【开箱即用】Cygwin WRF4.4.2 For Windows 绿色免安装版

kermit

Cygwin WRF4.4.2 绿色版是在Windows环境下运行WRF最便携的方式～～
虽然WRF大多需要在高性能Linux集群上运行，但有时我们也想要在Windows下学习WRF或者做一些简单的计算。以往我们在Windows环境下运行WRF大多使用容器或者虚拟机或者子系统。但它们往往不够便携，还需要花时间配置各种环境，对于初学者的门槛也很高。
Cygwin WRF4.4.2 绿色版是由Kermit Chen开发的免安装、免配置、能够开箱即用的WRF产品，它包含了已编译的WRF、WPS、WRFDA、WRFPLUS、RTTOV、WRF-Chem、WRF-Hydro，以及NCL、CDO、NCO、MET、UPP、NCVIEW、ECCODES、Panoply、WRF Domain Wizard等一大波气象分析软件。

Cygwin WRF4.4.2 绿色版可以直接解压到U盘使用，即使换电脑也不需要重新配置环境，满足气象科研狗随时随地搬砖的需求。


——————系统需求——————

64位版本的Windows 10 、Windows 11 、Windows Server 2022；

ARM版本的Windows 11；

* 在早期版本的系统运行可能会遇到未预期的错误，我们推荐的系统环境为 Windows 10 （21H2）以上版本或 Windows 11。

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下载地址

游客，如果您要查看本帖隐藏内容请回复

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简要教程～～
下面以运行WPS为例带大家体验一下Cygwin WRF4.4.2
Step 1 下载并解压缩 然后运行 配置Piggy_WRF.bat



请注意，有同学反馈脚本会长时间卡住不动，这里特别提醒：解压缩需要的时间可能较长，期间请勿用鼠标点击或选择窗口中的文字。如果您这么做，窗口左上角将会出现选择二字，这时脚本将处于暂停运行状态，请敲一下回车使脚本继续运行！！


解压完成后，脚本将会询问您是否下载高精度地形数据和可选地形数据，如果您只想体验一下WRF，可以直接选n
【也可以通过百度网盘下载完整地形数据，下载后将压缩包放进opt目录下脚本会自动解压缩（请不要手动解压缩）】
【下载完整地形数据将会占用当前分区200GB的磁盘空间，我们也推荐使用WPS_GEOG完整地形数据高压缩率光盘镜像以节省磁盘空间】

然后按Enter键完成配置即可～～

Step 2 双击运行 Cygwin.bat 进入Cygwin环境

切换到WPS根目录：

1. cd /opt/WRF-4.4.2/WPS

复制代码

打开namelist.wps:

1. open -e namelist.wps

复制代码

* 请将WPS文件的默认打开方式配置为记事本或者VS CODE等代码编辑器，不要使用金山WPS打开。
** open命令是我们的Cygwin版本特有命令，您不能在其它Cygwin版本中使用这个命令。
*** open -e 命令首先尝试用VS Code打开，如果环境变量中不存在VS Code，则使用记事本打开。（V1.1.3.2版本新增）

您也可以用open命令打开当前目录，右键namelist.wps选择打开方式：

1. open

复制代码

*您也可以指定使用记事本打开文件：

1. notepad namelist.wps

复制代码

然后修改namelist中的区域参数，请参考官网帮助文档获得更多信息。如果您暂时不会修改，可以直接下一步。

绘图以检查区域参数是否正确：

1. ncl util/plotgrids_new.ncl

复制代码

确认无误后，运行：

1. mpirun -np 8 ./geogrid.exe

复制代码

* 请忽略PMIX ERROR，它不会造成任何影响～
** np后面的数字表示用多少个进程运行，请根据实际情况修改。该数字不能超过您的CPU核心数。例如本人的CPU为8核16线程，则最大只能设置为8，而不是16！
*** 有同学反馈当计算机名为中文或者含有特殊符号时，mpirun无法正常运行，请将计算机名设置为英文：

