comtherm_h.F90

路径

LMDZ.MARS\libf\phymars\comtherm_h.F90

所属目录/模块

libf\phymars

文件定位

comtherm_h.F90 定义 comtherm_h，集中保存 Martian thermal plume model 的编译期控制量和调参常数。它本身不执行热羽流求解，也不读取运行时配置；calltherm_interface_mod.F90 读取这里的子步长数、tracer/TKE 输送开关，thermcell_main_mars.F90 读取这里的卷入、脱离、下沉气流、速度方程和混合层底部形状参数。

复现上，这个文件是热羽流方案的“常数入口”：同一个 calltherm=.true. 运行，若是否定义 MESOSCALE 或这些参数值不同，热羽流子步长、质量通量结构、温度廓线形状、tracer 输送范围和诊断输出都会不同。

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

• nsplit_thermals、r_aspect_thermals、qtransport_thermals、dtke_thermals、thermverbose、ad/bd/ae/be/fdfu/omega/a1/b1 都是编译期 PARAMETER，运行时不会被 getin_p 或 namelist 改写。
• a1inv 和 b1inv 是带默认初值的普通模块变量，不是 PARAMETER；源码检索中只确认 thermcell_main_mars.F90 读取它们，未在 libf\phymars 中发现除定义外的写入。
• 本模块没有 SAVE/THREADPRIVATE 显式声明、没有文件 I/O、没有日志输出、没有内存分配。
• 实际副作用来自下游读取：改变本文件常数或编译宏会改变热羽流子步长、温度/质量通量公式和 tracer/TKE 输送路径。

核心逻辑

1. 载入模块时进入 implicit none，不依赖其他模块。
2. 通过 #ifdef MESOSCALE 选择 nsplit_thermals：
   • MESOSCALE 路径：物理时间步小于约 200 s，默认只需 4 个热羽流子步长。
   • 非 MESOSCALE 路径：GCM 默认 10 个子步长，源码注释建议 96 physical timesteps/day 且每步调用辐射时使用。
3. 固定 r_aspect_thermals=1.，供 thermcell_main_mars 调整混合层底部温度廓线。
4. 固定 tracer 输送开启、TKE 输送关闭、verbose 关闭。
5. 固定 Colaïtis et al. 2013 热羽流参数：脱离率 ad/bd、卷入率 ae/be、下沉气流 fdfu/omega、速度方程 a1/b1。
6. 给逆温层速度方程变量 a1inv/b1inv 默认值；下游 thermcell_main_mars 在逆温层分支读取它们。

伪代码

module comtherm_h:
    if compiled with MESOSCALE:
        nsplit_thermals = 4
    else:
        nsplit_thermals = 10

    r_aspect_thermals = 1
    qtransport_thermals = true
    dtke_thermals = false
    thermverbose = false

    set detrainment parameters:
        ad = 0.0004
        bd = -0.6697
    set entrainment parameters:
        ae = 0.03683
        be = 0.631631
    set downdraft parameters:
        fdfu = -0.8
        omega = -0.03
    set vertical velocity coefficients:
        a1 = 1
        b1 = 0.0001
        a1inv = 1
        b1inv = 0.0001

参与的主题流程

写法特点

• 这是一个很小的自由格式 .F90 参数模块，但用 C 预处理宏 MESOSCALE 区分 mesoscale 和 GCM 默认值。
• 多数控制量是 PARAMETER，不是运行时配置项；调整这些值需要改源码并重新编译。
• a1inv/b1inv 没有写成 PARAMETER，但当前检索未发现下游赋值；如果未来代码写入它们，热羽流逆温层速度方程会变成运行时共享状态。
• 文件头引用 Colaïtis et al. 2013，并在多个常数旁标注对应论文段落，这些注释是参数含义的主要证据。

复现要点

• 复现 thermal plume 方案时，先确认编译目标是否定义 MESOSCALE；这会直接把热羽流子步长从 GCM 默认 10 改为 4。
• GCM 默认 nsplit_thermals=10 的源码注释假设 96 physical timesteps/day 且每步调用辐射；低频物理步实验若沿用默认值，需要额外检查稳定性和结果敏感性。
• qtransport_thermals 当前固定为 .true.，因此 calltherm_interface 会处理 tracer 输送；若改为 .false.，非 CO2 tracer 的热羽流 tendency 路径会被关闭。
• dtke_thermals 当前固定为 .false.，源码注释标明 TKE thermal transport 仍是实验用途；打开它需要核对 q2 的层界面/层中心换算和输出单位。
• thermverbose=.false. 时不会输出热羽流内部修正统计；需要调试质量通量修正时必须改源码参数。
• a1inv/b1inv 虽有默认值但不是 PARAMETER，复现实验若发现它们被局部补丁改写，应记录补丁版本。

待确认

• a1inv/b1inv 保持普通模块变量而非 PARAMETER 的历史原因未在本文件说明；当前只确认 libf\phymars 可见源码中没有除定义外的写入。
• nsplit_thermals=35 的注释建议没有启用；低于 96 physical timesteps/day 时应以实际实验/版本说明确认推荐值。

相关页面

• phymars/index：phymars 目录总览。
• calltherm_interface_mod：读取 nsplit_thermals/qtransport_thermals/dtke_thermals 并调度热羽流子步长。
• pbl_parameters_mod：边界层诊断和 calltherm 配置上下文。
• config-system：物理开关配置体系；calltherm 是运行时路径开关，但本页参数不是运行时配置。
• thermcell_main_mars：热羽流主体结构和调参常数的主要使用点。
• thermcell_dqup：质量通量已知后的被动输送算子。