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尚云笔记之『光化学网格模型』安装部署记(WRF+SMOKE+CMAQ软件篇)

The following article is from 环评云 Author 尚云环境


近日,我们公众号发了尚云环境光化学网格模型安装部署记录,今天我们再说下软件篇的内容,按照用户的要求,我们需要安装 WRF SMOKE 和 CMAQ 三个模型,这三个模型安装过程挺特别,接下来一一给大家说下。

这次软件安装大概可以分为三个步骤,安装操作系统,安装库文件,安装模型,由我们公司 于华通 和 刘晶轩 分别完成,于华通负责安装操作系统、库文件、 WRF模型 和 CMAQ模型 ,刘晶轩负责 SMOKE模型 安装。

一、安装操作系统


光化学网格模型运行的操作系统并非我们平时熟悉的Windows操作系统,而是基于 Linux操作系统 ,Linux是基于POSIX的多用户、多任务、支持多线程和多CPU的开源操作系统(也就是免费的),绝大多数服务器运行的都是Linux,我们平时用的Android手机,其实也是基于Linux的。

Linux跟我们平时用的Windows系统使用上有很大的不同,Windows都是装到我们自己电脑上,用键盘和鼠标操作,而Linux则是安装在服务器上,我们在自己电脑上通过putty等客户端连接到服务器上用键盘操作,就像图1,要复制文件,Windows下选择“复制”和“粘贴”就可以完成,而在Linux下需要输入命令“cp 文件名 目录”

图1   Linux界面

我们这次安装CentOS,它也是Linux,以稳定著称,很多中小型企业的服务器安装的都是这个,用U盘做成系统盘就可以正常安装,安装的过程主要有两个地方需要设置:
1、安装的软件,这个可以根据服务器的用途来选择
2、设置磁盘分区,见图2,磁盘分区需要提前规划好,如果重新调整分区,所有数据都会丢失
其它就是选择语言、设置网络、设置用户名和密码等,相对比较简单,我们花了大约2个小时完成了CentOS的安装,还是比较快的,遥想当年,于老师以前第一次安装的时候花了2周的时间,重装了不下10次,他说那是一段不堪回首的历史……

图2   磁盘分区


二、安装库文件


库文件简单的说就是WRF、SMOKE、CMAQ安装和运行所依赖和调用的软件,需要在它们之前安装,这跟Windows系统下又差别很大,例如Windows下安装EIAProA,只需要双击EIAProA.msi然后不停的选择下一步就行,而Linux安装过程则完全不同,一般步骤是调整Makefile中的参数,然后依次输入三个命令configure、make、make install,篇幅原因,就不详细展开说这是啥了。
我们安装完操作系统后,就用笔记本电脑用putty客户端,通过ssh连接上服务器来安装,场景的样子见图3,安装的库文件一共包括5个,分别为netcdf、ioapi、jasper、libpng、zlib,都是WRF、SMOKE、CMAQ所必须的,这些库文件全都是开源的,网上可以直接下载,不受限制的使用。
这个安装时间大约花了3个小时,主要是安装的过程中需要调整源文件中的参数,时间比较长,像是ioapi的编译时间也接近要半小时。

图 3 库文件安装

三、WRF、SMOKE、CMAQ安装


这三个软件是本次软件安装的主角,其中WRF是中尺度气象模型,它模拟预测的结果用途非常广泛,处理后的结果可以用于大气模型,比如aermod、calpuff、CMAQ、CAMx等。SMOKE是排放源模型,它可以把整个模拟区域所有的污染源处理成网格源,然后用于光化学网格模型来模拟。CMAQ则是光化学网格模型,前一篇文章做了介绍,这三个模型同样也是开源的,可以从网上免费下载,比如CMAQ的下载地址是https://cmascenter.org,他们官网主页的样子见图4。

图4   CMAQ官网主页
这三个模型的安装过程类似,都是以下的步骤:
1、设置netcdf、ioapi等库文件的环境变量,Windows下面安装的程序都会在注册表中注册,其它程序可以直接从注册表中找到所需的文件,但Linux需要自己设置库文件的变量,安装过程中的报错,大部分是由于库文件环境变量设置的错误引起的。
2、编译和安装,在WRF、SMOKE、CMAQ的各个模块下,修改配置文件,然后输入类似configure、make、make install等命令安装。
3、检查需要的exe文件是否生成,比如安装WRF时候,需要检查real.exe和wrf.exe是否正常生成,否则就需要检查错误,重新编译,所有的报错信息全都是英文,想要读懂报错信息还需要有一些fortran语言基础。

这三个模型安装大约花了半天时间,时间也不是很长,其实这是于老师和刘老师历经无数次磨难,被各种错误折磨到崩溃、抓狂、抑郁(见图5),然后总结出的安装经验才这么顺利安装完成的,而且有的时候即使安装成功,运行的时候也会报莫名其妙的错误,需要重新调整安装……

图5   崩溃

所有的程序都安装完成后,我们运行了测试案例,顺利的输出正确的结果,然后我们把服务器装到机柜里,重新连接电源、显示器、网线这些,所有都安装完成的是图4的样子,接下来的工作就是培训了,我们培训完成后,再来聊聊培训的那些事情。

图 6  服务器部署完成


END


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