- WRF-Hydro模型实操全解析——平台搭建、离线耦合与案例应用

全球气候变化与人类活动加剧了陆面水文循环的复杂性准确模拟大气与水文耦合过程、揭示流域水文规律是水文学研究与水资源管理的核心需求。水文模型已从传统集总式发展为分布式后者因能考虑空间异质性、精准刻画水文过程差异成为当前研究主流。 WRF-Hydro是依托WRF陆面过程发展的新一代分布式水文模型以模拟大气-水文相互作用为核心采用FORTRAN90开发具备良好扩展性和并行计算能力。与传统模型相比其优势显著空间分辨率高、物理过程全面、可与气象模型耦合、采用分布式模拟、动态适应性强且具备数据同化能力能提升模拟精度与可靠性。 凭借这些优势WRF-Hydro在洪水预报、水资源管理、生态水文研究、气候变化影响评估、流域综合管理及水电工程规划等领域应用广泛随着地球系统科学发展其应用前景将更为广阔。 但该模型应用涉及数据制备、代码编译、系统操作等多个复杂环节对初学者学习难度较大一定程度上限制了其推广。基于此本文围绕WRF-Hydro展开研究为其学习、应用与优化提供参考。第一部分、WRF-Hydro模型功能及运行流程、依赖库准备1、WRF-Hydro模型、主要模块及应用领域介绍主要介绍该模型开发背景主要模块功能以及运行的流程等2、WRF-Hydro模型运行平台及所需要外部链接库介绍主要讲解运行该模型需要的编译器环境、外部链接库等3、虚拟机系统安装使用vmware workstation 17 Pro 软件在windows10系统中可以安装Linux系统方便运行模型4、在vmware软件支持下安装Rocky Linux系统准备好模型基础平台5、安装Intel编译器以及NetCDF链接库主要为编译离线和在线WRFhydro模型提供支持6、创建Python/NCL环境为资料处理、后处理等提供支持第二部分、WRF-Hydro模式编译、离线运行及案例实践1、模型源代码主要讲解模型的源代码结构以及如何使用编译器和外部函数库将模型源代码编译为可执行程序2、编译源代码主要讲解模型编译选项、编译过程、错误处理等3、初步运行使用示例区域文件讲解模型运行所需要的主要部分等4、模型输入输出主要讲解模型使用的NetCDF文件格式及相关的处理软件如xarray等并使用ncview和Jupyterlab环境讲解如何可视化模型区域等5、案例1讲解使用示例文件模拟获取默认模式设置下的径流模拟结果并使用工具可视化6、案例2模式冷启动主要讲解模式冷启动和热启动的模式设置等涉及到模式平衡及预热等7、案例3替换降水资料模拟主要讲解使用更高质量降水资料驱动WRF-Hydro模式开展模拟等8、案例4Overland routing off模拟主要讲解关闭overland routing设置进行模拟以及overland routing的功能和作用9、案例5LSM过程参数修改模拟主要讲解修改NaohMP中主要参数包含一维和二维参数等修改和模拟等以及这些参数的主要功能和影响第三部分、结合多案例进行模式数据制备及实践应用1、案例6参数修改模拟继续讲解修改模式参数以及基流方案等2、案例7湖泊模拟案例主要讲解利用模型模拟有无湖泊对径流模拟的影响等3、工具1WPS主要讲解创建LSM区域文件以及相关的DEM、土壤、植被等4、工具2WRF-Hydro GIS工具主要讲解如何使用工具生成运行WRF-Hydro模型的Domain文件包括流域、地形、河网、湖泊等5、工具3气象驱动工具主要讲解如何使用NCL工具将主要的气象资料包括预报、模拟等资料转换为模型的驱动文件等第四部分、模式耦合编译及运行、总结1、在线耦合编译主要讲解使用编译器和外部函数库编译双向耦合水文过程的WRF模型等2、案例8WPS之geogrid主要讲解如何使用geogrid设置区域大小、分辨率、嵌套区域等3、案例9WPS之ungrib主要讲解如何使用ungrib生成WRF的气象驱动场数据4、案例10WPS之metgrid主要讲解metgrid的功能和作用5、案例11耦合模拟案例运行耦合模拟案例讲解模式输出结果等6、答疑点赞关注 私信