【WRF理论第十一期】检查WPS输出：geogrid和metgrid 输出nc数据+ungrib输出WPS数据

【WRF理论第十一期】检查WPS输出：geogrid和metgrid 输出nc数据+ungrib输出WPS数据

• 检查WPS输出
• • [WPS 输出检查的重要性](#WPS 输出检查的重要性)
  • [使用 NetCDF 格式查看 geogrid 和 metgrid 的输出](#使用 NetCDF 格式查看 geogrid 和 metgrid 的输出)
  • • 检查和可视化数据的工具
  • [ungrib 输出数据的格式](#ungrib 输出数据的格式)
  • • [使用 plotfmt 工具查看 ungrib 输出](#使用 plotfmt 工具查看 ungrib 输出)
• 参考

上一篇博客介绍了WPS预处理的相关内容（详见-【WRF理论第七期】WPS预处理），本博客继续介绍有关WPS处理的相关内容。主要参考WRF Guide第三章内容-WPS。

检查WPS输出

WPS主要内容如下：

WPS 输出检查的重要性

在运行 WPS 时，检查输出文件是非常有用的，尤其是当你需要确保网格设置、嵌套区域（nests）的正确性，或者当你导入新的静态或气象数据时。通过检查这些输出文件，你可以查看插值后的静态地理数据（如地形、土地利用）以及经纬度场，确保它们符合预期。

例如：

• 嵌套区域检查：可以通过查看地理数据，确保嵌套区域（子域）的位置和大小是正确的。
• 新数据源检查：在导入新的静态数据（如新的地形数据）或气象数据（如来自 ERA5、GFS 的数据）时，可以查看插值字段，验证数据是否正确加载和处理。

使用 NetCDF 格式查看 geogrid 和 metgrid 的输出

为了方便检查 WPS 的输出文件，地理网格数据（由 geogrid.exe 生成）和气象数据（由 metgrid.exe 生成）可以通过 NetCDF 格式 输出。NetCDF 是一种广泛使用的科学数据格式，很多可视化工具都可以读取此格式的数据。

如何设置 NetCDF 格式的输出：

在 WPS 的 namelist.wps 文件中，可以通过以下选项来设置 geogrid 和 metgrid 的输出格式为 NetCDF（默认值为 2）：

&share
 io_form_geogrid = 2,   ! geogrid 输出为 NetCDF 格式
/

&metgrid
 io_form_metgrid = 2,   ! metgrid 输出为 NetCDF 格式
/

这段代码告诉 WPS 将 geogrid 和 metgrid 输出文件设置为 NetCDF 格式文件。

检查和可视化数据的工具

有几种工具可以用于检查 NetCDF 格式的 WPS 输出数据：

1、 ncdump

ncdump 是 NetCDF 库中附带的简单命令行工具，它可以列出 NetCDF 文件中的变量和属性。通过 ncdump，你可以快速查看文件中定义的网格维度（如东西向和南北向的网格点数）以及各个变量的名称和属性。

示例命令：

ncdump -h geo_em.d01.nc

这个命令将显示 geo_em.d01.nc 文件的头部信息（header），包括所有变量的维度和属性。这对于检查网格设置、域中心点等信息非常有用。

输出结果如下：（省略，仅展示前部分内容）

netcdf geo_em.d01 {
dimensions:
        Time = UNLIMITED ; // (1 currently)
        DateStrLen = 19 ;
        west_east = 63 ;
        south_north = 62 ;
        south_north_stag = 63 ;
        west_east_stag = 64 ;
        land_cat = 21 ;
        soil_cat = 16 ;
        month = 12 ;
variables:
        char Times(Time, DateStrLen) ;
        float XLAT_M(Time, south_north, west_east) ;
                XLAT_M:FieldType = 104 ;
                XLAT_M:MemoryOrder = "XY " ;
                XLAT_M:units = "degrees latitude" ;
                XLAT_M:description = "Latitude on mass grid" ;
                XLAT_M:stagger = "M" ;
                XLAT_M:sr_x = 1 ;
                XLAT_M:sr_y = 1 ;
        float XLONG_M(Time, south_north, west_east) ;
...

2、ncview ：需要安装ncview库

ncview 是一个轻量级的交互式工具，专门用于快速查看 NetCDF 文件中的二维数据。你可以使用它来直观地查看 WPS 输出文件中的字段（如地形高度、土地利用类别等）。

示例命令：

ncview geo_em.d01.nc

运行后，ncview 会打开一个图形界面，允许你选择不同的变量并查看其空间分布。这对于检查地理网格、气象数据插值后的结果非常方便。

根据指示，安装ncview需要安装以下库包：

The following packages have to be installed:
 hdf-libs-4.2.15-7.el9.x86_64   HDF4 shared libraries
 hdf5-1.12.1-7.el9.1.x86_64     A general purpose library and file format for storing scientific data
 libaec-1.0.6-1.el9.x86_64      Adaptive Entropy Coding library
 ncview-2.1.8-15.el9.x86_64     A visual browser for netCDF format files
 netcdf-4.8.1-2.el9.x86_64      Libraries for the Unidata network Common Data Form

此外，也可以直接使用conda进行ncview安装，代码如下：

conda install -c conda-forge ncview

检查ncview版本：

conda list ncview

3、RIP4（Read/Interpolate/Plot version 4）

RIP4 （Read/Interpolate/Plot version 4）是一个功能更为强大的可视化工具，适合生成高质量的图形，尤其适合用于论文或报告中的数据展示。它能够绘制等高线图、地图背景，甚至可以叠加多个字段到同一张图中。

RIP4 的新版本提供了更强的绘图功能，适合需要生成高质量图表的用户。

RIP4（Read/Interpolate/Plot version 4）的安装及使用可参见另一博客-【WRF工具】WRF 模型输出可视化工具 RIP4。

ungrib 输出数据的格式

与 geogrid 和 metgrid 不同，ungrib 程序的输出文件并不是 NetCDF 格式，而是简单的二进制格式。ungrib 用于从外部气象数据（如 GFS、ERA5）中提取数据，并将其转换为 WPS 可用的格式。

ungrib 的输出格式包括：

• WPS 格式：默认的二进制格式。
• SI 格式：SI 表示"简单格式"，也是一种二进制格式。
• MM5 格式：另一种常用的二进制格式，源自 MM5 模型。

由于这些格式不是 NetCDF，所以常规的 NetCDF 可视化工具（如 ncview、ncdump）无法直接查看这些文件。

使用 plotfmt 工具查看 ungrib 输出

为了方便查看 ungrib 的二进制输出，WPS 提供了一个名为 plotfmt 的实用工具。该工具使用 NCAR Graphics 库生成等高线图，帮助用户检查 ungrib 生成的中间格式文件中的字段。

当你编译 WPS 时，如果系统中安装了 NCAR Graphics 库，则 plotfmt 工具会自动编译好（注意：plotfmt和plotgrids程序在WRF4.2.1中不是自动编译的，需要执行./compile plotfmt 和./compile plotgrids命令手动编译）。你可以使用它来检查 ungrib 输出的气象字段。

参考