WRF note （ Weather Research and Forecasting ） 京都大学理学研究科修士２年 暴風雨 宮本 佳明 Latest update : Feb. 19 th 2009 Moving Nest WRF-Var.

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1 WRF note （ Weather Research and Forecasting ） 京都大学理学研究科修士２年 暴風雨 宮本 佳明 Latest update : Feb. 19 th 2009 Moving Nest WRF-Var

2 2 目次 3-7 : The model ‘WRF-ARW’ 8-10 : Software 11-18 : Pre process (11-13:wrfsi, 14-18:WPS) 19-31 : WRF (19-23:V2.1.2, 24-31:V2.2) 32-40 : Post process (32-37:WRF2GrADS, 38-40:ARWpost) 41-49 : Tools (MM5toWRF, TY-Bogus, JRA25/MANAL, Idealized simulation, Moving Nested run) 50-51 : WRF-Var

3 3 WRF NCEP/NCAR で開発･発展されているメソ数値モデル 非静力、完全圧縮系の方程式 広範囲をサポート（ WRF-VAR, WRF-chem, GWRF, etc. ） 用途によって二種の解法（ NMM, ARW ） 2008 年 4 月に version3.0 がリリース WRF Software Framework Initialization WRF-Var ARW Solver NMM Solver … Dynamics solvers Obs. Data, Analyses, Forecast Post Processors, Verification

4 4 Flow 1. 計算期間（ period ）、位置（ domain ）の決定 2. 気象データを用いて初期値・境界値の製作 3. 計算実行 4. 結果処理 gridgen_model.exe(wrfsi), geogrid.exe(wps) *hinterp.exe(wrfsi), metgrid.exe(wps) wrf.exe(wrf) WRF2GrADS, WRF2Vis5d, ARWpost… real.exe(wrf)

5 5 ARW （ Advanced Research WRF ） 鉛直座標： Mass 座標 ：圧力の静水圧成分 ：上端の圧力 ：地表面の圧力

6 6 ARW （ Advanced Research WRF ） フラックス形式のオイラー方程式 運動方程式 質量保存式ジオポテンシャル式 温位保存式スカラー保存式 状態方程式

7 7 ARW （ Advanced Research WRF ） ３次の Runge Kutta Begin Time Step Begin RK3 Loop:Step 1,2,3 (step1), Begin Acoustic Step Loop:Step1,n RK3 step 1 RK3 step 2 RK3 step 3 Advance variables End Acoustic Step Loop Advance scalars End RK3 Loop Compute non-RK3 physics End Time Step

8 8 NetCDF 1. http://www.unidata.ucar.edu/softwar e/netcdf/ から ‘ netcdf.tar ’ をダウン ロードし解凍する。 http://www.unidata.ucar.edu/softwar e/netcdf/ 2. 環境設定しパスを通す。 # su Password:***** # mv netcdf.tar.gz /usr/local # cd /usr/local # tar xvzf netcdf.tar.gz # cd netcdf-3.6.1/src/ # csh # setenv CC /usr/bin/gcc # setenv CPPFLAGS '-DNDEBUG -DpgiFortran' # setenv FC /usr/local/pgi/linux86-64/6.1/bin/pgf90 # setenv FFLAGS '-O -W' # setenv CFLAGS '-O' # setenv CXX /usr/bin/c++ #./configure --prefix=/usr/local/netcdf-3.6.1 # make # make test # make install # vi.cshrc # NETCDF-3.6.1 set path = (/usr/local/netcdf-3.6.1/bin $path) setenv NETCDF /usr/local/netcdf-3.6.1 setenv MANPATH $NETCDF/man:$MANPATH # source.cshrc

9 9 NCARG （ NCAR Graphics ） 1.http://ngwww.ucar.edu/cgi/getsrc.cgi から ‘ncarg-4.4.1.src.tar.gz’ をダウン ロードし解凍する。http://ngwww.ucar.edu/cgi/getsrc.cgi ※./configure –v の後色々聞かれるが、 NetCDF ディレクトリの入力だけに 注意して ‘Enter’ を押していれば大丈 夫。 2. 環境設定しパスを通す。 # su Password:***** # mv ncarg-4.4.1.src.tar.tar /usr/local # cd /usr/local # tar xvzf ncarg-4.4.1.src.tar.tar # cd ncarg-4.4.1 # csh # setenv NCARG /usr/local/ncarg-4.4.1 # setenv FC pgf90 # setenv CC pgcc # cd $NCARG #./Configure – v # make Everything >& make-output & # tail – f make-output ’Cntl ’ + ‘ C ’ # vi.cshrc # NCARG setenv NCARG_ROOT /usr/local/src/ncarg-4.4.1 set path = ( $NCARG_ROOT/bin $path) setenv MANPATH $NCARG_ROOT/man:$MANPATH # source.cshrc

10 10 NCL （ NCAR Command Language ） # su Password:***** # mv ncl-4.2.0.a033.Linux_x86_64.tar /usr/local/ncarg-4.4.1 # cd /usr/local/ncarg-4.4.1 # tar xvzf ncl-4.2.0.a033.Linux_x86_64.tar # vi.cshrc # NCL setenv NCL_COMMAND $NCARG_ROOT/bin/ncl # source.cshrc 1.http://www.earthsystemgrid.org/ か ら ‘ ncl- 4.2.0.a033.Linux_x86_64.tar ’ を /ncarg ディレクトリにダウンロード し解凍する。http://www.earthsystemgrid.org/ 2. 環境設定しパスを通す。

