Adım Adım WRF & Vaka Analizleri
Genel Akış
WRF ile bir simülasyon, iki aşamada ve beş programla yürütülür:
- WPS (Ön İşlem):
geogrid.exe→ungrib.exe→metgrid.exe - WRF (Model):
real.exe→wrf.exe - Sonuçların İncelenmesi: NCL, Python, Panoply vb. ile görselleştirme
1. Sunucuya Bağlanma
Model hesaplamaları İTÜ sunucularında gerçekleştirilir. Bağlantı ve dosya aktarımı için önerilen istemciler:
- OpenSSH: Linux/macOS/Windows yerleşik terminal aracı.
- MobaXterm: X11 grafik destekli Windows terminali.
- PuTTY & Termius: SSH istemcileri.
- WinSCP, FileZilla & Cyberduck: SFTP dosya transfer araçları.
Terminal bağlantı komutları:
# İTÜ hesabına bağlanmak için
ssh kullaniciadi@ssh.itu.edu.tr
# Sunucuya doğrudan bağlanmak için
ssh hava02@<sunucu_IP_adresi>
2. Temel Linux Komutları
Dosya ve Dizin Yönetimi
ls: Dizin içeriğini listeler (ls -al: ayrıntılı ve gizli dosyalar).alias ll='ls -al': Hızlı listeleme kısayolu tanımlar.cd [dizin]: Dizin değiştirir; bir üst dizine çıkmak içincd ...pwd: Bulunulan dizinin tam yolunu yazdırır.mkdir [klasor]: Yeni dizin açar.rm [dosya]: Dosyayı siler. Dizin silmek içinrm -r(Geri dönüşüm yoktur!).cp [kaynak] [hedef]: Kopyalar (Klasörler içincp -r).mv [kaynak] [hedef]: Taşır ya da yeniden adlandırır.ln -sf [hedef] [baglanti_adi]: Sembolik link (kısayol) oluşturur.du -h [dizin]/df -h: Dizin ve disk kullanım oranlarını gösterir.chmod [izin] [dosya]: Yetkileri düzenler (Örn:chmod 755 betik.sh).
Örnek takım dizini kopyalama (sudo yetkisiyle):
sudo cp -R ../hava02/WRF-4.6.0-ARW ../takim11/WRF-4.6.0-ARW
sudo chown -R takim11:takim11 WRF-4.6.0-ARW
sudo chmod -R 755 WRF-4.6.0-ARW/
Dosya İnceleme, Sistem ve Arama
cat,less,head -n [sayi],tail -n [sayi]: Metin okuma komutları.nano/vim: Metin editörleri.top/htop: Anlık CPU ve bellek izleme.grep [kriter] [dosya]: Dosya içinde metin arar (Örn:grep SUCCESS rsl.error.0000).find [dizin] -name [dosya]: Dosya arar (Örn:find . -name "wrfout*").
3. WRF Kurulumu
Kurulum süreci Meteoroloji Y. Müh. Umur Dinç (eski takım kaptanlarımızdan) tarafından hazırlanan kurulum betiği üzerinden yürütülür:
İndirme bağlantısı: WRF 4.6.0 Install Script
# WRF (ARW çekirdeği) kurulumu için:
bash WRF4.6.0_Install.bash -arw
# WRF-Chem (Kimya modülü) kurulumu için:
bash WRF4.6.0_Install.bash -chem
4. WPS ile Girdi Verilerini Hazırlama
4.1. Hazırlık
cd WPS-4.6.0/
./temizle.eskilerwps
Çalışma alanını belirlemek için arayüz: WRFlow Aracı, Takım Kaptanımız Ahmet Mümin Üyüklü'ye teşekkür ederiz.
4.2. namelist.wps Ayarları
nano namelist.wps
Kılavuz doküman: NCAR WPS Namelist Best Practices
4.3. Küresel Verinin (GFS) İndirilmesi
# Veriyi kontrol et:
ll gfs.t18z.pgrb2.0p25.f0*
# İndirme betiğini düzenleyip çalıştır:
nano indir.grib2_18z_elle
./indir.grib2_18z_elle
4.4. geogrid.exe (Statik Coğrafi Veri)
./geogrid.exe
# Alanı görsel kontrol etmek için:
ncl wrf_wps_plot_all.ncl
# PDF çıktısını bilgisayara çekmek için (yerel terminalinizde):
scp hava02@<sunucu_IP_adresi>:/home/hava02/WPS-4.6.0/plt_geo_16lar9999.pdf /hedef/klasor/
4.5. ungrib.exe (Meteorolojik Ara Format)
./link_grib.csh gfs.t18z.pgrb2.0p25.f0*
./ungrib.exe
Vtable dosyasını GFS verisine göre ayarlamak için:
cp ungrib/Variable_Tables/Vtable.GFS Vtable
4.6. metgrid.exe (Yatay Enterpolasyon)
./metgrid.exe
# X11 destekli arayüz ile kontrol:
ncview met_em.d01.<tarih>.nc
5. WRF Modelini Çalıştırma
5.1. Çalışma Dizinine Geçme & namelist.input
cd ../WRF-4.6.0-ARW/run/
pwd
nano namelist.input
5.2. WPS Çıktılarını Bağlama
ln -sf ../../WPS-4.6.0/met_em.d01.2024-07-2* .
