source: trunk/LMDZ.VENUS/libf/phyvenus/photolysis_online.F @ 3094

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on-line photolysis: bug fix in the vertical grid used by the UV code at the top of the atmosphere.

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Line 
1!==============================================================================
2
3      subroutine photolysis_online(nlayer, nb_phot_max,
4     $           alt, press, temp, mmean,
5     $           i_co2, i_co, i_o, i_o1d, i_o2, i_o3,i_h2,
6     $           i_oh, i_ho2, i_h2o2, i_h2o,i_h,i_hcl,
7     $           i_cl2, i_hocl, i_so2, i_so, i_so3, i_s2,
8     $           i_clo, i_ocs, i_cocl2, i_h2so4, i_cl,                 
9     $           i_no2, i_no, i_n2, i_n2d, nesp, rm,
10     $           sza, dist_sol, v_phot)
11
12      use photolysis_mod
13
14      implicit none
15     
16!     input
17
18      integer, intent(in) :: nesp                                    ! total number of chemical species
19      integer, intent(in) :: nlayer
20      integer, intent(in) :: nb_phot_max
21      integer, intent(in) :: i_co2, i_co, i_o, i_o1d, i_o2, i_o3,
22     $                       i_oh, i_ho2, i_h2o2, i_h2o, i_h, i_hcl,
23     $                       i_cl2, i_hocl, i_so2, i_so, i_so3,i_s2,
24     $                       i_clo,i_ocs, i_cl, i_cocl2, i_h2so4,
25     $                       i_no2,i_no, i_n2, i_n2d, i_h2
26
27      real, dimension(nlayer), intent(in) :: press, temp, mmean      ! pressure (hpa)/temperature (k)/mean molecular mass (g.mol-1)
28      real, dimension(nlayer), intent(in) :: alt                     ! altitude (km)
29      real, dimension(nlayer,nesp), intent(in) :: rm                 ! mixing ratios
30      real :: tau                                                    ! integrated aerosol optical depth at the surface
31      real, intent(in) :: sza                                        ! solar zenith angle (degrees)
32      real, intent(in) :: dist_sol                                   ! solar distance (au)
33
34!     output
35
36      real (kind = 8), dimension(nlayer,nb_phot_max) :: v_phot       ! photolysis rates (s-1)
37 
38!     solar flux at venus
39
40      real, dimension(nw) :: fvenus                                  ! solar flux (w.m-2.nm-1)
41      real :: factor
42
43!     cross-sections
44
45      real, dimension(nlayer,nw,nphot) :: sj                         ! general cross-section array (cm2)
46
47!     atmosphere
48
49      real, dimension(nlayer+1) :: zpress, zalt, ztemp, zmmean       ! pressure (hpa)/altitude (km)/temperature (k)/mean molecular mass (g.mol-1)
50
51      real, dimension(nlayer+1) :: colinc                            ! air column increment (molecule.cm-2)
52      real, dimension(nlayer+1,nw) :: dtrl                           ! rayleigh optical depth
53      real, dimension(nlayer+1,nw) :: dtaer                          ! aerosol optical depth
54      real, dimension(nlayer+1,nw) :: omaer                          ! aerosol single scattering albedo
55      real, dimension(nlayer+1,nw) :: gaer                           ! aerosol asymmetry parameter
56      real, dimension(nlayer+1,nw) :: dtcld                          ! cloud optical depth
57      real, dimension(nlayer+1,nw) :: omcld                          ! cloud single scattering albedo
58      real, dimension(nlayer+1,nw) :: gcld                           ! cloud asymmetry parameter
59      real, dimension(nlayer+1,nw,nabs) :: dtgas                     ! optical depth for each gas
60      real, dimension(nlayer+1,nw) :: dagas                          ! total gas optical depth
61      real, dimension(nlayer+1) :: edir, edn, eup                    ! normalised irradiances
62      real, dimension(nlayer+1) :: fdir, fdn, fup                    ! normalised actinic fluxes
63      real, dimension(nlayer+1) :: saflux                            ! total actinic flux
64
65      integer, dimension(0:nlayer+1) :: nid
66      real, dimension(0:nlayer+1,nlayer+1) :: dsdh
67
68      integer :: j_o2_o, j_o2_o1d, j_co2_o, j_co2_o1d, j_o3_o1d, j_o3_o,
69     $           j_h2o, j_h2o2, j_ho2, j_h, j_hcl, j_cl2, j_hocl, j_so2,
70     $           j_so, j_so3,j_s2, j_clo, j_ocs, j_cocl2, j_h2so4,
71     $           j_no2, j_no, j_n2, j_h2
72
73      integer :: a_o2, a_co2, a_o3, a_h2o, a_h2o2, a_ho2, a_hcl, a_cl2,
74     $           a_hocl, a_so2, a_so, a_so3, a_s2, a_clo, a_ocs,
75     $           a_cocl2, a_h2so4, a_no2, a_no, a_n2, a_h2
76      integer :: nlev, i, ilay, ilev, iw, ialt
77      real    :: deltaj
78      logical :: deutchem
79
80!     absorbing gas numbering
81
82      a_o2      = 1      ! o2
83      a_co2     = 2      ! co2
84      a_o3      = 3      ! o3
85      a_h2      = 4      ! h2
86      a_h2o     = 5      ! h2o
87      a_h2o2    = 6      ! h2o2
88      a_ho2     = 7      ! ho2
89      a_hcl     = 8      ! hcl
90      a_cl2     = 9      ! cl2
91      a_hocl    = 10     ! hocl
92      a_so2     = 11     ! so2
93      a_so      = 12     ! so
94      a_so3     = 13     ! so3
95      a_s2      = 14     ! s2
96      a_clo     = 15     ! clo
97      a_ocs     = 16     ! ocs
98      a_cocl2   = 17     ! cocl2
99      a_h2so4   = 18     ! h2so4
100      a_no2     = 19     ! no2
101      a_no      = 20     ! no
102      a_n2      = 21     ! n2
103
104!     photodissociation rates numbering.
