source: trunk/LMDZ.GENERIC/libf/phystd/callcorrk.F90 @ 537

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13/02/2012 == JL + AS

  • All outputs are now in netCDF format. Even in 1D (No more G1D)
  • Clean up of the call to callcorrk when CLFvarying=true
  • Corrects a bug in writediagspecIR/VI. Output are now in W/m2/cm-1 as a function of the wavenumber in cm-1
  • Enable writediagspecIR/V to work in the CLFvarying=true case (output now done in Physiq after writediagfi)
  • Add a simple treatment for the supersaturation of CO2 (see forget et al 2012)
  • corrects a small bug when no clouds are present in aeropacity
  • Property svn:executable set to *
File size: 30.8 KB
RevLine 
[526]1      subroutine callcorrk(ngrid,nlayer,pq,nq,qsurf,           &
[253]2          albedo,emis,mu0,pplev,pplay,pt,                      &
[305]3          tsurf,fract,dist_star,aerosol,cpp3D,muvar,           &
[253]4          dtlw,dtsw,fluxsurf_lw,                               &
5          fluxsurf_sw,fluxtop_lw,fluxabs_sw,fluxtop_dn,        &
[526]6          OLR_nu,OSR_nu,                                       &
7          reffrad,tau_col,cloudfrac,totcloudfrac,              &
[253]8          clearsky,firstcall,lastcall)
9
[305]10
[253]11      use radinc_h
12      use radcommon_h
13      use watercommon_h
[374]14      use datafile_mod, only: datadir
[253]15      use ioipsl_getincom
[471]16      use gases_h
[253]17
18      implicit none
19
20!==================================================================
21!
22!     Purpose
23!     -------
24!     Solve the radiative transfer using the correlated-k method for
25!     the gaseous absorption and the Toon et al. (1989) method for
26!     scatttering due to aerosols.
27!
28!     Authors
29!     -------
30!     Emmanuel 01/2001, Forget 09/2001
31!     Robin Wordsworth (2009)
32!
33!==================================================================
34
35#include "dimphys.h"
36#include "comcstfi.h"
37#include "callkeys.h"
38#include "tracer.h"
39
40!-----------------------------------------------------------------------
41!     Declaration of the arguments (INPUT - OUTPUT) on the LMD GCM grid
42!     Layer #1 is the layer near the ground.
43!     Layer #nlayermx is the layer at the top.
44
45!     INPUT
46      INTEGER icount
47      INTEGER ngrid,nlayer
48      REAL aerosol(ngrid,nlayermx,naerkind) ! aerosol tau (kg/kg)
49      REAL albedo(ngrid)                    ! SW albedo
50      REAL emis(ngrid)                      ! LW emissivity
51      REAL pplay(ngrid,nlayermx)            ! pres. level in GCM mid of layer
52      REAL pplev(ngrid,nlayermx+1)          ! pres. level at GCM layer boundaries
53
54      REAL pt(ngrid,nlayermx)               ! air temperature (K)
55      REAL tsurf(ngrid)                     ! surface temperature (K)
56      REAL dist_star,mu0(ngrid)             ! distance star-planet (AU)
57      REAL fract(ngrid)                     ! fraction of day
58
59!     Globally varying aerosol optical properties on GCM grid
60!     Not needed everywhere so not in radcommon_h
61      REAL :: QVISsQREF3d(ngridmx,nlayermx,L_NSPECTV,naerkind)
62      REAL :: omegaVIS3d(ngridmx,nlayermx,L_NSPECTV,naerkind)
63      REAL :: gVIS3d(ngridmx,nlayermx,L_NSPECTV,naerkind)
64
65      REAL :: QIRsQREF3d(ngridmx,nlayermx,L_NSPECTI,naerkind)
66      REAL :: omegaIR3d(ngridmx,nlayermx,L_NSPECTI,naerkind)
67      REAL :: gIR3d(ngridmx,nlayermx,L_NSPECTI,naerkind)
68
69      REAL :: QREFvis3d(ngridmx,nlayermx,naerkind)
70      REAL :: QREFir3d(ngridmx,nlayermx,naerkind)
71
72!      REAL :: omegaREFvis3d(ngridmx,nlayermx,naerkind)
73!      REAL :: omegaREFir3d(ngridmx,nlayermx,naerkind) ! not sure of the point of these...
74
75      REAL reffrad(ngrid,nlayer,naerkind)
76      REAL nueffrad(ngrid,nlayer,naerkind)
77
78!     OUTPUT
79      REAL dtsw(ngridmx,nlayermx) ! heating rate (K/s) due to SW
80      REAL dtlw(ngridmx,nlayermx) ! heating rate (K/s) due to LW
81      REAL fluxsurf_lw(ngridmx)   ! incident LW flux to surf (W/m2)
82      REAL fluxtop_lw(ngridmx)    ! outgoing LW flux to space (W/m2)
83      REAL fluxsurf_sw(ngridmx)   ! incident SW flux to surf (W/m2)
84      REAL fluxabs_sw(ngridmx)    ! SW flux absorbed by planet (W/m2)
85      REAL fluxtop_dn(ngridmx)    ! incident top of atmosphere SW flux (W/m2)
[526]86      REAL OLR_nu(ngrid,L_NSPECTI)! Outgoing LW radition in each band (Normalized to the band width (W/m2/cm-1)
87      REAL OSR_nu(ngrid,L_NSPECTV)! Outgoing SW radition in each band (Normalized to the band width (W/m2/cm-1)
[253]88!-----------------------------------------------------------------------
89!     Declaration of the variables required by correlated-k subroutines
90!     Numbered from top to bottom unlike in the GCM!
