【经验分享】CLM4.5单点地表资料及单站气象驱动资料制备流程

zpxie

写在前面：

对于刚接触CESM不久的初学者来说，要利用CLM4.5进行单点的模拟是个充满挑战的事情。过程还是挺痛苦的，但是一路走来，收获也不少，期间得到了诸如@彭小清 @旅行的沙丁鱼 @andrewsoong等人的大力帮助，在此一并谢过。整个地表数据及单站强迫资料制作过程大约持续了两个星期的时间，现在把整个过程中遇到的问题及我解决的方法做一个大致的介绍，希望能对以后需要做相关工作的人有所裨益。PS<由于能力有限，中间采取的方法或者解释难免存在问题，还请各位谅解。

期间经历了无数的failed，还请各位先做好心理准备O(∩_∩)O~

failed果然是successful他妈，没日没夜看了一个星期他妈终于看到successful了。

过程主要参见CESM Research Tools: CLM4 in CESM1.2.0User’s Guide Documentation 中的第二章的The File Creation Process一节和第五章的Creating your ownsingle-point/regional surface datasets和Running with your own atmosphere forcing 这两小节，建议在实践之前先熟读这几节的内容，其中第二章是对单点地表数据制作流程的详细介绍，而第五章主要是几个examples以及对气象强迫资料的一些描述。同时，部分流程需要ESMF工具的支持，需要提前安装好ESMF，ESMF安装过程自行脑补。单点Case的运行过程中需要用到lapack，也提前安装好吧，这个建议用大气所董理老师制作的packman工具安装比较方便（http://dongli.github.io/packman/）。

CLM输入数据的主要流程包括（以制作GRIDNAME为1x1_Naqu为例）：

首先在.bashrc文件中输出一些需要用到的变量

export GRIDNAME=1x1_Naqu     （格点名）

export CDATE=’date +%y%m%d’   （格点文件创建时间）

export GRIDFILE= /cesm1_2_1/models/lnd/clm/tools/shared/mkmapgrids/SCRIPgrid_${GRIDNAME}_nomask_c$CDATE.nc              （SCRIP格点文件所在路径）

export MAPFILE= /cesm1.2.1/models/lnd/clm/tools/shared/mkmapdata/map_${GRIDNAME}_noocean_to_${GRIDNAME}_nomask_aave_da_$CDATE.nc

export OCNDOM=domain.ocn_noocean.nc

export ATMDOM=domain.lnd.${GRIDNAME}_noocean.nc

1. 生成SCRIP格点文件和制图文件（使用/cesm1_2_1/models/lnd/clm/tools/shared/mkmapdata中的mkmapdata.sh脚本，用户手册中提到，该脚本默认生成的是CLM4.5的SCRIP格点文件和制图文件，如果要制作CLM4.0的制图文件，运行该脚本时加-p clm4_0即可）；

cd /cesm1_2_1/models/lnd/clm/tools/shared/mkmapdata

./ mknoocnmap.pl –p 纬度,经度 –n 1x1_Naqu

在这里记得好像会要用到../mkmapgrids/文件下的mkscripgrid.ncl脚本，而我当时用的ncl版本为6.2.1，可能是ncl版本的缘故（在低版本的ncl中不会出现该问题），使得单点的地表数据制作不能正常运行，主要是由于fspan中的值小于或者等于1，修改情况如下：

如果所在的区域包括了海洋，你还需要专门为海洋制作SCRIP文件：

cd /cesm1_2_1/tools/mapping/gen_domain_file/src（最初是没有编译的，需要先编译）

./gen_domain -m $MAPFILE -o $OCNGRIDNAME -l $ATMGRIDNAME

./mkmapdata.sh -r $GRIDNAME -f $GRIDFILE -t regional（生成mapping files）

CESM1.2.1中的mkmapdata.sh认为当时的ESMF版本不支持--netcdf4功能（实际上现在较新的版本已经支持），因而对于支持netcdf4功能的netcdf版本进行了限制，中指执行。修改了源代码。如图所示（将exit 5所在行注释掉，是不是有点简单粗暴）

2. 生成domain文件（使用/cesm1_2_1/tools/mapping/gen_domain_files中的脚本，用户手册中提到，该脚本默认生成的是CLM4.5的domain文件，如果要制作CLM4.0的制图文件，运行该脚本时加-p clm4_0即可）；

cd /cesm1_2_1/tools/mapping/gen_domain_file/src（最初是没有编译的，需要先编译）

gamke

我当时在gmake这一步编译没有通过，查看scr文件中的Makefile代码时发现是因为Makefile没有链接至netcdf库文件，这可能是我netcdf版本比较高的缘故，从4.1.3版本之后，连接netcdf库需要加上-lnetcdf或者-lnetcdff，其中-lnetcdf与-lnetcdff的区别在于The extra 'f' in the -netcdffrefers to the fortran library, whereas -lnetcdf is the c library，修改之后编译就能通过了，遇到跟netcdf问题时可以尝试着试一试。

Makefile修改前：

Makefile修改后：

cd ..

