模式输入文件: 强迫数据 ================ 用于全球模式的强迫数据制作 ---------------- 本章描述制作运行GRIST模式所必须的强迫数据。 强迫数据制作前需配置好依赖环境，以下几个软件是制作静态数据所必需的，括号中为推荐的软件版本： - NCO（推荐版本：4.7.6） - CDO（推荐版本：2.0.5） 构建强迫数据需要以下两个步骤： #. 数据前处理 #. 数据后处理 数据前处理 ~~~~~~~~~~~~~~~~ 此步骤需先下载ERA5、GFS或者其它资料集中的海温和海冰数据作为原始强迫数据，然后将其转化为nc格式。 下载对应数据后，运行step1_convert_sstsic.sh对数据格式进行转换，以下为step1_convert_sstsic.sh设置参考（以ERA5数据为例）： .. code-block:: bash pathin=${Path_for_inputfile} #设置原始初值数据读取路径 pathou=${Path_for_outputfile} #设置初值数据生成路径 hres="G8UR" #网格名 cdo_grid_file=${Path_for_gridfile} #设置模式网格描述文件路径（模式网格描述文件的生成请参考模式网格生成部分） cdo -f nc copy ${pathin}/${file} ${pathou}/${file}.tmp0.nc #将GRIB格式文件转化为nc格式 cdo chname,var34,sst,var235,tsk,var31,sic ${pathou}/${file}.tmp0.nc ${pathou}/${file}.nc #修改变量名 rm -rf ${pathou}/${file}.*tmp.nc ${pathou}/${file}.tmp0.nc #删除中间数据 强迫数据模态设置 ~~~~~~~~~~~~~~~~ 目前GRIST模式支持三种强迫数据读取模式，用户可根据不同需求制作相应类型的强迫场（仅时间维有差异）分别为： **1. AMIP模态：该模态遵循经典大气模式比较计划试验（AMIP）规定的逐月海温强迫模式。每个文件包含一个整数十年及相邻的两个月份数据（例如，197912-199001)。** *AMIP模态参考namelist设置：（参考文件名：realNoMissERA5SstSic.1980.GRIST.2621442.nc)* :: numMonSST = 122 #AMIP模式必须为122，且每10年一个文件 sstFile_year_beg = 1980 #起始日期, 必须是整数年代的起始年 real_sst_style = 'AMIP' #强迫数据模态 sstFileNameHead = 'realNoMissERA5SstSic.' #强迫数据文件前缀 sstFileNameTail = '.GRIST.2621442.nc'#强迫数据文件后缀 **2. CYCLE模态：海表温度文件为年循环的12个月数据。该模态主要用于进行模式自由气候积分，从而检验模式的基本气候态。此外，该模态也可用于开展海温固定条件下的天气预报型试验，仅需将12个月份的海温数据设为同一数值即可。** *CYCLE模态参考namelist设置：（参考文件名：realNoMissERA5SstSicCYCLE.GRIST.2621442.nc）* :: numMonSST = 12 #AMIP模式必须为12 sstFile_year_beg = 2021 #（此模态此变量无效） real_sst_style = 'CYCLE' #强迫数据模态 sstFileNameHead = 'realNoMissERA5SstSicCYCLE.' #强迫数据文件前缀 sstFileNameTail = '.GRIST.2621442.nc' #强迫数据文件后缀 **3. DAILY模态：该模态的海温数据为逐日，每个文件涵盖一日数据。运行时，GRIST模式会逐日读取海温数据，并用于强迫大气。此外，该模态也可以广义化为以任意时间间隔读取文件。** *DAILY模态参考namelist设置：（参考文件名：realNoMissERA5SstSic.daily20080717.G9B3.nc）* :: numMonSST = 1 #AMIP模式必须为1，然后逐文件读取 sstFile_year_beg = 2021 #(此模态此变量无效） real_sst_style = 'DAILY' #强迫数据模态 sstFileNameHead = 'realNoMissERA5SstSic.' #强迫数据文件前缀 sstFileNameTail = '.G9B3.nc' #强迫数据文件后缀 强迫数据后处理 ~~~~~~~~~~~~~~~~ 制定好强迫模态后，运行step2_possion.sh对初值文件变量进行泊松插值来处理缺测值，以下step2_possion.sh参考设置： .. code-block:: bash filein=${pathin}/${file} #输入文件名那个 fileou=${pathou}/realNoMissCDOYconsstsic.6hr${date}.