91
92      REAL*8 tmid(L_LEVELS),pmid(L_LEVELS)
93      REAL*8 tlevrad(L_LEVELS),plevrad(L_LEVELS)
94
95!     Optical values for the optci/cv subroutines
96      REAL*8 stel(L_NSPECTV),stel_fract(L_NSPECTV)
97      REAL*8 dtaui(L_NLAYRAD,L_NSPECTI,L_NGAUSS)
98      REAL*8 dtauv(L_NLAYRAD,L_NSPECTV,L_NGAUSS)
99      REAL*8 cosbv(L_NLAYRAD,L_NSPECTV,L_NGAUSS)
100      REAL*8 cosbi(L_NLAYRAD,L_NSPECTI,L_NGAUSS)
101      REAL*8 wbari(L_NLAYRAD,L_NSPECTI,L_NGAUSS)
102      REAL*8 wbarv(L_NLAYRAD,L_NSPECTV,L_NGAUSS)
103      REAL*8 tauv(L_NLEVRAD,L_NSPECTV,L_NGAUSS)
104      REAL*8 taucumv(L_LEVELS,L_NSPECTV,L_NGAUSS)
105      REAL*8 taucumi(L_LEVELS,L_NSPECTI,L_NGAUSS)
106
107      REAL*8 tauaero(L_LEVELS+1,naerkind)
108      REAL*8 nfluxtopv,nfluxtopi,nfluxtop
[366]109      real*8 nfluxoutv_nu(L_NSPECTV) ! outgoing band-resolved VI flux at TOA (W/m2)
110      real*8 nfluxtopi_nu(L_NSPECTI) ! net band-resolved IR flux at TOA (W/m2)
[253]111      real*8 fluxupi_nu(L_NLAYRAD,L_NSPECTI) ! for 1D diagnostic
112      REAL*8 fmneti(L_NLAYRAD),fmnetv(L_NLAYRAD)
113      REAL*8 fluxupv(L_NLAYRAD),fluxupi(L_NLAYRAD)
114      REAL*8 fluxdnv(L_NLAYRAD),fluxdni(L_NLAYRAD)
115      REAL*8 albi,albv,acosz
116
117      INTEGER ig,l,k,nw,iaer,irad
118
119      real fluxtoplanet
120      real*8 taugsurf(L_NSPECTV,L_NGAUSS-1)
121      real*8 taugsurfi(L_NSPECTI,L_NGAUSS-1)
122
[305]123      real*8 qvar(L_LEVELS)          ! mixing ratio of variable component (mol/mol)
[253]124      REAL pq(ngridmx,nlayer,nq)
125      REAL qsurf(ngridmx,nqmx)       ! tracer on surface (e.g. kg.m-2)
126      integer nq
127
128!     Local aerosol optical properties for each column on RADIATIVE grid
129      real*8  QXVAER(L_LEVELS+1,L_NSPECTV,naerkind)
130      real*8  QSVAER(L_LEVELS+1,L_NSPECTV,naerkind)
131      real*8  GVAER(L_LEVELS+1,L_NSPECTV,naerkind)
132      real*8  QXIAER(L_LEVELS+1,L_NSPECTI,naerkind)
133      real*8  QSIAER(L_LEVELS+1,L_NSPECTI,naerkind)
134      real*8  GIAER(L_LEVELS+1,L_NSPECTI,naerkind)
135
136      save qxvaer, qsvaer, gvaer
137      save qxiaer, qsiaer, giaer
138      save QREFvis3d, QREFir3d
139
140      REAL tau_col(ngrid) ! diagnostic from aeropacity
141
142!     Misc.
143      logical firstcall, lastcall, nantest
144      real*8  tempv(L_NSPECTV)
145      real*8  tempi(L_NSPECTI)
146      real*8  temp,temp1,temp2,pweight
147      character(len=10) :: tmp1
148      character(len=10) :: tmp2
149
150!     for fixed water vapour profiles
151      integer i_var
152      real RH
153      real*8 pq_temp(nlayer)
154      real ptemp, Ttemp, qsat
155
156!      real(KIND=r8) :: pq_temp(nlayer) ! better F90 way.. DOESNT PORT TO F77!!!
157
[305]158      !real ptime, pday
[253]159      logical OLRz
160      real*8 NFLUXGNDV_nu(L_NSPECTV)
161
162!     for H2O cloud fraction in aeropacity
163      real cloudfrac(ngridmx,nlayermx)
164      real totcloudfrac(ngridmx)
165      logical clearsky
166
167!     Allow variations in cp with location
168      real cpp3D(ngridmx,nlayermx)   ! specific heat capacity at const. pressure
169
170      ! for weird cloud test
171      real pqtest(ngridmx,nlayer,nq)
172
173!     are particle radii fixed?
