CESM 1.2.0

应用介绍

通用地球系统模式(CESM)是美国国家大气研究中心最新推出的地球系统耦合模式，对解决气候(地球)系统建模中所涉及的新挑战和新问题具有很大的帮助。

使用指南

安装CESM所需的前置软件

CESM 1.2.0所需要的前置软件有：zlib，hdf5以及netcdf，上述软件可以用intel或者pgi进行编译，这里以intel编译为例。

1. 首先，在用户根目录下的.bashrc文件中定义intel编译器，这里以学校服务器上安装好的intel2020编译器为例，也可以用自己安装的intel编译器。

   #INTEL
   source /opt/intel/compilers_and_libraries_2020.1.217/linux/bin/compilervars.sh inteL64
   source /opt/intel/compilers_and_libraries_2020.1.217/linux/mpi/intel64/bin/mpivars.sh intel64
   source /opt/intel/compilers_and_libraries_2020.1.217/linux/mkl/bin/mklvars.sh inte164
   

   在.bashrc文件中添加以上代码，保存退出，输入source .bashrc以让上述改动生效，之后可以输入which icc看改动是否生效；

2. 接着，用intel编译zlib。

   首先解压源码包：

   tar -xf zlib-1.2.8
   

   然后可以在用户目录下创建一个zlib的安装目录：

   mkdir /home/*/Tools/hdf5-1.8.9-intel
   

   然后进入之前解压的目录中，输入下列命令以定义intel编译器：

   export CC=icc
   export CFLAGS='-O3 -xHost -ip'
   

   然后输入下列命令：

   ./configure --prefix=/home/*/Tools/hdf5-1.8.9-intel
   

   注解

   *--prefix即为软件安装目录

   该命令执行完后按顺序输入make，make check以及make install，同时注意每个命令输完之后是否出错，若无出错，即zlib安装完成。

3. 接着，用intel编译hdf5:

   与上面安装zlib过程类似，首先解压hdf5的源码包，进入解压完的目录，定义编译器：

   export CC=icc
   export CXX=icpc
   export CFLAGS='-O3 -ip -no-prec-div -xSSSE3'
   export CXXFLAGS='-O3 -ip -no-prec-div -xSSSE3'
   export F77=ifort
   export FC=ifort
   export F90=ifort
   export FFLAGS='-O3 -ip -no-prec-div -xSSSE3'
   export CPP='icc -E'
   export CXXCPP='icpc -E'
   

   然后输入：

   ./configure --prefix=/home/*/Tools/hdf5-1.8.9-intel --enable-fortran --enable-cxx --enable-debug=all --with-zlib=/home/*/Tools/hdf5-1.8.9-intel
   

   注解

   *--with-zlib为之前安装zlib的目录

   上述命令执行完后，按顺序执行make check以及make install，同时注意是否存在错误，若无出错，即hdf5安装完成。

4. 最后，用intel编译netcdf:

   这里以4.1.3版本的netcdf为例，因为安装比较简单，而4.4版本之后fortran和c要单独安装。

   首先，依然是解压netcdf的源码包，同时创建一个安装目录:

   mkdir /home/*/Tools/netcdf-4.1.3-intel
   

   然后定义编译器:

   export CC=icc
   export CXX=icpc
   export CFLAGS='-O3 -ip -no-prec-div -xSSSE3'
   export CXXFLAGS='-O3 -ip -no-prec-div -xSSSE3'
   export F77=ifort
   export FC=ifort
   export F90=ifort
   export FFLAGS='-O3 -ip -no-prec-div -xSSSE3'
   export CPP='icc -E'
   export CXXCPP='icpc -E'
   export CPPFLAGS='-I/home/*/Tools/hdf5-1.8.9-intel/include'
   export LDFLAGS='-L/home/*/Tools/hdf5-1.8.9-intel/lib'
   

   注意，最后这两条是之前安装hdf5的目录。

   之后，执行:

   ./configure --prefix=/home/*/Tools/netcdf-4.1.3-intel --disable-dap CC=icc  FC=ifort  F77=ifort  CXX=icpc
   

   运行完之后按顺序输入make，make check以及make install。同时注意每个命令输完之后是否出错，若无出错，即netcdf安装完成。

   netcdf安装完之后，我们需要在.bashrc文件中加入netcdf的路径。同上面定义intel编译器的过程类似:

   #NETCDF
   export NETCDF=/home/xum17/Tools/netcdf-4.1.3-intel
   export NC_INC=$NETCDF/include
   export NC_LIB=$NETCDF/lib
   export PATH=$NETCDF/bin:$PATH
   export LD_LIBRARY_PATH=$NETCDF/lib:$LD_LIBRARY_PATH
   

   在.bashrc文件中添加以上代码，保存退出，输入source .bashrc以让上述改动生效，之后可以输入which ncdump看改动是否生效。至此，CESM 1.2.0需要的前置软件便已全部安装完成。

获取模式源代码及移植

输入下列命令：

svn co https://svn-ccsm-release.cgd.ucar.edu/model_versions/cesm1_2_0 cesm1_2_0

然后输入学校服务器账户的密码，接着是ncar的用户名和密码，分别是：guesteser和friendly，之后就会开始下载CESM 1.2.0的源代码。

下载完成后，需要对模式源码进行一些修改方可使用。

首先，进入该目录cesm1_2_0/scripts/ccsm_utils/Machines，编辑config_machines.xml，如下图所示：

其中RUNDIR为实验运行目录，EXEROOT 为生成exe文件的目录，DIN_LOC_ROOT为模式初始场数据目录。可以根据自身需求对上述的路径进行调整。

其次，编辑Makefile，在该文件的61%处添加一个-lnetcdff，如下图所示：

然后执行cp mkbatch.userdefined mkbatch.ibmintel以及cp env_mach_specific.userdefined env_mach_specific.ibmintel

接着编辑env_mach_specific.ibmintel，在该文件中定义netcdf的环境变量，如下图所示：

最后编辑config_compilers.xml，大致在该文件27%的位置，即intel编译器位置，按照下图进行修改：

至此，CESM模式已经移植成功。

创建实验及提交作业

移植成功后，到scripts 目录下，首先运行：

./create_newcase -case control -res f19_g16 -compset FWSC –mach ibmintel

其中，-case为实验名称，-res为水平分辨率，-compset为调用模块（参见http://www.cesm.ucar.edu/models/cesm1.2/cesm/doc/modelnl/compsets.html），–mach为前面定义的机器名称，按照上面的步骤做下来即为ibmintel。

运行成功后，到scripts下面的该实验目录下面，首先运行./cesm_setup，再运行./{实验名称}.build，注意该过程中是否出错，若无出错，即实验创建成功。

之后找到前面定义的实验创建目录中的实验，进入该文件夹中的run目录，对实验进行自定义，如：输入输出，之后便可以运行该实验了。

要运行该实验，首先创建一个提交脚本slurm.job，如下图所示：

其中--nodes 为调用节点数，--ntasks-per-node为每个节点上调用的核数，--job-name为作业名称，LD_LIBRARY_PATH中intelmpi和netcdf的库文件目录，根据自身需求对上述的路径进行调整。

创建好提交脚本后，即可用sbatch 脚本名将作业提交到slurm作业系统上了。可以用squeue | grep 用户名查看自己的作业状态，如下图所示：

上图中从左到右分别是，作业ID，选用路线（cpu，gpu），作业名称，用户名，作业状态（R为运行，P为排队），已运行时间，调用节点数以及调用节点序号。可以用bkill 作业ID杀死作业。

常见问题