写在前面
本文是在US EPA的Dr.David C. Wong， Dr.Christian Hogrefe，香港理工大学刘一鸣博士，北京市劳动保护科学研究所王堃博士，清华大学环境学院张芬芬博士，北京师范大学阎东东博士，美国田纳西大学谈佳妮博士，南京信息工程大学张昕博士等人的指导和帮助下完成的，在此表示感谢！
下面我们开始CMAQ的编译~
CMAQ整体框架介绍
CMAQ作为美国环保署开发的第三代欧拉空气质量模型，因其高时空分辨率，多工具成体系化而被广泛应用于大气环境科学研究当中。
CMAQ的官网为https://www.epa.gov/cmaq
目前所有版本的CMAQ源代码均托管在github上，网址为https://github.com/USEPA/CMAQ
下图即为CMAQ整体的模型框架以及相关的前处理，后处理工具。
CMAQv5.3.1所需库安装
US EPA指出安装CMAQv5.3.1所需的库为以下几个:netCDF-C, netCDF-Fortran, IOAPI以及MPI(MPI为并行计算所需)。
本文以EPA官方Tutorials为参考，使用以下的库版本：netcdf-c-4.7.0,netcdf-fortran-4.4.5,ioapi-3.2
为方便大家获取库文件的压缩包，我已将上述3个库上传至百度网盘： 链接：https://pan.baidu.com/s/1-VB2MlW7MFCcM3SeL2FYvg 提取码：v42k
下面我们开始按顺序安装上述3个库：
I.安装netCDF-C
在Linux的terminal中按顺序输入如下命令：
1.tar -xzvf netcdf-c-4.7.0.tar.gz
这一步即为解压netcdf-c的这个tar包，解压完成后会在当前路径下出现一个netcdf-c-4.7.0的文件夹
如下图所示：
2.cd netcdf-c-4.7.0 进入netcdf-c-4.7.0文件夹
然后输入ls发现文件夹内部结构如下
3.mkdir ../netcdf-c-4.7.0-intel
这步即为在解压出来的netcdf-c目录的上一层目录创建一个名为netcdf-c-4.7.0-intel的文件夹
4.cd ../netcdf-c-4.7.0-intel
进入步骤3创建的名为netcdf-c-4.7.0-intel的文件夹
5.pwd
通过pwd命令得知当前文件夹的路径
以本文为例(如下图所示)，路径为/home/kai/lib/new/netcdf-c-4.7.0-intel
6../configure --prefix=/home/kai/lib/new/netcdf-c-4.7.0-intel --disable-netcdf-4 --disable-dap
然后我们回到解压出来的netcdf-c目录下执行编译(注意：是解压得到的netcdf-c文件夹 而不是我们自己通过mkdir创建的文件夹)
7.make check install
对安装结果进行测试 是否成功编译 如编译成功 则会出现如下提示：
Congratulations! You have successfully installed netCDF!
8.cd /home/kai/lib/new/netcdf-c-4.7.0-intel
进入目标文件夹 利用ls命令查看 出现下图所示4个文件夹 即为安装成功
II.安装netCDF-Fortran
在Linux的terminal中按顺序输入如下命令：
1.tar -zxvf netcdf-fortran-4.4.5.tar.gz
这一步即为解压netcdf-fortran的这个tar包，解压完成后会在当前路径下出现一个netcdf-fortran-4.4.5的文件夹
如下图所示：
2.cd netcdf-fortran-4.4.5 进入netcdf-fortran-4.4.5文件夹 然后ls查看当前文件夹下的文件 发现内部结构如下
3.mkdir ../netcdf-f-4.4.5-intel
这步即为在解压出来的netcdf-f目录的上一层目录创建一个名为netcdf-f-4.4.5-intel的文件夹
4.cd ../netcdf-f-4.4.5-intel
进入步骤3创建的名为netcdf-f-4.4.5-intel的文件夹
5.pwd
通过pwd命令得知当前文件夹的路径
以本文为例，路径为/home/kai/lib/new/netcdf-f-4.4.5-intel
6.vi ~/.bashrc
为了保证编译顺利 进入bashrc文件 并把netcdf-c的路径加入到LD_LIBRARY当中
export LD_LIBRARY_PATH=/home/kai/lib/new/netcdf-c-4.7.0-intel/lib:$LD_LIBRARY_PATH
然后保存修改
:wq
注意：如果本步骤未执行，则可能会导致下一步出现”cannot compute sizeof”的报错
7.然后我们回到解压出来的netcdf-f文件夹下执行编译(注意：是解压得到的netcdf-f文件夹 而不是我们自己通过mkdir创建的文件夹)
利用以下命令执行编译
./configure --prefix=/home/kai/lib/new/netcdf-f-4.4.5-intel LDFLAGS="-L/home/kai/lib/new/netcdf-c-4.7.0-intel/lib" CPPFLAGS="-I/home/kai/lib/new/netcdf-c-4.7.0-intel/include" CC=icc FC=ifort