105!     photodissociations must be ordered the same way in subroutine "indice"
106
107      j_o2_o    = 1      ! o2 + hv     -> o + o
108      j_o2_o1d  = 2      ! o2 + hv     -> o + o(1d)
109      j_co2_o   = 3      ! co2 + hv    -> co + o
110      j_co2_o1d = 4      ! co2 + hv    -> co + o(1d)
111      j_o3_o1d  = 5      ! o3 + hv     -> o2 + o(1d)
112      j_o3_o    = 6      ! o3 + hv     -> o2 + o
113      j_h2      = 7      ! h2 + hv     -> h + h
114      j_h2o     = 8      ! h2o + hv    -> h + oh
115      j_ho2     = 9      ! ho2 + hv    -> oh + o
116      j_h2o2    = 10     ! h2o2 + hv   -> oh + oh
117      j_hcl     = 11     ! hcl + hv    -> h + cl
118      j_cl2     = 12     ! cl2 + hv    -> cl + cl
119      j_hocl    = 13     ! hocl + hv   -> oh + cl
120      j_so2     = 14     ! so2 + hv    -> so + o
121      j_so      = 15     ! so + hv     -> s + o
122      j_so3     = 16     ! so3 + hv    -> so2 + o
123      j_s2      = 17     ! s2 + hv     -> s + s
124      j_clo     = 18     ! clo + hv    -> cl + o
125      j_ocs     = 19     ! ocs + hv    -> co + s
126      j_cocl2   = 20     ! cocl2 + hv  -> 2cl + co
127      j_h2so4   = 21     ! h2so4 + hv  -> so3 + h2o
128      j_no2     = 22     ! no2 + hv    -> no + o
129      j_no      = 23     ! no + hv     -> n + o
130      j_n2      = 24     ! n2 + hv     -> n(2d) + n
131
132!     j_hdo_od  =        ! hdo + hv    -> od + h
133!     j_hdo_d   =        ! hdo + hv    -> d + oh
134
135!==== define working vertical grid for the uv radiative code
136
137      nlev = nlayer + 1
138
139      do ilev = 1,nlev-1
140         zpress(ilev) = press(ilev)
141         zalt(ilev)   = alt(ilev)
142         ztemp(ilev)  = temp(ilev)
143         zmmean(ilev) = mmean(ilev)
144      end do
145
146      zpress(nlev) = 0.                  ! top of the atmosphere
147      zalt(nlev)   = zalt(nlev-1) + (zalt(nlev-1) - zalt(nlev-2))
148      ztemp(nlev)  = ztemp(nlev-1)
149      zmmean(nlev) = zmmean(nlev-1)
150
151!==== air column increments and rayleigh optical depth
152
153      call setair(nlev, nw, wl, wc, zpress, ztemp, zmmean, colinc, dtrl)
154
155!==== set temperature-dependent cross-sections and optical depths
156
157      dtgas(:,:,:) = 0.
158
159!     o2:
160
161      call seto2(nphot, nlayer, nw, wc, mopt, temp, xso2_150, xso2_200,
162     $           xso2_250, xso2_300, yieldo2, j_o2_o, j_o2_o1d,
163     $           colinc(1:nlayer), rm(:,i_o2),
164     $           dtgas(1:nlayer,:,a_o2), sj)
165
166!     co2:
167
168      call setco2(nphot, nlayer, nw, wc, temp, xsco2_195, xsco2_295,
169     $            xsco2_370, yieldco2, j_co2_o, j_co2_o1d,
170     $            colinc(1:nlayer), rm(:,i_co2),
171     $            dtgas(1:nlayer,:,a_co2), sj)
172     
173!     o3:
174
175      call seto3(nphot, nlayer, nw, wc, temp, xso3_218, xso3_298,
176     $           j_o3_o, j_o3_o1d, colinc(1:nlayer), rm(:,i_o3),
177     $           dtgas(1:nlayer,:,a_o3), sj)
178
179!     h2o2:
180
181      call seth2o2(nphot, nlayer, nw, wc, temp, xsh2o2, j_h2o2,
182     $             colinc(1:nlayer), rm(:,i_h2o2),
183     $             dtgas(1:nlayer,:,a_h2o2), sj)
184
185!     so2:
186
187      call setso2(nphot, nlayer, nw, wc, temp, xsso2_200,xsso2_298,
188     $            xsso2_360, j_so2,colinc(1:nlayer), rm(:,i_so2),
189     $            dtgas(1:nlayer,:,a_so2), sj)
190
191!     no2:
192
193      call setno2(nphot, nlayer, nw, wc, temp, xsno2, xsno2_220,
194     $            xsno2_294, yldno2_248, yldno2_298, j_no2,
195     $            colinc(1:nlayer), rm(:,i_no2),
196     $            dtgas(1:nlayer,:,a_no2), sj)
197
198!==== temperature independent optical depths and cross-sections
199
200!     optical depths
201
202      do ilay = 1,nlayer
203         do iw = 1,nw-1
204            dtgas(ilay,iw,a_h2) = colinc(ilay)*rm(ilay,i_h2)*xsh2(iw)
205            dtgas(ilay,iw,a_h2o) = colinc(ilay)*rm(ilay,i_h2o)*xsh2o(iw)
206            dtgas(ilay,iw,a_ho2) = colinc(ilay)*rm(ilay,i_ho2)*xsho2(iw)
207            dtgas(ilay,iw,a_hcl) = colinc(ilay)*rm(ilay,i_hcl)*xshcl(iw)
208            dtgas(ilay,iw,a_cl2) = colinc(ilay)*rm(ilay,i_cl2)*xscl2(iw)
209            dtgas(ilay,iw,a_hocl) = colinc(ilay)*rm(ilay,i_hocl)
210     $      *xshocl(iw)
211            dtgas(ilay,iw,a_so) = colinc(ilay)*rm(ilay,i_so)*xsso(iw)
212            dtgas(ilay,iw,a_so3) = colinc(ilay)*rm(ilay,i_so3)*xsso3(iw)
213            dtgas(ilay,iw,a_s2) = colinc(ilay)*rm(ilay,i_s2)*xss2(iw)
214            dtgas(ilay,iw,a_clo) = colinc(ilay)*rm(ilay,i_clo)*xsclo(iw)
215            dtgas(ilay,iw,a_ocs) = colinc(ilay)*rm(ilay,i_ocs)*xsocs(iw)
216            dtgas(ilay,iw,a_cocl2) = colinc(ilay)*rm(ilay,i_cocl2)
217     $      *xscocl2(iw)
218            dtgas(ilay,iw,a_h2so4) = colinc(ilay)*rm(ilay,i_h2so4)
219     $      *xsh2so4(iw)
220            dtgas(ilay,iw,a_no) = colinc(ilay)*rm(ilay,i_no)*xsno(iw)
221            dtgas(ilay,iw,a_n2) = colinc(ilay)*rm(ilay,i_n2)*xsn2(iw)
222         end do
223      end do
224
225!     total gas optical depth
226
227      dagas(:,:) = 0.
