source: trunk/LMDZ.TITAN/libf/phytitan/optcv.F90 @ 1647

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+ Major clean of the new LMDZ.TITAN from too-generic options and routines (water, co2, ocean, surface type ...)
+ From this revision LMDZ.TITAN begins to be really separated from LMDZ.GENERIC
+ Partial desactivation of aerosols, only the dummy case is still enabled to keep the code running ( new aerosol routines to come in followings commits )

JVO

  • Property svn:executable set to *
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Line 
1SUBROUTINE 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,indv,glat_ig
7  use gases_h
8  use comcstfi_mod, only: g, r, mugaz
9  use callkeys_mod, only: continuum,graybody,callgasvis
10
11  implicit none
12
13  !==================================================================
14  !     
15  !     Purpose
16  !     -------
17  !     Calculates shortwave optical constants at each level.
18  !     
19  !     Authors
20  !     -------
21  !     Adapted from the NASA Ames code by R. Wordsworth (2009)
22  !     
23  !==================================================================
24  !     
25  !     THIS SUBROUTINE SETS THE OPTICAL CONSTANTS IN THE VISUAL 
26  !     IT CALCUALTES FOR EACH LAYER, FOR EACH SPECRAL INTERVAL IN THE VISUAL
27  !     LAYER: WBAR, DTAU, COSBAR
28  !     LEVEL: TAU
29  !     
30  !     TAUV(L,NW,NG) is the cumulative optical depth at the top of radiation code
31  !     layer L. NW is spectral wavelength interval, ng the Gauss point index.
32  !     
33  !     TLEV(L) - Temperature at the layer boundary
34  !     PLEV(L) - Pressure at the layer boundary (i.e. level)
35  !     GASV(NT,NPS,NW,NG) - Visible k-coefficients
36  !     
37  !-------------------------------------------------------------------
38
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
49  ! for aerosols
50  real*8  QXVAER(L_LEVELS+1,L_NSPECTV,NAERKIND)
51  real*8  QSVAER(L_LEVELS+1,L_NSPECTV,NAERKIND)
52  real*8  GVAER(L_LEVELS+1,L_NSPECTV,NAERKIND)
53  real*8  TAUAERO(L_LEVELS+1,NAERKIND)
54  real*8  TAUAEROLK(L_LEVELS+1,L_NSPECTV,NAERKIND)
55  real*8  TAEROS(L_LEVELS,L_NSPECTV,NAERKIND)
56
57  integer L, NW, NG, K, LK, IAER
58  integer MT(L_LEVELS), MP(L_LEVELS), NP(L_LEVELS)
59  real*8  ANS, TAUGAS
60  real*8  TAURAY(L_NSPECTV)
61  real*8  TRAY(L_LEVELS,L_NSPECTV)
62  real*8  TRAYAER
63  real*8  DPR(L_LEVELS), U(L_LEVELS)
64  real*8  LCOEF(4), LKCOEF(L_LEVELS,4)
65
66  real*8 taugsurf(L_NSPECTV,L_NGAUSS-1)
67  real*8 DCONT,DAERO
68  double precision wn_cont, p_cont, p_air, T_cont, dtemp, dtempc
69  double precision p_cross
70
71  ! variable species mixing ratio variables
72  real*8  QVAR(L_LEVELS), WRATIO(L_LEVELS), MUVAR(L_LEVELS)
73  real*8  KCOEF(4)
74  integer NVAR(L_LEVELS)
75
76  ! temporary variables for multiple aerosol calculation
77  real*8 atemp(L_NLAYRAD,L_NSPECTV)
78  real*8 btemp(L_NLAYRAD,L_NSPECTV)
79  real*8 ctemp(L_NLAYRAD,L_NSPECTV)
80
81  ! variables for k in units m^-1
82  real*8 dz(L_LEVELS)
83
84  integer igas, jgas
85
86  integer interm
87
88  !! AS: to save time in computing continuum (see bilinearbig)
89  IF (.not.ALLOCATED(indv)) THEN
90      ALLOCATE(indv(L_NSPECTV,ngasmx,ngasmx))
91      indv = -9999 ! this initial value means "to be calculated"
92  ENDIF
93
94  !=======================================================================
95  !     Determine the total gas opacity throughout the column, for each
96  !     spectral interval, NW, and each Gauss point, NG.
97  !     Calculate the continuum opacities, i.e., those that do not depend on
98  !     NG, the Gauss index.
