COAWST耦合模式介绍及其安装

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0 g" `1 z4 D1 h; X3 ?9 Y. B8 [
1 COAWST 模式简介

# A# x  ?$ W( @  jCOAWST 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。  K; v: Z0 |" R! w5 U( V, {- Y
2 安装依赖软件
  • Zlib
  • HDF5
  • NetCDF-C
  • NETCDF-FORTRAN
  • Openmpi
  • MCT
    ' I! @  U4 J/ ^, q6 Z. B
3 下载 COAWST 代码

" j/ \; M' J! V0 j9 [( f3 Q- U: E
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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] .
! Q  x& n; }! |

4 }& y- a. U8 O  z
4 安装软件
4.0 设置相关环境变量
+ v" r5 a- m6 j# c- Y
vim ~/.bashrc

; f/ K3 Q* T; v1 g" h' P
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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 

% T1 ?0 l; B: v& [+ y, J% F0 j
保存 退出
. @- ~+ K( e9 o. T" B+ M) f+ w! t. H
source ~/.bashrc
6 d& e, E6 s2 ~, n( S4 X
4.1 安装 ZLIB

# U5 x' J3 {  H
% V% X7 I1 Z7 o4 ^% d
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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
. \( T) H( W0 U' Z

- j8 w- k0 c  F+ m5 C( S4 L0 I

0 r7 F9 O$ p9 {) [6 A. ]
8 c; r: F, ^' {& y8 v( c& F
4.2 安装 HDF5
6 `2 p0 ^$ L3 _) O& j5 D- `

6 X1 [2 M! \7 L8 B
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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
: @' c" U9 |6 e0 u3 f6 L* s5 ]

4 L' s# z* j& a
1 ?$ x6 v: n- H# ]$ ]
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
  • , }9 b7 {6 c8 k, F
4.4 安装 NETCDF-FORTRAN
+ F/ c1 K- s$ ^; L9 b; @. ]3 I
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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

( r" ^% c% H9 [1 ~; p
4.5 安装Openmpi ; x- a8 ]' X' A% z0 B& k7 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

: o. z$ O3 `) j  L4 q- d, X* f
4.6 安装 MCT
; H5 K& B. U) I8 t- h, Z0 |
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cd ~/COAWST/Lib/MCT 
./configure --prefix=$DIR/MCT
MPIHEADER=-I$DIR/openmpi/include
make 
make install

9 S, r; S) E$ S$ d0 r( H& J( R% P1 e. e! C
! \, ?0 F: P' B6 |
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。
% s5 I, c( @: p, F
8a1c140762d0ea6979b039d86621c1ac.jpeg
  w% n% v; ?" ]" I- a) h7 G: l
模拟0.5天的流场和有效波高
6 g% B8 I. O' I7 t& z9 k

6 `9 D; w! y) u  d
4 [* s. R2 [3 f
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cd  ~/COAWST/Projects/Inlet_test/Coupled

  M" f% K5 U& b. g5 k
将COAWST目录下的coawst.bash拷贝至该目录下
编辑 coawst.bash ,然后编译
! X1 Z3 F6 P( 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

# q& I5 v. l; e+ O" F& N
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#编译,若生成 coawstM,编译成功 
./coawst.bash -j 4
. T! I. M9 [" o/ X# P" q5 m

& s- w- e1 L+ E/ X% ?) `
6 编辑 ocean_inlet_test.in

& T& d. W2 C( d/ z$ T, b
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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

* w1 m* ~! O3 ]6 U- Q9 |- f. a
7 编辑 swan_inlet_test.in
更改网格、水深文件路径
8 运行
9 _" a" L3 q3 k$ a+ `' J, M
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mpirun -n 2 ./coawstM coupling_inlet_test.in
1 j1 I1 |0 {8 g) G, ?' H. u

. n) d7 U# w  D+ O' Q& ?6 `, R

, e( G7 a. O$ R6 S  R参考" V' h* s/ I# R' w( Z- l- K
www.52ocean.cn
. p- D4 c# x( P

8 M: F7 e3 u. ^$ n: p. q, {( G. Q
8 t+ [* P& |3 \
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善学
活跃在2022-5-2
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