source: LMDZ4/branches/LMDZ4-dev/libf/phylmd/radlwsw.F90 @ 1213

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radlwsw_aero reprend son ancien nom radlwsw.

  • Property svn:eol-style set to native
  • Property svn:keywords set to Author Date Id Revision
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Line 
1SUBROUTINE radlwsw( &
2   dist, rmu0, fract, &
3   paprs, pplay,tsol,alb1, alb2, &
4   t,q,wo,&
5   cldfra, cldemi, cldtaupd,&
6   ok_ade, ok_aie,&
7   tau_aero, piz_aero, cg_aero,&
8   cldtaupi, new_aod, &
9   qsat, flwc, fiwc, &
10   heat,heat0,cool,cool0,radsol,albpla,&
11   topsw,toplw,solsw,sollw,&
12   sollwdown,&
13   topsw0,toplw0,solsw0,sollw0,&
14   lwdn0, lwdn, lwup0, lwup,&
15   swdn0, swdn, swup0, swup,&
16   topswad_aero, solswad_aero,&
17   topswai_aero, solswai_aero, &
18   topswad0_aero, solswad0_aero,&
19   topsw_aero, topsw0_aero,&
20   solsw_aero, solsw0_aero)
21
22
23
24  USE DIMPHY
25
26  IMPLICIT NONE
27  !======================================================================
28  ! Auteur(s): Z.X. Li (LMD/CNRS) date: 19960719
29  ! Objet: interface entre le modele et les rayonnements
30  ! Arguments:
31  ! dist-----input-R- distance astronomique terre-soleil
32  ! rmu0-----input-R- cosinus de l'angle zenithal
33  ! fract----input-R- duree d'ensoleillement normalisee
34  ! co2_ppm--input-R- concentration du gaz carbonique (en ppm)
35  ! paprs----input-R- pression a inter-couche (Pa)
36  ! pplay----input-R- pression au milieu de couche (Pa)
37  ! tsol-----input-R- temperature du sol (en K)
38  ! alb1-----input-R- albedo du sol(entre 0 et 1) dans l'interval visible
39  ! alb2-----input-R- albedo du sol(entre 0 et 1) dans l'interval proche infra-rouge   
40  ! t--------input-R- temperature (K)
41  ! q--------input-R- vapeur d'eau (en kg/kg)
42  ! wo-------input-R- contenu en ozone (en kg/kg) correction MPL 100505
43  ! cldfra---input-R- fraction nuageuse (entre 0 et 1)
44  ! cldtaupd---input-R- epaisseur optique des nuages dans le visible (present-day value)
45  ! cldemi---input-R- emissivite des nuages dans l'IR (entre 0 et 1)
46  ! ok_ade---input-L- apply the Aerosol Direct Effect or not?
47  ! ok_aie---input-L- apply the Aerosol Indirect Effect or not?
48  ! tau_ae, piz_ae, cg_ae-input-R- aerosol optical properties (calculated in aeropt.F)
49  ! cldtaupi-input-R- epaisseur optique des nuages dans le visible
50  !                   calculated for pre-industrial (pi) aerosol concentrations, i.e. with smaller
51  !                   droplet concentration, thus larger droplets, thus generally cdltaupi cldtaupd
52  !                   it is needed for the diagnostics of the aerosol indirect radiative forcing     
53  !
54  ! heat-----output-R- echauffement atmospherique (visible) (K/jour)
55  ! cool-----output-R- refroidissement dans l'IR (K/jour)
56  ! radsol---output-R- bilan radiatif net au sol (W/m**2) (+ vers le bas)
57  ! albpla---output-R- albedo planetaire (entre 0 et 1)
58  ! topsw----output-R- flux solaire net au sommet de l'atm.
59  ! toplw----output-R- ray. IR montant au sommet de l'atmosphere
60  ! solsw----output-R- flux solaire net a la surface
61  ! sollw----output-R- ray. IR montant a la surface
62  ! solswad---output-R- ray. solaire net absorbe a la surface (aerosol dir)
63  ! topswad---output-R- ray. solaire absorbe au sommet de l'atm. (aerosol dir)
64  ! solswai---output-R- ray. solaire net absorbe a la surface (aerosol ind)
65  ! topswai---output-R- ray. solaire absorbe au sommet de l'atm. (aerosol ind)
66  !
