COAWST耦合模式介绍及其安装

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) L$ ?$ R+ N# {) F
1 COAWST 模式简介

+ h& ~9 \, }. NCOAWST 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。
& w3 x  W, [: O% k6 }+ y/ U. y
2 安装依赖软件
  • Zlib
  • HDF5
  • NetCDF-C
  • NETCDF-FORTRAN
  • Openmpi
  • MCT

      Z- R4 d& p4 v  Y) |7 Z) V
3 下载 COAWST 代码

7 K5 d- K0 w2 f0 H* L( ]
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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] .

2 d2 q, u/ Z7 a$ y0 l/ L- \; w
8 R) L" n6 G3 c5 h
4 安装软件
4.0 设置相关环境变量
& U' F, Z) T( y, d: y2 V9 D2 d
vim ~/.bashrc
) t# }* \! J, M# z; [
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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 

/ U6 u/ m/ M- r) J  g
保存 退出
  t( J0 X7 w% K. v7 [8 @) V
source ~/.bashrc
9 t- q! `( A: \. J
4.1 安装 ZLIB

+ s9 l) F% Y! o7 D! ?

! s- i% z$ m7 y7 ^
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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 r; X1 v" I8 H% E) {
: Y' C6 V+ z5 t4 E
+ I& F+ G2 o0 E, v1 v  R

0 l: }; V0 |7 p3 D
4.2 安装 HDF5
, d/ U: ~- @8 P) _% q" S

" j! _3 Y( n/ d! z
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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

+ g: V3 O, ]% R9 }3 T2 K6 Z6 O0 W0 m9 b0 G- X5 V
7 [1 o! [) E) }5 w8 j
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
  • ' J+ J3 p5 q7 k3 p
4.4 安装 NETCDF-FORTRAN7 s' v% m3 j3 U" s. R9 U, M/ q
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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
" ?( B7 U/ `' ^$ m7 P% t2 k
4.5 安装Openmpi
+ J6 g$ c( s2 a. v3 g# e) x# u: n
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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

% E* \+ U# h9 V4 [* ?  a: t! w
4.6 安装 MCT
8 ^5 ?% C9 I6 u6 ?2 A5 B& J
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cd ~/COAWST/Lib/MCT 
./configure --prefix=$DIR/MCT
MPIHEADER=-I$DIR/openmpi/include
make 
make install

% j8 t2 j. ?( o! x
5 B8 |! w' e) d, B- e
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。
' o% {% g: M7 L0 c, C- N0 w
8a1c140762d0ea6979b039d86621c1ac.jpeg

  v5 i  y$ B: S0 R
模拟0.5天的流场和有效波高
4 B" P* o# g& S- R8 k

6 c+ N: ]6 m' t# d: x3 p

# d3 j( b1 O8 A9 Y! y+ B2 f- @
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cd  ~/COAWST/Projects/Inlet_test/Coupled
) m% k# _+ a8 R$ J& ]
将COAWST目录下的coawst.bash拷贝至该目录下
编辑 coawst.bash ,然后编译
: [8 b9 ?7 P4 [3 A4 M0 I- `6 B
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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

4 R0 {' j2 H! Y, {! t
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#编译,若生成 coawstM,编译成功 
./coawst.bash -j 4
) K( a) s( z: t9 G
4 Q" y2 F) ~8 b( u1 A2 I+ @8 ?% [( v
6 编辑 ocean_inlet_test.in
+ Z5 L1 i( x% h
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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

9 {2 H6 _* L) ?& A& H
7 编辑 swan_inlet_test.in
更改网格、水深文件路径
8 运行

1 j: i$ i3 k: J1 z* c$ j, a! s
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mpirun -n 2 ./coawstM coupling_inlet_test.in
, Z# K# t. S5 y3 H- a; ?+ {

% i4 Z0 P& ~/ M% N' ]9 J% R

0 N. d, H% f( n9 N0 G* I  E+ u" E参考
, ^/ l1 J' p7 wwww.52ocean.cn

6 f. g6 k  l4 p* T
0 l( m5 ?* Z, y1 W8 ^+ o2 n+ z) h8 R5 }
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善学
活跃在2022-5-2
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