WRF系列教程3：嵌套方式总结
WRF使用基本上会涉及到嵌套，主要原因是：WRF使用的是等经纬网格，不具备局地加密的能力，全场都使用高分辨率网格则会耗费大量的计算资源，无法满足时效性的要求。
使用嵌套的加密方式能够实现在关键区域采取高分辨率，而其母区域使用粗分辨率提供边界条件，是平衡计算时效性和模拟精度所采取的妥协策略。
嵌套方式分为双向嵌套和单向嵌套。
一. 双向嵌套
双向嵌套是母区域给子区域提供边界条件，而子区域的计算结果会反馈回到母区域。namelist.input文件中设置feedback=1开启双向嵌套。
双向嵌套有两种方式：
1 双向嵌套，一个输入文件(Two-way nested, with 1 Input File）
WPS 和 real.exe 的流程和单个模拟区域的流程一致，不需要准备子区域的 geo_em.d02、met_em.d02 和 wrfinput_d02 数据，区别在于 wrf.exe 的运行。
嵌套的子区域不需要准备初始场数据，其静态数据和气象场从母区域中插值得到。
[*]优势：子区域模拟的起始时间可以晚于母区域。
[*]劣势：子区域的模拟结果无法受益于高精度的静态数据，可能会影响模拟的质量。
namelist.input设置：
# namelist.input中，d02的输入文件设置为false,无需输入，从d01插值得到
input_from_file = .true., .false.,
A步骤之前和 single domain 的流程一致(图片来源于WRF官网)
2 双向嵌套，两个输入文件(Two-way nested, with two input files)
母区域和子区域都需要 wrfinput_d0x ，因此有两个输入文件，该嵌套方式也有两种用法，主要区别在于子区域的3D气象数据来源自身还是母区域：
（1）子区域都有单独的气象场和静态数据，都来自于 wrfinput_d02。最推荐此方式。
（2）子区域使用自身的高分辨率静态数据，来源于 wrfinput_d02，气象场从母区域插值得到。只有子区域的启动时间延后于母区域才推荐此方式。
需要生成母区域和子区域的 geo_em.d0x，母区域的 met_em.d01(所有时刻)，子区域 met_em.d01(初始时刻)，母区域和子区域的wrfinput_d0x(图片来源于WRF官网)
# namelist.wps中，d02的end_date与start_date一致，只需起始时刻的met_em.d02
start_date = '2016-10-06_00:00:00','2016-10-06_00:00:00',
end_date = '2016-10-08_00:00:00','2016-10-06_00:00:00',
# namelist.input
input_from_file = .true., .true.,# 都需要从文件中输入
fine_input_stream = 0, 2,#当d02的气象场需要从插值时,方式（2）
二.单向嵌套
单向嵌套是母区域给子区域提供侧边界条件，但是子区域的计算结果不再反馈回到母区域。
1. feedback=0
单向嵌套和双向嵌套（两个输入文件）运行一致，只是需要在namelist.input 中 设置 feedback=0。
2. 使用ndown.exe嵌套
只在以下场景推荐使用：即已经有一个domian运行了很长时间（几个月/几年）的模拟结果，然后决定使用更高的分辨率嵌套一个子区域进行细致研究，重新运行成本太高时，才建议使用 ndown 方式。
如果还没有运行母域，或者运行的计算量不大，请使用双向嵌套，或者上述直接设置feedback=0的单向嵌套方法。
三.补充说明
1.嵌套方式示例
[*]parent_id = 1, 1, 2
图片来源于WRF培训Kelly Werner's ppt
[*]parent_id = 1, 1, 2, 1
图片来源于WRF培训Kelly Werner's ppt
2.多层嵌套的积分流程
积分步长是严格受限于CFL条件限制的，CFL条件从物理解释即需要满足dx≤ dt×v，即在一个积分步长走过的路程不能大于网格距。
母区域和子区域的网格距不同，积分步长自然不同。为了使母区域和子区域的积分时间协调，WRF中的积分流程如下图:
图片来源于WRF培训Kelly Werner's ppt
3.namelist参数设置几列
当使用嵌套时候，比如3层嵌套max_dom=3，namelist(wps或input)中有些参数需要设置3列，有些参数只需要设置1列，如何设置？
可以参考用户手册，第3章(WPS前处理)和第5章(WRF模式)的Description of namelist variables部分。当参数设置提示有"MAX DOM"字样，则需要max_dom列，否则为1列。
用户手册第3章：MAX_DOM说明需要多列
用户手册第5章：max_dom说明需要多列
参考：
https://www2.mmm.ucar.edu/wrf/OnLineTutorial/CASES/NestRuns/index.php
https://www2.mmm.ucar.edu/wrf/users/tutorial/presentation_pdfs/202101/werner_nesting.pdf
文章来源于微信公众号：气海同途
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