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soil_settings.F

快速理解

它做什么： 从 startfi.nc 读取土壤层深度/热惯量/温度/地热通量，层数不匹配时做垂直插值。被 phyetat0 调用。

基本过程： 经 iostart 读字段 → 必要时用 interp_line 做垂直插值 → 填充 comsoil_h。

关键结果： layer/mlayer/inertiedat/inertiesoil/tsoil/qsoil/flux_geo，为土壤热传导提供初值。

路径

LMDZ.MARS\libf\phymars\soil_settings.F

所属目录/模块

libf/phymars

文件定位

soil_settings.F 是土壤初始化设置例程。它从 startfi.nc 重启文件中读取土壤层深度几何、热惯量、土壤温度和地热通量等字段，并在层数不匹配时执行垂直插值。由 phyetat0_mod 在 GCM 初始化阶段调用一次。

定义的符号

符号 类型 行号 作用
soil_settings_mod module 1 包裹 soil_settings 子程序的模块
soil_settings subroutine 7 从重启文件读取并初始化土壤属性

依赖的模块

use 模块 only 列表 用途 待确认
comsoil_h layer, mlayer, inertiedat, inertiesoil, volcapa, flux_geo, adsorption_soil, igcm_h2o_vap_soil, igcm_h2o_ice_soil, igcm_h2o_vap_ads 土壤共享状态：层几何、热惯量、体积热容量、地热通量、吸附开关和 tracer 索引
iostart inquire_field_ndims, get_var, get_field, inquire_field, inquire_dimension_length NetCDF 重启文件 I/O 接口
comslope_mod nslope 坡面 bin 数量
interp_line_mod interp_line 一维线性插值

调用的关键例程

被调用例程 所在模块/文件 调用位置 作用
inquire_dimension_length iostart 行 106 查询 subsurface_layers 维度长度
inquire_field_ndims iostart 行 128 查询 inertiedat 字段的维度数
get_var iostart 行 143, 148 读取 soildepth 坐标变量
get_field iostart 行 203, 229, 236, 279, 286, 335, 342, 440, 457, 472, 488 读取 inertiedat/inertiesoil/tsoil/flux_geo/h2o_vap_soil/h2o_ice_soil/h2o_vap_ads 字段
inquire_field iostart 行 247, 301 检查 inertiesoil/tsoil 字段是否存在
interp_line interp_line_mod 行 370, 395, 403, 419 一维线性插值（层数不匹配时）
abort_physic 物理基础设施 行 119, 206, 224, 232, 240, 274, 282, 290, 331, 339, 345 关键字段缺失或分配失败时终止

输入

输入 来源 类型/维度 单位 含义
nid phyetat0_mod integer — 已打开的 startfi.nc NetCDF 文件 ID
ngrid phyetat0_mod integer — 水平网格点数
nsoil phyetat0_mod（nsoilmx） integer — 目标土壤层数（=57）
nqsoil phyetat0_mod integer — 土壤 tracer 数量
tsurf(ngrid,nslope) phyetat0_mod real K 地表温度
indextime phyetat0_mod integer — 时间轴索引

输出

输出 去向 类型/维度 单位 含义
tsoil(ngrid,nsoil,nslope) phyetat0_mod → comsoil_h real K 土壤各层温度
qsoil(ngrid,nsoil,nqsoil,nslope) phyetat0_mod → comsoil_h real kg/kg 土壤 tracer（h2o_vap_soil, h2o_ice_soil, h2o_vap_ads）

同时写入 comsoil_h 中的：layer/mlayer（层深度）、inertiedat/inertiesoil（热惯量）、volcapa（体积热容量）、flux_geo（地热通量）。

共享状态与副作用

核心逻辑

1. 深度坐标（行 100–168）

  1. 查询层数（行 106）：从 startfi.nc 读取 subsurface_layers 维度长度 dimlen。
  2. 层数不匹配（行 108–123）：dimlen ≠ nsoil 时设 interpol=.true.，分配 oldmlayer。
  3. 旧格式检测（行 128–153）：查询 inertiedat 维度数 ndims：
    • ndims=1：旧格式（热惯量仅地表），设 olddepthdef=.true.，用公式 oldmlayer(k) = sqrt(887.75/π) * (2^(k-0.5) - 1) 构建旧深度。
    • ndims≠1：新格式，读取 soildepth 坐标到 mlayer 或 oldmlayer。
  4. 构建新深度（行 156–162）：interpol=.true. 时用公式 mlayer(k) = lay1*(1+k^2.9*(1-exp(-k/20)))，lay1=2e-4。
  5. 构建层界面（行 165–168）：layer(k) = (mlayer(k)+mlayer(k-1))/2，最后一层外推。

2. 体积热容量（行 170–183）

3. 热惯量（行 185–294）

3.1 当日气候热惯量 inertiedat（行 190–243）：

3.2 PEM 热惯量 inertiesoil（行 245–294）：

4. 土壤温度（行 298–349）

5. 垂直插值（行 352–432）

6. 地热通量（行 436–445）

7. 吸附 tracer（行 448–501）

8. 报告（行 505–523）

伪代码

dimlen = inquire("subsurface_layers")
if dimlen ≠ nsoil: interpol = true

ndims = inquire_field_ndims("inertiedat")
if ndims == 1:   ! 旧格式
  olddepthdef = true
  oldmlayer = sqrt(887.75/π)*(2^(k-0.5)-1)
else:
  read "soildepth" → mlayer or oldmlayer

if interpol: mlayer = lay1*(1+k^2.9*(1-exp(-k/20)))
layer(k) = (mlayer(k)+mlayer(k-1))/2

if volcapa ≤ 0: volcapa = 1e6

read inertiedat → inertiedat or oldinertiedat
if inertiesoil exists: read → inertiesoil or oldinertiesoil
else: inertiesoil = inertiedat

if tsoil exists: read → tsoil or oldtsoil
else: tsoil = tsurf (all layers)

if olddepthdef or interpol:
  interp_line(oldgrid, oldval, mlayer, newval)  ! 对每个字段

read flux_geo (default 0)
if adsorption_soil: read h2o_vap_soil, h2o_ice_soil, h2o_vap_ads (default 0)

report min/max of volcapa, inertiedat, inertiesoil, tsoil

参与的主题流程

主题 参与方式
土壤初始化 从 startfi.nc 读取土壤层几何、热惯量、温度和 tracer，是 GCM 启动的关键步骤
水循环 adsorption_soil 控制是否读取地下 h2o_vap/ice/ads tracer

写法特点

复现要点

待确认

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