LINUX系统下Atchem 2的MCM 箱模型建立详细安装教程

       自《大气污染防治行动计划》颁布以来，我国城市地区环境空气质量明显改善。与此同时，我国城市地区环境空气臭氧(O3) 污染问题凸显，O3污染问题已成为我国继灰霾污染后又一亟待解决的大气环境问题。根据《2021中国生态环境状况公报》，2021年我国339个地级及以上城市，以臭氧为首要污染物的超标天数占总超标天数的34.7%，仅次于细颗粒物（PM2.5）的39.7%。因此，臭氧污染已经成为我国第二大大气污染问题，对于臭氧污染的防治，已经成为了我们大气环境治理的重点。

      为了高效、精准地治理区域大气臭氧污染，需要了解臭氧生成的主要途径及其前体物。OBM 箱模型可用于模拟光化学污染的发生、演变过程，研究臭氧 的生成机制和进行敏感性分析，探讨前体物的排放对光化学污染的影响。 其中主要大气化学机理（Master Chemical Mechanism，MCM）是由 Jenkin 等人在 1997 年提出的详细化学机理的代表，其描述了一系列 VOC 物种（甲烷和 142种非甲烷 VOCs）在大气中详细的化学反应过程，被广泛应用于 OBM 大气化学模型，从而用于分析、预测环境中臭氧生成的主要途径及其前体物的关系。

        Atchem2中所具备的MCM可用于上述研究，但是其安装过程较为复杂，且最新版USER GUIDE于2019年发表，与现在网络环境存在较大差异。依据说明书上的过程安装，仍会存在一些问题。且对于Linux系统不熟悉的用户安装过程会有较大难度。所以本人将安装过程重新记录和复刻进本文中。

       QQ：465052269

         希望有大气污染扩散模型和臭氧潜势研究的朋友可以一起相互交流、讨论~

At Chem2 Manual (usermanual.wiki)

一、环境描述

1.系统：Ubuntu Server 22.04 LTS 64bit

2.登录用户：lighthouse

二、Requirements Install

1.检测Ubuntu系统信息

① 查看操作系统是32位的还是64位的

在控制台输入：sudo uname --m

回车后：

如果显示i686,则表示安装了32位操作系统

如果显示 x86_64，则表示安装了64位操作系统

② 查看操作系统的版本号：

cat /etc/issue

比如输出：Ubuntu 14.04.4 LTS \n \l

③ 查看系统类型，其中lsb表示(Linux Standard Base)：

lsb_release -cs

比如输出：trusty

④ 如果想知道更多信息可以试试如下命令

sudo uname --s  显示内核名字

sudo uname --r 显示内核版本

sudo uname --n 显示网络主机名

sudo uname --p 显示cpu

2. Ubuntu 安装cmake

① 命令行安装

（这种直接安装cmake，其实安装的版本都太老了，这种方式不推荐 ）

sudo apt install cmake

② Cmake源码编译安装

1. 更新/安装一下g++

sudo apt-get install g++

2. 先检查是否有cmake

which cmake

whereis cmake

3. 如果没有，下载安装包

$ wget https://github.com/Kitware/CMake/releases/download/v3.15.5/cmake-3.15.5.tar.gz

