地球系统模式(CESM)详解

news2025/1/17 23:15:23

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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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 原文链接:地球系统模式(CESM)实践技术应用及进阶icon-default.png?t=N7T8https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU0MDQ3MDk3NA==&mid=2247564419&idx=2&sn=4917e597802a872b7fa4dff7e573116a&chksm=fb3b0752cc4c8e44cf82852714245d99e534efe18afbf250e2131daf65f8923d33cfaf26230e&token=1517105370&lang=zh_CN#rd

相关教程:生态、遥感、农业、双碳类推荐icon-default.png?t=N7T8https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU0MDQ3MDk3NA==&mid=2247560279&idx=4&sn=94093e5e3a6291e2e7ef947bb015c9f0&chksm=fb3b1786cc4c9e90576977dc69bc4b527bdb972529f600aaba35e03a25dd4a9837679623134a&scene=21#wechat_redirect 

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