COAWST耦合模式介绍及其安装

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0 B9 V/ s7 T% s$ `, U
1 COAWST 模式简介
& r1 k- t9 R* p% I8 b+ Q) p$ }
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。; {8 O& `3 d# @! y% {* C: B
2 安装依赖软件
  • Zlib
  • HDF5
  • NetCDF-C
  • NETCDF-FORTRAN
  • Openmpi
  • MCT

    4 f8 p/ l+ J3 q9 J! d6 v9 s. {& O
3 下载 COAWST 代码
8 c5 Q, m" K; t# P8 O/ h
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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] .
/ b3 c3 Y: M* \7 f! i
9 c1 w1 s8 M: o- F4 w
4 安装软件
4.0 设置相关环境变量
% {# y! c3 n1 [  e$ V
vim ~/.bashrc
7 }' W: z+ H4 Q0 X, B; k5 {
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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 
6 A/ ], A2 G' y& d/ p. B) p
保存 退出 6 }4 V/ O# w5 `
source ~/.bashrc

4 G0 W! J* u2 I" P. e" a
4.1 安装 ZLIB

/ C7 @3 ]' a" b4 I
9 B1 D7 ]  p7 T6 N4 M
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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 g3 A+ M4 k3 \9 M: M

$ f% K& Y; g8 A% Z- k

. R; r" V3 W7 r. G. n5 i2 k
" B: l3 m% z9 R
4.2 安装 HDF5
( z6 ~. ^; K, [: o5 j. O; j/ U0 z

8 T  W0 h# w4 _9 W7 u* ~: i+ 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

0 [  }3 H" E2 c% p! i3 b  d1 o; U8 C  F* P. \

$ J2 o  F6 v; C( I2 }0 Z  H5 g4.3 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

  • ' T- O- P' W  L8 w+ T9 K5 M
4.4 安装 NETCDF-FORTRAN/ i0 q3 A5 K7 {+ a, F$ v
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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

3 I( u, K5 ^% C( d0 K! |: |
4.5 安装Openmpi
6 |; I- R5 {7 J
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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
8 `0 k4 Q5 U8 g* t* _5 k1 l
4.6 安装 MCT
2 B- g: a) J4 {, g7 u3 U
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cd ~/COAWST/Lib/MCT 
./configure --prefix=$DIR/MCT
MPIHEADER=-I$DIR/openmpi/include
make 
make install
& @; _, x' e: v7 Y) g
% U* y( r$ L- F8 I+ e& G3 d/ |
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。
  C% ^. k& k% \4 U  W+ G
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7 y! Q! U2 ?  S( {4 H+ ^
模拟0.5天的流场和有效波高
$ ?0 q* o! ~8 q8 E: V$ j& t

! |# F$ H% b) w1 B
) o" T* ?9 Y6 E6 o9 w' m( a' q
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cd  ~/COAWST/Projects/Inlet_test/Coupled
; j4 f$ J8 J# k; V/ _: R, ?# k
将COAWST目录下的coawst.bash拷贝至该目录下
编辑 coawst.bash ,然后编译
4 H& @  h; z, p2 }+ ~: V
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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
1 }0 `5 f. q$ H3 a0 G. z; _
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#编译,若生成 coawstM,编译成功 
./coawst.bash -j 4

- u1 y! F5 k; r( j8 j7 D4 |% ^0 t) ^" h- B3 Y2 t* u7 [" U5 E
6 编辑 ocean_inlet_test.in

9 P  y) \6 d  [
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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
) d0 `% |& U7 q+ p8 P. j
7 编辑 swan_inlet_test.in
更改网格、水深文件路径
8 运行
- O* r4 {& Z( d: J
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mpirun -n 2 ./coawstM coupling_inlet_test.in
3 S( W. s; d5 \8 N

/ T% R& H5 ]  t3 E6 ^7 L& l$ r
1 c! t1 V! V! F
参考! N- ?# D3 W4 S/ u
www.52ocean.cn

$ K4 F' Q0 ?; D. H) k9 t
3 m! V6 S$ c- W7 w, f
1 ]$ T' }4 T, R9 N$ u2 p- B
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善学
活跃在2022-5-2
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