67  ! ATTENTION: swai and swad have to be interpreted in the following manner:
68  ! ---------
69  ! ok_ade=F & ok_aie=F -both are zero
70  ! ok_ade=T & ok_aie=F -aerosol direct forcing is F_{AD} = topsw-topswad
71  !                        indirect is zero
72  ! ok_ade=F & ok_aie=T -aerosol indirect forcing is F_{AI} = topsw-topswai
73  !                        direct is zero
74  ! ok_ade=T & ok_aie=T -aerosol indirect forcing is F_{AI} = topsw-topswai
75  !                        aerosol direct forcing is F_{AD} = topswai-topswad
76  !
77 
78  !======================================================================
79 
80  ! ====================================================================
81  ! Adapte au modele de chimie INCA par Celine Deandreis & Anne Cozic -- 2009
82  ! 1 = ZERO   
83  ! 2 = AER total   
84  ! 3 = NAT   
85  ! 4 = BC   
86  ! 5 = SO4   
87  ! 6 = POM   
88  ! 7 = DUST   
89  ! 8 = SS   
90  ! 9 = NO3   
91  !
92  ! ====================================================================
93  include "YOETHF.h"
94  include "YOMCST.h"
95  include "clesphys.h"
96  include "iniprint.h"
97
98! Input arguments
99  REAL,    INTENT(in)  :: dist
100  REAL,    INTENT(in)  :: rmu0(KLON), fract(KLON)
101  REAL,    INTENT(in)  :: paprs(KLON,KLEV+1), pplay(KLON,KLEV)
102  REAL,    INTENT(in)  :: alb1(KLON), alb2(KLON), tsol(KLON)
103  REAL,    INTENT(in)  :: t(KLON,KLEV), q(KLON,KLEV), wo(KLON,KLEV)
104  LOGICAL, INTENT(in)  :: ok_ade, ok_aie                                 ! switches whether to use aerosol direct (indirect) effects or not
105  REAL,    INTENT(in)  :: cldfra(KLON,KLEV), cldemi(KLON,KLEV), cldtaupd(KLON,KLEV)
106  REAL,    INTENT(in)  :: tau_aero(KLON,KLEV,9,2)                        ! aerosol optical properties (see aeropt.F)
107  REAL,    INTENT(in)  :: piz_aero(KLON,KLEV,9,2)                        ! aerosol optical properties (see aeropt.F)
108  REAL,    INTENT(in)  :: cg_aero(KLON,KLEV,9,2)                         ! aerosol optical properties (see aeropt.F)
109  REAL,    INTENT(in)  :: cldtaupi(KLON,KLEV)                            ! cloud optical thickness for pre-industrial aerosol concentrations
110  LOGICAL, INTENT(in)  :: new_aod                                        ! flag pour retrouver les resultats exacts de l'AR4 dans le cas ou l'on ne travaille qu'avec les sulfates
111  REAL,    INTENT(in)  :: qsat(klon,klev) ! Variable pour iflag_rrtm=1
112  REAL,    INTENT(in)  :: flwc(klon,klev) ! Variable pour iflag_rrtm=1
113  REAL,    INTENT(in)  :: fiwc(klon,klev) ! Variable pour iflag_rrtm=1
114
115! Output arguments
116  REAL,    INTENT(out) :: heat(KLON,KLEV), cool(KLON,KLEV)
117  REAL,    INTENT(out) :: heat0(KLON,KLEV), cool0(KLON,KLEV)
118  REAL,    INTENT(out) :: radsol(KLON), topsw(KLON), toplw(KLON)
119  REAL,    INTENT(out) :: solsw(KLON), sollw(KLON), albpla(KLON)
120  REAL,    INTENT(out) :: topsw0(KLON), toplw0(KLON), solsw0(KLON), sollw0(KLON)
121  REAL,    INTENT(out) :: sollwdown(KLON)