99
100  taugsurf(:,:) = 0.0
101  dpr(:)        = 0.0
102  lkcoef(:,:)   = 0.0
103
104  do K=2,L_LEVELS
105     DPR(k) = PLEV(K)-PLEV(K-1)
106
107     ! if we have continuum opacities, we need dz
108
109      dz(k) = dpr(k)*R*TMID(K)/(glat_ig*PMID(K))*mugaz/muvar(k)
110      U(k)  = Cmk*DPR(k)*mugaz/muvar(k)     ! only Cmk line in optci.F 
111          !JL13 the mugaz/muvar factor takes into account water meanmolecular weight if water is present
112     
113
114     call tpindex(PMID(K),TMID(K),QVAR(K),pfgasref,tgasref,WREFVAR, &
115          LCOEF,MT(K),MP(K),NVAR(K),WRATIO(K))
116
117     do LK=1,4
118        LKCOEF(K,LK) = LCOEF(LK)
119     end do
120  end do                    ! levels
121
122
123  do iaer=1,naerkind
124     do NW=1,L_NSPECTV
125        do K=2,L_LEVELS
126           TAEROS(K,NW,IAER) = TAUAERO(K,IAER) * QXVAER(K,NW,IAER)
127        end do                    ! levels
128     end do
129  end do
130  do NW=1,L_NSPECTV
131     do K=2,L_LEVELS
132        TRAY(K,NW)   = TAURAY(NW) * DPR(K)
133     end do                    ! levels
134  end do
135 
136  !     we ignore K=1...
137  do K=2,L_LEVELS
138
139     do NW=1,L_NSPECTV
140
141        TRAYAER = TRAY(K,NW)
142        !     TRAYAER is Tau RAYleigh scattering, plus AERosol opacity
143        do iaer=1,naerkind
144           TRAYAER = TRAYAER + TAEROS(K,NW,IAER)
145        end do
146
147        DCONT = 0.0 ! continuum absorption
148
149        if(continuum.and.(.not.graybody).and.callgasvis)then
150           ! include continua if necessary
151           wn_cont = dble(wnov(nw))
152           T_cont  = dble(TMID(k))
153           do igas=1,ngasmx
154
155              if(gfrac(igas).eq.-1)then ! variable
156                 p_cont  = dble(PMID(k)*scalep*QVAR(k)) ! qvar = mol/mol
157              else
158                 p_cont  = dble(PMID(k)*scalep*gfrac(igas)*(1.-QVAR(k)))
159              endif
160
161              dtemp=0.0
162              if(igas.eq.igas_N2)then
163
164                 interm = indv(nw,igas,igas)
165!                 call interpolateN2N2(wn_cont,T_cont,p_cont,dtemp,.false.,interm)
166                 indv(nw,igas,igas) = interm
167                 ! only goes to 500 cm^-1, so unless we're around a cold brown dwarf, this is irrelevant in the visible
168
169              elseif(igas.eq.igas_H2)then
170
171                 ! first do self-induced absorption
172                 interm = indv(nw,igas,igas)
173                 call interpolateH2H2(wn_cont,T_cont,p_cont,dtemp,.false.,interm)
174                 indv(nw,igas,igas) = interm
175
176                 ! then cross-interactions with other gases
177                 do jgas=1,ngasmx
178                    p_cross = dble(PMID(k)*scalep*gfrac(jgas)*(1.-QVAR(k)))
179                    dtempc  = 0.0
180                    if(jgas.eq.igas_N2)then
181                       interm = indv(nw,igas,jgas)
182                       call interpolateN2H2(wn_cont,T_cont,p_cross,p_cont,dtempc,.false.,interm)
183                       indv(nw,igas,jgas) = interm
184                       ! should be irrelevant in the visible
185                    endif
186                    dtemp = dtemp + dtempc
187                 enddo
188
189              endif
190
191              DCONT = DCONT + dtemp
192
193           enddo
194
195           DCONT = DCONT*dz(k)
196
197        endif
198
199        do ng=1,L_NGAUSS-1
200
201           ! Now compute TAUGAS
202
203           ! Interpolate between water mixing ratios
204           ! WRATIO = 0.0 if the requested water amount is equal to, or outside the
205           ! the water data range
206
207           if(L_REFVAR.eq.1)then ! added by RW for special no variable case
208              KCOEF(1) = GASV(MT(K),MP(K),1,NW,NG)
209              KCOEF(2) = GASV(MT(K),MP(K)+1,1,NW,NG)
210              KCOEF(3) = GASV(MT(K)+1,MP(K)+1,1,NW,NG)
211              KCOEF(4) = GASV(MT(K)+1,MP(K),1,NW,NG)
212           else
213
214              KCOEF(1) = GASV(MT(K),MP(K),NVAR(K),NW,NG) + WRATIO(K)*    &
215                   (GASV(MT(K),MP(K),NVAR(K)+1,NW,NG) -                  &
216                   GASV(MT(K),MP(K),NVAR(K),NW,NG))
217
218              KCOEF(2) = GASV(MT(K),MP(K)+1,NVAR(K),NW,NG) + WRATIO(K)*  &
219                   (GASV(MT(K),MP(K)+1,NVAR(K)+1,NW,NG) -                &
220                   GASV(MT(K),MP(K)+1,NVAR(K),NW,NG))
221
222              KCOEF(3) = GASV(MT(K)+1,MP(K)+1,NVAR(K),NW,NG) + WRATIO(K)*&
223                   (GASV(MT(K)+1,MP(K)+1,NVAR(K)+1,NW,NG) -              &
224                   GASV(MT(K)+1,MP(K)+1,NVAR(K),NW,NG))
225
226              KCOEF(4) = GASV(MT(K)+1,MP(K),NVAR(K),NW,NG) + WRATIO(K)*  &
227                   (GASV(MT(K)+1,MP(K),NVAR(K)+1,NW,NG) -                &
228                   GASV(MT(K)+1,MP(K),NVAR(K),NW,NG))
229
230           endif
231
232           ! Interpolate the gaseous k-coefficients to the requested T,P values
233
234           ANS = LKCOEF(K,1)*KCOEF(1) + LKCOEF(K,2)*KCOEF(2) +            &
235                LKCOEF(K,3)*KCOEF(3) + LKCOEF(K,4)*KCOEF(4)
236
237           TAUGAS  = U(k)*ANS
238
239           TAUGSURF(NW,NG) = TAUGSURF(NW,NG) + TAUGAS + DCONT
240           DTAUKV(K,nw,ng) = TAUGAS &
241                             + TRAYAER & ! TRAYAER includes all scattering contributions
242                             + DCONT ! For parameterized continuum aborption
243
244        end do
245
246        ! Now fill in the "clear" part of the spectrum (NG = L_NGAUSS),
247        ! which holds continuum opacity only
248
249        NG              = L_NGAUSS
250        DTAUKV(K,nw,ng) = TRAY(K,NW) + DCONT ! For parameterized continuum absorption
251
252        do iaer=1,naerkind
253           DTAUKV(K,nw,ng) = DTAUKV(K,nw,ng) +  TAEROS(K,NW,IAER)
254        end do ! a bug was here!