174      logical radfixed
175      real maxrad, minrad
176
177      real CBRT
178      external CBRT
179
[366]180!     included by RW for runaway greenhouse 1D study
[305]181      real muvar(ngridmx,nlayermx+1)
182      real vtmp(nlayermx)
183      REAL*8 muvarrad(L_LEVELS)
184
[253]185      radfixed=.false.
186
187!=======================================================================
188!     Initialization on first call
189
190      qxvaer(:,:,:)=0.0
191      qsvaer(:,:,:)=0.0
192      gvaer(:,:,:) =0.0
193
194      qxiaer(:,:,:)=0.0
195      qsiaer(:,:,:)=0.0
196      giaer(:,:,:) =0.0
197
198      if(firstcall) then
199
200         call system('rm -f surf_vals_long.out')
201
202!--------------------------------------------------
203!     Effective radius and variance of the aerosols
204
[486]205         do iaer=1,naerkind
[253]206!     these values will change once the microphysics gets to work
207!     UNLESS tracer=.false., in which case we should be working with
208!     a fixed aerosol layer, and be able to define reffrad in a
209!     .def file. To be improved!
210
[486]211            if(iaer.eq.1)then ! CO2 ice
212               do l=1,nlayer
213                  do ig=1,ngrid
214                     reffrad(ig,l,iaer)  = 1.e-4
215                     nueffrad(ig,l,iaer) = 0.1
216                  enddo
217               enddo
218            endif
[253]219
[486]220            if(iaer.eq.2)then ! H2O ice
221               do l=1,nlayer
222                  do ig=1,ngrid
223                     reffrad(ig,l,iaer)  = 1.e-5
224                     nueffrad(ig,l,iaer) = 0.1
225                  enddo
226               enddo
227            endif
228
229            if(iaer.eq.3)then ! dust
230               do l=1,nlayer
231                  do ig=1,ngrid
232                     reffrad(ig,l,iaer)  = 1.e-5
233                     nueffrad(ig,l,iaer) = 0.1
234                  enddo
235               enddo
236            endif
237 
238            if(iaer.gt.3)then
239               print*,'Error in callcorrk, naerkind is too high.'
240               print*,'The code still needs generalisation to arbitrary'
241               print*,'aerosol kinds and number.'
242               call abort
243            endif
244
245         enddo
246
[374]247         print*, "callcorrk: Correlated-k data base folder:",trim(datadir)
[253]248         call getin("corrkdir",corrkdir)
249         print*, "corrkdir = ",corrkdir
250         write( tmp1, '(i3)' ) L_NSPECTI
251         write( tmp2, '(i3)' ) L_NSPECTV
252         banddir=trim(adjustl(tmp1))//'x'//trim(adjustl(tmp2))
253         banddir=trim(adjustl(corrkdir))//'/'//trim(adjustl(banddir))
254
255         call sugas_corrk       ! set up gaseous absorption properties
256         call setspi            ! basic infrared properties
257         call setspv            ! basic visible properties
258         call suaer_corrk       ! set up aerosol optical properties
259
260         Cmk= 0.01 * 1.0 / (g * mugaz * 1.672621e-27) ! q_main=1.0 assumed
261
262         if((igcm_h2o_vap.eq.0) .and. varactive)then
263            print*,'varactive in callcorrk but no h2o_vap tracer.'
264            stop
265         endif
[526]266         
267         OLR_nu=0.
268         OSR_nu=0.
[253]269
270         firstcall=.false.   
271
272      end if
273
274!=======================================================================
275!     Initialization on every call   
276
277      do l=1,nlayer
278         do ig=1,ngrid
279            do iaer=1,naerkind
280               nueffrad(ig,l,iaer) = 0.1 ! stays at 0.1
281            enddo
282         enddo
283      enddo
284
[305]285      if(kastprof)then
286         radfixed=.true.
287      endif
288
[253]289      if(radfixed)then
290         do l=1,nlayer
291            do ig=1,ngrid
292               reffrad(ig,l,1)    = 5.e-5 ! CO2 ice
293            enddo
294         enddo
295         print*,'CO2 ice particle size = ',reffrad(1,1,1)/1.e-6,' um'
296         if(naerkind.ge.2)then
297            do l=1,nlayer
298               do ig=1,ngrid
[305]299                  !reffrad(ig,l,2) = 2.e-5 ! H2O ice
300                  reffrad(ig,l,2) = 5.e-6 ! H2O ice
[253]301               enddo
302            enddo
303            print*,'H2O ice particle size = ',reffrad(1,1,2)/1.e-6,' um'
304         endif
305         if(naerkind.eq.3)then
306            do l=1,nlayer
307               do ig=1,ngrid
308                  reffrad(ig,l,naerkind) = 2.e-6 ! dust
309               enddo
310            enddo
311            print*,'Dust particle size = ',reffrad(1,1,naerkind)/1.e-6,' um'
312         endif
313         if(naerkind.gt.3)then
314            print*,'Code not general enough to deal with naerkind > 3 yet.'
