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COAWST耦合模式介绍及其安装

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3 O' B6 i0 C) _) x- B
1 COAWST 模式简介

& T; B# S  |* k" VCOAWST 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。
! \2 z2 U; l. J& O* P
2 安装依赖软件
  • Zlib
  • HDF5
  • NetCDF-C
  • NETCDF-FORTRAN
  • Openmpi
  • MCT
    ( |  j/ ?/ N% b1 ?% T
3 下载 COAWST 代码

' g& S2 r$ N! f& g3 }
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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 J' J2 y, [( m& R1 \, o

6 V  F4 ~$ |. e* p9 _' O; R
4 安装软件
4.0 设置相关环境变量

- n! y5 B3 q  K$ y
vim ~/.bashrc
/ V- d5 J. d8 [0 d5 o, e3 x
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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 

8 }/ E- V9 Q7 s7 U0 Y" P: m* e
保存 退出
  Y8 S3 g( V: g3 |
source ~/.bashrc

5 _8 E7 F, q+ x8 X
4.1 安装 ZLIB
4 v) p/ |( I7 g5 E( \1 K8 j, N' O

4 \, ~8 t9 Q7 i; m( w% D+ v+ n$ p' {; S
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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

8 @8 R; V: A- @- d- u3 L4 p) a: D' _- n! ~7 O3 z  d# b

% @, t+ M3 s( Y; _7 w
+ P; g. M, @- y& ]6 @
4.2 安装 HDF5

1 v9 i. F. G# F/ f

' I4 y  g/ T# a# Y
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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

  j! f& s4 U7 ^9 t0 Y
+ y; t5 Z/ n. D+ N

' c0 Q3 Q0 E( l8 j4 {+ U. _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
  • / Q( g5 N# e% `" Q" B4 l, O
4.4 安装 NETCDF-FORTRAN0 P& d" R" s0 Q  _$ i+ T! 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

0 K) f' l/ z  q1 ]! a
4.5 安装Openmpi ; k3 D# F/ ~: {5 v# G/ v1 z$ n/ g
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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

5 p8 f. d, o" @# w" I  ~
4.6 安装 MCT9 E; X* \$ {7 z0 p5 R2 b3 s
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cd ~/COAWST/Lib/MCT 
./configure --prefix=$DIR/MCT
MPIHEADER=-I$DIR/openmpi/include
make 
make install
# p2 ]8 E7 S  V8 w7 _
  a. r5 t: s" [& w4 e8 A
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。
" Q" {$ A/ n+ v
8a1c140762d0ea6979b039d86621c1ac.jpeg
8 K" l* u( h1 ~) m: B
模拟0.5天的流场和有效波高
$ b) m4 }0 t: D. ^

* |6 [( o* F  S
) V6 c3 u, L5 e6 Q" {5 m4 `2 D0 T
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cd  ~/COAWST/Projects/Inlet_test/Coupled
- H4 J% C$ I8 }+ a
将COAWST目录下的coawst.bash拷贝至该目录下
编辑 coawst.bash ,然后编译
: s( }7 D2 E& E
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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

/ N; J( x* _; o7 \0 R! x6 T
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#编译,若生成 coawstM,编译成功 
./coawst.bash -j 4

+ ^8 o- ^8 s& @7 d: D) J# ?. I
0 p5 I% z, ?4 O4 R, `+ d* I
6 编辑 ocean_inlet_test.in
: R+ |3 z; f3 K* H& v4 p& o
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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

0 G) L' O* \5 b6 h8 r& R
7 编辑 swan_inlet_test.in
更改网格、水深文件路径
8 运行
0 T2 A5 E' c8 q
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mpirun -n 2 ./coawstM coupling_inlet_test.in
0 u/ W3 z$ W1 P$ g5 l( g

. Q2 ?6 k+ D9 @5 u

' ~: t6 N1 o% k4 i& A5 S参考( E. P  U/ V: p" z
www.52ocean.cn
& ~. K7 P( J9 h5 F# I
& Z4 e' |; J: R' j7 D  i
+ a7 u$ V( ^$ A" z! h, @( x
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善学
活跃在2022-5-2
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