COAWST耦合模式介绍及其安装

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' c1 `! J* v0 E; F9 n6 f' Z8 C/ i
1 COAWST 模式简介
! q. D3 R% u5 h' y5 ~  y+ x9 ]2 C; A
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。& I" }* d* w1 j& t: p6 W
2 安装依赖软件
  • Zlib
  • HDF5
  • NetCDF-C
  • NETCDF-FORTRAN
  • Openmpi
  • MCT

    7 Z  Q* N- r+ {' T, C: E# G1 F
3 下载 COAWST 代码
$ o  I5 f+ z% ]. }( B$ c2 O, e. b
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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] .
/ a5 }' W1 t( i, v
: [& C7 p2 G8 Y5 I6 W2 O( U* ]
4 安装软件
4.0 设置相关环境变量

% X. Y* j# l9 b& u! v
vim ~/.bashrc

6 q# V7 g- A+ a$ O/ z
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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 
4 n; {' e* z3 ~* r
保存 退出
- l6 i$ j) _; U8 {9 {4 {1 e/ ~
source ~/.bashrc
" |$ Z3 l( `1 E+ u. P! t
4.1 安装 ZLIB
& ^: v: L4 W7 t3 b. X' k; A8 A0 Z
+ @7 n1 K" e1 J, m; e; P; U
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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

8 z  E) |  E: A" L, X! x: N6 c0 h& Y& j. N9 V1 Q& q

2 j. z. y5 D1 h/ c* ?1 ~6 @7 [" ?! A: B8 t( Q
4.2 安装 HDF5

  E6 U$ b9 d* V8 {+ B( v5 T$ u

" W% e9 E" C4 t* {* s
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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
2 `  T, q2 O- B9 m
, x) B7 [7 b6 P
  |  ~- t% s7 R5 n: B; c, \- O3 `
4.3 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

  • ( o1 w$ [( t- g5 W4 u: W
4.4 安装 NETCDF-FORTRAN7 E8 j6 U- N" s; t3 g: }
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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

& }* v& m- v9 B" b. s! g. c- k  c
4.5 安装Openmpi
9 i+ G- I% q) i$ ?3 T' A
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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

' V" r- O$ O) g6 A$ [
4.6 安装 MCT
" V# U2 m5 R$ M& Y7 j4 E% R" t8 F
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cd ~/COAWST/Lib/MCT 
./configure --prefix=$DIR/MCT
MPIHEADER=-I$DIR/openmpi/include
make 
make install

( ~1 I" [) r8 m, K% N* L

- J( o2 l! c3 Q$ O8 T# B
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。

0 V5 ]3 s9 z9 w+ ]# q& F" M1 O% V2 V
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0 a  p3 A+ M* ?" `  E  a) H, V
模拟0.5天的流场和有效波高

. X; ~! J2 v5 H1 c9 _2 i
( y- P9 C( F' y( R, Y

! a$ N6 x1 c# s1 y& y
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cd  ~/COAWST/Projects/Inlet_test/Coupled
4 i, m+ Z/ H7 o* V* o0 G' r4 W6 a! W8 d
将COAWST目录下的coawst.bash拷贝至该目录下
编辑 coawst.bash ,然后编译
% k% I7 S' H. f) [- j% J, ^
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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

$ f9 a  {2 G2 K
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#编译,若生成 coawstM,编译成功 
./coawst.bash -j 4

! E6 ^) c4 P6 c- B- O. B/ ]
3 p3 n# @- ]5 |7 g/ [7 V
6 编辑 ocean_inlet_test.in

7 W- s7 ]2 U7 U+ g# E2 T3 Q& O7 O
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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

5 V1 p6 c4 M3 s8 ^
7 编辑 swan_inlet_test.in
更改网格、水深文件路径
8 运行
4 t, V# r  k; h
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mpirun -n 2 ./coawstM coupling_inlet_test.in
$ _! m# m' @9 X$ s! G3 t
. b1 v- V0 W3 \" G) h9 D

/ `3 n# |# K+ H6 F8 n; y* j3 R参考) i5 Y2 M; J, w8 X5 s! b
www.52ocean.cn
: }3 c& A& j* r9 i" T& \* y
. |2 l% g$ Y9 l  c
+ W4 r6 v8 H9 O! n

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善学
活跃在2022-5-2
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