11 11 wrfsi （ WRF Standard Initialization ） Install 1.http://wrfsi.noaa.gov/ から ‘ wrfsi_v2.1.2.tar ’ をダウンロー ド、解凍する。http://wrfsi.noaa.gov/ 2. インストールを行う。 3. データをダウンロードする。 4../wrf_tools を実行する。 % mv wrfsi_v2.1.tar.gz /work1/WRF % tar -xvzf wrfsi_v2.1.2.tar.gz % cd wrfsi % install_wrfsi.pl % cd extdata/GEOG/ % ftp ftp-proxy.kuins.net Name (ftp-proxy.kuins.net:miyamoto): anonymous@aftp.fsl.noaa.gov anonymous@aftp.fsl.noaa.gov Password: ‘ irresponsible ’ ftp> cd divisions/frd-laps/WRFSI/Geog_Data … % tar -xvzf albedo_ncep.tar.gz … %./wrf_tools

12 12 wrfsi （ WRF Standard Initialization ） Domain selection 1.Domain ドメインを選択 2.Horizontal Grid マップファイルと領域、格子間隔、 格子数の設定 3.Vertical Grid 鉛直格子数と位置、上端気圧、最下 層の代表圧力、気温の設定 4.Localization Parms 地理データのありかの設定 5.Localize Domain ドメイン作成 6.Domain Graphics 作成されたドメインの表示 %./wrf_tools

13 13 wrfsi （ WRF Standard Initialization ） initial data 1.Sources Vtable を用いて気象データファイル を変換 用いる Vtable と、時間間隔の設定 2.Script データ初期時刻の入力から期間と間 隔を設定 interpolate data 1.Controls Initial data で変換した気象データの どれを使うか選択 2.Script データ初期時刻の入力から期間と間 隔を設定 %./wrf_tools

14 14 Software for WPS (GRIB2) # su Password:***** # mv jasper-1.900.0.zip libpng-1.2.14.tar.gz zlib- 1.2.3.tar.tar /usr/local/ # cd /usr/local/ ---jasper--- # unzip jasper-1.900.0.zip # cd jasper-1.900.0/ #./configure # make # make install ---libpng--- # tar xvzf libpng-1.2.14.tar.gz # cd libpng-1.2.14/ #./configure # make # make install ---zlib--- # tar xvzf zlib-1.2.3.tar.tar # cd zlib-1.2.3/ #./configure # make # make install GRIB2 形式のファイルを扱う際に 必要 Jasper: http://www.ece.uvic.ca/~mdada ms/jasper/ http://www.ece.uvic.ca/~mdada ms/jasper/ Libpng: http://www.libpng.org/pub/png/ libpng.html http://www.libpng.org/pub/png/ libpng.html Zlib: http://www.zlib.net/ からそれぞれ、 ‘ jasper- 1.900.0.zip ’, ‘ libpng- 1.2.14.tar.gz ’, ‘ zlib- 1.2.3.tar.tar ’ をダウンロードし 解凍する。

15 15 WPS （ WRF Pre-Processor ） Install ※予め WRFV2.2 をインストールし た上で、同じディレクトリにイ ンストールする。 1.http://www.mmm.ucar.edu/wrf/u sers/download/get_source2.htm l から ‘ WPSV2.2.TAR.gz ’ をダウ ンロードし解凍する。http://www.mmm.ucar.edu/wrf/u sers/download/get_source2.htm l 2. コンパイルを行い実行形式ファイ ルを作る。 3. http://www.mmm.ucar.edu/wrf/u sers/download/get_source2.htm l からデータをダウンロードし解 凍する。 http://www.mmm.ucar.edu/wrf/u sers/download/get_source2.htm l % mv WPSV2.2.TAR.gz /work1/WRF/ ※ % ls WPSV2.2.TAR.gz WRFV2/ % tar -xvzf WPSV2.2.TAR.gz % cd WPS %./configure %./compile % ftp frp-proxy.kuins.net ***** Name (ftp-proxy.kuins.net:miyamoto): anonymous@aftp.fsl.noaa.gov anonymous@aftp.fsl.noaa.gov Password: ‘ irresponsible ’ ftp> cd divisions/frd-laps/WRFSI/Geog_Data … % tar xvzf albedo_ncep.tar.gz … % tar xvzf geog.tar.gz

16 16 WPS （ WRF Pre-Processor ） geogrid.exe ― 領域の設定 namelist.wps を編集し geogrid.exe を実行する。 ungrib.exe ―GRIB 形式の気象データ形式を変 更 namelist.wps を編集し ungrib.exe を 実行する。 metgrib.exe ―ungrib で作ったファイルを NetCDF 形式の初期・境界値 ファイルに変換 namelist.wps を編集し metgrid.exe を実行する 。 % vi namelist.wps ---geogrid--- % geogrid.exe ---ungrib--- % ln -s /work1/miyamoto/WRF/WPS/ungrib/Variable_ Tables/Vtable.GFS Vtable % link_grib.csh /work1/miyamoto/DATA/NCEP/0612/PG06082 7.* % ungrib.exe ---metgrid--- % metgrid.exe

17 17 namelist.wps &share wrf_core = 'ARW', max_dom = 1, start_date = '2006-08-30_00:00:00','2006-09-14_00:00:00', end_date = '2006-08_31_00:00:00','2006-09-18_00:00:00', interval_seconds = 21600 io_form_geogrid = 2, / &geogrid parent_id = 1, 1, parent_grid_ratio = 1, 3, i_parent_start = 1, 31, j_parent_start = 1, 17, e_we = 301, 112, e_sn = 301, 97, geog_data_res = '5m','5m', dx = 5000, dy = 5000, map_proj = 'mercator', ref_lat = 17.50, ref_lon = 170.00, truelat1 = 17.5, truelat2 = 17.5, stand_lon = 170.0, geog_data_path = '/work1/miyamoto/WRF/WRFV2.2/geog' / ドメイン数 計算開始時間 計算終了時間 データ入力間隔（ s ） 親ドメイン 親ドメインとの格子間隔比 親ドメインにおける領域経度方向開始地点 親ドメインにおける領域緯度方向開始地点 親ドメインにおける領域経度方向終了地点 親ドメインにおける領域緯度方向終了地点 地形データの解像度 x 方向格子間隔 y 方向格子間隔 地図投影 中心緯度 中心経度 地形データのあるディレクトリ

