はじめに
これは管理人がWRF/WPSという気象解析予報モデルプログラム及びその初期化プログラムに関して、色々なトラブルに見舞われつつインストール＆使用していった時の覚え書きです。OSはVine Linux 4.1、コンパイラにはIntel C/C++ Compiler 9.1、Intel Fortran Compiler 9.1を使っています。まぁソースからのコンパイル＆インストールがほとんどなので、だいたいのUNIX系OSなら大丈夫かと思いますが。
注意
このページでは、コマンドラインで実行するコード、ファイルに記述するコードなどが書かれています。コマンドラインで実行するコードについては、#で始まる場合はルート権限での実行とし、$で始まる場合はユーザ権限で実行します。ファイルに記述するコードはbashの文法に則って記述します。基本的に、root権限でインストールするプログラムは/usr/local以下のエントリにインストールしていきますが、後で混乱を避けるために専用ディレクトリを作成し、その中にインストールしていく方式をとっています。ユーザ権限でインストールするプログラムはユーザのホームディレクトリ直下にインストールします。ダウンロードしたファイルに対して作業するときは、/tmpで行います。
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紙媒体での閲覧用にPDF版を作成しました。→WRF/WPS ユーザーガイド PDF版（最終更新: 2007年5月25日）
目次
WRF/WPSをインストール
WRF/WPSを使う
参考情報：旧バージョンのインストール
WRF/WPSをインストール
Intel C/C++ Compiler
まずはコンパイラのインストール。Intelの非商用ライセンス版コンパイラを取得。Free Non-Commercial DownloadのCompilerからC/C++ Compilerをダウンロードする。英語で非商用目的の使用かどうか、サポートを得ることはできないことへの了解が求められるが、どちらもYes。登録画面に移り、メールアドレスと所在国を入力。そのアドレスにライセンスファイルが送られてくる。ライセンスファイルが送られてきたら、/usr/local以下にディレクトリを作ってライセンスファイルを置く。
# mkdir -p /usr/local/intel/licenses # cp /tmp/NCOM_L_CMP_CPP_*.lic /usr/local/intel/licenses
次にソースファイルを/tmp以下に解凍し、作成されたディレクトリに入る。
# cd /tmp # tar zxvf l_cc_c_9.1.043.tar.gz # cd l_cc_c_9.1.043
通常ならここでそのままインストールプログラムを実行すればいいが、Vine Linux 3.xの場合はそのまま実行するとインストール途中にエラーが発生しインストールできないので、インストールする際に修正しなければならない箇所がある。data以下にあるinstall_cc.shの1456行目の記述を修正する。
### data/install_cc.sh line:1456 CMD=`type -pP $c 2>&1` ; # typeのオプションを追加
これでインストールが可能になる。インストールプログラムを実行。
# ./install.sh
1→2の順に選択し、ライセンスファイルのあるアドレスを記述する。/usr/local/intel/licenses/NCOM_L_CMP_CPP_*.lic等。
標準インストールでデバッガをインストールしても良いが、カスタムインストールで本体だけをインストールしても構わない。インストール先は/usr/local/intel/cc/9.1.043としておく。
インストールが完了したら、ライセンスファイルへのシンボリックリンクを貼っておく。
# cd /usr/local/intel/cc/9.1.043/licenses # ln -s /usr/local/intel/licenses/NCOM_L_CMP_CPP_*.lic
環境設定のパスを通す。
### ~/.bashrc ### Intel C/C++ Compiler 9.1.043 . /usr/local/intel/cc/9.1.043/bin/iccvars.sh
環境設定を有効にし、テストが成功したら終了。
# . ~/.bashrc
Intel Fortran Compiler
C/C++コンパイラ同様、Free Non-Commercial DownloadからIntel Fortran Compilerをダウンロードする。質問内容はC/C++と全く同じ。メールアドレスと国を記入し、ライセンスファイルを貰う。ライセンスファイルは同じ場所に置いておく。
# cp /tmp/NCOM_L_CMP_FOR_*.lic /usr/local/intel/licenses
ソースファイルを/tmp以下に解凍し、作成されたディレクトリに入る。
# cd /tmp # tar zxvf l_fc_c_9.1.037.tar.gz # cd l_fc_c_9.1.037
FortranコンパイラのインストールでもC/C++コンパイラと同様のインストールエラーが発生する。修正箇所は全く同じ。data以下のinstall_fc.shの1456行目を修正する。
### data/install_fc.sh line:1456 CMD=`type -pP $c 2>&1` ; # typeのオプションを追加
インストールプログラムを実行。
# ./install.sh
1→2の順に選択し、ライセンスファイルのあるアドレスを記述する。/usr/local/intel/licenses/NCOM_L_CMP_FOR_*.lic等。
標準インストールでデバッガをインストールしても良いが、カスタムインストールで本体だけをインストールしても構わない。インストール先は/usr/local/intel/cc/9.1.043としておく。
インストールが完了したら、ライセンスファイルへのシンボリックリンクを貼っておく。
# cd /usr/local/intel/fc/9.1.037/licenses # ln -s /usr/local/intel/licenses/NCOM_L_CMP_FOR_*.lic
環境設定のパスを通す。
### ~/.bashrc ### Intel Fortran Compiler 9.1.037 . /usr/local/intel/fc/9.1.037/bin/ifortvars.sh
環境設定を有効にし、テストが成功したら終了。
# . ~/.bashrc
GrADS
正式名称はGrid Analysis and Display System。解析データの可視化ソフトである。インストールはコンパイル済みのものとソースファイルからのコンパイルがあるが、ここではコンパイル済みのものを選ぶ。
Downloading GrADS Softwareから各システムの最新バージョンのコンパイル済みFull Distributionを選ぶ。Vine Linuxの場合はIntel/LINUX、linuxRHE3をダウンロード。インストールはこれを展開させるだけで良い。
# cd /tmp # tar zxvf grads-1.9b4-linuxRHE3.tar.gz -C /usr/local
次にスクリプトファイルをダウンロード、インストールする。wgetを使用し、FTPサイトからデータを取得する。
# cd /usr/local/grads-1.9b4 # mkdir scripts # cd scripts # wget ftp://grads.iges.org/grads/scripts/*
スクリプトファイルのインストールが完了したら、環境設定を記述しておく。
