COMMON tracer advection operator family

源码范围：

LMDZ.COMMON-6.3\LMDZ.COMMON\libf\dyn3d_common\advx.F
LMDZ.COMMON-6.3\LMDZ.COMMON\libf\dyn3d_common\advy.F
LMDZ.COMMON-6.3\LMDZ.COMMON\libf\dyn3d_common\advz.F
LMDZ.COMMON-6.3\LMDZ.COMMON\libf\dyn3d_common\advn.F
LMDZ.COMMON-6.3\LMDZ.COMMON\libf\dyn3d_common\adaptdt.F

Mars 运行参与度：条件经过 + 历史兼容。这些例程位于 tracer advection 的旧格式和 moments/slope 支撑层：adaptdt 被串行 advtrac 的 iadv=12/13/30/11/16/17/18 分支调用；advn.F 是 iadv=12/13 的 pseudo-amont 内核；advx/advy/advz 由 pentes_ini.F 的 iadv=20 slope/moments 路径调用。当前 infotrac_init 标准白名单只允许 iadv=0/10/14，因此这些路径通常不是 Mars 标准生产 tracer 输送路径。

命名边界

原标题中写了 “Van Leer 短小平流算子 family”，但源码确认后需要精确区分：

• Mars 标准 Van Leer 路径是 advtrac -> vlsplt 或并行 advtrac_p -> vlspltgen_p，不直接调用 advx/advy/advz。
• advx/advy/advz 是 first-order moments/slope 方向输送算子，由 pentes_ini 按 x-y-z-y-x 顺序调用。
• advn.F 是独立 pseudo-amont 文件，内部例程名是 advnqx/advnqy/advnqz 和 advnx/advny/advnz；它不调用外部 advx/advy/advz。
• adaptdt 只根据水平 CFL 估计子步数，供 advn、Prather 和 PPM 保留分支使用；iadv=10/14 的标准 Van Leer 分支不调用它。

因此本页的作用是把这些相邻历史 advection helper 的真实调用边界整理清楚，避免把“源码存在”误读为“当前 Mars 标准可达”。

文件与例程清单

调用图

当前源码中的直接调用关系：

advtrac.F90
  iadv=12 -> adaptdt -> repeat advn(...,mode=1)
  iadv=13 -> adaptdt -> repeat advn(...,mode=2)
  iadv=20 -> pentes_ini
              -> limx -> advx(0.5*dtvr)
              -> limy -> advy(0.5*dtvr)
              -> limz -> advz(dtvr)
              -> limy -> advy(0.5*dtvr)
              -> limx -> advx(0.5*dtvr)
  iadv=30 -> adaptdt -> prather
  iadv=11/16/17/18 -> adaptdt -> interpre -> ppm3d -> interpost

并行 advtrac_p.F90 源码中也保留 adaptdt/advn/prather/ppm3d 文本，但当前控制流先调用 vlspltgen_p，随后 GOTO 1234 跳过这些旧分支。

advx/advy/advz moments 算子

这三个文件处理的是 pentes_ini 构造出的 moments 表示：

advx

advx(limit,dtx,pbaru,sm,s0,sx,sy,sz,lati,latf) 只处理纬度范围 lati:latf。它把 pbaru 复制到 UGRI，然后逐层逐纬圈更新：

1. 若 limit 为真，限制 TX 的绝对值不超过 S0 的非负部分。
2. 以 UGRI 的符号决定从左格或右格抽取部分质量 FM。
3. 用 ALF=FM/TM(upwind) 和 ALF^2 更新被抽出部分的一阶矩。
4. 把临时 moments F0/FX/FY/FZ 加到下游格点。
5. 若 NUMK>1，先把 extended polar zone 合并为 T*，更新后再拆回；当前源码中 NUM(j)=1，因此该分支通常不激活。
6. 对 iip1 经向周期边界复制 SM/S0/sx/sy/sz。

源码中 advx 会无条件打印 DIAG DANS ADVX 的入口/出口 tracer 总量；这对批量 Mars 运行是一个历史诊断副作用。

advy

advy(limit,dty,pbarv,sm,s0,sx,sy,sz) 先构造 VGRI=-pbarv，并把 VGRI(:,0,:) 与 VGRI(:,jjp1,:) 设为 0。它的核心分三段：

