Advanced Research WRF（ARW）模型是一个完全可压缩的非流体静力学模型（具有运行时流体静力学选项）。 其垂直坐标可选择为地形跟随（TF）或混合垂直坐标（HVC）流体静压坐标。 交错网格是荒Arakawa-C网格。 模式采用龙Runge-Kutta 二阶和三阶时间积分格式，水平和垂直方向均采用二阶至六阶平流格式。 它对声波和重力波模式使用时间分裂小步长。

WRF模型代码包含一个初始化程序（用于实际数据real.exe或理想化数据ideal.exe;参见第4章）、数值积分程序（wrf.exe）、为单独运行的域执行单向嵌套的程序（ndown.exe）和用于热带风暴博格斯的程序（tc.exe）。

在编译WRF代码之前，请按照http://www.example.com上“如何编译WRF”页面上的“系统环境测试”检查系统是否满足所有要求https://www2.mmm.ucar.edu/wrf/OnLineTutorial/compilation_tutorial.php

下一步是确保安装必要的库。 netCDF库是构建WRF的唯一强制性库，但可能需要其他库，具体取决于预期应用（例如， 用于与多个处理器一起运行的MPI库）。 如果尚未安装netCDF，请从How to Compile WRF页面，按照“Building Libraries”一节中的说明安装它（以及任何其他文件）。 否则，请跳到“库兼容性测试”部分，以确保您的库与您将用于构建WRF的编译器兼容。 发出以下命令（csh示例），确保定义了netCDF库的路径。

通常netCDF库和它的include/目录是并置的。 如果不是这种情况，请创建一个目录，在此目录中链接netCDF lib和include目录，并使用环境变量设置此目录的路径。 例如，

如果在Linux计算机上使用PGI、Intel或gfortran编译器，请确保使用相同的编译器安装netCDF。 使用NETCDF环境变量指向PGI/Intel/gnu编译的netCDF库。

提示：如果使用netCDF-4，请确保新功能（例如基于HDF5的并行I/O）在安装时未激活，除非您打算使用netCDF-4的压缩功能（更多信息见下文）。

WRF源代码可从http://www.example.com获得http://www2.mmm.ucar.edu/wrf/users/download/get_source.html。 WRF/目录包含：

编译和运行模型的步骤如下：

1. configure：生成用于编译的配置文件

2. compile：编译代码

3. 运行模型

转到WRF（顶部）目录并键入：

./configure

WRF模型的构建允许将附加选项与configure命令一起使用

对于任何./configure命令后，应显示适用于您计算机的选项列表。 每个选项组合了一个操作系统、一个编译器类型和一个并行度选项。 由于配置脚本不检查系统上实际安装了哪些编译器，因此请确保仅从可用的选项中进行选择。 并行度选项包括

1. 为单处理器作业编译（serial）

2. 使用OpenMP共享内存（smpar）

3. 用于多个处理器的分布式存储器并行化（DMPAR）选项

4. 共享内存和分布式内存选项的组合（dm+sm）

进行选择后，将出现嵌套选项的第二个选择。 例如，在Linux计算机上，上述步骤可能如下所示：

选择最适合您的计算机和应用程序的适当选项。

按回车键后，将创建一个“configure.wrf”文件。 如有必要，您可以编辑此文件中的编译选项/路径。

提示：从简单的东西开始是很有帮助的，比如串行构建。 如果成功，继续构建DMPAR或SMPAR代码（不建议使用DM+SM，除非您非常熟悉它）。 在配置步骤中更改注册表文件之一或更改选项时，记得键入./clean -a后再次编译。提示：如果您希望使用Argonne国家实验室开发的并行netCDF（p-netCDF）（http：//trac.mcs.anl.gov/projects/parallel-netcdf），则需要单独安装p-netCDF，并使用环境变量PNETCDF设置路径。

要编译代码，请键入

./compile

并给出以下选择：

其中em代表“Eulerianmass-coordinate”求解器（即“高级研究WRF”动态求解器）。 键入上述命令之一进行编译。 如果想要切换到不同的测试用例，则需要重新编译新的用例。 需要重新编译以创建新的初始化可执行文件（即real.exe和ideal.exe -每个理想化测试用例都有不同的ideal.exe），而wrf.exe对于所有测试用例都是相同的。

如果要删除所有目标文件（external/目录中的文件除外）和可执行文件，请键入."/clean。键入'./clean -a'将删除所有目录中的构建文件，包括configure.wrf（原始configure.wrf保存到configure.wrf.backup）。 如果您已编辑configure.wrf或任何注册表文件，则需要使用clean -a'命令。

如果检测到所有支持的库都可用，则默认编译使用netCDF 4压缩函数。 此选项通常可将文件大小减少50%以上，但请注意，写入输出可能需要更长的时间。 如果所需的库不存在，编译将自动使用经典的netCDF。 也可以通过在配置之前设置环境变量NETCDF_classic（setenv NETCDF_classic 1）来强制使用经典netCDF。