### ~/.bashrc
### GrADS 1.9b4
export GRADS="/usr/local/grads-1.9b4"
export PATH="${GRADS}/bin:${PATH}"
export GASCRP="${GRADS}/scripts"
export GADDIR="${GRADS}/imagesa"
環境設定を有効にしたら終了。
# . ~/.bashrc
NetCDF
NetCDFはNetwork Common Data Formの略である。WRFその他のコンパイルにはこのライブラリが必須となるので、早めにインストールしておく。NetCDF Downloadsにアクセスし、最新バージョンをダウンロードする。解凍後、ソースディレクトリへ移動。
# cd /tmp # tar zxvf netcdf.tar.gz # cd netcdf-3.6.1/src
ソースをコンパイルする。netcdf_install.shというインストール用スクリプトを記述する。
#!/bin/sh export CC=icc export CXX=icpc export FC=ifort export F90=ifort export CFLAGS="-O2" export FFLAGS="-O -mp" export CPPFLAGS="-DNDEBUG -DpgiFortran" ./configure --prefix=/usr/local/netcdf-3.6.1 make test make install
インストール先のディレクトリを作成し、インストール用スクリプトを実行する。
# mkdir /usr/local/netcdf-3.6.1 # sh netcdf_install.sh
インストール完了後、環境設定を記述する。
### ~/.bashrc
### NetCDF 3.6.1
export NETCDF="/usr/local/netcdf-3.6.1"
export NCHOME="${NETCDF}"
export NETCDFHOME="${NETCDF}"
export PATH="${NETCDF}/bin:${PATH}"
export LD_LIBRARY_PATH="${NETCDF}/lib:${LD_LIBRARY_PATH}"
export MANPATH="${NETCDF}/man:${MANPATH}"
環境設定後、設定を有効にする。
# . ~/.bashrc
HDF
HDFはHierarchical Data FormatというNetCDFと同様データフォーマットライブラリの一つである。次にインストールするNCAR Graphicsのコンパイル時には予めインストールしておく必要がある。HDF4とHDF5があるが、NCARG 4.4.1の時点ではHDF4のライブラリを必要とする。
はじめに、HDFをインストールするために構文解析器生成プログラムをインストールする必要がある。byaccはパブリックドメインyacc構文解析器生成プログラム、bisonはGNU汎用構文解析器生成プログラム、flexはスキャナ（テキストパターン認識器）生成ツールである。各システムで若干名称が違う可能性があるので、該当する構文解析器系のプログラムを確認すること。
他、画像関係の開発用ライブラリも導入する必要がある。これらも適宜確認、インストールする。
# apt-get install byacc bison flex # apt-get install libjpeg libjpeg-devel # apt-get install zlib zlib-devel
HDF Home PageからHDF4のダウンロードページに行き、Linux用のソースファイルをダウンロードする。解凍後、ソースディレクトリに移る。
# cd /tmp # tar zxvf HDF4.2r1.tar.gz # cd HDF4.2r1
インストール用スクリプトを記述する。
#!/bin/sh export CC=icc export CXX=icpc export F77=ifort export FC=ifort ./configure --prefix=/usr/local/hdf-4.2r1 make make install
インストール先ディレクトリを作成し、スクリプトを実行する。
# mkdir /usr/local/hdf-4.2r1 # sh hdf_install.sh
インストール後、bin以下にnc*実行ファイルが置かれるが、これはnetcdfのインストールで既にインストール済みである。パスの通し方によっては後々nc*を実行したときにnetcdfのものではなくこちらが実行されてしまい、上手く動かなくなる。oldディレクトリを作成し、実行ファイルを移しておく。
# cd /usr/local/hdf-4.2r1 # mkdir old # mv bin/nc* old
また、次のncargインストール時にHDFのインクルードファイルの書き換えが必要になる。これをバックアップし、修正しておく。
# cp include/hdfi.h old
### hdfi.h line:928-931 --- from #include <sys ypes.h> #include <sysstat.h> #include <io.h> #include <conio.h> --- to #include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> #include <sys/io.h> #include <ncurses.h> --- End ---
次に環境設定を行う。
### ~/.bashrc
### HDF 4.2r1
export HDF="/usr/local/hdf-4.2r1"
export HDFINC="${HDF}/include"
export PATH="${HDF}/bin:${PATH}"
export LD_LIBRARY_PATH="${HDF}/lib:${LD_LIBRARY_PATH}"
設定後、設定を有効にする。
# . ~/.bashrc
NCAR Graphics
NCAR Graphicsのインストール。まず、HDFインクルードファイルにあったncursesがインストールされている必要がある。
# apt-get install ncurses ncurses-devel
Download NCAR Graphicsにアクセスし、ページ中程の「I have read and hereby accept the GNU General Public License.」にチェックする。その他は記入しなくても構わない。ページ下の「Submit」でダウンロードページに移るので、そこから最新のソースファイルを取得する。2006年10月現在は4.4.1。解凍後、ソースディレクトリに移る。
# cd /tmp # tar zxvf ncarg-4.4.1.src.tar.gz # cd ncarg-4.4.1
インストールファイルを修正する必要があるので、適宜修正。
### ./ncarview/src/lib/libncarg_ras/hdf.c line:67-68 --- from #include <hdf/hdf.h> #include <hdf/dfgr.h> --- to #include <hdf.h> #include <dfgr.h> --- End ---
./config/LINUX.INTELのFortranコマンドifcは古いコマンド名。現在のifortに修正しておく。修正後、LINUXファイルにコピー。
