0、前言
由于我发现，关于风暴潮耦合模型ADCIRC+SWAN，能够在网上找到的资料实在是少之又少，所以特此打算写一系列的有关该模型的使用流程。
1、软件介绍
在这里或许有人会问，到底什么是ADCIRC？什么是SWAN？为什么会有两个模型，而ADCIRC+SWAN又是什么 ？
我的理解是：ADCIRC是一个风暴潮模型，用于模拟在风场和气压场条件下（当然，这个模型支持很多种风场模式，不同的模式需要的输入不同，下文会讲到）的沿海增水的过程，主要是用于模拟由于输入导致的海水变化，这种变化包括水位的升降和海水的流速以及流动方向等。而SWAN是一个波浪模型，同样的也是考虑风场和气压场条件下对波浪的影响，主要是用于模拟由于输入导致的波高、波周期和波向的变化。
这两个模型可以单独使用，即单独运行ADCIRC（模拟的就是沿岸增水和流速等变化）和单独运行SWAN（模拟的是海水产生的波浪信息）。当然也可以联合使用，也就是我们说的耦合模型ADCIRC+SWAN，换句话说就是，海水的水位和流速这些变化不仅仅是受到风场和气压场的影响，还会受到海水本身产生的波浪信息的影响，反之亦然，波浪信息除了受到风场输入的影响外，也会受到水位等信息对它产生的影响，即在运行ADCIRC+SWAN的过程中，SWAN产生的波辐射应力会修改来自ADCIRC的水位和水流，从而与SWAN相互交换，以进一步更新波辐射应力，从而达到两者耦合的效果。
2、源代码获取
ADCIRC模型的源代码需要向ADCIRC官网申请， 官网（https://adcirc.org/）首页底部明确写明了申请的条件，只需要向官方发送邮件，说明原因即可。
SWAN模型的源代码获取相对比较简单，只需要直接访问官网点击下载即可，官网网址：SWAN官网，手册及源码网址：手册及源代码
3、源代码编译
至于源码编译，是一个比较繁琐的过程，而编译教程，有很多UP主和博主，也给出了比较详细的过程，而且软件的编译也不是该模型的学习重点，即使你不会编译也不影响后期的使用，这里就不再阐述，大概流程如下：
- 确定编译器：我使用的是GNU系列的编译器（gcc gfortran g++）
- NetCDF安装、MPICH2安装、CMAKE安装
- 设置环境变量
- ADCIRC安装
最后安装成功之后就会出现以下四个程序，大家使用的时候可以把这四个程序单独拿出来和其他输入文件（下面会讲到）放到一个文件夹里以便于使用。
而具体编译流程，大家可以参考很多大佬写的文章：
https://www.bilibili.com/read/cv22603731/?spm_id_from=333.976.0.0
https://zhuanlan.zhihu.com/p/480153896
https://zhuanlan.zhihu.com/p/393743862
4、输入文件
大家需要制作的ADCIRC的输入文件有：
节点属性文件fort.13：设置了每个节点的性质，最典型的就是曼宁系数的设置
网格信息文件fort.14：包括格点信息、网格信息、边界信息
控制文件fort.15：记录了你所建立模型的参数设置
风场文件fort.22：这个很好理解，有风的输入才会产生风暴潮，对吧
4.1 节点属性文件 fort.13
该文件记录了网格中每个节点的属性，包括Tau0等参数，此外还有常见的曼宁系数等都是在该文件中设置的，可以使用官网的程序（节点属性文件制作工具）进行制作，较为方便，大致如下：
4.2 网格信息文件 fort.14
该文件生成方式有SMS软件和matlab两种，而我则是以matlab生成一个大概的文件，然后再到SMS里面进行细部的修改，matlab使用的程序是OceanMesh2D，较为简单，程序和手册可以在GitHub（https://github.com/CHLNDDEV/OceanMesh2D）获取，另外该程序需要的依赖包m_map也可以在这里（https://www.eoas.ubc.ca/~rich/map.html）获取。
然后是全球海岸线数据和水深数据，有了这两个数据，才能制作出网格文件，我使用的是GSHHS海岸线数据（GSHHS数据），而全球水深数据是GEBCO（GEBCO数据）。
将以上所有数据准备好之后就可以生成fort.14文件，格点信息、网格信息、边界信息分别对应如下：
4.3 控制文件 fort.15
此文件是运行 ADCIRC 模型所必需的，包含运行 ADCIRC 所需的大部分参数，包括坐标类型、干湿分离、运行时间步长和输入时间步长、输出文件设置等，每个参数的具体解释，可以在官网（fort.15文件官网）找到，制作出来的文件大概如下：
4.4 风场文件 fort.22
选择不同的风场文件，格式不尽相同，ADCIRC支持大概20多种风场格式，我使用的是Holland风场（NWS=8 or 308）和ERA5风场模型（NWS=5 or 305），更多的风场格式也可以查看官网（fort.22文件官网）查看，Holland风场模型的文件如下所示：
4.5 SWAN文件 fort.26 和 文件 swaninit
如果只是单独运行ADCIRC，不考虑SWAN的耦合，那么以上文件即可满足要求，但如果是做耦合模型的，就需要加入这两个文件，fort.15文件是ADCIRC模型的控制文件，而fort.26文件则是SWAN模型的控制文件，两者都会对模拟的时间段进行设置，而这个时间段需要彼此对应，不然运行的时候就会出现报错，该控制文件的制作可以参考使用手册（使用手册），fort.26如下所示：
最后将所有文件制作完成之后，与编译好的程序放到同一个文件夹下，之后在终端输出相关命令就可以成功运行了，制作好的所有文件如下：
5、运行命令
- source ~/.bashrc_adcirc #激活环境变量
- ./adcprep --np 4 --partmesh #网格文件划分，4为使用的核数
- ./adcprep --np 4 --prepall #其他文件划分
- mpirun -np 4 ./padcirc #并行运行计算
6、输出文件
运行结束之后，会输出很多相应的文件，此处列出比较重要的几个文件：
全局水深fort.63：记录了风暴潮水位信息（ADCIRC输出文件）
全局流速fort.64：记录了风暴潮水流流速信息（ADCIRC输出文件）
全局有效波高swan_HS.63：记录了波浪有效波高（SWAN输出文件）
全局平均波向swan_DIR.63：记录了波浪平均波向（SWAN输出文件）
全局波峰周期swan_TPS.63：记录了波浪波峰周期（SWAN输出文件）
以上是运行结束之后输出的所有文件，里面的大概内容，此处以fort.63为例，如下所示：
这是水位信息，其它的输出文件格式也和该文件类似，除fort.64（水流流速）和fort.74（风速）以外，至于为什么不同，大家应该都想得到，水流流速和风速是矢量，在绿色部分的数据那里，会有两列数据，分别是x方向上的数据和y方向上的数据，除此之外，其他所有信息都和输出的水位文件的格式一样。
7、数据可视化
好了，以上就是ADCIRC+SWAN耦合模型所有的流程了，后面内容就是数据可视化问题，但这部分就不进行过多的介绍了，毕竟我也不是计算机专业的，可视化操作，我只会面向复制粘贴编程，然后搞懂每一行代码的作用，最后成为自己的代码，最后画出来的图，大概就是这样，实在是难以搬上台面。
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