4. 解压CMake源码包

$ tar -zxvf cmake-3.15.5.tar.gz
步骤五、进入目录

$ cd cmake-3.15.5
步骤六 编译安装

$ ./bootstrap && make -j4 && sudo make install
到此 CMake 命令安装完成。

3. Ubuntu 安装gfortran

在命令行输入：

$ sudo apt-get install gfortran

Ubuntu检查gfortran

$ which gfortran

4. Ubuntu 安装python

① 检查python信息

$ whereis python3    **本人已经安装python3，但是本软件安装需要python2.7

② 安装python2

sudo apt install python2

③ 检查python版本

$ python2 --version         ## python2

Python 2.7.18

$ python3 --version         ## python3

Python 3.10.6

5.编译安装BLAS和LAPACK

USER GUIDE的安装步骤如下

但是基本上没有办法和说明书中那样，一步到位，还是自己慢慢编译吧！T T

①先在用户主目录下面创建src目录，然后切换到src目录下操作。

mkdir ~/src

cd ~/src

②安装BLAS

2.5.2.1 准备源码

wget http://www.netlib.org/blas/blas.tgz

tar zxf blas.tgz

cd BLAS-3.11.0/

2.5.2.2 编译

如果是32位系统，使用GNU的g77或gfortran编译器来编译：

g77 -O2 -fno-second-underscore -c *.f

gfortran -O2 -std=legacy -fno-second-underscore -c *.f

如果是64位系统，使用GNU的g77或gfortran编译器来编译：

g77 -O3 -m64 -fno-second-underscore -fPIC -c *.f

gfortran -O3 -std=legacy -m64 -fno-second-underscore -fPIC -c *.f

如果使用的是Intel的Fortran编译器，则：

ifort -FI -w90 -w95 -cm -O3 -unroll -c *.f

注意：

请根据情况选择上述5个命令中的一个执行

在编译BLAS、LAPACK、NumPy和SciPy的时候，所选择的Fortran编译器必须要保持一致

在下述LAPACK的编译安装中和后续数据库CDOVE等的安装中，需要使用Fortran 90编译器，因此不应该使用g77/intel来编译BLAS

2.5.2.3 后续工作

ar r libfblas.a *.o

ranlib libfblas.a

rm -rf *.o      # 清理文件

export BLAS=~/src/BLAS-3.5.0/libfblas.a # 导出BLAS环境变量

③ 安装LAPACK

2.5.3.1 准备源码

wget http://www.netlib.org/lapack/lapack.tgz

tar zxf lapack.tgz

cd lapack-3.6.0/

5.2.3.2 编译

cp INSTALL/make.inc.gfortran make.inc   # On Linux with lapack-3.2.1 or newer

make lapacklib

2.5.3.3 后续工作

make clean      # 清理文件

export LAPACK=~/src/lapack-3.6.0/   # 导出LAPACK环境变量

三、Required dependencies Install

安装前先mkdir一下~/atchem-libraries/

1.安装CVODE

USER GUIDE的安装步骤如下

① 去官网下载https://computing.llnl.gov/projects/sundials/sundials-software

（1）文件较大，wget下载很慢

（2）说明书中install的sh脚本提供的下载地址过期

② 上传至服务器，并通过pwd找到压缩包地址

③ 修改install的sh脚本

！！这里Atchem压缩包里面的CVODE安装脚本里面，wget网址有问题，所以需要自己修改

vi install_cvode.sh  **将wget部分删除

变成

# Move to provided directory

cd $cvode_dir

tar -zxf /home/lighthouse/AtChem2-1.1/tools/install/sundials-2.7.0.tar.gz

rm sundials-2.7.0.tar.gz

cd sundials-2.7.0/

mkdir build

cd build

④ 安装

./install_cvode.sh ~/atchem-libraries/

    （1）注意官方安装文档中文件名的不同，不然会安装失败

2.安装Openlibm

USER GUIDE的安装步骤如下

1. 因为文件较小，直接用sh脚本可以很快下载好安装包并安装

2. 说明书中的安装口令./tools/install/install openlibm.sh ˜/atchem-libraries/中存在①“˜”的上下标格式问题；②install openlibm.sh的文件名和安装包对不上等问题。需要修正

3. 输入

$ ./install_openlibm.sh ~/atchem-libraries/

4. 安装好后打开~/atchem-libraries/会这样

四、安装Atchem

$ cd AtChem2-1.1/tools/

检查下install和Makefile在不在tools里面

$ cp tools/Makefile ./

$ cd ..

$ vi Makefile          **将数据库的位置定位一下

$ ./tools/build.sh ./tools/mcm_example.fac

最后看一下案例运行结果

参考网页

编译安装BLAS和LAPACK - 简书

怎么查看ubuntu是32位还是64位以及版本信息

Does Python SciPy need BLAS?

Does Python SciPy need BLAS? - Stack Overflow