以Windows 11为例：

点击重命名～

输入一个英文名字～～OKK

运行成功之后，将会生成 geo_em.d01.nc、geo_em.d02.nc文件，让我们打开这个文件看看：

1. ncview geo_em.d01.nc

复制代码

选择2D变量中的LANDMASK：

也可以继续选择其它变量查看。

让我们再试试Panoply，输入：

1. Panoply geo_em.d01.nc

复制代码

可选步骤：
使用ncdump查看nc文件的变量信息：

1. ncdump -h geo_em.d01.nc

复制代码

将其中的LANDMASK变量保存到新文件：

1. cdo selvar,LANDMASK geo_em.d01.nc LANDMASK.nc

复制代码

然后，我们接着运行下ungrib：
根据namelist.wps文件的配置信息下载大气再分析资料：

下载地址：http://bbs.06climate.com/forum.p ... ertype=1#pid1156047
namelist里面的时间是：2006-08-16_12:00:00 至 2006-08-16_18:00:00

因此，你应该下载的文件为：fnl_20060816_12_00.grib1 fnl_20060816_18_00.grib1
【提示，不是只用下载开始和结束时间的数据就行了，需要下载开始到结束时间之内的所有文件～例如如果namelist里面的时间是：2006-08-16_12:00:00 至 2006-08-17_00:00:00 你应该下载fnl_20060816_12_00.grib1 fnl_20060816_18_00.grib1 fnl_20060817_00_00.grib1三个文件】

然后输入：

1. open

复制代码

用资源管理器打开当前目录，然后将刚刚下载的两个文件拷贝到这个目录。

然后输入下面的命令创建链接：

1. ./link_grib.csh fnl_200608*

复制代码

链接Vtable：

1. ln -sf ungrib/Variable_Tables/Vtable.GFS Vtable

复制代码

输入下面的命令运行ungrib：

1. ./ungrib.exe

复制代码

输入下面的命令运行metgrid：

1. mpirun -np 8 ./metgrid.exe

复制代码

[np 后面的数字请根据实际情况修改，见上文描述]
然后你会看到这些文件：

1. $ ll met_em.d0*
   
2. -rwxrw-r--+ 1 yiwei yiwei 3.0M 12月 16 17:46 met_em.d01.2006-08-16_12:00:00.nc
   
3. -rwxrw-r--+ 1 yiwei yiwei 3.0M 12月 16 17:46 met_em.d01.2006-08-16_18:00:00.nc
   
4. -rwxrw-r--+ 1 yiwei yiwei 5.6M 12月 16 17:46 met_em.d02.2006-08-16_12:00:00.nc
   

复制代码

这是metgrid将grib数据插值到地形网格上的结果。让我们打开绘图：

1. ncview met_em.d01.2006-08-16_18\:00\:00.nc

复制代码

或者也可以用Panoply查看绘图：

1. Panoply met_em.d01.2006-08-16_18\:00\:00.nc

复制代码

至此，WPS部分已经全部运行完成！！

接下来，请按照官网帮助继续运行real、wrf、da_wrfvar吧，祝您玩得开心～这篇教程也可供参考，详细说明了WPS、WRF、WRFDA的运行流程：

http://bbs.06climate.com/forum.php?mod=redirect&goto=findpost&ptid=101598&pid=1174301&fromuid=113111

下图是wrf满速运行时的任务管理器～
特别提醒，在运行WRF时请退出能退出的任何程序～～


重要提示：如果运行WRF、REAL、WRFDA等程序时出现这样（类似）的错误提示，请在rsl.error.0000文件中查看错误原因【我们的Cygwin版本至少会在报错时提示；在大型机上运行时，屏幕不会出现任何错误提示，需要自行查看rsl.error.0000是否有报错】

1. starting wrf task            0  of            1
   
2. --------------------------------------------------------------------------
   
3. MPI_ABORT was invoked on rank 0 in communicator MPI_COMM_WORLD
   
4. with errorcode 1.
   
5. 
   
6. NOTE: invoking MPI_ABORT causes Open MPI to kill all MPI processes.
   
7. You may or may not see output from other processes, depending on
   
8. exactly when Open MPI kills them.
   