228
229      do ilay = 1,nlayer
230         do iw = 1,nw-1
231            do i = 1,nabs
232               dagas(ilay,iw) = dagas(ilay,iw) + dtgas(ilay,iw,i)
233            end do
234         end do
235      end do
236
237!     cross-sections
238
239      do ilay = 1,nlayer
240         do iw = 1,nw-1
241            sj(ilay,iw,j_h2) = xsh2(iw)                  ! h2
242            sj(ilay,iw,j_h2o) = xsh2o(iw)                ! h2o
243            sj(ilay,iw,j_ho2) = xsho2(iw)                ! ho2
244            sj(ilay,iw,j_hcl) = xshcl(iw)                ! hcl
245            sj(ilay,iw,j_cl2) = xscl2(iw)                ! cl2
246            sj(ilay,iw,j_hocl) = xshocl(iw)              ! hocl
247            sj(ilay,iw,j_so) = xsso(iw)                  ! so
248            sj(ilay,iw,j_s2) = xss2(iw)                  ! s2
249            sj(ilay,iw,j_so3) = xsso3(iw)                ! so3
250            sj(ilay,iw,j_clo) = xsclo(iw)                ! clo
251            sj(ilay,iw,j_ocs) = xsocs(iw)                ! ocs
252            sj(ilay,iw,j_cocl2) = xscocl2(iw)            ! cocl2
253            sj(ilay,iw,j_h2so4) = xsh2so4(iw)            ! h2so4
254            sj(ilay,iw,j_no)  = xsno(iw)*yieldno(iw)     ! no
255            sj(ilay,iw,j_n2)  = xsn2(iw)*yieldn2(iw)     ! n2
256         end do
257      end do
258
259!      hdo cross section
260
261!      if (deutchem) then
262!         do ilay = 1,nlayer
263!            do iw = 1,nw-1
264!               !Two chanels for hdo, with same cross section
265!               sj(ilay,iw,j_hdo_od) = 0.5*xshdo(iw) ! hdo -> od + h
266!               sj(ilay,iw,j_hdo_d)  = 0.5*xshdo(iw) ! hdo -> d + oh
267!            end do
268!         end do
269!      end if
270
271!==== set aerosol properties and optical depth
272
273      tau = 0. ! no solid aerosols for the present time
274
275      call setaer(nlev,zalt,tau,nw,dtaer,omaer,gaer)
276
277!==== set cloud properties and optical depth
278
279      call setcld(nlev,zalt,nw,wl,dtcld,omcld,gcld)
280
281!==== slant path lengths in spherical geometry
282
283      call sphers(nlev,zalt,sza,dsdh,nid)
284
285!==== solar flux at venus
286
287      factor = (1./dist_sol)**2.
288      do iw = 1,nw-1
289         fvenus(iw) = f(iw)*factor
290      end do
291
292!==== initialise photolysis rates
293
294      v_phot(:,1:nphot) = 0.
295
296!==== start of wavelength lopp
297
298      do iw = 1,nw-1
299
300!     monochromatic radiative transfer. outputs are:
301!     normalized irradiances     edir(nlayer), edn(nlayer), eup(nlayer)
302!     normalized actinic fluxes  fdir(nlayer), fdn(nlayer), fup(nlayer)
303!     where
304!     dir = direct beam, dn = down-welling diffuse, up = up-welling diffuse
305
306         call rtlink(nlev, nw, iw, albedo(iw), sza, dsdh, nid, dtrl,
307     $               dagas, dtcld, omcld, gcld, dtaer, omaer, gaer,
308     $               edir, edn, eup, fdir, fdn, fup)
309
310
311!     spherical actinic flux
312
313         do ilay = 1,nlayer
314          saflux(ilay) = fvenus(iw)*(fdir(ilay) + fdn(ilay) + fup(ilay))
315         end do
316
317!     photolysis rate integration
318
319         do i = 1,nphot
320            do ilay = 1,nlayer
321               deltaj = saflux(ilay)*sj(ilay,iw,i)
322               v_phot(ilay,i) = v_phot(ilay,i) + deltaj*(wu(iw)-wl(iw))
323            end do
324         end do
325
326!     eliminate small values
327
328         where (v_phot(:,1:nphot) < 1.e-30)
329            v_phot(:,1:nphot) = 0.
