SMOKE 初窥

SMOKE比我想象的要复杂很多，它并不像WRF或CMAQ一样有一个核心的程序，而是有很多子程序 (processors)。

SMOKE由MCNC-North Carolina Supercomputing开发，旨在为CMAQ等空气质量模拟软件提供污染源，其实质是对国家公布的排放清单作一个数据转换，对年排放量内插出日排放量，将特定区域划分网格 (gridding)。SMOKE可以处理面源、点源、线源、生物排放等污染源，每个源由不同的程序执行。下图显示了主要程序：

Smkinven将排放清单读入，最后Smkmerge和Mrggrid输出model-ready的排放源文件。

可是，SMOKE是为美国设计的，其排放源的分类、区域代码、空间地理信息、时间谱等都使用美国标准，需要开展很多的本地化工作，华南理工大学的张礼俊的硕士论文就是做这方面的工作，可以借鉴。目前，我还是很糊涂，也在犹豫是否要深入研究，毕竟这个工作量都足够人家硕士毕业了。

做一个完整的人

一直在想是不是要把这个博客写成一个纯技术型的，把对她的感情分离到另一个博客中。但今天看完周国平写的＜在世纪的转折点上：尼采＞后，我改变了这个想法。正如尼采所说的，我们过分地崇尚科学，甚至被科学所奴役，我们忘了一个根本性的问题：究竟是科学为人服务，还是人为科学服务？就像我之前，我觉得将科学和情感放在一个博客中展现很奇怪；事实上，我这种想法才是很奇怪的，理性和感性本就是人的两面，我为什么要刻意地分开，甚至觉得让别人看到一个技术男在谈感情是令人别扭的一件事呢？因此，我决定把我所有的想法全写在这一个博客上，只做标签上的区别，在这里，展现一个完整的我。

写到这里，顺便摘一些书上看到的比较发人深省的话。

你要站在你自己的生命之上，高屋建瓴地俯视你自己的生命，不把它看得太重要，这样你反而能真正地体验它，享受它，尽你所能地把它过得有意义。

人只以勇敢和毅力所许可的限度接近真理。强者必须认识并肯定现实，正如弱者必须害怕和逃避现实一样。只有强者才有认识的自由，弱者却需要生活在欺骗之中。精神的强者出于内在的丰满和强盛，与一切相嬉戏，玩弄至今被视为神圣不可侵犯的事物，藐视至高无上者。只有这样的强者才能真切体验到人生的意义，从人生的痛苦中发现人生的欢乐。他的精神足够充实，在沙漠中不会沮丧，反而感觉到孤独的乐趣。他的精神足够热烈，在冰窟中不会冻僵，反而感觉到凛冽的快意。这也就是尼采所提倡的酒神精神。

无聊是一颗空虚的心灵寻求消遣而不可得，它是喜剧性的。寂寞是寻求普通的人间温暖而不可得，它是中性的。然而，人们往往将它们混淆，甚至以无聊冒充孤独……“我孤独了。”啊，你配吗？

最后，总结下尼采的各种重要的观点：酒神精神，强力意志，评价，创造，“自我”，非理性，以及“一切价值的重估”。

不得不说，理科的思维让我们局囿在微观的世界中，我们更多地关注了一个技术性或科学性问题，却忘了以鸟瞰人生长河的豁达来思考人生，以俯视大千世界的广阔来理解世界。有时候，跳出一些框架，整个世界都会发生变化。

CMAQ深入理解

这周仔细看了CMAQ手册 CMAQv4.7.1 Operational Guidance Document 的1-5章，弄清了各子程序的compilation options, execution options, 输入还有输出。CMAQ给用户极大的灵活性，同时也带来了配置安装的极大的复杂性，每个子程序在编译和执行时都有很多的选项，目前我了解的更多的是 technical options，而 scientific options则无法理解。

本打算这周把WRF和CMAQ连起来跑一个case，但没有实现。一来团队人员不小心误删了wrf生成的文件，另外在ARWPost上又花了一点时间；二来自己这周也没什么工作热情。