9. --------------------------------------------------------------------------

复制代码

打开rsl.error.0000：

1. open -e rsl.error.0000

复制代码

***如果运行突然中断，而rsl.error.0000没有任何报错，则是由于内存不足造成的，您可以尝试：

• 用单线程运行 mpirun -np 1
• 减少格点数量
• 退出所有可以退出的其他程序
• 设置较大的虚拟内存
• 购买内存条
  

帖子推荐：【原创资源】全国超高精度海拔高程数据
http://bbs.06climate.com/forum.php?mod=viewthread&tid=104420&fromuid=113111
如想了解 Piggy_Packages 的更多功能，请查看这篇帖子：
Piggy_Packages 气象科研常用软件集合
http://bbs.06climate.com/forum.php?mod=viewthread&tid=104814&fromuid=113111

——————技术支持——————

                               
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kermit

本教程旨在帮助初学者运行并理解WRF数据前处理、数值预报、资料同化的完整流程，所描述的运行流程不是最简单的，但能够尽量避免遇到难以处理的问题。建议初学者按步骤操作，运行成功之后再尝试自己或者别的教程的方法。

1.    Piggy Packages气象工具包

Piggy Packages气象工具包由南京信息工程大学大气科学学院Kermit Chen开发并维护，其中包含WRF、NCL、NCO、CDO、NCVIEW、PANOPLY等气象常用软件集合，无需安装，解压缩之后即可直接使用。

Piggy Packages气象工具包支持64位Windows 7及以上版本的操作系统，但如果需要运行WRF，建议使用Windows 10 1809及以上版本的操作系统。

Piggy Packages气象工具包解压缩之后，需要运行“配置Piggy_WRF.bat”脚本以下载并解压缩WRF程序包。配置完成后，WRF可以直接使用。

本文所用到的全部数据下载地址：http://nui.st/4fqm

2.    WPS数据前处理系统的运行

假设现在是2022年4月1日06时（世界时），我们想要预报如图所示的区域在接下来24小时内的逐小时天气要素变化。

由于现在刚刚到2022年4月1日06时，虽然我们可以获取到这个时刻全球不同站点的气象观测，但是各种地面、高空、卫星、雷达以及微波辐射计、飞机报等观测资料时空维度不一，有的区域观测资料密集而有的区域观测资料稀疏，质量也参差不齐，无法直接处理成均匀的格点数据。我们的预报需要这个时刻的气象格点资料，最简便的方法是从全球模式的预报场获得。

为了完成24小时的逐小时天气要素预报，我们已获取了全球模式于2022年4月1日00时起报的6、9、12、15、18、21、34、27、30小时预报场。其中6小时预报场，即6小时前对当前时刻的全球大气预报，作为本次预报的初始场，9-30小时预报场作为预报过程中的边界条件（因为区域模式不关注区域外发生了什么，但是区域外的大尺度天气系统又足以对区域内的天气造成影响，因此区域模式预报时需要全球模式的预报场为其提供边界条件）。

首先将 WPS程序包拷贝到当前目录：

1. cp /opt/WRF-4.4.2/WPS .

复制代码

进入WPS目录：

1. cd WPS

复制代码

在运行WPS之前，需要编辑namelist.wps 文件，该文件记录了WPS运行时的各种参数。初学者可以直接使用我们提供的namelist.wps 文件。

打开当前目录：

1. open

复制代码

将我们提供的namelist.wps文件拷贝至此，覆盖原文件，并将GFS全球预报场资料也拷贝至此。

然后生成模拟区域的地形数据，运行geogrid.exe

1. ./geogrid.exe

复制代码

成功之后将生成geo_em.d01.nc、geo_em.d02.nc、geo_em.d03.nc文件。

接下来从GRIB格式的GFS全球预报场数据中提取模式需要的气象要素场：

1. ./link_grib.csh gfs.0p25.2022*
   
2. ln -sf ungrib/Variable_Tables/Vtable.GFS Vtable
   
3. ./ungrib.exe

复制代码

成功之后将生成FILE:2022-04-01_06、FILE:2022-04-01_09等文件

接下来将气象要素场插值到地形格点上：

1. ./metgrid.exe

复制代码

成功之后将生成met_em.d01.2022-04-01_06:00:00.nc等文件

至此整个数据前处理流程运行完毕。

3.    REAL生成模式的初始场和边界

回到Home目录：

1. cd

复制代码

将 WRF程序包拷贝到当前目录：

1. cp /opt/WRF-4.4.2/WRF .

