WRF (学内むけメモ)

WRF は、「Weather Research & Forecasting Model」 という気象の領域モデル (regional model) であり、 アメリカ合衆国の NCAR (National Center for Atmospheric Research) の MMM (Mesoscale and Microscale Meteorology) 部門を本拠とする チームによって開発されている。

そのウェブサイトは http://www.mmm.ucar.edu/models/wrf である。

2025年10月の作業のためのメモ

この部分は作業中のおぼえがきであり、頻繁に書きかえる。

2024年8月12日の時点での内容から、 2025年度の作業がすすむにつれて書きかえていく。

当面の作業方針

研究室には Linux マシン hamana と niigata の2台がある。 2023年度に、hamana に WRF をインストールして実行した。 WRF の実行はとうぶんのあいだ hamana でおこなう。 WRF に必要なライブラリは 2023年度に用意したものを利用し、 WRF本体、WRFの入力を用意する WPS、WRFの出力を見る RIP は、 あらためてインストールする。

WRF の作業はおもに、hamana の外付けディスク /roisdisk に ユーザーごとのディレクトリをつくり、その中でおこなう。

WRF についての保存すべき情報は /raid/wrf の下に置く。

インストールのための情報

• https://www2.mmm.ucar.edu/wrf/users/download/get_source.html [WRF Source Codes and Graphics Software Downloads]
  • 増田は大学のメールアドレスでユーザー登録してあるので、 returning users にすすむ。
• WRFモデル本体 (2025-10-23現在の最新版は 4.7.1。2024-08-01には 4.6.0 だった。)
  • https://github.com/wrf-model/WRF/releases
  • wrf-model
    • WRF Version 4.7.1
      • v4.7.1.tar.gz / 99.3 MB / Jun 3 [2025] ... 2025-10-23 これをダウンロードし、 /raid/wrf/sources に置いた。
• 入力データを準備するプログラム WPS (こちらは 2025-10-23現在の最新版が 4.6.0)
  • https://github.com/wrf-model/WPS/releases/tag/v4.6.0 [WRF Pre-processing System Version 4.6.0]
  • 2024年8月に v4.6.0.tar.gz をダウンロードした。 ダウンロードされたファイル名は WPS-4.6.0.tar.gz となった。
• 作業用ディレクトリ作成、コンパイルの準備
  • cd /roisdisk/ユーザ名
  • tar zxvf /raid/wrf/sources/v4.7.1.tar.gz
  • ln -s WRFV4.7.1 WRF
  • tar zxvf /raid/wrf/sources/WPS-4.6.0.tar.gz
  • ln -s WPS-4.6.0 WPS
• https://www2.mmm.ucar.edu/wrf/OnLineTutorial/Introduction/index.php [WRF-ARW Online Tutorial]
  • https://www2.mmm.ucar.edu/wrf/OnLineTutorial/compilation_tutorial.php [How to Compile WRF: The Complete Process]
    • 問題点: ドキュメントは、ログインシェルが csh 系であることを前提としている。 hamana のデフォールトのログインシェルは bash (sh 系)。 ログインしたなかで csh を実行し、その中で作業するのがよいかもしれないが、 2025年度は bash のままでやってみる。
    • System Environment Tests (2025年度は、2023年度整備ずみなので省略)
      • Fortran_and_C_tests.tar
    • Building Libraries (2025年度は、2023年度整備ずみなので省略)
      • mpich ... 並列処理しなければ不要
      • netcdf, netcdf-fortran ... 2023年度に /usr/local にインストールした
      • jasper ... 2023年度に /usr/local にインストールした
      • libpng, zlib ... OS標準でよいはず
    • Library Compatibility Tests (2025年度は、2023年度整備ずみなので省略)
      • Fortran_C_NETCDF_MPI_tests.tar
      • MPIがかかわる部分のテストはしない
    • Building WRF
      • configure のまえに、netcdf のありかを指定。hamana で bash のばあいは 「export NETCDF=/usr/local」。
      • ./configure
        • コンパイラは gfortranで、並列処理はしないので、 WRF 4.7.1 のばあい、選択は 32 となる。
        • nesting は、0, 1, 2, 3が選択できることになっている。 2 (preset moves) にしようとしたのだが、有効になってくれないので (configure からの warning「The moving nest option is not available due to missing rpc/types.h file.」 これは -I/usr/include/tirpc で解決するかもしれないが、未確認)、 1 (basic) でやりなおした。
        • configure からのもうひとつの warning 「Copy landread.c.dist to landread.c in share directory to bypass compile error.」 にはしたがっておく。
      • ./compile em_real >& log.compile
    • Static Geography Data http://www2.mmm.ucar.edu/wrf/users/download/get_sources_wps_geog.html
      • 今回は 上記サイトからダウンロードした geog.high_res_mandatory.tar.gz を あらかじめ /raid/wrf/WPS_GEOG に展開してある。
    • Building WPS
      • jasper ライブラリのありかを指定
