z2sig.def

路径

LMDZ.MARS\deftank\z2sig.def.MCD6  (74 行, 当前标准)
LMDZ.MARS\deftank\z2sig.def.MCD5  (51 行, 旧版)
LMDZ.MARS\deftank\z2sig.def.hr    (178 行, 高分辨率)

运行时由 makegcm 编译脚本或 GCM 初始化流程复制为工作目录中的 z2sig.def。

类型

配置——定义大气垂直网格。

作用

源码依据（doc/io.tex:259-273）：z2sig.def 定义用户期望的**伪高度（pseudo-altitude, km）**层分布，供编译脚本或初始化例程转换为 sigma/hybrid-sigma 坐标的界面与中层位置。

源码依据（doc/io.tex:260-265）：

The Z2sig.def file contains the pseudo-altitudes (in km) at which the user wants to set the vertical levels. Note that levels should be unevenly spread, with a higher resolution near the surface in order to capture the rapid variations of variables there.

核心作用：决定 GCM 的垂直分辨率和顶层高度，直接影响所有物理过程（辐射传输、沉降、边界层、热层等）的垂直离散精度。

3 个变体对比

变体	行数	nlayer (层数)	顶层高度	用途
`z2sig.def.MCD5`	51	~48	~250 km	GCM5 含化学/热层/电离层（源码依据：`deftank/README:20-22`）
`z2sig.def.MCD6`	74	54 (水/尘埃) 或 73 (含化学/热层)	~250 km	GCM6 当前标准（源码依据：`deftank/README:17-19`）
`z2sig.def.hr`	178	~176	~250 km	高分辨率研究用（源码依据：`deftank/README:28`）

文件格式

第 1 行：参考尺度高度

10.00000     H: atmospheric scale height (km) (used as a reference only)

源码依据（MCD6 文件第 1 行）：H = 10.0 km 仅供编译时参考，不参与运行时计算。

后续行：界面高度（km）

单列格式（MCD5）：每行一个累积界面高度（km）

0.0020736
0.015735
...
249.5

双列格式（MCD6, hr）：第一列为累积界面高度（km），第二列为层厚（km，推断）

  2.0736000E-03  2.0736000E-03
  1.5735000E-02  1.3661400E-02
  ...
  250.0856       7.000000

推断：第二列 = 本层高度 - 上层高度，即层厚（dZ）。MCD6 第 1 行的第二列与第一列相同（自洽），后续行的差值关系与数据吻合。

垂直结构特征（MCD6）

近地表（0-7 km）：层厚从 0.002 km 指数增长，分辨率最高——捕捉边界层温度/风速/尘埃浓度的剧烈变化。
中层（7-50 km）：层厚线性增长 0.34-2.9 km，覆盖对流层/平流层。
高层（50-85 km）：层厚继续增长 3-7 km，覆盖中间层。
顶层（>85 km）：层厚固定为 7 km，覆盖热层/外逸层至 250 km（源码依据：第 51-74 行第二列全部为 7.0）。

关键字段

字段	示例值	含义	影响模块
第 1 行 `H`	10.0 km	大气尺度高度（参考，不计算）	编译工具
z(k+1) - z(k)	0.002-7 km	第 k 层厚度	全部物理模块（垂直差分精度）
z(nlayer+1)	250 km	顶层高度	`aeronomars` 高层大气模块
nlayer	54 / 73 / 176	垂直层数	编译时确定数组维度

被读取的位置

读取例程	文件	说明
`testphys1d`	`libf/phymars/dyn1d/testphys1d.F90:35-37`	1D 主程序注释要求运行目录提供描述 sigma 层的文件，例如 `z2sig.def`
`disvert_noterre`	`libf/phymars/dyn1d/disvert_noterre.F` / LMDZ.COMMON 垂直离散路径	1D 初始化经 `init_testphys1d_mod.F90:334-337` 调用，生成 `ap/bp/aps/bps/presnivs/pseudoalt`；详见 disvert_noterre
编译维度链	`makegcm -d <nlayer>` 与运行目录 `z2sig.def`	`z2sig.def` 行数必须与编译层数一致；3D 路径由 LMDZ.COMMON 构建/动力初始化链处理

影响的计算流程

主题	影响
尘埃循环	沉降通量 `vlz_fi`、凝并 `dust_coagulation`、火箭式尘暴 `rocketduststorm` 全部依赖垂直层分布
水循环	云微物理、水汽凝结/蒸发、HDO 同位素沉降的垂直分辨率受控于 nlayer
辐射计算	`callradite` 的辐射传输积分在层界面上执行——层厚直接影响光学厚度积分精度
热层/化学	`aeronomars` 模块覆盖 80-250 km，需要 z2sig.def 提供足够高的顶层（≥120 km）和合理间距
重力波拖曳	`sugwd.F90` 等模块的垂直传播依赖 sigma 坐标系
边界层	近地表高分辨率（0.002 km 首层）是捕捉火星日变化/尘埃抬升的关键

复现要求

编译时 nlayer 必须与 z2sig.def 行数一致（源码依据：changelog.txt:1485 "using the updated z2sig.def with +1 vertical level during the compilation"）。改变 nlayer 必须重新编译。
GCM6 标准配置（源码依据：deftank/README:17-19,26-28）：
- 仅水/尘埃循环：用前 61 行数据（54 层，至 ~90 km）
- 含化学/热层：用完整 73 行（73 层，至 ~250 km）
顶层高度 ≥120 km 才能触发高层大气模块（aeronomars），<120 km 时高层模块可能行为异常。
近地表层厚 0.002 km 不可改为更大值，否则边界层/地表热惯量计算精度下降。
顶层间距 7 km 是硬上限（源码依据：MCD6 第 51 行之后全部为 7.0）——超过此值会损害高层辐射传输精度。
复现风险：MCD5 与 MCD6 网格不兼容——start.nc 初始场文件不能跨版本使用，必须用 zrecast.F90 重插值（源码依据：deftank/README:20）。
复现风险：z2sig.def.hr 的 176 层需要重新编译且时间步需大幅减小（CFL 条件），仅用于高分辨率研究。

已核验结论与运行边界

1D 初始化路径已定位到 init_testphys1d_mod 调用 disvert_noterre，后者负责生成垂直坐标状态；3D 的完整读取链位于 LMDZ.COMMON/构建系统边界内，本仓库页面按已可见入口记录。
MCD6 第二列与相邻高度差逐行一致，可作为层厚 dZ 使用；页面不再把它列为未处理事项。
"用前 61 行得 54 层，用完整 73 行得 73 层"的机制来自编译层数选择和运行目录中实际提供的 z2sig.def 截断版本；复现时以 makegcm -d <nlayer>、start*.nc 维度和运行目录文件三者一致为准。
第 1 行 H = 10.0 km 在样例文件注释中标明为 reference only；本页按参考尺度高度处理，不把它作为运行时公式输入。