source: trunk/LMDZ.PLUTO/libf/phypluto/optcv_pluto_mod.F90

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Pluto PCM:
Include cooling, hazes in radiative module
AF

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Line 
1MODULE optcv_pluto_mod
2
3IMPLICIT NONE
4
5CONTAINS
6
7SUBROUTINE OPTCV_pluto(DTAUV,TAUV,TAUCUMV,PLEV,  &
8      QXVAER,QSVAER,GVAER,WBARV,COSBV,      &
9      TAURAY,TAUAERO,TMID,PMID,TAUGSURF,QVAR)
10
11  use radinc_h, only: L_NLAYRAD, L_NLEVRAD, L_LEVELS, L_NSPECTV, L_NGAUSS, L_REFVAR, NAERKIND
12  use radcommon_h, only: gasv, tlimit, wrefVAR, Cmk, tgasref, pfgasref,wnov,scalep,indv,glat_ig
13  use gases_h, only: gfrac, ngasmx, igas_H2, igas_H2O, igas_He, igas_N2, &
14                     igas_CH4, igas_N2
15  use comcstfi_mod, only: g, r, mugaz
16  use callkeys_mod, only: kastprof,continuum,graybody,callgasvis
17  use recombin_corrk_mod, only: corrk_recombin, gasv_recomb
18  use tpindex_mod, only: tpindex
19
20      implicit none
21
22!==================================================================
23!
24!     Purpose
25!     -------
26!     Calculates shortwave optical constants at each level.
27!
28!     Authors
29!     -------
30!     Adapted from the NASA Ames code by R. Wordsworth (2009)
31!
32!==================================================================
33
34
35
36!     THIS SUBROUTINE SETS THE OPTICAL CONSTANTS IN THE VISUAL
37!     IT CALCUALTES FOR EACH LAYER, FOR EACH SPECRAL INTERVAL IN THE VISUAL
38!     LAYER: WBAR, DTAU, COSBAR
39!     LEVEL: TAU
40!
41!     TAUV(L,NW,NG) is the cumulative optical depth at the top of radiation code
42!     layer L. NW is spectral wavelength interval, ng the Gauss point index.
43!
44!     TLEV(L) - Temperature at the layer boundary
45!     PLEV(L) - Pressure at the layer boundary (i.e. level)
46!     GASV(NT,NPS,NW,NG) - Visual CO2 k-coefficients
47!
48!----------------------------------------------------------------------C
49
50
51      real*8 DTAUV(L_NLAYRAD,L_NSPECTV,L_NGAUSS)
52      real*8 DTAUKV(L_LEVELS,L_NSPECTV,L_NGAUSS)
53      real*8 TAUV(L_NLEVRAD,L_NSPECTV,L_NGAUSS)
54      real*8 TAUCUMV(L_LEVELS,L_NSPECTV,L_NGAUSS)
55      real*8 PLEV(L_LEVELS)
56      real*8 TMID(L_LEVELS), PMID(L_LEVELS)
57      real*8 COSBV(L_NLAYRAD,L_NSPECTV,L_NGAUSS)
58      real*8 WBARV(L_NLAYRAD,L_NSPECTV,L_NGAUSS)
59
60!     For aerosols
61      real*8 QXVAER(L_LEVELS,L_NSPECTV,NAERKIND)
62      real*8 QSVAER(L_LEVELS,L_NSPECTV,NAERKIND)
63      real*8 GVAER(L_LEVELS,L_NSPECTV,NAERKIND)
64      real*8 TAUAERO(L_LEVELS,NAERKIND)
65      real*8 TAUAEROLK(L_LEVELS,L_NSPECTV,NAERKIND)
66      real*8 TAEROS(L_LEVELS,L_NSPECTV,NAERKIND)
67
68      integer L, NW, NG, K, NG1(L_NSPECTV), LK, IAER
69      integer MT(L_LEVELS), MP(L_LEVELS), NP(L_LEVELS)
70      real*8  ANS, TAUGAS
71      real*8 TAURAY(L_NSPECTV)
72      real*8  TRAY(L_LEVELS,L_NSPECTV)
73      real*8  DPR(L_LEVELS), U(L_LEVELS)
74      real*8  LCOEF(4), LKCOEF(L_LEVELS,4)
75
76      real*8 taugsurf(L_NSPECTV,L_NGAUSS-1), TRAYAER
77
78
79
80
81
82!     mixing ratio variables
83      real*8 QVAR(L_LEVELS), WRATIO(L_LEVELS)
84      real*8 KCOEF(4)
85      integer NVAR(L_LEVELS)
86
87  ! temporary variables for multiple aerosol calculation
88  real*8 atemp(L_NLAYRAD,L_NSPECTV)
89  real*8 btemp(L_NLAYRAD,L_NSPECTV)
90  real*8 ctemp(L_NLAYRAD,L_NSPECTV)
91
92!     variables for k in units m^-1
93      real*8 rho, dz
94
95!=======================================================================
96!     Determine the total gas opacity throughout the column, for each
97!     spectral interval, NW, and each Gauss point, NG.
