gcm.F90

路径

LMDZ.COMMON-6.3\LMDZ.COMMON\libf\dyn3d\gcm.F90

所属目录/模块

LMDZ.COMMON\libf\dyn3d

文件定位

gcm.F90 定义串行 PROGRAM gcm，负责完整串行 GCM 的启动序列：检查 run.def，读取运行配置，初始化 tracer、初始状态、动力常量、几何、耗散、物理接口、restart/history 输出，最后调用 leapfrog 进入时间推进。

Mars 运行参与度

条件经过：COMMON 串行完整 GCM 入口。Mars 源码树中主要可见 phymars/nogcm.F90 同类入口；本文件是否作为 Mars 生产入口需结合构建配置确认。

定义的符号

符号	类型	行号	作用
`gcm`	program	6	串行 GCM 启动入口。

依赖的模块

use 模块	only 列表	用途	待确认
`IOIPSL` 或 `ioipsl_getincom`	-	`getin`、日历和 IOIPSL 配置。	取决于 `CPP_IOIPSL`。
`wxios`	-	XIOS 初始化。	只在 `CPP_XIOS`。
`filtreg_mod`	-	滤波相关状态和例程。	-
`infotrac`	-	tracer 数量 `nqtot` 和初始化。	-
`control_mod`	`planet_type`, `nday`, `day_step`, `iperiod`, `iphysiq`, `raz_date`, `anneeref`, `starttime`, `dayref`, `ok_dyn_ins`, `ok_dyn_ave`, `iecri`, `periodav`, `less1day`, `fractday`, `ndynstep`, `nsplit_phys`, `ecritstart` 等	主运行控制变量。	-
`mod_const_mpi`	`COMM_LMDZ`	传给物理初始化的通信器。	串行占位含义需查模块页。
`cpdet_mod`	`ini_cpdet`	初始化 Cp(T) Venus 相关表。	Mars 是否启用 `cpofT` 由配置决定。
`temps_mod`	`calend`, `start_time`, `annee_ref`, `day_ref`, `itau_dyn`, `itau_phy`, `day_ini`, `jD_ref`, `jH_ref`, `day_end`	日期、时间步和 Julian day 状态。	-
`iniphysiq_mod`	`iniphysiq`	物理初始化。	只在 `CPP_PHYS`。
`comconst_mod`	`daysec`, `dtvr`, `dtphys`, `rad`, `g`, `r`, `cpp`	常量和时间步。	-
`logic_mod`	`read_start`, `iflag_phys`, `ok_guide`, `ecripar`	主流程开关。	-

调用的关键例程

被调用例程	所在模块/文件	调用位置	作用
`abort_gcm`	`dyn3d/abort_gcm.F`	160, 164, 169, 214, 219, 222, 292, 298, 318	缺文件、配置错误或未实现日历时退出。
`conf_gcm`	`dyn3d/conf_gcm.F90`	163	读取 `run.def` 配置并写共享控制变量。
`getin`	IOIPSL/getin	167	读取 `use_filtre_fft`。
`wxios_init`	`wxios`	177	初始化 XIOS。
`ini_cpdet`	`cpdet_mod`	192	初始化温度相关热容转换。
`ioconf_calendar`, `ioconf_startdate`	IOIPSL	202-208, 375	设置 IOIPSL 日历和起始日期。
`infotrac_init`	`infotrac.F90`	239	读取 tracer 配置。
`iniacademic`	`dyn3d_common/iniacademic.F90`	253, 272	构造理想化初态或补初始化常量。
`dynetat0`	dynetat0	256	从 `start.nc` 读取动力初态。
`relaxetat0`	`dyn3d_common/relaxetat0.F`	264	读取 generic guide relaxation 字段。
`iniconst`	`dyn3d_common/iniconst.F90`	408	初始化动力常量。
`inigeom`	inigeom	412	初始化动力几何。
`inifilr`	`filtrez/inifgn.F` 或相关滤波路径	416	初始化滤波。
`inidissip`	`dyn3d_common/inidissip.F90`	423	初始化耗散参数。
`iniphysiq`	行星物理模块	469	初始化物理接口。
`dynredem0`	`dyn3d_common/dynredem.F90`	488, 490, 493	写初始/目标 restart。
`inithist`, `initdynav`	`dyn3d_common`	504, 512	初始化瞬时和平均动力输出。
`leapfrog`	`dyn3d/leapfrog.F`	538	进入主时间推进。

