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。

漫长的圣诞游 · 凤凰

一个单反一个背包，我就这样在外面游荡了9天10夜。不知以后还能不能像现在这样，有点小闲，有点小钱，有人作伴，肆意游玩。只是玩得时间实在有点久，久得让人感觉不真实。

23号晚8点50，坐上从深圳到长沙的火车。早上6点45到了这座著名的娱乐城市。湖南给我的印象一直不好，是那种又脏又乱的感觉；但长沙却完全不是这样，街道很干净，城市布局也很清楚。整个城市被湘江隔成两半，主城区在湘江东部，由几条纵横的大道连接；西部主要有岳麓山景区。到了之后简单吃了个早饭（车站边上的肉包子很好吃！让我想起了小时候的包子，皮薄肉厚！），直奔岳麓山。我从东门上的山（最好是南门，景点集中），一路上全是铺好的柏油马路，没什么美景可言，直到爱晚亭和岳麓书院，才将我震撼了。从未见过一个亭子能这般美丽，在火红的枫叶和初升的朝阳的映衬下，再僵硬的心灵都会被感化，再匆忙的脚步也禁不住会放慢，难怪杜牧当年也禁不住感叹“停车坐爱枫林晚，霜叶红于二月花”。

岳麓书院建于宋朝，至今逾千年历史。书院依山而建，有淙淙细水，有翠竹茂林，蜿蜒的长廊让人想像古时书生白衣飘飘的神采，林间的石桌让人仿佛听到他们抑扬顿挫地朗读四书五经。总之，岳麓书院真得让我闻到了文化的气息，一种沉淀，一种我在任何一座高校都未尝感受到的神圣。

接下来的3天在凤凰度过。相对其他景点，凤凰的交通算是不太发达的，从长沙到凤凰需要5个半小时，最后一段从吉首到凤凰的路没有高速，十分颠簸。但即使这样也不能阻挡这个小镇被迅速侵蚀的命运，沈从文笔下的那个古朴的湘西老镇已经一去不复返了。每当看到一些穿着苗族服饰的老太向直钩钩地向路人要钱时，我都很心痛。而漫街的酒吧似乎怎么也无法和当地的文化融合到一起。总得来说，这个小镇已经被拙劣地包装过，让人感觉畸形。

凤凰的中心是虹桥，桥面连接的两条街和桥底的一条街就是几乎整个凤凰可逛的地方了。漫街都是酒吧、工艺品店，还有其他一些富有创意的小玩意儿。对第一次逛这些店的我来说，还蛮有新意的。但后来到了阳朔，发现有同样这些“创意”，不禁让我对它们大打折扣。这些无非还是一些商品，飘着满世界都是的商业气息。

不过凤凰相对于阳朔让人惊喜的是，有许多可爱美丽的义工。他们大多是大学生，利用假期来这里呆上十几天或几十天，做些闲散的零工做旅游的资费。他们做的工作往往也很有诗意，比如在颇具苗族特色的纺织店里操着纺具，或者和着悠扬的音乐敲着当地特有的鼓，或者卖着手绘的明信片。他们也不急着招揽生意，就那样静静地坐在那里，身边躺着昏睡的金毛，伴着精心装饰的、别具特色的门店，这本身就是一幅绝美的画面。

凤凰也有许多小吃，像腊肉、血粑鸭、酸汤鱼、苗家社饭，还有特产姜糖、猕猴桃干，都一一尝过，但并没有太多惊喜。

回到长沙的那晚，尝了下当地有名的小吃店“火宫殿”，倒是让人惊喜。每盘菜都是小小的一碟，三五块钱不等，物美价廉，吃了好多，像牛肉馓子、湖南臭豆腐、娣妹团子，很地道，很美味。

三天的时间，第一天在凤凰古城中闲逛，晚上去了家静静的酒吧；第二天去了奇梁洞，第一次见了溶洞；第三天又简单地逛了下古城。就这样淡淡地渡过了凤凰的三天。

新的开始

2011年12月10日，这天标志着又一个里程碑，纪念一下。

来香港三个半月了，一个学期就这样过去了，似乎什么都没有干。开始的时候做了点可视化工作，然后换了方向，做环境污染。但又得从大气模式开始，于是去学WRF，学GrADS，装NETCDF，看空气污染物扩散的文章。但基本都一知半解，毕竟那个领域太专了，整几个热能量、风应力什么的术语就把我搞晕了。前几段时间还有些进展，毕竟搭完了WRF框架，跑了几次模式。但后来就没继续了，一来不知道怎么继续； 二来要准备出国； 三来要考托福。是的，该死的托福。

我真不知道为什么有人能够每天如一日地准备大半年托福。我一拖再拖，剩最后十天左右才正式开始准备，但即使这样，中间有几天还是几度想要放弃。不知道为什么，每当准备托福，甚至一想到还要口语、还要写作、还要听力的时候，我就很恐慌，不愿意去触碰它。现在想来，可能只是自己太弱，被它吓到了吧。

终于还是挺了过来，不过还是没像太傻里那些人这么疯狂，我只是经常地听听力，听TPO，而阅读和写作基本没怎么练。我至今不明白加试、机经是什么。不过昨天做完自我感觉很不错，尤其是口语，我觉得自己条理应该挺清楚了，拿个合适的分数应该不成问题。

就因为这个托福，像一座重山一直压着我，让我无暇顾及其他（其实主要不是没时间，而是精力）。真正的学术耽搁了很久。算是一种代价吧，为了出国。如果这次成绩可以，那也算是种回报；可是万一仍不理想呢？那么之前的时间就相当于挥霍了。现实就是这么残酷，很多时候只是0和1，而没有中值。

下面更要抓紧弄研究了。一年的时间很短，再不出成果就什么都没了。我计划从可视化着手，从礼拜三起花一周的时间看看相关文献。关键字：wrf, cmaq, visulalization, air pollution.