122  REAL,    INTENT(out) :: swdn(KLON,kflev+1),swdn0(KLON,kflev+1)
123  REAL,    INTENT(out) :: swup(KLON,kflev+1),swup0(KLON,kflev+1)
124  REAL,    INTENT(out) :: lwdn(KLON,kflev+1),lwdn0(KLON,kflev+1)
125  REAL,    INTENT(out) :: lwup(KLON,kflev+1),lwup0(KLON,kflev+1)
126  REAL,    INTENT(out) :: topswad_aero(KLON), solswad_aero(KLON)         ! output: aerosol direct forcing at TOA and surface
127  REAL,    INTENT(out) :: topswai_aero(KLON), solswai_aero(KLON)         ! output: aerosol indirect forcing atTOA and surface
128  REAL, DIMENSION(klon), INTENT(out)    :: topswad0_aero
129  REAL, DIMENSION(klon), INTENT(out)    :: solswad0_aero
130  REAL, DIMENSION(kdlon,9), INTENT(out) :: topsw_aero
131  REAL, DIMENSION(kdlon,9), INTENT(out) :: topsw0_aero
132  REAL, DIMENSION(kdlon,9), INTENT(out) :: solsw_aero
133  REAL, DIMENSION(kdlon,9), INTENT(out) :: solsw0_aero
134
135! Local variables
136  REAL*8 ZFSUP(KDLON,KFLEV+1)
137  REAL*8 ZFSDN(KDLON,KFLEV+1)
138  REAL*8 ZFSUP0(KDLON,KFLEV+1)
139  REAL*8 ZFSDN0(KDLON,KFLEV+1)
140  REAL*8 ZFLUP(KDLON,KFLEV+1)
141  REAL*8 ZFLDN(KDLON,KFLEV+1)
142  REAL*8 ZFLUP0(KDLON,KFLEV+1)
143  REAL*8 ZFLDN0(KDLON,KFLEV+1)
144  REAL*8 zx_alpha1, zx_alpha2
145  INTEGER k, kk, i, j, iof, nb_gr
146  REAL*8 PSCT
147  REAL*8 PALBD(kdlon,2), PALBP(kdlon,2)
148  REAL*8 PEMIS(kdlon), PDT0(kdlon), PVIEW(kdlon)
149  REAL*8 PPSOL(kdlon), PDP(kdlon,KLEV)
150  REAL*8 PTL(kdlon,kflev+1), PPMB(kdlon,kflev+1)
151  REAL*8 PTAVE(kdlon,kflev)
152  REAL*8 PWV(kdlon,kflev), PQS(kdlon,kflev), POZON(kdlon,kflev)
153  REAL*8 PAER(kdlon,kflev,5)
154  REAL*8 PCLDLD(kdlon,kflev)
155  REAL*8 PCLDLU(kdlon,kflev)
156  REAL*8 PCLDSW(kdlon,kflev)
157  REAL*8 PTAU(kdlon,2,kflev)
158  REAL*8 POMEGA(kdlon,2,kflev)
159  REAL*8 PCG(kdlon,2,kflev)
160  REAL*8 zfract(kdlon), zrmu0(kdlon), zdist
161  REAL*8 zheat(kdlon,kflev), zcool(kdlon,kflev)
162  REAL*8 zheat0(kdlon,kflev), zcool0(kdlon,kflev)
163  REAL*8 ztopsw(kdlon), ztoplw(kdlon)
164  REAL*8 zsolsw(kdlon), zsollw(kdlon), zalbpla(kdlon)
165  REAL*8 zsollwdown(kdlon)
166  REAL*8 ztopsw0(kdlon), ztoplw0(kdlon)
167  REAL*8 zsolsw0(kdlon), zsollw0(kdlon)
168  REAL*8 zznormcp
169  REAL*8 tauaero(kdlon,kflev,9,2)                     ! aer opt properties
170  REAL*8 pizaero(kdlon,kflev,9,2)
171  REAL*8 cgaero(kdlon,kflev,9,2)
172  REAL*8 PTAUA(kdlon,2,kflev)                         ! present-day value of cloud opt thickness (PTAU is pre-industrial value), local use
173  REAL*8 POMEGAA(kdlon,2,kflev)                       ! dito for single scatt albedo
174  REAL*8 ztopswadaero(kdlon), zsolswadaero(kdlon)     ! Aerosol direct forcing at TOAand surface
175  REAL*8 ztopswad0aero(kdlon), zsolswad0aero(kdlon)   ! Aerosol direct forcing at TOAand surface
176  REAL*8 ztopswaiaero(kdlon), zsolswaiaero(kdlon)     ! dito, indirect
177  REAL*8 ztopsw_aero(kdlon,9), ztopsw0_aero(kdlon,9)
178  REAL*8 zsolsw_aero(kdlon,9), zsolsw0_aero(kdlon,9)
179
180  ! initialisation
181  tauaero(:,:,:,:)=0.
