newstart.F

快速理解

它做什么： 交互式初始场编辑器，从 start_archive.nc 或已有 restart 构造新的动力与物理重启文件。

基本过程： 读控制表 → 装配/读取初始场 → 按用户选择修改地形/压力/tracer/地下冰/坡面 → 写 restart.nc/restartfi.nc。

关键结果： restart.nc/restartfi.nc，汇合 lect_start_archive/datareadnc/iniphysiq/phyredem 等初始化链。

路径

LMDZ.MARS\libf\dynphy_lonlat\phymars\newstart.F

所属目录/模块

libf/dynphy_lonlat/phymars

文件定位

newstart.F 定义交互式初始场编辑程序 newstart，用于从 start_archive.nc 或已有 start.nc/startfi.nc 构造新的动力与物理重启文件。程序读取控制表，初始化当前网格和物理共享状态，装配或读取动力/物理场，按用户选择修改地形、压力、tracer、地下冰、坡面数等状态，最后写出 restart.nc 和 restartfi.nc。

该程序是 lect_start_archive、datareadnc、defrun_new、iniphysiq、caldyn0 和 phyredem 等初始化链的汇合点。复现实验时要把它看成“start 文件生成流程”，而不是常规 GCM 运行的一步。

定义的符号

依赖的模块

INCLUDE 头文件：dimensions.h、paramet.h、comgeom2.h、comdissnew.h、clesph0.h、netcdf.inc；load_MONS_data 另含 comgeom.h。

调用的关键例程

输入

输出

共享状态与副作用

• 修改大量动力公共状态：day_ini/hour_ini、day_step、dtvr/dtphys、rad/omeg/g/r/cpp/kappa、ap/bp/pa/preff、能量守恒量等。
• 写入 surfdat_h、comsoil_h、dimradmars_mod、turb_mod、paleoclimate_mod 和 comslope_mod 的可重启状态。
• nslope 选项会释放并重新分配坡面维度数组，再把旧坡面状态复制到新坡面布局；旧 nslope>1 时使用最接近水平的旧坡面 iflat 作为模板。
• 所有菜单修改都通过 stdin/stdout 交互；批处理复现需要预先准备输入流。
• q=profile 打开当前目录下 profile_<tracer>；mons_ice 打开 datadir/results_MONS_lat_lon_H_depth.txt。
• start_archive 路径读取后关闭 nid；start/startfi 路径读取两个输入文件，但关闭动作由下游 NetCDF 例程处理，源码片段中未见显式 NF_CLOSE(nid_dyn/nid_fi)。

核心逻辑

1. 初始化运行上下文：调用 parse_args，设置 Mars 常数 cpp=744.499、preff=610、pa=20、planet_type="mars"，并把并行标志强制为串行主进程，以便在 iniphysiq 前调用 tabfi。
2. 读取 tracer 元信息：infotrac_init 确定 nqtot/tname，分配 q(iip1,jjp1,llm,nqtot) 和 coefvmr(nqtot)。
3. 选择输入源：
   • 0：打开 start_archive.nc，tab0=50，Lmodif=1。
   • 1：打开 start.nc 和 startfi.nc，先读动力控制表，再把 startfi.nc 的前 50 项复制到 tab_cntrl(51:100)，tab0=0。
4. 读控制表并初始化常数：从 controle 读 kappa/etot0/ptot0/ztot0/stot0/ang0，再通过 open_startphy 和 tabfi 得到 rad/omeg/g/mugaz/daysec 等物理常数。
5. 初始化当前网格与物理：调用 defrun_new(99,.TRUE.)、iniconst、inigeom 和 iniphysiq，设置 dtvr/day_step/dtphys。
6. 装配地表静态场：如果不是直接从 start/startfi 修改，则调用 datareadnc("mola",...) 读取 surface.nc，再用 gr_dyn_fi 把地形、热惯量、反照率、粗糙度和亚网格地形送到物理网格共享数组。
7. 读取初始状态：
   • start_archive 路径调用 lect_start_archive，得到 date/tsurf/tsoil/inertiesoil/albedo/emis/q2/t/ucov/vcov/ps/teta/phisold_newgrid/q/qsurf/tauscaling/totcloudfrac/watercap/perennial_co2ice，并把 inertiedat 复制到 ithfi。
   • start/startfi 路径调用 dynetat0 和 phyetat0，并从 albedodat/inertiedat 构造 albfi/ithfi/surfithfi。
8. 同步 tracer 名和索引：调用 initracer；若旧文件的 tracer 名全是 q01/q02/...，把 noms(:) 复制到 tname(:)。
9. 执行交互修改循环：用户可连续输入修改关键字；空输入结束循环。每个分支直接改内存中的动力/物理状态。
10. 写出前动力一致化：start_archive 路径根据新旧地形差修正 ps=ps*exp((phisold_newgrid-phis)/(t(:,:,1)*r))，保持经度周期；随后调用 pression/exner_hyb，必要时重建 teta。
11. 写出 restart：调用 geopot、caldyn0，然后写 restart.nc；再调用 physdem0/physdem1 写 restartfi.nc。

