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Transport And Advection

源码范围：LMDZ.COMMON-6.3\LMDZ.COMMON\libf\dyn3d\advtrac.F90、libf\dyn3dpar\advtrac_p.F90、libf\dyn3d_common\infotrac.F90 和 tracer transport 内核组。

Mars 运行参与度：必经 + 条件经过。Mars 3D 运行必经 infotrac_init 建立 tracer 元数据，并在动力时间步中通过 advtrac 或 advtrac_p 进入输送调度；具体数值格式由 traceur.def 读出的 iadv(:) 和当前白名单共同决定。

阅读顺序

这条主题页面向排查 tracer 输送路径、复现单个 tracer 结果和判断旧格式是否可达的读者。推荐顺序：

  1. 先读 infotrac，确认 traceur.def、nqtrue/nqtot、iadv(:)、父子 tracer 和 isotope 状态。
  2. 再读 dyn3d/advtrac、caladvtrac 到 tracer advection 循环 和 advtrac 串并行对照，理解串行文件局部状态、iapp_tracvl 累计门控、nqperes/iadv 循环、串行 caladvtrac wrapper 和并行 advtrac_p 直调差异。
  3. 标准 Mars tracer 优先读 vlsplt、vlsplt_p 和 vlspltgen_p。
  4. 饱和水汽路径读 vlspltqs 和 vlspltqs_p。
  5. 历史或本地补丁格式先读 COMMON tracer advection schemes，再深入 ppm3d、advn、prather 和 pentes_ini。
  6. 若需要区分 advx/advy/advz、advn.F 内部 advnx/advny/advnz 和 adaptdt，读 COMMON tracer advection operator family。

总入口

traceur.def
  -> infotrac_init
      -> nqtot, tname, ttext, iadv, niadv, family/isotope state
  -> gcm/gcm_p allocate q(...,nqtot)
  -> leapfrog/leapfrog_p
      -> caladvtrac -> advtrac   (串行)
      -> advtrac_p               (并行)
          -> transport scheme

advtrac 不是数值格式本身。它是把当前质量、水平质量通量、垂直通量和 tracer 表送入具体格式的调度层。排查结果差异时，不能只看 advtrac，必须同时确认：

iadv 到格式

infotrac.F90 源码注释保留了完整历史编号，但 当前可运行边界更窄：

iadv 格式 主要页面 当前 Mars 标准可达性
0 跳过 advection infotrac advection scheme 可通过，表示不输送。
10 Van Leer split vlsplt, vlsplt_p 标准可达；普通 tracer 主路径。
14 Van Leer + specific humidity / saturated path vlspltqs, vlspltqs_p 仅允许第 1 个 tracer；通常用于水汽或饱和路径。
11, 16, 17, 18 PPM / Lin-Rood transport ppm3d 串行代码保留，但当前 infotrac_init 白名单通常阻断。
12, 13 Hourdin pseudo amont advn advn 串行代码保留，但当前 infotrac_init 白名单通常阻断。
20 Slopes / moments 扩展 pentes_ini 扩展逻辑保留，当前白名单阻断。
30 Prather moments prather 扩展逻辑保留，当前白名单阻断。

当前 infotrac_init 在写入 iadv(:) 后逐 tracer 检查：只允许 10、14 和 0；14 还要求 iq==1。父子 tracer 额外要求子 tracer 使用 10，父 tracer只能使用 10 或 14。

标准 Van Leer 路径

Van Leer 是当前 Mars tracer 输送最应优先理解的路径。

串行：

advtrac.F90
  -> if iadv(iq)==10: vlsplt(q,2.,massem,wg,pbarug,pbarvg,dtvr,iq)
  -> if iadv(iq)==14: vlspltqs(q,2.,massem,wg,pbarug,pbarvg,dtvr,p,pk,teta,iq)

并行：

advtrac_p.F90
  -> vlspltgen_p(q,iadv,2.,massem,wg,pbarug,pbarvg,dtvr,p,pk,teta)
  -> GOTO 1234

