source: trunk/LMDZ.GENERIC/libf/phystd/optcv.F90 @ 603

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  • Added double gray case (if graybody=true in callphys.def):
    • opacities are set to a constant value in sugas_corrk.
    • the values are kappa_IR m2/kg in the infrared (to be read in callphys.def)

kappa_VI m2/kg in the visible (to be read in callphys.def)

  • Cleaned continuum part in optc*
  • Added .def files for a typical 1d earth case in deftank (dry case for the moment)
  • Property svn:executable set to *
File size: 10.2 KB
Line 
1      SUBROUTINE OPTCV(DTAUV,TAUV,TAUCUMV,PLEV,  &
2          QXVAER,QSVAER,GVAER,WBARV,COSBV,       &
3          TAURAY,TAUAERO,TMID,PMID,TAUGSURF,QVAR,MUVAR)
4
5      use radinc_h
6      use radcommon_h, only: gasv, tlimit, wrefVAR, Cmk, tgasref, pfgasref,wnov,scalep
7      use gases_h
8
9      implicit none
10
11!==================================================================
12!     
13!     Purpose
14!     -------
15!     Calculates shortwave optical constants at each level.
16!     
17!     Authors
18!     -------
19!     Adapted from the NASA Ames code by R. Wordsworth (2009)
20!     
21!==================================================================
22!     
23!     THIS SUBROUTINE SETS THE OPTICAL CONSTANTS IN THE VISUAL 
24!     IT CALCUALTES FOR EACH LAYER, FOR EACH SPECRAL INTERVAL IN THE VISUAL
25!     LAYER: WBAR, DTAU, COSBAR
26!     LEVEL: TAU
27!     
28!     TAUV(L,NW,NG) is the cumulative optical depth at the top of radiation code
29!     layer L. NW is spectral wavelength interval, ng the Gauss point index.
30!     
31!     TLEV(L) - Temperature at the layer boundary
32!     PLEV(L) - Pressure at the layer boundary (i.e. level)
33!     GASV(NT,NPS,NW,NG) - Visible k-coefficients
34!     
35!-------------------------------------------------------------------
36
37#include "callkeys.h"
38#include "comcstfi.h"
39
40      real*8 DTAUV(L_NLAYRAD,L_NSPECTV,L_NGAUSS)
41      real*8 DTAUKV(L_LEVELS+1,L_NSPECTV,L_NGAUSS)
42      real*8 TAUV(L_NLEVRAD,L_NSPECTV,L_NGAUSS)
43      real*8 TAUCUMV(L_LEVELS,L_NSPECTV,L_NGAUSS)
44      real*8 PLEV(L_LEVELS)
45      real*8 TMID(L_LEVELS), PMID(L_LEVELS)
46      real*8 COSBV(L_NLAYRAD,L_NSPECTV,L_NGAUSS)
47      real*8 WBARV(L_NLAYRAD,L_NSPECTV,L_NGAUSS)
48      real*8 TAURAY(L_NSPECTV)
49
50!     For aerosols
51      real*8 QXVAER(L_LEVELS+1,L_NSPECTV,NAERKIND)
52      real*8 QSVAER(L_LEVELS+1,L_NSPECTV,NAERKIND)
53      real*8 GVAER(L_LEVELS+1,L_NSPECTV,NAERKIND)
54      real*8 TAUAERO(L_LEVELS+1,NAERKIND)
55      real*8 TAUAEROLK(L_LEVELS+1,L_NSPECTV,NAERKIND)
56      real*8 TAEROS(L_LEVELS,L_NSPECTV,NAERKIND)
57
58      integer L, NW, NG, K, NG1(L_NSPECTV), LK, IAER
59      integer MT(L_LEVELS), MP(L_LEVELS), NP(L_LEVELS)
60      real*8  ANS, TAUGAS
61      real*8  TRAY(L_LEVELS,L_NSPECTV)
62      real*8  DPR(L_LEVELS), U(L_LEVELS)
63      real*8  LCOEF(4), LKCOEF(L_LEVELS,4)
64
65      real*8 taugsurf(L_NSPECTV,L_NGAUSS-1), TRAYAER
66
67!     Variable species mixing ratio variables
68      real*8 QVAR(L_LEVELS), WRATIO(L_LEVELS), MUVAR(L_LEVELS)
69      real*8 KCOEF(4)
70      integer NVAR(L_LEVELS)
71
72!     temporary variables for multiple aerosol calculation
73      real*8 atemp, btemp, ctemp
74
75!     variables for k in units m^-1
76      double precision wn_cont, p_cont, p_air, T_cont, dtemp
77      real*8 dz(L_LEVELS), DCONT
78
79      integer igas
80
81!=======================================================================
82!     Determine the total gas opacity throughout the column, for each
83!     spectral interval, NW, and each Gauss point, NG.
84!     Calculate the continuum opacities, i.e., those that do not depend on
85!     NG, the Gauss index.
