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MMIF

Table of contents

背景

緣起與目標

由於aermet需要綜合彙整大量觀測數據、地區土地利用、蒸散、粗糙度等參數,而這些數據在中尺度大氣動力模式、如WRF或不再更新的MM5中,已經詳細考慮納入了,其空間解析度為1~9公里、時間解析度為1~6小時。因此以其模擬結果取代aermet來產生氣象數據檔案,將會有最高的地區代表性與資料的完整性。

USEPA多年來持續發展並維護mmif程式(Mesoscale Model Interface Program),其目的就是從大氣模式結果中,讀取並轉換AERMOD所需的氣象檔案。最新版本為06-27-2022,使用該轉接程式有官方提供持續性的技術支援。

詳細使用方式可以參考MMIF使用手冊

mmif將會生成aermod執行所需要的氣象檔案,包括地面氣象要素與參數.sfc檔,以及垂直探空數據檔.pfl檔案。

遠端執行系統

  • 這個遠端執行系統有3個版本,目前營運的是第2與第3版本(詳MMIF_CaaS)。
  • 2016~2020 3Km網格點預處理結果檔案連結

版本差異

  • MMIF目前最新版本為4.0(06-27-2022)版。
  • 2019年至2022年間新增之改變
datechange
2019-09-05Added “UAWINDOW -6 6 “ keyword for AERMOD mode. At high latitudes, the morning sounding falls outside the default “UAWINDOW -1 1” so no convective mixing heights were being calculated by AERMET. Only affects “aer_mixht AERMET” modes.
2019-11-08Added reading CLDFRA, if it exists in MM5 files.
2019-11-08Bug fix: some older versions of WRF don’t have CLDFRA, so test and skip if it’s not found. Error if CLOUDCOVER WRF has been chosen.
2020-03-02Bug fix: lat’s for points in KML output formatted incorrectly.
2020-04-17Change Bowen ratio calculation to use day-time hours only. It was using all hours, which conflicts with the AERMET User Guide.
2020-07-09Use lowest layer instead of U10, V10 if Z(1) < 13, to match the methodology when running in AERMET mode.
2020-10-17Add ALPHA options to use TSKY in AERMET mode, and BULKRN option.
2020-11-30Changed format statement for ASCII MEDOC files to avoid rounding roughness length values to 0.0000 (impossible value).
2020-12-15When using MMIF’s re-diagnosis of the mixing height, use temporal smoothing – the same as AERMET does.
2021-06-24Add ability to use WRF’s hybrid vertical coordinate.
2022-06-27compatible with AERMET 22112 and later, outputs additional variables in the ONSITE files

準備及編譯

雖然USEAP SCRAM網頁提供有PC上可執行的程式,但隨著電腦世界的發展,可能無法在每一個使用者平台上可以運作,因此有必要下載其程式原始碼,在本地平台上進行編譯。

  • Source Code :ZIP

  • 以下為centOS及macOS作業系統所面對到的問題與解決方案(2019及2021年版、2022也相同)。

作業系統Compilations問題
centOSifort(取消-static設定)
macOSgfortran(9~12)crt0.o、-fbounds-check、 mismatch between arguments
  • 問題1:missing of crt0.o, macOS沒有這個C的obj。
  • 問題2:新版gfortran對-fbounds-check 較舊版嚴格,程式對iPt、OutTyp等變數並不是從0開始,會嚴格檢查,因此拒絕執行。
    • 解決1.:修改程式碼(parse_control.f90)
    • 解決2.:取消-fbounds-check選項
  • 問題3:呼叫副程式的引數型態不一致(2021版本僅有此項問題)

mmif.inp之設定

mmif程式的輸入檔,除了WRF或MM5檔案本身之外,其餘設定總集在mmif.inp文字檔之內,使用者需要確認及修正的項目說明如下。

時間及空間範圍

  • start/stop 起迄時間、當地時間
  • TimeZone 時區,台灣為+8
  • grid模式網格範圍,-5表示內設值(去掉邊界5格)
變數名稱設定值說明
start2020 06 18 08start time in LST, hour-ending format
stop2020 07 20 08end time in LST, hour-ending format
gridIJ -5,-5 -5,-5default

高度、穩定度、及風速等設定

  • 各層高度:按照EPA建議
  • 穩定度等級分類方式:GOLDER(內設)
  • PBL重算:否(內設)
  • 最小風速、混合層高度、莫寧尺度:0.5m/s、1m、1m
變數名稱設定值說明
layerstop 20 40 80 160 320 640 1200 2000 3000 4000default
stabilityGOLDERdefault
PBL_recalcFALSEdefault
aer_min_speed0.5default
aer_min_mixht1.0default
aer_min_obuk1.0default

最低4層結果之輸出

  • 4類輸出檔案(shell script、onsite、upair、aersfc)
變數名稱設定值說明
POINT LL25.1208 121.2983代表位置點的經緯度座標:緯度、經度
AER_layers1 4write 2m, 10m, and the 4 lowest WRF layers。
Output aermet usefulrun_aermet_linko.cshuse .csh on Linux
Output aermet onsitelink.dat 
Output aermet upperairlink.fsl 
Output aermet aersfclink.aersfc.dat 

逐6小時高空氣象數據檔

變數名稱設定值說明
FSL_INTERVAL6output every 6 hours, not 12 (the default)高空檔時間間隔:6小時
POINT latlon25.1208 121.2983 8高空氣象代表位置點座標:緯度、經度、時差
Output aermetFSL ‘Upper air at link.FSL’高空氣象檔名、內容標記

aermod直接可讀檔案

  • 3類輸出檔案(shell script、sfc、upair)
變數名稱設定值說明
POINT latlon25.156327 121.740297 8 
AER_layers0 0write only 2m and 10m data
Output aermod usefulxiehe.info.txt 
Output aermod sfcxiehe.sfc 
Output aermod PFLxiehe.pfl 

wrf或mm5檔案及目錄

  • 檔案必須包括所有起迄時間
變數名稱設定值說明
INPUT/Users/Data/cwb/WRF_3Km/2020/20200101/wrfout_d04 
  • WRF檔名之準備
for i in $(ls /Users/WRF4.1/WRFv3/201909/run1[01]/wrfout_d04*);do
  echo INPUT $i
done >fnames.wrf
cat fnames.wrf >> mmif.inp

Reference