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COAWST耦合模式介绍及其安装

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1 COAWST 模式简介
. ~% N% o$ I: ?5 k
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。% S4 ^7 o0 O! e, ^" J7 y- V  S
2 安装依赖软件
  • Zlib
  • HDF5
  • NetCDF-C
  • NETCDF-FORTRAN
  • Openmpi
  • MCT

    ' g8 t) W5 N6 I' c5 Y
3 下载 COAWST 代码
" a. ^: r. q3 W" w$ D" 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] .
! {# {5 m0 E- Q$ J, F  \

: T8 _8 G  d  i: o! [+ k
4 安装软件
4.0 设置相关环境变量
& |- }- ]& q/ R- O
vim ~/.bashrc

* A% x& O4 w2 v" w# X  ~. ]6 _
[Shell] 纯文本查看 复制代码
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 
. ?' h3 x9 z4 E; o$ y! u
保存 退出 . p& K) Q9 I1 }
source ~/.bashrc

+ Y% i' Q: K7 O  c
4.1 安装 ZLIB

3 k% d* r$ {' A6 t+ @( m0 W; d

1 z( E: a# N4 ]: V- j
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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

6 d8 v: F4 X; L7 f% D8 L/ V( ]! J0 G! V" G2 u5 q
( l; ?% M5 W' S3 f) g/ ~1 M
* X6 g4 |; e. l6 K* k; F( b
4.2 安装 HDF5
) |4 Y; h; `, k. ?
8 n. Y- T% m6 W
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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

& R2 {- P0 t7 `! {! U
" {( M" d4 s5 d; r% u* j7 S: m

8 z0 i  T7 C% R" o1 `# L, @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
  • ( T9 b+ F1 g4 e% z4 h: l3 S
4.4 安装 NETCDF-FORTRAN# ^1 o7 D6 U7 J
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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

  ~) F3 b$ C* |, p. k/ n7 b. H
4.5 安装Openmpi ! g  p' [1 B5 W. Z( |8 h
[Shell] 纯文本查看 复制代码
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

' l- e4 o' o, e
4.6 安装 MCT
, G7 X2 H! {" z. \; ?0 y
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cd ~/COAWST/Lib/MCT 
./configure --prefix=$DIR/MCT
MPIHEADER=-I$DIR/openmpi/include
make 
make install
7 }$ }$ t7 u, v4 b& M: p. _
/ f, c( x- r4 |: q
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。

( x1 V2 m$ E+ }' h' R2 `" x
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2 }  s, g) t" n
模拟0.5天的流场和有效波高
  X% }3 n& z, j! s  L: W) N9 y0 M) y

4 @! m0 {. Q5 U# t

# s/ Y. S$ _3 E9 y4 x% f
[Shell] 纯文本查看 复制代码
cd  ~/COAWST/Projects/Inlet_test/Coupled

, @9 N! f- O; F& D* c5 e
将COAWST目录下的coawst.bash拷贝至该目录下
编辑 coawst.bash ,然后编译

+ t; [, p7 _* u2 p
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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

) |& _( b5 D! n* O' a% s" H9 f
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#编译,若生成 coawstM,编译成功 
./coawst.bash -j 4

$ }" O. |: X  z, ], r6 U' b7 ?" e
7 J% T2 [  W& e/ U
6 编辑 ocean_inlet_test.in
. C6 ]# ~) `7 b0 B; [* O  F
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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

4 T% c$ j, X% ]) K! `( S
7 编辑 swan_inlet_test.in
更改网格、水深文件路径
8 运行

" {$ j! d2 `5 S; T+ g
[Shell] 纯文本查看 复制代码
mpirun -n 2 ./coawstM coupling_inlet_test.in
! u: v+ y; @8 B; T, W

8 p& i& c) m6 R, x) }

' e3 f+ m( \$ H  s# j参考
% B6 X4 r1 Y0 u; C8 nwww.52ocean.cn

) W0 R$ c& Q5 V8 u
8 h' n8 K& i) ~5 o
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善学
活跃在2022-5-2
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