182  pizaero(:,:,:,:)=0.
183  cgaero(:,:,:,:)=0.
184 
185  !
186  !-------------------------------------------
187  nb_gr = KLON / kdlon
188  IF (nb_gr*kdlon .NE. KLON) THEN
189      PRINT*, "kdlon mauvais:", KLON, kdlon, nb_gr
190      CALL abort
191  ENDIF
192  IF (kflev .NE. KLEV) THEN
193      PRINT*, "kflev differe de KLEV, kflev, KLEV"
194      CALL abort
195  ENDIF
196  !-------------------------------------------
197  DO k = 1, KLEV
198    DO i = 1, KLON
199      heat(i,k)=0.
200      cool(i,k)=0.
201      heat0(i,k)=0.
202      cool0(i,k)=0.
203    ENDDO
204  ENDDO
205  !
206  zdist = dist
207  !
208  PSCT = solaire/zdist/zdist
209  DO j = 1, nb_gr
210    iof = kdlon*(j-1)
211    DO i = 1, kdlon
212      zfract(i) = fract(iof+i)
213      zrmu0(i) = rmu0(iof+i)
214      PALBD(i,1) = alb1(iof+i)
215      PALBD(i,2) = alb2(iof+i)
216      PALBP(i,1) = alb1(iof+i)
217      PALBP(i,2) = alb2(iof+i)
218      PEMIS(i) = 1.0
219      PVIEW(i) = 1.66
220      PPSOL(i) = paprs(iof+i,1)
221      zx_alpha1 = (paprs(iof+i,1)-pplay(iof+i,2))/(pplay(iof+i,1)-pplay(iof+i,2))
222      zx_alpha2 = 1.0 - zx_alpha1
223      PTL(i,1) = t(iof+i,1) * zx_alpha1 + t(iof+i,2) * zx_alpha2
224      PTL(i,KLEV+1) = t(iof+i,KLEV)
225      PDT0(i) = tsol(iof+i) - PTL(i,1)
226    ENDDO
227    DO k = 2, kflev
228      DO i = 1, kdlon
229        PTL(i,k) = (t(iof+i,k)+t(iof+i,k-1))*0.5
230      ENDDO
231    ENDDO
232    DO k = 1, kflev
233      DO i = 1, kdlon
234        PDP(i,k) = paprs(iof+i,k)-paprs(iof+i,k+1)
235        PTAVE(i,k) = t(iof+i,k)
236        PWV(i,k) = MAX (q(iof+i,k), 1.0e-12)
237        PQS(i,k) = PWV(i,k)
238        ! wo:    cm.atm (epaisseur en cm dans la situation standard)
239        ! POZON: kg/kg
240        POZON(i,k) = MAX(wo(iof+i,k),1.0e-12)*RG/46.6968 &
241           /(paprs(iof+i,k)-paprs(iof+i,k+1))&
242           *(paprs(iof+i,1)/101325.0)
243        PCLDLD(i,k) = cldfra(iof+i,k)*cldemi(iof+i,k)
244        PCLDLU(i,k) = cldfra(iof+i,k)*cldemi(iof+i,k)
245        PCLDSW(i,k) = cldfra(iof+i,k)
246        PTAU(i,1,k) = MAX(cldtaupi(iof+i,k), 1.0e-05)! 1e-12 serait instable
247        PTAU(i,2,k) = MAX(cldtaupi(iof+i,k), 1.0e-05)! pour 32-bit machines
248        POMEGA(i,1,k) = 0.9999 - 5.0e-04 * EXP(-0.5 * PTAU(i,1,k))
249        POMEGA(i,2,k) = 0.9988 - 2.5e-03 * EXP(-0.05 * PTAU(i,2,k))
250        PCG(i,1,k) = 0.865
251        PCG(i,2,k) = 0.910
252        !-
253        ! Introduced for aerosol indirect forcings.