### ./config/LINUX.INTEL line:31 #define FCompiler ifort -mp -Vaxlib
# cp ./config/LINUX.INTEL ./config/LINUX
インストール先ディレクトリを作成後、設定用スクリプトを実行する。インストール先ディレクトリ指定は/usr/local/ncarg-4.4.1/*とする。HDFサポートはYesにし、ライブラリのサーチパスは「/usr/X11R6/lib /usr/local/hdf-4.2r1/lib」「/usr/X11R6/include /usr/local/hdf-4.2r1/include」とする。設定後、コンパイル実行。
# mkdir /usr/local/ncarg-4.4.1 # ./Configure # make Everything >& make-output
次に高解像度海岸線データをインストールする。Rainer Feistelにアクセスし、ページ中程にあるrangs*.zip、gshhs*.zipを全てダウンロードする。インストール先ディレクトリを作成し、インストール。
# mkdir /usr/local/ncarg-4.4.1/rangs # cd /tmp # for i in 0 1 2 3 4; > do unzip rangs($i).zip; > unzip gshhs($i).zip; > done; > mv *.rim *.cat *.cel /usr/local/ncarg-4.4.1/rangs
インストール後、環境設定を行う。
### ~/.bashrc
### NCARG 4.4.1
export NCARG="/usr/local/ncarg-4.4.1"
export NCARG_ROOT="${NCARG}"
export NCARG_BIN="${NCARG}/bin"
export NCARG_LIB="${NCARG}/lib"
export NCARG_INCLUDE="${NCARG}/include"
export NCARG_RANGS="${NCARG}/rangs"
export PATH="${NCARG}/bin:${PATH}"
export LD_LIBRARY_PATH="${NCARG}/lib:${LD_LIBRARY_PATH}"
export MANPATH="${NCARG}/man:${MANPATH}"
設定後、設定を有効にする。
# . ~/.bashrc
NCL
NCLはNCAR Command Languageの略。EarthSystem Gridにアクセスし、「Scientific Data Processing and Visualization Software」→「NCAR Command Language (NCL)」→「NCL 4.2.0.a033 Release (latest) 」の順にアクセスする。ログイン画面が現れるので、IDとパスワードを入力する。
新規ユーザーの場合：
- 「request」をクリックして新アカウントを作成する。
- アカウント申請ページでは「ESG Contact Person:」以外の全項目に記入。「Request」をクリック。
- websiteから申請確認メールが届く。メールの指示に従い、メール内のURLにアクセス。
- 登録完了までしばらく待つ（一晩ほどかかる）。登録完了メールが来たらメールの指示に従う。
- ログインページにてIDとパスワードを入力。ログインページ下の「I Accept」をクリック。
「NCL 4.2.0.a033 binaries (not OPeNDAP-enabled)」→「NCL 4.2.0.a033 32-bit binary for i686 chips for LINUX (using GNU)」の順にクリックし、ファイルをダウンロードする。ダウンロードしたファイルは/tmpに移動して、解凍する。
# cd /tmp # tar zxvf ncl-4.2.0.a033.Linux_i686.tar.gz -C /usr/local/ncarg-4.4.1
以上でインストールが完了。環境設定を記述する。
### ~/.bashrc
### NCL 4.2.0
export NCLCOMMAND="${NCARG}/bin/idt"
export NCL_COMMAND="${NCARG}/bin/ncl"
設定後、設定を有効にする。
# . ~/.bashrc
以下、テスト項目。これが正常に動けば、インストールは問題ない。
--- NCARG Test --- # ncargex cpex08 # idt cpex08.ncgm # ctrans -d X11 cpex08.ncgm --- NCL Test --- # ng4ex gsun01n # ncl gsun01n.ncl
WRF
Weather Research and Forecasting Model（気象解析予報モデル）。気象シミュレーション解析プログラムの一種。WRF DownloadからWRF model tar fileをダウンロード。
WRFはユーザー権限でインストールする。mkdirでホームディレクトリ下にWRF用のディレクトリを作成する。
$ mkdir ~/WRF $ cd ~/WRF $ tar zxvf /tmp/WRFV2.2.TAR.gz $ cd WRFV2
arch/configure.defaultsの先頭に、icc/ifortの設定を追加する。
########################################################### #ARCH PC Linux i486 i586 i686, ifort+icc compiler (Single-threaded, no nesting) OMP = OMPCPP = FC = ifort CC = icc SCC = $(CC) SFC = $(FC) RWORDSIZE = $(NATIVE_RWORDSIZE) RSIZEBITS = `expr $(RWORDSIZE) * 8` PROMOTION = -real_size $(RSIZEBITS) FCDEBUG = # -g FCBASEOPTS = -w -FR -cm -I. -Vaxlib -convert big_endian -mp FCOPTIM = -O2 FCFLAGS = $(FCOPTIM) $(FCBASEOPTS) $(OMP) CFLAGS = -w # machine-specific flags needed to link in ESMF library (C++ run-time-library, etc.) ESMF_LIB_FLAGS = ESMF_IO_LIB = ESMFIOLIB ESMF_IO_LIB_EXT = ESMFIOEXTLIB INCLUDE_MODULES = -module ../main -I../external/io_netcdf -I../external/io_int -I../external/esmf_time_f90 -I../external -I../frame -I../share -I../phys -I../inc -I../chem ARCHFLAGS = -DLIMIT_ARGS -DIWORDSIZE=4 -DDWORDSIZE=8 -DRWORDSIZE=$(RWORDSIZE) -DLWORDSIZE=4 CONFIGURE_NETCDF_FLAG -DGRIB1 CONFIGURE_GRIB2_FLAG #-DIFORT_KLUDGE LD = $(FC) LDFLAGS = $(FCFLAGS) $(OMP) CONFIGURE_LDFLAGS ENVCOMPDEFS = CONFIGURE_COMPILEFLAGS CPP = ifort -E -free POUND_DEF = $(OMPCPP) $(COREDEFS) -DNONSTANDARD_SYSTEM -DCONFIG_BUF_LEN=$(CONFIG_BUF_LEN) -DMAX_DOMAINS_F=$(MAX_DOMAINS) CPPFLAGS = -I$(LIBINCLUDE) -C -P $(ARCHFLAGS) $(ENVCOMPDEFS) $(POUND_DEF) PERL = CONFIGURE_PERL_PATH REGISTRY = Registry LIB = CONFIGURE_NETCDF_LIB_PATH ../frame/module_internal_header_util.o ../frame/pack_utils.o -L../external/esmf_time_f90 -lesmf_time -L../external/io_grib1 -lio_grib1 CONFIGURE_GRIB2_LIB -L../external/io_grib_share -lio_grib_share AR = ar ru M4 = m4 -B14000 RANLIB = ranlib NETCDFPATH = CONFIGURE_NETCDF_PATH CC_TOOLS = $(CC) externals : wrf_ioapi_includes CONFIGURE_WRFIO_NF wrfio_grib_share wrfio_grib1 CONFIGURE_WRFIO_GRIB2 wrfio_int module_dm.F esmf_time module_dm.F : ( /bin/cp module_dm_warning module_dm.F ; cat module_dm_stubs.F >> module_dm.F ) wrfio_nf : ( cd ../external/io_netcdf ; make NETCDFPATH=CONFIGURE_NETCDF_PATH RANLIB="$(RANLIB)" CPP="$(CPP)" FC="$(SFC) $(PROMOTION) -FR -I. -w" ) wrfio_grib_share : ( cd ../external/io_grib_share ; make CC="$(SCC)" CFLAGS="$(CFLAGS)" RM="$(RM)" RANLIB="$(RANLIB)" CPP="$(CPP)" FC="$(SFC) $(PROMOTION) -I. $(FCDEBUG) $(FCFLAGS) -w" archive) wrfio_grib1 : ( cd ../external/io_grib1 ; make CC="$(SCC)" CFLAGS="$(CFLAGS)" RANLIB="$(RANLIB)" CPP="$(CPP)" FC="$(SFC) $(PROMOTION) -I. $(FCDEBUG) $(FCFLAGS) -w" archive) wrfio_grib2 : ( cd ../external/io_grib2 ; make CC="$(SCC)" CFLAGS="$(CFLAGS) CONFIGURE_GRIB2_INC" RM="$(RM)" RANLIB="$(RANLIB)" CPP="$(CPP)" FC="$(SFC) $(PROMOTION) -I. $(FCDEBUG) $(FCFLAGS) -w" FIXED="-fixed" archive) wrfio_int : ( cd ../external/io_int ; make CC="$(CC)" RANLIB="$(RANLIB)" CPP="$(CPP)" SFC="$(SFC) $(PROMOTION) $(FCDEBUG) $(FCBASEOPTS)" FC="$(FC) $(PROMOTION) $(FCDEBUG) $(FCFLAGS) -w" all ) esmf_time : ( cd ../external/esmf_time_f90 ; make FC="$(FC) $(PROMOTION) $(FCDEBUG) $(FCFLAGS)" RANLIB="$(RANLIB)" CPP="$(CPP) -I../../inc -I. $(POUND_DEF)" ) # compile these without high optimization to speed compile solve_interface.o : solve_interface.F shift_domain_em.o : shift_domain_em.F module_io_mm5.o : module_io_mm5.F module_si_io.o : module_si_io.F module_io_wrf.o : module_io_wrf.F module_domain.o : module_domain.F module_start.o : module_start.F module_initialize.o : module_initialize.F module_initialize_b_wave.o : module_initialize_b_wave.F module_initialize_hill2d_x.o : module_initialize_hill2d_x.F module_initialize_quarter_ss.o : module_initialize_quarter_ss.F module_initialize_squall2d_x.o : module_initialize_squall2d_x.F module_initialize_squall2d_y.o : module_initialize_squall2d_y.F module_initialize_real.o : module_initialize_real.F start_domain.o : start_domain.F wrf_bdyin.o : wrf_bdyin.F wrf_bdyout.o : wrf_bdyout.F wrf_histin.o : wrf_histin.F wrf_histout.o : wrf_histout.F wrf_inputin.o : wrf_inputin.F wrf_inputout.o : wrf_inputout.F wrf_restartin.o : wrf_restartin.F wrf_restartout.o : wrf_restartout.F wrf_bdyin.o wrf_bdyout.o wrf_histin.o wrf_histout.o wrf_inputin.o wrf_inputout.o wrf_restartin.o wrf_restartout.o solve_interface.o shift_domain_em.o module_io_mm5.o module_si_io.o module_io_wrf.o module_domain.o module_start.o module_initialize.o module_initialize_b_wave.o module_initialize_hill2d_x.o module_initialize_quarter_ss.o module_initialize_squall2d_x.o module_initialize_squall2d_y.o module_initialize_real.o module_dm.o start_domain.o : $(RM) $@ $(SED_FTN) $*.F > $*.b $(CPP) -I../inc $(CPPFLAGS) $*.b > $*.f90 $(RM) $*.b $(FC) -c $(PROMOTION) $(FCBASEOPTS) $(MODULE_DIRS) $*.f90 module_dm.o : module_dm.F module_configure.o : module_configure.F module_configure.o module_dm.o : $(RM) $@ $(SED_FTN) $*.F > $*.b $(CPP) -I../inc $(CPPFLAGS) $*.b > $*.f90 $(RM) $*.b $(FC) -c $(PROMOTION) $(FCBASEOPTS) $(MODULE_DIRS) -g -O0 $*.f90