复制代码

切换到WRF运行目录：

1. cd WRF/run

复制代码

real.exe的作用是将metgrid.exe生成的气象要素场处理为模式的初始场和边界条件，其运行参数储存在namelist.input 文件中。初学者可以直接使用我们提供的namelist.input文件。

打开当前目录：

1. open

复制代码

将我们提供的namelist.input文件拷贝至此，覆盖原文件。

将metgrid.exe生成的met_em文件拷贝（对于初学者来说比较保险）到当前目录：

1. cp ../../WPS/met_em.* .

复制代码

运行real.exe

1. ./real.exe

复制代码

运行完成后生成三层嵌套网格的初始场wrfinput_d01、wrfinput_d02、wrfinput_d03和最外层网格边界条件wrfbdy_d01 （内层网格的边界条件由外层网格提供，因此只有最外层网格需要全球模式为其提供边界条件）

4.    数值模式WRF的运行

现在到了激动人心的时刻了，让我们来运行数值模式WRF、占卜未来天气！

1. ./wrf.exe

复制代码

或者，如果你的电脑CPU和内存充足，你可以多核运行WRF：

1. mpirun -np $NUMBER_OF_PROCESSORS ./wrf.exe #[使用全部CPU核心]
   
2. mpirun -np 2 ./wrf.exe #[使用2个CPU核心]

复制代码

等待其运行完成。

如果在等待过程中想要查看进度，可以另外开启一个Cygwin窗口，输入：

1. tail -f ~/WRF/run/rsl.out.0000

复制代码

运行完成后，将能看到每个小时的wrfout文件。

5.    绘图查看预报结果

您可以使用NCVIEW或者PANOPLY打开wrfout文件，直接查看各个变量绘图，或者使用NCL官网提供的脚本绘图。

1. ncview wrfout_d01_2022-04-01_07:00:00

复制代码

6.    WRFDA资料同化

我们知道，模式预报效果很大程度取决于初始场的准确度。但是还记得我们给模式提供的初始场是从哪里来的吗？

是的，它来自于6小时之前全球模式的预报结果。既然是预报，就一定会存在误差！那么我们要怎么修正预报的误差呢？这时，我们就要用到当前时刻的观测资料。

我们知道，全球模式预报场尽管存在误差，但毕竟是整齐的网格化数据，能够基本反映全球大气真实状况；而观测资料数量众多，但空间分布疏密不均，质量参差不齐，由于设备故障或算法问题导致的数据错误或不准确时常发生。我们通过资料同化的方法充分利用优质的观测资料、按权重采信准确度一般但又有一定利用价值的观测资料，以修正模式初始场；而明显不可信的观测资料一般直接剔除。相关理论知识在此不予展开，请感兴趣的同学自行学习。

回到Home目录：

1. cd

复制代码

新建WRFDA运行目录：

1. mkdir -p WRFDA/d01 WRFDA/d02 WRFDA/d03 WRFDA/obs

复制代码

然后将所需的namelist.input拷贝到对应目录，d01还需要拷贝更新边界条件的配置文件parame.in，观测资料拷贝到obs目录。

依次对三层嵌套的初始场进行同化：

1. #d01:
   
2. cd d01
   
3. cp ~/WRF/run/wrfinput_d01 fg #背景场
   
4. cp ../obs/prepbufr.gdas.20220401.t06z.nr.48h ob.bufr #常规观测
   
5. cp ../obs/gdas.1bamua.t06z.20220401.bufr amsua.bufr #卫星AMSUA观测
   
6. cp /opt/WRF-4.4.2/WRFDA-RTTOV/var/run/be.dat.cv3 be.dat #背景误差协方差矩阵
   
7. cp /opt/WRF-4.4.2/WRFDA-RTTOV/run/LANDUSE.TBL .
   
