В результате работы программы инициализации (real в ARW, real_nmm в NMM) на основе данных WPS для исходной области моделирования (область №1), содержащей в себе все остальные области счёта, формируется файл начальных условий wrfinput_d01 и файл боковых граничных условий wrfbdy_d01. Для всех вложенных областей на основе данных, предоставленных WPS, также формируются файлы начальных условий wrfinput_dNN, где NN — порядковый номер области счёта. Граничные условия для каждой из вложенных областей формируются путём интерполяции результатов вычислений в соответствующей исходной области (при любом уровне вложенности).

При моделировании с проведением вычислений одновременно на всех областях счёта достаточно упомянутых выше файлов, которые служат входными данными для программы wrf. Граничные условия для всех вложенных областей обновляются с каждым шагом интегрирования соответствующей исходной области счёта на основании полученных в ней за этот шаг результатов вычислений (для этого временной шаг вложенной области должен отличаться от шага исходной области в целое число раз). Если обмен информацией между областями счёта в процессе вычислений ограничивается лишь формированием граничных условий для вложенных областей, то речь идёт об одностороннем взаимодействии. При двухстороннем взаимодействии на каждом шаге интегрирования исходной области счёта переменным в узлах сетки, совпадающих с узлами вложенных сеток, присваиваются значения, полученные в результате вычислений на вложенных сетках (с меньшими величинами пространственного и временного шага) [9, 11].

С другой стороны, вычисления на различных областях счёта могут проводиться поочередно. В таком случае граничные условия для вложенной области счёта формируются после завершения вычислений программы wrf в исходной области. Файлы начальных и граничных условий формируются программой ndown на основе выходных файлов wrf и дополнительных данных системы WPS для вложенной области (например, для области №2 ndown сформирует файлы wrfinput_d02 и wrfbdy_d02).

Результаты моделирования в каждой области счёта разбиваются на несколько интервалов модельного времени рассматриваемой задачи одинаковой длительности в соответствии с значением параметра frames_per_outfile, указанным пользователем в файле namelist.input, и выводятся программой wrf в выходных файлах wrfout_dNN_YYYY-MM-DD_hh:mm:ss, где NN — порядковый номер области счёта, YYYY-MM-DD и hh:mm:ss – соответственно начальная дата и время для данного интервала модельного времени. Также при необходимости для всех областей счёта формируются файлы повторного запуска вида wrfrst_dNN_YYYY-MM-DD_hh:mm:ss, позволяющие продолжить моделирование с указанного момента модельного времени. Промежуток модельного времени между последовательными записями текущего состояния модели в файл повторного запуска задаётся параметром restart_interval файла namelist.input [9, 11].

2.3 Система подготовки входных данных WPS

Структура системы WPS

Система WPS состоит из трёх независимых программ, конечной задачей которых является подготовка входных данных для программы инициализации (real), и ряда вспомогательных утилит (plotgrids, g1print, g2print, rd_intermediate, plotfmt). Взаимодействие между компонентами системы WPS изображено на рисунке 2.5. Каждая из трёх основных программ отвечает за определённую стадию подготовки данных:

· geogrid — определение областей счёта модели и используемых в ней расчётных сеток, интерполяция статических геоданных на узлы заданных сеток.

· ungrib – извлечение полей метеорологических величин из файлов в формате GRIB.

· metgrid – горизонтальная интерполяция метеоданных, извлеченных с помощью ungrib, на узлы расчётных сеток, заданных geogrid.

Рисунок 2.5 — компоненты системы подготовки данных WPS

 В качестве настроек используются значения параметров, указанные в общем файле списка имён namelist.wps, состоящем из нескольких записей. Файл включает в себя отдельную запись для каждой из трёх программ WPS и одну общую запись &share, содержащую параметры, используемые более чем одной программой [9, 11].

Кроме того, каждая из трёх программ использует также отдельный табличный *.TBL файл. В нём содержатся дополнительные параметры, в изменении значений которых во многих случаях нет необходимости.