MCV影像区交换功能¶

影像区交换功能是MCV并行软件框架核心功能。MCV模式采用空间区域分解的MPI并行实现，带来所谓的影像区（halo）更新需求。为了保证每个进程使用的影像区内数值与邻居进程计算区域一致，必须在计算区域值发生变化后进行影像区更新。

MCV影像区交换功能能够支持全球立方球网格和区域经纬度网格。立方球网格每个面内部的影像区更新与经纬度网格类似，除此之外，立方球网格还需要处理面边界插值和面重叠边一致性需求。

MCV模式并行软件框架开发了以下接口满足不同的影像区交换功能。

接口程序	用途
bch_scalar	单个标量影像区交换
bch_vector	水平向量影像区交换
bch	动力预报变量影像区交换
bch_moist	示踪物变量影像区交换
bcorrection	动力预报变量面重叠区一致性修正
bcorrection_moist	示踪物面重叠区一致性修正
exchange_patch_halo	立方球面边界影像区更新

接口说明¶

bch_scalar¶

功能：单个标量类型变量的影像区交换。对于MCV全球模式，除了常规影像区更新，包括立方球面边界影像区插值更新处理。
实现接口

subroutine bch_scalar(qt,gl,jm,coord,qh)

type(gloc),intent(in) :: gl
type(jame),intent(in) :: jm
type(cord),intent(in) :: coord 
real,dimension(gp%kms:gp%kme,gp%ims:gp%ime,gp%jms:gp%jme,gp%fms:gp%fme) :: qt
type(cell),target,optional,intent(in)  :: qh

参数含义：

gl: 立方球网格面边界halo点信息
jm: 坐标雅可比和度量项
coord: 计算网格坐标
qt: 标量类型的影像区交换变量
qh: 可选参数，交换变量对应的参考廓线平均态，如果参数存在表示，表示热力学变量在面边界插值前需要先扣除平均态，使用扰动态进行处理
示例：

call bch_scalar(qs%pv,gl,jm,coord)

bch_vector¶

功能：水平矢量类型变量的影像区交换。对于MCV全球模式，除了常规影像区更新，包括立方球面边界影像区插值更新处理。
实现接口

subroutine bch_vector(qt,gl,jm,coord,using_buffer)

type(gloc),intent(in) :: gl
type(jame),intent(in) :: jm
type(cord),intent(in) :: coord 
type(cell),dimension(2),target,intent(inout)  :: qt 
logical,intent(in), optional :: using_buffer

参数含义：

gl: 立方球网格面边界halo点信息
jm: 坐标雅可比和度量项
coord: 计算网格坐标
qt: 水平矢量分量影像区交换变量，cell派生类型数据
using_buffer: 可选参数，是否使用内部注册缓冲进行交换。如存在且为.true.，表示qt变量没有经过C-Coupler注册，使用内部注册变量bch_buffer进行影像区交换
示例：

call bch_vector(qvec(2:3),gl,jm,coord,using_buffer=.true.)

bch¶

功能：多个变量打包影像区交换。对于MCV全球模式，除了常规影像区更新，包括立方球面边界影像区插值更新处理。
实现接口

subroutine bch(qt,gl,jm,coord,nvar,using_buffer,disable_patch_bound,var_type,qh)

integer,intent(in)    :: nvar 
type(gloc),intent(in) :: gl
type(jame),intent(in) :: jm
type(cord),intent(in) :: coord 
type(cell),dimension(nvar),target,intent(inout)  :: qt 
logical,intent(in), optional :: using_buffer 
logical,intent(in), optional :: disable_patch_bound 
integer,intent(in), optional :: var_type 
type(cell),dimension(nvar),target,optional,intent(in)  :: qh

参数含义：

nvar: 影像区交换变量数目
gl: 立方球网格面边界halo点信息
jm: 坐标雅可比和度量项
coord: 计算网格坐标
qt: 影像区交换变量，cell派生类型数据
using_buffer: 可选参数，是否使用内部注册缓冲进行交换。如存在且为.true.，表示qt变量没有经过C-Coupler注册，使用内部注册变量bch_buffer进行影像区交换
disable_patch_bound: 可选参数，如存在且为.true.，表示不对立方球面边界进行插值处理
var_type: 可选参数，如果参数存在，当值为1时，表示交换变量中第2和3个变量为矢量分量，其它为标量；当值为2时，表示所有交换变量为标量类型
qh: 可选参数，参考廓线平均态，如果参数存在表示，表示热力学变量在面边界插值前需要先扣除平均态，使用绕动态进行处理
示例

call bch(qt,gl,jm,coord,nvar,qh=qh) 

call bch(diffq,gl,jm,coord,nvar,using_buffer=.true.,var_type=2)

bch_moist¶

功能：多示踪物类型变量打包影像区交换。对于MCV全球模式，除了常规影像区更新，包括立方球面边界影像区插值更新处理。
实现接口

subroutine bch_moist(qt,q,gl,jm,coord,nvar,ntracer)

integer,intent(in)    :: nvar 
integer,intent(in)    :: ntracer
type(gloc),intent(in) :: gl
type(jame),intent(in) :: jm
type(cord),intent(in) :: coord 
type(cell),dimension(nvar),intent(in)       :: q
type(cell),dimension(ntracer),intent(inout)  :: qt

参数含义：

nvar: 动力预报变量数目
ntracer: 示踪物类型影像区交换变量数目
gl: 立方球网格面边界halo点信息
jm: 坐标雅可比和度量项
coord: 计算网格坐标
qt: 示踪物类型影像区交换变量，cell派生类型数据
q: 动力预报变量，辅助示踪物变量进行影像区交换处理
示例

call bch_moist(qmoist,qt,gl,jm,coord,nvar,ntracer)

bcorrection¶

功能：用于MCV全球立方球网格动力预报变量的面重叠边一致性处理。
实现接口

subroutine bcorrection(qvar,coord,nvar)

integer,intent(in)       :: nvar 
type(cord),intent(in)    :: coord 
type(cell),dimension(nvar),intent(inout)    :: qvar

参数含义：

nvar: 动力预报变量数目
coord: 计算网格坐标
qvar: 面重叠边一致性处理的预报变量
示例

call bcorrection(rqht,coord,nvar)

bcorrectio_moist¶

功能：用于MCV全球立方球网格示踪物类型变量的面重叠边一致性处理。
实现接口

subroutine bcorrection_moist(qvar,coord,nvar,min_max_label)

integer,intent(in)       :: nvar 
type(cord),intent(in)    :: coord 
type(cell),dimension(nvar),intent(inout)    :: qvar
integer,intent(in),optional  :: min_max_label

参数含义：

nvar:示踪物变量数目
coord: 计算网格坐标
qvar: 面重叠边一致性处理的示踪物变量
min_max_label: 可选参数，缺省面重叠边一致性处理采用代数平均操作，如参数存在，当值为1时表示采用绝对值最小一致性操作；当值为2时表示采用绝对值最大一致性操作。
示例

call bcorrection_moist(qmt,coord,ntracer) 

call bcorrection_moist(qmt,coord,ntracer,1)

exchange_patch_halo¶

功能：立方球面边界角落影像区更新。
实现接口

subroutine exchange_patch_halo(qt,nvar)

integer,intent(in)    :: nvar 
type(cell),dimension(nvar),target,intent(inout)  :: qt

参数含义：

nvar: 变量数目
qt: 立方球面边界角落影像区更新变量。
示例

call exchange_patch_halo(qvarp,nvar)