「AMD x86_64 Intel xeon i686 ia32 Xeon Linux, ifort compiler (single-threaded, no nesting)」の設定を基にしている。ifortコンパイラでは、DIFORT_KLUDGEのフラグがあるとmodule_configure.f90のコンパイル時にメモリを消費しきってしまい、フリーズする。そのため、このフラグは使用しないようにコメントアウトする必要がある。他、Cコンパイラをicc、Fortranコンパイラをifort、CPPをifortに変更。
設定の変更が終了したらconfigureを実行する。設定は1の追加した設定を使用する。configureが終わったらコンパイル。
$ ./configure $ ./compile em_real
runディレクトリにndown.exe、real.exe、wrf.exeが作成されればコンパイル成功。
WPS
WRF Preprocessing Systemの略。WRFSIに代わり、WRF Version2.2からWPSが前処理プログラムとなる。WRFSIから大きく変更された点は、WPSの前にWRFをインストールする必要があること、GUIだけでなくCUIでも処理が可能になったこと等。ここでは簡単のために、WPSのGUIをインストールしない。
WRF DownloadのページからWPSをダウンロードする。また地理データとしてgeog.tar.gzもダウンロードすること。WRFSIのものと若干異なるので、WPS用に新しくインストールする必要がある。
$ cd ~/WRF $ tar zxvf /tmp/WPSV2.2.TAR.gz $ tar zxvf /tmp/geog.tar.gz $ mv geog GEOG $ cd WPS
WRF同様、archディレクトリにconfigure.defaultsがあるので該当個所を修正。
### arch/configure.defaults line:253-265 CC = icc SCC = icc CPP = ifort -E -free -C -P
他、zlib等GRIB2を使うために画像関係のライブラリを導入する必要がある。Vine Linuxならapt-getで簡単にインストールできる。
# apt-get install zlib zlib-devel (HDFインストール時に導入済み) # apt-get install libpng libpng-devel # apt-get install jasper jasper-devel
configureで設定。設定モードは修正を施した6.を選択する。設定後、コンパイルを実行。コンパイルには、WPSのルートディレクトリと同階層に"WRFV2"というディレクトリが存在し、その中にWRFがインストールされている必要がある。
$ ./configure $ ./compile
geogrid.exe、ungrib.exe、metgrid.exeの3つが出力されればコンパイル完了。
WRF2GrADS
WRFで出力されたファイルをGrADSで可視化する。この出力がうまくいけば、一通りの解析とその表示が可能になる。WRF Downloadの「WRF Post-Processing Software」から「Convert WRF model output in netCDF to GrADS format」にアクセスし、WRF2GrADSをダウンロードする。解凍後、ディレクトリへ移動。
$ cd ~/WRF $ tar zxvf /tmp/wrf2grads.tar.gz $ cd WRF2GrADS
インストールの設定を行う。Makefileの「linux flag (INTEL)」の箇所を修正。コメントアウトを解除し、ライブラリファイル、インクルードファイルへのパスを修正する。CPPやフラグも修正しておく。
### Makefile line:29-34 LIBNETCDF = -L/usr/local/netcdf-3.6.1/lib -lnetcdf -lm INCLUDE = -I/usr/local/netcdf-3.6.1/include -I./ FC = ifort FCFLAGS = -C -FR CPP = ifort -E -free CPPFLAGS = -I. -C -DRECL1
また、このままコンパイルすると「forrtl: severe (193): Run-Time Check Failure. The variable 'module_wrf_to_grads_util_mp_time_calc_$HOUR1' is being used without being defined」という実行時エラーを起こす。これは初期化されていない変数を使用しているというエラー。詳細は「インテル(R) Visual Fortran コンパイラー 9.1 Windows* 版 リリースノート」の変更点のうちの該当箇所を参照（Linux版のリリースノートでは9.0、9.1ともにそのような変更点は記載されていない）。これを回避するために、module_wrf_to_grads_util.Fの1066-1068行目を修正する。
### module_wrf_to_grads_util.F line:1066-1068 --- from --- hour1=hours mins1=minutes elseif ( it == 2) then --- to --- elseif ( it == 2) then hour1=hours mins1=minutes
アルゴリズムやインデントの状態を考慮すると、書き順ミスによる単純なバグ？のように見える。
修正が終わったらコンパイルを実行しても良いが、他のソースファイルまで実行可能になっているので色分けをしているときに見づらくなる。属性を変更してからコンパイルしても支障はない。
$ chmod 644 * $ make
wrf_to_grads実行ファイルが作成されればコンパイル終了。
WRF/WPSを使う
WPS
WPSを使うにはFNLデータを必要とする。WRF Downloadにある「WRF Preprocessing System test data」をダウンロードし、適当なディレクトリを作成して解凍。
$ cd ~/WRF $ mkdir -p FNL/sample $ tar zxvf /tmp/avn_data.tar.gz -C FNL/sample $ cd WPS
WPSは「geogrid.exe」→「ungrib.exe」→「metgrid.exe」の順でプログラムを走らせる。これらのプログラムの設定には、namelist.wpsを一貫して使用する。
