全球气候变化与人类活动加剧了陆面水文循环的复杂性，准确模拟大气与水文耦合过程、揭示流域水文规律，是水文学研究与水资源管理的核心需求。水文模型已从传统集总式发展为分布式，后者因能考虑空间异质性、精准刻画水文过程差异，成为当前研究主流。 WRF-Hydro是依托WRF陆面过程发展的新一代分布式水文模型，以模拟大气-水文相互作用为核心，采用FORTRAN90开发，具备良好扩展性和并行计算能力。与传统模型相比，其优势显著：空间分辨率高、物理过程全面、可与气象模型耦合、采用分布式模拟、动态适应性强且具备数据同化能力，能提升模拟精度与可靠性。 凭借这些优势，WRF-Hydro在洪水预报、水资源管理、生态水文研究、气候变化影响评估、流域综合管理及水电工程规划等领域应用广泛，随着地球系统科学发展，其应用前景将更为广阔。 但该模型应用涉及数据制备、代码编译、系统操作等多个复杂环节，对初学者学习难度较大，一定程度上限制了其推广。基于此，本文围绕WRF-Hydro展开研究，为其学习、应用与优化提供参考。

第一部分、WRF-Hydro模型功能及运行流程、依赖库准备

1、WRF-Hydro模型、主要模块及应用领域介绍，主要介绍该模型开发背景，主要模块功能，以及运行的流程等

 

2、WRF-Hydro模型运行平台及所需要外部链接库介绍，主要讲解运行该模型需要的编译器环境、外部链接库等

 

3、虚拟机系统安装，使用vmware workstation 17 Pro 软件在windows10系统中可以安装Linux系统，方便运行模型

 

4、在vmware软件支持下，安装Rocky Linux系统，准备好模型基础平台

 

5、安装Intel编译器以及NetCDF链接库，主要为编译离线和在线WRFhydro模型提供支持

6、创建Python/NCL环境，为资料处理、后处理等提供支持

第二部分、WRF-Hydro模式编译、离线运行及案例实践

1、模型源代码，主要讲解模型的源代码结构，以及如何使用编译器和外部函数库将模型源代码编译为可执行程序

 

2、编译源代码，主要讲解模型编译选项、编译过程、错误处理等

 

3、初步运行，使用示例区域文件，讲解模型运行所需要的主要部分等

 

4、模型输入输出，主要讲解模型使用的NetCDF文件格式及相关的处理软件，如xarray等，并使用ncview和Jupyterlab环境讲解如何可视化模型区域等

 

5、案例1：讲解使用示例文件模拟，获取默认模式设置下的径流模拟结果，并使用工具可视化

 

6、案例2：模式冷启动，主要讲解模式冷启动和热启动的模式设置等，涉及到模式平衡及预热等

 

7、案例3：替换降水资料模拟，主要讲解使用更高质量降水资料驱动WRF-Hydro模式开展模拟等

 

8、案例4：Overland routing off模拟，主要讲解关闭overland routing设置进行模拟，以及overland routing的功能和作用

 

9、案例5：LSM过程参数修改模拟，主要讲解修改NaohMP中主要参数，包含一维和二维参数等修改和模拟等，以及这些参数的主要功能和影响

 

第三部分、结合多案例进行模式数据制备及实践应用

1、案例6：参数修改模拟，继续讲解修改模式参数，以及基流方案等

 

2、案例7：湖泊模拟案例，主要讲解利用模型模拟有无湖泊对径流模拟的影响等

 

3、工具1：WPS，主要讲解创建LSM区域文件，以及相关的DEM、土壤、植被等

4、工具2：WRF-Hydro GIS工具，主要讲解如何使用工具，生成运行WRF-Hydro模型的Domain文件，包括流域、地形、河网、湖泊等

 

5、工具3：气象驱动工具，主要讲解如何使用NCL工具，将主要的气象资料，包括预报、模拟等资料转换为模型的驱动文件等

 

第四部分、模式耦合编译及运行、总结

1、在线耦合编译，主要讲解使用编译器和外部函数库，编译双向耦合水文过程的WRF模型等

 

2、案例8：WPS之geogrid，主要讲解如何使用geogrid设置区域大小、分辨率、嵌套区域等

 

3、案例9：WPS之ungrib，主要讲解如何使用ungrib生成WRF的气象驱动场数据

 

4、案例10：WPS之metgrid，主要讲解metgrid的功能和作用

 

5、案例11：耦合模拟案例，运行耦合模拟案例，讲解模式输出结果等

 

6、答疑

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