前沿

WRF-Hydro模型是一个分布式水文模型，‌它基于WRF‌陆面过程部分独立发展而来，‌旨在模拟大气和水文相互作用及过程。该模型采用FORTRAN90开发，‌具有良好的扩展性和支持大规模并行计算的与传统水文模型相比，WRF-Hydro模型具有以下显著优势：（1）更高的空间分辨率：能够更精细地刻画地形、土地利用等地理要素的变化，从而更准确地模拟水文过程在小尺度上的变化。（2）物理过程描述更全面：整合了更多复杂的物理过程，如植被与水文过程的相互作用、地下水与地表水的交换等，使模拟结果更接近真实情况。（3）与气象模型耦合：可以直接与中尺度气象模型耦合，充分利用气象数据，提高对降水等输入变量的模拟精度。（4）分布式模拟：能够反映不同区域的特性差异，而不是采用传统模型中对整个研究区域的平均化处理，提高了模拟的针对性和准确性。（5）动态性和适应性强：可以更好地应对气候和环境变化等动态因素，对极端事件（如暴雨、干旱）的模拟和预测能力相对更强。（6）数据同化能力：便于融合多源观测数据，不断优化和校正模型参数，进一步提高模拟结果的可靠性。

WRF-Hydro模型适用于以下多个领域和场景：（1）洪水预报与风险管理：可用于预测洪水，为制定防洪减灾策略提供依据。（2）水资源管理与规划：有助于评估不同水资源开发利用方案下的水资源量变化，为水资源的合理分配和调度提供支持。（3）生态水文研究：研究生态系统与水文过程的相互作用，例如评估湿地、森林等生态系统的水文功能。（4）气候变化影响评估：分析气候变化对降水、蒸散发和径流等水文要素的影响，为适应气候变化的决策提供信息。（5）流域综合管理：全面了解流域内的水文过程，以制定可持续的流域管理策略，保护水资源和生态环境。（6）水电工程规划与运行：预测来水情况，优化水电工程的规划、调度和运行。

第一：WRF-Hydro模型功能及运行流程、依赖库准备

1、WRF-Hydro模型、主要模块及应用领域，该模型开发背景，主要模块功能，以及运行的流程等

2、WRF-Hydro模型运行平台及所需要外部链接库，运行该模型需要的编译器环境、外部链接库等

3、虚拟机系统安装，使用vmware workstation 17 Pro 软件在windows10系统中可以安装Linux系统，方便运行模型

4、在vmware软件支持下，安装Rocky Linux系统，准备好模型基础平台

5、安装Intel编译器以及NetCDF链接库，主要为编译离线和在线WRFhydro模型提供支持

6、创建Python/NCL环境，为资料处理、后处理等提供支持

第二：WRF-Hydro模式编译、离线运行及案例实践

1、模型源代码，模型的源代码结构，以及如何使用编译器和外部函数库将模型源代码编译为可执行程序

2、编译源代码，模型编译选项、编译过程、错误处理等

3、初步运行，使用示例区域文件，模型运行所需要的主要部分等

4、模型输入输出，主要讲解模型使用的NetCDF文件格式及相关的处理软件，如xarray等，并使用ncview和Jupyterlab环境讲解如何可视化模型区域等

5、案例1：使用示例文件模拟，获取默认模式设置下的径流模拟结果，并使用工具可视化

6、案例2：模式冷启动，模式冷启动和热启动的模式设置等，涉及到模式平衡及预热等

7、案例3：替换降水资料模拟，使用更高质量降水资料驱动WRF-Hydro模式开展模拟等

8、案例4：Overland routing off模拟，关闭overland routing设置进行模拟，以及overland routing的功能和作用

9、案例5：LSM过程参数修改模拟，修改NaohMP中主要参数，包含一维和二维参数等修改和模拟等，以及这些参数的主要功能和影响

第三：结合多案例进行模式数据制备及实践应用

1、案例6：参数修改模拟，修改模式参数，以及基流方案等

2、案例7：湖泊模拟案例，利用模型模拟有无湖泊对径流模拟的影响等

3、工具1：WPS，创建LSM区域文件，以及相关的DEM、土壤、植被等

4、工具2： WRF-Hydro GIS工具，如何使用工具，生成运行WRF-Hydro模型的Domain文件，包括流域、地形、河网、湖泊等

5、工具3：气象驱动工具，如何使用NCL工具，将主要的气象资料，包括预报、模拟等资料转换为模型的驱动文件等

第四：模式耦合编译及运行、总结

1、在线耦合编译，使用编译器和外部函数库，编译双向耦合水文过程的WRF模型等

2、案例8：WPS之geogrid，如何使用geogrid设置区域大小、分辨率、嵌套区域等

3、案例9：WPS之ungrib，如何使用ungrib生成WRF的气象驱动场数据

4、案例10：WPS之metgrid，metgrid的功能和作用

5、案例11：耦合模拟案例，运行耦合模拟案例，模式输出结果等

原文链接详见公众号：技术科研吧