86
87      taugsurf(:,:) = 0.0
88      dpr(:)        = 0.0
89      lkcoef(:,:)   = 0.0
90
91      do K=2,L_LEVELS
92         DPR(k) = PLEV(K)-PLEV(K-1)
93
94         ! if we have continuum opacities, we need dz
95         if(kastprof)then
96            dz(k) = dpr(k)*(8314.5/muvar(k))*TMID(K)/(g*PMID(K))
97            U(k)  = (Cmk*mugaz/(muvar(k)))*DPR(k)
98         else
99            dz(k) = dpr(k)*R*TMID(K)/(g*PMID(K))
100            U(k)  = Cmk*DPR(k)    ! only Cmk line in optci.F
101         endif
102
103         call tpindex(PMID(K),TMID(K),QVAR(K),pfgasref,tgasref,WREFVAR, &
104              LCOEF,MT(K),MP(K),NVAR(K),WRATIO(K))
105
106         do LK=1,4
107            LKCOEF(K,LK) = LCOEF(LK)
108         end do
109
110         DO NW=1,L_NSPECTV
111            TRAY(K,NW)   = TAURAY(NW) * DPR(K)
112
113            do iaer=1,naerkind
114               TAEROS(K,NW,IAER) = TAUAERO(K,IAER)  * QXVAER(K,NW,IAER)
115            end do
116!     
117
118         END DO
119      end do
120
121!     TRAYAER is Tau RAYleigh scattering, plus AERosol opacity
122
123!     we ignore K=1...
124      do K=2,L_LEVELS
125         do NW=1,L_NSPECTV
126
127            TRAYAER = TRAY(K,NW)
128            do iaer=1,naerkind
129               TRAYAER = TRAYAER + TAEROS(K,NW,IAER)
130            end do
131
132            DCONT = 0.0 ! continuum absorption
133
134            if(callgasvis.and.Continuum.and.(.not.graybody))then
135            ! include continua if necessary
136               wn_cont = dble(wnov(nw))
137               T_cont  = dble(TMID(k))
138               do igas=1,ngasmx
139   
140                  if(gfrac(igas).eq.-1)then ! variable
141                     p_cont  = dble(PMID(k)*scalep*QVAR(K)) ! qvar = mol/mol
142                  else
143                     p_cont  = dble(PMID(k)*scalep*gfrac(igas)*(1.-QVAR(k)))
144                  endif
145
146                  dtemp=0.0
147                  if(gnom(igas).eq.'H2_')then
148                     call interpolateH2H2(wn_cont,T_cont,p_cont,dtemp,.false.)
149                  elseif(gnom(igas).eq.'H2O'.and.T_cont.gt.200.0)then
150                     p_air = dble(PMID(k)*scalep) - p_cont ! note assumes air!!
151                     call interpolateH2Ocont(wn_cont,T_cont,p_cont,p_air,dtemp,.false.)
152                  endif
153
154                  DCONT = DCONT + dtemp
155
156               enddo
157
158               DCONT = DCONT*dz(k)
159            endif
160
161            do NG=1,L_NGAUSS-1
162
163!=======================================================================
164!     Now compute TAUGAS
165!     Interpolate between water mixing ratios
166!     WRATIO = 0.0 if the requested water amount is equal to, or outside the
167!     the water data range
168
169               if (L_REFVAR.eq.1)then ! added by RW for special no variable case
170                  KCOEF(1) = GASV(MT(K),MP(K),1,NW,NG)
171                  KCOEF(2) = GASV(MT(K),MP(K)+1,1,NW,NG)
172                  KCOEF(3) = GASV(MT(K)+1,MP(K)+1,1,NW,NG)
173                  KCOEF(4) = GASV(MT(K)+1,MP(K),1,NW,NG)
174               else
175                  KCOEF(1) = GASV(MT(K),MP(K),NVAR(K),NW,NG) + WRATIO(K)*    &
176                       (GASV(MT(K),MP(K),NVAR(K)+1,NW,NG) -                  &
177                       GASV(MT(K),MP(K),NVAR(K),NW,NG))
178
179                  KCOEF(2) = GASV(MT(K),MP(K)+1,NVAR(K),NW,NG) + WRATIO(K)*  &
180                       (GASV(MT(K),MP(K)+1,NVAR(K)+1,NW,NG) -                &
181                       GASV(MT(K),MP(K)+1,NVAR(K),NW,NG))
182
183                  KCOEF(3) = GASV(MT(K)+1,MP(K)+1,NVAR(K),NW,NG) + WRATIO(K)*&
184                       (GASV(MT(K)+1,MP(K)+1,NVAR(K)+1,NW,NG) -              &
185                       GASV(MT(K)+1,MP(K)+1,NVAR(K),NW,NG))
186
187                  KCOEF(4) = GASV(MT(K)+1,MP(K),NVAR(K),NW,NG) + WRATIO(K)*  &
188                       (GASV(MT(K)+1,MP(K),NVAR(K)+1,NW,NG) -                &
189                       GASV(MT(K)+1,MP(K),NVAR(K),NW,NG))
190               endif
191