18 18 namelist.wps &ungrib out_format = 'WPS', prefix = 'FILE', / &metgrid fg_name = 'FILE' io_form_metgrid = 2, / &mod_levs press_pa = 201300, 200100, 100000, 95000, 90000, 85000, 80000, 75000, 70000, 65000, 60000, 55000, 50000, 45000, 40000, 35000, 30000, 25000, 20000, 15000, 10000, 5000, 1000 / アウトプットファイル形式 アウトプットファイル名のヘッド ファイル名のヘッド 気圧面高度

19 19 WRFV2.1.2 1.http://www.mmm.ucar.edu/wrf/u sers/download/get_source2.htm l から ‘ WRFV2.1.2.TAR ’ をダウン ロードし解凍する。http://www.mmm.ucar.edu/wrf/u sers/download/get_source2.htm l 2. 行いたい数値実験のコンパイルを 行い実行形式ファイル （ ndown.exe, real.exe, wrf.exe ）を 作る。 3.wrfsi で作った初期・境界値ファイ ル（ wrf_real_input… ）にリンク を貼る。 3.namelist.input を編集する。 4.real.exe を実行し、 mass 座標の入力 ファイルを作る。 5.wrf.exe を実行する。 % mv WRFV2.1.2.TAR /work1/WRF/ % tar -xvzf WRFV2.1.2.TAR % cd WRFV2 %./configure %./compile % cd test/em_real % ln – sf /work1/WRF/wrfsi/domains/ /siprd/wrf_input*. % vi namelist.input % real.exe % wrf.exe

20 20 namelist.input （ wrfv2.1.2 ） 計算日数 計算時間（日数を引いたもの） 計算分（日数、時間を引いたもの） 計算秒（日数、時間、分を引いたもの） 開始年（ yyyy ） 開始月（ mm ） 開始日（ dd ） 開始時（ hh ） 開始分（ mm ） 開始秒（ ss ） 終了年（ yyyy ） 終了月（ mm ） 終了日（ dd ） 終了時（ hh ） 終了分（ mm ） 終了秒（ ss ） 入力データの時間間隔（ s ） データ入力するか アウトプットファイルへの書き込み間隔（ minute ） 一つのアウトプットファイルに書き込む時間数 リスタートするか リスタートのインターバル &time_control run_days = 4, run_hours = 0, run_minutes = 0, run_seconds = 0, start_year = 2006, 1999, 1999, start_month = 08, 09, 09, start_day = 27, 27, 22, start_hour = 00, 06, 12, start_minute = 00, 00, 00, start_second = 00, 00, 00, end_year = 2006, 1999, 1999, end_month = 08, 09, 09, end_day = 31, 27, 24, end_hour = 00, 06, 00, end_minute = 00, 00, 00, end_second = 00, 00, 00, interval_seconds = 21600 input_from_file =.true.,.true.,.false., fine_input_stream = 0, 0, 0, history_interval = 10, 30, 30, frames_per_outfile = 6, 6, 1000, restart =.false., restart_interval = 5000, io_form_history = 2 io_form_restart = 2 io_form_input = 2 io_form_boundary = 2

21 21 namelist.input （ wrfv2.1.2 ） 時間ステップ ドメイン数 経度方向開始格子点 経度方向終了格子点 緯度方向開始格子点 緯度方向終了格子点 鉛直方向開始格子点 鉛直方向終了格子点 debug_level = 0 &write_input = t &inputout_interval = 60 &input_outname = 'wrf_3dvar_input_d01_990923' &inputout_begin_y = 0 &inputout_begin_mo = 0 &inputout_begin_d = 0 &inoutout_begin_h = 3 &inputout_begin_m = 0 &inputout_begin_s = 0 &inputout_end_y = 0 &inputout_end_mo = 0 &inputout_end_d = 0 &inputout_end_h = 12 &inputout_end_m = 0 &inputout_end_s = 0 / &domains time_step = 30, time_step_fract_num = 0, time_step_fract_den = 1, max_dom = 1, s_we = 1, 1, 1, e_we = 301, 301, 241, s_sn = 1, 1, 1, e_sn = 301, 301, 331, s_vert = 1, 1, 1, e_vert = 45, 50, 31,

22 22 namelist.input （ wrfv2.1.2 ） x 方向格子間隔 y 方向格子間隔 ドメイン番号 親ドメイン 親ドメインにおける領域経度方向開始格子点 親ドメインにおける領域緯度方向開始格子点 親ドメインとの格子間隔比 親ドメインとの時間ステップ比 スムースをかけるか 物理パラメタリゼーション 微物理スキーム 長波放射スキーム 短波放射スキーム 放射スキームの時間間隔 接地層スキーム 土壌スキーム 境界層スキーム 境界層スキームの時間間隔 積雲パラメタリゼーション 積雲パラメタの時間間隔 地層の数 dx = 5000, 1000, 1000, dy = 5000, 1000, 1000, grid_id = 1, 2, 3, parent_id = 1, 1, 2, i_parent_start = 0, 100, 60, j_parent_start = 0, 120, 30, parent_grid_ratio = 1, 3, 9, parent_time_step_ratio = 1, 3, 9, feedback = 1, smooth_option = 0 / &physics mp_physics = 2, 2, 2, ra_lw_physics = 1, 1, 1, ra_sw_physics = 1, 1, 1, radt = 30, 3, 5, sf_sfclay_physics = 1, 2, 2, sf_surface_physics = 1, 1, 1, bl_pbl_physics = 1, 2, 2, bldt = 0, 0, 0, cu_physics = 0, 0, 0, cudt = 0, 0, 0, isfflx = 1, ifsnow = 0, icloud = 1, surface_input_source = 1, num_soil_layers = 5, mp_zero_out = 0,

