【WRFDA實操第一期】服務器中安裝 WRFPLUS 和 WRFDA

在服務器上下載并解壓 WRF v4.6.1
編譯 WRFDA 及相關庫
- 安裝和配置所需庫
安裝 WRFPLUS 和 WRFDA 以運行 4DVAR 數據同化
- 一、安裝 WRFPLUS（適用于 WRF v4.0 及以上版本）
- 二、安裝 WRFDA（用于 4DVAR）
- WRFDA 和 WRFPLUS 的安裝說明
另-配置報錯
- 報錯1：NETCDF4 IO features not supported
- 報錯2：f951: Fatal Error: Reading module ‘/home/wanzhou/soft/netcdf4.7/include/netcdf.mod’ at line 1 column 2: Unexpected EOF
參考

本博客詳細介紹在服務器中安裝 WRFPLUS 和 WRFDA的詳細步驟。

在服務器上下載并解壓 WRF v4.6.1

官網安裝包下載-WRF v4.6.1 安裝鏈接

1. 下載 WRF 源碼

使用 wget（推薦）：

wget https://github.com/wrf-model/WRF/releases/download/v4.6.1/v4.6.1.tar.gz

在這里插入圖片描述

或使用 curl：

curl -L -O https://github.com/wrf-model/WRF/releases/download/v4.6.1/v4.6.1.tar.gz

2. 解壓源碼包

tar -xvzf v4.6.1.tar.gz

這個命令將解壓出 WRF 目錄，其中包含 WRF 模型的全部源代碼和相關工具。

編譯 WRFDA 及相關庫

# 選擇一個目錄用于安裝所有依賴庫
export DIR=$HOME/WRFDA_LIBS
mkdir -p $DIR
cd $DIR

檢查當前環境是否存在 GNU 編譯器 + MPI 并行支持：（與編譯選項有關，使用 GNU 編譯器 (gfortran/gcc)）

which mpif90
which gfortran

1、安裝mpif90

cd $HOME/WRFDA_LIBS
wget https://download.open-mpi.org/release/open-mpi/v4.1/openmpi-4.1.6.tar.gz
tar -xvzf openmpi-4.1.6.tar.gz
cd openmpi-4.1.6./configure --prefix=$HOME/WRFDA_LIBS/openmpi
make -j4
make install

然后設置環境變量：

export PATH=$HOME/WRFDA_LIBS/openmpi/bin:$PATH
export LD_LIBRARY_PATH=$HOME/WRFDA_LIBS/openmpi/lib:$LD_LIBRARY_PATH

寫入 .bashrc：

echo 'export PATH=$HOME/WRFDA_LIBS/openmpi/bin:$PATH' >> ~/.bashrc
echo 'export LD_LIBRARY_PATH=$HOME/WRFDA_LIBS/openmpi/lib:$LD_LIBRARY_PATH' >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc

安裝和配置所需庫

1. 安裝 NetCDF-C 和 NetCDF-Fortran

??下載并編譯 NetCDF：

# Zlib (NetCDF 依賴)
wget https://www.zlib.net/fossils/zlib-1.2.13.tar.gz
tar -xvzf zlib-1.2.13.tar.gz
cd zlib-1.2.13
./configure --prefix=$DIR/zlib
make -j$(nproc)
make install# HDF5
cd $DIR
wget https://support.hdfgroup.org/ftp/HDF5/releases/hdf5-1.8/hdf5-1.8.20/src/hdf5-1.8.20.tar.gz
tar -xvzf hdf5-1.8.20.tar.gz
cd hdf5-1.8.20
./configure --prefix=$DIR/hdf5 --with-zlib=$DIR/zlib
make -j$(nproc)
make install# NetCDF-C
cd $DIR
wget https://downloads.unidata.ucar.edu/netcdf-c/4.9.2/netcdf-c-4.9.2.tar.gz
tar -xvzf netcdf-c-4.9.2.tar.gz
cd netcdf-c-4.9.2
CPPFLAGS="-I$DIR/hdf5/include" LDFLAGS="-L$DIR/hdf5/lib" ./configure --prefix=$DIR/netcdf --disable-dap
make -j$(nproc)
make install# NetCDF-Fortran
cd $DIR
wget https://downloads.unidata.ucar.edu/netcdf-fortran/4.6.1/netcdf-fortran-4.6.1.tar.gz
tar -xvzf netcdf-fortran-4.6.1.tar.gz
cd netcdf-fortran-4.6.1
export CPPFLAGS="-I$DIR/netcdf/include"
export LDFLAGS="-L$DIR/netcdf/lib"
./configure --prefix=$DIR/netcdf
make -j$(nproc)
make install

