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regular_lonlat_mod.F90 与 vertical_layers_mod.F90

源码路径：

LMDZ.COMMON-6.3\LMDZ.COMMON\libf\phy_common\regular_lonlat_mod.F90
LMDZ.COMMON-6.3\LMDZ.COMMON\libf\phy_common\vertical_layers_mod.F90

Mars 运行参与度：条件经过。Mars 3D 初始化通过 inigeomphy_mod 写入这两组状态；Mars 1D/testphys1d 也会初始化；Mars 输出、XIOS 输出和若干 physics 参数化读取 regular grid 或垂直层状态。

文件职责

这两个模块保存的是物理侧“坐标状态”，但粒度不同：

它们都只分配和复制输入，不计算动力网格、物理列切分或插值。全局物理列一维/二维映射由 mod_grid_phy_lmdz 管；局部物理列经纬度、cell area 和 cell index 由 geometry_mod 管。

模块状态

regular_lonlat_mod

符号 维度 单位/含义 并行语义
north_east, north_west, south_west, south_east scalar parameters unstructured/四角边界枚举值 1..4 常量
east, west, north, south scalar parameters regular lon/lat 二边界枚举值 常量
lon_reg(:) nbp_lon longitude center, rad 全局共享
lat_reg(:) nbp_lat latitude center, rad 全局共享
boundslon_reg(:,:) nbp_lon,2 longitude boundaries，1 east、2 west，rad 全局共享
boundslat_reg(:,:) nbp_lat,2 latitude boundaries，1 north、2 south，rad 全局共享

源码注释写着 Do not set threadprivate directives，因此不要把这些数组当作每线程局部切片。它们代表完整 regular lon-lat 坐标轴。

vertical_layers_mod

符号 维度 单位/含义 并行语义
preff scalar reference surface pressure, Pa THREADPRIVATE
scaleheight scalar atmospheric reference scale height, km THREADPRIVATE
ap(:) nlayer+1 hybrid pressure coordinate at layer interfaces, Pa THREADPRIVATE
bp(:) nlayer+1 hybrid sigma coordinate at layer interfaces THREADPRIVATE
aps(:) nlayer hybrid pressure coordinate at mid-layer, Pa THREADPRIVATE
bps(:) nlayer hybrid sigma coordinate at mid-layer THREADPRIVATE
presnivs(:) nlayer reference pressure at mid-layer, Pa THREADPRIVATE
pseudoalt(:) nlayer pseudo-altitude, km THREADPRIVATE

vertical_layers_mod 是 comvert_mod 动力垂直坐标状态的物理侧副本。初始化后 Mars physics 可以在物理侧直接读取这些数组，而不需要依赖动力模块。

例程

例程 输入 行为
init_regular_lonlat(nbp_lon, nbp_lat, lon_reg_, lat_reg_, boundslon_reg_, boundslat_reg_) 全局 longitude/latitude 坐标轴和边界 分配 lon_reg/lat_reg/boundslon_reg/boundslat_reg 并复制输入。
init_vertical_layers(nlayer, preff_, scaleheight_, ap_, bp_, aps_, bps_, presnivs_, pseudoalt_) 垂直坐标和参考压力/高度数组 分配 ap/bp/aps/bps/presnivs/pseudoalt，复制 scalar 与数组。

两个例程都没有 deallocate 或重复初始化保护。正常运行应保证同一线程/进程上下文只初始化一次。

初始化链

Mars 3D

iniphysiq_mod
  -> inigeomphy_mod
      -> 构造 boundslon_reg(iim,2), boundslat_reg(jjm+1,2)
      -> init_regular_lonlat(iim, jjm+1, rlonv(1:iim), rlatu,
                             boundslon_reg, boundslat_reg)
      -> ... 初始化局部 geometry_mod ...
      -> init_vertical_layers(nlayer, preff, scaleheight,
                              ap, bp, aps, bps, presnivs, pseudoalt)

inigeomphy_mod 对 longitude 第一列边界做特殊处理：boundslon_reg(1,west)=rlonu(iim)-2*PI，使从 -180 附近开始的 regular grid 具有正确 west boundary。latitude 两端则用 PI/2 和 -PI/2 作为极点边界。

垂直层初始化发生在 OpenMP parallel 区内，复制的是 comvert_mod 中已经由 disvert 或 disvert_noterre 建好的 preff/ap/bp/aps/bps/presnivs/scaleheight/pseudoalt。

Mars 1D/testphys1d

init_testphys1d_mod
  -> disvert_noterre
  -> init_vertical_layers(nlayer, preff, scaleheight, ap, bp, aps, bps, presnivs, pseudoalt)
  -> init_regular_lonlat(1, 1, longitude, latitude, (/0.,0./), (/0.,0./))

1D 路径先在 disvert_noterre 后初始化垂直层，再为单列网格初始化 regular_lonlat_mod。

Mars 使用关系

使用方 读取符号 用途
Mars iniwrite.F lon_reg, lat_reg, ap/bp/aps/bps/pseudoalt 写 diagfi/physics 输出文件的 longitude、latitude 和 altitude 轴。3D 时给 longitude 追加冗余端点。
Mars iniwritesoil.F90 lon_reg, lat_reg 写 soil 输出的 longitude/latitude 轴，3D 时同样追加冗余 longitude 端点。
Mars physiq_mod.F ap/bp/aps/bps/presnivs/pseudoalt CPP_XIOS 下把 presnivs/pseudoalt/mlayer 传给 initialize_xios_output。
Mars co2cloud_mod.F90, co2condens_mod.F ap, bp CO2 cloud/condensation vertical coordinate calculations。
Mars nonoro_gwd_* presnivs 构造重力波 drag 的 reference pressure mid-layer heights。
Mars aeronomars/inichim_newstart.F90 aps, bps chemistry/newstart vertical interpolation or matching。

复现要点

  1. regular_lonlat_mod 使用 rad；Mars 输出通常写前乘 180/pi。
  2. 3D longitude 输出会在 Mars iniwrite / iniwritesoil 中追加一个冗余端点，源码用 lon_reg_ext(nbp_lon+1)=-lon_reg_ext(1)。
  3. vertical_layers_mod 中 pseudoalt 单位是 km，presnivs/ap/aps/preff 是 Pa；输出文件的 axis 名可能叫 altitude，但值来自 pseudoalt。
  4. OpenMP 下垂直层状态是 threadprivate；若某线程未执行 init_vertical_layers，它读到的 allocatable 数组不会自动来自 master 线程。
  5. 本页只保存坐标状态，不定义垂直坐标生成算法；disvert/disvert_noterre 和 comvert_mod 见 vertical-coordinate-mars-contract。

待确认

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