192!     Interpolate the gaseous k-coefficients to the requested T,P values
193               
194               ANS = LKCOEF(K,1)*KCOEF(1) + LKCOEF(K,2)*KCOEF(2) +           &
195                    LKCOEF(K,3)*KCOEF(3) + LKCOEF(K,4)*KCOEF(4)
196
197               TAUGAS          = U(k)*ANS
198
199
200               !TAUGSURF(NW,NG) = TAUGSURF(NW,NG) + TAUGAS
201               TAUGSURF(NW,NG) = TAUGSURF(NW,NG) + TAUGAS + DCONT
202               DTAUKV(K,nw,ng) = TAUGAS + TRAYAER  & ! TRAYAER includes all scattering contributions
203                                 + DCONT             ! for continuum absorption
204
205            end do
206
207
208!     Now fill in the "clear" part of the spectrum (NG = L_NGAUSS),
209!     which holds continuum opacity only
210
211            NG = L_NGAUSS
212            DTAUKV(K,nw,ng) = TRAY(K,NW) + DCONT ! For parameterized continuum absorption
213            do iaer=1,naerkind
214               DTAUKV(K,nw,ng) = DTAUKV(K,nw,ng) + TAEROS(K,NW,IAER)
215!     &                           + DCONT          ! For parameterized continuum absorption
216            end do ! a bug was here!
217
218         end do
219      end do
220
221
222!=======================================================================
223!     Now the full treatment for the layers, where besides the opacity
224!     we need to calculate the scattering albedo and asymmetry factors
225
226      DO NW=1,L_NSPECTV
227         DO K=2,L_LEVELS
228            do iaer=1,naerkind
229              TAUAEROLK(K,NW,IAER) = TAUAERO(K,IAER) * QSVAER(K,NW,IAER)
230            end do
231         ENDDO
232      ENDDO
233     
234
235      DO NW=1,L_NSPECTV
236         DO NG=1,L_NGAUSS
237            DO L=1,L_NLAYRAD-1
238               K              = 2*L+1
239
240               DTAUV(L,nw,ng) = DTAUKV(K,NW,NG)+DTAUKV(K+1,NW,NG)
241
242               atemp=0.
243               btemp=TRAY(K,NW) + TRAY(K+1,NW)
244               ctemp=0.9999*(TRAY(K,NW) + TRAY(K+1,NW))
245               do iaer=1,naerkind
246                  atemp = atemp +                                     &
247                       GVAER(K,NW,IAER)   * TAUAEROLK(K,NW,IAER) +    &
248                       GVAER(K+1,NW,IAER) * TAUAEROLK(K+1,NW,IAER)
249                  btemp = btemp +                                     &
250                       TAUAEROLK(K,NW,IAER) + TAUAEROLK(K+1,NW,IAER)
251                  ctemp = ctemp +                                     &
252                       TAUAEROLK(K,NW,IAER) + TAUAEROLK(K+1,NW,IAER)
253               end do
254
255               COSBV(L,NW,NG) = atemp/btemp
256               WBARV(L,nw,ng) = ctemp/DTAUV(L,nw,ng)
257
258            END DO
259
260!     No vertical averaging on bottom layer
261
262            L              = L_NLAYRAD
263            K              = 2*L+1
264            DTAUV(L,nw,ng) = DTAUKV(K,NW,NG)
265
266            atemp=0.
267            btemp=TRAY(K,NW)
268            ctemp=0.9999*TRAY(K,NW)
269            do iaer=1,naerkind
270               atemp = atemp + GVAER(K,NW,IAER) * TAUAEROLK(K,NW,IAER)
271               btemp = btemp + TAUAEROLK(K,NW,IAER)
272               ctemp = ctemp + TAUAEROLK(K,NW,IAER)
273            end do
274            COSBV(L,NW,NG) = atemp/btemp
275            WBARV(L,nw,ng) = ctemp/DTAUV(L,nw,ng)
276
277         END DO                 ! NG gauss point loop
278      END DO                    ! NW spectral loop
279
280
281
282!     Total extinction optical depths
283
284      DO NW=1,L_NSPECTV       
285         DO NG=1,L_NGAUSS       ! full gauss loop
286            TAUV(1,NW,NG)=0.0D0
287            DO L=1,L_NLAYRAD
288               TAUV(L+1,NW,NG)=TAUV(L,NW,NG)+DTAUV(L,NW,NG)
289            END DO
290
291            TAUCUMV(1,NW,NG)=0.0D0
292            DO K=2,L_LEVELS
293               TAUCUMV(K,NW,NG)=TAUCUMV(K-1,NW,NG)+DTAUKV(K,NW,NG)
294            END DO
295         END DO                 ! end full gauss loop
296      END DO
297
298
299      RETURN
300    END SUBROUTINE OPTCV
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.