8. # cp /opt/WRF-4.4.2/WRFDA-RTTOV/var/run/VarBC.in .  ##如果导致WRFDA卡死，请删除VarBC.in文件
   
9. cp /opt/WRF-4.4.2/WRFDA-RTTOV/var/run/radiance_info .
   
10. ln -sf /opt/WRF-4.4.2/RTTOV/rtcoef_rttov12/rttov7pred54L rttov_coeffs
    
11. /opt/WRF-4.4.2/WRFDA-RTTOV/var/build/da_wrfvar.exe
    
12. #d01同化之后需要更新边界条件
    
13. cp ~/WRF/run/wrfbdy_d01 .
    
14. /opt/WRF-4.4.2/WRFDA-RTTOV/var/build/da_update_bc.exe
    
15. cd ..
    
16. #d02:
    
17. cd d02
    
18. cp ~/WRF/run/wrfinput_d02 fg #背景场
    
19. cp ../obs/prepbufr.gdas.20220401.t06z.nr.48h ob.bufr #常规观测
    
20. cp ../obs/gdas.1bamua.t06z.20220401.bufr amsua.bufr #卫星AMSUA观测
    
21. cp /opt/WRF-4.4.2/WRFDA-RTTOV/var/run/be.dat.cv3 be.dat #背景误差协方差矩阵
    
22. cp /opt/WRF-4.4.2/WRFDA-RTTOV/run/LANDUSE.TBL .
    
23. cp /opt/WRF-4.4.2/WRFDA-RTTOV/var/run/VarBC.in .
    
24. cp /opt/WRF-4.4.2/WRFDA-RTTOV/var/run/radiance_info .
    
25. ln -sf /opt/WRF-4.4.2/RTTOV/rtcoef_rttov12/rttov7pred54L rttov_coeffs
    
26. /opt/WRF-4.4.2/WRFDA-RTTOV/var/build/da_wrfvar.exe
    
27. cd ..
    
28. #d03:
    
29. cd d03
    
30. cp ~/WRF/run/wrfinput_d03 fg #背景场
    
31. cp ../obs/prepbufr.gdas.20220401.t06z.nr.48h ob.bufr #常规观测
    
32. cp ../obs/gdas.1bamua.t06z.20220401.bufr amsua.bufr #卫星AMSUA观测
    
33. cp /opt/WRF-4.4.2/WRFDA-RTTOV/var/run/be.dat.cv3 be.dat #背景误差协方差矩阵
    
34. cp /opt/WRF-4.4.2/WRFDA-RTTOV/run/LANDUSE.TBL .
    
35. cp /opt/WRF-4.4.2/WRFDA-RTTOV/var/run/VarBC.in .
    
36. cp /opt/WRF-4.4.2/WRFDA-RTTOV/var/run/radiance_info .
    
37. ln -sf /opt/WRF-4.4.2/RTTOV/rtcoef_rttov12/rttov7pred54L rttov_coeffs
    
38. /opt/WRF-4.4.2/WRFDA-RTTOV/var/build/da_wrfvar.exe
    
39. cd ..

复制代码

至此WRFDA资料同化的全部流程已经完成。在科研工作中，我们还需要对同化结果进行细致的诊断分析，以评估资料和同化算法的质量。感兴趣的同学可以自行学习。

7.    使用同化后的初始场进行数值预报

我们通过WRFDA同化系统，得到了更加准确的模式初始场，我们将这些初始场拷贝到WRF运行路径下，即可进行数值预报试验。

1. cd ~/WRF/run
   
2. #删除之前的初始场和预报结果
   
3. rm -rf wrfbdy_d01 wrfinput_d0* wrfout_*
   
4. #拷贝同化后的初始场和边界条件
   
5. cp ~/WRFDA/d01/wrfbdy_d01 .
   