5.3. real.exe
./real.exe
tail rsl.error.0000
Başarı ibaresi:
d01 2024-07-23_12:00:00 real_em: SUCCESS COMPLETE REAL_EM INIT
5.4. wrf.exe
# 4 çekirdek ile koşturma
mpirun -np 4 ./wrf.exe
# Canlı log takibi:
tail -f rsl.error.0000
6. Sonuçların İncelenmesi
- Python Ekosistemi:
wrf-python(tanısal değişkenler),xarray(çok boyutlu veri),Cartopy(harita projeksiyonları) veMatplotlib. - NCL & GrADS: Atmosferik grid analizleri için klasik görselleştiriciler.
- Arayüzlü Programlar: Panoply, QGIS, VAPOR (3B atmosferik canlandırma), ParaView, VisIt.
Uygulama: NCL ile Harita Çizdirme
cd ~/gorseller/
ln -sf ~/WRF-4.6.0-ARW/run/wrfout_d01_2024-07-22_18\:00\:00 wrfout.nc
nano wrf_Surface3.ncl
ncl wrf_Surface3.ncl
7. Hata Ayıklama İpuçları
- WPS sürecinde
geogrid.log,ungrib.log,metgrid.logdosyalarını inceleyin. - WRF sürecinde
rsl.error.0000ve kardeş dosyalarını okuyun. - Hızlı filtreleme:
grep -i error rsl.error.0000 - Tarih aralığı, dikey katman sayısı ve grid çözünürlüklerinin namelist dosyalarında birebir örtüştüğünden emin olun.
Öğrenci Takımları İçin Vaka Analizleri
Öğrencilerin WRF modelinin parametrizasyon mantığını, yüzey etkileşimlerini ve sayısal dinamiklerini derinlemesine kavramaları için önerilen vaka konuları:
Vaka 1: İstanbul Boğazı Deniz Etkisi Kar Yağışı (Sea-Effect Snow - LES)
sst_update = 1) ile mikrofizik şemaları (Thompson vs. WSM6) kıyaslaması.Vaka 2: Yaz Konveksiyonu ve Ani Şehir Seli (Flash Flood & Derin Konveksiyon)
cu_physics = 0; convection-permitting).Vaka 3: Şehir Isı Adası (UHI) ve Arazi Kullanımı Değişimi (LULC)
geo_em dosyasında şehirdeki piksellerin yapay olarak orman/yeşil alana dönüştürülüp modelin yeniden koşturulması.Vaka 4: Şiddetli Rüzgâr ve Dağ Dalgaları (Fön / Bora / Topografik Akış)
time_step ve w-damping ayarları.e_vert) mı daha çok etkilendi?
Vaka 5: Kış Aylarında İnversiyon ve Hava Kirliliği Potansiyeli
Vaka 6: Sahra Tozu Taşınımı ve Optik Derinlik (WRF-Chem)
chem_opt = 300) ve aerosol-radyasyon doğrudan geri beslemesi (aer_ra_feedback = 1) testi.Takım Çalışması ve Doğrulama Metodolojisi
Her takım seçtiği vaka üzerinde aşağıdaki 4 aşamalı bilimsel modelleme protokolünü takip eder:
| Aşama | Takımın Sorumluluğu | Beklenen Çıktı |
|---|---|---|
| 1. Hipotez & Tasarım | Aynı hadise için takımlardan biri mikrofizik, diğeri PBL, diğeri ise yüzey şemasını değiştirerek fizik duyarlılık senaryosu kurar. | Özelleştirilmiş namelist.wps ve namelist.input |
| 2. Sayısal Koşu | Takımlar sunucuda tahsis edilen çekirdeklerle simülasyonlarını tamamlar, log dosyalarını denetler. | Hatasız wrfout* NetCDF çıktıları |
| 3. Çapraz Doğrulama | Model verisi MGM yer istasyonu, radar veya radyosonda verileriyle karşılaştırılır. | RMSE, BIAS ve MAE istatistiksel hata analizleri |
| 4. Tartışma & Sunum | "Hangi parametrizasyon paketi bu olay için gerçeğe en yakındı ve atmosferik dinamik gerekçesi nedir?" analizi yapılır. | 10 dakikalık vaka değerlendirme sunumu |
Önemli Notlar
- Çalıştığınız ilk klasörde
nano BENIOKUkomutuyla bir dokümantasyon dosyası açıp adımlarınızı not edin. - Namelist dosyalarını değiştirmeden önce mutlaka yedek alın:
cp namelist.wps namelist.wps_yedekTarih - Sunucu disk kotaları sınırlıdır. Simülasyon bittiğinde büyük
wrfout*çıktılarını kendi bilgisayarınıza aktarıp sunucuyu temiz tutun. - Akademik çalışmalarınızda ve yayınlarınızda İTÜ Atmosferik Modelleme Takımı'na teşekkür etmeyi unutmayın.