WRFのインストール とコンパイル (gnu)

概要

大気モデル Weather Research & Forecasting Model (WRF) を用いた実験を行うため、gnuでWRFの初期設定を行ったので、それを記述する。

環境

• OS: CentOS7
• コンパイラ：gnu 11.4.0 (ローカル環境へインストールしたもの。インストールについてはこの記事を参照)

WRFの環境設定

• インストール先と変数の設定
  WRFに必要なライブラリをgnuコンパイラでインストールする。インストール方法は公式を参考にした。intelのコンパイラでインストールする際はこのホームページを参照する。以下、インストール先は${HOME}/local/WRF-gnu とする。

  $ mkdir ${HOME}/local/WRF-gnu
  $ DIR=${HOME}/local/WRF-gnu
  

  ライブラリのパスは以下のように設定

  $ export NETCDF=$DIR/netcdf
  $ export LD_LIBRARY_PATH=$NETCDF/lib:$DIR/grib2/lib${LD_LIBRARY_PATH}
  $ export PATH=$NETCDF/bin:$DIR/mpich/bin:${PATH}
  $ export JASPERLIB=$DIR/grib2/lib
  $ export JASPERINC=$DIR/grib2/include
  

  コンパイラとそのオプションは以下のように設定

  $ export CC=gcc
  $ export CXX=g++
  $ export FC=gfortran
  $ export FCFLAGS="-m64 -fallow-argument-mismatch"
  $ export F77=gfortran
  $ export FFLAGS="-m64 -fallow-argument-mismatch"
  $ export LDFLAGS="-L$NETCDF/lib -L$DIR/grib2-gcc/lib"
  $ export CPPFLAGS="-I$NETCDF/include -I$DIR/grib2-gcc/include -fcommon"
  

  　

• Zlibのインストール（hdf5のビルドに必要。）

  $ wget https://www2.mmm.ucar.edu/wrf/OnLineTutorial/compile_tutorial/tar_files/zlib-1.2.11.tar.gz
  $ tar xzvf zlib-1.2.11.tar.gz
  $ cd zlib-1.2.11
  $ ./configure --prefix=$DIR/grib2
  $ make -j 4
  $ make install
  $ cd ..
  $ rm -rf zlib*
  

　

• HDF5のインストール（netcdfのビルドに必要。）

  $ wget https://github.com/HDFGroup/hdf5/archive/hdf5-1_10_5.tar.gz
  $ tar xzvf hdf5-1.10.5.tar.gz
  $ cd hdf5-1.10.5
  $ ./configure --prefix=$DIR/netcdf-gcc --with-zlib=$DIR/grib2 --with-szlib=$DIR/grib2 --enable-fortran --enable-shared
  $ make -j 4
  $ make install
  $ cd ..
  $ rm -rf hdf5*
  

　

• netcdf-cのインストール

  $ wget https://github.com/Unidata/netcdf-c/archive/v4.7.2.tar.gz
  $ tar xzvf v4.7.2.tar.gz
  $ cd netcdf-c-4.7.2
  $ ./configure --prefix=$DIR/netcdf --disable-dap --enable-netcdf4 --enable-hdf5 --enable-shared
  $ make -j 4
  $ make install
  $ cd ..
  $ rm -rf v4.7.2.tar.gz netcdf-c*
  

　

• netcdf-fortranのインストール

  $ export LIBS=”-lnetcdf -lz”
  $ wget https://github.com/Unidata/netcdf-fortran/archive/v4.5.2.tar.gz
  $ tar xzvf v4.5.2.tar.gz
  $ cd netcdf-fortran-4.5.2
  $ ./configure --prefix=$DIR/netcdf --disable-hdf5 --enable-shared
  $ make -j 4
  $ make install
  $ cd ..
  $ rm -rf netcdf-fortran* v4.5.2.tar.gz
  

  　

• mpichのインストール

  $ wget https://www2.mmm.ucar.edu/wrf/OnLineTutorial/compile_tutorial/tar_files/mpich-3.0.4.tar.gz
  $ tar xzvf mpich-3.0.4.tar.gz
  $ cd mpich-3.0.4
  $ ./configure --prefix=$DIR/mpich
  $ make -j 4 2>&1
  $ make install
  $ cd ..
  $ rm -rf mpich*
  

  　

• libgpngのインストール（wgribに必要）

  $ wget https://www2.mmm.ucar.edu/wrf/OnLineTutorial/compile_tutorial/tar_files/libpng-1.2.50.tar.gz
  $ tar xzvf libpng-1.2.50.tar.gz
  $ cd libpng-1.2.50
  $ ./configure --prefix=$DIR/grib2
  $ make -j 4
  $ make install
  $ cd ..
  $ rm -rf libpng*
  

  　