98!     Calculate the continuum opacities, i.e., those that do not depend on
99!     NG, the Gauss index.
100
101taugsurf(:,:) = 0.0
102
103  do K=2,L_LEVELS
104         DPR(K) = PLEV(K)-PLEV(K-1)
105
106
107!         rho  = PLEV(K)/(R*TMID(K))
108         rho  = PMID(K)/(R*TMID(K))
109         dz   = -DPR(k)/(g*rho)
110
111         U(k)   = Cmk*DPR(k)
112
113
114
115
116         call tpindex(PMID(K),TMID(K),QVAR(K),pfgasref,tgasref,WREFVAR, &
117             LCOEF,MT(K),MP(K),NVAR(K),WRATIO(K))
118
119         do LK=1,4
120            LKCOEF(K,LK) = LCOEF(LK)
121         end do
122  end do                    ! levels
123
124  ! Spectral dependance of aerosol absorption
125  do iaer=1,naerkind
126     do NW=1,L_NSPECTV
127        do K=2,L_LEVELS
128           TAEROS(K,NW,IAER) = TAUAERO(K,IAER) * QXVAER(K,NW,IAER)
129        end do
130     end do
131  end do
132
133  ! Rayleigh scattering
134  do NW=1,L_NSPECTV
135     do K=2,L_LEVELS
136        TRAY(K,NW)   = TAURAY(NW) * DPR(K)
137     end do
138  end do
139
140!     we ignore K=1... hope this is ok...
141  do K=2,L_LEVELS
142
143     do NW=1,L_NSPECTV
144
145        TRAYAER = TRAY(K,NW)
146        !     TRAYAER is Tau RAYleigh scattering, plus AERosol opacity
147        do iaer=1,naerkind
148           TRAYAER = TRAYAER + TAEROS(K,NW,IAER)
149        end do
150
151        do NG=1,L_NGAUSS-1
152
153           ! Now compute TAUGAS
154
155           ! Interpolate between water mixing ratios
156           ! WRATIO = 0.0 if the requested water amount is equal to, or outside the
157           ! the water data range
158
159           if (L_REFVAR.eq.1)then ! added by RW for special no variable case
160
161                  KCOEF(1) = GASV(MT(K),MP(K),1,NW,NG)
162                  KCOEF(2) = GASV(MT(K),MP(K)+1,1,NW,NG)
163                  KCOEF(3) = GASV(MT(K)+1,MP(K)+1,1,NW,NG)
164                  KCOEF(4) = GASV(MT(K)+1,MP(K),1,NW,NG)
165
166           else
167
168               KCOEF(1) = GASV(MT(K),MP(K),NVAR(K),NW,NG) + WRATIO(K)*  &
169                   (GASV(MT(K),MP(K),NVAR(K)+1,NW,NG) -                 &
170                   GASV(MT(K),MP(K),NVAR(K),NW,NG))
171
172               KCOEF(2) = GASV(MT(K),MP(K)+1,NVAR(K),NW,NG) + WRATIO(K)* &
173                   (GASV(MT(K),MP(K)+1,NVAR(K)+1,NW,NG) -                &
174                   GASV(MT(K),MP(K)+1,NVAR(K),NW,NG))
175
176             KCOEF(3) = GASV(MT(K)+1,MP(K)+1,NVAR(K),NW,NG) + WRATIO(K)* &
177                   (GASV(MT(K)+1,MP(K)+1,NVAR(K)+1,NW,NG) -  &
178                   GASV(MT(K)+1,MP(K)+1,NVAR(K),NW,NG))
179
180               KCOEF(4) = GASV(MT(K)+1,MP(K),NVAR(K),NW,NG) + WRATIO(K)* &
181                   (GASV(MT(K)+1,MP(K),NVAR(K)+1,NW,NG) -  &
182                   GASV(MT(K)+1,MP(K),NVAR(K),NW,NG))
183           endif
184
185!     Interpolate the gaseous k-coefficients to the requested T,P values
186
187           ANS = LKCOEF(K,1)*KCOEF(1) + LKCOEF(K,2)*KCOEF(2) + &
188                   LKCOEF(K,3)*KCOEF(3) + LKCOEF(K,4)*KCOEF(4)
189
190           TAUGAS          = U(k)*ANS
191
192           TAUGSURF(NW,NG) = TAUGSURF(NW,NG) + TAUGAS
193           DTAUKV(K,nw,ng) = TAUGAS + TRAYAER
194!               write(21,*) 'TB17 taugas',K,NW,ng,TAUGAS
195
196
197        end do
198
199