315            call abort
316         endif
317
318      else
319
320         maxrad=0.0
[305]321         !averad=0.0
[253]322         minrad=1.0
323         do l=1,nlayer
[305]324
325            !masse = (pplev(ig,l) - pplev(ig,l+1))/g
326
[253]327            do ig=1,ngrid
[526]328               if(tracer.and.igcm_co2_ice.gt.0)then
[253]329                  reffrad(ig,l,1) = CBRT( 3*pq(ig,l,igcm_co2_ice)/ &
330                       (4*Nmix_co2*pi*rho_co2) )
331               endif
332               reffrad(ig,l,1) = max(reffrad(ig,l,1),1.e-6)
333               reffrad(ig,l,1) = min(reffrad(ig,l,1),500.e-6)
334
[305]335               !averad = averad + reffrad(ig,l,1)*area(ig)
[253]336               maxrad = max(reffrad(ig,l,1),maxrad)
337               minrad = min(reffrad(ig,l,1),minrad)
338            enddo
339         enddo
340         if(igcm_co2_ice.gt.0)then
341            print*,'Max. CO2 ice particle size = ',maxrad/1.e-6,' um'
342            print*,'Min. CO2 ice particle size = ',minrad/1.e-6,' um'
343         endif
344
345         if((naerkind.ge.2).and.water)then
346            maxrad=0.0
347            minrad=1.0
348            do l=1,nlayer
349               do ig=1,ngrid
350                  reffrad(ig,l,2) = CBRT( 3*pq(ig,l,igcm_h2o_ice)/ &
351                       (4*Nmix_h2o*pi*rho_ice) )
352                  reffrad(ig,l,2) = max(reffrad(ig,l,2),1.e-6)
353                  reffrad(ig,l,2) = min(reffrad(ig,l,2),100.e-6)
354
355                  maxrad = max(reffrad(ig,l,2),maxrad)
356                  minrad = min(reffrad(ig,l,2),minrad)
357               enddo
358            enddo
359            print*,'Max. H2O ice particle size = ',maxrad/1.e-6,' um'
360            print*,'Min. H2O ice particle size = ',minrad/1.e-6,' um'
361         endif
362
363         if(naerkind.eq.3)then
364            do l=1,nlayer
365               do ig=1,ngrid
366                  reffrad(ig,l,naerkind) = 2.e-6 ! dust
367               enddo
368            enddo
369         endif
370
371      endif
372
[305]373
[253]374!     how much light we get
375      fluxtoplanet=0
376      do nw=1,L_NSPECTV
377         stel(nw)=stellarf(nw)/(dist_star**2)
378         fluxtoplanet=fluxtoplanet + stel(nw)
379      end do
380
381      call aeroptproperties(ngrid,nlayer,reffrad,nueffrad,         &
382           QVISsQREF3d,omegaVIS3d,gVIS3d,                          &
383           QIRsQREF3d,omegaIR3d,gIR3d,                             &
384           QREFvis3d,QREFir3d)                                     ! get 3D aerosol optical properties
385
386      call aeropacity(ngrid,nlayer,nq,pplay,pplev,pq,aerosol,      &
387           reffrad,QREFvis3d,QREFir3d,                             &
388           tau_col,cloudfrac,totcloudfrac,clearsky)                ! get aerosol optical depths
389
[305]390
[253]391!-----------------------------------------------------------------------
392!     Starting Big Loop over every GCM column
393      do ig=1,ngridmx
394
395!=======================================================================
396!     Transformation of the GCM variables
397
398!-----------------------------------------------------------------------
399!     Aerosol optical properties Qext, Qscat and g
400!     The transformation in the vertical is the same as for temperature
401           
402!     shortwave
403            do iaer=1,naerkind
404               DO nw=1,L_NSPECTV
405                  do l=1,nlayermx
406
407                     temp1=QVISsQREF3d(ig,nlayermx+1-l,nw,iaer)         &
408                         *QREFvis3d(ig,nlayermx+1-l,iaer)
409
410                     temp2=QVISsQREF3d(ig,max(nlayermx-l,1),nw,iaer)    &
411                         *QREFvis3d(ig,max(nlayermx-l,1),iaer)
412
413                     qxvaer(2*l,nw,iaer)  = temp1
414                     qxvaer(2*l+1,nw,iaer)=(temp1+temp2)/2
415
416                     temp1=temp1*omegavis3d(ig,nlayermx+1-l,nw,iaer)
417                     temp2=temp2*omegavis3d(ig,max(nlayermx-l,1),nw,iaer)
418
419                     qsvaer(2*l,nw,iaer)  = temp1
420                     qsvaer(2*l+1,nw,iaer)=(temp1+temp2)/2
421
422                     temp1=gvis3d(ig,nlayermx+1-l,nw,iaer)
423                     temp2=gvis3d(ig,max(nlayermx-l,1),nw,iaer)
424
425                     gvaer(2*l,nw,iaer)  = temp1
426                     gvaer(2*l+1,nw,iaer)=(temp1+temp2)/2
427
428                  end do
429
430                  qxvaer(1,nw,iaer)=qxvaer(2,nw,iaer)
431                  qxvaer(2*nlayermx+1,nw,iaer)=0.
432
433                  qsvaer(1,nw,iaer)=qsvaer(2,nw,iaer)
434                  qsvaer(2*nlayermx+1,nw,iaer)=0.
435
436                  gvaer(1,nw,iaer)=gvaer(2,nw,iaer)
437                  gvaer(2*nlayermx+1,nw,iaer)=0.