注意点：在编译netcdf-f的时候，我们需要调用编译好的netcdf-c的2个库的位置LDFLAGS和CPPFLAGS来分别代表地址。因此，我们需要先编译netcdf-c，再编译netcdf-f。
8.make check
执行make check后 经过一系列Testuite Summary之后出现下图即为成功
9.make install
执行make install后 出现下图即为成功安装
III.编译易错点总结
1.在编译netcdf-c和netcdf-f时，需要分清楚自己创建的文件夹和通过解压tar包得到的文件夹。编译都是在解压tar包所得到的文件夹中进行，然后通过编译命令将编译出的netcdf-c和netcdf-f指定到我们创建的文件夹下。
2.编译顺序，如上所述，由于netcdf-f的编译依赖于netcdf-c的2个库的位置。因此我们需要先编译netcdf-c，再编译netcdf-f。
IV.IOAPI3.2编译
IOAPI3.2的编译较netcdf-c和netcdf-f的编译稍显复杂，因此，在编译IOAPI时，需要保持清醒。
1.在目录下新建ioapi-3.2的文件夹
mkdir ioapi-3.2
然后将ioapi-3.2.tar.gz移动到新建的ioapi-3.2的文件夹中
2.执行tar -zxvf netcdf-fortran-4.4.5.tar.gz将tar包解压到当前目录下
解压完成后会在当前路径下出现若干个文件夹和文件，如下图所示：
3.完成步骤2后，执行cp Makefile.template Makefile将解压出来的Makefile.template复制为Makefile
4.执行vi Makefile对Makefile进行以下修改
第133行的BIN修改为
BIN = Linux2_x86_64ifort_openmpi_3.1.4_intel18.2
第141行的NCFLIBS修改为
NCFLIBS = -lnetcdff -lnetcdf
保存修改后退出
5.执行cd ioapi进入解压得到的ioapi文件夹
6.执行以下命令将Makeinclude.Linux2_x86_64ifort复制为Makeinclude.Linux2_x86_64ifort_openmpi_3.1.4_intel18.2
cp Makeinclude.Linux2_x86_64ifort Makeinclude.Linux2_x86_64ifort_openmpi_3.1.4_intel18.2
7.执行vi Makeinclude.Linux2_x86_64ifort_openmpi_3.1.4_intel18.2进入复制得到的Makeinclude文件
因为我们使用的是2018年的Intel编译器，因此进行如下修改：将第27和28行的openmp都改为qopenmp，如下所示
OMPFLAGS = -qopenmp
OMPLIBS = -qopenmp
修改完成后退出
8.执行cd ..回到原始目录下 然后执行mkdir Linux2_x86_64ifort_openmpi_3.1.4_intel18.2创建目标文件夹(IOAPI会编译到这个文件夹中)
9.执行cd Linux2_x86_64ifort_openmpi_3.1.4_intel18.2进入刚刚创建的文件夹
然后通过以下2条命令将编译IOAPI所需的netcdf-c和netcdf-f的2个文件链接到当前目录
ln -s /home/kai/lib/new/netcdf-c-4.7.0-intel/lib/libnetcdf.a
ln -s /home/kai/lib/new/netcdf-f-4.4.5-intel/lib/libnetcdff.a
然后执行ls命令查看2个.a文件是否已成功链接到当前目录下。如下图所示，即为成功。
10.执行cd ..回到原始目录下 然后执行make all命令 进行IOAPI的编译
等待几分钟后，编译完成且无报错，如下图所示。
11.执行cd Linux2_x86_64ifort_openmpi_3.1.4_intel18.2进入Linux2_x86_64ifort_openmpi_3.1.4_intel18.2文件夹中并分别利用以下2条命令查看是否编译成功
ls -lrt libioapi.a
ls -rlt m3xtract
若如下图所示即为成功
至此，编译CMAQv5.3.1所需要的netCDF-C, netCDF-Fortran, IOAPI都已安装完毕。
写在最后
本文主要介绍了基于Intel编译库对CMAQv5.3.1的几个库进行了编译。因笔者自接触CMAQ以来一直使用的都是Intel编译器，因此基于GNU的编译方法，读者可以参考US EPA的教程，网址为： https://github.com/USEPA/CMAQ/blob/master/DOCS/Users_Guide/Tutorials/CMAQ_UG_tutorial_build_library_gcc.md
下一篇推文我们将介绍CMAQ安装完成后的运行过程。
如果对于本文的编译过程有什么意见或者建议，欢迎您发邮件跟我交流(邮箱：wukaicuit@gmail.com)。
