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COAWST耦合模式介绍及其安装

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( B# Z. c  @2 m8 Y  ^2 L2 u7 L( J1 r
1 COAWST 模式简介
2 k; A- y  _. {: f
COAWST 模型是由美国地质调查局(U.S. Geological Survey)和美国伍兹霍尔海洋研究所(The Woods Hole Oceanographic Institution)联合开发的海洋-大气-波浪-泥沙耦合模型。COAWST由多个模型组成,包括区域海洋模型(ROMS)、天气研究和预报模式(WRF)、浅海波浪模型(SWAN),和泥沙输运模型(CSTMS)等。由于实际的海洋动力环境十分复杂,潮流、波浪、沉积物时刻耦合,并有各自的时空运动尺度,而 COAWST 模型的优势之一就是这些子模型进行不同的组合和嵌套,通过数据交换耦合器(MCT)进行耦合,来提高整体模型的时空分辨率,增加模拟物理过程的复杂性,从而可以将海气交互,浪流相互作用考虑在内,使得模拟结果与实际海洋环境更加吻合。$ T: O+ z4 e9 v
2 安装依赖软件
  • Zlib
  • HDF5
  • NetCDF-C
  • NETCDF-FORTRAN
  • Openmpi
  • MCT
    / k  @3 u2 f$ A  B$ z* c
3 下载 COAWST 代码

1 r/ P, p# h2 n5 [0 L
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mkdir COAWST 

cd COAWST 

svn checkout --username 用户名

[url=https://coawstmodel.sourcerepo.com/coawstmodel/COAWST]https://coawstmodel.sourcerepo.com/coawstmodel/COAWST[/url] .

3 [- b7 O4 F* L3 e! J/ l

& F" n: x- [3 G  {  K8 S' }6 E
4 安装软件
4.0 设置相关环境变量

* c4 Q1 y- p8 G, v, s6 P; M' q
vim ~/.bashrc

: P# I5 H( @* O' d
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export SRC=安装包所在目录 
export DIR=软件库安装位置 
export CC=icc 
export CXX=icpc 
export FC=ifort 
export F90=ifort 
export F77=ifort
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export PATH=$DIR/hdf5-1.10.5/bin:$PATH [/size][/font][/align][align=left][font=新宋体][size=3]export LD_LIBRARY_PATH=$DIR/hdf5-1.10.5/lib:$LD_LIBRARY_PATH
export HDF5_HOME=$DIR/hdf5-1.10.5 
export HDF5_INCDIR=$HDF5_HOME/include 
export HDF5_LIBDIR=$HDF5_HOME/lib 
export PATH=$DIR/netcdf4.4/bin:$PATH 
export LD_LIBRARY_PATH=$DIR/netcdf4.4/lib:$LD_LIBRARY_PATH 
export NETCDF=$DIR/netcdf4.4 
export NETCDF_INC=$NETCDF/include 
export NETCDF_LIB=$NETCDF/lib 
export NETCDF_INCDIR=$NETCDF/include 
export NETCDFPATH=$NETCDF
export MCT_LIBDIR=$DIR/MCT/lib 
export MCT_INCDIR=$DIR/MCT/include 
export LD_LIBRARY_PATH=$DIR/openmpi/lib:$LD_LIBRARY_PATH 
export LIBRARY_PATH=$DIR/openmpi/lib:$LIBRARY_PATH 
[/size][/font][font=新宋体][size=3]export PATH=$DIR/openmpi/bin:$PATH 
- `6 k# O6 Z6 `! c
保存 退出
& l2 ?9 z9 V& z# o, N2 m# L
source ~/.bashrc
% p& x( D: t% @3 o7 v- B- r7 a
4.1 安装 ZLIB

4 [  q! n  X& Z* M
, I3 A7 {. {! o: _3 O0 s
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cd $SRC 
wget [url=ftp://ftp.unidata.ucar.edu/pub/netcdf/netcdf-4/zlib-1.2.8.tar.gz]ftp://ftp.unidata.ucar.edu/pub/netcdf/netcdf-4/zlib-1.2.8.tar.gz[/url]
tar -xzf zlib-1.2.8.tar.gz 
cd zlib-1.2.8
./configure --prefix=$DIR/zlib-1.2.8 
make 
make install

& A5 Q+ F) q- T' g' I8 A; f% Q3 I2 V+ ~

, v* z! V, E& W. Y' f
5 T. H' y6 n' f  P+ H/ T9 r3 C) i
4.2 安装 HDF5
- W( R/ u: T. G0 F

& W2 y; l8 [1 Z3 K* S6 T
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cd $SRC
wget [url=http://www.hdfgroup.org/ftp/HDF5/current/src/hdf5-1.10.5.tar.gz]http://www.hdfgroup.org/ftp/HDF5/current/src/hdf5-1.10.5.tar.gz[/url] 
tar -zxf hdf5-1.10.5.tar.gz 
cd hdf5-1.10.5 
./configure --prefix=$DIR/hdf5-1.10.5 --with-zlib=$DIR/zlib-1.2.8
make 
make install
- `( v# E! _5 E" o
. M1 e/ M  A' a- t' B8 g2 Z% K# V

