典型应用: 风暴解析模拟

代码版本:GRIST-A23.6.26

本模块所使用的数据均可从以下链接获取:https://pan.baidu.com/s/14KORa2Y-udMgaHSaXzb6EA?pwd=2l3n

编译和运行

编译GRIST_lib库

首先进入grist_lib库的编译目录:

$ cd ${GRIST_HOME}/src/grist_lib/bld

然后修改Makefile文件中的编译选项:修改 FC、 CC 和 CXX选项来指定 Fortran、 C 和 CXX的编译器(对于 Intel2018版本编译器,示例配置为: FC = mpiifort,CC = mpiicc,CXX = mpiicpc)。然后修改 METIS_LIB 指定 METIS lib 目录。 以上步骤完成后,输入:

$ make lib

等待编译完成。

编译GRIST_AMIPW主程序

用户需根据计算机运行环境在编译目录中修改Makefile文件中NETCDF、PNETCDF、LAPACK和METIS_LIB路径,修改后执行make.sh命令完成编译。编译选项为:mpifort -fp-model precise -DRRTMG_V381 -DSPIO -DUSE_HALO2 -DUSE_LEAP_YEAR -convert big_endian -r8 -DAMIPW_PHYSICS -DAMIPW_CLIMATE -DUSE_NOAHMP -DCDATE

#进入编译目录
$ cd ${GRIST_HOME}/bld/build_amipw
#设置编译选项,修改Makefile中NETCDF、PNETCDF、LAPACK和METIS_LIB路径
#编译
$ sh make.sh
# 如果编译成功,执行目录${EXEDIR}中会出现可执行文件ParGRIST-amipw.exe

模式运行

以上步骤完成后,即可运行GRIST_AMIPW。模式所需前处理文件请参考 模式输入文件: 初值数据模式输入文件: 强迫数据模式输入文件: 网格数据 这几部分生成或获取,如已制作过前处理文件,则可以直接进入模式运行阶段。

#进入运行目录
$ cd ${GRIST_HOME}/run/${EXENAME}
#根据用户需求设置grist.nml与grist_amipw_phys.nml
#提交任务
$ sh run_amipw.sh

运行完成后会生成多个nc文件,即为GRIST_AMIPW模式运行结果。

grist.nml的部分设置参考:

#设置积分时长、步长等各类参数
&ctl_para
day_duration          = 10              #积分总时间
model_timestep        = 60              #积分步长
h1_history_freq       = 60              #历史文件输出间隔
working_mode          = 'amipw'         #工作模式
start_ymd             = 20000526        #起始日期
grid_info             = "G9B3UR"        #网格信息
/
&dycore_para
nh_dynamics            = .true.         #静力/非静力开关,k-scale一般采用静力动力内核
smooth_topo            =.true.          #地形平滑开关,k-scale一般开启改选项
nsmooth_topo           = 12             #平滑系数
smooth_type            = 'cellAvg'      #平滑选项
topo_type              = 'static'       #平滑类型
smg_coef               = 0.005
ko4_coef               = 1e10
ref_leng               = 3500
/
&tracer_para
ntracer               = 6                #示踪物种类
tracer_timestep       = 30               #示踪物时间步长
tracer_hori_timestep  = 30               #水平时间步长
tracer_vert_timestep  = 30               #垂直时间步长
/
&physics_para
physpkg               = 'AMIPW_PHYSICS'  #物理包
ptend_wind_rk_on      = .true.
ptend_heat_rk_on      = .true.
use_som               = .false.          #平板海洋模式开关
ptendSubDiabPhys      = .true.
#设置初始场、强迫数据以及模态等参数
&data_para
outdir                 =  ${Path_for_outdir}                    #输出目录
gridFilePath           =  ${Path_for_gridFile}                 #网格文件路径
gridFileNameHead       = 'grist.grid_file.g9.ccvt'            #网格文件前缀
staticFilePath         =  ${Path_for_staticFile}     #静态数据文件路径
large_atm_file_on      = .true.                               #大初始文件开关
initialAtmUFilePath    = ${Path_for_AtmUFile}                  #U文件路径
initialAtmVFilePath    = ${Path_for_AtmVFile}                  #V文件路径
initialAtmTFilePath    = ${Path_for_AtmTFile}                  #T文件路径
initialAtmQFilePath    = ${Path_for_AtmQFile}                 #Q文件路径
initialAtmFilePath     = ${Path_for_Atm_single_level_File}     #大气单层变量文件路径
initialLndFilePath     = ${Path_for_LndFile}                   #陆面数据路径
sstFilePath            = ${Path_for_sstFile}                   #海洋强迫文件路径
initialDataSorc        = 'ERAIP'                              #初始文件类型
numMonSST              = 1                                    #海温长度
sstFile_year_beg       = 2021                                 #初始海温年份
real_sst_style         = 'DAILY'                              #海温文件类型
sstFileNameHead        = 'realNoMissGFSSstSic20210630.'       #海温文件前缀
sstFileNameTail        = '.GRIST.2621442.nc'                  #海温文件后缀
pardir                 = 'Path/to/partitionfile'              #分区文件
read_partition         = .true.                               #分区文件开关

设置完grist.nml之后,再根据具体需求设置grist_amipw_phys.nml,这里以GRIST_AMIPW使用的默认物理包配置为例:

&wrfphys_para
wrfphys_cu_scheme     = 'NTDKV381'      #Convection
wrfphys_cf_scheme     = 'RANDALL'          #Cloud fraction
wrfphys_ra_scheme     = 'RRTMGV381'     #Radiation
wrfphys_rasw_scheme   = 'RRTMGV381'
wrfphys_ralw_scheme   = 'RRTMGV381'
wrfphys_mp_scheme     = 'WSM6V381'      #Microphysics
wrfphys_bl_scheme     = 'YSUV381'       #Boundary layer
wrfphys_sf_scheme     = 'SFCLAYV381'    #Surface layer
wrfphys_lm_scheme     = 'noahmp'        #Land model
unuse_cu               = .true.         #对流包开关,在k-scale中可以认为对流是可解析的,因此可以关闭对流包
step_cu                = 2              #对流时间步长
step_ra                = 15             #辐射时间不长
use_gwdo               = .false.        #gwdo开关

结果示意

_images/k-scale.jpg

图1. (a)5km和(b)3.75km模式模拟的12天(从2020年1月20日0000 UTC到2020年2月1日0000 UTC)平均降水(单位:mm/day)

参考文献

Zhang, Y., X. Li, Z. Liu, X. Rong, J. Li, Y. Zhou, and S. Chen, (2022), Resolution Sensitivity of the GRIST Nonhydrostatic Model From 120 to 5 km (3.75 km) During the DYAMOND Winter. Earth and Space Science, 9(9), e2022EA002401.doi:https://doi.org/10.1029/2022EA002401.

备注