source: trunk/LMDZ.GENERIC/libf/phystd/optcv.F90 @ 470

Last change on this file since 470 was 366, checked in by rwordsworth, 13 years ago

OSR output bugs fixed.
Improvements to kcm for pure H2 atmospheres.

  • Property svn:executable set to *
File size: 10.3 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
8      implicit none
9
10!==================================================================
11!     
12!     Purpose
13!     -------
14!     Calculates shortwave optical constants at each level.
15!     
16!     Authors
17!     -------
18!     Adapted from the NASA Ames code by R. Wordsworth (2009)
19!     
20!==================================================================
21!     
22!     THIS SUBROUTINE SETS THE OPTICAL CONSTANTS IN THE VISUAL 
23!     IT CALCUALTES FOR EACH LAYER, FOR EACH SPECRAL INTERVAL IN THE VISUAL
24!     LAYER: WBAR, DTAU, COSBAR
25!     LEVEL: TAU
26!     
27!     TAUV(L,NW,NG) is the cumulative optical depth at the top of radiation code
28!     layer L. NW is spectral wavelength interval, ng the Gauss point index.
29!     
30!     TLEV(L) - Temperature at the layer boundary
31!     PLEV(L) - Pressure at the layer boundary (i.e. level)
32!     GASV(NT,NPS,NW,NG) - Visible k-coefficients
33!     
34!-------------------------------------------------------------------
35
36#include "callkeys.h"
37#include "comcstfi.h"
38#include "gases.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            ! include continua if necessary
135            wn_cont = dble(wnov(nw))
136            T_cont  = dble(TMID(k))
137            do igas=1,ngasmx
138
139               if(gfrac(igas).eq.-1)then ! variable
140                  p_cont  = dble(PMID(k)*scalep*QVAR(K)) ! qvar = mol/mol
141               else
142                  p_cont  = dble(PMID(k)*scalep*gfrac(igas)*(1.-QVAR(k)))
143               endif
144
145               dtemp=0.0
146               if(gnom(igas).eq.'H2_')then
147                  call interpolateH2H2(wn_cont,T_cont,p_cont,dtemp,.false.)
148               elseif(gnom(igas).eq.'H2O'.and.T_cont.gt.200.0)then
149                  p_air = dble(PMID(k)*scalep) - p_cont ! note assumes air!!
150                  call interpolateH2Ocont(wn_cont,T_cont,p_cont,p_air,dtemp,.false.)
151               endif
152
153               DCONT = DCONT + dtemp
154
155            enddo
156
157            DCONT = DCONT*dz(k)
158
159            if((.not.callgasvis))then
160               DCONT=0.0
161            endif
162
163
164            do NG=1,L_NGAUSS-1
165
166!=======================================================================
167!     Now compute TAUGAS
168!     Interpolate between water mixing ratios
169!     WRATIO = 0.0 if the requested water amount is equal to, or outside the
170!     the water data range
171
172               if (L_REFVAR.eq.1)then ! added by RW for special no variable case
173                  KCOEF(1) = GASV(MT(K),MP(K),1,NW,NG)
174                  KCOEF(2) = GASV(MT(K),MP(K)+1,1,NW,NG)
175                  KCOEF(3) = GASV(MT(K)+1,MP(K)+1,1,NW,NG)
176                  KCOEF(4) = GASV(MT(K)+1,MP(K),1,NW,NG)
177               else
178                  KCOEF(1) = GASV(MT(K),MP(K),NVAR(K),NW,NG) + WRATIO(K)*    &
179                       (GASV(MT(K),MP(K),NVAR(K)+1,NW,NG) -                  &
180                       GASV(MT(K),MP(K),NVAR(K),NW,NG))
181
182                  KCOEF(2) = GASV(MT(K),MP(K)+1,NVAR(K),NW,NG) + WRATIO(K)*  &
183                       (GASV(MT(K),MP(K)+1,NVAR(K)+1,NW,NG) -                &
184                       GASV(MT(K),MP(K)+1,NVAR(K),NW,NG))
185
186                  KCOEF(3) = GASV(MT(K)+1,MP(K)+1,NVAR(K),NW,NG) + WRATIO(K)*&
187                       (GASV(MT(K)+1,MP(K)+1,NVAR(K)+1,NW,NG) -              &
188                       GASV(MT(K)+1,MP(K)+1,NVAR(K),NW,NG))
189
190                  KCOEF(4) = GASV(MT(K)+1,MP(K),NVAR(K),NW,NG) + WRATIO(K)*  &
191                       (GASV(MT(K)+1,MP(K),NVAR(K)+1,NW,NG) -                &
192                       GASV(MT(K)+1,MP(K),NVAR(K),NW,NG))
193               endif
194
195!     Interpolate the gaseous k-coefficients to the requested T,P values