理想化案例是一种在广泛的空间和时间尺度上模拟简单测试的方法。测试用例再现了已知的解决方案（解析、收敛等）。这些用例为其他理想化实验提供了起点（例如，修改测试用例以测量结果的差异）。

对于任何2D测试用例（用例名称中标记为“2D”），必须使用串行或OpenMP（smpar）编译选项。此外，配置时只能选择“0=无嵌套”选项。对于所有其他情况，您可以使用串行或并行（dmpar）和嵌套（“em_scm_xy”情况除外，它是1D情况，必须串行编译，没有嵌套）。假设您想编译并运行二维飑线案例，请键入：

编译成功后，应该在主/目录中创建两个可执行文件：ideal.exe和wrf.exe。这两个可文件链接到相应的测试/case_name和运行/目录。“cd”到任一目录以运行模型。将编译中的标准错误和标准输出保存到文件中是一个很好的做法（如上面使用“>&”所示）。当不存在可执行文件时，此输出有助于诊断编译错误。

真实数据案例使用的气象输入主要来自先前的预测或分析，可能来自分辨率相对粗糙的大规模（例如，全球）域。真实数据案例将提供三维预测或模拟。对于实际数据案例，请键入：

编译成功后，将在main/directory中创建四个可执行文件：

这些可执行文件链接到test/em_real and run/ directories。 'cd'到这两个目录之一以运行模型。

模型可执行文件可以在run/directory或test/case_name目录中运行。 在这两种情况下，您都应该在目录中看到可执行文件、链接文件（大多数情况下是真实数据）以及一个或多个namelist.input文件。提示：如果您希望在不同的目录中运行模型可执行文件，请将test/em_* 目录中的文件复制或链接到该目录，然后从那里运行。

假设已编译测试用例“em_squall2d_x”，输入：

编辑namelist.input文件，更改积分长度、输出频率、域大小、时间步长、物理选项和其他参数（请参阅WRF/run/目录中的“自述文件.namelist”或namelist说明）。如果您在测试用例目录中看到一个名为“run_me_first.csh”的脚本，请在执行任何操作之前运行该脚本，方法是键入：

这将链接运行案例所需的物理数据文件。要运行初始化程序，请输入：

此程序通常读取位于case目录中的输入声音文件，并生成初始条件文件“wrfinput_d01”。 理想化的情况不需要侧边界文件，因为边界条件在代码中通过namelist选项处理。 如果作业成功，则“ideal.out”文件中最后打印的内容应该是

如果要运行模型：

或使用MPI（dmpar）选项编译的3D测试用例，（请注意，MPI运行的执行命令在不同机器上和不同MPI安装中可能不同），

如果成功，可能输出：‘wrfout_d01_0001-01-01_00:00:00.’

成对的“rsl.out.*” 和“rsl.error.*” 文件将随MPI运行出现。 这些是标准输出和错误文件。 每个使用的处理器都有一对。如果模型运行成功，在‘wrf.out’ 或‘rsl.*.0000’文件中将打印‘wrf: SUCCESS COMPLETE WRF‘。

输出文件“wrfout_d01_0001-01-01*”和“wrfrst*”应存在于运行目录中，具体取决于namelist中的定义。 这些文件上的时间戳源自名称列表文件中的开始时间。

要运行真实数据案例的模型，输入以下命令cd到工作目录

从目录中的默认“namelist.input”文件开始，并根据您的情况编辑它。

运行实时数据案例，首先需要成功运行WRF预处理系统（WPS）程序。 确保WPS生成的“met_em.*” 在运行目录中可用（链接或复制文件）：

请确保针对特定情况编辑了“namelist.input”文件的“&time_control”和“&domains”部分中的参数（参见namelist的描述）。

确保域的日期和维度与WPS中设置的相匹配。 如果只使用一个域，则只读取第一列中的条目，而忽略其他列。用于在“&domains”中辅助垂直插值的其他选项包括：

real.exe程序是真实数据案例的初始化程序。 它从WPS程序中获取2D输出（在met_em* 文件中），对3D气象场和地下土壤数据执行垂直插值，并创建边界和初始条件文件以输入wrf.exe程序。要运行使用串行或OpenMP（smpar）选项编译的真实数据初始化程序，请输入：

成功完成作业时应具有'real_em: SUCCESS EM_REAL INIT'打印在real.out文件的末尾。 它还应该生成wrfinput_d0*（每个域一个）和wrfbdy_d01文件，这是运行wrf.exe之前所必需的。

成功运行应生成一个或多个名称类似于“wrfout_d _”的输出文件（其中“"表示域ID，"”表示格式为yyyy-mm-dd_hh：mm：ss的日期字符串）。 例如，如果在2000年1月24日1200 UTC启动模型，则第一个输出文件的名称为

文件名上的时间戳始终是第一次写入输出文件的时间。 键入以下命令，检查写入输出文件的时间

根据名称列表选项的不同，您可能还有其他wrfout文件（拆分输出文件的频率由名称列表选项“frames_per_outfile”决定）。 如果在总积分时间内设置了重启频率（名称列表.输入文件中的“restart_interval”），也可以创建重启文件。 重新启动文件应具有以下命名约定