254        ! The following values use the cloud optical thickness calculated from
255        ! present-day aerosol concentrations whereas the quantities without the
256        ! "A" at the end are for pre-industial (natural-only) aerosol concentrations
257        !
258        PTAUA(i,1,k) = MAX(cldtaupd(iof+i,k), 1.0e-05)! 1e-12 serait instable
259        PTAUA(i,2,k) = MAX(cldtaupd(iof+i,k), 1.0e-05)! pour 32-bit machines
260        POMEGAA(i,1,k) = 0.9999 - 5.0e-04 * EXP(-0.5 * PTAUA(i,1,k))
261        POMEGAA(i,2,k) = 0.9988 - 2.5e-03 * EXP(-0.05 * PTAUA(i,2,k))
262      ENDDO
263    ENDDO
264    !
265    DO k = 1, kflev+1
266      DO i = 1, kdlon
267        PPMB(i,k) = paprs(iof+i,k)/100.0
268      ENDDO
269    ENDDO
270    !
271    DO kk = 1, 5
272      DO k = 1, kflev
273        DO i = 1, kdlon
274          PAER(i,k,kk) = 1.0E-15
275        ENDDO
276      ENDDO
277    ENDDO
278    DO k = 1, kflev
279      DO i = 1, kdlon
280        tauaero(i,k,:,1)=tau_aero(iof+i,k,:,1)
281        pizaero(i,k,:,1)=piz_aero(iof+i,k,:,1)
282        cgaero(i,k,:,1) =cg_aero(iof+i,k,:,1)
283        tauaero(i,k,:,2)=tau_aero(iof+i,k,:,2)
284        pizaero(i,k,:,2)=piz_aero(iof+i,k,:,2)
285        cgaero(i,k,:,2) =cg_aero(iof+i,k,:,2)
286      ENDDO
287    ENDDO
288
289!
290!===== iflag_rrtm ================================================
291!     
292    IF (iflag_rrtm == 0) THEN
293       ! Old radiation scheme, used for AR4 runs
294       CALL LW_LMDAR4(&
295            PPMB, PDP,&
296            PPSOL,PDT0,PEMIS,&
297            PTL, PTAVE, PWV, POZON, PAER,&
298            PCLDLD,PCLDLU,&
299            PVIEW,&
300            zcool, zcool0,&
301            ztoplw,zsollw,ztoplw0,zsollw0,&
302            zsollwdown,&
303            ZFLUP, ZFLDN, ZFLUP0,ZFLDN0)
304
305
306       IF (.NOT. new_aod) THEN
307          ! use old version
308          CALL SW_LMDAR4(PSCT, zrmu0, zfract,&
309               PPMB, PDP, &
310               PPSOL, PALBD, PALBP,&
311               PTAVE, PWV, PQS, POZON, PAER,&
312               PCLDSW, PTAU, POMEGA, PCG,&
313               zheat, zheat0,&
314               zalbpla,ztopsw,zsolsw,ztopsw0,zsolsw0,&
315               ZFSUP,ZFSDN,ZFSUP0,ZFSDN0,&
316               tau_aero(:,:,5,:), piz_aero(:,:,5,:), cg_aero(:,:,5,:),&
317               PTAUA, POMEGAA,&
318               ztopswadaero,zsolswadaero,&
319               ztopswaiaero,zsolswaiaero,&
320               ok_ade, ok_aie)
321         
322       ELSE ! new_aod=T         
323          CALL SW_AEROAR4(PSCT, zrmu0, zfract,&
324               PPMB, PDP,&
325               PPSOL, PALBD, PALBP,&
326               PTAVE, PWV, PQS, POZON, PAER,&
327               PCLDSW, PTAU, POMEGA, PCG,&
328               zheat, zheat0,&
329               zalbpla,ztopsw,zsolsw,ztopsw0,zsolsw0,&
330               ZFSUP,ZFSDN,ZFSUP0,ZFSDN0,&
331               tauaero, pizaero, cgaero, &
332               PTAUA, POMEGAA,&
333               ztopswadaero,zsolswadaero,&
334               ztopswad0aero,zsolswad0aero,&
335               ztopswaiaero,zsolswaiaero, &
336               ztopsw_aero,ztopsw0_aero,&
337               zsolsw_aero,zsolsw0_aero,&
338               ok_ade, ok_aie)
