moldiffcoeff_red.F

路径

LMDZ.MARS\libf\aeronomars\moldiffcoeff_red.F

所属目录/模块

libf\aeronomars

文件定位

moldiffcoeff_red.F 定义 moldiffcoeff_red_mod，提供例程 moldiffcoeff_red，是 moldiffcoeff 的简化变体，按 Nair 1994（pg 131）计算二元分子扩散系数矩阵 dij。与原版区别：gcmind 与物种数 ncompdiff2 由调用方传入（firstcall 的 igcm_* 检查/stop 全注释），h2/h/o 每次按 noms 名字查找，coeffs.dat 写入由 outputcoeffs 参数门控（默认关）。供新的 moldiff_red 与 moldiff_MPF 扩散方案调用。作者 MAC 2002。

定义的符号

依赖的模块

调用的关键例程

输入

输出

共享状态与副作用

• firstcall 为 SAVE + THREADPRIVATE（第 89 行），但 firstcall 块体（igcm_* 检查与 gcmind 填充）全部注释，故首次调用仅翻转 firstcall。
• g_h2/g_h/g_o 为局部变量（无 SAVE），每次调用按 noms 重新查找。
• coeffs.dat 写入受 outputcoeffs（默认 .false.）门控；默认无文件 I/O。
• 每次调用 print 'moldiffcoeff_red: gh2' 与 'COEFF CALC'。
• 无 stop/abort（原版的 tracer 缺失检查已注释）。

核心逻辑

1. firstcall（第 95–227 行）：块体注释，仅 firstcall=.false.。
2. 基础系数（第 229–233 行）：dijh2co=6.51e-5、dijh2n2=6.74e-5、dijh2o2=6.97e-5、dijh2co2=5.50e-5、dijho=1.14e-4（与 moldiffcoeff 相同）。
3. 按名查 h2/h/o（第 254–258 行）：do n=1..nqmx，noms(n)=='h2'→g_h2、'h'→g_h、'o'→g_o。
4. 填充 dij（第 263–287 行）：do n=1..ncompdiff2，按 noms(gcmind(n)) 名字定 dijref（co/n2/o2/co2 → 对应 H2 系数）：
   • dijref>0：dij(nn,n)=dijref*sqrt(mmol(g_h2)/mmol(gcmind(nn)))，对角 1.0，对称。
   • dijref==0：dijref=dijho；dnh=dijref*sqrt(mmol(g_o)/mmol(gcmind(n)))；dij(nn,n)=dnh*sqrt(mmol(g_h)/mmol(gcmind(nn)))，对角 1.0，对称。
5. 可选转储（第 289–298 行）：if (outputcoeffs) 写 coeffs.dat。

伪代码

moldiffcoeff_red(dij, indic, gcmind, ncompdiff2):    # indic unused
  if firstcall: firstcall=false        # body commented
  dijh2co=6.51e-5; dijh2n2=6.74e-5; dijh2o2=6.97e-5; dijh2co2=5.50e-5; dijho=1.14e-4
  for n=1..nqmx:                        # find h2/h/o by name
    if noms(n)=='h2': g_h2=n
    if noms(n)=='h' : g_h=n
    if noms(n)=='o' : g_o=n
  for n=1..ncompdiff2:
    dijref = 0
    if noms(gcmind(n))=='co' : dijref=dijh2co
    if noms(gcmind(n))=='n2' : dijref=dijh2n2
    if noms(gcmind(n))=='o2' : dijref=dijh2o2
    if noms(gcmind(n))=='co2': dijref=dijh2co2
    if dijref > 0:
      for nn=n..ncompdiff2: dij(nn,n)=dijref*sqrt(mmol(g_h2)/mmol(gcmind(nn)))
                            if n==nn: dij(nn,n)=1.0
                            dij(n,nn)=dij(nn,n)
    else:
      dijref=dijho; dnh=dijref*sqrt(mmol(g_o)/mmol(gcmind(n)))
      for nn=n..ncompdiff2: dij(nn,n)=dnh*sqrt(mmol(g_h)/mmol(gcmind(nn)))
                            if n==nn: dij(nn,n)=1.0
                            dij(n,nn)=dij(nn,n)
  if outputcoeffs: write dij to 'coeffs.dat'

参与的主题流程

写法特点

• 固定格式 .F（续行第 6 列 &）。
• firstcall 块体（igcm_* 检查、stop、gcmind 填充）全部注释——物种索引由调用方经 gcmind 传入。
• h2/h/o 每次按 noms 名字查找（非 igcm_*），适配调用方自定义物种集。
• 基础系数与 moldiffcoeff 完全相同（Nair 1994）。
• coeffs.dat 写入由 outputcoeffs 参数门控（默认 .false.），改进自原版每次必写。
• indic 哑元声明未用；outputcoeffs 为编译期参数。

复现要点

• gcmind 与 ncompdiff2 须由调用方正确构造；本例程不做 tracer 存在性校验（原版的 stop 已注释）。
• 依赖 noms 中存在 'h2'/'h'/'o' 名称；缺失则 g_h2/g_h/g_o 保留未定义（疑 0），会导致 mmol 越界——调用方须保证。
• dij 与状态无关，每次重算结果恒定。
• coeffs.dat 默认不写；调试时设 outputcoeffs=.true.。

待确认

• indic 哑元是否为历史接口残留（当前未用）。
• firstcall 块体注释后，firstcall 标志本身是否仍有意义。
• g_h2/g_h/g_o 未找到时（noms 无对应名）的行为未保护，待确认调用方约束。

相关页面

• moldiffcoeff：原版（legacy）分子扩散系数例程，供 moldiff.F 使用；本页为其简化变体。
• aeronomars/index：aeronomars 目录总览，本文件在其“分子扩散”分类下。
• tracer_mod：提供 nqmx/noms/mmol。
• moldiff_red.F90：简化版分子扩散求解器，moldiff_red 在 firstcall 调用 moldiffcoeff_red 获取扩散系数矩阵。
• moldiff_MPF.F90：MPF 分子扩散求解器，moldiff_MPF 在 firstcall 调用 moldiffcoeff_red 获取扩散系数矩阵。