh，得到一个单纯的气象场 my_case_result（其中也包含 灰尘 erod 的数据）
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2.2 WRFV3 安装
1）将 chem 的程序包复制到 WRFV3 下 2） ./configure，选择 20（取决于机器与编译环境），然后选择 1（basic）
3）修改 configure.wrf 中的 netcdf 的安装版本，将默认的 pgi 版本改为 intel 版本
4）./compile em_real，安装完成后会在 run 文件夹下看到如下可执行文件
2.1 设定环境变量
export WRF_CHEM=1（必选） export WRF_KPP=1 export YACC=’/usr/bin/yacc -d’（设定 yacc 的位置） export FLEX_LIB_DIR=/usr/lib64（设定 libfl.a 的位置） 其中后 3 个是根据自己的需要设定的，如果用到 KPP（动能预处理系统）， 就可以选择安装
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5）./compile emi_conv（安装化学数据转化程序），结束后会在 chem 文件夹下生 成 convert_emiss.exe
2.3 WPS 与 WRFDA 的安装
WPS 与 WRFDA 的安装与原有过程一致，具体可参考 WRF 的安装手册，注 意 WPS 安装用到的编译器要与 WRFV3 一致，WRFDA 可单独选取编译器。
3.3 化学数据前处理程序的使用说明
运 行 PREP-CHEM-SRC ， 得 到 化 学 排 放 源 前 处 理 数 据 （ 这 里 选 择 PREP-CHEM-SRC-1.2 进行演示，更高版本的 PREP-CHEM-SRC 可能需要自己安 装，安装流程参考 WRF-Chem 的官网 http://ruc.noaa.gov/wrf/WG11/） 1）进入 PREP-CHEM-SRC-1.2/bin 中，修改 prep_chem_sources.inp（修改好的版 本请见附录 1）
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1.3 参考资料
1）WRF-Chem 说明手册 2）http://ruc.noaa.gov/wrf/WG11/， WRF-Chem 学习网站
2. 安装过程
这里选用 bluesky 服务器和 intel 编译器进行 WRF-ChemV3.7.1 的安装说明， WRF-Chem 的安装和 WRF 的区别只在于 WRFV3 部分，WRFDA 和 WPS 可以 直接链接已经安装好的版本。
WRF-Chem 在原有 WRF 模式的基础上耦合了化学反应过程，它通过在 WRF 的辐射方案中引入气溶胶光学厚度、单次散射反照率和不对称因子表现气溶胶的 直接辐射效应。此外，还增加了云滴数浓度的计算，这会改变原有 WRF 辐射方 案中云粒子有效半径的计算方式，从而影响云的反照率，体现气溶胶的 Twomey 效应。另一方面，Liu et al.提出了以云滴数浓度为阈值的新的云水向雨水自动转 换参数化方案，取代了原有的 Kessler 方案，体现气溶胶的 Albrecht 效应。
WRF-Chem 安装及使用说明手册 V1.0
编写者：王彬 2015 年 6 月
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目录
1. 引言 ................................................................................................... 3 1.1 编写目的 ................................................................................... 3 1.2 背景 ........................................................................................... 3 1.3 参考资料 ................................................................................... 4
几点说明： （1）在选用能够体现气溶胶间接成核效应的机制时（具体机制种类见 WRF-Chem 说明手册），progn 必须打开，此时运算过程时间比较长，推荐用大机器进行模拟。 （2）对于演示用到的 GOCART 机制，需要用到气溶胶背景场、生物质排放和人 为排放源，其它机制需要的化学数据种类并不是固定的，具体需要参见运行手册， 最终排放排放源数据的生成既可以用 PREP-CHEM-SRC 配合 convert_emiss.exe 来做，也可以自主生成（这方面工作有待进一步加强） （3）从演示中能够看到，最后我们只是将气溶胶背景场和生物质排放添加进初 始场，然后单独地得到了一个人为排放源，对侧边界并没有进行更新，从运行手
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1. 引言
1.1 编写目的
本手册为指导 WRF-Chem 数值模拟的用户，方便轻松掌握 WRF-Chem 数值 模式的安装及使用而编写。希望该手册在大家使用和学习过程中起到引导和帮助 的作用。
1.2 背景
