WRF全称Weather Research and Forecasting Model, 是一个天气研究与预报模型.可以用来进行精细尺度的天气模拟与预报。本文将从一个初学者的角度从零开始介绍WRF的使用方法。打算写一个系列，这篇先写WRF程序的编译安装。

注意：不同版本的WRF之间会有细微差异，本文使用的 WRF 版本是 3.6.1

WRF模拟系统主要包含WPS和WRF两部分模块：

WPS模块全称为WRF Pre-processing System，即WRF预处理系统，用来为WRF模型准备输入数据；如果只是做理想实验(idealized modeling)，就不需要用WPS处理真实数据。但是理想实验不在本文介绍范围内，本文介绍的是进行真实数据模拟的操作。

WRF模块就是数值求解的模块，它有两个版本：ARW(Advanced Research WRF) 和 NMM(Nonhydrostatic Mesoscale Model)。大多数研究者主要用的都是ARW版本，本文所有的介绍也都基于ARW版本。

除了WPS与WRF两大核心模块外，WRF系统还有很多附加模块：比如用于数据同化的WRF-DA，用于化学传输的WRF-chem，用于林火模拟的WRF-fire。本文不会涉及到这些高级功能。

安装WRF需要在Linux/Unix操作系统中进行，Linux/Unix 操作系统的安装过程不在本文介绍范围内。推荐阅读《鸟哥的Linux私房菜》

安装好 Linux/Unix 操作系统后，就需要安装 WRF 依赖的软件库。

接下来的操作会假设读者具备基本的Linux操作与代码编译安装知识。

（注意：各个WRF版本的依赖库安装不一致，本文介绍的是最新版本 WRF 3.6.1 的安装过程）

第一个要安装的是 zlib 库，官网是http://www.zlib.net，当然也可以通过Linux各种发行版的包管理器（pacman, apt-get, yum 等）直接安装

接下来要安装 HDF5 库，官网是 http://www.hdfgroup.org/HDF5， 下载 HDF5-1.8.13 版本的代码即可，

将代码解压，进入代码目录，按照如下命令配置

其中/PATH/TO/ZLIB/替换成 zlib的安装位置，如果是通过包管理器安装的，就可以不用写 –with-zlib=/PATH/TO/ZLIB/ 选项。

还有 /PATH/TO/HDF5要替换成 hdf5 即将安装的位置。

./configure命令执行完无错误之后，再执行命令

即可顺利编译安装。

netcdf 代码下载地址为 http://www.unidata.ucar.edu/downloads/netcdf/index.jsp

最新版的netcdf 把c和fortran的代码拆分出来了，但是WRF的编译依赖于netcdf-fortran，而netcdf-fortran的安装依赖与netcdf-c，因此这两个库都需要安装。

较老版本的WRF安装教程仍然旧版本的netcdf描述操作过程，这些操作在新版本的WRF编译中可能会出错，所以看各个教程时一定要注意教程里使用的WRF和netcdf版本。本文叙述的netcdf版本为 netcdf-4.3.2.tar.gz 和 netcdf-fortran-4.4.1.tar.gz

首先，下载了netcdf-4.3.2.tar.gz (即netcdf-c)的代码后，解压代码，进入代码目录，使用以下命令配置

其中 /PATH/TO/NETCDF 需要替换为你即将安装netcdf的路径，/PATH/TO/HDF5/ 要替换为刚刚hdf5 的安装路径

然后使用命令

编译安装即可

接下来下载  netcdf-fortran 源代码，解压代码，进入代码目录，使用以下命令配置

其中 /PATH/TO/NETCDF 是 netcdf的安装路径，跟上一步的路径一致；FC=gfortran设置了系统的fortran编译器，如果不是gfortran而是 ifort 或者 f90 等，则进行相应的替换。

配置好之后，使用命令

即可安装

首先在 http://www2.mmm.ucar.edu/wrf/src/ 找到 WRF最新版的源代码，文件名通常是 WRFVx.x.x.TAR.gz。当然，数字越大越新