438
439               end do
440
441!     longwave
442               DO nw=1,L_NSPECTI
443                  do l=1,nlayermx
444
445                     temp1=QIRsQREF3d(ig,nlayermx+1-l,nw,iaer)         &
446                          *QREFir3d(ig,nlayermx+1-l,iaer)
447
448                     temp2=QIRsQREF3d(ig,max(nlayermx-l,1),nw,iaer)    &
449                          *QREFir3d(ig,max(nlayermx-l,1),iaer)
450
451                     qxiaer(2*l,nw,iaer)  = temp1
452                     qxiaer(2*l+1,nw,iaer)=(temp1+temp2)/2
453
454                     temp1=temp1*omegair3d(ig,nlayermx+1-l,nw,iaer)
455                     temp2=temp2*omegair3d(ig,max(nlayermx-l,1),nw,iaer)
456
457                     qsiaer(2*l,nw,iaer)  = temp1
458                     qsiaer(2*l+1,nw,iaer)=(temp1+temp2)/2
459
460                     temp1=gir3d(ig,nlayermx+1-l,nw,iaer)
461                     temp2=gir3d(ig,max(nlayermx-l,1),nw,iaer)
462
463                     giaer(2*l,nw,iaer)  = temp1
464                     giaer(2*l+1,nw,iaer)=(temp1+temp2)/2
465
466                  end do
467
468                  qxiaer(1,nw,iaer)=qxiaer(2,nw,iaer)
469                  qxiaer(2*nlayermx+1,nw,iaer)=0.
470
471                  qsiaer(1,nw,iaer)=qsiaer(2,nw,iaer)
472                  qsiaer(2*nlayermx+1,nw,iaer)=0.
473
474                  giaer(1,nw,iaer)=giaer(2,nw,iaer)
475                  giaer(2*nlayermx+1,nw,iaer)=0.
476
477               end do
478            end do
479
480            ! test / correct for freaky s. s. albedo values
481            do iaer=1,naerkind
482               do k=1,L_LEVELS+1
483
484                  do nw=1,L_NSPECTV
485                     if(qsvaer(k,nw,iaer).gt.1.05*qxvaer(k,nw,iaer))then
486                        print*,'Serious problems with qsvaer values in callcorrk'
487                        call abort
488                     endif
489                     if(qsvaer(k,nw,iaer).gt.qxvaer(k,nw,iaer))then
490                        qsvaer(k,nw,iaer)=qxvaer(k,nw,iaer)
491                     endif
492                  end do
493
494                  do nw=1,L_NSPECTI
495                     if(qsiaer(k,nw,iaer).gt.1.05*qxiaer(k,nw,iaer))then
496                        print*,'Serious problems with qsiaer values in callcorrk'
497                        call abort
498                     endif
499                     if(qsiaer(k,nw,iaer).gt.qxiaer(k,nw,iaer))then
500                        qsiaer(k,nw,iaer)=qxiaer(k,nw,iaer)
501                     endif
502                  end do
503
504               end do
505            end do
506
507!-----------------------------------------------------------------------
508!     Aerosol optical depths
509           
510         do iaer=1,naerkind     ! a bug was here           
511            do k=0,nlayer-1
512               
513               pweight=(pplay(ig,L_NLAYRAD-k)-pplev(ig,L_NLAYRAD-k+1))/   &
514                        (pplev(ig,L_NLAYRAD-k)-pplev(ig,L_NLAYRAD-k+1))
515
516               temp=aerosol(ig,L_NLAYRAD-k,iaer)/QREFvis3d(ig,L_NLAYRAD-k,iaer)
517
518               tauaero(2*k+2,iaer)=max(temp*pweight,0.0)
519               tauaero(2*k+3,iaer)=max(temp-tauaero(2*k+2,iaer),0.0)
520!
521            end do
522            ! boundary conditions
523            tauaero(1,iaer)          = tauaero(2,iaer)
524            tauaero(L_LEVELS+1,iaer) = tauaero(L_LEVELS,iaer)
525            !tauaero(1,iaer)          = 0.
526            !tauaero(L_LEVELS+1,iaer) = 0.
527         end do
528
529!     Albedo and emissivity
530         albi=1-emis(ig)        ! longwave
531         albv=albedo(ig)        ! shortwave
532
533      if(noradsurf.and.(albv.gt.0.0))then
534         print*,'For open lower boundary in callcorrk must'
535         print*,'have surface albedo set to zero!'
536         call abort
537      endif
538
[305]539      if(ngridmx.eq.1) then       ! fixed zenith angle 'szangle' in 1D
[253]540         acosz = cos(pi*szangle/180.0)
541         print*,'acosz=',acosz,', szangle=',szangle
542      else
543         acosz=mu0(ig)          ! cosine of sun incident angle
544      endif
545
546!-----------------------------------------------------------------------
[305]547!     Water vapour (to be generalised for other gases eventually)
[253]548     
[305]549      if(varactive)then
[253]550
551         i_var=igcm_h2o_vap
552         do l=1,nlayer
553            qvar(2*l)   = pq(ig,nlayer+1-l,i_var)
554            qvar(2*l+1) = (pq(ig,nlayer+1-l,i_var)+pq(ig,max(nlayer-l,1),i_var))/2   
555            ! Average approximation as for temperature...