输入

输入	来源	类型/维度	单位	含义
`run.def`	当前运行目录	文本配置	-	`conf_gcm` 和 `getin` 使用的运行参数。
`start.nc`	当前运行目录	NetCDF	-	`read_start=.true.` 时的动力初态。
`relax.nc`	当前运行目录	NetCDF	-	`planet_type=="generic"` 且 `ok_guide` 时的 relaxation 字段。
`traceur.def`	tracer 初始化路径	文本配置	-	`infotrac_init` 读取 tracer 数量和名称。

输出

输出	去向	类型/维度	单位	含义
`restart.nc`	当前运行目录	NetCDF	-	初始写出的动力 restart，Mars 可按 `ecritstart` 使用 `day_ini`。
`dyn_hist.nc`, `dyn_hist_ave.nc`	当前运行目录	NetCDF	-	动力瞬时和平均输出，受 `ok_dyn_ins/ok_dyn_ave` 控制。
`ucov/vcov/teta/q/masse/ps/phis`	内存数组	2D/3D/4D	多种	传入 `leapfrog` 的动力状态。

共享状态与副作用

程序写入或依赖 control_mod、temps_mod、logic_mod、comconst_mod、infotrac、comgeom.h/comgeom2.h 中的全局状态；会打开或写出 restart.nc、history 文件、XIOS 状态；会因配置不一致调用 abort_gcm 或 STOP。

核心逻辑

初始化本地状态和默认输出文件名。
用 INQUIRE 确认 run.def 存在；缺失则 abort。
调用 conf_gcm(99,.TRUE.) 读取控制参数，并检查 iphysiq 是 iperiod 的倍数。
禁止串行 use_filtre_fft，按编译宏初始化 XIOS。
初始化 Cp(T)、日历和 tracer，分配 q。
如果 read_start，可先用 iniacademic 补 SW/Newtonian 常量，再用 dynetat0("start.nc",...) 读初态；否则直接 iniacademic。
检查 day_step 与 iperiod/iphysiq 的整除关系，重算 dtvr。
处理 raz_date 和 restart 日期差异，设置 Julian day。
若 iflag_phys==1，调用 iniconst、inigeom、inifilr。
调用 inidissip、计算 day_end，初始化物理、restart 和 history 输出。
设置 offline 存储频率，调用 leapfrog。

伪代码

require run.def
conf_gcm()
reject invalid periods and serial FFT filter
initialize optional XIOS, Cp(T), calendar, tracers
allocate q from nqtot
if read_start:
    maybe initialize academic constants
    read start.nc through dynetat0
    maybe read relax.nc
else:
    build academic initial state
validate day_step, dates, and dtvr
if physics enabled:
    initialize constants, geometry, filter, physics
initialize dissipation, restart, history outputs
leapfrog(state, time_0)

参与的主题流程

主题	参与方式
dynamics-time-integration	完整串行入口，最终调度 `leapfrog`。
restart-io	读取 `start.nc`，写 `restart.nc`，初始化 history。
dynphys-interface	传入动力几何和常量调用 `iniphysiq`。

写法特点

该文件是自由格式 Fortran 90，但仍通过 include 使用固定格式时代的公共头文件。大量控制流由预处理宏 CPP_IOIPSL、CPP_XIOS、CPP_PHYS 决定。

复现要点

ecritstart>0 且 planet_type=="mars" 时，初始 dynredem0 使用 day_ini，否则使用 day_end。
nday<0 表示运行 -nday 个动力步，ndynstep>0 又可覆盖结束日计算。
read_start=.false. 会走 iniacademic，这会改变几何/常量初始化来源。

待确认

COMMON gcm.F90 对 Mars 当前标准构建的直接参与度需要 build 层证据确认。
inifilr 的实际链接来源需在滤波页面中确认。