330         end where
331         
332      end do ! iw
333
334      contains
335
336!==============================================================================
337
338      subroutine setair(nlev, nw, wl, wc, press, temp, zmmean,
339     $                  colinc, dtrl)
340
341*-----------------------------------------------------------------------------*
342*=  PURPOSE:                                                                 =*
343*=  computes air column increments and rayleigh optical depth                =*
344*-----------------------------------------------------------------------------*
345
346      implicit none
347
348!     input:
349
350      integer :: nlev, nw
351
352      real, dimension(nw)   :: wl, wc              ! lower and central wavelength grid (nm)
353      real, dimension(nlev) :: press, temp, zmmean ! pressure (hpa), temperature (k), molecular mass (g.mol-1)
354
355!     output:
356
357      real, dimension(nlev) :: colinc    ! air column increments (molecule.cm-2)
358      real, dimension(nlev,nw) :: dtrl   ! rayleigh optical depth
359
360!     local:
361
362      real, parameter :: avo = 6.022e23
363      real, parameter :: g = 8.87
364      real :: dp, nu
365      real, dimension(nw) :: srayl
366      integer :: ilev, iw
367
368!     compute column increments
369
370      do ilev = 1, nlev-1
371         dp = (press(ilev) - press(ilev+1))*100.
372         colinc(ilev) = avo*0.1*dp/(zmmean(ilev)*g)
373      end do
374      colinc(nlev) = 0.
375
376      do iw = 1, nw - 1
377
378!        co2 rayleigh cross-section
379!        ityaksov et al., chem. phys. lett., 462, 31-34, 2008
380
381         nu = 1./(wc(iw)*1.e-7)
382         srayl(iw) = 1.78e-26*nu**(4. + 0.625)
383         srayl(iw) = srayl(iw)*1.e-20 ! cm2
384
385         do ilev = 1, nlev
386            dtrl(ilev,iw) = colinc(ilev)*srayl(iw)   ! cm2
387         end do
388      end do
389
390      end subroutine setair
391
392!==============================================================================
393
394      subroutine setco2(nd, nlayer, nw, wc, tlay, xsco2_195, xsco2_295,
395     $                  xsco2_370, yieldco2, j_co2_o, j_co2_o1d,
396     $                  colinc, rm, dt, sj)
397
398!-----------------------------------------------------------------------------*
399!=  PURPOSE:                                                                 =*
400!=  Set up the CO2 temperature-dependent cross-sections and optical depth    =*
401!-----------------------------------------------------------------------------*
402
403      implicit none
404
405!     input:
406
407      integer :: nd                                              ! number of photolysis rates
408      integer :: nlayer                                          ! number of vertical layers
409      integer :: nw                                              ! number of wavelength grid points
410      integer :: j_co2_o, j_co2_o1d                              ! photolysis indexes
411      real, dimension(nw)     :: wc                              ! central wavelength for each interval
412      real, dimension(nw)     :: xsco2_195, xsco2_295, xsco2_370 ! co2 cross-sections (cm2)
413      real, dimension(nw)     :: yieldco2                        ! co2 photodissociation yield
414      real, dimension(nlayer) :: tlay                            ! temperature (k)
415      real, dimension(nlayer) :: rm                              ! co2 mixing ratio
416      real, dimension(nlayer) :: colinc                          ! air column increment (molecule.cm-2)
417
418!     output:
419
420      real, dimension(nlayer,nw)    :: dt                        !  optical depth
421      real, dimension(nlayer,nw,nd) :: sj                        !  cross-section array (cm2)
422
423!     local:
424
425      integer :: extrapol
426      integer :: i, l
427      real    :: temp, sco2
428
429!     extrapol  = 0         no extrapolation below 195 k
430!     extrapol  = 1         extrapolation below 195 k
431
432      extrapol  = 0
433
434      do i = 1, nlayer
435         if (extrapol == 1) then
436            temp = tlay(i)             
437         else
438            temp = max(tlay(i), 195.)
439         end if
440         temp = min(temp, 370.)
441         do l = 1, nw-1
442            if (temp <= 295.) then
443               if (xsco2_195(l) /= 0. .and. xsco2_295(l) /= 0.) then
444                  sco2 =  alog(xsco2_195(l))
445     $                 + (alog(xsco2_295(l)) - alog(xsco2_195(l)))
446     $                   /(295. - 195.)*(temp - 195.)
447                  sco2 = exp(sco2)
448               else
449                  sco2 = 0.
450               end if
451            else
452               if (xsco2_295(l) /= 0. .and. xsco2_370(l) /= 0.) then
453                  sco2 =  alog(xsco2_295(l))
454     $                 + (alog(xsco2_370(l)) - alog(xsco2_295(l)))
455     $                   /(370. - 295.)*(temp - 295.)
456                  sco2 = exp(sco2)
457               else
458                  sco2 = 0.
459               end if
460            end if
461
462!           optical depth
463
464            dt(i,l) = colinc(i)*rm(i)*sco2
465   
466!           production of o(1d) for wavelengths shorter than 167 nm
467
468            if (wc(l) >= 167.) then
469               sj(i,l,j_co2_o) = sco2*yieldco2(l)
470               sj(i,l,j_co2_o1d) = 0.
471            else
472               sj(i,l,j_co2_o) = 0.