在這里插入圖片描述

檢查 HDF5 是否安裝成功：

ls $HDF5/lib/libhdf5_fortran.a
ls $HDF5/lib/libhdf5_hl_fortran.a

🌍 設置環境變量：

export NETCDF=$DIR/netcdf
export PATH=$NETCDF/bin:$PATH
export LD_LIBRARY_PATH=$NETCDF/lib:$LD_LIBRARY_PATH

2. 設置 HDF5 環境變量（用于 AMSR2 數據）

export HDF5=$DIR/hdf5
export LD_LIBRARY_PATH=$HDF5/lib:$LD_LIBRARY_PATH

3. CRTM（Radiative Transfer Model）

CRTM 2.3.0 包含在 WRFDA 源碼中，無需額外操作。但你可以從官網獲取系數文件：

🔗 CRTM Coefficients 下載鏈接

wget https://www2.mmm.ucar.edu/wrf/users/wrfda/download/crtm_coeffs_2.3.0.tar.gztar -xzvf crtm_coeffs_2.3.0.tar.gz

在這里插入圖片描述

4. RTTOV（可選）

如果需要使用衛星輻射資料，需要安裝 RTTOV v12.1：

# 下載 RTTOV（需要注冊）
https://nwp-saf.eumetsat.int/site/software/rttov/rttov-v12/# 解壓并編譯（確保使用與 WRFDA 一致的 Fortran 編譯器）
# 編譯時需啟用 emis_atlas 選項（見 RTTOV README）

安裝完成后設置環境變量：

export RTTOV=/path/to/rttov12/compiled_dir
export LD_LIBRARY_PATH=$RTTOV/lib:$LD_LIBRARY_PATH

5. 安裝 JASPERLIB 和 JASPERINC

變量	說明
`JASPERLIB`	JasPer 圖像壓縮庫的 lib 路徑，用于支持 GRIB2 編碼/解碼
`JASPERINC`	JasPer 的頭文件路徑（include）

從源碼編譯 JasPer

# 下載源碼
wget https://github.com/jasper-software/jasper/archive/refs/tags/version-2.0.33.tar.gz
tar -xvzf version-2.0.33.tar.gz
cd jasper-version-2.0.33# 配置安裝目錄
export DIR=$HOME/WRFDA_LIBSmkdir -p $DIR/grib2
mkdir build && cd build
cmake .. -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=$DIR/grib2cmake .. -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=$HOME/WRFDA_LIBS/grib2 \-DJAS_ENABLE_SHARED=ON \-DJAS_ENABLE_STATIC=ONmake -j4
make install

設置環境變量：

export JASPERLIB=$DIR/grib2/lib
export JASPERINC=$DIR/grib2/include
export LD_LIBRARY_PATH=$JASPERLIB:$LD_LIBRARY_PATH

檢查是否安裝成功

ls $JASPERLIB/libjasper.a
ls $JASPERINC/jasper/jasper.h

這兩個文件必須存在，WRF 和 WRFDA 編譯時才會自動檢測并啟用 JasPer 支持。

安裝 WRFPLUS 和 WRFDA 以運行 4DVAR 數據同化

環境設置如下：

# 設置路徑（根據你自己的路徑修改）
export DIR=$HOME/WRFDA_LIBS
export NETCDF=$DIR/netcdf
export HDF5=$DIR/hdf5
export JASPERLIB=$DIR/grib2/lib
export JASPERINC=$DIR/grib2/include
export LD_LIBRARY_PATH=$NETCDF/lib:$HDF5/lib:$LD_LIBRARY_PATH

一、安裝 WRFPLUS（適用于 WRF v4.0 及以上版本）

安裝步驟如下：

cd WRFPLUS# 清理舊文件
./clean -aexport NETCDF_classic=1# 配置編譯 WRFPLUS
./configure wrfplus# 編譯 WRFPLUS
./compile wrfplus >& compile_wrfplus.log &# 確保離線編譯
nohup ./compile wrfplus > compile_wrfplus.log 2>&1 &

在這里插入圖片描述
選擇18。

? 編譯成功判斷方法

執行完成后，檢查是否生成了以下文件：

ls main/*.exe

應看到：

wrfplus.exe

在這里插入圖片描述

如果沒有，查看 compile_wrfplus.log 中是否有 Error 或 Segmentation fault。

注意，設置環境變量 WRFPLUS_DIR！！！

# csh 或 tcsh（早期系統或某些 HPC 環境）
setenv WRFPLUS_DIR /your/path/to/WRFPLUS#  bash 或 zsh（大多數 Linux 默認）
export WRFPLUS_DIR=$HOME/WRFDA/WRFPLUS

設置好這個變量后，WRFDA 編譯時就能正確找到 WRFPLUS 的靜態庫和模塊定義，確保 3DVAR / 4DVAR 等功能正常鏈接。

二、安裝 WRFDA（用于 4DVAR）

WRFPLUS 安裝成功后，開始安裝 WRFDA （重新解壓WRF安裝包，并重命名為 WRFDA）。

cd WRFDA./clean -a               # 推薦：清理舊配置export NETCDF_classic=1# 編譯
./configure 4dvar
./configure wrfda        # 選擇編譯平臺（如 gnu/dmpar）