        • export JASPERLIB=/usr/local/lib
        • export JASPERINC=/usr/local/include
      • ./configure
        • gfortran, serial (並列処理なし) なので、1を選択
      • configure.wps の WRF_DIR = ../WRF はそのままでよい。
      • configure.wps の geog_data_path = '/raid/wrf/WPS_GEOG'
      • ./compile >& log.compile
    • Real-time data
      • https://www2.mmm.ucar.edu/wrf/users/ [WRF Model Users' Page]
        • [Download / Input Data for WRF]
        • https://www2.mmm.ucar.edu/wrf/users/download/free_data.html
          • アメリカ合衆国 NOAA NCEP の現業予報の解析値による。
            • リアルタイムのばあいは NOAA の NCEP (数値天気予報の現業機関) のサイトから
            • 過去のデータのばあいは UCAR の NCAR (研究機関) のアーカイブから
          • 日本の気象庁の MSM解析値などによることも可能だが、増田の準備ができていない。
        • NCAR GDEX (Geoscience Data Exchange) [2024年までは RDA (Research Data Archive)、さらにむかしは DSS (Data Support Section) だった]
          • NCEP Final Analysis (GFS-FNL)
            • ds083.2 https://gdex.ucar.edu/datasets/d083002/ [NCEP GDAS Final Analysis (GFS-FNL) (1 degree)]
            • ds083.3 https://gdex.ucar.edu/datasets/d083003/ [同 (0.25 degree)]
            • ds084.1 https://gdex.ucar.edu/datasets/d084001/ [NCEP GFS (0.25 degree)]
        • 2025-10-30 の作業では、対象日時が ds083.3 がはじまる前だったので、 ds083.2 を利用した。
        • 2025-10-30 の作業では、NCAR GDEX の DATA ACCESS のうち、 「Web download」がうまくいかない。 (OSDF のサイトから韓国らしいサイトにredirect されるが、そこが応答しない。) 「Globus transfer」に進み、ORCID で Globus アカウントをつくってログインしたら、 ファイル1個ずつのダウンロードはできた。 (パソコンにダウンロードし、WinSCP で hamana の /roisdisk/masudako/FNL/ に置いた。)
    • Running WPS
      • namelist.wps を編集
        • ひとまず 2重ネストのままにする。
        • share のところでは、start_date, end_date を対象日時にする。(ネストの各段階とも同様に。) interval_seconds は、境界値データの時間間隔が 6時間ならば、21600。
        • geogrid のところでは、ref_lat, ref_long (領域中央の緯度経度)、stand_lon (地図投影変換の中心経線) を対象にあわせる。北緯・東経が正。
        • 格子点数などはよく考えるべきだが、あたえられたままでも動く。 dx, dy (外側domainの格子間隔、単位 m) を、やりたいことにあわせて設定する。
      • ./geogrid.exe >& log.geogrid
      • ./link_grib.csh /roisdisk/masudako/FNL/fnl*
      • ln -sf ungrib/Variable_Tables/Vtable.GFS Vtable
      • ./ungrib.exe
      • ./metgrid.exe >& log.metgrid
    • Running WRF
      • cd ../WRF/test/em_real
      • ln -sf ../../../WPS/met_em* .
      • namelist.input を編集
        • time_control のところの開始・終了時刻などをなおず。 interval_seconds は 6時間ならば 21600。
        • domains も namelist.input にあわせてなおす。dx, dy など。
        • 北大の川島先生のページ https://www2.lowtem.hokudai.ac.jp/multi-sphere/cloud/kawasima/WRF/wrf.html にある注意にしたがって、 metgrid の出力データを ncdump などで見て、 num_metgrid_levels と num_metgrid_soil_levels の値を確認。 namelist.input の 同じ名まえの変数の値をそれにあわせて変更。 今回は、num_metgrid_levels を 27 に変更。 num_metgrid_soil_levels は 4 のままでよい。
        • domains に「sfcp_to_sfcp = .true.」を追加 (入力データの海面気圧ではなく地表面気圧をつかう。 2025-10-30 の作業では、こうしないと real.exe でエラーになった。 FNLのモデルとWRFとの陸面標高がちがうとき どう処理されるのか疑問がのこるが。)
      • ./real.exe
      • nohup ./wrf.exe >log.wrf 2>&1 &
  • WRF USERS PAGE
    • namelist.wps: Best Practices https://www2.mmm.ucar.edu/wrf/users/namelist_best_prac_wps.html
    • namelist.input: Best Practices https://www2.mmm.ucar.edu/wrf/users/namelist_best_prac_wrf.html
• RIP
  • NCAR/RIP https://github.com/NCAR/RIP
    • バージョンは 4.7 (7 years ago)
    • 「Code」から 「Download ZIP」 でダウンロード RIP-master.zip となる。