source: trunk/LMDZ.MARS/libf/phymars/nirco2abs.F @ 3400

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Mars PCM:
More code cleanup. Turn "nirdata.h" common into module "nirdata.F90" and
include "nir_leedat.F" (reading/loading of the data) in the module.
Also turn nirco2abs.F in a module.
EM

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Line 
1      MODULE nirco2abs_mod
2     
3      IMPLICIT NONE
4     
5      CONTAINS
6     
7      SUBROUTINE nirco2abs(ngrid,nlayer,pplay,dist_sol,nq,pq,
8     $     mu0,fract,declin,pdtnirco2)
9                                                   
10       use tracer_mod, only: igcm_co2, igcm_o
11       use comgeomfi_h, only: sinlon, coslon, sinlat, coslat
12       USE comcstfi_h, ONLY: pi
13       USE time_phylmdz_mod, ONLY: daysec
14       use nirdata_mod, only: npres, alfa, corgcm, oco21d, pres1d
15       IMPLICIT NONE
16c=======================================================================
17c   subject:
18c   --------
19c   Computing heating rate due to
20c   absorption by CO2 in the near-infrared
21c   This version includes NLTE effects
22c
23c   (Scheme to be described in Forget et al., JGR, 2003)
24c   (old Scheme described in Forget et al., JGR, 1999)
25c
26c   This version updated with a new functional fit,
27c   see NLTE correction-factor of Lopez-Valverde et al (1998)
28c   Stephen Lewis 2000
29c
30c   jul 2011 malv+fgg    New corrections for NLTE implemented
31c   08/2002 : correction for bug when running with diurnal=F
32c
33c   author:  Frederic Hourdin 1996
34c   ------
35c            Francois Forget 1999
36c
37c   input:
38c   -----
39c   ngrid                 number of gridpoint of horizontal grid
40c   nlayer                Number of layer
41c   dist_sol              sun-Mars distance (AU)
42c   mu0(ngrid)         
43c   fract(ngrid)          day fraction of the time interval
44c   declin                latitude of subslar point
45c
46c   output:
47c   -------
48c
49c   pdtnirco2(ngrid,nlayer)      Heating rate (K/s)
50c
51c
52c=======================================================================
53c
54c    0.  Declarations :
55c    ------------------
56c
57      include "callkeys.h"
58
59c-----------------------------------------------------------------------
60c    Input/Output
61c    ------------
62      integer,intent(in) :: ngrid ! number of (horizontal) grid points
63      integer,intent(in) :: nlayer ! number of atmospheric layers
64      real,intent(in) :: pplay(ngrid,nlayer) ! Pressure
65      real,intent(in) :: dist_sol ! Sun-Mars distance (in AU)
66      integer,intent(in) :: nq ! number of tracers
67      real,intent(in) :: pq(ngrid,nlayer,nq) ! tracers
68      real,intent(in) :: mu0(ngrid) ! solar angle
69      real,intent(in) :: fract(ngrid) ! day fraction of the time interval
70      real,intent(in) :: declin ! latitude of sub-solar point
71     
72      real,intent(out) :: pdtnirco2(ngrid,nlayer) ! heating rate (K/s)
73c
74c    Local variables :
75c    -----------------
76      INTEGER l,ig, n, nstep,i
77      REAL co2heat0, zmu(ngrid)
78
79c     special diurnal=F
80      real mu0_int(ngrid),fract_int(ngrid),zday_int
81      real ztim1,ztim2,ztim3,step
82
83c
84c   local saved variables
85c   ---------------------
86      logical,save :: firstcall=.true.
87      integer,save :: ico2=0 ! index of "co2" tracer
88      integer,save :: io=0 ! index of "o" tracer
89     
90!$OMP THREADPRIVATE(firstcall,ico2,io)
91     
92c     p0noonlte is a pressure below which non LTE effects are significant.