重新启动文件上的时间戳是重新启动文件有效的时间。对于DM（分布式内存）并行系统，需要某种形式的mpirun命令来运行可执行文件。 例如，在Linux群集上，使用4个处理器运行MPI代码的命令可能如下所示：

双向嵌套运行是指同时运行不同网格分辨率的多个域并相互通信。 粗糙（父）域为较高分辨率的嵌套（子）提供边界值，嵌套将其计算反馈给粗糙域。 该模型可以处理相同嵌套级别（没有重叠嵌套）和多个嵌套级别（伸缩）的多个域。

准备嵌套运行时，请确保使用基本嵌套选项（选项1）编译代码。嵌套选项在namelist中声明。 需要谨慎编辑namelist.input文件中具有多列条目的所有变量。 从默认名称列表开始。 以下是要修改的关键namelist变量：

start_*, end_*：嵌套的开始和结束模拟时间

input_from_file：嵌套是否需要输入文件（例如wrfinput_d02）。 这通常用于真实的数据情况，因为嵌套输入文件包含嵌套地形和陆地信息。

fine_input_stream：确定嵌套输入文件中的哪些字段用于嵌套初始化。 这些字段在Registry/Registry.EM_COMMON文件中定义。 通常，它们包括静态场（如地形和土地利用）和屏蔽的表面场（如表面温度、土壤湿度和温度）。 此选项对于在粗糙域之后开始的嵌套非常有用。 请参见名称列表描述中的选项。

max_dom：要运行的域的总数。 例如，如果要有一个粗略域和一个嵌套，请将此变量设置为2。

grid_id：WRFOUT命名约定中使用的域标识符。 最粗糙栅格的grid_id必须为1。

parent_id：用于指示嵌套的父域。 这应该设置为父节点的grid_id值（例如， 对于d 02，它的父节点是d 01，因此第二列的parent_id应该设置为1）。

i_parent_start/j_parent_start：嵌套域在其父域中的左下角起始索引。 这些参数应与namelist.wps中的参数相同。

parent_grid_ratio：整数父域与嵌套域网格大小比率。 实际数据应用中通常使用奇数比率（3：1和5：1的比率显示出最佳结果）。

parent_time_step_ratio：嵌套域的整数时间步长比。 它可以与parent_grid_ratio不同，但它们通常设置相同。

feedback：这是定义双向嵌套（或单向嵌套）运行的关键设置。 启用反馈时，粗糙域的值将被嵌套中重合点处的变量值（离散多点单元值的平均值和水平动量点单元表面值的平均值）覆盖。 对于掩码字段，只反馈配置点的单点值。 如果parent_grid_ratio为偶数，则会使用任意选择的西南角点值进行反馈，这就是为什么在feedback=1时最好使用奇数parent_grid_ratio的原因。 当反馈关闭（=0）时，它等效于单向嵌套运行，因为嵌套结果不反映在父域中。

smooth_option：如果反馈打开，则嵌套区域中父域的平滑选项。有三个选项可用：0 =无平滑;1 = 1-2-1平滑;2 =平滑-去平滑。

对于真实数据情况，支持三个输入选项。

在第一种情况下，嵌套的所有场都是从粗略域（input_from_file = T，F）内插的。 此选项的缺点是无法从较高分辨率的静态场（如地形、土地利用等）中获益。

第二个选项是为每个域设置input_from_file = T，这意味着nest将有一个nest wrfinput文件要读入。 限制是嵌套必须与粗略域同时开始。

第三选项是，除了为每个域设置input_from_file = T之外，还为每个域设置fine_input_stream = 2。 值2基于注册表设置，该设置指定要从辅助输入流编号2读入的某些字段。 嵌套初始化使用从粗域内插的三维气象场、来自嵌套wr输入的静态、屏蔽和时变表面场，因此它允许嵌套在比其父代晚的时间开始。 设置fine_input_stream = 0等效于第二个选项（上面）。

要运行嵌套运行的"real.exe"，请首先运行WPS并为所有嵌套创建数据。 假设WPS运行24小时，两域嵌套情况从2000年1月24日1200 UTC开始。 应在WPS目录中生成以下文件：

通常只需要nest输入文件的第一个时间段来创建nest wrfinput文件。 将所有这些文件链接或移动到WRF运行目录（例如， test/em_real）。

编辑namelist.input文件，并为所有相关变量设置正确的值，如前几页所述（特别是，设置max_dom=2，以便两个域都运行），以及物理选项。 键入以下命令以运行：

如果成功，这将为粗略域和嵌套域创建输入文件。 对于双域示例，将创建以下内容：

如果要运行wrf

如果成功，模型应该为域1和域2创建wrfout文件：

WRF支持两个单独的单向嵌套选项。 在本节中，单向嵌套被定义为较细网格分辨率运行，作为较粗网格分辨率运行之后的后续运行，其中“ndown”程序在两个模拟之间运行。 该精细网格运行的初始和侧向边界条件是从粗网格运行中获得的，输入来自较高分辨率的陆地场（例如地形、土地利用等）。 以及掩蔽的表面场（诸如土壤温度和湿度）。 执行此任务的程序是“ndown.exe”。