23 23 namelist.input （ wrfv2.1.2 ） maxiens = 1, maxens = 3, maxens2 = 3, maxens3 = 16, ensdim = 144, / &dynamics w_damping = 0, diff_opt = 1, km_opt = 4, base_temp = 288. khdif = 0, 0, 0, kvdif = 0, 0, 0, non_hydrostatic =.true.,.true.,.true., / &bdy_control spec_bdy_width = 5, spec_zone = 1, relax_zone = 4, specified =.true.,.false.,.false., nested =.false.,.true.,.true., / &namelist_quilt nio_tasks_per_group = 0, nio_groups = 1, /

24 24 WRFV2.2 1.http://www.mmm.ucar.edu/wrf/u sers/download/get_source2.htm l から ‘ WRFV2.2.TAR.gz ’ をダウ ンロードし解凍する。http://www.mmm.ucar.edu/wrf/u sers/download/get_source2.htm l 2. 行いたい数値実験のコンパイルを 行い実行形式ファイル （ ndown.exe, real.exe, wrf.exe ）を 作る。 3.wrfsi, wps で作った初期・境界値 ファイル（ wrf_real…, met_grid… ）にリンクを貼る。 3.namelist.input を編集する。 4.real.exe を実行し、 mass 座標の入力 ファイルを作る。 5.wrf.exe を実行する。 % mv WRFV2.2.TAR.gz /work1/WRF/ % tar -xvzf WRFV2.2.TAR.gz % cd WRFV2 %./configure %./compile % cd test/em_real % ln – sf /work1/WRF/wrfsi/domains/ /siprd/wrf?input*. or % ln – sf /work1/WRF/WPS/met_grid*. % vi namelist.input % real.exe % wrf.exe

25 25 namelist.input （ wrfv2.2 ） &time_control run_days = 4, run_hours = 0, run_minutes = 0, run_seconds = 0, start_year = 2006, 2000, 2000, start_month = 08, 01, 01, start_day = 27, 24, 24, start_hour = 00, 12, 12, start_minute = 00, 00, 00, start_second = 00, 00, 00, end_year = 2006, 2000, 2000, end_month = 08, 01, 01, end_day = 31, 25, 25, end_hour = 00, 12, 12, end_minute = 00, 00, 00, end_second = 00, 00, 00, interval_seconds = 21600 input_from_file =.true.,.false.,.false., history_interval = 60, 60, 60, frames_per_outfile = 6, 1000, 1000, restart =.false., restart_interval = 5000, io_form_history = 2 io_form_restart = 2 io_form_input = 2 io_form_boundary = 2 debug_level = 0 計算日数 計算時間（日数を引いたもの） 計算分（日数、時間を引いたもの） 計算秒（日数、時間、分を引いたもの） 開始年（ yyyy ） 開始月（ mm ） 開始日（ dd ） 開始時（ hh ） 開始分（ mm ） 開始秒（ ss ） 終了年（ yyyy ） 終了月（ mm ） 終了日（ dd ） 終了時（ hh ） 終了分（ mm ） 終了秒（ ss ） 入力データの時間間隔（ s ） データ入力するか アウトプットファイルへの書き込み間隔（ minute ） 一つのアウトプットファイルに書き込む時間数 リスタートするか リスタートのインターバル

26 26 namelist.input （ wrfv2.2 ） auxinput1_inname = "met_em.d. " / auxinput1_inname = "wrf_real_input_em.d. " &domains time_step = 30, time_step_fract_num = 0, time_step_fract_den = 1, max_dom = 1, s_we = 1, 1, 1, e_we = 301, 112, 94, s_sn = 1, 1, 1, e_sn = 301, 97, 91, s_vert = 1, 1, 1, e_vert = 45, 28, 28, num_metgrid_levels = 27 dx = 5000, 10000, 3333, dy = 5000, 10000, 3333, grid_id = 1, 2, 3, parent_id = 0, 1, 2, i_parent_start = 0, 31, 30, j_parent_start = 0, 17, 30, parent_grid_ratio = 1, 3, 3, parent_time_step_ratio = 1, 3, 3, feedback = 1, smooth_option = 0 / p_top_requested = 5000 interp_type = 1 入力ファイルを wrfsi 、 wps の どちらで作ったか 時間ステップ ドメイン数 経度方向開始格子点 経度方向終了格子点 緯度方向開始格子点 緯度方向終了格子点 鉛直方向開始格子点 鉛直方向終了格子点 metgrid での鉛直格子数 x 方向格子間隔 y 方向格子間隔 ドメイン番号 親ドメイン 親ドメインにおける領域経度方向開始格子点 親ドメインにおける領域緯度方向開始格子点 親ドメインとの格子間隔比 親ドメインとの時間ステップ比 スムースをかけるか

27 27 namelist.input （ wrfv2.2 ） 鉛直無次元気圧座標の格子点 物理パラメタリゼーション 微物理スキーム 長波放射スキーム 短波放射スキーム 放射スキームの時間間隔 接地層スキーム lowest_lev_from_sfc =.false. lagrange_order = 1 force_sfc_in_vinterp = 1 zap_close_levels = 500 sfcp_to_sfcp =.false. adjust_heights =.false. eta_levels = 1.000, 0.999, 0.998, 0.997, 0.994, 0.992, 0.989, 0.985, 0.981, 0.976, 0.971, 0.965, 0.958, 0.952, 0.944, 0.936, 0.927, 0.918, 0.908, 0.898, 0.888, 0.877, 0.865, 0.853, 0.841, 0.828, 0.814, 0.800, 0.783, 0.763, 0.733, 0.694, 0.646, 0.591, 0.530, 0.464, 0.396, 0.327, 0.259, 0.195, 0.138, 0.090, 0.052, 0.022, 0.000 eta_levels = 1.000, 0.993, 0.983, 0.970, 0.954, 0.934, 0.909, 0.880, 0.845, 0.807, 0.765, 0.719, 0.672, 0.622, 0.571, 0.520, 0.468, 0.420, 0.376, 0.335, 0.298, 0.263, 0.231, 0.202, 0.175, 0.150, 0.127, 0.106, 0.088, 0.070, 0.055, 0.040, 0.026, 0.013, 0.000 &physics mp_physics = 3, 3, 3, ra_lw_physics = 1, 1, 1, ra_sw_physics = 1, 1, 1, radt = 5, 30, 30, sf_sfclay_physics = 2, 1, 1,

