SWAN学习笔记——安装与模拟实例
本文将安装海浪模式SWAN并模拟2012年10月底飓风桑迪经过美国西海岸时大西洋的海浪变化，参考了知乎用户模式小站的文章https://zhuanlan.zhihu.com/p/393743862，使用了其分享的文件
1、下载地址
https://swanmodel.sourceforge.io/
2、选择合适的编译器，更改macro.inc中的变量
# 在命令行输入
module load mpi/intelmpi/2017.4.239
module load mathlib/netcdf/4.4.1
cd swan4131
make clean
make config
# 在macro.inc中更改
F90_MPI = mpiifort
NETCDFROOT=`nc-config --prefix`
# 在命令行输入
make mpi3、准备输入文件 Sandy.swn
# 项目名称和标记
PROJECT 'Sandy' '1'
# 标题
'Sandy 2012'
# 以时间变化、二维方式运行
MODE NONSTATIONARY TWODIMENSIONAL
# 深度的最小值，按照真实能量输出，按照航海习惯定义风和浪的方向，尾部高频的参数
SET DEPMIN 0.05 INRHOG 1 NAUTICAL PWTAIL 5
# 使用球坐标系
COORDINATES SPHERICAL
# 定义计算网格：曲坐标，x方向和y方向格点数-1，被排除格点的x坐标和y坐标，θ方向格点数，最低和最高的频率间隔，频率个数
CGRID CURVILINEAR 86 64 EXC 9.999000e+003 9.999000e+003 CIRCLE 36 0.04 1.0 24
# 读取计算网格：深度值比例，文件名，文件格式，文件头行数，每一个时间层的文件头行数，读取方式
READGRID COORDINATES 1 'Atlantic_EW.grd' 4 0 0 FREE
# 定义地形网格：曲坐标，x方向和y方向交错率，x方向和y方向格点数-1，被排除格点的x坐标和y坐标
INPGRID BOTTOM CURVILINEAR 0 0 90 46 EXC 9.999000e+003
# 读取计算网格：深度值比例，文件名，文件格式，文件头行数，读取方式
READINP BOTTOM 1 './data/Atlantic_EW.bot' 4 0 FREE
# 定义输入场网格：风场，矩形网格，x方向和y方向坐标初始值，x轴方向，x方向和y方向格点数
INPGRID WIND REGULAR 0 -90 0 1440 721 1 1 &
# 时间变化，开始时间，时间间隔，结束时间
NONSTATIONARY 20121028.000000 3 HR 20121029.000000
#读取输入场：风场，风速值比例，文件名，文件格式，头文件格式，读取方式
READINP WIND 1 'global_wind.dat' 4 0 FREE
# 边界条件：通过两点坐标定义三边上恒定的波参数，有效波高，能量谱周期，峰值方向，方向传播系数
BOUNDSPEC SEGMENT IJ 0 0 0 45 CONSTANT PAR 0.5 14.0 180. 20.
BOUNDSPEC SEGMENT IJ 0 0 89 0 CONSTANT PAR 0.5 14.0 180. 20.
BOUNDSPEC SEGMENT IJ 89 0 89 45 CONSTANT PAR 0.5 14.0 0. 20.
# 默认方式初始化
INIT
# 物理过程的参数化方案选择与参数设置
# 在浅水中深度导致的波破碎
BREAKING CONSTANT 1.0 0.73
# 底部摩擦
FRICTION MADSEN 0.05
# 线性增长模型
GEN3 KOMEN
# 白冠破碎
WCAP KOM 2.36E-5 3.02E-3 2.0 1.0 1.0
# 计算方案
PROP BSBT
# 输出空间分布，名称，无文件头，文件名，输出方式，变量，数值比例，输出时间
BLOCK 'COMPGRID' NOHEADER 'Sandy_hsig.mat' LAY 4 HSIGN 1. OUTPUT 20121028.000000 1 HR
BLOCK 'COMPGRID' NOHEADER 'NP_bot.mat' LAY 4 BOTLEV 1.
BLOCK 'COMPGRID' NOHEADER 'Sandy_xp.mat' LAY 4 XP 1.
BLOCK 'COMPGRID' NOHEADER 'Sandy_yp.mat' LAY 4 YP 1.
BLOCK 'COMPGRID' NOHEADER 'Sandy_wind.mat' LAY 4 WIND 1. OUTPUT 20121028.000000 1 HR
BLOCK 'COMPGRID' NOHEADER 'Sandy_hsig.nc' LAY 4 HSIGN 1. OUTPUT 20121028.000000 1 HR
# 计算：时间变化，开始时间，时间步长，单位，结束时间
COMPUTE NONSTAT 20121028.000000 3600 SEC 20121029.000000
# 输出hotfile用于以后计算
HOTFILE 'Sandy_init.hot'
# 结束
STOP4、准备计算网格文件 Atlantic_EW.grd
Atlantic_EW.grd是描述网格坐标的文本文件，将每一纬度的经向坐标从西向东写入，按照从南到北的顺序写入各个纬度上的数值，每个数值单独占一行。写完经向坐标后，再写纬向坐标。此处使用空间分辨率为0.5°×0.5°的网格，时间分辨率是1小时，空间范围是85W~40W，27N~50N。
数据来源 ETOPO5 https://www.ngdc.noaa.gov/mgg/global/etopo5.HTML
5、准备风场文件 global_wind.dat
global_wind.dat是描述风速的文本文件，将每一纬度的纬向风速（向东为正）从西向东写入，按照从南到北的顺序写入各个纬度上的数值，每个数值单独占一行。写完纬向风速后，再写经向风速（向北为正），全部写完后再写下一个时刻的风速值。此处使用空间分辨率为0.25°×0.25°的网格，时间分辨率是1小时，空间范围是0E~180W，-78.375S~78.375N。
数据来源 ERA5 hourly data on single levels from 1979 to present https://cds.climate.copernicus.eu/cdsapp#!/dataset/reanalysis-era5-single-levels?tab=overview
6、运行
export PATH=...../swan/swan4131:$PATH
rm -f machinefile
echo $SLURM_JOB_NODELIST > machinefile
../../swan4131/swanrun -input swan_sandy -mpi 2