93c     REAL p0nonlte
94c     DATA p0nonlte/7.5e-3/
95c     SAVE p0nonlte
96
97c     parameters for CO2 heating fit
98      real,parameter :: n_a=1.1956475
99      real,parameter :: n_p0=0.0015888279
100      real,parameter :: n_b=1.9628251
101
102c     Variables added to implement NLTE correction factor (feb 2011)
103      real    pyy(nlayer)
104      real    cor1(nlayer),oldoco2(nlayer),alfa2(nlayer)
105      real    p2011,cociente1,merge
106      real    cor0,oco2gcm
107
108c----------------------------------------------------------------------
109
110c     Initialisation
111c     --------------
112      ! AS: OK firstcall absolute
113      if (firstcall) then
114        if (nircorr.eq.1) then
115          ! we will need co2 and o tracers
116          ico2=igcm_co2
117          if (ico2==0) then
118            write(*,*) "nirco2abs error: I need a CO2 tracer"
119            write(*,*) "     when running with nircorr==1"
120            call abort_physic("nirco2abs","need a CO2 tracer",1)
121          endif
122          io=igcm_o
123          if (io==0) then
124            write(*,*) "nirco2abs error: I need an O tracer"
125            write(*,*) "     when running with nircorr==1"
126            call abort_physic("nirco2abs","need an O tracer",1)
127          endif
128        endif
129        firstcall=.false.
130      endif
131
132
133c     co2heat is the heating by CO2 at 700Pa for a zero zenithal angle.
134      co2heat0=n_a*(1.52/dist_sol)**2/daysec
135
136c     Simple calcul for a given sun incident angle (if diurnal=T)
137c     --------------------------------------------
138
139      IF (diurnal) THEN 
140         do ig=1,ngrid
141            zmu(ig)=sqrt(1224.*mu0(ig)*mu0(ig)+1.)/35.
142
143            if(nircorr.eq.1) then
144               do l=1,nlayer
145                  pyy(l)=pplay(ig,l)
146               enddo
147
148               call interpnir(cor1,pyy,nlayer,corgcm,pres1d,npres)
149               call interpnir(oldoco2,pyy,nlayer,oco21d,pres1d,npres)
150               call interpnir(alfa2,pyy,nlayer,alfa,pres1d,npres)
151            endif
152
153            do l=1,nlayer
154!           Calculations for the O/CO2 correction
155               if(nircorr.eq.1) then
156                  cor0=1./(1.+n_p0/pplay(ig,l))**n_b
157                  if(pq(ig,l,ico2).gt.1.e-6) then                   
158                     oco2gcm=pq(ig,l,io)/pq(ig,l,ico2)
159                     ! handle the rare cases when pq(ig,l,io)<0
160                     if (pq(ig,l,io).lt.0) then
161                       write(*,*) "nirco2abs: warning ig=",ig," l=",l,
162     &                            " pq(ig,l,io)=",pq(ig,l,io)
163                       oco2gcm=1.e6
164                     endif
165                  else
166                     oco2gcm=1.e6
167                  endif
168                  cociente1=oco2gcm/oldoco2(l)
169                  merge=alog10(cociente1)*alfa2(l)+alog10(cor0)*
170     $                 (1.-alfa2(l))
171                  merge=10**merge
172                  p2011=sqrt(merge)*cor0
173               else if (nircorr.eq.0) then
174                  p2011=1.
175                  cor1(l)=1.
176               endif
177
178               if(fract(ig).gt.0.) pdtnirco2(ig,l)=
179     &             co2heat0*sqrt((700.*zmu(ig))/pplay(ig,l))
180     &             /(1.+n_p0/pplay(ig,l))**n_b
181!           Corrections from tabulation
182     $              * cor1(l) * p2011
183c           OLD SCHEME (forget et al. 1999)
184c    s           co2heat0*sqrt((700.*zmu(ig))/pplay(ig,l))
185c    s          / (1+p0nonlte/pplay(ig,l))
186           enddo
187         enddo
188         
189
190c     Averaging over diurnal cycle (if diurnal=F)
191c     -------------------------------------------
192c     NIR CO2 abs is slightly non linear. To remove the diurnal
193c     cycle, it is better to average the heating rate over 1 day rather
194c     than using the mean mu0 computed by mucorr in physiq.F (FF, 1998)
195
196      ELSE      ! if (.not.diurnal) then
197
198         nstep = 20   ! number of integration step /sol
199         mu0_int(1:ngrid) = 0.