串行 vlsplt 和并行 vlsplt_p 都采用 x-y-z-y-x split，水平通量半步、垂直通量整步。关键差异是并行版要处理 ij_begin/ij_end band、halo 注册、OpenMP 同步和父子 tracer 垂直通量修正。

主题 串行 并行
调度入口 advtrac 对每个 iq 分支 advtrac_p 先调用 vlspltgen_p
普通 Van Leer vlsplt vlspltgen_p 调用 vlx_p/vly_p/vlz_p
饱和路径 vlspltqs vlspltgen_p/vlspltqs_p
父子 tracer nqdesc/nqfils/iqfils 递归比例输送 同一概念，外加 band/halo/OMP 同步
极点 串行全域处理 仅持有 pole_nord/pole_sud 的 rank 处理

深入页：

PPM 路径

PPM 相关代码主要保留为历史兼容和本地补丁风险面。串行 advtrac.F90 在 iadv=11/16/17/18 时有完整 adaptdt -> interpre -> ppm3d -> interpost 调用链：

iadv IORD/JORD/KORD 含义
11 2/2/2 水平 Van Leer + 垂直 PPM 兼容映射。
16 3/3/3 Monotonic PPM。
17 4/4/4 Semi-monotonic PPM。
18 5/5/5 Positive-definite PPM。

但在当前：

PPM 复现必须同时复现 interpre 的垂直翻转、经向风取反、地面气压换算和 interpost 的周期闭合。只直接调用 ppm3d 不等价于 LMDZ 串行分支。

advn 和 Prather 路径

advn 是 Hourdin pseudo amont 内核，串行 advtrac 在 iadv=12/13 时调用；它和 Van Leer 一样使用 x-y-z-y-x split，但在 advnqx/advnqy/advnqz 中先做 4 阶界面重构，再由 advnx/advny/advnz 做通量更新。mode=1/2 只直接影响 E-W advnx。

prather 使用 q(...,0:9) 的 moments 表示，并调用 advxp/advyp/advzp 做方向输送。iadv=30 会让 nqtot 对每个真实 tracer 扩展 9 个 moments 条目；iadv=20 的 slopes 路径会扩展 3 个条目。

这两类路径当前同样受 infotrac_init 白名单阻断。读这些页面时应把它们视为：

串并行边界

并行 advtrac_p 的当前控制流是本主题最容易误读的点。源码中虽然保留 vlsplt_p、vlspltqs_p、advn、pentes_ini、prather 和 ppm3d 等分支文本，但实际在 vlspltgen_p 之后跳到标签 1234。

因此并行生产路径应按以下规则读：

  1. 先读 vlspltgen_p，它是并行 tracer split 调度入口。
  2. 再读 vlsplt_p 的 _p 内核和 halo/band 机制。
  3. 不要从 advtrac_p 里 GOTO 1234 之后的旧分支推断当前可达性。
  4. 若本地补丁删除或移动 GOTO 1234，需要重新审计 PPM/advn/Prather 的并行化状态。

复现检查点

  1. 保存并确认 traceur.def。iadv、tname、父子关系和 nqtot 都从它推导，不应只记录 tracer 数。
  2. 先用 infotrac_init 的白名单判断格式能否启动，再看 advtrac 中是否有下游分支。
  3. nqtrue、nqtot 和 niadv 不可混用；moments 扩展会让动力数组维度大于真实 tracer 数。
  4. Van Leer 水平 split 使用半步通量，垂直使用整步通量；PPM 和 advn 也有自己的子步或通量缩放约定。
  5. 父子 tracer 复现必须带上 nqdesc/nqfils/iqfils/qperemin/masseqmin。
  6. 并行结果排查必须同时看 halo 宽度、band 范围、极点 rank 和 OpenMP barrier。
  7. PPM、advn、Prather 的源码存在不等于当前 Mars 标准配置可达。

相关页面

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