まずgeogrid.exeを走らせる。namelist.wpsを以下のように編集する。
### namelist.wps &share wrf_core = 'ARW', max_dom = 1, start_date = '2000-01-24_12:00:00', end_date = '2000-01-25_00:00:00', interval_seconds = 21600, io_form_geogrid = 2, / &geogrid parent_id = 1, parent_grid_ratio = 1, i_parent_start = 1, j_parent_start = 1, e_we = 74, e_sn = 61, geog_data_res = '10m' dx = 30000, dy = 30000, map_proj = 'lambert', ref_lat = 34.83, ref_lon = -81.03, truelat1 = 30.0, truelat2 = 60.0, stand_lon = -90.0, geog_data_path = '../GEOG' /
ファイルの編集が終了したら、geogrid.exeを走らせる。
$ ./geogrid.exe
これで地理データの初期化が完了する。次にungrib.exeの設定を行う。
### namelist.wps &ungrib out_format = 'WPS', prefix = 'NNRP', /
FNLデータにアクセスするために、シンボリックリンクを設定する。シンボリックリンクを貼るためのCシェルスクリプトがlink_grib.cshとして提供されているのでこれを利用する。
$ ./link_grib.csh ../FNL/sample/*
処理する変数テーブルに対してシンボリックリンクを貼る。ここではNNRPを使用する。
$ ln -sf ungrib/Variable_Tables/Vtable.NNRP Vtable
設定が終了したら、ungrib.exeを走らせる。
$ ./ungrib.exe
さらにNNRPSFCの処理を行う。namelist.wpsを編集し、Vtableに対するシンボリックリンクを張り替えてungrib.exeを実行する。
### namelist.wps &ungrib out_format = 'WPS', prefix = 'NNRPSFC', /
$ ln -sf ungrib/Variable_Tables/Vtable.NNRPSFC Vtable
$ ./ungrib.exe
最後にmetgrid.exeを使用してWRFの初期化データを出力する。namelist.wpsを以下のように編集する。
### namelist.wps &metgrid fg_name = 'NNRP','NNRPSFC', io_form_metgrid = 2, /
編集が終了したら、metgrid.exeを走らせる。
$ ./metgrid.exe
出力に成功したら、met_em.*.ncというファイル群が作成される。WRFではこのファイル群を使用する。
WRF
WRFはrunディレクトリでプログラムを実行する。ディレクトリに移動し、WPSで作成したファイルをこのディレクトリに置く。
$ cd ~/WRF/WRFV2/run $ mv ~/WRF/WPS/met_em* .
WRFの設定はnamelist.inputで行う。namelist.inputに関する詳しい情報は、README.namelistを参照すること。以下、設定ファイルの情報を記す。
### namelist.input &time_control run_days = 0, run_hours = 12, run_minutes = 0, run_seconds = 0, start_year = 2000, 2001, 2001, start_month = 01, 06, 06, start_day = 24, 11, 11, start_hour = 12, 12, 12, start_minute = 00, 00, 00, start_second = 00, 00, 00, end_year = 2000, 2001, 2001, end_month = 01, 06, 06, end_day = 25, 12, 12, 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 = 180, 60, 60, frames_per_outfile = 1000, 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 / &domains time_step = 180, time_step_fract_num = 0, time_step_fract_den = 1, max_dom = 1, s_we = 1, 1, 1, e_we = 74, 112, 94, s_sn = 1, 1, 1, e_sn = 61, 97, 91, s_vert = 1, 1, 1, e_vert = 27, 28, 28, num_metgrid_levels = 27 dx = 30000, 3333, 1111, dy = 30000, 3333, 1111, grid_id = 1, 2, 3, parent_id = 0, 1, 2, i_parent_start = 0, 30, 30, j_parent_start = 0, 20, 30, parent_grid_ratio = 1, 3, 3, parent_time_step_ratio = 1, 3, 3, feedback = 1, smooth_option = 0 / &physics mp_physics = 3, 3, 3, ra_lw_physics = 1, 1, 1, ra_sw_physics = 1, 1, 1, radt = 30, 30, 30, sf_sfclay_physics = 1, 1, 1, sf_surface_physics = 1, 1, 1, bl_pbl_physics = 1, 1, 1, bldt = 0, 0, 0, cu_physics = 1, 1, 0, cudt = 5, 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, base_temp = 290. damp_opt = 0, 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, /
設定が完了したら、初期値・境界値データを作成する。Vine Linuxではスタックサイズに8192KB制限があるので、real.exeを実行する前にスタックサイズを無制限にしておく。
$ ulimit -s unlimited $ ./real.exe
初期値・境界値データがwrfbdy、wrfinputというファイルで作成される。この後、wrf.exeを実行してシミュレーションを行う。
$ ulimit -s unlimited $ ./wrf.exe
計算範囲やタイムステップによって実行時間は大きく変化する。シミュレーションが終了すると、wrfoutファイルが作成される。
WRF2GrADS
WRFで作成されたファイルはNetCDFのファイル形式をとっている。この出力ファイルをGrADSで表示できるように変換する。WRFで作成したファイルをWRF2GrADSディレクトリに移動する。
$ cd ~/WRF/WRF2GrADS $ mv ~/WRF/WRFV2/run/wrfout* .