然后解压代码：

进入代码目录

设置环境变量 NETCDF 到刚刚安装好的netcdf目录

然后执行命令

进行配置，会出现很多编译选项供选择。每一个选项的前半部分通常是在描述编译器与运行环境，根据计算机实际情况选择即可。后半部分是并行选项：

serial 表示串行计算；

smpar 表示内存共享并行计算(shared memory option)，即使用openMP，大部分多核电脑都支持这项功能；

dmpar 表示分布式并行计算(distributed memory option)，即使用MPI 进行并行计算，主要用在计算集群，单个电脑就没必要用了；

dm+sm 表示同时使用openMP与MPI两种并行方式.

根据实际需要选择即可，最保险的方法就是选择 serial，不过这样编译出来的程序运行最慢

选择完编译选项后，会出现提示选择嵌套选项，一般就选 basic 选项即可

执行完./configure 顺利配置后，即可使用 ./compile 命令开始编译。单独执行 ./compile命令会看到各种编译选项。本文只介绍使用WRF进行真实情景模拟的操作，因此只需要使用命令

就可以开始编译了，编译结果会输出到 compile.log

如果编译正常，在main目录下会看到ndown.exe, nup.exe, real.exe, tc.exe, wrf.exe这5个可执行程序

如果遇到以下错误：

可能是因为使用的fortran编译器不支持ALLOCATE函数的ERRMSG参数，修改源代码文件中的start_em.F中的代码，去掉

, ERRMSG=alloc_err_message

并重新编译即可。

首先在 http://www2.mmm.ucar.edu/wrf/src/ 找到 WPS最新版的源代码，文件名通常是 WPSVx.x.x.TAR.gz。当然，数字越大越新

然后解压代码：

进入代码目录

注意：WPS编译时会在相同目录下寻找已经编译好的WRF目录，也就是说，源代码目录 WPS 要跟 WRFV3 放在同一个父目录下

WPS安装依赖 libpng, jasper,libjpeg, zlib 这几个库。所以在编译WPS前，要先确保这些库已经安装在电脑上。

然后设置系统环境变量 JASPERLIB 与 JASPERINC，要确保 $JASPERLIB/路径下有 libjasper.a, libpng.a 和 libz.a 这三个文件，且 $JASPERINC/ 路径下有 jasper/ 目录， png.h 和 zlib.h两个文件。

如果这三个库是通过包管理器安装的，那么JASPERLIB 很有可能就是 /usr/local/lib, /usr/lib 或者/lib 之类的目录；对应的，JASPERINC很有可能是 /usr/include 或者 /usr/local/include 之一，如果都找不到，可以用Linux的locate 或者find命令来搜索这些文件在哪。如果这些文件分散在不同目录，则要把它们复制到一起并配置环境变量 JASPERLIB 与 JASPERINC。然后执行 ./configure进行配置

如果觉得上面的设置环境变量 JASPERLIB 与 JASPERINC很麻烦，也可以使用替代方案，即不设置环境变量，直接在WPS目录运行./configure，这时会生成配置文件 congfiure.wps，打开该配置文件，找到COMPRESSION_LIBS 和 COMPRESSION_INC，配置选项，手动修改：

其中的 /PATH/TO/jasper，/PATH/TO/libjpeg，/PATH/TO/libpng 就是相应的库的路径。

./configure 执行成功或者 configure.wps 修改完毕后，即可开始执行命令

开始编译，如果编译成功，最后会在WPS代码根目录得到以下三个程序链接，

geogrid.exe -> geogrid/src/geogrid.exe ungrib.exe -> ungrib/src/ungrib.exe metgrid.exe -> metgrid/src/metgrid.exe

如果遇到其他编译错误，可以通过修改 configure.wps 文件的相关内容消除错误

至于如何使用模型，将在下一篇文章中继续讲