WRF-Chem 模式是由国家大气研究中心（NCAR）等机构联合开发的新一代 大气预报模式，真正实现了气象模式与化学传输模式在时空上的耦合。它不仅能 够模拟污染气体和气溶胶的排放、传输以及混合过程，还可用于分析空气质量、 云与化学之间的相互作用等。研究表明，WRF-Chem 对气象场以及污染物的模 拟表现出值得信赖的能力。
首先是投影和日期（初始时刻），然后选择化学排放源数据的路径（这里用 到了官方提供的排放源数据，ftp://aftp.fsl.noaa.gov/divisions/taq/global_emissions/，
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建议用绝对路径），最后是网格的设置。 2）修改完以后运行 prep_chem_sources_RADM_WRF_FIM.exe，得到如下结果（该 程序一次只能处理一个网格的数据，所以先处理大区，然后把小区看做单独的区 域（改分辨率和格点），继续用它进行处理）。
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其中，io_form_auxinput5=2 代表打开人为排放，io_form_auxinput7 代表打开 生物质燃烧，io_form_auxinput8 代表打开气溶胶背景场。在&physics 中添加 progn （云滴数浓度，只有当选择的机制能体现气溶胶间接效应时才会起作用），在 &chem 部分添加如下内容，表中各参数的含义及设置参见 WRF-Chem 说明手册。
3. 使用过程
这里以 2009 年 11 月 30 日陆雾个例为例，选取 GOCART 气溶胶机制进行使 用的说明。
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3.1 WPS 数据准备说明
首先进入 run_wps 目录（最新的地形数据已经添加了 erod 数据，所以不需 要自己手动添加，如果没有，需要自己手动加入）下的 geogrid 文件夹，将 GEOGRID.TBL 重 新 链 接 为 GEOGRID.TBL.ARW_CHEM ， 执 行 wps_real_cycle_3dvar.csh，在生成的 RESULT_seafog_FNL 中，会有新的 erod（灰 尘）变量生成。
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册和官方的说明来看，侧边界也可以进行化学的更新，有机会可以进行学习。 （4）个人觉得，如果能够得到合适的排放源数据，可以仿照 PREP-CHEM-SRC 中的做法，将这些排放源种类写成 Global_emissions_v3 中的样式，然后处理得 到最终的结果，这部分我写过一点程序，见附录 3。内容还比较粗糙，当时只是 做了一点尝试性的工作，需要进一下深入研究 （5）最后，WRF-Chem 的运行需要大家仔细研读官方的说明和手册，还需要你 们多动手多尝试，祝大家用起来一切顺利，有问题的话可以随时跟我交流。
3. 使用过程 ........................................................................................... 6 3.1 WPS 数据准备说明..................................................................... 7 3.2 气象初始场的准备说明 ............................................................ 8 3.3 化学数据前处理程序的使用说明 ............................................ 8 3.4 化学数据转化程序的使用说明 ................................................ 9
1）将上述生成的三种数据链接到/WRFV3/test/em_real 下，重新改名为 emissopt3_d01，emissfire_d01 和 wrf_gocart_backg 2 ） 把 my_case_result 中 的 namelist.input ， wrfinput_d01 ， wrfbdy_d01 和 wrflowinp_d01 复制过来，在&time_control 中添加如下内容。
附录 1 （prep_chem_sources.inp） ................................................. 14 附录 2（ncl 程序） ............................................................................. 18 附录 3（convert.f90）....................................................................... 19
4）将人为排放源数Βιβλιοθήκη Baidu改名为 wrfchemi_12z_d01，另外两种数据通过附录 2 中的 ncl 程序添加进原有的 wrfinput_d01。执行完 ncl 后，可以在原有的 wrfinput 中看 到新添加的数据种类，见下图
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5）小区仿照上述操作，最终得到 wrfchemi_12z_d02 和修改好的 wrfinput_d02， 最后将 namelist.input 中的 io_form_auxinput7 和 io_form_auxinput8 关闭，执行 wrf.exe
