この文書は, dcpam4 を用いて手軽に実験を 行うためのチュートリアルです.
dcpam4 インストールガイド を参考に, dcpam4 のビルドを行ってください. 「ビルドの手引き」の「ソースコードのコンパイル」まで行ってください.
サンプルとして用意されている Held and Suarez (1994) のベンチマーク実験を 行う方法を説明します.
practice ディレクトリに移動してください.
$ cd practice
そのディレクトリ内で, make コマンドを実行してください. いくつか質問がありますが, とりあえずそのまま Enter キーを入力してください.
$ make
****** Setup a directory for a experiment ******
Enter directory name [testXX]:
Directory in which executable files are prepared
[/home/dcpam/work/dcpam4/src/main]:
Directory in which NAMELIST files are prepared
[/home/dcpam/work/dcpam4/src/main]:
Save F90/95 source code files? [Y/n]:
Directory in which source code files are prepared
[/home/dcpam/work/dcpam4/src]:
:
*** Setup of "testXX" is complete ***
testXX というディレクトリが作成され, その中に 実行ファイルや NAMELIST ファイル, ソースコードがコピーされます. testXX ディレクトリ内に移動してください.
$ cd testXX
実行ファイルとして dcpam_hs94, init_sample などが用意されている はずです. 以下のように dcpam_hs94 を実行してください. コマンドラインオプションとして "-h" や "--help" を指定することで, 解像度や出力されるファイル名の一覧が表示されます.
$ ./dcpam_hs94
*** MESSAGE [dcpam_hs94] *** History files are created.
*** MESSAGE [dcpam_hs94] *** Restart file "dcpam_hs94_restart.nc" is created.
*** MESSAGE [dcpam_hs94] *** History data (time=0.125 days) is output.
*** MESSAGE [dcpam_hs94] *** Restart data (time=1440. minute - 20. minute,
and 1440. minute) is output to "dcpam_hs94_restart.nc"
########## PREDICTION OF CALCULATION ###########
Start Date 2007-07-30T17:25:25+09:00
Current Date 2007-07-30T17:25:35+09:00
Progress 14.29% [*** ]
Remaining CPU TIME 0.580000E+02
Completion Date 2007-07-30T17:26:33+09:00
:
############## CPU TIME SUMMARY ################
Setup 0.223517E-09
HistoryGet 0.223517E-09
HistoryPut 0.679995E+00
Dynamics 0.133000E+02
Phyisics 0.342000E+01
TimeFilter 0.209997E+00
------------------------------------------------
TOTAL TIME = 0.176100E+02
とりあえず 7 日分の計算が行われ, 結果が U.nc や Temp.nc として 出力されます. また, リスタートファイルが dcpam_hs94_restart.nc として出力されます. これらは gtool4 NetCDF 規約 に基づく NetCDF ファイルです. 可視化や解析には 電脳 Ruby プロジェクト において開発されているツールを使用してください.
計算設定を変更するには NAMELIST ファイルを使用してください. サンプルとして dcpam_hs94_T10L12.nml や dcpam_hs94_T21L12.nml を用意しています. これらのファイルの中身を変更し, 以下のように実行 ファイルのオプション -N (または --namelist) において指定してください.
$ ./dcpam_hs94 -N=dcpam_hs94_T10L12.nml
*** MESSAGE [dcpam_hs94] *** NAMELIST group "dcpam_hs94_grid_nml"
is loaded from "dcpam_hs94_T10L12.nml".
&DCPAM_HS94_GRID_NML
NMAX = 10,
IMAX = 32,
JMAX = 16,
KMAX = 12
/
*** MESSAGE [dcpam_hs94] *** NAMELIST group "dcpam_hs94_time_nml"
is loaded from "dcpam_hs94_T10L12.nml".
&DCPAM_HS94_TIME_NML
START_TIME_VALUE = 0.000000000000000E+000,
START_TIME_UNIT = sec ,
DELTA_TIME_VALUE = 20.0000000000000 ,
DELTA_TIME_UNIT = minute ,
TOTAL_TIME_VALUE = 7.00000000000000 ,
TOTAL_TIME_UNIT = day ,
PREDICT_SHOW_INTERVAL_VALUE = 1.00000000000000 ,
PREDICT_SHOW_INTERVAL_UNIT = days
/
:
NAMELIST ファイルを読み込む場合, 上記のように NAMELIST 変数群の読み込み に関する情報が出力されます.
上記の実験では, 初期値データは実行プログラムによって内部で作成されていました. 以下では, 初期値データをファイルに出力する方法を記します.
まず, 上記の作業と同様に practice ディレクトリへ移動し, make コマンド で実験用ディレクトリを作成してください. その後, 作成された実験用 ディレクトリへ移動してください.