473               sj(i,l,j_co2_o1d) = sco2*yieldco2(l)
474            end if
475         end do
476      end do
477
478      end subroutine setco2
479
480!==============================================================================
481
482      subroutine seto2(nd, nlayer, nw, wc, mopt, tlay, xso2_150,
483     $                 xso2_200, xso2_250, xso2_300, yieldo2, j_o2_o,
484     $                 j_o2_o1d, colinc, rm, dt, sj)
485
486!-----------------------------------------------------------------------------*
487!=  PURPOSE:                                                                 =*
488!=  Set up the O2 temperature-dependent cross-sections and optical depth     =*
489!-----------------------------------------------------------------------------*
490
491      implicit none
492
493!     input:
494
495      integer :: nd                                            ! number of photolysis rates
496      integer :: nlayer                                        ! number of vertical layers
497      integer :: nw                                            ! number of wavelength grid points
498      integer :: mopt                                          ! high-res/low-res switch
499      integer :: j_o2_o, j_o2_o1d                              ! photolysis indexes
500      real, dimension(nw)     :: wc                            ! central wavelength for each interval
501      real, dimension(nw)     :: xso2_150, xso2_200, xso2_250, ! o2 cross-sections (cm2)
502     $                           xso2_300
503      real, dimension(nw)     :: yieldo2                       ! o2 photodissociation yield
504      real, dimension(nlayer) :: tlay                          ! temperature (k)
505      real, dimension(nlayer) :: rm                            ! o2 mixing ratio
506      real, dimension(nlayer) :: colinc                        ! air column increment (molecule.cm-2)
507
508!     output:
509
510      real, dimension(nlayer,nw)    :: dt                      !  optical depth
511      real, dimension(nlayer,nw,nd) :: sj                      !  cross-section array (cm2)
512
513!     local:
514
515      integer :: ilev, iw
516      real    :: temp
517      real    :: xso2, factor
518
519!     correction by factor if low-resolution in schumann-runge bands
520
521      if (mopt == 1) then
522         factor = 1.
523      else if (mopt == 2 .or. mopt == 3) then
524         factor = 0.8
525      end if
526
527!     calculate temperature dependance
528
529      do ilev = 1,nlayer
530         temp = max(tlay(ilev),150.)
531         temp = min(temp, 300.)
532         do iw = 1, nw-1
533            if (tlay(ilev) > 250.) then
534               xso2 = xso2_250(iw) + (xso2_300(iw) - xso2_250(iw))
535     $                              /(300. - 250.)*(temp - 250.)
536            else if (tlay(ilev) > 200.) then
537               xso2 = xso2_200(iw) + (xso2_250(iw) - xso2_200(iw))
538     $                              /(250. - 200.)*(temp - 200.)
539            else
540               xso2 = xso2_150(iw) + (xso2_200(iw) - xso2_150(iw))
541     $                              /(200. - 150.)*(temp - 150.)
542            end if
543
544            if (wc(iw) > 180. .and. wc(iw) < 200.) then
545               xso2 = xso2*factor
546            end if
547
548!     optical depth
549
550            dt(ilev,iw) = colinc(ilev)*rm(ilev)*xso2
551
552!     production of o(1d) for wavelengths shorter than 175 nm
553
554            if (wc(iw) >= 175.) then
555               sj(ilev,iw,j_o2_o)   = xso2*yieldo2(iw)
556               sj(ilev,iw,j_o2_o1d) = 0.
557            else
558               sj(ilev,iw,j_o2_o)   = 0.
559               sj(ilev,iw,j_o2_o1d) = xso2*yieldo2(iw)
560            end if
561
562         end do
563      end do
564
565      end subroutine seto2
566
567!==============================================================================
568
569      subroutine seto3(nd, nlayer, nw, wc, tlay, xso3_218, xso3_298,
570     $                 j_o3_o, j_o3_o1d,
571     $                 colinc, rm, dt, sj)
572
573!-----------------------------------------------------------------------------*
574!=  PURPOSE:                                                                 =*
575!=  Set up the O3 temperature dependent cross-sections and optical depth     =*
576!-----------------------------------------------------------------------------*
577
578      implicit none
579
580!     input:
581
582      integer :: nd                                            ! number of photolysis rates
583      integer :: nlayer                                        ! number of vertical layers
584      integer :: nw                                            ! number of wavelength grid points
585      integer :: j_o3_o, j_o3_o1d                              ! photolysis indexes
586      real, dimension(nw)     :: wc                            ! central wavelength for each interval
587      real, dimension(nw)     :: xso3_218, xso3_298            ! o3 cross-sections (cm2)
588      real, dimension(nlayer) :: tlay                          ! temperature (k)
589      real, dimension(nlayer) :: rm                            ! o3 mixing ratio
590      real, dimension(nlayer) :: colinc                        ! air column increment (molecule.cm-2)
591
592!     output:
593
594      real, dimension(nlayer,nw)    :: dt                      !  optical depth
595      real, dimension(nlayer,nw,nd) :: sj                      !  cross-section array (cm2)
596
597!     local:
598!
599      integer :: ilev, iw
600      real :: temp
601      real, dimension(nw) :: xso3(nw)
602      real, dimension(nw) :: qy1d                 ! quantum yield for o(1d) production
603      real :: q1, q2, a1, a2, a3
604
605      do ilev = 1, nlayer
606         temp = max(tlay(ilev), 218.)
607         temp = min(temp,298.)
608         do iw = 1, nw-1
609            xso3(iw) = xso3_218(iw) + (xso3_298(iw) - xso3_218(iw))
610     $                                /(298. - 218.) *(temp - 218.)
611
612!     optical depth
613
614            dt(ilev,iw) = colinc(ilev)*rm(ilev)*xso3(iw)
615
616         end do
617
618!     calculate quantum yield for o(1d) production (jpl 2006)
619
620         temp = max(tlay(ilev),200.)
621         temp = min(temp,320.)
622         do iw = 1, nw-1
623            if (wc(iw) <= 306.) then
624               qy1d(iw) = 0.90
625            else if (wc(iw) > 306. .and. wc(iw) < 328.) then
626               q1 = 1.