* 注意使用ndown需要为嵌套编译代码。

步骤1：创建粗网格运行

如上所述，这与任何单域WRF运行没有区别。 建议从粗网格运行中频繁输出（例如每小时），以提供更好的边界规范。

第2步：为两个域运行geogrid.exe和metgrid.exe（就像您正在进行双向嵌套运行一样）

步骤3：为2个域运行real.exe

该步骤的目的是摄取更高分辨率的陆地场和相应的陆地-水掩蔽的土壤场。

· 将met_em* 文件复制或链接到运行real.exe的目录。

· 编辑namelist.input文件，设置max_dom=2，并确保为2域运行设置了列1和列2（编辑正确的开始时间和网格尺寸）。

· 运行real.exe。 这将生成一个“wrfinput_d01”文件、一个“wrfinput_d02”文件和一个“wrfbdy_d01”文件。

· 将“wrfinput_d02”重命名为“wrfndi_d02”。

第4步：通过运行ndown.exe生成最终的细网格初始和边界条件文件。

· 必须将io_form_auxinput2=2添加到名称列表.input的&time_control部分，才能成功运行ndown.exe。

· 如果您希望在运行ndown时优化垂直分辨率，请设置vert_refine_fact（请参阅名称列表描述中的详细信息）。 优化垂直分辨率的另一种方法是使用实用程序v_interp（有关详细信息，请参阅“实用程序和工具”一章）。

· 更改interval_seconds以反映粗略域模型运行的历史输出间隔。

· 在运行ndown程序之前，不要更改物理选项。

· 不要从注册表中删除任何字段。

· 运行ndown.exe，该程序使用粗糙栅格wrfout* 文件中的输入，以及从上述步骤3生成的wrfndi_d02文件。 这将生成一个“wrfinput_d02”和“wrfbdy_d02”文件。

注意，ndown可以串行运行，也可以使用分布式内存运行，这取决于所选的编译选项。 要运行，请键入

第5步：运行细网格WRF

· 分别将wrfinput_d02和wrfbdy_d02重命名为wrfinput_d01和wrfbdy_d01。

· 将原始wrfout_d01 * 文件重命名（或移动）到其他位置（或其他目录），以免覆盖它们。

· 编辑namelist.input，将所有精细栅格域设置从第2列移动到第1列，以便此运行仅适用于精细栅格域。 确保time_step设置为符合精细栅格域（通常为6 * DX）。

· 在此阶段，WRF模型的物理选项可根据初始单域运行所用的选项进行修改，但地表方案（sf_surface_physics）除外，该方案具有不同数量的土壤深度。

· 如果需要，您可以使用一个特性，该特性允许初始边界和横向边界使用潮湿数组和标量数组（分别为have_bcs_潮湿数组和have_bcs_scalar数组）。 此选项只能在ndown进程之后的WRF模型运行期间使用。 有了这个选项，微物理选项必须在两次预测之间保持不变。 其优点是以前的WRF模型为所有微物理变量提供了现实的侧边界趋势，而不是简单的"零流入"或"零梯度流出"。

· 为此网格运行WRF。

* 请记住，此运行的输出格式为wrfout_d01 *，但它实际上是针对您的高分辨率域的输出。 重命名这些文件可能有助于避免将来的混淆。

您可以对多个嵌套使用ndown程序，但过程有点麻烦。 由于编写代码的方式，它需要特定的文件名（特别是d01和d02），因此精确地遵循以下步骤非常重要：

注意：此示例用于向下嵌套到第三个域（总共3个域），并假定您已经具有上一次运行的wrfout_d01 * 文件。

步骤A：为3个域运行geogrid.exe和metgrid.exe程序。

步骤B：对3个域运行real.exe。

· 将met_em * 文件复制到运行real.exe的目录中。

· 编辑namelist.input文件，设置max_dom = 3，并确保为3域运行设置了列1、2和3（编辑正确的开始时间和网格尺寸）。

· 运行real.exe。 这将生成"wrfinput_d01"、"wrfinput_d02"、"wrfinput_d03"和"wrfbdy_d01"文件。

· 将wrfinput_d02文件重命名为wrfndi_d02。

步骤C：通过运行ndown.exe创建域02网格初始和边界条件文件（请参见上面步骤4中的详细信息）。

步骤D：运行域2 WRF（参见上面步骤5中的详细信息）。 现在，您应该有了名为"wrfout_d01 *"的新文件，它将与域02相对应。

步骤E：通过运行ndown.exe创建域03网格初始和边界条件文件

· 将wrfinput_d03重命名为wrfndi_d02（这是程序期望的名称）

· 确保在名称列表的& time_control部分中设置了io_form_auxinput2 = 2。

· 更改名称列表变量interval_seconds以反映粗略域模型运行的历史输出间隔。

· 在运行ndown程序之前，不要更改物理选项。

· 运行ndown.exe，该程序使用（新）粗糙栅格wrfout文件和wrfndi_d02文件中的输入。 这将生成wrfinput_d02和wrfbdy_d02文件（这两个文件实际上都对应于域03）。

