GRAPES源码分析之namelist

前言

在GRAPES、WRF等模式中常见到类似 namelist.input 或 .nml 文件。文件里放入一些如预报区域范围、预报时间，技术方案选择及运行模式所需进程数等控制模式运行的配置变量。实际上 namelist 是 Fortran 中一种特殊的I/O读写格式。本文首先介绍 namelist 语法及如何读写，然后介绍 GRAPES 模式中是如何应用 namelist 的。

namelist 语法

namelist 把一组相关变量封装在一起，输入/出这一组变量时，只要在 write/read中的nml字段赋值要使用哪一个namelist就行。

namelist 文件格式

namelist文件格式：

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&nml_name1 ! &接某一组namelist名字 var1 = value, ! 输出变量名称，等号，值及逗号 var2 = value, ... / ! 除号结束这一组namelist ... &nml_nameN ! 第n组namelist ... /

namelist 声明

namelist声明类似common语法，但nml一定要取名字，必须在执行语句前声明。首先对各个变量进行声明，然后声明各组namelist。在输入/出namelist前，必须先声明namelist。如下：

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integer :: var1 !先对每个变量如平常一样声明 real :: var2 namelist /nml_name1/ var1,var2 !然后声明那些变量属于哪个namelist组

namelist 输出

1	write(unit, nml=nml_name) ! nml_name指每组namelist的名字

在write的nml字段中指定输出哪个namelist，就把nml中变量全部输出。输出的namelist不能规定输出格式。每个数值内容使用什么格式来输出，由编译器决定。

namelist 输入

1	read(unit, nml=nml_name)

如果从键盘读入namelist，必须按照一定的格式输入，如下所示：

1 2	&nml_name1 var1=1 var2=2.0 / !以&开始，紧接namelist名字， !然后以var=value输入每个变量,以 / 结束

读取namelist时，可以不填入所有变量的值，只要以 &nml_name 开始输入，给一个除号就可以结束输入。变量可以不按照顺序输入，程序会自动按照变量名称来设置数值，变量甚至可以重复输入，不过变量会得到最后一次设置的值。

namelist通常使用文本文件进行读写，nml文件常以 .nml 后缀标示其文件属性 (这个不一定，Linux系统不以后缀名确定文件类型，但用 .nml 结尾可以很方便识别文件属性)。

nml 使用read从文件中读取数据时，会自动从 目前的位置向下寻找存放namelist的地方。

GRAPES中的namelist

GRAPES中有好几个namelist ： RUN/namelist,input, RUN/rrtmg.nml, RUN/colm.nml(这个是 SRC/physics/CoLM/build.colm.nml 的软链接) 。

namelist.input

主要查看namelist.input，其他两个类似

该文件保存了模式的一些配置信息（都是标量），配置变量在 shared/module_configure模块中声明。

该模块中子程序 initial_config 用于读入namelist.input变量。步骤：

• 声明子程序临时配置变量，然后把一组组相关变量封装在各组namelist中。

• 打开namelist.input文件

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OPEN ( UNIT = 10 , & FILE = "namelist.input" , & FORM = "FORMATTED" , & STATUS = "OLD" , & IOSTAT = io_status )

• 临时配置变量先赋一个初值，即默认值。以防namelist中没有这个变量，保证变量都有值。

• 输入/出namelist，代码如下

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REWIND ( UNIT = nml_unit ) READ ( UNIT = nml_unit , NML = namelist_01 , ERR = 9200 , END = 9200 ) WRITE ( UNIT = * , NML = namelist_01 ) ... 重复以上三句输入/出下一组namelist

rewind表示回到文件nml_unit 的开始，在用rewind之前必须保证该文件已打开（即之前有open操作且成功了）。

read语句从文件开头开始查找nml字段为namelist_name的相关变量，err字段用来设置当前文件打开错误时，程序跳跃到label所指的代码处继续执行。end指在读写到文件末尾时，转移到某个行代码来继续执行程序。这里都是到9200处。

write语句向标准输出写入namelist，GRAPES中已重定向到 std.out.** 文件。

• 然后向所有进程广播临时配置变量

1 2	call grapes_bcast( s_we ,1 ) ...

• 最后将临时配置变量赋给对应的派生数据类型 config_flags (该派生数据类型是在本模块中声明的),关闭文件，结束namelist输入。

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config_flags % s_we = s_we ... CLOSE ( UNIT = 10 , IOSTAT = io_status )

• 另：配置变量通过 shared/module_domain模块中cpconfig子程序赋给状态变量 grid 。

总结

由以上分析可得出添加GRAPES配置变量的一般流程：

• 在namelist.input中按照nml格式添加变量，并给出其值

• 在shared/module_configure模块中grid_config_rec_type声明中添加相应变量

• 并在子程序 initial_config 声明临时配置变量，赋初值，读入，广播，赋给配置变量