627               q2 = exp(-825.518/(0.695*temp))
628               a1 = (304.225 - wc(iw))/5.576
629               a2 = (314.957 - wc(iw))/6.601
630               a3 = (310.737 - wc(iw))/2.187
631               qy1d(iw) = (q1/(q1 + q2))*0.8036*exp(-(a1*a1*a1*a1))
632     $                  + (q2/(q1 + q2))*8.9061*(temp/300.)**2.
633     $                   *exp(-(a2*a2))
634     $                  + 0.1192*(temp/300.)**1.5*exp(-(a3*a3))
635     $                  + 0.0765
636            else if (wc(iw) >= 328. .and. wc(iw) <= 340.) then
637               qy1d(iw) = 0.08
638            else
639               qy1d(iw) = 0.
640            endif
641         end do
642         do iw = 1, nw-1
643            sj(ilev,iw,j_o3_o)   = xso3(iw)*(1. - qy1d(iw))
644            sj(ilev,iw,j_o3_o1d) = xso3(iw)*qy1d(iw)
645         end do
646      end do
647
648      end subroutine seto3
649!==============================================================================
650
651      subroutine setso2(nd, nlayer, nw, wc, tlay, xsso2_200, xsso2_298,
652     $                 xsso2_360, j_so2, colinc, rm, dt, sj)
653
654!-----------------------------------------------------------------------------*
655!=  PURPOSE:                                                                 =*
656!=  Set up the so2 temperature dependent cross-sections and optical depth     =*
657!-----------------------------------------------------------------------------*
658
659      implicit none
660
661!     input:
662
663      integer :: nd                                               ! number of photolysis rates
664      integer :: nlayer                                           ! number of vertical layers
665      integer :: nw                                               ! number of wavelength grid points
666      integer :: j_so2                                            ! photolysis indexe
667      real, dimension(nw)     :: wc                               ! central wavelength for each interval
668      real, dimension(nw)     :: xsso2_200, xsso2_298, xsso2_360  ! so2 cross-sections (cm2)
669      real, dimension(nlayer) :: tlay                             ! temperature (k)
670      real, dimension(nlayer) :: rm                               ! so2 mixing ratio
671      real, dimension(nlayer) :: colinc                           ! air column increment (molecule.cm-2)
672
673!     output:
674
675      real, dimension(nlayer,nw)    :: dt                         !  optical depth
676      real, dimension(nlayer,nw,nd) :: sj                         !  cross-section array (cm2)
677
678!     local:
679!
680      integer :: ilev, iw
681      real :: temp , xsso2
682
683
684!     calculate temperature dependance
685      do ilev = 1,nlayer
686         temp = max(tlay(ilev),200.)
687         temp = min(temp, 360.)
688         do iw = 1, nw-1
689            if (tlay(ilev) < 298.) then
690               xsso2 = xsso2_200(iw) + (xsso2_298(iw) - xsso2_200(iw))
691     $                              /(298. - 200.)*(temp - 200.)
692            else
693               xsso2 = xsso2_298(iw) + (xsso2_360(iw) - xsso2_298(iw))
694     $                              /(360. - 298.)*(temp - 298.)
695            end if
696!     219 nm photolysis treshold
697            if (wc(iw) <= 219.) then
698               sj(ilev,iw,j_so2) = xsso2
699             else
700               sj(ilev,iw,j_so2) = 0.
701            end if
702
703!     optical depth
704
705            dt(ilev,iw) = colinc(ilev)*rm(ilev)*xsso2
706
707         end do
708        end do
709
710      end subroutine setso2
711
712!==============================================================================
713
714      subroutine seth2o2(nd, nlayer, nw, wc, tlay, xsh2o2, j_h2o2,
715     $                   colinc, rm, dt, sj)
716
717!-----------------------------------------------------------------------------*
718!=  PURPOSE:                                                                 =*
719!=  Set up the h2o2 temperature dependent cross-sections and optical depth   =*
720!-----------------------------------------------------------------------------*
721
722      implicit none
723
724!     input:
725
726      integer :: nd                                            ! number of photolysis rates
727      integer :: nlayer                                        ! number of vertical layers
728      integer :: nw                                            ! number of wavelength grid points
729      integer :: j_h2o2                                        ! photolysis index
730      real, dimension(nw)     :: wc                            ! central wavelength for each interval
731      real, dimension(nw)     :: xsh2o2                        ! h2o2 cross-sections (cm2)
732      real, dimension(nlayer) :: tlay                          ! temperature (k)
733      real, dimension(nlayer) :: rm                            ! h2o2 mixing ratio
734      real, dimension(nlayer) :: colinc                        ! air column increment (molecule.cm-2)
735
736!     output:
737
738      real, dimension(nlayer,nw)    :: dt                      !  optical depth
739      real, dimension(nlayer,nw,nd) :: sj                      !  cross-section array (cm2)
740
741!     local:
742
743      integer :: ilev, iw
744      real    :: a0, a1, a2, a3, a4, a5, a6, a7
745      real    :: b0, b1, b2, b3, b4
746      real    :: lambda, suma, sumb, chi, temp, xs
747
748      A0 = 6.4761E+04           
749      A1 = -9.2170972E+02       
750      A2 = 4.535649             
751      A3 = -4.4589016E-03       
752      A4 = -4.035101E-05         
753      A5 = 1.6878206E-07
754      A6 = -2.652014E-10
755      A7 = 1.5534675E-13
756
757      B0 = 6.8123E+03
758      B1 = -5.1351E+01
759      B2 = 1.1522E-01
760      B3 = -3.0493E-05
761      B4 = -1.0924E-07
762
763!     temperature dependance: jpl 2006
764
765      do ilev = 1,nlayer
766         temp = min(max(tlay(ilev),200.),400.)           