${res}.nc #输出文件名 echo 'Step 1: possion inte to : ' ${fileou} cat > poisson.ncl << EOF #泊松插值脚本 begin f1=addfile("${filein}","r") #读文件 sst = f1->sst #读取变量 guess = 1 ; use zonal means is_cyclic = True ; cyclic [global] nscan = 1500 ; usually much less than this eps = 0.001 ; variable dependent relc = 0.6 ; relaxation coefficient opt = 0 ; not used poisson_grid_fill( sst, is_cyclic, guess, nscan, eps, relc, opt) #泊松插值 b1=addfile("${fileou}", "c") #写文件 b1->sst=sst end EOF ncl poisson.ncl #运行脚本 rm poisson.ncl #删除脚本 泊松插值完成后，需运行step3_post_sstsic.sh将初值文件变量插值到模式网格，以下step3_post_sstsic.sh参考设置： .. code-block:: bash filein=${pathin}/${file} #输入文件名 fileou=${pathou}/realNoMissCDOYconsstsic.6hr${date}.${res}.nc #中间文件名 fileouf=${pathou}/realNoMissCDOYconsstsic.daily${date}.${res}.nc #输出文件名 cdo_grid_file=/fs2/home/zhangyi/public/g9b3_grids/grist_scrip_23592962.nc #模式网格文件 filemask=/fs2/home/zhangyi/wangym/GRIST_Data-master/static/static.g9b3.mpiscvt.nc #海陆mask cdo -f nc4c -P 6 remapycon,${cdo_grid_file} ${filein} ${pathou}/remap.tmp.nc #将初值插值到模式网格 cdo selname,sic ${pathou}/remap.tmp.nc ${pathou}/remap.sic.tmp.nc #提取海冰文件 cdo selname,MASK ${filemask} ${pathou}/mask.tmp.nc #提取海路mask cdo chname,MASK,sic ${pathou}/mask.tmp.nc ${pathou}/remap.masksic.tmp.nc #将MASK重命名为sic作为sic变量的mask cdo ifnotthen ${pathou}/remap.masksic.tmp.nc ${pathou}/remap.sic.tmp.nc ${pathou}/remap.sicnew.tmp.nc #将陆地部分设为缺测 cdo setmisstoc,0 ${pathou}/remap.sicnew.tmp.nc ${pathou}/remap.sicnew.tmp1.nc #将缺测设为0 cdo selname,tsk,sst ${pathou}/remap.tmp.nc ${fileou} #提取tsk，sst ncks -4 -A ${pathou}/remap.sicnew.tmp1.nc ${fileou} #拼接sst，sic，tsk cdo -f nc2 timmean ${fileou} ${fileouf} #生成daily强迫场 用于有限区域模式的强迫数据制作 ---------------- 产生有限区域模式强迫数据的方式，与全球模式类似。仅需将CDO插值采用的SCRIP模版文件替换为有限区域网格的对应文件即可。 如果已经产生了全球模式强迫数据，也可以直接基于全球模式数据插值到有限区域网格，例如： .. code-block:: bash cdo remapdis,${lam_scrip_file} ${global_fileName} ${lam_fileName} 有限区域模式的侧边界条件(LBC)数据制作 ---------------- 有限区域模式的侧边界条件，可以由GRIST全球模式提供，也可以基于其他(再)分析数据。运行remap_lam.sh脚本对全球模式处理生成有限区域模式侧边界条件。以下为remap_lam.sh的参考设置： .. code-block:: bash ncks -v ps,hps ${inpth}/${file1d_in} 1d.nc #提取经纬度和表层气压变量 ncks -v uPC,vPC,temperature ${inpth}/${file2d_in} 2d.nc #提取U，V和温度等2维变量 ncks -v tracerMxrt ${inpth}/${file3d_in} 3d.nc #提取Q变量 ncrename -d location_nv,ncells 1d.nc #将location_nv重命名为ncell ncrename -d location_nv,ncells 2d.nc #将location_nv重命名为ncell ncrename -d location_nv,ncells 3d.nc #将location_nv重命名为ncell ncks -A 3d.nc 2d.nc #拼接3d和2d变量 ncks -A 2d.nc 1d.nc #拼接到1d变量 ncatted -O -a coordinates,,m,c,"lon lat" 1d.nc #为1d变量添加经纬度坐标 ncks -A latlon.nc 1d.nc #将经纬度信息写入1d文件 ncpdq -a ntracer,ncells,nlev 1d.nc 1dnew.nc #将1d文件按照 ntracer,ncells,nlev维度的顺序重组 ncks --mk_rec_dmn ntracer 1dnew.nc 1dnew1.nc #将ntracer设为unlimited cdo -P 24 remapdis,grist.lam_scrip_2232156.nc 1dnew1.nc grid.nc #插值 强迫数据制作脚本参考样例（使用G8分辨率网格） ---------------- **1.step1_convert_sstsic.sh** .. code-block:: bash pathin=${Path_for_inputfile} pathou=${Path_for_outputfile} mkdir -p ${pathou} rm -rf ${pathou}/* hres="G9B3" cdo_grid_file=${Path_for_gridfile} for file in `ls ${pathin}` ;do if [ "${file##*.}"x = "grib"x ] ;then echo ${file} echo "1) convert grib to netcdf" cdo -f nc copy ${pathin}/${file} ${pathou}/${file}.tmp0.nc echo "2) rename sst tsk sic" cdo chname,var34,sst,var235,tsk,var31,sic ${pathou}/${file}.tmp0.nc ${pathou}/${file}.nc echo "3) clean" rm -rf ${pathou}/${file}.*tmp.nc ${pathou}/${file}.tmp0.nc echo "done" fi done **2.step2_possion.sh（以DAILY模态为例）** .. code-block:: bash #!/bin/bash lev_type=sf year=2020 pathin=${Path_for_inputfile} pathou=${Path_for_outputfile} res=G9B3 mkdir -p ${pathou} rm -rf ${pathou}/*.nc for file in `ls ${pathin}` ;do if [ "${file##*.}"x = "nc"x ] ;then echo ${file} date=${file:8:8} echo ${date} filein=${pathin}/${file} fileou=${pathou}/realNoMissCDOYconsstsic.6hr${date}.${res}.nc rm -rf ${fileou} echo 'Step 1: possion inte to : ' ${fileou} cat > poisson.ncl << EOF load "$NCARG_ROOT/lib/ncarg/nclscripts/csm/gsn_code.ncl" load "$NCARG_ROOT/lib/ncarg/nclscripts/csm/gsn_csm.ncl" load "$NCARG_ROOT/lib/ncarg/nclscripts/csm/contributed.ncl" load "$NCARG_ROOT/lib/ncarg/nclscripts/csm/shea_util.ncl" begin f1=addfile("${filein}","r") sic = f1->sic sst = f1->sst tsk = f1->tsk guess = 1 ; use zonal means is_cyclic = True ; cyclic [global] nscan = 1500 ; usually much less than this eps = 0.001 ; variable dependent relc = 0.6 ; relaxation coefficient opt = 0 ; not used poisson_grid_fill( sst, is_cyclic, guess, nscan, eps, relc, opt) b1=addfile("${fileou}", "c") b1->sic=sic b1->sst=sst b1->tsk=tsk end EOF ncl poisson.ncl rm poisson.ncl fi done **3.step3_post_sstsic.sh（以DAILY模态为例）** .. code-block:: bash pathin=${Path_for_inputfile} pathou=${Path_for_outputfile} if [ ! -d ${pathou} ];then mkdir -p ${pathou} fi rm -rf ${pathou}/* res=G9B3 echo 'Step 3: NC Data from: ' $pathin echo 'Step 3: NC Data To : ' $pathou lev_type=sf for file in `ls ${pathin}` ;do if [ "${file##*.}"x = "nc"x ] ;then echo ${file} datetmp=${file#*.} date=${datetmp:3:8} echo ${date} filein=${pathin}/${file} fileou=${pathou}/realNoMissCDOYconsstsic.6hr${date}.