255
256     end do
257  end do
258
259
260  !=======================================================================
261  !     Now the full treatment for the layers, where besides the opacity
262  !     we need to calculate the scattering albedo and asymmetry factors
263
264  do iaer=1,naerkind
265    DO NW=1,L_NSPECTV
266      DO K=2,L_LEVELS   ! AS: shouldn't this be L_LEVELS+1 ? (see optci)
267           TAUAEROLK(K,NW,IAER) = TAUAERO(K,IAER) * QSVAER(K,NW,IAER)
268      ENDDO
269    ENDDO
270  end do
271
272  DO NW=1,L_NSPECTV
273     DO L=1,L_NLAYRAD-1
274        K              = 2*L+1
275        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))
276        btemp(L,NW) = SUM(TAUAEROLK(K,NW,1:naerkind)) + SUM(TAUAEROLK(K+1,NW,1:naerkind))
277        ctemp(L,NW) = btemp(L,NW) + 0.9999*(TRAY(K,NW) + TRAY(K+1,NW))
278        btemp(L,NW) = btemp(L,NW) + TRAY(K,NW) + TRAY(K+1,NW)
279        COSBV(L,NW,1:L_NGAUSS) = atemp(L,NW)/btemp(L,NW)
280     END DO ! L vertical loop
281     
282     !last level
283     L              = L_NLAYRAD
284     K              = 2*L+1
285     atemp(L,NW)    = SUM(GVAER(K,NW,1:naerkind) * TAUAEROLK(K,NW,1:naerkind))
286     btemp(L,NW) = SUM(TAUAEROLK(K,NW,1:naerkind))
287     ctemp(L,NW) = btemp(L,NW) + 0.9999*TRAY(K,NW)
288     btemp(L,NW) = btemp(L,NW) + TRAY(K,NW)
289     COSBV(L,NW,1:L_NGAUSS) = atemp(L,NW)/btemp(L,NW)
290     
291     
292  END DO                    ! NW spectral loop
293
294  DO NG=1,L_NGAUSS
295    DO NW=1,L_NSPECTV
296     DO L=1,L_NLAYRAD-1
297
298        K              = 2*L+1
299        DTAUV(L,nw,ng) = DTAUKV(K,NW,NG) + DTAUKV(K+1,NW,NG)
300        WBARV(L,nw,ng) = ctemp(L,NW) / DTAUV(L,nw,ng)
301
302      END DO ! L vertical loop
303
304        !     No vertical averaging on bottom layer
305
306        L              = L_NLAYRAD
307        K              = 2*L+1
308        DTAUV(L,nw,ng) = DTAUKV(K,NW,NG)
309
310        WBARV(L,NW,NG) = ctemp(L,NW) / DTAUV(L,NW,NG)
311     END DO                 ! NW spectral loop
312  END DO                    ! NG Gauss loop
313
314  ! Total extinction optical depths
315
316  DO NG=1,L_NGAUSS       ! full gauss loop
317     DO NW=1,L_NSPECTV       
318        TAUV(1,NW,NG)=0.0D0
319        DO L=1,L_NLAYRAD
320           TAUV(L+1,NW,NG)=TAUV(L,NW,NG)+DTAUV(L,NW,NG)
321        END DO
322
323        TAUCUMV(1,NW,NG)=0.0D0
324        DO K=2,L_LEVELS
325           TAUCUMV(K,NW,NG)=TAUCUMV(K-1,NW,NG)+DTAUKV(K,NW,NG)
326        END DO
327     END DO           
328  END DO                 ! end full gauss loop
329
330
331  return
332
333
334end subroutine optcv
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.