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COAWST耦合模式介绍及其安装

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; |3 w* K3 M2 f: w; ~% O
1 COAWST 模式简介

# ]5 |1 J  Y7 e+ T4 cCOAWST 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。/ y3 |# q2 a; ~3 A: k
2 安装依赖软件
  • Zlib
  • HDF5
  • NetCDF-C
  • NETCDF-FORTRAN
  • Openmpi
  • MCT
    / C5 L/ K5 ?- _2 j! R( d
3 下载 COAWST 代码
- R/ r' ^7 P" v) F' O3 P9 R4 t. w
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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] .
8 H8 x0 q2 Y4 n; U9 Z  P0 L  |
. k2 E; u) U& ^' K, V* S
4 安装软件
4.0 设置相关环境变量
/ ^' l) N! J% y+ b
vim ~/.bashrc
1 K( R( w1 C3 C: H( s6 q$ F( 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 

4 f( R3 O; B% B6 |
保存 退出 ' @/ \; d' b) p5 q1 |8 @: }- O
source ~/.bashrc

( w: ]7 u3 I7 h; Y! _+ {! m9 O
4.1 安装 ZLIB

! @& ?9 L  v: I) B% g& P

$ v0 N7 N) m; i, O! h" M  S9 V
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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
& ]! e1 U/ I, R1 U' U( M
9 ^# c- S9 S$ T' j
0 y; T3 w; h" D2 q. E6 c
  _7 s: N, Z- K, z" q& x6 Y
4.2 安装 HDF5
* _, K9 R9 {" Z/ R$ A; r7 w/ N

2 h/ J0 G0 B6 _. H
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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
9 M+ V. B4 `2 B; V* K% X
$ i: n) O9 v* l6 D2 Z" K
; ]- r/ d. g' q
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
  • " p# d8 E9 `" R$ I% ]) p+ _
4.4 安装 NETCDF-FORTRAN
& z  i/ y2 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

7 y; r7 Z5 Q6 A( Q2 g, v7 P% ?
4.5 安装Openmpi ; B: E, s6 H8 B( O, P
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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

; Z! w. [7 k+ g& i; l% L
4.6 安装 MCT$ J1 w! y7 o- H+ V' d
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cd ~/COAWST/Lib/MCT 
./configure --prefix=$DIR/MCT
MPIHEADER=-I$DIR/openmpi/include
make 
make install
2 |# X: V0 H0 r$ h) K

: W9 c' @4 a0 G* J1 m; S' L: q: M
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。

% i/ }7 [' n* R5 V) B! v  O
8a1c140762d0ea6979b039d86621c1ac.jpeg

3 Z( K  ~" ^5 t/ G5 ?9 O3 j' c
模拟0.5天的流场和有效波高
1 \; B; E; s, }4 I2 _  L
6 b! }& s* ~* ^  K: N
  n8 b( J: y% H  s% J7 @- Z; q* n) \/ m
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cd  ~/COAWST/Projects/Inlet_test/Coupled
* K& _8 d/ i% P  A
将COAWST目录下的coawst.bash拷贝至该目录下
编辑 coawst.bash ,然后编译
  \6 O6 J$ |) }5 O8 l4 j& I8 w
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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
, |7 `, d2 U# `1 I1 o# S' P; q
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#编译,若生成 coawstM,编译成功 
./coawst.bash -j 4

" W: F- h9 f  |2 G8 |. V) ]' E- K
0 D, R- S7 `$ }% P) ^  _2 F
6 编辑 ocean_inlet_test.in
# ^$ c8 H7 ~2 Z0 Z$ p- t: x
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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

; q* K2 F2 ~4 \6 t8 Y, I4 l
7 编辑 swan_inlet_test.in
更改网格、水深文件路径
8 运行
/ ^) H) f$ o1 C8 o$ f
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mpirun -n 2 ./coawstM coupling_inlet_test.in

$ p, k# q/ l4 d4 x) f0 d* K3 u: O7 Q" N# `% C7 C8 ^
$ o! I4 X: ~  F: Z' \
参考8 E5 l- r; h' L  `, }# Y
www.52ocean.cn
) I% G: t' c2 s, _: I& Q5 z) n. J( z4 H
; M8 t5 _+ U% O
. W/ J# V7 J# H. d  P/ ~
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善学
活跃在2022-5-2
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