地球系统模式的应用与进阶丨CESM丨Linux丨CLM丨代码修改等

目录

第一部分 运行前的准备

第二部分 Linux系统及编译

第三部分 CESM原理、结构

第四部分 CESM程序获取、结构及其功能

第五部分 CESM 移植、安装及快速运行

第六部分 CESM 配置选项及数据文件制备

第七部分 CESM单模块运行——以CLM为例

第八部分 CESM 的部分耦合运行——CAM-chem + CLM

第九部分 CESM 的全耦合运行

第十部分 CESM结果处理、分析及可视化-以CLM为例

第十一部分 CESM 代码修改、发展及改进

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目前通用地球系统模式（Community Earth System Model，CESM）在研究地球的过去、现在和未来的气候状况中具有越来越普遍的应用。CESM由美国NCAR于2010年07月推出以来，一直受到气候学界的密切关注。近年升级的CESM2.0在大气、陆地、海洋、海冰、陆冰、径流等几大模块以及一个中央耦合器（CIME）中都有较大更新，可以在不同的硬件平台上移植使用，尤其可以用于CMIP6的研究。

CESM中CIME (Common Infrastructure for Modeling the Earth)为模式配置、编译和运行提供个例控制器。CAM大气模块加入CLUBB (Cloud Layers Unified by Binormals)计算边界层湍流活动、浅对流、云微物理，CLUBB是一个诊断湿湍流方案，它能计算联合高阶次网格垂直速度，水含量、液态水和位温，也可以计算次网格垂直通量；引入提高的二阶诊断云微物理方案（MG2），可以诊断计算降水包括雨、雪和凝结云。CAM化学模块（CAM6-chem）包括对流化学方案MOZART-T1；计算二次有机气溶胶(SOA)的VBS（volatility basis set）方案中耦合了对流化学方案，并一直在持续改进，到目前的CESM2.2.0中，实现了区域加密的MUSICA-V0，并增加了能直接配置运行MOZART-TS2 化学模块以及进行nudging等的compset（配置）。WACCM6与CAM6所有的物理参数化方案都相符，并且在中层和上层大气中增加了显著的新功能。为了从火山和非火山源气体中提供平流层气溶胶的代表，WACCM6延展了Modal Aerosol Module (MAM4)功能。CLM5.0版本主要改进了土壤和植被水文过程、积雪融雪动力过程、碳氮循环和耦合模拟以及植被模拟等主要动力过程，另外，模式引进了MOSART径流模型替换了 RTM，同时引进FATES生态演替模型以改进经典的动态植被模型(DGVM)。地下层数由CLM4.5中的15层增加到了CLM5中的25层，考虑了土壤厚度的空间变量。它从0.4到8.5m之间变化。此外，在海冰、陆冰等模块中都有较大的更新。新的CLM强迫资料为全球土壤湿度计划的第三阶段(GSPW3)开发。它也是仅限于陆面模拟的LS3MIP和LUMIP默认的资料。

第一部分 运行前的准备

CESM 运行的系统和软件环境

CESM需要什么运行环境

CESM2.0\2.1\2.2运行环境的搭建

第二部分 Linux系统及编译

CESM 运行需要掌握的Linux及编译知识

Linux的基础知识及操作

Linux编译的基础及操作示例

基于Make 和CMake的编译体系

第三部分 CESM原理、结构

CESM 的基本结构

CESM的几大功能模块

CESM的基础知识

第四部分 CESM程序获取、结构及其功能

获取 CESM程序代码，CESM文件夹结构及各自功能

获取最新或特定版本的 CESM 代码

讲解 CESM文件夹结构作用

第五部分 CESM 移植、安装及快速运行

CESM 运行环境的准备，编译、安装及运行

检查并完善CESM 运行所需环境及软件

针对特定服务器环境的 CESM Machine File 修改

创建一个简单的 case，并编译运行这个 case

第六部分 CESM 配置选项及数据文件制备

CESM 运行的配置文件详解，运行所需数据文件制备

创建 CESM case时各选项及其意义

运行配置文件namelist 的详解，常用选项选择及其意义

运行 CESM 所需数据文件结构及数据文件制备方法及程序

根据研究内容熟练创建 CESM case 并运行 CESM

第七部分 CESM单模块运行——以CLM为例

熟练掌握 CESM 单模块运行的 case 创建、文件准备及运行-以CLM为例

创建CLM单点或区域模式的方法

单点及区域运行所需文件的制备

单点及区域模式的运行

第八部分 CESM 的部分耦合运行——CAM-chem + CLM

熟练掌握 CESM 部分模块耦合运行的 case 创建、文件准备及运行 

部分耦合的原则

CAM+CLM 实例的创建及运行

CAM的拓展——CAM-chem、WACCM

第九部分 CESM 的全耦合运行

熟练掌握 CESM 全耦合运行的 case 创建、文件准备及运行 

全耦合运行的注意事项

全耦合实例的创建及运行

第十部分 CESM结果处理、分析及可视化-以CLM为例

熟练掌握 CESM输出结果文件结构、变量意义、变量选择以及结果分析-以CLM为例

创建单点或区域模式的方法

单点及区域运行所需文件的制备

单点及区域模式的运行

第十一部分 CESM 代码修改、发展及改进

了解 CESM代码的结构、主要模块的组成、Fortran程序的修改

了解 CESM 主要的代码结构

了解 CESM 几大模块的组成及相应的程序位置

根据需要修改代码，编译运行

 原文链接：地球系统模式（CESM）实践技术应用及进阶https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU0MDQ3MDk3NA==&mid=2247561742&idx=4&sn=e673b84ed3dc3c2d5da8a14ab64ca9d6&chksm=fb3b09dfcc4c80c96ec9145e6a3ff17e3c8b1a534bff88caee6d89f05449d759fd44dad32400&token=359738678&lang=zh_CN#rd

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