how to add RSURF in NOAH-MP as output in WRF

发表于

前言

随着分析的深入，需要在wrfout中增加新的变量。

如果是/WRF/Registry目录下的注册表内存在的变量，那很方便。

参考：[原创]WRF输出控制 (Registry + namelist)-专业气象研究-气象家园_气象人自己的家园

思路

但是如果只是WRF或者某个参数化方案内部的计算过程中的变量，不在注册表，不被输出，就需要修改为输出变量，并在注册表中添加信息。

核心思路是找到这个变量所在的子程序subroutine，将其从局地变量改为该程序会输出的变量，并在一层层的引用call中添加这个变量。

实例

以WRF4.4.2版本为例，增加输出noahmp模块中的rsurf（ground surface resistance）变量，具体过程如下：

首先了解在noahmp中该变量在哪。noahmp的主要计算过程在module_sf_noahmplsm.F文件中（注意： /WRF/phys/ 下直接的是链接，真实的文件存储在 /WRF/phys/noahmp/ 下）。

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module_sf_noahmplsm.F

关于RSURF变量是计算主要在SUBROUTINE ENERGY 中。
但是原本这个变量使用的不输出的局地定义，在1945行左右：
REAL         :: RSURF  !ground surface resistance (s/m)
需要对这个定义删除/注释掉，并给出新的定义，跟在RSSHA变量后面1898行，跟随关系是固定的：
REAL, INTENT(OUT) :: RSSUN        !sunlit leaf stomatal resistance (s/m)
REAL, INTENT(OUT) :: RSSHA        !shaded leaf stomatal resistance (s/m) 
REAL, INTENT(OUT) :: RSURF        ! GROUND SURFACE RESISTANCE
在修改的过程中，也可对标RSSHA，这是和rsurf格式和物理含义类似，但原本就输出的变量。
在SUBROUTINE ENERGY (括号内的变量申明中，将RSURF写在RSSHA后面，即
 FSRG   ,RSSUN  ,RSSHA  ,RSURF, ALBSND  ,ALBSNI,BGAP   ,WGAP,TGV,TGB,&)

在另外两个子程序中，也有关于RSURF的计算，但是不必修改。
SUBROUTINE VEGE_FLUX(本来就有RSURF，不必修改)
SUBROUTINE BARE_FLUX(本来就有RSURF，不必修改)
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搜索寻找Call ENERGY 命令，在 SUBROUTINE NOAHMP_SFLX(主程序)中找到。
在CALL ENERGY (变量中添加RSURF，在RSSHA后面，与之前的修改一致)

并且由于在NOAHMP_SFLX子程序中原来没有申明定义RSURF，现在追随RSSHA加上(638行)：
REAL, INTENT(OUT) :: RSSUN        !sunlit leaf stomatal resistance (s/m)
REAL, INTENT(OUT) :: RSSHA        !shaded leaf stomatal resistance (s/m) 
REAL, INTENT(OUT) :: RSURF        !GROUND SURFACE RESISTANCE

在SUBROUTINE NOAHMO_SFLX (括号中,追随RSSHA,添加RSURF)
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继续外推，搜索寻找CALL NOAHMP_SFLX, 在module_sf_noahmpdrv.F文件中找到。
1191 在CALL NOAHMP_SFLX (括号里RSSHA后面添加RSURF)
这个CALL NOAHMP_SFLX的命令出现在SUBROUTINE noahmplsm中，
需要在noahmplsm的程序中添加rsurf变量，参照rssha。
注意noahmplsm中RSSHA被传递给RSSHAXY，所以参考RSSHAXY,RSSHA，
需要定义RSURFXY,RSURF，赋予初值和传递数据。
这一部分搜索RSSHA，在下面照葫芦画瓢。
45 SUBROUTINE noahmplsm(---RSSUNXY, RSSHAXY, RSURFXY, & ! OUT Noah MP only---)

302 REAL,    DIMENSION( ims:ime,          jms:jme ), INTENT(OUT  ) ::  RSSHAXY   ! shaded leaf stomatal resistance (s/m)
303 REAL,    DIMENSION( ims:ime,          jms:jme ), INTENT(OUT  ) ::  RSURFXY   ! GROUND SURFACE RESISTANCE

525 REAL                :: RSSHA        ! shaded leaf stomatal resistance (s/m) 
526 REAL                :: RSURF        ! GOURND SURFACE RESISTANCE

1102     RSSHA  = undefined_value 
1103     RSURF  = undefined_value

1306         RSSHAXY  (I,J)                = RSSHA
1307         RSURFXY  (I,J)                = RSURF
                              

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搜索call noahmplsm,在/WRF/phys/module_surface_driver.F中找到。
3115  CALL noahmplsm(ITIMESTEP,   --- 在RSSHAXY后添加RSURFXY
3148  RSSUNXY,    RSSHAXY, RSURFXY, & ---)

CALL noahmplsm在SUBROUTINE surface_driver 之下。
需要在surface_driver的括号中添加，并定义申明RSURFXY
有RSSHAXY一席之地，就有RSURFXY一席之地。
61  ,rssunxy   ,rsshaxy    ,rsurfxy    &
894  SAVXY,   SAGXY, RSSUNXY, RSSHAXY, RSURFXY,  BGAPXY,---

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搜索CALL surface_driver,在module_first_rk_step_part1.F的594行左右
修改参照rsshaxy
954  ---,rsshaxy=grid%rsshaxy,rsurfxy=grid%rsurfxy & ---
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在/WRF/Registry/Registry.noahmp中添加RSURF,参照RSSHA
state    real   rsshaxy    ij      -       1      -     i02rhd=(interp_mask_field:lu_index,iswater)u=(copy_fcnm)    "rssha"      "shaded stomatal resistance"          "s/m"
state    real   rsurfxy    ij      -       1      -     i02rhd=(interp_mask_field:lu_index,iswater)u=(copy_fcnm)    "rsurf"      "ground surface resistance"          "s/m"


然后重新编译WRF即可。