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COAWST耦合模式介绍及其安装

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0 ^0 f$ o2 ]& I) f9 D
1 COAWST 模式简介
+ X8 w' V& t, p' u  L2 e
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 I! M% k# z; w% Q5 J
2 安装依赖软件
  • Zlib
  • HDF5
  • NetCDF-C
  • NETCDF-FORTRAN
  • Openmpi
  • MCT

    ' R4 i, @; M8 i
3 下载 COAWST 代码

8 H# }4 _" D- ^
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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] .
0 [' A9 A3 Y4 z

4 [9 _+ R' g0 R; K
4 安装软件
4.0 设置相关环境变量

5 c. V3 v' }/ y, j, I' l
vim ~/.bashrc
+ u5 q7 e8 W7 y3 q
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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 
; @* V6 P! S( q! n! {
保存 退出
6 a* w/ |, m; p8 \9 e4 h
source ~/.bashrc

! e$ _; |# A: z6 i: q4 V
4.1 安装 ZLIB
4 J$ b4 }$ b9 I& F& K/ h

! s: L$ N1 j8 Y- p
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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
9 f( H# }- l' X7 R5 J
2 W6 V5 K' h: V* G

+ g) }, C& U0 ?2 `! X9 X
1 s% {: o4 V$ N7 w; l# x
4.2 安装 HDF5

# z7 ]1 f% s; t7 T; F3 ]6 j

/ C6 K% l$ Z* p! k2 N7 A
[Shell] 纯文本查看 复制代码
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 r+ Y, U& M6 f2 Y; W

0 o9 x7 `/ e  v! ?* d
) R3 t: m7 n* T3 D5 V
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
  • : H0 \; }1 ]  S" N
4.4 安装 NETCDF-FORTRAN
5 y6 e! u+ E, K- Q9 u* p7 M& e" K
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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

" t) l7 j' i) @- Y  d. Y6 r1 i
4.5 安装Openmpi   `8 A# `1 c9 c# C
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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

/ c' y* N# \$ D( b5 W
4.6 安装 MCT5 x4 \' a! x; P( O
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cd ~/COAWST/Lib/MCT 
./configure --prefix=$DIR/MCT
MPIHEADER=-I$DIR/openmpi/include
make 
make install
% o7 o% o2 }6 x

+ f- \, r6 S& O
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。
3 R$ {( w% {- r4 J4 O
8a1c140762d0ea6979b039d86621c1ac.jpeg
5 C: A! A2 f& z# ^6 j
模拟0.5天的流场和有效波高
, S; N; A5 i. r4 b

- T/ s! n) }, m+ j) p

# V# A5 O( U6 T; S  m
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cd  ~/COAWST/Projects/Inlet_test/Coupled
$ C. Z2 w0 f6 l8 U3 ^. M1 D! _* h
将COAWST目录下的coawst.bash拷贝至该目录下
编辑 coawst.bash ,然后编译

7 @( N, Q& u  X* l/ Z" z& R
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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

. [% @+ o% V6 q1 h, `# X4 i$ r$ a
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#编译,若生成 coawstM,编译成功 
./coawst.bash -j 4

, ?! M3 v7 L" i0 H) Z* c3 q, c  B
5 x' G; i" N/ G) R
6 编辑 ocean_inlet_test.in

) K6 u/ j% M8 }2 Q" f! ?
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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
( J# S5 i1 g; X
7 编辑 swan_inlet_test.in
更改网格、水深文件路径
8 运行
0 F1 P1 I$ u1 N4 a. P' h
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mpirun -n 2 ./coawstM coupling_inlet_test.in

9 Q$ d: L' A( e$ `( M2 \8 r+ F7 F& R, {, H9 [9 R

3 J4 C& A% N! i参考, k4 w. V1 _- k- r" [( [
www.52ocean.cn

/ z9 e- U; e6 Y  d- Z- l; a+ K1 k0 P; [
9 O" ^- s( G$ [' L) X! w; Q7 X; e8 x! w+ `' j- Q# v
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善学
活跃在2022-5-2
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