339         
340       ENDIF
341
342    ELSE 
343!===== iflag_rrtm=1, on passe dans SW via RECMWFL ===============
344       WRITE(lunout,*) "Option iflag_rrtm=T ne fonctionne pas encore !!!"
345       CALL abort_gcm('radlwsw','iflag_rrtm=T not valid',1)
346
347    ENDIF ! iflag_rrtm
348!======================================================================
349
350    DO i = 1, kdlon
351      radsol(iof+i) = zsolsw(i) + zsollw(i)
352      topsw(iof+i) = ztopsw(i)
353      toplw(iof+i) = ztoplw(i)
354      solsw(iof+i) = zsolsw(i)
355      sollw(iof+i) = zsollw(i)
356      sollwdown(iof+i) = zsollwdown(i)
357      DO k = 1, kflev+1
358        lwdn0 ( iof+i,k)   = ZFLDN0 ( i,k)
359        lwdn  ( iof+i,k)   = ZFLDN  ( i,k)
360        lwup0 ( iof+i,k)   = ZFLUP0 ( i,k)
361        lwup  ( iof+i,k)   = ZFLUP  ( i,k)
362      ENDDO
363      topsw0(iof+i) = ztopsw0(i)
364      toplw0(iof+i) = ztoplw0(i)
365      solsw0(iof+i) = zsolsw0(i)
366      sollw0(iof+i) = zsollw0(i)
367      albpla(iof+i) = zalbpla(i)
368
369      DO k = 1, kflev+1
370        swdn0 ( iof+i,k)   = ZFSDN0 ( i,k)
371        swdn  ( iof+i,k)   = ZFSDN  ( i,k)
372        swup0 ( iof+i,k)   = ZFSUP0 ( i,k)
373        swup  ( iof+i,k)   = ZFSUP  ( i,k)
374      ENDDO
375    ENDDO
376    !-transform the aerosol forcings, if they have
377    ! to be calculated
378    IF (ok_ade) THEN
379        DO i = 1, kdlon
380          topswad_aero(iof+i) = ztopswadaero(i)
381          topswad0_aero(iof+i) = ztopswad0aero(i)
382          solswad_aero(iof+i) = zsolswadaero(i)
383          solswad0_aero(iof+i) = zsolswad0aero(i)
384          topsw_aero(iof+i,:) = ztopsw_aero(iof+i,:)
385          topsw0_aero(iof+i,:) = ztopsw0_aero(iof+i,:)
386          solsw_aero(iof+i,:) = zsolsw_aero(iof+i,:)
387          solsw0_aero(iof+i,:) = zsolsw0_aero(iof+i,:)
388         
389        ENDDO
390    ELSE
391        DO i = 1, kdlon
392          topswad_aero(iof+i) = 0.0
393          solswad_aero(iof+i) = 0.0
394          topswad0_aero(iof+i) = 0.0
395          solswad0_aero(iof+i) = 0.0
396          topsw_aero(iof+i,:) = 0.
397          topsw0_aero(iof+i,:) =0.
398          solsw_aero(iof+i,:) = 0.
399          solsw0_aero(iof+i,:) = 0.
400        ENDDO
401    ENDIF
402    IF (ok_aie) THEN
403        DO i = 1, kdlon
404          topswai_aero(iof+i) = ztopswaiaero(i)
405          solswai_aero(iof+i) = zsolswaiaero(i)
406        ENDDO
407    ELSE
408        DO i = 1, kdlon
409          topswai_aero(iof+i) = 0.0
410          solswai_aero(iof+i) = 0.0
411        ENDDO
412    ENDIF
413    DO k = 1, kflev
414      DO i = 1, kdlon
415        !        scale factor to take into account the difference between
416        !        dry air and watter vapour scpecifi! heat capacity
417        zznormcp=1.0+RVTMP2*PWV(i,k)
418        heat(iof+i,k) = zheat(i,k)/zznormcp
419        cool(iof+i,k) = zcool(i,k)/zznormcp
420        heat0(iof+i,k) = zheat0(i,k)/zznormcp
421        cool0(iof+i,k) = zcool0(i,k)/zznormcp
422      ENDDO
423    ENDDO
424
425 ENDDO ! j = 1, nb_gr
426
427
428END SUBROUTINE radlwsw
429
430
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.