28 28 namelist.input （ wrfv2.2 ） 土壌スキーム 境界層スキーム 境界層スキームの時間間隔 積雲パラメタリゼーション 積雲パラメタの時間間隔 地層の数 sf_surface_physics = 1, 1, 1, bl_pbl_physics = 2, 1, 1, bldt = 0, 0, 0, cu_physics = 0, 1, 0, cudt = 0, 5, 5, isfflx = 1, ifsnow = 0, icloud = 1, surface_input_source = 1, num_soil_layers = 5, ucmcall = 0, mp_zero_out = 0, maxiens = 1, maxens = 3, maxens2 = 3, maxens3 = 16, ensdim = 144, / &fdda / &dynamics w_damping = 0, diff_opt = 1, km_opt = 4, diff_6th_opt = 0, diff_6th_factor = 0.12, damp_opt = 0, base_temp = 290.

29 29 namelist.input （ wrfv2.2 ） zdamp = 5000., 5000., 5000., dampcoef = 0.01, 0.01, 0.01 khdif = 0, 0, 0, kvdif = 0, 0, 0, non_hydrostatic =.true.,.true.,.true., pd_moist =.false.,.false.,.false., pd_scalar =.false.,.false.,.false., / &bdy_control spec_bdy_width = 5, spec_zone = 1, relax_zone = 4, specified =.true.,.false.,.false., nested =.false.,.true.,.true., / &grib2 / &namelist_quilt nio_tasks_per_group = 0, nio_groups = 1, /

30 30 WRF one-way nested Run 1. 粗いドメイン（ A ）での計算を行 う。 2.wrfsi,wps で、領域 A に 1 つ小さい領 域（ B ）をネストした wrf_real…, met_grid… を作る。 3. 初期値の …d02 を …d01 に上書きす る。 4.namelist.input を B 用に編集し real.exe を実行する。 5. 得られた wrfinput_d01 を初期値の …d02 に上書きする。 6.namelist.input を A,B ２ドメイン用に 編集する。 7.ndown.exe を実行する。 8….d02 の初期値・境界値を …d01 に 上書きする。 9.namelist.input を B 用に編集する。 10.wrf.exe を実行する。 % cd WRFV2/test/em_real % ln – sf /work1/WRF/wrfsi/domains/T /siprd/wrf_input*. % mv wrf_real_input_em.d02 … wrf_real_input_em.d01 … % vi namelist.input!---for B % real.exe % mv wrfinput_d01 wrf_real_input_em.d02 … % vi namelist.input!---for A,B % ndown.exe % mv wrfinput_d02 wrfinput_d01 % mv wrfbdy_d02 wrfbdy_d01 % vi namelist.input!---for B % wrf.exe

31 31 WRF two-way nested Run 1.wrfsi,wps で、大、小２つの領域 A,B 用の wrf_real…, met_grid… を 作る。 2.WRFV2/test/em_real にリンクを貼 る。 3.namelist.input を A ・ B 両用編集し real.exe を実行する。 （ max_dom=2 とする） 4.wrfinput_d01 と wrfbdy_d01 、 wrfinput_d02 が作られる。 5.wrf.exe を実行する。 % cd WRFV2/test/em_real % ln – sf /work1/WRF/wrfsi/domains/T /siprd/wrf_input*. % vi namelist.input % real.exe % ls … wrfbdy_d01 wrfinput_d01 wrfinput_d02 … % wrf.exe

32 32 WRF2GrADS 1. http://www.mmm.ucar.edu/wrf/u sers/download/get_source.html から ‘ wrf2grads.tar.gz ’ をダウン ロードし解凍する。 http://www.mmm.ucar.edu/wrf/u sers/download/get_source.html 2.control_file で、アウトプットから 読み込む時間、データ等を指定 する。 3.wrf_to_grads を実行する。 % mv wrf2grads.tar.gz /work1/WRF % tar xvzf wrf2grads.tar.gz % cd WRF2GrADS % vi control_file % wrf_to_grads control_file

33 33 control_file （ WRF2G ｒ ADS ） アウトプットファイルからの入力時間 数と その時間 －をつけるとファイル内全ての時間を 書き出す ３次元データ -1 ! number of times to put in GrADS file, negative means ignore the times 1 2006-08-27_00:00:00 end_of_time_list ! 3D variable list for GrADS file ! indent one space to skip U ! U Compoment of wind V ! V Component of wind UMET ! U Compoment of wind - rotated (diagnostic) VMET ! V Component of wind - rotated (diagnostic) W ! W Component of wind THETA ! Theta TK ! Temperature in K TC ! Temperature in C TKE ! TURBULENCE KINETIC ENERGY P ! Pressure (HPa) Z ! Height (m) QVAPOR ! Vapor QCLOUD ! Cloud Water QRAIN ! Rain Water QICE ! - QSNOW ! - QGRAUP ! - TKE_MYJ ! TKE FROM MELLOR-YAMADA-JANJIC PB ! BASE STATE PRESSURE AT HALF LEVEL TD ! Dewpoint Temperature (diagnostic) RH ! Relative Humidity (diagnostic) ! Soil variables TSLB ! SOIL TEMPERATURE