• jasperのインストール（wgribに必要）

  $ wget https://www2.mmm.ucar.edu/wrf/OnLineTutorial/compile_tutorial/tar_files/jasper-1.900.1.tar.gz
  $ tar xzvf jasper-1.900.1.tar.gz
  $ cd jasper-1.900.1
  $ ./configure --prefix=$DIR/grib2
  $ make -j 4
  $ make install
  $ cd ..
  $ rm -rf jasper*
  

  　

• WRFで実験する際の変数を~/.bashrcに追記。

  ~/.bashrc

  DIR=${HOME}/local/WRF-gnu
  export NETCDF=$DIR/netcdf
  export LD_LIBRARY_PATH=$NETCDF/lib:$DIR/grib2/lib
  export PATH=$NETCDF/bin:$DIR/mpich/bin:${PATH}
  export JASPERLIB=$DIR/grib2/lib
  export JASPERINC=$DIR/grib2/include
  

  bashの内容を反映させる。

  $ source .bashrc
  

参考URL
https://www2.mmm.ucar.edu/wrf/OnLineTutorial/compilation_tutorial.php
https://forum.mmm.ucar.edu/threads/full-wrf-and-wps-installation-example-gnu.12385/
https://forum.mmm.ucar.edu/threads/full-wrf-and-wps-installation-example-intel.15229/
https://qiita.com/jsasaki/items/00bc30207e9ad7f81532
https://estuarine.jp/2020/05/ubuntu-intel-netcdf/
https://www.hysk.sakura.ne.jp/Linux_tips/GRIBwgribInfo

WRFのダウンロード

• WRFのユーザー登録
  WRFの公式サイトでユーザー登録
  　

• gitでソースをダウンロード
  以下では、WrfFamilyディレクトリにWRFを入れることとする。

  $ WRFDIR=${PWD}/WrfFamily
  $ mkdir WrfFamily
  $ cd WrfFamily
  $ git clone --recurse-submodules https://github.com/wrf-model/WRF
  $ git clone https://github.com/wrf-model/WPS
  

  　

• 地形データのダウンロード
  以下では、WrfFamilyディレクトリの GEOG/ 以下にデータを格納することとする。

  $ mkdir GEOG
  $ wget https://www2.mmm.ucar.edu/wrf/src/wps_files/geog_high_res_mandatory.tar.gz
  $ tar xvzf geog_high_res_mandatory.tar.gz
  $ rm geog_high_res_mandatory.tar.gz
  $ cd ..
  

参考URL
https://www2.mmm.ucar.edu/wrf/users/download/get_source.html
https://forum.mmm.ucar.edu/threads/full-wrf-and-wps-installation-example-gnu.12385/
https://www2.mmm.ucar.edu/wrf/users/download/get_sources_wps_geog.html

現実設定実験の環境の設定

• netcdfのパスの設定
  ~/.bachrcに以下が書かれていることを確認。

  ~/.bashrc

  DIR=${HOME}/local/WRF-gnu
  export NETCDF=$DIR/netcdf
  export LD_LIBRARY_PATH=$NETCDF/lib:$DIR/grib2/lib
  export PATH=$NETCDF/bin:$DIR/mpich/bin:${PATH}
  export JASPERLIB=$DIR/grib2/lib
  export JASPERINC=$DIR/grib2/include
  

  　

• WRFのコンパイル

  $ cd ${WRFDIR}
  $ cd WRF
  $ ./configure
  

  使用コンパイラはgnuのMPI並列で34（openMPと併用の場合は35）。
  Compile for nestingは1。
  コンパイルは以下のようにする。

  $ ./compile em_real >& log.compile
  

  コンパイルが上手くいったかはndow.exe, tc.exe, wrf.exeの容量がゼロでないことから確認する。

  $ du -sh main/*.exe
  

  再設定したい場合には以下のようにする。

  $ ./clean -a
  $ ./configure
  $ ./compile em_real >& log.compile
  

　

• WPS（WRF実行時の境界条件データ等を作成する）の設定

  $ cd ${WRFDIR}
  $ cd WRF
  $ ./configure
  

  設定番号はgnuのMPI並列で3番(WPSの処理においてはMPI並列の必要性は低いので、1番でも十分？）
  コンパイルは以下のようにする。

  $ ./compile >& compile.log
  

  コンパイルが上手くいったかはgeogrid/src/geogrid.exe、ungrib/src/ungrib.exe, metgrid/src/metgrid.exeの容量がゼロでないことから確認する。

  $ du -sh geogrid/src/geogrid.exe
  $ du -sh ungrib/src/ungrib.exe
  $ du -sh metgrid/src/metgrid.exe
  

　
参考URL
https://www2.mmm.ucar.edu/wrf/OnLineTutorial/Compile/wrf_compile2.php
https://www2.mmm.ucar.edu/wrf/OnLineTutorial/Compile/wps_compile2.php