顺利的话，下周串上WRF, CMAQ, SMOKE

WRF和CMAQ安装配置

这周主要完成了WRF和CMAQ的安装。

记不清这是第几次安装WRF了。之前一直在自己的笔记本上装，环境是Ubuntu 32位和Intel Compiler。但笔记本上的Ubuntu经常崩溃，经常不能开机，所以就更换了机器。现在在台式机上，搭的CentOS 5 32位。原来也用的Intel 编译器，但后来跑WRF的metgrid.exe时，总是出现这么一个错误：


         forrtl: severe (173): A pointer passed to DEALLOCATE points to an array that cannot be deallocated


 随即程序就停止了。


尝试了好久，才发现网上也有人曾遇到这个问题，说是Intel编译器的问题，换成PGI就可以了。我尝试了一下，还真是。看来不同的编译器，对程序的影响还是很大的。


于是这周的工作就是安装CentOS, PGI, MPICH2, NetCDF, I/OAPI, WRF, WPS, ARWPOST, CMAQ, SMOKE。


CMAQ的安装略微复杂，要装好多库和子程序，如M3BLD, STENEX, PARIO, CVS, JPROC, BCON, ICON, CCTM, MCIP。安装过程在官方的文档中都给出了详细的说明，无非就是更改一下安装脚本中变量的路径、编译器的路径等信息。

WRF是新一代模拟气象条件的中尺度模型。CMAQ以WRF的输出为驱动，模拟污染物的传播和扩散。CMAQ综合考虑了气象条件、化学变化、污染源情况、物理过程，通过将有限空间划分成格网（不规则的？），以质量守恒为原则，用欧拉模型，计算网格间污染物的传播和网格内污染物的化学变化。CMAQ作为第三代空气质量模型，其最大的特点在于可同时考虑多种污染物，以及多尺度的无缝结合，所谓“ One atmosphere"。 

I/O API的作用是读入和输出数据，以及程序内部数据的传输。数据以netCDF形式存储。如果要做数据转换的话，这部分应该着重研究。

M3BLD的作用是将源代码编译成二进制可执行文件，因此要第一个编译。

JPROC的作用是计算在无云情况下，光分解的速率。因为很多化学物质是在光照情况下才发生的，所以入射光的能量对污染物的传播和扩散有重要影响。它通过查找一个静态表 CSQY 来确定这个值，具体原理不太清楚。

ICON为模型提供初始条件，BCON为模型提供边界条件，前者是 temporal boundary condition, 后者是 spatial lateral boundary condition。

MCIP读入大气模型( WRF )的输出结果，根据CMAQ的grid配置做适当内插和外延，为SMOKE和CMAQ提供气象条件。

CCTM是核心的CMAQ程序，将 JPROC, ICON, BCON, MCIP生成的文件整合，计算污染物的扩散情况。

CMAQ还有一些可选的库，如PROCAN用于跟踪某种污染物的传播情况，所谓过程分析 （Process analysis）；CHEMMECH可供高级用户建立自己的化学变化过程。

SMOKE为CMAQ提供了污染源的情况，目前还不知道具体有哪些参数。

下周的工作目标是把WRF和CMAQ整合起来，运行一个case。

重新开始

虽然这周什么也没干，但作为写博客的开始，还是记录一点。从这周开始，每周写工作总结，不定期写学习笔记。

这周从周二开始工作。笔记本装的Ubuntu还是打开不了图形界面，放弃了。打算重装系统，但怎么都装不上Fedora和CentOS。结果放台式机上一装就成了，没想到忙活了半天竟然是硬件问题。这下好了，一不做二不休，把台式机给重装了，以后也不受管理员管辖了。

以后台式机正式成为工作机器，所有之前的工作要重新开始。重新安装WRF和CMAQ。同时，对CentOS这个系统不熟悉，还要再学习一阵子。