types_asis.F90

路径

LMDZ.MARS\libf\aeronomars\types_asis.F90

所属目录/模块

libf\aeronomars

文件定位

types_asis.F90 定义 ASIS 光化学隐式求解器使用的反应索引类型和共享数组。它不执行化学计算，也不分配数组；真正的分配和填充发生在 photochemistry_mod 的内部子例程 indice，消费发生在 fill_matrix。

该文件的核心作用是把反应化学计量写成紧凑的“系数-物种索引”对，供 fill_matrix 把光解样一阶反应、同物种二次反应和二体反应装配到 Jacobian、产生项和损失项。

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

• indice_phot、indice_3、indice_4 是 allocatable, save module 数组，并通过 OpenMP 指令声明为 THREADPRIVATE。
• 本文件只声明数组；photochemistry_mod::indice 在首次建立反应表时执行 allocate(indice_phot(nb_phot_max))、allocate(indice_3(nb_reaction_3_max))、allocate(indice_4(nb_reaction_4_max))。
• 源码搜索未发现 deallocate(indice_phot)、deallocate(indice_3) 或 deallocate(indice_4)。推断：这些索引数组按进程或线程生命周期保留，供后续光化学列调用复用。
• i_dummy 在 photochemistry_mod::indice 中设为 1，当某个产物系数为 0.0 时作为占位物种索引使用；这不是 types_asis 自身定义的变量。

核心逻辑

1. 定义 jpim=4、jprb=8，固定反应索引的整数 kind 和系数的双精度实数 kind。
2. 定义 z3spec：字段顺序为 z1 real、z2 integer、z3 real、z4 integer、z5 real、z6 integer。
3. 定义 z4spec：在 z3spec 基础上追加 z7 real、z8 integer。
4. 声明三组保存型 allocatable 数组，分别服务三类反应：
   • indice_phot：光解、quench、异相反应等按一阶过程进入 fill_matrix。
   • indice_3：A + A -> B + C，反应速率项用 c(A)^2。
   • indice_4：A + B -> C + D，反应速率项用 c(A)*c(B)。
5. 用 !$OMP THREADPRIVATE 保证 OpenMP 线程各自持有这些数组副本。

伪代码

module types_asis:
  define integer kind jpim = 4
  define real kind jprb = 8

  type z3spec:
    coefficient_1, species_index_1
    coefficient_2, species_index_2
    coefficient_3, species_index_3

  type z4spec:
    coefficient_1, species_index_1
    coefficient_2, species_index_2
    coefficient_3, species_index_3
    coefficient_4, species_index_4

  declare saved allocatable arrays:
    indice_phot(:) as z3spec
    indice_3(:)    as z3spec
    indice_4(:)    as z4spec

  mark arrays THREADPRIVATE
end module

参与的主题流程

写法特点

• 文件只有 35 行，没有 contains 区、没有例程、没有外部 I/O。
• z1/z3/z5/z7 不是命名为 reactant/product 的语义字段，复现时必须结合 photochemistry_mod::indice 的构造顺序和 fill_matrix 的消费顺序解释。
• 产物缺失时并不省略字段，而是写入 0.0, i_dummy；fill_matrix 仍会访问占位索引，但零系数使产生项为零。
• THREADPRIVATE 让这些 SAVE 数组在线程间隔离；若新增释放或重新分配路径，必须考虑每线程数组状态。

复现要点

• 先由 photochemistry_mod::indice 按 nb_phot_max/nb_reaction_3_max/nb_reaction_4_max 分配并填满三组数组，再由 fill_matrix 使用；反过来调用会访问未分配数组。
• z3spec(a,i,b,j,c,k) 对应一阶或同物种二次反应时，不同数组的数学含义由使用点决定：indice_phot 用 v_phot，indice_3 用 v_3*c(A) 或 v_3*c(A)^2。
• z4spec(a,i,b,j,c,k,d,l) 在 fill_matrix 中前两对是反应物，后两对是产物；二体矩阵拆分使用 eps_4=abs(c(A))/(abs(c(A))+abs(c(B))+1.d-10)。
• 数组长度必须与 photochemistry_mod::indice 实际计数一致；该子例程会打印计数并在不一致时调用 abort_physic("indice","wrong array dimensions",1)。

待确认

• 未找到这些 allocatable 数组的释放路径；是否有意按模型生命周期保留待确认。
• jpim=4、jprb=8 是源码硬编码 kind 值，未见与全局 kind 模块统一；跨编译器 portability 需要构建体系确认。

相关页面

• photochemistry_mod：分配、填充并消费 types_asis 的反应索引数组。
• calchim_mod：上游化学调度方，向 photochemistry 传入反应数组容量。
• photolysis：离线光解率生成方，产物最终通过 indice_phot 进入矩阵。
• photolysis_online：在线光解率生成方，产物最终通过 indice_phot 进入矩阵。