34 34 control_file （ WRF2G ｒ ADS ） SMOIS ! SOIL MOISTURE ! below a list of fields from SI static and input files LANDUSEF ! - SOILCTOP ! - SOILCBOT ! - SPECHUMD ! - GREEN12M ! - ALBDO12M ! - end_of_3dvar_list ACSNOM ! ACCUMULATED MELTED SNOW ACSNOW ! ACCUMULATED SNOW AKHS ! SFC EXCH COEFF FOR HEAT AKMS ! SFC EXCH COEFF FOR MOMENTUM CANWAT ! CANOPY WATER GLW ! DOWNWARD LONG WAVE FLUX AT GROUND SURFACE GSW ! DOWNWARD SHORT WAVE FLUX AT GROUND SURFACE HFX ! UPWARD HEAT FLUX AT THE SURFACE HGT ! Terrain Height IVGTYP ! VEGETATION TYPE ISLTYP ! SOIL TYPE LU_INDEX ! LAND USE CATEGORY MAPFAC_M ! Map scale factor on mass grid MU ! Perturbation dry air mass in column MUB ! base state dry air mass in column MU0 ! initial dry mass in column Q2 ! QV at 2 M QFX ! UPWARD MOISTURE FLUX AT THE SURFACE RAINC ! ACCUMULATED TOTAL CUMULUS PRECIPITATION ２次元データ

35 35 control_file （ WRF2G ｒ ADS ） RAINCV ! TIME-STEP CUMULUS PRECIPITATION RAINNC ! ACCUMULATED TOTAL GRID SCALE PRECIPITATION SFROFF ! SURFACE RUNOFF slvl ! sea level pressure SMSTAV ! MOISTURE VARIBILITY SNOW ! SNOW WATER EQUIVALENT SNOWC ! FLAG INDICATING SNOW COVERAGE (1 FOR SNOW COVER) SST ! SEA SURFACE TEMPERATURE T2 ! TEMP at 2 M TH2 ! POT TEMP at 2 M TMN ! SOIL TEMPERATURE AT LOWER BOUNDARY TSK ! SURFACE SKIN TEMPERATURE U10 ! U at 10 M U10M ! U at 10 M - rotated V10 ! V at 10 M V10M ! V at 10 M - rotated UST ! friction velocity UDROFF ! UNDERGROUND RUNOFF VEGFRA ! VEGETATION FRACTION WEASD ! WATER EQUIVALENT OF ACCUMULATED SNOW XLAT ! LATITUDE, SOUTH IS NEGATIVE XLONG ! LONGITUDE, WEST IS NEGATIVE XLAND ! LAND MASK (1 FOR LAND, 2 FOR WATER) ! below a list of fields from SI static and input files ALBBCK ! - LANDMASK ! - PMSL ! - SLOPECAT ! -

36 36 control_file （ WRF2G ｒ ADS ） SHDMAX ! - SHDMIN ! - SNOALB ! - SOILHGT ! - ST000010 ! - ST010040 ! - ST040100 ! - ST100200 ! - SM000010 ! - SM010040 ! - SM040100 ! - SM100200 ! - TOPOSTDV ! - TOPOSLPX ! - TOPOSLPY ! - XICE ! - end_of_2dvar_list ! All list of files to read here ! Indent not to read ! Full path OK /DATA/wrfstatic_d02 /DATA/wrf_real_input_em.d02.2000-01-24_12:00:00 /work1/miyamoto/WRF/WRFV2.2/WRFV2/test/em_real/wrfout_d01_2006-08-27_00:00:00 /DATA/b_wave/wrfout_d01_0001-01-01_00:00:00 /DATA/grav2d_x/wrfout_d01_0001-01-01_00:00:00 /DATA/hill2d_x/wrfout_d01_0001-01-01_00:00:00 /DATA/quarter_ss/wrfout_d01_0001-01-01_00:00:00 /DATA/squall2d_x/wrfout_d01_0001-01-01_00:00:00 入力ファイル名

37 37 control_file （ WRF2G ｒ ADS ） /DATA/squall2d_y/wrfout_d01_0001-01-01_00:00:00 end_of_file_list ! Now we check to see what to do with the data real ! real (input/output) / ideal / static 1 ! 0=no map background in grads, 1=map background in grads 1 ! specify grads vertical grid ! 0=cartesian, ! -1=interp to z from lowest h ! 1 list levels (either height in km, or pressure in mb) 1000.0 950.0 900.0 850.0 800.0 750.0 700.0 650.0 600.0 550.0 500.0 450.0 400.0 350.0 300.0 250.0 200.0 150.0 100.0 データの種類（ real 、 ideal 、 static ） 地図投影するか（ 0→ しない、 1→ す る） 鉛直座標の指定 0→ 直交座標系 -1→h を内挿 1→ 下に示すレベル（気圧、高度）で出 力

38 38 ARW Post （ Post-Processing ） 1.http://www.mmm.ucar.edu/wrf/users/ download/get_source.html から ‘ ARWpost.tar ’ をダウンロードし 解凍する。http://www.mmm.ucar.edu/wrf/users/ download/get_source.html 2. namelist.ARWpost を編集し、出力 期間や変数、高度などを設定す る。 3.ARWpost を実行する。 % mv ARWpost.tar /work1/WRF % tar xvf ARWpost.tar % cd ARWpost % vi namelist.ARWpost %./ARWpost

39 39 namelist.input （ ARWpost ） 開始時刻 終了時刻 データの間隔 入力ファイル名 出力ファイル名 書き出す変数 出力ファイルの形式 &datetime start_date = '2006-08-27_00:00:00', end_date = '2006-08-28_00:00:00', interval_seconds = 3600, / &io io_form_input = 2, input_root_name = '/home/miyamoto/0612WRFOUT/CPL/wrfout' output_root_name = '/fy2c/work1/miyamoto/wrf/ARWpost/0612' plot = 'file' fields = ',pressure,tk,tc,rh,umet,cape,dbz,frv,u10m,v10m' fields_file = 'myLIST' output_type = 'grads' mercator_defs =.true. / output_type = 'grads' & output_type = 'v5d' fields = 'height,theta,tc,tk,td,rh,umet,vmet,pressure,dbz,max_dbz,u 10m,v10m,slp,mcape,mcin,lcl,lfc,cape,cin' plot = 'all' plot = 'basic' ! see gridinfo_module.F90 for a list plot = 'file' ! give a filename in "field_file" plot = 'list' ! give a list of fields in "fields", seperated with commas