% G4 W) q8 n: [* ?. e3 M  {6 b( v4.3 安装 NetCDF-C
编译netcdf与编译coawst必须使用相同的编译器,即在configure之后加上FC=ifort F77=ifort F90=ifort CXX=icpc CC=icc 。
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cd $SRC 
wget [url=https://github.com/Unidata/netcdf-c/archive/v4.4.0.tar.gz]https://github.com/Unidata/netcdf-c/archive/v4.4.0.tar.gz[/url] 
tar -xzf v4.4.0.tar.gz 
cd netcdf-c-4.4.0 
./configure --
prefix=$DIR/netcdf4.4 --enable-netcdf-4 --enable-shared FC=ifort F77=ifort F90=ifort
CXX=icpc CC=icc
CPPFLAGS="-I$DIR/hdf5-1.10.5/include -I$DIR/zlib-1.2.8/include -I$DIR/netcdf4.4/include"  LDFLAGS="-L$DIR/hdf5-1.10.5/lib -L$DIR/zlib-1.2.8/lib -L$DIR/netcdf4.4/lib" 
make 
make install 
./nc-config --all
  • ) p1 b8 x# Z* A0 j/ ^
4.4 安装 NETCDF-FORTRAN
2 D5 K- ^3 S5 N2 Z
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cd $SRC 
wget [url=https://github.com/Unidata/netcdf-fortran/archive/v4.4.3.tar.gz]https://github.com/Unidata/netcdf-fortran/archive/v4.4.3.tar.gz[/url]
tar -xzf v4.4.3.tar.gz 
cd netcdf-fortran-4.4.3 
export LD_LIBRARY_PATH=$DIR/netcdf4.4/lib:$LD_LIBRARY_PATH
./configure --prefix=$DIR/netcdf4.4 --enable-shared FC=ifort
F77=ifort F90=ifort CXX=icpc CC=icc
CPPFLAGS="-I$DIR/hdf5-1.10.5/include -I$DIR/netcdf4.4/include" LDFLAGS="-L$DIR/hdf5- 1.10.5/lib -L$DIR/netcdf4.4/lib"
make 
make install 
./nf-config --all

8 P- d/ y, i3 s& I7 a; w
4.5 安装Openmpi 1 ?/ t) n( P+ `/ u& Z
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cd $SRC 
wget [url=https://www.open-mpi.org/software/ompi/v2.0/downloads/openmpi-2.0.2.tar.gz]https://www.open-mpi.org/softwar ... penmpi-2.0.2.tar.gz[/url] 
tar xvf openmpi-2.0.2.tar.gz 
cd openmpi-2.0.2 
./configure --prefix=$DIR/openmpi
CC=icc CXX=icpc FC=ifort F90=ifort F77=ifort
make 
make install

: I4 D# I  L+ I7 Z
4.6 安装 MCT
9 {2 l( t* i6 f; j' D6 Q  O
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cd ~/COAWST/Lib/MCT 
./configure --prefix=$DIR/MCT
MPIHEADER=-I$DIR/openmpi/include
make 
make install
: ~4 Y; w* T# c! {6 @
5 V/ y0 D( @* t  f) h# I6 ^
5 编译 Inlet_test
Inlet算例是测试ROMS和SWAN之间相互耦合的理想算例。模型域为一个15x14 km的矩形,初始深度均为4 m。该区域被分为两个区域:向海(顶部)和后屏障(底部)区域。朝向大海的区域是开放的,西部、北部和东部边缘都有辐射条件。后屏障区域由四面墙围合,并通过一个2公里宽的入口与向海区域相连。该模型受潮汐和波浪的影响。在北侧边界施加一个振荡水位,潮汐振幅为1米。北侧也有波浪,高度为1米,向南的波浪周期为10秒。
- [& m+ p: J2 @. p' t
8a1c140762d0ea6979b039d86621c1ac.jpeg
- m0 h% _% j) m7 \( x0 y  P' H% p, B
模拟0.5天的流场和有效波高
; r" Y3 b- t% }7 E/ H
5 b0 ^8 U3 y+ l( e8 d: q4 u+ y5 B
9 M3 a8 }# B" N9 Q( \
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cd  ~/COAWST/Projects/Inlet_test/Coupled
! ?# c! |! r1 b2 z: k; _9 t; a
将COAWST目录下的coawst.bash拷贝至该目录下
编辑 coawst.bash ,然后编译
/ I; j3 P! q6 G- z3 s) o
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vim coawst.bash 
COAWST_APPLICATION=INLET_TEST 
export MY_ROOT_DIR=~/COAWST 
export USE_MPI=on 
export USE_MPIF90=on 
export which_MPI=openmpi 
export FORT=ifort 
export USE_NETCDF4=on 
export MY_HEADER_DIR=${PWD} 
export MY_ANALYTICAL_DIR=${PWD} 
#保存退出coawst.bash

0 @, N1 x: w' e; I
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#编译,若生成 coawstM,编译成功 
./coawst.bash -j 4
5 G' N( V( g; B- N; W

6 j* J1 v8 N# u! I! \2 [: w- i! @6 Y
6 编辑 ocean_inlet_test.in
6 h- n- q' b  ?( J- ?
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VARNAME = ~/COAWST/ROMS/External/varinfo.dat 
GRDNAME = inlet_test_grid.nc 
SPOSNAM = stations_inlet_test.in 
SPARNAM = sediment_inlet_test.in
$ Y4 m+ N. I% l7 N- U* `& N9 R( W. e
7 编辑 swan_inlet_test.in
更改网格、水深文件路径
8 运行

9 N- Z( P  V6 `6 u1 V7 A$ l' p4 c
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mpirun -n 2 ./coawstM coupling_inlet_test.in
! E1 N$ [. U% q5 ]
" f/ N% q8 q0 N8 c

$ m, v4 k+ G9 ]3 Q6 Z( U: K9 w参考
% L2 v5 v+ X! g5 o; j# ^www.52ocean.cn
/ j" ?, t5 b& r( ^1 ?9 k/ a
% k, |. `0 A, P$ n1 }

3 p+ m# {: x( [6 `+ }+ @0 ?
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善学
活跃在2022-5-2
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