196               
197               ANS = LKCOEF(K,1)*KCOEF(1) + LKCOEF(K,2)*KCOEF(2) +           &
198                    LKCOEF(K,3)*KCOEF(3) + LKCOEF(K,4)*KCOEF(4)
199
200               TAUGAS          = U(k)*ANS
201
202               if(graybody)then
203                  TAUGAS = 0.0
204                  DCONT  = 0.0
205               endif
206
207
208
209               !TAUGSURF(NW,NG) = TAUGSURF(NW,NG) + TAUGAS
210               TAUGSURF(NW,NG) = TAUGSURF(NW,NG) + TAUGAS + DCONT
211               DTAUKV(K,nw,ng) = TAUGAS + TRAYAER  & ! TRAYAER includes all scattering contributions
212                                 + DCONT             ! for continuum absorption
213
214            end do
215
216
217!     Now fill in the "clear" part of the spectrum (NG = L_NGAUSS),
218!     which holds continuum opacity only
219
220            NG = L_NGAUSS
221            DTAUKV(K,nw,ng) = TRAY(K,NW) + DCONT ! For parameterized continuum absorption
222            do iaer=1,naerkind
223               DTAUKV(K,nw,ng) = DTAUKV(K,nw,ng) + TAEROS(K,NW,IAER)
224!     &                           + DCONT          ! For parameterized continuum absorption
225            end do ! a bug was here!
226
227         end do
228      end do
229
230
231!=======================================================================
232!     Now the full treatment for the layers, where besides the opacity
233!     we need to calculate the scattering albedo and asymmetry factors
234
235      DO NW=1,L_NSPECTV
236         DO K=2,L_LEVELS
237            do iaer=1,naerkind
238              TAUAEROLK(K,NW,IAER) = TAUAERO(K,IAER) * QSVAER(K,NW,IAER)
239            end do
240         ENDDO
241      ENDDO
242     
243
244      DO NW=1,L_NSPECTV
245         DO NG=1,L_NGAUSS
246            DO L=1,L_NLAYRAD-1
247               K              = 2*L+1
248
249               DTAUV(L,nw,ng) = DTAUKV(K,NW,NG)+DTAUKV(K+1,NW,NG)
250
251               atemp=0.
252               btemp=TRAY(K,NW) + TRAY(K+1,NW)
253               ctemp=0.9999*(TRAY(K,NW) + TRAY(K+1,NW))
254               do iaer=1,naerkind
255                  atemp = atemp +                                     &
256                       GVAER(K,NW,IAER)   * TAUAEROLK(K,NW,IAER) +    &
257                       GVAER(K+1,NW,IAER) * TAUAEROLK(K+1,NW,IAER)
258                  btemp = btemp +                                     &
259                       TAUAEROLK(K,NW,IAER) + TAUAEROLK(K+1,NW,IAER)
260                  ctemp = ctemp +                                     &
261                       TAUAEROLK(K,NW,IAER) + TAUAEROLK(K+1,NW,IAER)
262               end do
263
264               COSBV(L,NW,NG) = atemp/btemp
265               WBARV(L,nw,ng) = ctemp/DTAUV(L,nw,ng)
266
267            END DO
268
269!     No vertical averaging on bottom layer
270
271            L              = L_NLAYRAD
272            K              = 2*L+1
273            DTAUV(L,nw,ng) = DTAUKV(K,NW,NG)
274
275            atemp=0.
276            btemp=TRAY(K,NW)
277            ctemp=0.9999*TRAY(K,NW)
278            do iaer=1,naerkind
279               atemp = atemp + GVAER(K,NW,IAER) * TAUAEROLK(K,NW,IAER)
280               btemp = btemp + TAUAEROLK(K,NW,IAER)
281               ctemp = ctemp + TAUAEROLK(K,NW,IAER)
282            end do
283            COSBV(L,NW,NG) = atemp/btemp
284            WBARV(L,nw,ng) = ctemp/DTAUV(L,nw,ng)
285
286         END DO                 ! NG gauss point loop
287      END DO                    ! NW spectral loop
288
289
290
291!     Total extinction optical depths
292
293      DO NW=1,L_NSPECTV       
294         DO NG=1,L_NGAUSS       ! full gauss loop
295            TAUV(1,NW,NG)=0.0D0
296            DO L=1,L_NLAYRAD
297               TAUV(L+1,NW,NG)=TAUV(L,NW,NG)+DTAUV(L,NW,NG)
298            END DO
299
300            TAUCUMV(1,NW,NG)=0.0D0
301            DO K=2,L_LEVELS
302               TAUCUMV(K,NW,NG)=TAUCUMV(K-1,NW,NG)+DTAUKV(K,NW,NG)
303            END DO
304         END DO                 ! end full gauss loop
305      END DO
306
307
308      RETURN
309    END SUBROUTINE OPTCV
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.