guide forcing 叠加到动力状态

源码范围：

LMDZ.COMMON-6.3\LMDZ.COMMON\libf\dyn3d\guide_mod.F90
LMDZ.COMMON-6.3\LMDZ.COMMON\libf\dyn3dpar\guide_p_mod.F90

Mars 运行参与度：接口兼容 + 条件边界。只有由 leapfrog/leapfrog_p 调用 guide_main 时经过；当前源码中该调用受 CPP_IOIPSL + planet_type=="earth" 条件包围。Mars/generic ok_guide 初始化路径调用 relaxetat0("relax.nc")，不经过本页状态叠加链。

guide_main 职责

guide_main(itau,ucov,vcov,teta,q,masse,ps) 直接修改动力预报变量。它不是返回一个独立 tendency，而是把 guide 目标场与当前状态的差值经 guide_addfield 加权后写回：

target = (1-tau) * Xgui1 + tau * Xgui2
if guide_add:
  f_add = target
else:
  f_add = target - current_state
optional guide_zonave(f_add)
guide_addfield(f_add, alpha_X)
current_state = current_state + f_add

tau 是两个 guide 输入时间片之间的线性权重；若 iguide_read=0，则固定 tau=1。factt=dtvr*iperiod/daysec 在首次进入时计算，用于 tau2alpha 和 guide 输出诊断。

变量叠加顺序

guide_main 的状态更新顺序固定为 U、T、P、Q、V：

guide_add=.TRUE. 时，target 被解释为外部 forcing-like 增量；普通 nudging 则使用目标场减当前状态的差值。guide_zon=.TRUE. 时，会先把 f_add 做 zonal average，再乘权重并写回。

guide_addfield

串行版 guide_addfield(hsize,vsize,field,alpha) 对所有水平点和垂直层执行：

field(:,l) = alpha * field(:,l) * alpha_pcor(l)

并行版按 hsize 判断 U/scalar 网格和 V 网格：

• hsize==ip1jm：只处理 ijb_v:ije_v。
• 其他情况：只处理 ijb_u:ije_u。

alpha_pcor(l) 是边界层修正。若 guide_BL=.TRUE.，所有层为 1；否则按

(1 + tanh((0.85 - presnivs(l)/preff)/0.05)) / 2

衰减靠近边界层的 nudging。presnivs/preff 越接近低层，系数越容易被压低。

guide_zonave

guide_zonave(typ,hsize,vsize,field) 可把 forcing 变成纬向平均场。首次调用时根据 guide_reg 和 lon_min_g/lon_max_g 计算平均经度范围：

• typ=1 使用 rlonu，用于 U 网格。
• typ=2 使用 rlonv，用于标量、P、Q、T 和 V 调用。

随后对每个纬向行和垂直层，在 imin(typ):imax(typ) 经度范围内求平均，并把该平均值复制到整圈经度。若 guide_reg=.FALSE.，默认使用全经度范围。

并行版只在本地纬向范围内做相同操作：V 网格用 jjb_v:jje_v，其他网格最终写 jjb_u:jje_u。源码中非 V 分支计算平均时也用 jjb_v:jje_v 扫描，再填回 U/scalar 本地行；这对南极缩减分布可能使极行行为不同，属于运行验证点。

guide 输出诊断

若 guide_sav=.TRUE. 且 MOD(itau,iguide_sav)==0，f_out 为真：

• 串行版先写 SP，再在各变量段写当前场、目标场或 f_add/factt。
• 并行版在写 SP 前重算层中心压力并传给 guide_out("SP",...,factt=1.)；各变量调用 guide_out(..., factt)，由 guide 输出例程处理并行 gather/root 写。

诊断中的 f_add/factt 表示把当前步增量换算为每“动力步天分数”的 forcing 量，不等同于物理包 tendency 单位。

ini_anal 分支

首次进入 guide_main 时若 ini_anal=.TRUE.，源码直接把初始状态设为 guide 当前目标场并返回，不走常规 guide_addfield：

• U、T、Q、P 分别写 ugui2/tgui2/qgui2/psgui2。
• P 分支写 ps 后立即调用 pression/massdair 或 _p 版本刷新 masse。
• V 分支源码写的是 vcov=ugui2（并行版为 vcov(ijb_v:ije_v,:)=ugui2(...)），不是 vgui2；本页按 当前源码记录，设计意图待确认。

串并行差异

并行版没有在 guide_main 入口执行注释掉的 AllGather_Field，所以正常路径依赖 guide_read 读全场、guide_interp 局部切片和本地写回。

复现要点

1. 先确认 guide_add：它决定 guide 场是外部增量还是目标状态。
2. guide_zon 会在加权前把 forcing 做纬向平均，影响所有变量。
3. guide_P 是唯一会立刻重算 masse 的分支；U/T/Q/V 只直接写对应状态。
4. 若低层 nudging 弱，检查 guide_BL 和 alpha_pcor(l)。
5. 并行调试时，按 ijb_u/ije_u 与 ijb_v/ije_v 分开看写回范围。

待确认

• ini_anal 下 V 风写 ugui2 而非 vgui2 是否是历史 bug。
• 并行 guide_zonave 的非 V 分支用 jjb_v:jje_v 做平均是否会影响极行或仅是可接受的本地行选择。

相关页面

• guide 配置与初始化约定
• guide 输入场读取
• guide 压力层插值和 nudging 系数
• guide 串并行差异
• leapfrog-p-physics-coupling
• common-pressure-mass-operators