6. cp ~/WRFDA/d01/wrfvar_output wrfinput_d01
   
7. cp ~/WRFDA/d02/wrfvar_output wrfinput_d02
   
8. cp ~/WRFDA/d03/wrfvar_output wrfinput_d03
   
9. #运行WRF
   
10. mpirun -np $NUMBER_OF_PROCESSORS ./wrf.exe

复制代码

祝你一切顺利！

kermit

Piggy Packages气象工具包WRF-Hydro入门教程

                               
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WRF-Hydro是WRF水文模块的补充，可以作为水文模型独立运行，也可与WRF等大气模型进行单向或双向耦合。
WRF-Hydro有两个namelist配置文件：hydro.namelist和namelist.hrldas。其中hydro.namelist控制WRF-Hydro所有路由组件的各种设置；namelist.hrldas是指定要使用的地表模型选项的命名表，可以根据与WRF-Hydro路由组件一起使用的陆面模型而改变。

测试数据下载和解压缩
回到Home目录

1. cd ~

复制代码

下载测试数据

1. wget http://update.nuist.love/hydro_data.tar.xz

复制代码

解压缩测试数据

1. tar hxf hydro_data.tar.xz

复制代码

Hydro-5.2.0 运行教程
创建并进入运行目录

1. mkdircd hydro     #在Piggy_Packages中，该命令相当于 mkdir -p hydro; cd hydro

复制代码

拷贝运行Hydro所需的数据和配置文件

1. cp -r ../hydro_data/example_case/FORCING . #气象强迫数据，降雨、气温、地表辐射等
   
2. cp -r ../hydro_data/example_case/Gridded/DOMAIN . #地理空间和水文信息输入文件
   
3. cp -r ../hydro_data/example_case/Gridded/RESTART .  #重启动文件
   
4. cp -r ../hydro_data/example_case/Gridded/hydro.namelist .  #WRF-Hydro配置文件
   
5. cp -r ../hydro_data/example_case/Gridded/namelist.hrldas .  #陆面模式配置文件
   
6. cp /opt/WRF-4.4.2/Hydro/Profile1/wrf_hydro_nwm_public/trunk/NDHMS/Run/*.TBL .  #参数文件
   
7. cp /opt/WRF-4.4.2/Hydro/Profile1/wrf_hydro_nwm_public/trunk/NDHMS/Run/*.exe . #可执行文件

复制代码

运行WRF-Hydro

1. ./wrf_hydro.exe

复制代码

至此WRF-Hydro的全部运行流程已完成，在科研工作中，针对气象强迫数据、地理空间和水文信息输入文件、重启动文件、模型参数以及模型个模块的设置均需根据自己的研究进行处理和设置，感兴趣的同学可以自行学习。

792161805

------ ERROR while reading namelist dynamics ------
Maybe here?:      scalar_adv_opt                      = 1,      1,
Maybe here?:      gwd_opt                             = 1,      0,
-------------- FATAL CALLED ---------------
FATAL CALLED FROM FILE:  <stdin>  LINE:   10851
ERRORS while reading one or more namelists from namelist.input.
大佬，报错显示这个是什么原因啊

清宵逝水

666新手拿来学习太方便了

kermit

sunxupeng 发表于 2022-5-5 17:25
您好，我已经查询到了此网址，但是我发现有一个问题不知道是不是我找寻数据错误的问题（我找的网址https: ...

rda.ucar.edu一般用来下载历史数据 最新数据还是GFS官网比较好

kermit

sunxupeng 发表于 2022-5-5 09:01
您好，是否是这个网站呢？
https://www.ftp.ncep.noaa.gov/data/nccf/com/gfs/prod/

可以的
不过我们一般用这个网站 https://rda.ucar.edu

kermit

sunxupeng 发表于 2022-5-4 17:41
请问预报场数据是从哪里获取的？

GFS官网或者RDA

Ronin.

赞赞大佬，非常厉害

Running

谢谢楼主，非常游泳，期待已久。

挚zhi

666 来学习一下！！

单纯xiao可爱

小炜真的好厉害！！

灭火器

可怕，能不能稍微透露下怎么开发的

AllenLu

不知道用起来怎么样，期待教程，感谢楼主分享

最好的明天

好厉害啊，感觉会很有用

2223xia

我又来了，学习下楼主大大分享的好东西

si18

期待之后教程 感激不尽

topmad

我虚拟机的序列号要保不住了

Ifare

强，点赞