perosat.F

路径

LMDZ.MARS\libf\aeronomars\perosat.F

所属目录/模块

libf\aeronomars

文件定位

perosat.F 定义 perosat_mod，提供 perosat 例程，用于在光化学计算后处理 H2O2 饱和与凝结。它按 Lindner (1988) 的饱和蒸气压公式在 T<=220 K 时计算 H2O2 饱和摩尔分数；若某层超饱和，则把超出部分从高层向下一层转移，最底层仍超饱和的部分沉积到地表通量 pdqscloud，并把最终摩尔分数差转换为质量混合比 tendency pdqcloud。

该例程由 calchim_mod 在逐列光化学后调用，输入 zy 是化学后 mole fraction，输出 pdqcloud/dqscloud 作为 H2O2 凝结倾向和地表通量。

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

• 首次调用时读取 igcm_h2o2，若为 0 则打印错误并 abort_physic("perosat","missing h2o2 tracer",1)。
• firstcall 是 SAVE 且 THREADPRIVATE，每个 OpenMP 线程各自执行一次 tracer 检查。
• 只写当前列 ig 的 pdqcloud(ig,:,igcm_h2o2) 与 pdqscloud(ig,igcm_h2o2)；不清零其他 tracer 或其他网格列槽位。
• 局部 taucond(ngrid,nlayer) 只计算诊断值，后续没有输出或使用。

核心逻辑

1. 首次 tracer 检查：若 igcm_h2o2==0，说明配置中缺 H2O2 tracer，直接中止。
2. 逐层计算饱和摩尔分数：对每层 l，先令 zynew(l)=zy(l,igcm_h2o2)；若 zt(l)<=220，计算 psat_hg=10**(11.98-3422/zt(l))，转成 hPa 后除以 pplay(ig,l) 得到 zysat(l)；暖层则设 zysat=1.e30，等价于不凝结。
3. 诊断凝结率：计算 taucond=max((zy-zysat)*mmol/(mmean*ptimestep),0)，但该数组不作为输出。
4. 从高层向低层转移超饱和量：从 nlayer 到 2，若 zynew(l)>zysat(l)，把超出量按相邻层压力厚度比加到 zynew(l-1)，并把本层截断到 zysat(l)。
5. 处理底层沉积：若 zynew(1)>zysat(1)，把超出量乘分子量和底层压差，再除以 mmean*g*ptimestep，写成地表通量 pdqscloud(ig,igcm_h2o2)；否则该通量为 0。
6. 输出大气 tendency：逐层把 (zynew-zy)*mmol/(mmean*ptimestep) 写入 pdqcloud(ig,l,igcm_h2o2)。

伪代码

perosat(..., ig, ptimestep, pplev, pplay, zt, zy, pdqcloud, pdqscloud):
  if firstcall:
    if igcm_h2o2 == 0: abort
    firstcall = false

  for l = 1..nlayer:
    zynew(l) = zy(l,h2o2)
    if zt(l) <= 220:
      psat_hg = 10**(11.98 - 3422/zt(l))
      psat_hpa = psat_hg * 760 / 1013
      zysat(l) = psat_hpa * 100 / pplay(ig,l)
    else:
      zysat(l) = 1e30

  for l = nlayer downto 2:
    if zynew(l) > zysat(l):
      excess = zynew(l) - zysat(l)
      zynew(l-1) += excess * layer_mass(l) / layer_mass(l-1)
      zynew(l) = zysat(l)

  if zynew(1) > zysat(1):
    pdqscloud(ig,h2o2) = excess_bottom * mmol(h2o2) * dp_bottom / (mmean(ig,1)*g*ptimestep)
    zynew(1) = zysat(1)
  else:
    pdqscloud(ig,h2o2) = 0

  for l = 1..nlayer:
    pdqcloud(ig,l,h2o2) = (zynew(l)-zy(l,h2o2))*mmol(h2o2)/(mmean(ig,l)*ptimestep)

参与的主题流程

写法特点

• 固定格式 .F，注释为法语/英语混合。
• 只处理 igcm_h2o2 一个 tracer；输出数组其他 tracer 槽位由调用方或其他流程负责。
• 饱和公式只在 T<=220 K 应用；暖层用 1.e30 抑制凝结。
• abort_physic 未在本文件 use 列表显式声明，属于已有代码风格中的外部工具调用。

复现要点

• H2O2 tracer 必须存在并由 tracer_mod::igcm_h2o2 标识；缺失会中止。
• zy 是 mole fraction，而输出 pdqcloud/pdqscloud 是质量单位；换算依赖 mmol(igcm_h2o2)、mmean(ig,l)、g 和 ptimestep。
• 超饱和转移顺序是从顶层向下，不能改成同时更新；每层沉降到下一层后会影响下一次底层判断。
• pdqcloud 只写 H2O2 tracer；调用方若需要其他 tracer tendency 为 0，必须在外部初始化。

待确认

• taucond 仅诊断计算但未输出；是否历史遗留待确认。
• psat_hpa = psat_hg*760./1013. 的单位转换注释与常见 mmHg/hPa 换算方向需结合原文献确认；复现按源码字面执行。

相关页面

• calchim_mod：调用方，光化学后调用 perosat 并接收 dqcloud/dqscloud。
• tracer_mod：提供 igcm_h2o2 和 mmol。
• conc_mod：提供平均分子量 mmean。
• aeronomars/index：aeronomars 目录总览。