步骤F：运行细网格（d03）WRF。

· 分别将wrfinput_d02和wrfbdy_d02重命名为wrfinput_d01和wrfbdy_d01。

· 将wrfout_d01 * 文件重命名（或移动）到其他位置（或另一个目录），以免覆盖它们（回想一下，这些文件对应于d02）。

· 编辑namelist.input，将所有精细栅格域设置从第3列移动到第1列，以便此运行仅适用于精细栅格域。 确保time_step设置为符合精细栅格域（通常为6 * DX）。

运行wrf.exe后，您将拥有新的wrfout_d01 * 文件。 这些对应于域03。 如果需要添加更多嵌套，请遵循相同的格式，并保持相同的命名约定（始终使用"d02"）。

下页的图总结了使用ndown程序执行单向嵌套运行的数据流。

WRF有两种类型的移动嵌套选项。 在第一个选项中，在namelist中指定嵌套移动。 第二个选项允许嵌套基于自动涡旋跟随算法（跟随最低压力）自动移动。 这个选项是为了跟随一个明确的热带气旋的移动而设计的。

指定移动嵌套：

指定的移动嵌套选项允许您指定嵌套移动的确切位置，但是，它设置起来可能相当复杂。 您必须编译代码与嵌套选项“preset move”。 必须为分布式内存并行化（dmpar）配置代码以使用多个处理器。 请注意，使用“preset move”选项编译的代码将不支持静态嵌套运行。 要运行模型，仅需要粗栅格输入文件。 在此选项中，从粗栅格数据定义嵌套初始化-不使用嵌套输入。 除了应用于嵌套管路的名称列表选项外，还需要将以下选项添加到名称列表的&domains部分：

num_moves：模型运行期间的移动总数。 任何域的移动都将计入此总数。 最大值当前设置为50，但可以通过更改frame/module_driver_constants.F中的MAX_MOVES进行更改（如果修改了此文件，则需要重新编译WRF以反映更改，但不需要“clean -a”或重新配置）。

move_id：嵌套ID的列表，每次移动一个ID，指示对于给定的移动将移动哪个域

move_interval：从运行开始到移动发生的分钟数。 嵌套将在模型时间的指定时刻过去后移动到下一个时间步长

move_cd_x, move_cd_y：格点数的距离和嵌套移动的方向（正数表示向东和向北移动，负数表示向西和向南移动）

自动移动嵌套：

要运行自动移动嵌套运行，除了使用分布式内存并行化选项（dmpar）来使用多个处理器之外，在配置时选择“vortex-following”选项。 此编译将仅支持自动移动嵌套，而不支持指定的移动嵌套运行或静态嵌套运行。 不需要嵌套输入，但请注意，自动移动嵌套对发展良好的涡流效果最佳。 要使用缺省值以外的值，请在&domains部分添加和编辑以下名称列表变量：

vortex_interval：计算涡旋位置的频率（分钟）（默认值为15分钟）

max_vortex_speed：与vortex_interval一起用于计算新涡流中心位置的搜索半径（默认值为40 m/sec）

corral_dist：移动嵌套边界和母域边界之间粗栅格单元数中的最近距离（缺省值为8）。 该参数可用于将望远镜巢置于中心位置，以便所有巢随风暴一起移动。

track_level：跟踪涡流的压力水平（Pa）

time_to_move：移动嵌套之前的时间（分钟）。 当风暴仍然太弱而无法被算法跟踪时，此选项可能会有所帮助。

当采用自动移动嵌套时，模型在标准输出文件（例如rsl.out.0000）中转储涡旋中心位置、最小平均海平面压力和最大10米风。 键入“grep ATCF rsl.out.0000”将以15分钟的间隔生成风暴信息列表：

在这两种类型的移动嵌套运行中，嵌套的初始位置是通过namelist. input文件中的i_parent_start和j_parent_start指定的。

在移动嵌套运行中，还可以合并高分辨率地形和土地利用输入（Chen, Shuyi S., Wei Zhao, Mark A. Donelan, James F. Price, Edward J. Walsh, 2007: The CBLAST-Hurricane Program and the Next-Generation Fully Coupled Atmosphere–Wave–Ocean Models for Hurricane Research and Prediction. Bull. Amer. Meteor. Soc., 88, 311–317.doi: http://dx.doi.org/10.1175/BAMS-88-3-311)， 要激活此选项，

- 在编译时，设置（在cshell中），

然后配置和编译代码。

在WPS中，默认的土地利用数据集是MODIS;但是，上述高分辨率数据集来自USGS，因此为了使用此功能，应使用USGS准备土地利用数据。 运行geogrid.exe时，geog_data_res必须设置为“usgs_30s+default”（请参见第3章中的相关说明）。