767         chi = 1./(1. + exp(-1265./temp))
768         do iw = 1, nw-1
769            if ((wc(iw) >= 260.) .and. (wc(iw) < 350.)) then
770               lambda = wc(iw)
771               sumA = ((((((A7*lambda + A6)*lambda + A5)*lambda +
772     $                      A4)*lambda +A3)*lambda + A2)*lambda +
773     $                      A1)*lambda + A0
774               sumB = (((B4*lambda + B3)*lambda + B2)*lambda +
775     $                   B1)*lambda + B0
776               xs = (chi*sumA + (1. - chi)*sumB)*1.e-21
777               sj(ilev,iw,j_h2o2) = xs
778            else
779               sj(ilev,iw,j_h2o2) = xsh2o2(iw)
780            end if
781
782!     optical depth
783
784            dt(ilev,iw) = colinc(ilev)*rm(ilev)*sj(ilev,iw,j_h2o2)
785         end do
786      end do
787
788      end subroutine seth2o2
789
790!==============================================================================
791
792      subroutine setno2(nd, nlayer, nw, wc, tlay, xsno2, xsno2_220,
793     $                  xsno2_294, yldno2_248, yldno2_298, j_no2,
794     $                  colinc, rm, dt, sj)
795
796!-----------------------------------------------------------------------------*
797!=  PURPOSE:                                                                 =*
798!=  Set up the no2 temperature-dependent cross-sections and optical depth    =*
799!-----------------------------------------------------------------------------*
800
801      implicit none
802
803!     input:
804
805      integer :: nd                                            ! number of photolysis rates
806      integer :: nlayer                                        ! number of vertical layers
807      integer :: nw                                            ! number of wavelength grid points
808      integer :: j_no2                                         ! photolysis index
809      real, dimension(nw)     :: wc                            ! central wavelength for each interval
810      real, dimension(nw) :: xsno2, xsno2_220, xsno2_294       ! no2 absorption cross-section at 220-294 k (cm2)
811      real, dimension(nw) :: yldno2_248, yldno2_298            ! no2 quantum yield at 248-298 k
812      real, dimension(nlayer) :: tlay                          ! temperature (k)
813      real, dimension(nlayer) :: rm                            ! no2 mixing ratio
814      real, dimension(nlayer) :: colinc                        ! air column increment (molecule.cm-2)
815
816!     output:
817
818      real, dimension(nlayer,nw)    :: dt                      !  optical depth
819      real, dimension(nlayer,nw,nd) :: sj                      !  cross-section array (cm2)
820
821!     local:
822
823      integer :: ilev, iw
824      real    :: temp, qy
825
826!     temperature dependance: jpl 2006
827
828      do ilev = 1,nlayer
829         temp = max(220.,min(tlay(ilev),294.))
830         do iw = 1, nw - 1
831            if (wc(iw) < 238.) then
832               sj(ilev,iw,j_no2) = xsno2(iw)
833            else
834               sj(ilev,iw,j_no2) = xsno2_220(iw)
835     $                           + (xsno2_294(iw) - xsno2_220(iw))
836     $                            /(294. - 220.)*(temp - 220.)
837            end if
838
839!     optical depth
840
841            dt(ilev,iw) = colinc(ilev)*rm(ilev)*sj(ilev,iw,j_no2)
842         end do
843      end do
844
845!     quantum yield: jpl 2006
846
847      do ilev = 1,nlayer
848         temp = max(248.,min(tlay(ilev),298.))
849         do iw = 1, nw - 1
850            qy = yldno2_248(iw) + (yldno2_298(iw) - yldno2_248(iw))
851     $                           /(298. - 248.)*(temp - 248.)
852            sj(ilev,iw,j_no2) = sj(ilev,iw,j_no2)*qy
853         end do
854      end do
855
856      end subroutine setno2
857
858!==============================================================================
859
860      subroutine setaer(nlev,zalt,tau,nw,dtaer,omaer,gaer)
861
862!-----------------------------------------------------------------------------*
863!=  PURPOSE:                                                                 =*
864!=  Set aerosol properties for each specified altitude layer.  Properties    =*
865!=  may be wavelength dependent.                                             =*
866!-----------------------------------------------------------------------------*
867
868      implicit none
869
870!     input
871
872      integer :: nlev                              ! number of vertical layers
873      integer :: nw                                ! number of wavelength grid points
874      real, dimension(nlev) :: zalt                ! altitude (km)
875      real :: tau                                  ! integrated aerosol optical depth at the surface
876
877!     output
878
879      real, dimension(nlev,nw) :: dtaer            ! aerosol optical depth
880      real, dimension(nlev,nw) :: omaer            ! aerosol single scattering albedo
881      real, dimension(nlev,nw) :: gaer             ! aerosol asymmetry parameter
882
883!     local
884
885      integer :: ilev, iw
886      real, dimension(nlev) :: aer                 ! dust extinction
887      real :: omega, g, scaleh, gamma
888      real :: dz, tautot, q0
889
890      omega  = 0.622 ! single scattering albedo : wolff et al.(2010) at 258 nm
891      g      = 0.88  ! asymmetry factor : mateshvili et al. (2007) at 210 nm
892      scaleh = 10.   ! scale height (km)
893      gamma  = 0.03  ! conrath parameter
894
895      dtaer(:,:) = 0.
896      omaer(:,:) = 0.
897      gaer(:,:)  = 0.
898     
899      omaer(:,:) = omega
900      gaer(:,:) =g
901
902!     optical depth profile:
903
904       tautot = 0.