${res}.nc fileouf=${pathou}/realNoMissCDOYconsstsic.daily${date}.${res}.nc cdo_grid_file=${Path_for_gridfile} filemask=${Path_for_maskfile} if [ -f ${filein} ]; then echo 'Remaps :'${filein} rm -rf ${fileou} cdo -f nc4c -P 6 remapycon,${cdo_grid_file} ${filein} ${pathou}/remap.tmp.nc cdo selname,sic ${pathou}/remap.tmp.nc ${pathou}/remap.sic.tmp.nc cdo selname,MASK ${filemask} ${pathou}/mask.tmp.nc cdo chname,MASK,sic ${pathou}/mask.tmp.nc ${pathou}/remap.masksic.tmp.nc cdo ifnotthen ${pathou}/remap.masksic.tmp.nc ${pathou}/remap.sic.tmp.nc ${pathou}/remap.sicnew.tmp.nc cdo setmisstoc,0 ${pathou}/remap.sicnew.tmp.nc ${pathou}/remap.sicnew.tmp1.nc cdo selname,tsk,sst ${pathou}/remap.tmp.nc ${fileou} ncks -4 -A ${pathou}/remap.sicnew.tmp1.nc ${fileou} cdo -f nc2 timmean ${fileou} ${fileouf} rm -rf ${pathou}/*tmp* echo "Done" else echo 'NO file in '${filein} fi fi done **4.remap_lam.sh** .. code-block:: bash inpth=${Path_for_inputfile} oupth=GRIST_lamData filehead=GRIST.ATM.CPTP-50_3.5km.amipw mkdir -p ${oupth} for year in 2008 ;do for mon in 07 ;do for day in 16 17 18 19 ;do for sec in 00000 03600 07200 10800 14400 18000 21600 25200 28800 32400 36000 39600 \ 43200 46800 50400 54000 57600 61200 64800 68400 72000 75600 79200 82800 ;do file1d_in=${filehead}.${year}-${mon}-${day}-${sec}.1d.h1.nc file2d_in=${filehead}.${year}-${mon}-${day}-${sec}.2d.h1.nc file3d_in=${filehead}.${year}-${mon}-${day}-${sec}.3d.h1.nc #select ncks -v ps,hps ${inpth}/${file1d_in} 1d.nc ncks -v uPC,vPC,temperature ${inpth}/${file2d_in} 2d.nc ncks -v tracerMxrt ${inpth}/${file3d_in} 3d.nc ncrename -d location_nv,ncells 1d.nc ncrename -d location_nv,ncells 2d.nc ncrename -d location_nv,ncells 3d.nc ncks -A 3d.nc 2d.nc ncks -A 2d.nc 1d.nc ncatted -O -a coordinates,,m,c,"lon lat" 1d.nc ncks -A latlon.nc 1d.nc #manipulate ncpdq -a ntracer,ncells,nlev 1d.nc 1dnew.nc ncks --mk_rec_dmn ntracer 1dnew.nc 1dnew1.nc cdo -P 24 remapdis,grist.lam_scrip_2232156.nc 1dnew1.nc grid.nc ncks --fix_rec_dmn time grid.nc grid1.nc ncrename -d time,ntracer grid1.nc ncpdq -a ncells,nlev,ntracer grid1.nc ${oupth}/GRIST.lamData.${year}${mon}${day}${sec}.nc #rename ncrename -v hps,HPS -v ps,PS -v uPC,U -v vPC,V -v temperature,T -v tracerMxrt,Q ${oupth}/GRIST.lamData.${year}${mon}${day}${sec}.nc rm -rf 1d.nc 2d.nc 3d.nc 1dnew.nc 1dnew1.nc grid.nc grid1.nc done done done done echo "sucessfully done"