- 在运行时，在&time_control中添加以下名称列表：

注意：此选项将覆盖嵌套域的input_from_file选项。

WRF支持全局功能，但首先要注意，由于这不是模型中常用的配置，因此应该谨慎使用。 并非所有物理和扩散选项都已使用它进行测试，某些选项可能无法很好地与极轴过滤器配合使用。 正定和单调平流选项在全局运行中不适用于极坐标过滤器，因为极坐标过滤器可能生成标量的负值。 这也意味着WRF-Chem不能在全局WRF设置中使用正定和单调选项运行。 全球代码已经有一段时间没有修改了，并且已经知道会导致一些不合理的结果。 使用NCAR MPAS模型（https：//mpas-dev.github.io/）代替全球运行，您可能会受益更多。

要运行全局模拟，请运行WPS，从名称列表模板“namelist.wps.global”开始。

键入“ncdump -h geo_em.d01.nc"查看网格距离，填写WRF的namelist.input文件时需要这些距离。 x和y方向上的栅格距离可能不同，但最好将它们设置为相似或相同。 WRF和WPS假设地球是一个球体，其半径为6370公里。 对于网格维度的使用没有限制，但是为了有效地使用WRF中的极坐标过滤器，东西维度应该设置为2^P *3^Q* 5^R +1（其中P、Q和R是任意整数，包括0）。

照常运行其余WPS程序，但仅运行一个时间段。 由于该区域覆盖整个地球仪，因此不需要侧向边界条件。

照常运行real.exe，但每次仅运行一段时间。 不需要侧向边界文件wrfbdy_d01。

将namelist.input.global复制到namelist.input，然后根据您的配置编辑它。 照常运行模型。作为全局lat-lon网格的扩展，区域域也可以使用lat-lon网格来设置。 要执行此操作，请以度为单位设置栅格尺寸和栅格距离。 土工格栅将再次计算网格距离，假设地球是一个球体，其半径为6370公里。 在netCDF文件中找到以米为单位的网格距离，并将该值用于WRF的namelist.input文件。

此功能将WRF模型与水文过程（hydrology， 如routing and channeling）结合在一起。 它需要通过设置环境变量WRF_HYDRO进行单独编译。 在c-shell环境中，在配置和编译前，输入

编译完WRF后，将hydro/Run/目录中的文件复制到您的工作目录（例如test/em_real/）。 还需要单独准备格栅文件（separately-prepared geogrid file）。 详情请浏览以下网址：http://www.example.com网站。http://www.ral.ucar.edu/projects/wrf_hydro.

目前有2个可用的经批准的物理套件选项（"CONUS"和"Tropical"）文件，由经过严格测试并显示出合理结果的物理选项组合组成。 要使用这些选项之一，只需在& physics名称列表记录内的namelist. input中设置physics_suite参数，例如，

要覆盖以上任何选项，只需将该特定参数添加到名称列表中。 例如，如果您希望使用CONUS套件，但又想关闭域3的cu_physics（注意：设置“-1”表示使用默认设置）：

如果您希望使用CONUS套件，但希望使用不同的cu_physics选项，并为域3禁用cu_physics：

MAD-WRF模式是为提高云分析和太阳辐照度短期预报能力而设计的。

运行MAD-WRF有两个选项：

1. madwrf_opt = 1：初始的水凝物是平流和扩散与模式动力学没有考虑任何微观物理过程。 用户应在namelist.input的物理块中设置mp_physics = 96并使用_mp_re = 0。

2. madwrf_opt = 2：有一组水凝物示踪剂，它们随模式动力学平流和扩散。 在初始时间，示踪剂等于标准水凝剂。 在模拟过程中，标准的水凝物被推向示踪剂。 名称列表变量madwrf_dt_nudge设置水凝物微移的时间周期[min]。 名称列表madwrf_dt_relax设置水凝物轻推的弛豫时间[s]。

MAD-WRF有一个增强云初始化的选项。 要打开（关闭）云初始化，请设置名称列表变量madwrf_cldinit=1（0）。

默认情况下，模型会根据分析的相对湿度增强云分析。用户可以通过WPS中间格式向metgrid提供附加变量来增强云初始化：

1. 云遮罩（CLDMASK变量）： 清除云层（cldmask = 0）

2. 云掩膜（CLDMASK变量）+亮度温度（BRTEMP 可变）对水凝物含量敏感（例如GOES-R通道13）：

清除云层（cldmask = 0）

减小/扩展云顶高度以匹配观测值 在晴朗的天空区域添加云（cldmask = 1）

3. 晴空区域的云顶高度（CLDTOPZ变量）为0： 清除云层（cldmask = 0）

减小/扩展云顶高度以匹配观测值 在晴朗的天空区域添加云（cldmask = 1）

4. 2或3+云底高度（CLDBASEZ变量）： 清除云层（cldmask = 0）

降低/扩展云顶/云底高度以匹配观测值

* 这些变量中的缺失值应设置为-999.9

此处提供了一些物理选项集（加上模型顶部和垂直标高数）以供参考。 它们可以为在应用程序中测试模型提供一个很好的起点。 注意其他因素会影响结果;例如域设置、垂直模型层的分布和输入数据。

a. 1 - 4 km网格距离，允许对流运行1 - 3天（如用于2013年美国NCAR春季实时对流预报和2015 - 2017年3 km集合，这是没有积云方案的"CONUS"物理套件）：