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3）修改完毕以后运行 convert_emiss.exe（该程序一次只能处理一个区域，所以 也是先处理大区，然后修改格点和分辨率，再做小区），得到 wrfchemi_d01（人 为排放），wrffirechemi_d01（生物燃烧）和 wrfchemi_gocart_bg_d01（气溶胶背 景场）
2. 安装过程 ........................................................................................... 4 2.1 设定环境变量............................................................................ 4 2.2 WRFV3 安装 ................................................................................ 5 2.3 WPS 与 WRFDA 的安装.................................................................6
其中，WRF-TUTORIAL-T-2009-11-30-120000-g1-ab.bin 代表人为排放数据， WRF-TUTORIAL-T-2009-11-30-120000-g1-bb.bin 代表生物质燃烧数据， WRF-TUTORIAL-T-2009-11-30-120000-g1-gocartBG.bin 代表气溶胶背景场
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3.2 气象初始场的准备说明
修改 namelist.input_wrf，关闭&dfi_control 中的 dfi_radar 和&physics 中的 chem_opt，然后在&grib2 的后面添加&chem 的内容
运行 cycling_3dvar.csh，得到一个单纯的气象场 my_case_result（其中也包含 灰尘 erod 的数据）
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2.2 WRFV3 安装
1）将 chem 的程序包复制到 WRFV3 下 2） ./configure，选择 20（取决于机器与编译环境），然后选择 1（basic）
3）修改 configure.wrf 中的 netcdf 的安装版本，将默认的 pgi 版本改为 intel 版本
4）./compile em_real，安装完成后会在 run 文件夹下看到如下可执行文件
2.1 设定环境变量
export WRF_CHEM=1（必选） export WRF_KPP=1 export YACC=’/usr/bin/yacc -d’（设定 yacc 的位置） export FLEX_LIB_DIR=/usr/lib64（设定 libfl.a 的位置） 其中后 3 个是根据自己的需要设定的，如果用到 KPP（动能预处理系统）， 就可以选择安装
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5）./compile emi_conv（安装化学数据转化程序），结束后会在 chem 文件夹下生 成 convert_emiss.exe
2.3 WPS 与 WRFDA 的安装
WPS 与 WRFDA 的安装与原有过程一致，具体可参考 WRF 的安装手册，注 意 WPS 安装用到的编译器要与 WRFV3 一致，WRFDA 可单独选取编译器。
3.3 化学数据前处理程序的使用说明
运 行 PREP-CHEM-SRC ， 得 到 化 学 排 放 源 前 处 理 数 据 （ 这 里 选 择 PREP-CHEM-SRC-1.2 进行演示，更高版本的 PREP-CHEM-SRC 可能需要自己安 装，安装流程参考 WRF-Chem 的官网 http://ruc.noaa.gov/wrf/WG11/） 1）进入 PREP-CHEM-SRC-1.2/bin 中，修改 prep_chem_sources.inp（修改好的版 本请见附录 1）
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1.3 参考资料
1）WRF-Chem 说明手册 2）http://ruc.noaa.gov/wrf/WG11/， WRF-Chem 学习网站
2. 安装过程
这里选用 bluesky 服务器和 intel 编译器进行 WRF-ChemV3.7.1 的安装说明， WRF-Chem 的安装和 WRF 的区别只在于 WRFV3 部分，WRFDA 和 WPS 可以 直接链接已经安装好的版本。
WRF-Chem 在原有 WRF 模式的基础上耦合了化学反应过程，它通过在 WRF 的辐射方案中引入气溶胶光学厚度、单次散射反照率和不对称因子表现气溶胶的 直接辐射效应。此外，还增加了云滴数浓度的计算，这会改变原有 WRF 辐射方 案中云粒子有效半径的计算方式，从而影响云的反照率，体现气溶胶的 Twomey 效应。另一方面，Liu et al.提出了以云滴数浓度为阈值的新的云水向雨水自动转 换参数化方案，取代了原有的 Kessler 方案，体现气溶胶的 Albrecht 效应。
WRF-Chem 安装及使用说明手册 V1.0
编写者：王彬 2015 年 6 月
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目录