40 40 namelist.input （ ARWpost ） 内挿方法 内挿レベル 0→ モデルでのレベル 1→ 指定したレベル -1→ plot = 'basic_file' plot = 'basic_list' plot = 'list_file' plot = 'all_file' plot = 'all_list' plot = 'basic_list_file' plot = 'all_list_file' &interp interp_method = 1, interp_levels = 1000.,950.,900.,850.,800.,750.,700.,650.,600.,550.,500.,45 0.,400.,350.,300.,250.,200.,150.,100., / interp_method = 0, ! 0 is model levels, -1 is nice height levels, 1 is user specified pressure/height interp_levels = 1000.,950.,900.,850.,800.,750.,700.,650.,600.,550.,500.,45 0.,400.,350.,300.,250.,200.,150.,100., interp_levels = 0.25, 0.50, 0.75, 1.00, 2.00, 3.00, 4.00, 5.00, 6.00, 7.00, 8.00, 9.00, 10.0, 11.0, 12.0, 13.0, 14.0, 15.0, 16.0, 17.0, 18.0, 19.0, 20.0, interp_levels = 0.994, 1.00, 1.02, 1.03, 1.058, 1.099, 1.141, 1.183, 1.208, 1.233, 1.258, 1.283, 1.308, 1.333, 1.383, 1.433, 1.483, 1.533, 1.583, 1.633, 1.683, 1.733, 1.783, 1.833, 1.883, 1.933, 1.983, 2.0, 2.5, 3.00, 3.5, 4.00, 4.5, 5.0, 7.5, 10.0, 12.5, 15.0, 20.0,

41 41 MM5toWRF MM5 で p 座標系で書かれているファ イル（ REGRID ）を WRF の hinterp ファイルに書き換えるプ ログラム 1. http://www.mmm.ucar.edu/wrf/u sers/utilities/util.htm から ‘ mm5_p_convert.tar ’ をダウン ロードし解凍する。 http://www.mmm.ucar.edu/wrf/u sers/utilities/util.htm 2.make を行い実行形式のファイルを 作成する。 3.namelist.input を編集する。 4.mm5pconvert を実行する。 % mv mm5_p_convert.tar /work1/WRF % tar xvf mm5_p_convert.tar % cd mm5_p_convert % make % vi namelist.input %./mm5pconvert

42 42 namelist.input （ mm5_p_convert ） 入力ファイル名（ REGRID 形式） 開始年 (yyyy) 開始月 (mm) 開始日 (dd) 開始時間（ hh ） 終了年 (yyyy) 終了月 (mm) 終了日 (dd) 終了時刻（ hh ） データ時間間隔 入力ファイル時間が 24h 以下か否か 上端気圧面 &record0 input_file = '/fy2c/work1/miyamoto/mm5/REGRID/regridder/REGRII D_DOMAIN1' / ! pressure-level data file name &record1 start_year = 2006 ! The starting and start_month = 08 ! ending dates to start_day = 28 ! process start_hour = 00 end_year = 2006 end_month = 08 end_day = 27 end_hour = 00 interval = 0 ! time difference (s) less_than_24h =.FALSE. / ! if input is less than 24 h &record2 ptop = 7000 ! top pressure if need to be redefined wrth2o =.TRUE. ! T/F specific humidity wrt H2O psfc_method = 0 / ! do not change for now &record3 simulation_name= 'WRF MM5 Comparison Simulation' user_desc = 'WRF Users' /

43 43 Typhoon Bogus in WRF 1. wrfsi で計算領域を作る。 2.MM5/TERRAIN で 1. で作った領域と 同じものを作る。 3.Pregrid で製作したデータを基に Bogus を入れて REGRID ファイルを 作る。 4.mm5_p_convert を通し、 wrfsi の hinterp ファイルを作り wrfsi に渡す。 5.wrf_real_input… を作り通常通り wrf を 実行する。 % cd WRF/wrfsi %./wrf_tools % cd../../MM5/TERRAIN % vi terrain.deck %./terrain.deck % cd../REGRID/pregrid % vi pregrid.csh %./pregrid.csh % cd../regridder % vi namelist.input %./regridder % cd WRF/mm5_p_convert % vi namelist.input %./mm5pconvert % cp hinterp*../wrfsi/domains/ /siprd % cd../wrfsi/bin % setenv INSTALLROOT /work1/miyamoto/WRF/wrfsi % setenv MOAD_DATAROOT /work1/miyamoto/WRF/wrfsi/domains/ %./vinterp.exe

44 44 WPS by using MANAL ① 1. ungrib.exe を行う前に GRIB データの リンクを張る際、 MANAL データと NCEP データのリンクを同時に貼る。 2.Vtable を GFS に指定し、通常通り ungrib.exe を実行する。 % cd WRF/WPS % ln -s /work1/miyamoto/WRF/WPS/ungrib/Variable_ Tables/Vtable.GFS Vtable % link_grib.csh /work1/miyamoto/DATA/0612/* %./ungrib.exe

45 45 WPS by using MANAL ② 1. MANAL データにリンクを貼る。 2. Vtable を GFS に指定し、通常通り ungrib.exe を実行する。 3. NCEP データにリンクを貼る。 4. namelist.wps を開き、 ungrib.exe で生 成されるファイルのヘッド名 （ prefix= で設定）を変更する（ e.g. prefix=‘NCEP’ ）。 5. ungrib.exe を実行する。 6. 再び namelist.wps を開き、 metgrid.exe で読み込まれるデータのヘッド名 を、先の２つにする。 （ fg_name=‘FILE’,’NCEP’ ） 7. metgrib.exe を実行する。 % cd WRF/WPS % link_grib.csh /work1/miyamoto/DATA/MANAL/0612/* % ln -s /work1/miyamoto/WRF/WPS/ungrib/Variable_ Tables/Vtable.GFS Vtable %./ungrib.exe % link_grib.csh /work1/miyamoto/DATA/NCEP/0612/* % vi namelist.wps %./ungrib.exe % ls … FILE: … NCEP: … % vi namelist.wps %./metgrid.exe

