calldrag_noro_mod.F90

路径

LMDZ.MARS\libf\phymars\calldrag_noro_mod.F90

所属目录 / 模块

libf\phymars

文件定位

calldrag_noro_mod.F90 定义 calldrag_noro_mod 模块和 calldrag_noro 包装例程。它不是重力波拖曳的完整物理核心，而是 physiq_mod.F 中 Lott 地形重力波/次网格地形拖曳方案的调用层：首调用时读取阈值并初始化 sugwd 参数，之后按 dimradmars_mod:ndomainsz 把水平网格切成子域，只对次网格地形标准差 zstd 超过阈值的格点标记调用 drag_noro，最后把 drag_noro 返回的温度、纬向风、经向风增量除以 ptimestep 变成 tendency。

physiq 只在 callkeys_mod:calllott 为真时调用本例程。conf_phys.F 中 calllott 默认 .true.，并通过 getin_p("calllott", calllott) 从 callphys.def 覆盖；它和 calllott_nonoro 是不同开关。本文件名中的 noro 不应直接解读为非地形重力波；源码注释、日志和下游 orodrag 链都表明这里处理的是 orographic GW / subgrid topography drag。

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

• 首调用时向标准输出打印方案激活和 oro_gwd_zstdthread 数值。
• zstdthread, ll, firstcall 为 save 且 THREADPRIVATE，每个 OpenMP 线程保留自己的首调用状态和阈值。
• 调用 getin_p("oro_gwd_zstdthread", zstdthread) 读取配置；默认值是 50.0。
• 调用 sugwd 会写入 yoegwd_h 中的地形 GW 调参常量，例如 NKTOPG, GKDRAG, GRCRIT。
• 1D 运行且 ndomainsz 不是 1 时会打印警告并 exit(1)。
• 本例程自身不写 NetCDF、不分配内存；局部子域数组按 ndomainsz 自动栈数组声明。

核心逻辑

1. 首次进入时读取 oro_gwd_zstdthread，用 pplev(1,l)/pplev(1,1) 构造半层 sigma 坐标 sigtest，调用 sugwd(nlayer,sigtest) 初始化 GW 参数。
2. 若 ngrid == 1，检查 ndomainsz == 1；否则直接中止，因为 1D 不能使用更大的分块尺寸。
3. 每次调用都计算子域数：

ndomain = (ngrid - 1) / ndomainsz + 1

4. 对每个子域 jd，计算全局起点 ig0 和当前子域实际点数 nd。
5. 在当前子域中按 zstd(ig) > zstdthread 标记 ktest(ig)=1，把局部格点编号写入 kdx，并统计 kgwd；kgwdim = max(1, kgwd) 保证下游接口维度至少为 1。
6. 把 pplev, pplay, pt, pu, pv 复制成局部子域数组 zplev, zplay, zt, zu, zv。
7. 调用 drag_noro(nd,nlayer,ptimestep,...)，传入地形数组切片 zstd(ig0+1), zsig(ig0+1), zgam(ig0+1), zthe(ig0+1) 和筛选结果。
8. 将 drag_noro 输出的步长增量 d_t, d_u, d_v 除以 ptimestep，写回全局 tendency 数组。

伪代码

calldrag_noro(ngrid, nlayer, ptimestep, pplay, pplev, pt, pu, pv):
    if firstcall:
        zstdthread = 50.0
        getin_p("oro_gwd_zstdthread", zstdthread)
        sigtest(l) = pplev(1,l) / pplev(1,1)
        sugwd(nlayer, sigtest)
        if ngrid == 1 and ndomainsz != 1:
            exit(1)
        firstcall = false

    ndomain = (ngrid - 1) / ndomainsz + 1
    for each subdomain jd:
        ig0 = (jd - 1) * ndomainsz
        nd = remaining points or ndomainsz

        kgwd = 0
        for global ig in this subdomain:
            ktest(ig) = 0
            if zstd(ig) > zstdthread:
                ktest(ig) = 1
                kgwd = kgwd + 1
                kdx(kgwd) = ig - ig0
        kgwdim = max(1, kgwd)

        copy global pressure, temperature, wind fields into local arrays
        drag_noro(nd, nlayer, ptimestep, local fields, local topography, kgwd data,
                  d_t, d_u, d_v)

        for each local level and point:
            pdtgw(global,l) = d_t(local,l) / ptimestep
            pdugw(global,l) = d_u(local,l) / ptimestep
            pdvgw(global,l) = d_v(local,l) / ptimestep

参与的主题流程

写法特点

• .F90 自由格式模块，但保留较多历史注释和旧 LMD 风格命名。
• THREADPRIVATE 用于 firstcall、阈值和临时逻辑变量；并行运行时每个线程会单独完成首调用初始化。
• 子域数组维度固定为 ndomainsz，最后一个子域用实际 nd 避免越界。
• 即使某个子域 kgwd=0，仍会调用 drag_noro；下游 drag_noro 会先把输出增量和 stress 初始化为 0。
• 输出 tendency 没有在本例程入口整体清零；其值完全来自各子域回填。因此每个子域循环必须覆盖对应网格点的所有层。

复现要点

• 必须先保证 surfdat_h 中 zstd/zsig/zgam/zthe 已分配并填入地形统计量；否则筛选和下游参数均无有效输入。
• calllott 是本方案进入 physiq 的主开关；calllott_nonoro 控制的是另一套非地形 GW 参数化。
• oro_gwd_zstdthread 默认 50.0，只影响是否把格点加入 kgwd/kdx/ktest，不改变地形数组本身。
• drag_noro 返回的是每个物理时间步的增量，本例程除以 ptimestep 后才成为 physiq 使用的 tendency；重复实现时不要漏掉这个单位转换。
• 1D 运行需要 ndomainsz=1；源码在 ngrid==1 且 ndomainsz/=1 时直接退出。
• sugwd 的参数依赖首列压力构造的 sigtest；垂直层结构变化时，首调用初始化结果也会变化。

待确认

• calldrag_noro_mod.F90、drag_noro_mod.F90 和 modules/phymars/index.md 中对 noro 的文字表述不完全一致；本页按源码注释和 physiq 调用段落将其记录为地形 GW / subgrid topography drag。
• drag_noro_mod.F90 中若未来取消 ptimestep*pdudt 的乘法，本例程行 173-175 的除法也需要同步复核；当前源码注释已提示这两个动作成对存在。
• 当 zstdthread 设置过高导致 kgwd=0 时，下游 ORODRAG 是否完全跳过所有点由 drag_noro/ORODRAG 的 ktest 逻辑决定；本页只确认 drag_noro 初始化输出为 0。

相关页面

• config-system：记录 calllott / calllott_nonoro 等物理开关。
• testphys1d-config：记录 1D 中重力波开关的复现风险。
• xios-config：记录非地形 GW 诊断字段；与本文件的地形 GW tendency 不同。
• drag_noro_mod：下游包装层，翻转垂直层序并调用 ORODRAG。
• orodrag_mod：地形 GW 拖曳核心，计算 stress profile 到风温 tendency 的转换。
• sugwd：初始化 yoegwd_h 中的地形 GW 调参常量和安全阈值。
• surfdat_h：保存 zstd/zsig/zgam/zthe 等地形统计数组。