b. 10 - 20 km网格距离，1 - 3天运行（例如， 之前NCAR在美国的每日实时运行）：

c. 寒冷地区10 - 30公里网格尺寸（例如NCAR的南极中尺度预报系统中使用的网格尺寸）：

四. 飓风应用（例如，NCAR在2012年实时飓风运行中使用的36、12和4 km嵌套）：

五： 10 - 30 km网格尺寸的区域气候案例（例如，NCAR区域气候运行中使用的案例）：

WRF提供多种物理选项，可以以任何方式组合。 这些备选办法通常从简单和有效到复杂和耗费算力，从新开发的方案到经过充分试验的方案，如目前业务模式中的方案。这些选择随每个主要的WRF版本而变化，但在这里我们将概述WRF版本4中提供的选择。

a. Kessler方案：在理想化云模拟研究中常用的暖雨（即无冰）方案（mp_physics = 1）。

b. Purdue Lin方案：一个包含冰、雪和霰过程的复杂方案，适用于真实数据高分辨率模拟（2）。

c. WRF单矩3类格式：适用于中尺度网格大小的冰和雪过程的简单有效方案（3）。

d. WRF单矩5类格式：（c）的稍微更复杂的版本，允许混合相过程和过冷水（4）。

e： Ferrier Eta微观物理学：NCEP模式中的操作微物理学。 一个简单有效的诊断混合相过程方案。 对于精细分辨率（〈5km），使用选项（5），对于粗糙分辨率，使用选项（95）。

f. WRF单矩6类格式：适合于高分辨率模拟的冰、雪和霰过程方案（6）。

g. Goddard4-冰微物理方案（7）分别预报冰雹和霰，提供了有效辐射半径。 替换了V4.1中的旧Goddard方案。

h. Thompson等人的方案：适合于高分辨率模拟的冰、雪和霰过程方案（8）。

i、 Milbrandt-Yau双矩七类格式（9）。 该方案包括单独的冰雹和霰与双矩云，雨，冰，雪，霰和冰雹类别。

j. Morrison双矩格式（10）。 云分辨模拟用的双矩冰、雪、雨和霰。

k. CAM V5.1 2-力矩5-等级方案。

l. 石溪大学（Y. Lin）方案（13）。 这是一个5类方案，其边缘强度预测用于解释混合相过程。

m. WRF双矩5类格式（14）。 该格式具有双矩雨。 云和CCN用于温进程，但其他方面与WSM5相似。

n. WRF双矩6类格式（16）。 该格式具有双矩雨。 云和CCN用于温进程，但其他方面与WSM6相似。

o. NSSL二阶矩格式（17、18、19、21、22）。 选项（17）是云滴、雨滴、冰晶、雪、霰和冰雹的两矩方案。 它还预测了平均霰粒子密度，这使得霰跨越从冻结滴到低密度霰的范围。 选项（18）类似，但也预测云凝结核（CCN）浓度（用于理想化模拟）。 该方案用于研究应用中的云分辨模拟（dx ≤ 2km）。 选项（19）是NSSL方案的单矩版本，选项（21）类似于Gilmore等人（2004）。 方案（22）是无冰雹的二阶矩方案（方案17）。

p. WSM7（24）。 与WSM6相同，但添加了冰雹类别。 V4.1中的新增功能。

q. WDM7（26），与WDM6相同，但添加了冰雹类别。 V4.1中的新增功能。

r. Thompson aerosol-aware（28）。 该方案考虑了水和冰友好型气溶胶。 气候学数据集可用于指定气溶胶变量的初始和边界条件（Thompson和Eidhammer，2014年，JAS）。 这包括表面粉尘方案。 自V4.4起，添加了黑碳气溶胶类别，也可以添加生物质燃烧。 详情可在此网页上找到。

s. HUJI（以色列耶路撒冷希伯来大学）光谱面元微物理学，完整（32）和'快速'（30）版本可用。

t. CESM气溶胶的Morrison双矩方案（40）：必须与MSKF积云方案配合使用。

U. P3（莫里森和米尔布兰特）（50、51、52、53）：预测粒子属性方案。 它有一个冰类别，代表冰、雪和霰的组合，还载有冰缘质量和冰缘体积的预报阵列。 双时刻雨和冰（50）。 P3-nc（51）：与50相同，但增加了过饱和依赖性激活和双力矩云水。 P3 - 2冰（52）：与P3-nc相同，但冰有两个阵列。 P3 - 3力矩：如P3-nc（51），但冰的力矩为3。

v. 詹森·伊斯梅尔（55岁）：预测冰晶生长中粒子形状和习性的方案。 V4.1中的新增功能。

w. 国立台湾大学（NTU）（56）：液相的二阶矩和冰相的三阶矩，同时考虑冰晶形状和密度变化。 解决了过饱和问题，从而明确计算了凝结核（CN）活化;对液滴中氯化萘的质量进行跟踪，以解释气溶胶的再循环。 (Tsai和Chen，2020，JAS）