556         end do
557         qvar(1)=qvar(2)
[526]558!         qvar(2*nlayermx+1)=qsurf(ig,i_var) !JL12 not very good to compare kg/kg and kg/m2???
[253]559
560      elseif(varfixed)then
561
562         do l=1,nlayermx        ! here we will assign fixed water vapour profiles globally
563            RH = satval * ((pplay(ig,l)/pplev(ig,1) - 0.02) / 0.98)
564            if(RH.lt.0.0) RH=0.0
565           
566            ptemp=pplay(ig,l)
567            Ttemp=pt(ig,l)
568            call watersat(Ttemp,ptemp,qsat)
569
570            !pq_temp(l) = qsat      ! fully saturated everywhere
571            pq_temp(l) = RH * qsat ! ~realistic profile (e.g. 80% saturation at ground)
572         end do
573         
574         do l=1,nlayer
575            qvar(2*l)   = pq_temp(nlayer+1-l)
576            qvar(2*l+1) = (pq_temp(nlayer+1-l)+pq_temp(max(nlayer-l,1)))/2
577         end do
578         qvar(1)=qvar(2)
579
580         ! Lowest layer of atmosphere
581         RH = satval * (1 - 0.02) / 0.98
582         if(RH.lt.0.0) RH=0.0
583
584         ptemp = pplev(ig,1)
585         Ttemp = tsurf(ig)
586         call watersat(Ttemp,ptemp,qsat)
[526]587         
[253]588
589         !qvar(2*nlayermx+1)=qsat      ! fully saturated everywhere
590         qvar(2*nlayermx+1)= RH * qsat ! ~realistic profile (e.g. 80% saturation at ground)
591
[526]592
593!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!  JL: for completely constant water profile uncoment the following line
594!        qvar=0.005
595
[253]596      else
597         do k=1,L_LEVELS
598            qvar(k) = 1.0D-7
599         end do
600      end if
601
[305]602      ! IMPORTANT: Now convert from kg/kg to mol/mol
[253]603      do k=1,L_LEVELS
604         qvar(k) = qvar(k)/epsi
605      end do
606
[366]607!-----------------------------------------------------------------------
608!     kcm mode only
[305]609      if(kastprof)then
610
[486]611         ! initial values equivalent to mugaz
[305]612         DO l=1,nlayer
[366]613            muvarrad(2*l)   = mugaz
614            muvarrad(2*l+1) = mugaz
615         END DO
616
[486]617         !do k=1,L_LEVELS
618         !   qvar(k) = 0.0
619         !end do
620         !print*,'ASSUMING qH2O=0 EVERYWHERE IN CALLCORRK!'
[366]621      endif
622
623
624      if(kastprof.and.(ngasmx.gt.1))then
625
626         DO l=1,nlayer
[305]627            muvarrad(2*l)   = muvar(ig,nlayer+2-l)
628            muvarrad(2*l+1) = (muvar(ig,nlayer+2-l) + &
629                                muvar(ig,max(nlayer+1-l,1)))/2
630         END DO
631     
632         muvarrad(1) = muvarrad(2)
633         muvarrad(2*nlayermx+1)=muvar(ig,1)
634
635         print*,'Recalculating qvar with VARIABLE epsi for kastprof'
636         i_var=igcm_h2o_vap
637         do l=1,nlayer
638            vtmp(l)=pq(ig,l,i_var)*muvar(ig,l+1)/mH2O
639         end do
640
641         do l=1,nlayer
642            qvar(2*l)   = vtmp(nlayer+1-l)
643            qvar(2*l+1) = ( vtmp(nlayer+1-l) + vtmp(max(nlayer-l,1)) )/2
644         end do
645         qvar(1)=qvar(2)
646         qvar(2*nlayermx+1)=qsurf(ig,i_var)*muvar(ig,1)/mH2O
647
648      endif
649
[253]650      ! Keep values inside limits for which we have radiative transfer coefficients
651      if(L_REFVAR.gt.1)then ! there was a bug here!
652         do k=1,L_LEVELS
653            if(qvar(k).lt.wrefvar(1))then
654               qvar(k)=wrefvar(1)+1.0e-8
655            elseif(qvar(k).gt.wrefvar(L_REFVAR))then
656               qvar(k)=wrefvar(L_REFVAR)-1.0e-8
657            endif
658         end do
659      endif
660
661!-----------------------------------------------------------------------
662!     Pressure and temperature
663
664      DO l=1,nlayer
665         plevrad(2*l)   = pplay(ig,nlayer+1-l)/scalep
666         plevrad(2*l+1) = pplev(ig,nlayer+1-l)/scalep
667         tlevrad(2*l)   = pt(ig,nlayer+1-l)
668         tlevrad(2*l+1) = (pt(ig,nlayer+1-l)+pt(ig,max(nlayer-l,1)))/2
669      END DO
670     
671      plevrad(1) = 0
672      plevrad(2) = max(pgasmin,0.0001*plevrad(3))
673
674      tlevrad(1) = tlevrad(2)
675      tlevrad(2*nlayermx+1)=tsurf(ig)
676     
677      tmid(1) = tlevrad(2)
678      tmid(2) = tlevrad(2)
679      pmid(1) = plevrad(2)
680      pmid(2) = plevrad(2)
681     
682      DO l=1,L_NLAYRAD-1
683         tmid(2*l+1) = tlevrad(2*l+1)
684         tmid(2*l+2) = tlevrad(2*l+1)
685         pmid(2*l+1) = plevrad(2*l+1)
686         pmid(2*l+2) = plevrad(2*l+1)
687      END DO
688      pmid(L_LEVELS) = plevrad(L_LEVELS)
689      tmid(L_LEVELS) = tlevrad(L_LEVELS)
690
691      ! test for out-of-bounds pressure
692      if(plevrad(3).lt.pgasmin)then
693         print*,'Minimum pressure is outside the radiative'
694         print*,'transfer kmatrix bounds, exiting.'