初期値データファイル生成プログラムのサンプルとして init_sample が 用意されています. 以下のように実行してください. コマンドラインオプションとして "-h" や "--help" を指定することで, 解像度や出力されるファイル名の一覧が表示されます.
$ ./init_sample
デフォルトでは, "init_T10L12.nc" という名前のファイルが出力されます. このファイルを初期値データとして入力する方法に関しては, 初期値データ・リスタートデータファイルの入力 を参照してください.
ファイルから初期値データ, もしくはリスタートデータを読み込む際には, NAMELIST ファイルを編集してください. dcpam_hs94 用の NAMELIST ファイルは dcpam_hs94_TXXLXX.nml です. このファイルに書かれている "dcpam_hs94_initdata_nml" という NAMELIST 変数群にデータの入力に 関する情報を与えます.
&dcpam_hs94_initdata_nml
initial_data_prepared = .false.,
!!$ initial_data_prepared = .true.,
! 初期値データの有無.
! Presence or absence of initial data
init_nc = 'init.nc',
!!$ init_nc = 'dcpam_hs94_restart.nc',
! 初期値データ netCDF ファイル.
! NetCDF file for initial data
init_nc_time_varname = '',
!!$ init_nc_time_varname = 'time',
! 時刻の変数名.
! 空にした場合, データ入力時に時刻指定を
! 行いません.
!
! Variable name of time.
! If this variable is null character,
! time is not specified when data is input.
!
init_nc_timeB = -90.0,
! 初期値データ ( $ t-\Delta t $ ) の時刻.
! Time of initial data ( $ t-\Delta t $ )
init_nc_timeN = 0.0
! 初期値データ ( $ t $ ) の時刻.
! Time of initial data ( $ t $ )
/
"initial_data_prepared" を .true. に変更し, "init_nc" に初期値データもしくはリスタートデータのファイル名を指定します. 初期値データのように時刻次元が含まれないデータを読み込む場合には, "init_nc_time_varname" は空にしてください. 一方で時刻次元が含まれるリスタートデータを読み込む場合には 時刻次元の変数名 (デフォルトは "time") を指定してください. "init_nc_time_varname" に時刻の変数名を与えた場合, "init_nc_timeB" と "init_nc_timeN" にそれぞれ, ステップ t - Δt の 時刻と, ステップ t の時刻を与えてください.
NAMELIST ファイルを変更後, 以下のようにその NAMELIST ファイルを -N もしくは --namelist オプションに指定して実験を始めてください.
$ ./dcpam_hs94 -N=dcpam_hs94_TXXLXX.nml
実験が開始されると, 以下のようなデータ入力のメッセージが表示されるはずです. 確認してください.
|*** MESSAGE [HistoryGetDouble1] *** Input init_T10L12.nc@lon |*** MESSAGE [HistoryGetDouble1] *** Input init_T10L12.nc@lat |*** MESSAGE [HistoryGetDouble1] *** Input init_T10L12.nc@sig |*** MESSAGE [HistoryGetDouble1] *** Input init_T10L12.nc@sigm |*** MESSAGE [HistoryGetDouble3] *** Input init_T10L12.nc@Vor,time=0.0 |*** MESSAGE [HistoryGetDouble3] *** Input init_T10L12.nc@Vor,time=6.0 |*** MESSAGE [HistoryGetDouble3] *** Input init_T10L12.nc@Div,time=0.0 |*** MESSAGE [HistoryGetDouble3] *** Input init_T10L12.nc@Div,time=6.0 |*** MESSAGE [HistoryGetDouble3] *** Input init_T10L12.nc@Temp,time=0.0 |*** MESSAGE [HistoryGetDouble3] *** Input init_T10L12.nc@Temp,time=6.0 |*** MESSAGE [HistoryGetDouble3] *** Input init_T10L12.nc@QVap,time=0.0 |*** MESSAGE [HistoryGetDouble3] *** Input init_T10L12.nc@QVap,time=6.0 |*** MESSAGE [HistoryGetDouble2] *** Input init_T10L12.nc@Ps,time=0.0 |*** MESSAGE [HistoryGetDouble2] *** Input init_T10L12.nc@Ps,time=6.0
src ディレクトリ以下の編集を行った場合, 以下のようにすることで practice 以下の実験用ディレクトリの内容を簡単に更新することが 可能です. なお, src 以下の Fortran 90/95 プログラムの変更を 行う際には らくらく dcpam4 (製作中) を参照してください.
まず, practice 以下の実験用ディレクトリへ移動します.
$ cd practice/testXX
以下のコマンドを入力します. 更新するか問われるので, "Y" を 入力します.
$ make update Update directory "testXX" ? [y/N]: Y
src ディレクトリ内で更新されたファイルが practice/testXX に コピーされます. 古いファイルは ".bak.XX" というサフィックスが付加 されたファイル名に変更されます.