200         ztim1 = 0.
201         do n=1,nstep
202            zday_int = (n-1)/float(nstep)
203            ztim2=COS(declin)*COS(2.*pi*(zday_int-.5))
204            ztim3=-COS(declin)*SIN(2.*pi*(zday_int-.5))
205            CALL solang(ngrid,sinlon,coslon,sinlat,coslat,
206     s             ztim1,ztim2,ztim3,
207     s             mu0_int,fract_int)
208            do ig=1,ngrid               
209               zmu(ig)=sqrt(1224.*mu0_int(ig)*mu0_int(ig)+1.)/35.
210
211               if(nircorr.eq.1) then
212                  do l=1,nlayer
213                     pyy(l)=pplay(ig,l)
214                  enddo
215               call interpnir(cor1,pyy,nlayer,corgcm,pres1d,npres)
216               call interpnir(oldoco2,pyy,nlayer,oco21d,pres1d,npres)
217               call interpnir(alfa2,pyy,nlayer,alfa,pres1d,npres)
218               endif
219
220               do l=1,nlayer
221                  if(nircorr.eq.1) then
222                     cor0=1./(1.+n_p0/pplay(ig,l))**n_b
223                     oco2gcm=pq(ig,l,io)/pq(ig,l,ico2)
224                     cociente1=oco2gcm/oldoco2(l)
225                     merge=alog10(cociente1)*alfa2(l)+alog10(cor0)*
226     $                    (1.-alfa2(l))
227                     merge=10**merge
228                     p2011=sqrt(merge)*cor0
229                  else if (nircorr.eq.0) then
230                     p2011=1.
231                     cor1(l)=1.
232                  endif
233
234                  if(fract_int(ig).gt.0.) pdtnirco2(ig,l)=
235     &                 pdtnirco2(ig,l) + (1/float(nstep))*
236     &                 co2heat0*sqrt((700.*zmu(ig))/pplay(ig,l))
237     &                 /(1.+n_p0/pplay(ig,l))**n_b
238!                      Corrections from tabulation
239     $                 * cor1(l) * p2011
240               enddo
241            enddo
242         end do
243      END IF
244
245      END SUBROUTINE nirco2abs
246
247
248     
249      subroutine interpnir(escout,p,nlayer,escin,pin,nl)
250C
251C subroutine to perform linear interpolation in pressure from 1D profile
252C escin(nl) sampled on pressure grid pin(nl) to profile
253C escout(nlayer) on pressure grid p(nlayer).
254C
255      real,intent(out) :: escout(nlayer)
256      real,intent(in) :: p(nlayer)
257      integer,intent(in) :: nlayer
258      real,intent(in) :: escin(nl)
259      real,intent(in) :: pin(nl)
260      integer,intent(in) :: nl
261     
262      real :: wm,wp
263      integer :: n1,n,nm,np
264     
265      do n1=1,nlayer
266         if(p(n1) .gt. 1500. .or. p(n1) .lt. 1.0e-13) then
267            escout(n1) = 0.0
268         else
269            do n = 1,nl-1
270               if (p(n1).le.pin(n).and.p(n1).ge.pin(n+1)) then
271                  nm=n
272                  np=n+1
273                  wm=abs(pin(np)-p(n1))/(pin(nm)-pin(np))
274                  wp=1.0 - wm
275               endif
276            enddo
277            escout(n1) = escin(nm)*wm + escin(np)*wp
278         endif
279      enddo
280     
281      end subroutine interpnir
282
283      END MODULE nirco2abs_mod
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.