695         call abort
696      elseif(plevrad(L_LEVELS).gt.pgasmax)then
697         print*,'Maximum pressure is outside the radiative'
698         print*,'transfer kmatrix bounds, exiting.'
699         call abort
700      endif
701
702      ! test for out-of-bounds temperature
703      do k=1,L_LEVELS
704         if(tlevrad(k).lt.tgasmin)then
705            print*,'Minimum temperature is outside the radiative'
706            print*,'transfer kmatrix bounds, exiting.'
[486]707            !print*,'WARNING, OVERRIDING FOR TEST'
708            call abort
[253]709         elseif(tlevrad(k).gt.tgasmax)then
710            print*,'Maximum temperature is outside the radiative'
711            print*,'transfer kmatrix bounds, exiting.'
[486]712            !print*,'WARNING, OVERRIDING FOR TEST'
713            call abort
[253]714         endif
715      enddo
716
717!=======================================================================
718!     Calling the main radiative transfer subroutines
719
720
721!-----------------------------------------------------------------------
722!     Shortwave
723
724         if(fract(ig) .ge. 1.0e-4) then ! only during daylight!
725
726            fluxtoplanet=0.
727
728            if((ngridmx.eq.1).and.(.not.(diurnal.or.tlocked)))then
729               do nw=1,L_NSPECTV
730                  stel_fract(nw)= stel(nw) * 0.25 / acosz
731                  fluxtoplanet=fluxtoplanet + stel_fract(nw)
732                                ! globally averaged = divide by 4
733                                ! but we correct for solar zenith angle
734               end do
735            else
736               do nw=1,L_NSPECTV
737                  stel_fract(nw)= stel(nw) * fract(ig)
738                  fluxtoplanet=fluxtoplanet + stel_fract(nw)
739               end do
740            endif
741
742            call optcv(dtauv,tauv,taucumv,plevrad,                 &
743                 qxvaer,qsvaer,gvaer,wbarv,cosbv,tauray,tauaero,   &
[305]744                 tmid,pmid,taugsurf,qvar,muvarrad)
[253]745
746            call sfluxv(dtauv,tauv,taucumv,albv,dwnv,wbarv,cosbv,  &
[366]747                 acosz,stel_fract,gweight,                         &
748                 nfluxtopv,nfluxoutv_nu,nfluxgndv_nu,              &
[253]749                 fmnetv,fluxupv,fluxdnv,fzerov,taugsurf)
750
751         else                          ! during the night, fluxes = 0
[366]752            nfluxtopv       = 0.0
753            nfluxoutv_nu(:) = 0.0
754            nfluxgndv_nu(:) = 0.0
[253]755            do l=1,L_NLAYRAD
756               fmnetv(l)=0.0
757               fluxupv(l)=0.0
758               fluxdnv(l)=0.0
759            end do
760         end if
761
762!-----------------------------------------------------------------------
763!     Longwave
764
765         call optci(plevrad,tlevrad,dtaui,taucumi,                  &
766              qxiaer,qsiaer,giaer,cosbi,wbari,tauaero,tmid,pmid,    &
[305]767              taugsurfi,qvar,muvarrad)
[526]768             
[253]769         call sfluxi(plevrad,tlevrad,dtaui,taucumi,ubari,albi,      &
770              wnoi,dwni,cosbi,wbari,gweight,nfluxtopi,nfluxtopi_nu, &
771              fmneti,fluxupi,fluxdni,fluxupi_nu,fzeroi,taugsurfi)
772
773!-----------------------------------------------------------------------
774!     Transformation of the correlated-k code outputs
775!     (into dtlw, dtsw, fluxsurf_lw, fluxsurf_sw, fluxtop_lw, fluxtop_sw)
776
777!     Flux incident at the top of the atmosphere
778         fluxtop_dn(ig)=fluxdnv(1)
779
780         fluxtop_lw(ig)  = real(nfluxtopi)
781         fluxabs_sw(ig)  = real(-nfluxtopv)
782         fluxsurf_lw(ig) = real(fluxdni(L_NLAYRAD))
783         fluxsurf_sw(ig) = real(fluxdnv(L_NLAYRAD))
784
[305]785
[253]786         if(fluxtop_dn(ig).lt.0.0)then
787            print*,'Achtung! fluxtop_dn has lost the plot!'
