leapfrog_p 时间步调度

源码范围：

LMDZ.COMMON-6.3\LMDZ.COMMON\libf\dyn3dpar\leapfrog_p.F

Mars 运行参与度：条件经过。Mars 并行 GCM 经过 dyn3dpar/gcm.F -> leapfrog_p；串行 Mars GCM 经过 dyn3d/leapfrog.F，MARS phymars/nogcm.F90 只作边界背景，不属于 COMMON 源码。

调度职责

本页只说明并行 leapfrog_p 的时间步状态机：forward/leapf/purmats/apphys/apdiss/lafin、True_itau、itau 推进、history/restart 写出和最终停止。入口数组、SAVE 工作区、SetDistrib、halo/swap 和 root gather 的状态约定见 leapfrog_p 状态约定 与 dyn3dpar/leapfrog_p。

leapfrog_p 仍沿用串行 Matsuno/leapfrog 思路，但阶段转换发生在 OpenMP parallel 区内部。并行差异主要是：输出/restart 写出前需要 gather，physics 前后需要 band/halo 切换；这些并行通信并不改变 itau/forward/leapf 的时间步语义。

终止步数

237-250 行计算 itaufin：

随后 itaufinp1 = itaufin + 1。itau 从 0 开始，physics 初值为 .TRUE.，但 iflag_phys==0 或 iflag_phys==2 会关闭 physics 调度。

停止不是正常跑出循环：非 purmats 分支在 itau == itaufinp1 时 finalize_parallel 后调用 abort_gcm(modname,'Simulation finished',0)；purmats 分支在 forward 半步后检查同一条件并停止。

两个 label

主循环由 label 1 和 label 2 组成：

label 2 每次进入都会把 apphys/statcl/conser/apdiss 先清零，再按 purmats 和当前 itau/forward 计算门控。随后 685 行把 True_itau=True_itau+1，用于日志输出“实际进入计算段的迭代次数”。因此：

• True_itau 计数每次 label 2 计算段。
• itau 是模式时间步计数，只在步末按分支推进。
• forward、leapf 是当前阶段标志，不等于“已经完成的阶段”。

日期刷新

432-446 行只有在 leapf 为真时刷新 jD_cur/jH_cur：

jD_cur = jD_ref + day_ini - day_ref + (itau+1)/day_step
Mars:     jH_cur = jH_ref + hour_ini   + mod(itau+1,day_step)/day_step
non-Mars: jH_cur = jH_ref + start_time + mod(itau+1,day_step)/day_step

若 jH_cur > 1.0，则日期进一日并把小时减 1。Forward/backward Matsuno 段不会在这里刷新日期；Mars restart 写出还有单独的 time_0 小数修正，见 leapfrog_p 状态约定 和 dynredem-restart。

门控标志

454-471 行重新计算 apphys/conser/apdiss：

随后还有两个覆盖：

• llm==1 的 shallow-water 情况关闭 apdiss。
• NODYN 编译分支关闭 apdiss。

并行版还有一个串行页容易漏掉的细节：487-488 行再次把 statcl=.FALSE.、conser=.FALSE.，注释说明并行版不向 stdout 输出 control variables。因此 conser 的周期逻辑存在，但在当前并行实现中被强制关闭，不应把它解释成会实际触发 sortvarc 控制量输出。

lafin 与 physics

851-855 行在进入 physics 前设置 lafin：

只有 apphys 为真时才调用 physics。并行 physics 调度在 calfis_p(lafin,jD_cur,jH_cur,...) 后通过 tendency halo merge 和 addfi_p(dtphys,leapf,forward,...) 回写状态。这里的 lafin 是传给 physics 的“最终调用”语义，不是主循环退出条件；真正退出仍由 itaufinp1 或最终阶段写出后的状态转换决定。