1. 引言 ................................................................................................... 3 1.1 编写目的 ................................................................................... 3 1.2 背景 ........................................................................................... 3 1.3 参考资料 ................................................................................... 4
几点说明： （1）在选用能够体现气溶胶间接成核效应的机制时（具体机制种类见 WRF-Chem 说明手册），progn 必须打开，此时运算过程时间比较长，推荐用大机器进行模拟。 （2）对于演示用到的 GOCART 机制，需要用到气溶胶背景场、生物质排放和人 为排放源，其它机制需要的化学数据种类并不是固定的，具体需要参见运行手册， 最终排放排放源数据的生成既可以用 PREP-CHEM-SRC 配合 convert_emiss.exe 来做，也可以自主生成（这方面工作有待进一步加强） （3）从演示中能够看到，最后我们只是将气溶胶背景场和生物质排放添加进初 始场，然后单独地得到了一个人为排放源，对侧边界并没有进行更新，从运行手
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1. 引言
1.1 编写目的
本手册为指导 WRF-Chem 数值模拟的用户，方便轻松掌握 WRF-Chem 数值 模式的安装及使用而编写。希望该手册在大家使用和学习过程中起到引导和帮助 的作用。
1.2 背景
WRF-Chem 模式是由国家大气研究中心（NCAR）等机构联合开发的新一代 大气预报模式，真正实现了气象模式与化学传输模式在时空上的耦合。它不仅能 够模拟污染气体和气溶胶的排放、传输以及混合过程，还可用于分析空气质量、 云与化学之间的相互作用等。研究表明，WRF-Chem 对气象场以及污染物的模 拟表现出值得信赖的能力。
首先是投影和日期（初始时刻），然后选择化学排放源数据的路径（这里用 到了官方提供的排放源数据，ftp://aftp.fsl.noaa.gov/divisions/taq/global_emissions/，
8
建议用绝对路径），最后是网格的设置。 2）修改完以后运行 prep_chem_sources_RADM_WRF_FIM.exe，得到如下结果（该 程序一次只能处理一个网格的数据，所以先处理大区，然后把小区看做单独的区 域（改分辨率和格点），继续用它进行处理）。
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其中，io_form_auxinput5=2 代表打开人为排放，io_form_auxinput7 代表打开 生物质燃烧，io_form_auxinput8 代表打开气溶胶背景场。在&physics 中添加 progn （云滴数浓度，只有当选择的机制能体现气溶胶间接效应时才会起作用），在 &chem 部分添加如下内容，表中各参数的含义及设置参见 WRF-Chem 说明手册。
3. 使用过程
这里以 2009 年 11 月 30 日陆雾个例为例，选取 GOCART 气溶胶机制进行使 用的说明。
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3.1 WPS 数据准备说明
首先进入 run_wps 目录（最新的地形数据已经添加了 erod 数据，所以不需 要自己手动添加，如果没有，需要自己手动加入）下的 geogrid 文件夹，将 GEOGRID.TBL 重 新 链 接 为 GEOGRID.TBL.ARW_CHEM ， 执 行 wps_real_cycle_3dvar.csh，在生成的 RESULT_seafog_FNL 中，会有新的 erod（灰 尘）变量生成。
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册和官方的说明来看，侧边界也可以进行化学的更新，有机会可以进行学习。 （4）个人觉得，如果能够得到合适的排放源数据，可以仿照 PREP-CHEM-SRC 中的做法，将这些排放源种类写成 Global_emissions_v3 中的样式，然后处理得 到最终的结果，这部分我写过一点程序，见附录 3。内容还比较粗糙，当时只是 做了一点尝试性的工作，需要进一下深入研究 （5）最后，WRF-Chem 的运行需要大家仔细研读官方的说明和手册，还需要你 们多动手多尝试，祝大家用起来一切顺利，有问题的话可以随时跟我交流。
3. 使用过程 ........................................................................................... 6 3.1 WPS 数据准备说明..................................................................... 7 3.2 气象初始场的准备说明 ............................................................ 8 3.3 化学数据前处理程序的使用说明 ............................................ 8 3.4 化学数据转化程序的使用说明 ................................................ 9