1. 北极通量特殊处理：用 SM0/S00 汇总穿过极冠边界的质量和 tracer 质量。
2. 中间纬圈 K=1..LAT-1 按 VGRI 正负从上游格抽取 FM/F0/FY/FX/FZ，再加入下游格。
3. 南极通量特殊处理：逻辑与北极对称，但符号条件相反。

advy 不做经向周期复制；南北极行由极点 special block 维护。

advz

advz(limit,dtz,w,sm,s0,sx,sy,sz) 把垂直通量复制到 WGRI(i,j,llm+1-l)=w(i,j,l)，并设置 WGRI(:,:,0)=0。主循环按纬圈 K=1..LAT、层界 L=1..NIV-1 处理：

1. 若 limit 为真，限制 sz 的绝对值。
2. 用 WGRI 正负决定上下游层，抽取临时质量和 moments。
3. 把 F0/FX/FY/FZ 加入下游层。
4. 垂直边界由 WGRI(:,:,0)=0 和只循环到 NIV-1 共同形成无通量边界。

与 advx 一样，advz 也无条件打印入口/出口 tracer 总量诊断。

pentes_ini 中的 split 约定

pentes_ini.F 调用这三个外部方向算子时，每个方向前都先调 limiter：

limx -> advx(limit, 0.5*dtvr, pbaru, ...)
limy -> advy(limit, 0.5*dtvr, pbarv, ...)
limz -> advz(limit,      dtvr, w, ...)
limy -> advy(limit, 0.5*dtvr, pbarv, ...)
limx -> advx(limit, 0.5*dtvr, pbaru, ...)

这是一条对称的 x-y-z-y-x 顺序。虽然形式上类似其他 split transport，但它属于 iadv=20 slope/moments 保留路径，不是当前 Mars 标准 iadv=10 Van Leer。

advn pseudo-amont 内核

advn.F 的详细文件页见 dyn3d_common/advn。本页只强调它与 advx/advy/advz 的边界：

• advn 内部自己完成界面重构和通量更新。
• advnqx/advnqy/advnqz 负责 4 阶界面值、单调约束和边界退化。
• advnx/advny/advnz 负责方向通量和质量/tracer 更新。
• 主例程 mode 只被 advnx 使用，影响 E-W 通量公式；N-S 和垂直方向没有 mode 分支。
• advn 的 split 顺序同样是 x-y-z-y-x，但数据结构是 q/masse 工作副本，不是 SM/S0/sx/sy/sz moments 表。

adaptdt 子步长

adaptdt(nadv,dtbon,n,pbaru,masse) 的逻辑很短：

CFLmax = 0
for l = 1..llm:
  for j = 2..jjm:
    for i = 1..iim:
      CFLmax = max(CFLmax,  pbaru(i,j,l) * dtvr / masse(i,j,l))
      CFLmax = max(CFLmax, -pbaru(i,j,l) * dtvr / masse(i+1,j,l))
n = int(CFLmax) + 1
dtbon = dtvr / n

要点：

• 只看水平 pbaru，不看 pbarv 或 w。
• nadv 当前不改变结果；源码里有 nadv==30 的 Prather 特例注释掉。
• n 至少为 1；若 CFLmax 恰好是整数，n=int(CFLmax)+1 会留出一个额外子步。
• 调用方再循环 indice=1..n 执行 advn 或 PPM 子步。

Mars 可达性

复现检查点

1. 先从 infotrac_init 判断 iadv 是否能通过；当前标准 Mars 不应自然到达 12/13/20/30/11/16/17/18。
2. 复现 pentes_ini 路径时必须使用 SM/S0/sx/sy/sz moments 表，不能直接把 q 传给 advx/advy/advz。
3. advx/advy/advz 的 ntra 固定为 1，循环结构不是多 tracer 泛型。
4. advx 和 advz 有无条件 PRINT* 总量诊断，可能影响日志和性能。
5. adaptdt 只用 pbaru 估计水平 CFL；若要约束南北或垂直 CFL，需要调用方另行检查。
6. advn 内部 advnx/advny/advnz 与外部 advx/advy/advz 是两组不同例程，不要混用公式或工作数组。

相关页面

• dyn3d/advtrac
• caladvtrac 到 tracer advection 循环
• Transport And Advection
• dyn3d_common/advn
• pentes_ini
• ppm3d 入口约定
• vlsplt

待确认

• advx/advy/advz 中无条件总量诊断是否仍应保留在生产构建，源码未说明。
• adaptdt 只考虑 pbaru 的设计意图，以及是否曾依赖调用方另行检查 pbarv/w CFL。
• advx 的 NUM(j) 当前全部设为 1，extended polar zone 分支是否仍有运行配置会启用，源码未提供外部入口。