WRF-DA代码编译与安装(一）——依赖库的编译与安装
由于笔者的研究需要用到数据同化技术，所以开始学习WRF相关内容（主要是WRF-DA模块）。这里先解释下WRF是什么东西。
WRF全称Weather Research and Forecasting Model, 是一个天气研究与预报模型.可以用来进行精细尺度的天气模拟与预报。
二战后，由于计算机技术的迅猛发展，气象预报技术也随之突飞猛进。短短的几十年里，世界各地的气象研究机关开发出了各自的相对独立的气象模式。这些模式之间缺少互换性，对科研及业务上的交流极其不便。从上世纪90年代后半开始，美国对这种乱立的模式状况进行反省。最后由美国环境预测中心（NCEP），美国国家大气研究中心（NCAR）等美国的科研机构为中心开始着手开发一种统一的气象模式。终于于2000 年开发出了WRF模式。同时，为使研究成果能够迅速地应用到现实的天气预报当中去，WRF模式分为ARW(the Advanced Research WRF)和NMM(the Nonhydrostatic Mesoscale Model)两种，即研究用和业务用两种形式，分别由NCEP和NCAR管理维持着。
具体的可以见官网：
http://www2.mmm.ucar.edu/wrf/users/
WRF模拟系统主要包含WPS和WRF两部分模块： WPS模块全称为WRF Pre-processing System，即WRF预处理系统，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。但是理想实验不在本文介绍范围内，本文介绍的是进行真实数据模拟的操作。 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，本文所有的介绍也都基于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（该段文字引自xg1990的博客，具体地址文末贴出，感谢该位大神的分享）。
安装运行WRF模拟系统必须在Linux系统。而笔者又无法放弃windows系统，同时目前工作还处于前期测试阶段，故决定选择用VMware虚拟机搭建一个Linux系统来测试。
选用的VMware版本：12.5.2。
Linux系统：Ubuntu 16.04
具体安装过程不是本文重点。详情可见
https://jingyan.baidu.com/article/c275f6ba07e269e33d756714.html
此外附上Ubuntu官网链接
https://www.ubuntu.com/download/desktop
WRF-DA编译与安装主要参照官方提供的ppt和文档（地址文末会贴出）。
首先看下WRF-DA编译与安装的需求。
上面提到了需求如下：
1.Linux/Mac系统，基于Unix或Linux的系统
2.（3DVAR）三维变分的案例内存占用不大，大的（4DVAR）四维变分内存消耗较大。
3.支持C和Fortran的编译器（ifort/icc, gfortran/gcc,pgf90/pgcc）
4..需要的一些库，类似于WRF。包括：Zlib，netCDF C/Fortran，MPI（MPICH），BUFR，CRTM，RTTOV，HDF5。
系统已经安装完毕，而内存部分目前暂时不考虑。接下来看C和Fortran的编译器。
Ubuntu内置了gcc的编译器。可以通过命令来查看。
~$ gcc -v
结果如下：
接下来安装gfortran，也是通过命令进行安装。
~$ sudo apt-get install gfortran
通过命令查看是否安装成功。
~$ gfortran -v
接下来是几个库的下载与安装。
zlib：
http://www.zlib.net/
netCDF C/Fortran：
http://www.unidata.ucar.edu/downloads/netcdf/index.jsp
MPI（MPICH）：
http://www.mpich.org/downloads/
BUFR：包含在WRF源代码中
CRTM：包含在WRF源代码中
RTTOV：
https://nwpsaf.eu/site/software/rttov/
需注册，最好自备梯子。
HDF5：
https://support.hdfgroup.org/HDF5/
将如上的几个库的安装包通过共享文件夹放入虚拟机中（mnt/hgfs/Share)。
zlib和hdf5和netCDF 4相关。具体安装步骤和教程借鉴了官方文档
http://www.unidata.ucar.edu/software/netcdf/docs/getting_and_building_netcdf.html#build_nc4_dap_from_source
1.zlib的安装：解压到/usr/下
$ cp -r zlib-1.2.11.tar.gz /usr/
$ tar zvf zlib-1.2.11.tar.gz
然后进入解压文件夹，并安装
$ ./configure --prefix=/usr/local/zlib
$ make check
$ make install
修改环境变量。
gedit ~/.bashrc
# for zlib
export ZLIB_HOME=/usr/local/zlib export
LD_LIBRARY_PATH=$ZLIB_HOME/lib:$LD_LIBRARY_PATH
2.HDF5的安装：解压到/usr/下
$ tar -xvf hdf5-1.8.18.tar
然后进入解压文件夹，并安装
$ ./configure --with-zlib=/usr/local --prefix=/usr/local/hdf5
$ make
$ make check
$ make install
HDF5的安装和检验参照：
./configure --prefix=/usr/local/hdf5 --with-zlib=/usr/local/zlib
http://blog.csdn.net/luoying_1993/article/details/53228473
HDF5还需配置一个环境变量，避免下面的netCDF C安装报错。
$ gedit ~/.bashrc
#for hd5
export CPPFLAGS=-I$PRO_PATH/usr/local/hdf5/include
export LDFLAGS=-L$PRO_PATH/usr/local/hdf5/lib
export LD_LIBRARY_PATH=$PRO_PATH/usr/local/hdf5/lib
$ source ~/.bashrc
3.netCDF C/Fortran安装
先装netCDF C：
$ export CPPFLAGS=-I$PRO_PATH/usr/local/hdf5/include
$ export LDFLAGS=-L$PRO_PATH/usr/local/hdf5/lib
$ export LD_LIBRARY_PATH=$PRO_PATH/usr/local/hdf5/lib
$ ./configure --prefix=/usr/local/NETCDF --enable-netcdf-4
$ make
$ make check
$ make install
接着装netCDF Fortran：
先声明环境变量：
$ export CPPFLAGS=-I/usr/local/NETCDF/include
$ export LDFLAGS=-L/usr/local/NETCDF/lib
然后进行下一步编译。
$ ./configure --prefix=/usr/local/NETCDF FC=gfortran
4.mpich的安装：
解压之类的步骤同上，同样放到usr下面。
解压到指定路径。
$ tar zxf mpich-3.2.tar.gz
$ ./configure -prefix=/usr/local/mpi/
5.rttov的安装：
rttov解压出来东西较多，同样新建个path来存放。
$ tar zxf rttov113.tar.gz
$ cd src
$ ../build/rttov_compile.sh
打完收工。目前应该就完成了WRF-DA编译安装前所有需要的依赖库的编译及安装。下一篇更新WRF-DA具体的编译与安装。由于对Linux系统不熟悉，加上坑爹的rttov，博客写了两三天。从内心坚持要提醒大家的一点，Linux编译环境一定要注意环境变量！！！
最后重点鸣谢几位主要参考大神的博客以及相关文档：
https://wenku.baidu.com/view/58851bc269eae009591bec0a.html
https://nwpsaf.eu/site/software/rttov/rttov-v12/
http://www2.mmm.ucar.edu/wrf/users/wrfda/updates-3.8.1.html
https://xg1990.com/blog/archives/190
http://blog.csdn.net/luoying_1993/article/details/53228473