a. RRTM方案（ra_lw_physics= 1）：快速辐射传输模型。 使用查找表提高效率的精确方案。 解释了多重谱带和微观物种。 对于痕量气体，CO2 = 379e-6、N2O = 319e-9和CH4 = 1774e-9的体积混合比值。 有关时变选项，请参见第2.3节。

b. CAM方案（3）：来自CCSM使用的CAM3气候模式。 允许气溶胶和痕量气体。 它每年使用二氧化碳，并不断使用一氧化二氮（311e-9）和甲烷（1714e-9）。 有关时变选项，请参见第2.3节。

c. RRTMG方案（4）：RRTM的更新版本。 它包括随机云重叠的MCICA方法。 对于主要痕量气体，CO2 = 379e-6（2005年有效），N2O = 319e-9，CH4 = 1774e-9。 有关时变选项，请参见第2.3节。 自V4.2起，CO2值由年函数代替：CO2（ppm）= 280 + 90 exp（0.02 *（2000年）），与观测值相比，20世纪20年代和60年代的误差约为4%，2000年后的误差约为1%。 自V4.4起，提供了新的云重叠选项

四. Goddard格式（5）. 高效，多波段，臭氧从简单的气候学。 专为戈达德微物理粒子半径信息设计。 在V4.1中更新。

即： Fu-Liou-Gu格式（7）. 多波段、云和云分数效应、来自气候学的臭氧剖面和示踪气体。 二氧化碳= 345e-6。

f. RRTMG-K方案（14）：Baek（2017）改进的RRTMG方案版本，G-包装McICA和双流近似的修订辐射包：全球天气预报模式J. Adv.模式的性能评估。 地球系统， 9，生产日期：10.1002/2017MS000994）。 注意：要使用此选项，必须使用配置设置-DBUILD_RRTMK = 1（在configure. wrf中修改）来构建WRF。

g. 快速RRTMG方案（24）：RRTMG方案的快速版本。

h. GFDL方案（99）：eta操作辐射计划。 一个较老的多波段方案，包括二氧化碳、臭氧和微物理效应。

a. Dudhia方案：简单的向下积分允许有效的云和晴空吸收和散射（ra_sw_physics = 1）。

b. Goddard短波：从气候学和云效应看臭氧的双流多波段方案（2）。

c. CAM方案：来自CCSM使用的CAM 3气候模式。 允许气溶胶和痕量气体（3）。

四. RRTMG短波。 短波方案与随机云重叠的MCICA方法（4）。 对于主要痕量气体，CO2 = 379e-6（2005年有效），N2O = 319e-9，CH4 = 1774e-9。 有关时变选项，请参见第2.3节。 自V4.2起，CO2值由年函数代替：CO2（ppm）= 280 + 90 exp（0.02 *（2000年）），与观测值相比，20世纪20年代和60年代的误差约为4%，2000年后的误差约为1%。 要包括云重叠选项，请添加名称列表选项cldovrlp = 1、2、3、4或5，以及解相关长度选项idcor = 0或1，以便与cldovrlp = 4或5一起使用。 有关选项的说明，请参见名称列表部分。

e Goddard格式（5）. 高效，多波段，臭氧从简单的气候学。 专为戈达德微物理粒子半径信息设计。 在V4.1中更新。

f. Fu-Liou-Gu格式（7）. 多波段、云和云分数效应、气候学中的臭氧剖面图都可以考虑到气溶胶。

g. RRTMG-K（14）：Baek（2017）改进的RRTMG方案的一个版本。 注意：要使用此选项，必须使用配置设置-DBUILD_RRTMK = 1（在configure. wrf中修改）来构建WRF。

h. RRTMG-快速短波。 RRTMG的快速版本。

i. Held-Suarez relaxation： 仅为理想化试验设计的温度松弛方案（31）。

j. GFDL短波：埃塔行动框架。 从气候学和云效应看臭氧的双流多波段方案（99）。

相关选项：

- slope_rad= 1：坡度和着色效果。 该选项根据地形坡度修改表面太阳辐射通量。 topo_shading = 1允许对相邻栅格单元进行阴影处理。 仅用于栅格大小小于几千米的高分辨率试验。

- swrad_scat：ra_sw_physics = 1时的散射转向参数。 默认值为1，相当于1.e-5 m2/kg。 当该值大于1时，散射会增加。

- ra_sw_日食= 1：日食对短波辐射的影响。 适用于RRTMG（4）、Goddard（5）、Old Goddard（2）和Duhhia（1）短波辐射选项。 1950 - 2050年的日食数据在run/eclipse_besselian_elements. dat中提供。

- swint_opt = 1：基于短波呼叫之间更新的太阳天顶角的短波辐射插值。

- swint_opt = 2激活太阳能应用的快速全天辐射模型（FARMS）。 FARMS是一个快速的辐射传输模型，它允许在每个模型时间步模拟宽带太阳辐射。 该模型通过改变云的光学厚度、云粒子大小和太阳天顶角，使用云透射率和反射率的查找表。 更详细的描述见Xie et al.（2016）。

TMD看不懂，太无聊了