Выходные файлы системы WPS met_em.d01.*.nc должны быть скопированы в рабочий каталог WRF для построения на их основе начальных и граничных условий. Ограничим моделирование интервалом длительностью в сутки. В листинге 3.2 приведено содержимое основных записей файла namelist.input.
Листинг 3.2 — Файл namelist.input
&time_control
run_days = 0,
run_hours = 72,
run_minutes = 0,
run_seconds = 0,
start_year = 2005,
start_month = 08,
start_day = 09,
start_hour = 12,
start_minute = 00,
start_second = 00,
end_year = 2005,
end_month = 08,
end_day = 10,
end_hour = 12,
end_minute = 00,
end_second = 00,
interval_seconds = 10800
input_from_file = .true.,
history_interval = 10,
frames_per_outfile = 10,
restart = .true.,
restart_interval = 1440,
io_form_history = 2
io_form_restart = 2
io_form_input = 2
io_form_boundary = 2
debug_level = 0
/
&domains
time_step = 10,
time_step_fract_num = 0,
time_step_fract_den = 1,
max_dom = 1,
s_we = 1,
e_we = 40,
s_sn = 1,
e_sn = 48,
s_vert = 1,
e_vert = 28,
num_metgrid_levels = 27
dx = 18500,
dy = 18500,
grid_id = 1,
parent_id = 0,
i_parent_start = 0,
j_parent_start = 0,
parent_grid_ratio = 1,
parent_time_step_ratio = 1,
feedback = 1,
smooth_option = 0
/
В результате работы программы real.exe создаются файл начальных условий wrfinput_d01 и файл граничных условий wrfbdy_d01, а после запуска основной программы wrf.exe начинается интегрирование уравнений модели. Результаты записываются в выходной файл wrfout_d01_2005-08-09_12:00:00 в формате NetCDF.
Визуализация результатов вычислений с помощью NCL
Для визуализации полученных результатов воспользуемся интерпретируемым языком NCL. Необходимый сценарий может быть составлен на основе предлагаемых шаблонов [14]. Рассмотрим сценарий для визуализации давления на уровне моря с помощью изобар, векторного поля скорости ветра, расчета и отображения энергии неустойчивости (обычно называемой также CAPE – Convective Available Potential Energy). Сценарий приведён в листинге 3.3.
Листинг 3.3 — сценарий cape_slp.ncl
load "$NCARG_ROOT/lib/ncarg/nclscripts/csm/gsn_code.ncl"
load "$NCARG_ROOT/lib/ncarg/nclscripts/wrf/WRFUserARW.ncl"
begin
a = addfile("./wrfout_d01_2005-08-09_12:00:00.nc","r")
type = "pdf"
wks = gsn_open_wks(type,"CAPE-SLP-Windbarbs")
times = wrf_user_list_times(a)
ntimes = dimsizes(times)
do it = 1,ntimes-1,2
print("Working on time: " + times(it) )
res@TimeLabel = times(it)
slp = wrf_user_getvar(a,"slp",it)
p = wrf_user_getvar(a,"pressure",it)
wrf_smooth_2d(slp, 3 )
u10 = wrf_user_getvar(a,"U10",it)
v10 = wrf_user_getvar(a,"V10",it)
tc = wrf_user_getvar(a,"tc",it)
cape = wrf_user_getvar(a,"slp",it)
do i = 0, 38, 1
do j = 0, 46, 1
cape(i,j) = cape_thermo(p(:,i,j),tc(:,i,j),-999,0)
end do
end do
wrf_smooth_2d(cape,3)
cape@decription = "CAPE"
cape@units = "J/kg"
u10@units = "m/s"
v10@units = "m/s"
opts = True
opts@FieldTitle = "CAPE"
opts@cnFillOn = True
opts@cnLinesOn = False
opts@cnLineLabelsOn = True
opts@ContourParameters = (/ 0., 90., 1./)
opts@cnLineLabelBackgroundColor = -1
opts@gsnSpreadColorEnd = -3
cont_cape = wrf_contour(a,wks,cape,opts)
delete(opts)
opts = True
opts@cnLineColor = "Blue"
opts@cnHighLabelsOn = True
opts@cnLowLabelsOn = True
opts@ContourParameters = (/ 900., 1100., 4. /)
opts@cnLineLabelBackgroundColor = -1
opts@gsnContourLineThicknessesScale = 2.0
cont_psl = wrf_contour(a,wks,slp,opts)
delete(opts)
opts = True
opts@FieldTitle = "Wind"
opts@NumVectors = 30
vect = wrf_vector(a,wks,u10,v10,opts)
mpres@mpDataSetName = "Earth..2"
mpres@mpDataBaseVersion = "MediumRes"
mpres@mpOutlineBoundarySets = "National"
mpres@mpGeophysicalLineColor = "Black"
mpres@mpGeophysicalLineThicknessF = 2
mpres@mpNationalLineColor = "Black"
mpres@mpNationalLineThicknessF = 1
plot = wrf_map(wks,a,mpres)
wrf_map_overlay(wks,plot,/cont_cape,cont_psl,vect/,pltres)
end do
end
Результат работы NCL изображён на рисунке 3.1.
На диаграмму нанесены изобары давления на уровне моря (гПа), векторы скорости ветра на высоте 10 м, величина энергии неустойчивости (Дж/кг)
Рисунок 3.1 — Визуализация результатов моделирования с помощью NCL
Заключение
В данном реферате рассмотрены основные компоненты программной системы атмосферного моделирования WRF, их структура и функции, а также пример использования системы WRF для моделирования реальных атмосферных процессов.
Также рассмотрены вспомогательные средства подготовки входных данных и визуализации результатов моделирования.
На основании изложенного можно сделать вывод, что современные системы атмосферного моделирования представляют собой досконально проработанное программное обеспечение, доступное для свободного использования в любых исследованиях, связанных с анализом процессов, протекающих в атмосфере.
Существующие архивы данных предоставляют возможность свободного доступа к характеристикам всей поверхности Земли с поразительно высоким разрешением (порядка сотен метров), данным метеонаблюдений и результатам вычислений ведущих моделей атмосферы через глобальную сеть Internet.
Единственным ограничением на проведение серьёзных исследований являются чрезвычайно высокие требования к вычислительным ресурсам. В мировой практике задачи атмосферного моделирования представляют собой одно из главных применений ведущих суперкомпьютерных систем, однако даже их мощности недостаточно для решения многих поставленных задач.
Одним из наиболее перспективных направлений дальнейшего развития является создание сетей распределённых вычислений, таких как проекты на платформе BOINC [18] (например climateprediction.net) и GRID-вычисления.
Дата: 2019-12-10, просмотров: 286.