46 46 WPS by using MANAL ③ 1. MANAL データにリンクを貼る。 2.Vtable を GFS に指定し、通常通り ungrib.exe を実行する。 3. 自作のプログラム（ FILE_EDIT.csh 、 HP ）を用いて MANAL では不十分 である下層（地面）データを作り、 入れ込む。 % cd WRF/WPS % link_grib.csh /work1/miyamoto/DATA/MSM/0612/* % ln -s /work1/miyamoto/WRF/WPS/ungrib/Variable_ Tables/Vtable.GFS Vtable %./ungrib.exe % vi FILE_EDIT.csh % csh FILE_EDIT.csh %./metgrid.exe

47 47 JRA-25 Run by V2.1.2, V2.2 1. wrfsi での Vtable(wrfsi/extdata/static) を 編集し、相対湿度 (relative humidity) の上に比湿 (specific humidity) 、表面 温度 (skin temperature) の上に海面温 度 (sea surface temperature) の行を加 える。 2. 気象データのあるディレクトリに anl_p, anl_chipsi のファイルを置いて おく。 3.wrf_tools を実行し、 initial data で、編 集した Vtable を用いて気象データ ファイルを作成する。 4. 通常通り実行する。 ※ WPS では、 anl_p 内の上層の比湿不足から実行不 可能 →wrfsi で初期値・境界値ファイルを作り V2.2 で実 行する。 % cd WRF/wrfsi/extdata/static % cp Vtable.GFS Vtable.JRA % vi Vtable.JRA … 51 | 100 | * | | SPECHUMD | kg kg{-1}| 52 | 100 | * | | RH | % | … 51 | 105 | 2 | | SPECHUMD | kg kg{-1}| 52 | 105 | 2 | | RH | % | … 11 | 1 | 0 | | SST | K | 11 | 1 | 0 | | SKINTEMP | K | …. % cd../../ %./wrf_tools

48 48 Idealized simulation by em_real 理想的な場に初期擾乱として MM5 用台 風ボーガスを埋め込み、 ARW の em_real で計算を行う。 1. MM5 の、地形・定常データを作る TERRAIN で作られたファイル （ TERRAIN_DOMAIN0* ）を編集す る。 2. MM5 pregrid.csh で得られる気象デー タファイルを編集する。 3. MM5 regridder で台風ボーガスを埋め 込んだ REGRID_DOMAIN0* を作る。 4. REGRID_DOMAIN0* から風速・高 度・気温・湿度の値を取り出す。 5. WRF geogrid で得られる geo_em.d0* を 編集する。 6. WRF metgrid で得られる met_em.** に、 REGRID_DOMAIN0* から得た変数 を書き込む。 7. 通常通り計算を行う。 % cd MM5/TERRAIN % vi terrain.deck %./terrain.deck % csh TER_EDIT*** % cd../REGRID/pregrid.csh % vi pregrid.csh %./pregrid.csh % csh FILE_EDIT.csh*** % cd../regridder % vi namelist.input % csh REGRID_EDIT.csh*** % cd../../../WRF/WPS % vi namelist.wps %./geogrid.exe % csh GEO_ID.csh*** %./metgrid.exe % csh MET_ID.csh*** % cd../WRFV2/test/em_real % ln – sf../../../WPS/met_em.d0* %./real.exe %./wrf_tools

49 WRF vortex-following nested run Select the ‘vortex following’ option when you conduct the configure process. compile em_real as usual. Prepare the input files except for the moving domain (only the parent domains). Edit the namelist file in WRF directory. Note that set “input_from_file”, in the column for moving domain as “false”. 49 >./configure > “Select the suitable one for your PC” > “Select the number (maybe 3) for Vortex- following nesting” >./compile em_real >& comp.log01 & > cd../WPS > vi namelist.wps >./geogrid.exe >./metgrid.exe > vi namelist.input >./real.exe >./wrf.exe

50 WRF-Var (Skamarock et al., 2005; Barker et al., 2003) Initial guess (WPS,real) Observation (obsproc) Background error (gen_be) yoyo xbxb B WRF-Var xaxa Boundary condition (WRF_BC) WRF NWC method (Parrish and Derber, 1992) Goal: minimize the cost function

51 WRF-Var 1/2 Install NetCDF, BLAS, LAPACK and BUFR and set the environment variables as… Decompress the WRFDA file and conduct configure and complie processes. Change directory to OBSPROC to make a file of the observation data because to run WRF-Var three files: initial guess, obs. data and background error covariance are needed. 51 > setenv BLAS /usr/local/lib > setenv LAPACK /usr/local/lib > setenv BUFR /usr/local/… > tar xvzf WRFDA_v3_0_1_1.tar.gz > cd WRFDA >./configure wrfda >./compile all_wrfvar >& comp.log & > ls -l./var/da/*.exe > cd./WRFDA/var/obsproc > Make > cp namelist.3dvar_obs.wrfvar-tut namelist.3dvar_obs >./3dvar_obs.exe >&! 3dvar_obs.out

52 WRF-Var 2/2 Link the input files and the executable file produced by the compiling process. Run WRF-Var. Then, “wrfvar_output” will be generated. Update the boundary condition to make it consistent with the initial condition (i.e., wrfvar_output). Link “wrfbdy” file and the executable file, and edit the parameter. After that, execute it. 52 > cd WRFDA/var/test > ln -sf../../run/LANDUSE.TBL./LANDUSE.TBL > ln -sf ------/wrfinput_d01./fg > ln - sf../../var/obsproc/obs_gts_yyyy_mm_dd.…./o b.ascii > ln -sf -------/be.dat./be.dat > ln -sf../../var/da/da_wrfvar.exe./da_wrfvar.exe > vi namelist.input >./da_wrfvar.exe >&! wrfda.log01 & > cp -p ------/wrfbdy_d01./wrfbdy_d01 > vi parame.in > ln -sf../da/da_update_bc.exe./da_update_bc.exe >./da_update_bc.exe