交互修改选项

load_MONS_data 逻辑

load_MONS_data 打开 datadir/results_MONS_lat_lon_H_depth.txt，跳过首行，按 180x90 网格读取纬度、经度、Hdn 和 d21。源码把纬度索引翻转成北到南顺序，并把 d21 从 g/cm2 乘 10 转成 kg/m2。由于南纬 -77 到 -90 缺少 d21，行 2118-2121 用 -75 度值到南极 0 的线性插值补齐。最后构造 2 度经纬边界、补一列周期经度，用 interp_horiz 分别把 Hdn 和 d21 插值到 (iip1,jjp1)。

在 mons_ice 分支中，只有 MONS_Hdn>=14.0 的格点会布设地下冰；深度为 MONS_d21*MONS_coeffN/S，且不得浅于用表层热惯量估算的日变化热皮肤深度。

伪代码

parse_args()
set Mars constants and serial flags
infotrac_init()
allocate q and coefvmr

ask user for input source:
  if 0:
    open start_archive.nc
    read controle into tab_cntrl
    tabfi(start_archive)
  if 1:
    open start.nc and startfi.nc
    read both controle arrays
    copy startfi controle(1:50) into tab_cntrl(51:100)
    tabfi(startfi)

initialize dynamic constants from tab_cntrl
defrun_new, iniconst, inigeom, iniphysiq

if not reading existing start/startfi:
  datareadnc(surface.nc fields)
  gr_dyn_fi static surface fields into physics grid

if source is start_archive:
  lect_start_archive(...)
  ithfi = inertiedat
else:
  dynetat0(start.nc)
  phyetat0(startfi.nc)
  copy albedodat/inertiedat into albfi/ithfi/surfithfi

initracer()
if old q01/q02 names:
  tname = noms

loop:
  print modification menu
  read modif
  if blank: exit
  apply requested in-memory change

if source is start_archive:
  correct ps for changed topography
  enforce longitude periodicity

inifilr()
pression(ap,bp,ps) -> p3d
exner_hyb(ps,p3d) -> pks,pk,pkf
compute teta if needed
massdair and polar averaging for start_archive source
geopot()
caldyn0()
dynredem0/1("restart.nc")
physdem0/1("restartfi.nc")

参与的主题流程

写法特点

• 固定格式 .F 文件混合 F77 common/include、F90 USE、allocatable 和 whole-array 赋值。
• 程序高度交互式，错误输入多用 iostat 循环重读；q=profile、mons_ice 额外依赖当前目录或 datadir 文件。
• choix_1 的读取循环写作 if ((choix_1 /= 0).OR.(choix_1 /=1)) EXIT，按布尔逻辑该条件恒真，会在第一次成功读入后退出；复现时按实际源码行为理解为“只读一次选择”。
• start_archive 路径会在最终写出前按地形差指数修正 ps；若 flat 中用户已手动设置均一 ps，源码仍会进入该地形修正分支。
• composition 分支支持 N2/Ar 缺失时的“隐式非 CO2 大气”特殊路径，硬编码非 CO2 摩尔质量 33.87226017157708。

复现要点

• 当前目录必须有相应输入：start_archive.nc 或 start.nc + startfi.nc。
• start_archive 路径还需要 datadir/surface.nc，mons_ice 需要 datadir/results_MONS_lat_lon_H_depth.txt。
• run.def、callphys.def 和 tracer 配置必须与编译维度、输入文件中的 controle、nqtot、llm 一致。
• 若使用 ini_q/ini_q-h2o，还需要 inichim_newstart 读取的化学廓线数据文件。
• 交互输入顺序会决定输出 restart；建议保存 stdin 脚本或终端日志，避免不可复现的人工输入。
• 改 nslope 会复制或投影旧坡面状态，而不是重新物理平衡所有坡面状态；后续运行初期可能需要 spin-up。

待确认

• choix_1 输入循环的 .OR. 条件是否为历史遗留笔误；本页按源码字面行为记录。
• flat 分支中 flagps0 被置真但后续未见使用；均一 ps 是否仍应跳过地形压力修正待确认。
• composition 分支中 igcm_o2/igcm_co/igcm_o/igcm_h2 为 0 时的数组访问风险需结合 tracer 配置确认。
• load_MONS_data 打印提示写作 callfis.def，是否应为 callphys.def 待确认；不影响实际读取 datadir。

相关页面

• lect_start_archive — start_archive 读取与插值主例程。
• datareadnc — surface.nc 地表数据读取与网格映射。
• defrun_new — run.def 运行参数读取。
• iniphysiq_mod — 物理初始化入口。
• caldyn0 — 写动力 restart 前的动力辅助量计算。
• inichim_newstart — 化学 tracer 初始廓线构造。
• phyredem — restartfi.nc 写出。
• start2archive — 反向把 start/startfi 转为 start_archive。
• subslope_mola — nslope 分支重算坡面分布。