GrADS変換プログラムを走らせるために、control_fileを編集する。
### control_file
-2 ! number of times to put in GrADS file, negative means ignore the times
2000-01-24_12:00:00
2000-01-24_18:00:00
2000-01-25_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
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
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
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 ! -
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_d01
/DATA/wrfstatic_d02
/DATA/wrf_real_input_em.d01.2000-01-24_12:00:00
/DATA/wrf_real_input_em.d02.2000-01-24_12:00:00
/DATA/real/wrfinput_d01
./wrfout_d01_2000-01-24_12:00:00
/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
/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
編集が終了したら、変換プログラムを走らせる。
$ ./wrf_to_grads control_file sample
sampleは出力名となる。出力が完了すると、GrADS形式のsample.ctlとsample.datが作成される。GrADSを起動し、出力を確認する。
$ gradsnc ga-> open sample.ctl ga-> q file ga-> d hgt ga-> c ga-> d u10m
設定通りに行うと、以下のような画像が出力される。
参考情報：旧バージョンのインストール
WRFSI
※ WRF Version2.2からWRFSIの代わりにWPSが前処理プログラムとして使われるようになっている。
WRFSIは次にインストールするWRFの初期化処理プログラム（Standard Initialization：SI）である。WRFSIからダウンロードする。研究開発用のARW型と、現業用のNMM型があるが、ここではARWを選択。また、ダウンロードページから地理データ（Geog Data）にアクセスするスクリプトファイルもダウンロードしておく。
WRFSIはPerl-Tkを使ってGUIを提供している。2006年10月現在のVine Linux 3.2の場合、このPerl-Tkのバージョンは804.026であるが、このバージョンではGUIがうまく動かない。バージョン800.025が必要になる。このバージョンのPerl-Tkがあればアンインストールしておき、独自にPerl-Tkをインストールする。SourceForge.netから該当バージョンのソースファイルをダウンロード。解凍し、ディレクトリへ移動する。
# apt-get remove perl-Tk # cd /tmp # tar jxvf perl-Tk-800.025-2-src.tar.bz2 # tar jxvf Tk-800.025.tar.bz2 # cd Tk-800.025
MakefileをPerlスクリプトで作成し、インストールする。インストール先は/usr/local/perl-Tk-800.025とする。作成したMakefileを一部修正してインストール。このときはインストールにgccを使うので、初期設定のままでよい。
# perl Makefile.PL
### Makefile PREFIX = /usr/local/perl-Tk-800.025 PERLPREFIX = /usr/local/perl-Tk-800.025 SITEPREFIX = /usr/local/perl-Tk-800.025 VENDORPREFIX = /usr/local/perl-Tk-800.025
# mkdir /usr/local/perl-Tk-800.025 # make # make test # make install
これらが完了したら、パスを通すためのシンボリックリンクを作成する。その後、テストがうまくいったら完了。
# cd /usr/local/lib # rm -rf site_perl # ln -s /usr/local/perl-Tk-800.025/lib/perl5/site_perl # perl -e 'use Tk; print " o This is Perl/Tk, version $Tk::VERSION installed in library $Tk::library "'
WRFSIはユーザ権限でインストールする。インストール先はホームディレクトリ直下にWRFディレクトリを作成し、その中とする。解凍し、ディレクトリへ移動。
$ cd ~ $ mkdir WRF $ cd WRF $ tar zxvf /tmp/wrfsi_v2.1.2.tar.gz $ cd wrfsi
WRFSIのコンパイルにはNetCDFのインストールが必須であり、同じコンパイラでコンパイルする必要がある。もしコンパイルが上手く通らない場合は、ちゃんとNetCDFのインストールが同じコンパイラで成功しているかどうか確認すること。ここではicc/ifortを一貫して使っているので問題はないと思うが。
ソースファイルの記述を修正する。./src/include/makefile_pcintel.inc.inの該当箇所を確認し、修正。
### ./src/include/makefile_pcintel.inc.in CC = icc NCARGFC = /usr/local/ncarg-4.4.1/bin/ncargf77 # PATHは適宜変更 CPP = ifort -E -free CPPFLAGS = $(INC) $(DEFS)
また、このバージョンではhinterp.exeのコンパイルエラー問題がある。hinterp.exeをコンパイルする際に、「undefined reference to nc*...（nc*関数が定義 されていない）」という一見してNetCDFのインクルードがうまくいっていないように思えるエラーが発生する。これはNetCDFの問題ではなく、hinterpのMakefileにバグが存在するためである。以下に修正用のMakefileを記述しているので、これをsrc/hinterp/Makefileと差し替えること。
参考：
- http://tornado.meso.com/wrf_forum/index.php?showtopic=694
- http://cfa-www.harvard.edu/~tkurosu/OnE/WRF/index.html
#dis
#dis Open Source License/Disclaimer, Forecast Systems Laboratory
#dis NOAA/OAR/FSL, 325 Broadway Boulder, CO 80305
#dis
#dis This software is distributed under the Open Source Definition,
#dis which may be found at http://www.opensource.org/osd.html.