200!     Now fill in the "clear" part of the spectrum (NG = L_NGAUSS),
201!     which holds continuum opacity only
202
203        NG = L_NGAUSS
204        DTAUKV(K,nw,ng) = TRAYAER ! Scattering
205
206     end do
207  end do
208
209!=======================================================================
210!     Now the full treatment for the layers, where besides the opacity
211!     we need to calculate the scattering albedo and asymmetry factors
212      !TAUAEROLK(:,:,:) = 1.e-20 ! TB17
213
214  do iaer=1,naerkind
215    DO NW=1,L_NSPECTV
216      DO K=2,L_LEVELS
217           TAUAEROLK(K,NW,IAER) = TAUAERO(K,IAER) * QSVAER(K,NW,IAER) ! effect of scattering albedo
218           !TAUAEROLK(K,NW,IAER) = max(TAUAEROLK(K,NW,IAER),1.e-20) ! TB17
219      end do
220    ENDDO
221  ENDDO
222  !print*, 'TBbug  TAUAEROLK =', TAUAEROLK
223
224  DO NW=1,L_NSPECTV
225     DO L=1,L_NLAYRAD-1
226        K              = 2*L+1
227        atemp(L,NW) = SUM(GVAER(K,NW,1:naerkind) * TAUAEROLK(K,NW,1:naerkind))+SUM(GVAER(K+1,NW,1:naerkind) * TAUAEROLK(K+1,NW,1:naerkind))
228        btemp(L,NW) = SUM(TAUAEROLK(K,NW,1:naerkind)) + SUM(TAUAEROLK(K+1,NW,1:naerkind))
229        ctemp(L,NW) = btemp(L,NW) + 0.9999*(TRAY(K,NW) + TRAY(K+1,NW))  ! JVO 2017 : does this 0.999 is really meaningful ?
230        btemp(L,NW) = btemp(L,NW) + TRAY(K,NW) + TRAY(K+1,NW)
231        COSBV(L,NW,1:L_NGAUSS) = atemp(L,NW)/btemp(L,NW)
232     END DO ! L vertical loop
233
234     ! Last level
235     L           = L_NLAYRAD
236     K           = 2*L+1
237     atemp(L,NW) = SUM(GVAER(K,NW,1:naerkind) * TAUAEROLK(K,NW,1:naerkind))
238     btemp(L,NW) = SUM(TAUAEROLK(K,NW,1:naerkind))
239     ctemp(L,NW) = btemp(L,NW) + 0.9999*TRAY(K,NW) ! JVO 2017 : does this 0.999 is really meaningful ?
240     btemp(L,NW) = btemp(L,NW) + TRAY(K,NW)
241     COSBV(L,NW,1:L_NGAUSS) = atemp(L,NW)/btemp(L,NW)
242
243
244  END DO                    ! NW spectral loop
245
246  DO NG=1,L_NGAUSS
247    DO NW=1,L_NSPECTV
248     DO L=1,L_NLAYRAD-1
249
250        K              = 2*L+1
251        DTAUV(L,nw,ng) = DTAUKV(K,NW,NG) + DTAUKV(K+1,NW,NG)
252        WBARV(L,nw,ng) = ctemp(L,NW) / DTAUV(L,nw,ng)
253
254      END DO ! L vertical loop
255
256        ! Last level
257
258        L              = L_NLAYRAD
259        K              = 2*L+1
260        DTAUV(L,nw,ng) = DTAUKV(K,NW,NG)
261
262        WBARV(L,NW,NG) = ctemp(L,NW) / DTAUV(L,NW,NG)
263        !print*, 'TB22 : WBARV(L)=',WBARV(L,NW,NG),NW,NG
264        !print*, 'TB22 : ctemp(L)=',ctemp(L,NW),NW
265        !print*, 'TB22 : dtauv(L)=',DTAUV(L,NW,NG),NW,NG
266     END DO                 ! NW spectral loop
267  END DO                    ! NG Gauss loop
268
269  ! Total extinction optical depths
270
271  DO NG=1,L_NGAUSS       ! full gauss loop
272     DO NW=1,L_NSPECTV
273        TAUV(1,NW,NG)=0.0D0
274        DO L=1,L_NLAYRAD
275           TAUV(L+1,NW,NG)=TAUV(L,NW,NG)+DTAUV(L,NW,NG)
276        END DO
277
278        TAUCUMV(1,NW,NG)=0.0D0
279        DO K=2,L_LEVELS
280           TAUCUMV(K,NW,NG)=TAUCUMV(K-1,NW,NG)+DTAUKV(K,NW,NG)
281        END DO
282     END DO
283  END DO                 ! end full gauss loop
284
285
286  return
287
288
289end subroutine optcv_pluto
290
291END MODULE optcv_pluto_mod
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.