【STILT模型第4.1期】WRF ARL 转换器配置文件 WRFDATA.CFG详解
目录
- 1. `arw2arl` 转换程序简介
- 2. 如何运行转换程序
- 3. `-c` 标志与 `WRFDATA.CFG` 配置文件
- 4. WRF-ARW 到 HYSPLIT (ARL) 变量转换对照表
- 5. 合并多个 ARL 文件
- 参考
本博客结合Note-arw2arl.pdf文档内容，对arw2arl数据转换程序以及其配置文件WRFDATA.CFG进行详细说明。
1.arw2arl转换程序简介
arw2arl是一个专门开发的数据转换程序，用于将 WRF 模型的 NetCDF 格式输出文件转换为 HYSPLIT（及 STILT）兼容的格式，即ARL 格式。
2. 如何运行转换程序
对于 PC (Windows) 用户：
可以通过 HYSPLIT 的图形用户界面 (GUI) 运行。在菜单栏中选择Meteorology->Convert to ARL->WRF-ARW，然后选择对应的 WRF-ARW 文件即可执行转换。对于 UNIX/Linux 用户：
需要在命令行中运行。源代码通常位于~/trunk/data2arl/arw2arl目录，可执行文件位于~/trunk/exec。
注意：编译和运行该转换器需要安装 NetCDF 库，并在Makefile中设置正确的 NetCDF 路径。命令行语法：
[exec目录]/arw2arl -i[WRF文件路径/WRF文件名]-o[ARL格式输出文件名]-c1[或2或3]
3.-c标志与WRFDATA.CFG配置文件
命令中的-c标志用于指示程序创建不同的 WRF 变量名称列表配置文件（即WRFDATA.CFG）：
-c1(默认)：生成瞬时风(instantaneous wind) 配置文件。-c2：生成平均风通量(averaged wind flux) 配置文件。-c3：生成包含湍流动能 (TKE)的配置文件。
自定义配置：用户可以手动编辑WRFDATA.CFG文件，以向 ARL 格式的输出中添加其他变量（例如 TKE 或时间平均风场）。
WRFDATA.CFG文件结构示例：
&SETUP num3dv = 9, ! 3D变量的数量 arw3dv = 'P','T','U','V','W','X','QVAPOR','TKE_PBL','X', ! WRF中的3D变量名 cnv3dv = 0.01, 1.0, 1.0, 1.0, 1.0, 1.0, 1.0, 1.0, 1.0, ! 转换系数 arl3dv = 'PRES','TEMP','UWND','VWND','WWND','DIFW','SPHU','TKEN','DIFT', ! 对应的ARL 3D变量名 num2dv = 12, ! 2D变量的数量 arw2dv = 'HGT','PSFC','RAIN','X','PBLH','UST','SWDOWN','HFX','LH','T2','U10','V10', ! WRF中的2D变量名 cnv2dv = 1.0, 0.01, 0.001, 1.0, 1.0, 1.0, 1.0, 1.0, 1.0, 1.0, 1.0, 1.0, ! 转换系数 arl2dv = 'SHGT','PRSS','TPP1','DIFR','PBLH','USTR ','DSWF','SHTF','LHTF','T02M','U10M','V10M', ! 对应的ARL 2D变量名 /4. WRF-ARW 到 HYSPLIT (ARL) 变量转换对照表
以下是转换过程中涉及的变量对应关系及说明：
| WRF-ARW 中的变量名 | HYSPLIT (ARL) 中的变量名 | 备注说明 (Note) |
|---|---|---|
| P(即 P+PB) | PRES | 总气压 (Total pressure) |
| T(即 T+300.0) | TEMP | 将 WRF 的位温 (potential temperature) 转换为环境温度 |
| U(或 AVGFLX_RUM) | UWND | 风的 U 分量 (或时间平均质量耦合 u 风) |
| V(或 AVGFLX_RVM) | VWND | 风的 V 分量 (或时间平均质量耦合 v 风) |
| W(或 AVGFLX_WWM) | WWND | 将垂直速度 (m/s) 转换为 omega (hPa/s) (或时间平均质量耦合 eta-dot，单位 Pa/s，不转换) |
| X | DIFW | 写入差值场以提高垂直速度的精度 |
| QVAPOR | SPHU | 水汽混合比 (Water vapor mixing ratio) |
| TKE_PBL | TKEN | 来自 PBL 方案的湍流动能 (Turbulent Kinetic Energy) |
| X | DIFT | 写入差值场以提高 TKE 的精度 |
| HGT | SHGT | 地形高程 (Terrain elevation) |
| PSFC | PRSS | 表面气压 (Surface pressure) |
| RAIN(即 RAINC+RAINNC) | TPP1 | 总降水量 (Total precipitation) |
| X | DIFR | 写入差值场以提高降水量的精度 |
| PBLH | PBLH | 边界层高度 (Boundary layer height) |
| UST | USTR | 摩擦速度 (Friction velocity) |
| SWDOWN | DSWF | 向下短波辐射通量 (Downward shortwave flux) |
| HFX | SHTF | 感热通量 (Sensible heat flux) |
| LH | LHTF | 潜热通量 (Latent heat flux) |
| T2 | T02M | 2米高度温度 (Temperature at 2 m) |
| U10 | U10M | 10米高度风的 U 分量 (U component of wind at 10 m) |
| V10 | V10M | 10米高度风的 V 分量 (V component of wind at 10 m) |
注意：表格中的
'X'并不是 WRF 中真实存在的变量，而是在WRFDATA.CFG配置文件中使用的占位符，专门用于处理差值场 (difference field) 以获得更高的数值精度。
5. 合并多个 ARL 文件
如果输入的 WRF 文件只包含单个时间段的数据，每次执行转换都会生成一个单独的 ARL 文件。在 UNIX 系统下，用户可以使用cat命令将这些分散的文件合并为一个连续的 ARL 文件供后续使用：
cat[ARLDATA_01.BIN ARLDATA_02.BIN ARLDATA_03.BIN...]>>ARLDATA_out.BIN