COAWST耦合模式介绍及其安装

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1 COAWST 模式简介

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。
0 u% L% X7 H. I7 e# j& O

2 安装依赖软件

• Zlib
• HDF5
• NetCDF-C
• NETCDF-FORTRAN
• Openmpi
• MCT
  
  # W0 f+ Z! h$ o% M

3 下载 COAWST 代码

* d4 r- m8 ^! G- }8 q8 g# `

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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] .

: f, d; Y+ T0 G1 i7 [8 t; V

4 安装软件

4.0 设置相关环境变量

& g# o# |5 t/ P" j9 |

vim ~/.bashrc

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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 

7 A8 N9 V2 u; i2 B$ ~) Q

保存 退出
- Z7 C- V5 P+ A6 J) o

source ~/.bashrc

. }/ G2 q& ^7 A) E

4.1 安装 ZLIB

: R* g+ G% u; k1 m9 @5 Z

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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

7 X" M( n, G3 D+ ]7 Z

4.2 安装 HDF5

/ O0 L) t7 ], I8 Q7 t1 A7 }

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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

8 x+ B2 m8 @$ y; f. a* w9 |: ~
: l+ {# W5 _6 X6 ?- H4.3 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

• 
  

4.4 安装 NETCDF-FORTRAN

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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

5 T: i7 ?8 ~  d. _3 u; T4 P* Y; x4.5 安装Openmpi

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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

1 G0 C& s1 t3 v0 x4.6 安装 MCT
8 x/ b- F+ h' r/ S9 }

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cd ~/COAWST/Lib/MCT 
./configure --prefix=$DIR/MCT
MPIHEADER=-I$DIR/openmpi/include
make 
make install

5 d" z3 k, }2 Y
/ _3 \% u/ |4 ^- Q- k8 ]

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。

2 Z. ]7 \1 l) n) K

模拟0.5天的流场和有效波高

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cd  ~/COAWST/Projects/Inlet_test/Coupled

1 L8 \4 t: g5 j% Y; d( X1 j

将COAWST目录下的coawst.bash拷贝至该目录下

编辑 coawst.bash ，然后编译

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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

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#编译，若生成 coawstM，编译成功 
./coawst.bash -j 4

' R$ q4 I% Z( Z# B, G6 O

6 编辑 ocean_inlet_test.in

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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

7 编辑 swan_inlet_test.in

更改网格、水深文件路径

8 运行

7 Z0 a7 L6 b2 e; t" d1 w/ }

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mpirun -n 2 ./coawstM coupling_inlet_test.in

, L. @  Z. R! e/ X! `
  R' o& l: i* v8 ^0 m' c/ C5 O8 C参考
www.52ocean.cn
6 \# [1 n) ], l0 R8 U
. M) }5 l5 ^& E( f0 }- f