配置完成后，會生成：

configure.wrf
configure.vars

接下來，

# 1. 編譯觀測前處理
./compile obsproc >& compile_log.obsproc &# 2. 編譯主程序（3DVAR/Hybrid）
./compile all_wrfvar >& compile_log.wrfvar &# 3. 編譯 4DVAR（如果用）
./compile 4dvar >& compile_log.4dvar &# 4. 編譯臭氧同化（如果用）
./compile ozone >& compile_log.ozone &# 5. 編譯背景誤差生成工具
./compile gen_be >& compile_log.genbe &

編譯成功后你可以在 var/da 目錄下找到 da_wrfvar.exe。

使用以下代碼，檢查是否安裝成功：

ls -ls var/build/*.exe var/obsproc/*.exe

輸出文件如下：
在這里插入圖片描述

WRFDA 和 WRFPLUS 的安裝說明

? 建議重新編譯 WRFDA（不需要“卸載”，只需 ./clean -a 清理即可），因為 WRFDA 的 4DVAR 模塊依賴于 WRFPLUS 的庫和接口。

🔍 原因說明

WRFPLUS 是 WRF 模型的一個“切線模式”和“伴隨模式”版本，它在 4DVAR 中用于計算梯度等。
WRFDA 編譯時，如果你選擇了 4DVAR，它會自動鏈接 WRFPLUS 的模塊。
如果你在沒有安裝 WRFPLUS 的情況下編譯了 WRFDA，那么 4DVAR 模塊肯定是編譯失敗或缺失的。
重新編譯 WRFDA 后，它會自動識別并使用你剛剛編譯好的 WRFPLUS 模塊。

另-配置報錯

報錯1：NETCDF4 IO features not supported

? 這是致命錯誤，導致 configure.wrf 被刪除，編譯無法繼續。

************************** W A R N I N G ************************************
NETCDF4 IO features are requested, but this installation of NetCDF/home/wanzhou/soft/netcdf4.7
DOES NOT support these IO features.
...
!!! configure.wrf has been REMOVED !!!

? 為什么會出錯？
雖然我使用的 NetCDF 是 4.7.4，但是這個版本可能沒有在編譯時啟用 --enable-netcdf4 選項，因此不支持 NetCDF4/HDF5 的 IO 特性。

方案一：使用經典格式編譯（推薦初學者）

如果你使用 csh 或 tcsh shell（如提示中的 setenv），請運行：

setenv NETCDF_classic 1

如果你使用 bash 或 zsh，使用：

export NETCDF_classic=1

重新運行配置命令：

./configure wrfda

在這里插入圖片描述
按照此操作后，成功生成configure.wrf 文件。

一旦 configure.wrf 成功生成，就可以執行 WRFDA 的編譯命令：

./compile all_wrfvar >& compile.log

報錯2：f951: Fatal Error: Reading module ‘/home/wanzhou/soft/netcdf4.7/include/netcdf.mod’ at line 1 column 2: Unexpected EOF

報錯內容如下：表示 Fortran 編譯器在嘗試讀取 netcdf.mod 模塊文件時，發現該文件內容異常或損壞（Unexpected EOF = 意外的文件結尾）。

        fi
f951: Fatal Error: Reading module ‘/home/wanzhou/soft/netcdf4.7/include/netcdf.mod’ at line 1 column 2: Unexpected EOF
compilation terminated.

? 這是一個典型的 “模塊文件損壞” 或 “編譯器不兼容” 問題，最常見的原因有：

🚫 原因 1：netCDF 是用不同的 Fortran 編譯器編譯的
例如：你現在用 gfortran 編譯 WRFDA，但你的 netcdf.mod 是用 ifort 編譯的。

🚫 原因 2：netcdf.mod 是舊的/不完整的
比如你在安裝 netCDF-Fortran 時，中途中斷了編譯，或者 netcdf.mod 是從別處復制來的，內容不完整。

參考

1、zlib下載安裝包-Index of /fossils
在這里插入圖片描述
2、HDF5下載安裝包-HDF5

wget https://support.hdfgroup.org/ftp/HDF5/releases/hdf5-1.2.2.tar.gz
wget https://support.hdfgroup.org/ftp/HDF5/releases/hdf5-1.12/hdf5-1.12.1/src/hdf5-1.12.1.tar.gztar -xvzf hdf5-1.12.1.tar.gz
cd hdf5-1.12.1.tar.gz./configure --prefix=$HOME/WRFDA_LIBS/hdf5 \--enable-fortran \--enable-hl \--enable-static \--disable-sharedmake -j4
make install