dowps.sh

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dowps.sh

背景

WPS顧名思義就是WRF的前處理系統(WRF Pre-processing System)，包括準備地理地形檔案的geogrid.exe、初始邊界檔案要讀取的觀測值準備ungrid.exe及網格化metgrid.exe等3支程式，而這三支程式共用同一個名單(namelist.wps demo)。
WPS要處理的數據包括
- 地理地形等靜態數據、
- 再分析數據(如FNL)、
- 海溫數據等等。
- 其結果可以成為OBSGRID、及(或)real的輸入檔案，為每一WRF作業必須的步驟。
- 詳細編譯、安裝、namelist.wps設定、VTable的設定等等，可由官網找到相關資源。此處著眼在批次操作、作業瓶頸、以及結果檢核等注意事項。
WPS相關程式有版本之對應關係。WRF4只會讀取WPS4產生檔案，會進行版本檢核。

WPS之全月執行方案

`dowps.sh`的執行

此處以批次檔dowps.sh做為處理全月之工具，則執行全年的迴圈為:

ROOT=/data/WRF4.1
for i in {0..11};do 
    ii=$(printf "%02d" $(( $i + 1 )) )
    mkdir -p $ROOT/WPS/$y$ii
    mkdir -p WPS$ii
    cd WPS$ii
    ln -s $ROOT/WPS/* .
    rm namelist.wps Vtable FILE* met_em* SST* PFILE* GRIBFILE*  
  sub dowps.sh $i
done

其中sub為將程序放在背景執行之小工具bash=$1 $2 $3 $4 $5 $6 $7 $8 $9 ${10} ${11} ${12} ${13} ${14} ${15} ${16} ${17} ${18} ${19} ${20} &
dowps.sh的引數m為0~11的月份數。
原本在WPS目錄中的檔案(namelist.wps, Vtable, FILE*, met_em*, SST*, PFILE*, GRIBFILE*等)會造成衝突，必須刪除工作目錄中的連結。

`dowps.sh`分段說明

路徑定義
- PATH1：WPS路徑，結果將會在此目錄下產生，每月一個目錄，名稱為YYYYMM
- PATH2：FNL及SST共同路徑
```
 1  3#usage: dowps.sh m (m=0~11)
 2  PATH1=$PWD
 3  PATH2=/airappz/WRF4.1.3/NCEP
```

模擬範圍、解析度等如有異動，要在ungrib前執行geogrid

   5  #cp -f $PATH1/namelist.wps.loop namelist.wps
   6  #./geogrid.exe

時間管理

定義起訖時間（前月YP/MP/15日到下月初YN/MN/05），
- 這些變數將代入名單模版中，成為本次執行的名單。
- 使用date指令進行日期的計算，可以有效避免潤年、大小月等問題。(詳Xuite)

此範例運作年份為2019年

yyyy=2019
i=$1
  ym=$(date -ud "${yyyy}-01-01 + ${i} month" +%Y%m)
  YY=$(date -ud "${yyyy}-01-01 " +%y)
  MM=$(date -ud "${yyyy}-01-01 + ${i} month" +%m)
  YP=$(date -ud "${yyyy}-${MM}-01 - 1 month" +%y)
  YN=$(date -ud "${yyyy}-${MM}-01 + 1 month" +%y)
  MP=$(date -ud "${yyyy}-${MM}-01 - 1 month" +%m)
  MN=$(date -ud "${yyyy}-${MM}-01 + 1 month" +%m)

因全月作業會涉及到前一個月及後一個月的部分檔案，須先將FNL彙集到NCEP下各個月份(覆蓋)，以便整批一起使用./link_grib.csh連結到工作目錄，並完成更名備月。

  for pth in FNL SST;do
    cd ${PATH2}/$pth/
    mkdir -p $ym
    cd $ym
    ln -sf ../20$YP/*$YP${MP}1[5-9]* .
    ln -sf ../20$YP/*$YP$MP[23]* .
    ln -sf ../20$YY/*$YY$MM* .
    ln -sf ../20$YN/*$YN${MN}0[123456]* .
  done

因同步運作，必須避免不同月份間檔案發生衝突。

創建WPS??(??=01~12)目錄並移動到該目錄，以避免平行計算時覆蓋到其他作業的控制檔(Vtable及namelist.wps)。

  ii=$(printf "%02d" $(( $i + 1 )) )
  echo "ii:"$ii
  mkdir -p $PATH1/WPS$ii
  cd $PATH1/WPS$ii

名單模版的應用
- 從主目錄複製一份名單的模版namelist.wps.loop到工作目錄
  - namelist.wps.loop的起迄時間為此處要置換的變數
    start_date = '20YP-MP-15_00:00:00','20YP-MP-15_00:00:00','20YP-MP-15_00:00:00','20YP-MP-15_00:00:00' end_date = '20YN-MN-05_00:00:00','20YN-MN-05_00:00:00','20YN-MN-05_00:00:00','20YN-MN-05_00:00:00'
  - 起迄小時都設為0點的必要性
    - WRF模式會另要求計算模擬日數、小時數，起迄小時皆0則不必須計算小時數。
    - CMAQ模式的起迄小時都必須為0時UTC
- 用sed指令置換其中的起訖時間、檔案型態
  - 在腳本中執行一變數的置換必須注意雙引號的使用：不能將變數放在雙引號之內。
  - sed指令的使用可以參考說明
  - 此階段執行FNL檔案解讀，其結果檔之前綴為FILE
    31 cp -f $PATH1/namelist.wps.loop namelist.wps 32 for cmd in "s/YN/"$YN/g "s/YP/"$YP/g "s/MN/"$MN/g "s/MP/"$MP/g ;do sed -i $cmd namelist.wps;done 33 sed -i "s/PREWD/FILE/g" namelist.wps

執行FNL檔案之解讀

使用link_grib.csh腳本將FNL檔案連結到工作目錄

執行ungrib.exe讀取FNL檔案

  ./link_grib.csh $PATH2/FNL/$ym/fnl* .
  ln -sf ./ungrib/Variable_Tables/Vtable.GFS Vtable
  ./ungrib.exe
37

同樣方式讀取grib格式之SST檔案。

  cp -f $PATH1/namelist.wps.loop namelist.wps
  for cmd in "s/YN/"$YN/g  "s/YP/"$YP/g  "s/MN/"$MN/g  "s/MP/"$MP/g  ;do sed -i $cmd namelist.wps;done
  sed -i "s/PREWD/SST/g" namelist.wps
  ./link_grib.csh  $PATH2/SST/$ym/rtg_sst* .
  ln -sf $PATH1/ungrib/Variable_Tables/Vtable.SST Vtable
  ./ungrib.exe

如SST檔案非grib格式，則不需要執行此段，
- 需另行準備SST:YYYY-MM-DD-HH_00(WPS暫存檔)。
- 參海溫的讀取。
執行metgrid

    44
    45    ./metgrid.exe
    46

將WPS??(??=01~12)下的成果彙整到$PATH1/年月目錄下，以備REAL或OBSGRID使用。

  mkdir -p $PATH1/$ym/met
  mkdir -p $PATH1/$ym/SST_FILE
    49
  cp met_em*nc $PATH1/$ym/met
  cp  FILE:20* $PATH1/$ym/SST_FILE
  cp  SST:20* $PATH1/$ym/SST_FILE

腳本出處

dowps.sh：github
模版：github

Reference

University of Waterloo, WRF Tutorial, 27 June 2019, at 14:53.
Andre R. Erler, WRF-Tools/Python/wrfrun/pyWPS.py, Commits on Nov 23, 2021.