./gen_domain -m $MAPFILE -o$OCNDOM -l $ATMDOM

3. 生成地表数据（使用/cesm1_2_1/models/lnd/clm/tools/clm4_5/mksurfdata_map中的脚本，在这里，CLM4.0跟CLM4.5地表数据生成的脚本是分开的，按需选取即可）；

cd /cesm1_2_1/models/lnd/clm/tools/clm4_5/mksurfdata_map/src

gmake

cd ..

mksurfdata.pl -r usrspec -usr_gname $GRIDNAME -usr_gdate $CDATE > log.out

运行后，如果目录下：log.out文件末尾出现1. log.out文件中最后有” 1. log.out文件中最后有” Successfully created fsurdatfiles”出现，并且存在surfdata_1x1_Naqu_simyr2000.nc文件，则表示地表数据生成成功，将其复制到/data/cesm/lnd/clm2/surfdata_map（CESM输入数据所在路径）

4. 制作适用于CLM4.5的强迫数据。

这里的关键是强迫数据的时间维（time），特别的关键，强迫数据制作的成败在于此。我当时就是活生生的卡在这里好几天。主要出的问题在time的间隔选取（驱动数据1小时应为1/24，半小时应为1/48，依次类推），没有在全局熟悉中添加@conversion=”CF-1.0”。最好的解决办法是通过参照模式中自带的单点驱动数据来制作。

932686787

谢谢楼主的分享，请问你说的大气强迫数据中的time间隔是在哪里设置的？我用的是@lhaikun@163.com提供的matlab脚本，上面并没有提供时间间隔这个设置，同时也没有添加@conversion=”CF-1.0”，会影响运行吗？

zpxie

Ruby 发表于 2015-4-23 09:44
楼主在做区域的地表资料没？

区域的单点的都坐了 区域跟单点的差不多 不过要设置好这几个变量
export CENLON=105                          #区域中心点的经度
export CENLAT=35                           #区域中心点的纬度
export DX=70                               #区域经度跨度
export NX=700                              #经向格点数量
export DY=40                               #区域纬度跨度
export NY=400                              #纬向格点数量
然后./mknoocnmap.pl -p $CENLAT,$CENLON -n $GRIDNAME -dy $DY -ny $NY -dx $DX
其他的都一样  不过cesm1.2.1 做区域的时候有个小bug，输入的纬向格点个数跟经向格点个数反了，结果导致用制作的surfdata来运行时提示输入的维度跟clm要求的维度不一致，这里需要注意一下。

huaqing

学习了 谢谢分享

zpxie

huaqing 发表于 2015-3-31 15:35
学习了 谢谢分享

互相学习 相互交流

逸儿~~

{:5_213:}超级赞！！！

okgreatok

请教下，这个过程是不是驱动数据时自己的，剩下的数据时用自带文件生成的？ 区域和单点的数据制备过程是不是都要经过这些步骤？谢谢

zpxie

okgreatok 发表于 2015-4-22 18:52
请教下，这个过程是不是驱动数据时自己的，剩下的数据时用自带文件生成的？ 区域和单点的数据制备过程是不 ...

驱动数据是自己的，地表数据是自己用CLM自带的Tools制作的。。区域和单点的制备过程都差不多

Ruby

楼主在做区域的地表资料没？

潇雨

楼主好棒，我好好学吧哎

okgreatok

zpxie 发表于 2015-4-23 08:02
驱动数据是自己的，地表数据是自己用CLM自带的Tools制作的。。区域和单点的制备过程都差不多

好的，非常感谢，再请教下你，那esmf在这个过程中相当于是将表面数据插值成所需的分辨率，还是相当于只是从表面数据抠出所需单点或者区域的掩膜？还是其他作用？谢谢哈

潇雨

居然要贡献，不要这么对俺，跪求