788            print*,'fluxtop_dn=',fluxtop_dn(ig)
789            print*,'acosz=',acosz
790            print*,'aerosol=',aerosol(ig,:,:)
791            print*,'temp=   ',pt(ig,:)
792            print*,'pplay=  ',pplay(ig,:)
793            call abort
794         endif
795
796!     Spectral output, for exoplanet observational comparison
797         if(specOLR)then
798            do nw=1,L_NSPECTI
[526]799               OLR_nu(ig,nw)=nfluxtopi_nu(nw)/DWNI(nw) !JL Normalize to the bandwidth
[253]800            end do
801            do nw=1,L_NSPECTV
[366]802               !GSR_nu(ig,nw)=nfluxgndv_nu(nw)
[526]803               OSR_nu(ig,nw)=nfluxoutv_nu(nw)/DWNV(nw) !JL Normalize to the bandwidth
[253]804            end do
805         endif
806
807!     Finally, the heating rates
808         if(nonideal)then
809
810            DO l=2,L_NLAYRAD
811               dtsw(ig,L_NLAYRAD+1-l)=(fmnetv(l)-fmnetv(l-1))  &
812                    *g/(cpp3D(ig,L_NLAYRAD+1-l)                &
813                    *scalep*(plevrad(2*l+1)-plevrad(2*l-1)))
814               dtlw(ig,L_NLAYRAD+1-l)=(fmneti(l)-fmneti(l-1))  &
815                    *g/(cpp3D(ig,L_NLAYRAD+1-l)                &
816                    *scalep*(plevrad(2*l+1)-plevrad(2*l-1)))           
817            END DO     
818
819!     These are values at top of atmosphere
820            dtsw(ig,L_NLAYRAD)=(fmnetv(1)-nfluxtopv)           &
821                 *g/(cpp3D(ig,L_NLAYRAD)*scalep*(plevrad(3)-plevrad(1)))
822            dtlw(ig,L_NLAYRAD)=(fmneti(1)-nfluxtopi)           &
823                 *g/(cpp3D(ig,L_NLAYRAD)*scalep*(plevrad(3)-plevrad(1)))
824
825         else
826
827            DO l=2,L_NLAYRAD
828               dtsw(ig,L_NLAYRAD+1-l)=(fmnetv(l)-fmnetv(l-1))  &
829                   *g/(cpp*scalep*(plevrad(2*l+1)-plevrad(2*l-1)))
830               dtlw(ig,L_NLAYRAD+1-l)=(fmneti(l)-fmneti(l-1))  &
831                   *g/(cpp*scalep*(plevrad(2*l+1)-plevrad(2*l-1)))
832            END DO     
833
834!     These are values at top of atmosphere
835            dtsw(ig,L_NLAYRAD)=(fmnetv(1)-nfluxtopv)           &
836                *g/(cpp*scalep*(plevrad(3)-plevrad(1)))
837            dtlw(ig,L_NLAYRAD)=(fmneti(1)-nfluxtopi)           &
838                *g/(cpp*scalep*(plevrad(3)-plevrad(1)))
839
840         endif
841
842!     ---------------------------------------------------------------
843      end do                    ! end of big loop over every GCM column (ig = 1:ngrid)
844
845
846!-----------------------------------------------------------------------
847!     Additional diagnostics
848
849!     IR spectral output, for exoplanet observational comparison
850
851
[526]852      if(lastcall.and.(ngrid.eq.1))then  ! could disable the 1D output, they are in the diagfi and diagspec... JL12
853
[305]854           print*,'Saving scalar quantities in surf_vals.out...'
855           print*,'psurf = ', pplev(1,1),' Pa'
[253]856           open(116,file='surf_vals.out')
857           write(116,*) tsurf(1),pplev(1,1),fluxtop_dn(1),         &
858                real(-nfluxtopv),real(nfluxtopi)
859           close(116)
860
[526]861!           if(specOLR)then
862!               open(117,file='OLRnu.out')
863!               do nw=1,L_NSPECTI
864!                  write(117,*) OLR_nu(1,nw)
865!               enddo
866!               close(117)
867!
868!               open(127,file='OSRnu.out')
869!               do nw=1,L_NSPECTV
870!                  write(127,*) OSR_nu(1,nw)
871!               enddo
872!               close(127)
873!           endif
[253]874
875!     OLR vs altitude: do it as a .txt file
876           OLRz=.false.
877           if(OLRz)then
878              print*,'saving IR vertical flux for OLRz...'
879              open(118,file='OLRz_plevs.out')
880              open(119,file='OLRz.out')
881              do l=1,L_NLAYRAD
882                 write(118,*) plevrad(2*l)
883                 do nw=1,L_NSPECTI
884                     write(119,*) fluxupi_nu(l,nw)
885                  enddo
886              enddo
887              close(118)
888              close(119)
889           endif
890
[305]891      endif
[253]892
[486]893      ! see physiq.F for explanations about CLFvarying. This is temporary.
[470]894      if (lastcall .and. .not.CLFvarying) then
895        IF( ALLOCATED( gasi ) ) DEALLOCATE( gasi )
896        IF( ALLOCATED( gasv ) ) DEALLOCATE( gasv )
897        IF( ALLOCATED( pgasref ) ) DEALLOCATE( pgasref )
898        IF( ALLOCATED( tgasref ) ) DEALLOCATE( tgasref )
899        IF( ALLOCATED( wrefvar ) ) DEALLOCATE( wrefvar )
900        IF( ALLOCATED( pfgasref ) ) DEALLOCATE( pfgasref )
901      endif
902
[253]903    end subroutine callcorrk
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.