#dis
#dis In particular, redistribution and use in source and binary forms,
#dis with or without modification, are permitted provided that the
#dis following conditions are met:
#dis
#dis - Redistributions of source code must retain this notice, this
#dis list of conditions and the following disclaimer.
#dis
#dis - Redistributions in binary form must provide access to this
#dis notice, this list of conditions and the following disclaimer, and
#dis the underlying source code.
#dis
#dis - All modifications to this software must be clearly documented,
#dis and are solely the responsibility of the agent making the
#dis modifications.
#dis
#dis - If significant modifications or enhancements are made to this
#dis software, the FSL Software Policy Manager
#dis (softwaremgr@fsl.noaa.gov) should be notified.
#dis
#dis THIS SOFTWARE AND ITS DOCUMENTATION ARE IN THE PUBLIC DOMAIN
#dis AND ARE FURNISHED "AS IS." THE AUTHORS, THE UNITED STATES
#dis GOVERNMENT, ITS INSTRUMENTALITIES, OFFICERS, EMPLOYEES, AND
#dis AGENTS MAKE NO WARRANTY, EXPRESS OR IMPLIED, AS TO THE USEFULNESS
#dis OF THE SOFTWARE AND DOCUMENTATION FOR ANY PURPOSE. THEY ASSUME
#dis NO RESPONSIBILITY (1) FOR THE USE OF THE SOFTWARE AND
#dis DOCUMENTATION; OR (2) TO PROVIDE TECHNICAL SUPPORT TO USERS.
#dis
SRCROOT=../..
include $(SRCROOT)/src/include/makefile.inc
RM=rm -f
.SUFFIXES: .F .o
.F.o: $(FOBJS)
$(RM) $@
$(FC) -c $(FFLAGS) $(FREE) $(INC) $(MODULELIB) $(LAPSLIB) -c $< -o $@
EXE= hinterp.exe
FSRC= hinterp.F
module_domain_info.F
module_gridded_data.F
module_hinterp_setup.F
module_hinterp_gribprep.F
proc_make_variable_metadata.F
proc_output_variable.F
proc_store_global_metadata.F
wrf_debug.F
FOBJS=$(FSRC:.F=.o)
all: $(EXE)
$(EXE): $(FOBJS)
$(FC) -o $(EXE) $(LDFLAGS) $(FOBJS) $(LAPSLIB) $(MODULELIB) $(IOAPI)
$(OTHERLIBS)
hinterp.o: module_hinterp_setup.o module_domain_info.o module_gridded_data.o
module_hinterp_gribprep.o wrf_debug.o
module_domain_info.o: module_hinterp_setup.o
module_hinterp_gribprep.o: module_hinterp_setup.o module_domain_info.o
module_gridded_data.o
proc_output_variable.o: module_hinterp_setup.o module_gridded_data.o
proc_store_global_metadata.o: module_hinterp_setup.o
debug:
($(RM) *.o *.exe *.mod *.M ; $(MAKE) $(EXE)
"MODULELIB = $(MODULELIBDEBUG)"
"FFLAGS = $(DBFLAGS)" )
clean:
$(RM) $(FOBJS) $(EXE) *.o *.mod *.M core
install: $(EXE)
$(INSTALL) $(EXE) $(INSTALLROOT)/bin/$(EXE)
修正が完了したら、コンパイルを実行する。
$ ./install_wrfsi.pl --machine=pcintel --install_ui=y
次に地理データをインストールする。「SI Geographical Data」を取得する。wgetを用いたダウンロードスクリプトがあるのでこれを使用する。ファイアーウォールでwgetが成功しない場合は、--passive-ftpオプションをスクリプト中のwgetに追加する。
$ cd ~/WRF $ sh /tmp/wget_geog.shx $ mv geog GEOG $ cd wrfsi/extdata $ rm -rf GEOG $ ln -s ../../GEOG
これで./wrf_toolsでWRFSIを実行できるが、Vine Linux 3.2ではスタックサイズが8192KBに制限されており、この制限にひっかかってLocalizationに失敗してしまう。ログを見ると、Signal 11を吐いて強制終了していることが分かる。
### wrf_tools ERROR: 65280 Command /usr/bin/perl (...)/localize_domain.pl ### localize_domain.log ERROR: (...)/gridgen_model.exe ran with signal 11
このエラーを回避するためには、スタックサイズを無制限にしてツールを実行する必要がある。次のコマンドを用いる。
$ ulimit -s unlimited $ ./wrf_tools
WRF Version2.1.2
$ cd ~/WRF $ tar zxvf /tmp/WRFV2.1.2.TAR.gz $ cd WRFV2
arch/configure.defaultsで、5566行から始まる「Intel xeon i686 ia32 Xeon Linux, ifort compiler (single-threaded, no nesting)」の設定を修正。その後、./configureスクリプトで環境設定を実行し、上記で修正した番号（7）を選択。コンパイルを実行する。
### arch/configure.defaults line:5566 CC = icc CPP = ifort -E -free
$ ./configure $ ./compile em_real
runディレクトリにndown.exe、real.exe、wrf.exeが作成されればコンパイル成功。
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