架构设计

System Context Diagram

• Static Geographical Data - 静态数据 （包含地形和土地利用类别等字段的数据集）
• Gridded Meteorological Data – 实时数据 （初始条件和横向边界条件的最新气象信息）

静态数据

WRF 建模系统能够创建理想化的模拟，常用的场景是对真实数据案例进行模拟。要启动真实数据案例，需要一个包含地形和土地利用类别等字段的静态数据集。而这个数据集必须包含地球上的物理位置以及该位置的静态信息。 静态数据可从 WRF 下载页面 ( http://www2.mmm.ucar.edu/wrf/users/download/get_sources_wps_geog.html )

实时数据

对于实时数据，WRF 模型需要初始条件和横向边界条件的最新气象信息。此气象数据传统上是由先前运行的外部模型或分析提供的 Grib 文件。气象数据通常来自全球，美国国家环境预测中心 (NCEP) 每天运行四次全球预测系统 (GFS) 模型（初始化适用于 0000、0600、1200 和 1800 UTC）。这是一个全球等高、0.5 度纬度/经度、免费提供的预测数据集，通常在初始化时间段后 4 小时即可访问。

逻辑架构设计

WRF 数据输入部分有两种，一种是静态数据。一种是动态数据。静态数据通常包地球上的物理位置以及该位置的静态信息。由于该部分数据很少发生变化，可以把静态数据存储在S3存储桶中。这样不仅可以节省成本，同时也便于加快集群的运行速度。

WRF系统组成

主要包含WPS和WRF两部分模块：

1. WPS模块:全称为WRF Pre-processing System，即WRF前处理系统，用来为WRF模型准备输入数据；如果只是做理想实验(idealized modeling)，就不需要用WPS处理真实数据。
2. WRF模块:就是数值求解的模块，它有两个版本：ARW(Advanced Research WRF) 和 NMM(Nonhydrostatic Mesoscale Model)。大多数研究者主要用的都是ARW版本。 除了WPS与WRF两大核心模块外，WRF系统还有很多附加模块：比如用于数据同化的WRF-DA，用于化学传输的WRF-chem，用于林火模拟的WRF-fire。

详细架构设计

1. WPS 模块 - WRF Preprocessing Model - WRF 前处理模块 geogrid.exe根据从外部数据源获得的静态地理数据创建地面数据（可下载，并将在案例研究中讨论）。 ungrib.exe解压缩 GRIB 气象数据（从外部来源获得）并将其打包为中间文件格式。 metgrid.exe将气象数据水平插入到您的模型域中。metgrid.exe 的输出用作 WRF 的输入（通过 real.exe 程序）。

2. WRF 模块 real.exe 该程序垂直插入met_em*文件（由metgrid.exe生成），创建边界和初始条件文件，并进行一些一致性检查。 wrf.exec生成模型预测。