非 purmats 状态机

非 purmats 分支从 1621 行开始，使用 Matsuno + leapfrog：

1. 步末若 forward .OR. leapf，执行 itau = itau + 1。Backward Matsuno 段不增加 itau。
2. 若 itau == itaufinp1，结束并 abort_gcm(...,0)。
3. 若 MOD(itau,iperiod)==0 .OR. itau==itaufin，写 dynav/zonal 平均输出；itau==itaufin 时 iav=1。
4. 若 MOD(itau,iecri)==0，只在 leapf 或 backward Matsuno 阶段写 instant history；forward Matsuno 阶段不写。
5. restart 门控先设 lrestart=.false.，最终步必写；否则 ecritstart>0 且 MOD(itau,ecritstart)==0 时写。
6. 阶段转换：
   • MOD(itau,iperiod)==0：回 label 1，下一轮从 forward 开始。
   • MOD(itau-1,iperiod)==0 且当前是 forward：转 backward，forward=.FALSE., leapf=.FALSE., 回 label 2。
   • MOD(itau-1,iperiod)==0 且当前不是 forward：进入第一个 leapfrog，leapf=.TRUE., dt=2*dtvr, 回 label 2。
   • 其他情况：常规 leapfrog，leapf=.TRUE., dt=2*dtvr, 回 label 2。

这意味着 iperiod 同时控制 Matsuno restart 周期和 dynav/zonal 平均输出门。iecri 控制 instant history，但还要经过“只在 LF 或 backward Matsuno 输出”的额外阶段过滤。

purmats 状态机

purmats 分支从 1873 行后开始，只在 forward/backward Matsuno 之间往返：

1. 若当前 forward，先 itau=itau+1，再 forward=.FALSE.。
2. forward 半步结束后若 itau==itaufinp1，停止。
3. 否则回 label 2 执行 backward 半步。
4. backward 半步负责 dynav/history/restart 写出。
5. 写出和 restart 检查后设置 forward=.TRUE.，回 label 1。

purmats 下没有常规 leapf=.TRUE. 的 leapfrog 阶段；apphys 与 apdiss 都要求 .NOT.forward，因此只落在 backward 半步。

输出和 restart 门控

并行版两个分支的输出门控基本一致，但写出前需要 gather 到 root：

Mars restart 时间在两个分支不同：

• 非 purmats 中途/最终 restart 使用 REAL(itau)/REAL(day_step) + time_0 - floor(time_0)，最终 ecritstart==0 分支还减 day_end-day_ini。
• purmats Mars restart 在 2047-2053 行使用 REAL(itau)/REAL(day_step) 或再减 day_end-day_ini，没有中途分支的 time_0-floor(time_0) 修正。
• 非 Mars fallback 使用 JH_cur。

复现要点

1. 先判断 purmats，因为 itau、apphys、apdiss 和阶段转换规则都随它改变。
2. 非 purmats 下 backward 阶段不递增 itau；forward 和 leapfrog 阶段才递增。
3. apphys 非 purmats 看 itau+1，purmats 看 itau 且必须是 backward 半步。
4. lafin 只传给 physics，不能当作主循环退出标志。
5. conser 在并行版最终被强制清零；排查控制量 stdout 输出时不要照串行路径推断。
6. True_itau 适合对应日志迭代号，itau 适合对应模型时间、输出和 restart 门控。
7. 输出/restart 发生在阶段转换前；若输出缺字段，先查 Gather_Field 和 root-only 写出，再查时间门控。

待确认

• conser 周期逻辑保留但随后被强制关闭，是否仍有历史配置依赖它的 stdout 控制量输出，需要结合旧并行版本或维护者意图确认。
• purmats Mars restart 中途写出不加 time_0-floor(time_0)，而非 purmats 中途写出会加；该差异是源码事实，设计意图待确认。
• True_itau 未在本例程内初始化，需由调用前状态或模块定义确认其初始值来源。

相关页面

• dyn3dpar/leapfrog_p
• leapfrog_p 状态约定
• leapfrog 时间步调度
• 动力控制和逻辑门控链
• leapfrog_p 输出和 restart
• dynredem-restart
• history-output-serial-parallel
• serial-parallel-dynamics