compute_dtau_mod.F90

路径

LMDZ.MARS\libf\phymars\compute_dtau_mod.F90

所属目录/模块

libf\phymars

文件定位

该文件定义尘埃地表注入（dust injection）调度模块 compute_dtau_mod（136 行），导出例程 compute_dtau，由 physiq（行 1526，dustinjection>0 时）每物理步调用。它的职责是把 GCM 当前尘埃柱光学厚度 tau_pref_gcm 与尘埃场景目标值 tau_pref_target 的差额（dtau，在 610 Pa 处的可见光不透明度差）转换为地表尘埃注入速率 dustliftday，使模式尘埃量逐日向观测场景收敛。

模块还保存注入时窗 ti_injection_sol/tf_injection_sol（供 vdifc 在地表交换段决定何时实际注入）和按格点的 dtau 数组（restart 经 phyetat0/phyredem 读写），并提供 ini/end_compute_dtau_mod 管理 dtau 分配。

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

• module 级 SAVE+THREADPRIVATE：ti_injection_sol、tf_injection_sol、dtau（行 11）；例程内 SAVE+THREADPRIVATE：nb_daystep、local_time_prev、firstcall（行 55）。
• firstcall：分配 local_time_prev 并按 zday-ptimestep/daysec 与经度初始化；算 nb_daystep=daysec/dtphys；把 ti_injection/tf_injection（h）转 sol 分数。
• dtau 只在“本地时跨过 t_scenario_sol（约 14:00）那一步”更新（行 89-92），其余步沿用上次值。
• local_time_prev 每步末更新为当前 local_time（行 111）。
• 标准诊断输出：tau_pref_target、dtau、dustliftday（write_output）。
• ini/end_compute_dtau_mod 由 phys_state_var_init 管理 dtau 生命周期。
• 不修改源码、不写文件（除诊断后端）。

核心逻辑

1. firstcall（行 58-70）：分配并初始化 local_time_prev（用上一步时刻+经度偏移）；nb_daystep=daysec/dtphys；ti_injection_sol=ti_injection/24、tf_injection_sol=tf_injection/24。
2. 取目标厚度（行 72-85）：iaervar=1 时 tau_pref_target=tauvis；否则取当日整数 sol +1（次日，场景在 14:00 测）调 read_dust_scenario 得 tau_pref_target；写诊断。
3. 算 dtau 与注入速率（行 87-102）：逐格点，若本地时本步跨过 t_scenario_sol（local_time>=t_scenario_sol 且 local_time_prev<t_scenario_sol）则更新 dtau=tau_pref_target-tau_pref_gcm；若 dtau<0 则 dustliftday=0，否则 dustliftday=coeff_injection*(dtau*pplev(:,1)/odpref)/(daysec*(tf_injection_sol-ti_injection_sol))。
4. 写诊断、保存本地时（行 104-111）：输出 dtau/dustliftday；local_time_prev=local_time。

伪代码

if firstcall:
    allocate local_time_prev; 初始化为 上一步时刻+经度偏移
    nb_daystep = daysec/dtphys
    ti_injection_sol = ti_injection/24 ; tf_injection_sol = tf_injection/24

# 1. 目标厚度
if iaervar==1: tau_pref_target = tauvis
else:
    zday_scenario = floor(zday) + 1     # 次日, 场景测于 14:00
    tau_pref_target = read_dust_scenario(zday_scenario, ...)
write_output(tau_pref_target)

# 2. dtau 与注入速率
for ig:
    if local_time crosses t_scenario_sol this step:
        dtau(ig) = tau_pref_target(ig) - tau_pref_gcm(ig)
    if dtau(ig) < 0: dustliftday(ig) = 0
    else: dustliftday(ig) = coeff_injection*(dtau*pplev(:,1)/odpref)
                            / (daysec*(tf_injection_sol-ti_injection_sol))

write_output(dtau, dustliftday)
local_time_prev = local_time

参与的主题流程

写法特点

• 自由格式 Fortran 90（.F90）。
• module 级与例程内均大量使用 SAVE+THREADPRIVATE。
• dtau 只在每日某一固定本地时刻（跨 t_scenario_sol）更新一次，是“每日校准”设计。
• 场景目标读取次日值（zday+1），对应场景 DOD 在 14:00 测量的约定。
• end_compute_dtau_mod 用 if(allocated) 幂等释放保护。
• 注入速率分母 daysec*(tf-ti) 把当日注入量摊到注入时窗。

复现要点

• 仅 physiq 中 dustinjection>0 时调用；注入实际发生在 vdifc 地表段且限于 [ti_injection_sol, tf_injection_sol] 时窗（vdifc 行 840-856）。
• dtau 每 sol 仅在本地时跨过 t_scenario_sol（dust_param_mod 中 =14/24）的那一步更新。
• 目标厚度来自次日场景（floor(zday)+1）；iaervar=1 退化为常数 tauvis。
• 注入速率公式：coeff_injection*(dtau*pplev(:,1)/odpref)/(daysec*(tf_injection_sol-ti_injection_sol))，dtau<0 时置 0。
• dtau 按 ngrid 分配（phys_state_var_init 管理），restart 经 phyetat0/phyredem 读写，复现需保留其跨步状态。
• 注入时窗 ti_injection/tf_injection（局地时小时）与 coeff_injection 来自 callphys.def（callkeys_mod）。

待确认

• use comcstfi_h, only: g 与 use tracer_mod, only: alpha_lift, igcm_dust_mass, igcm_dust_number 被引入，但在本例程可见逻辑（行 58-111）中未见直接使用 g/alpha_lift/igcm_dust_*；推断为历史遗留或预留 import。复现时可忽略，但标注以免误以为参与注入速率公式（公式实际只用 pplev/odpref）。

相关页面

• dust_param_mod — 提供 odpref、t_scenario_sol
• aeropacity_mod — 产出本例程输入 tau_pref_gcm、IRtoVIScoef
• time_phylmdz_mod — 提供 dtphys、daysec
• dust-cycle 主题
• phys_state_var_init_mod — 调用 ini/end_compute_dtau_mod
• read_dust_scenario_mod.md：读取次日场景目标厚度。
• vdifc_mod.md：消费 dustliftday/注入时窗；section 页 vdifc-water-surface-exchange 已存在。
• callkeys_mod.F90 - 提供 coeff_injection/ti_injection/tf_injection。