905       do ilev = 1, nlev-1
906          dz = zalt(ilev+1) - zalt(ilev)
907          tautot = tautot + exp(gamma*(1. - exp(zalt(ilev)/scaleh)))*dz
908       end do
909     
910       q0 = tau/tautot
911       do ilev = 1, nlev-1
912          dz = zalt(ilev+1) - zalt(ilev)
913          dtaer(ilev,:) = q0*exp(gamma*(1. - exp(zalt(ilev)/scaleh)))*dz
914          omaer(ilev,:) = omega
915          gaer(ilev,:)  = g
916       end do
917
918      end subroutine setaer
919
920!==============================================================================
921      SUBROUTINE setcld(nz,z,nw,wl,dtcld,omcld,gcld)
922
923*-----------------------------------------------------------------------------*
924*=  PURPOSE:                                                                 =*
925*=  Set cloud properties for each specified altitude layer.  Properties      =*
926*=  may be wavelength dependent.                                             =*
927*-----------------------------------------------------------------------------*
928*=  PARAMETERS:                                                              =*
929*=  NZ      - INTEGER, number of specified altitude levels in the working (I)=*
930*=            grid                                                           =*
931*=  Z       - REAL, specified altitude working grid (km)                  (I)=*
932*=  NW      - INTEGER, number of specified intervals + 1 in working       (I)=*
933*=            wavelength grid                                                =*
934*=  WL     - REAL, vector of lower limits of wavelength intervals in      (I)=*
935*=           working wavelength grid                                         =*
936*=  DTCLD   - REAL, optical depth due to absorption by clouds at each     (O)=*
937*=            altitude and wavelength                                        =*
938*=  OMCLD   - REAL, single scattering albedo due to clouds at each        (O)=*
939*=            defined altitude and wavelength                                =*
940*=  GCLD    - REAL, cloud asymmetry factor at each defined altitude and   (O)=*
941*=            wavelength                                                     =*
942*-----------------------------------------------------------------------------*
943*=  EDIT HISTORY:                                                            =*
944*=  12/94  Bug fix                                                           =*
945*-----------------------------------------------------------------------------*
946*= This program is free software;  you can redistribute it and/or modify     =*
947*= it under the terms of the GNU General Public License as published by the  =*
948*= Free Software Foundation;  either version 2 of the license, or (at your   =*
949*= option) any later version.                                                =*
950*= The TUV package is distributed in the hope that it will be useful, but    =*
951*= WITHOUT ANY WARRANTY;  without even the implied warranty of MERCHANTIBI-  =*
952*= LITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public     =*
953*= License for more details.                                                 =*
954*= To obtain a copy of the GNU General Public License, write to:             =*
955*= Free Software Foundation, Inc., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.   =*
956*-----------------------------------------------------------------------------*
957*= To contact the authors, please mail to:                                   =*
958*= Sasha Madronich, NCAR/ACD, P.O.Box 3000, Boulder, CO, 80307-3000, USA  or =*
959*= send email to:  sasha@ucar.edu                                            =*
960*-----------------------------------------------------------------------------*
961*= Copyright (C) 1994,95,96  University Corporation for Atmospheric Research =*
962*-----------------------------------------------------------------------------*
963
964      IMPLICIT NONE
965
966      INTEGER kdata
967      INTEGER kout
968      PARAMETER(kdata=12)
969      PARAMETER(kout=53)
970
971* input: (grids)
972      REAL wl(nw)
973      REAL z(nz)
974      INTEGER nz
975      INTEGER nw
976
977* Output:
978      REAL dtcld(nz,nw), omcld(nz,nw), gcld(nz,nw)
979
980* local:
981
982      logical clouds
983
984* specified data:
985      REAL zd(kdata), cd(kdata), omd(kdata), gd(kdata)
986      REAL womd(kdata), wgd(kdata)
987
988* other:
989      REAL cz(nz)
990      REAL omz(nz)
991      REAL gz(nz)
992      INTEGER i, iw, n
993
994*_______________________________________________________________________
995c
996c     initialize
997c
998      do iw = 1, nw-1
999         do i = 1, nz-1
1000            dtcld(i,iw) = 0.
1001            omcld(i,iw) = 0.
1002            gcld(i,iw) = 0.
1003         end do
1004      end do
1005c
1006c     if you do not want any clouds, set clouds = .false.
1007c
1008      clouds = .true.
1009c
1010      if (.not. clouds) then
1011         write(kout,*) 'no clouds'
1012         return
1013      end if
1014c
1015* cloud properties are set for each layer (not each level)
1016
1017* Set as many clouds as want here:
1018* First choose a cloud grid, zd(n), in km above sea level
1019* Can allow altitude variation of omega, g:
1020
1021      n = 12
1022
1023      zd(1) = 0.
1024      cd(1) = 0.
1025      zd(2) = 30.
1026      cd(2) = 0.25
1027      zd(3) = 48.
1028      cd(3) = 5.84
1029      zd(4) = 50.
1030      cd(4) = 5.48
1031      zd(5) = 54.
1032      cd(5) = 3.79
1033      zd(6) = 57.
1034      cd(6) = 2.1
1035      zd(7) = 60.
1036      cd(7) = 3.44
1037      zd(8) = 62.
1038      cd(8) = 5.0
1039      zd(9) = 65.
1040      cd(9) = 3.48
1041      zd(10) = 70.
1042      cd(10) = 0.8
1043      zd(11) = 78.
1044      cd(11) = 0.2
1045      zd(12) = 80.
1046      cd(12) = 0.
1047
1048      do i = 1,n
1049         omd(i) = 0.999999   ! zhang et al., icarus, 2011
1050         gd(i)  = 0.74   ! zhang et al., icarus, 2011
1051      end do
1052
1053******************
1054
1055* compute integrals and averages over grid layers:
1056* for g and omega, use averages weigthed by optical depth
1057
1058!     DO 11, i = 1, n    !***** CHANGED!!See header!!*****
1059      DO 11, i = 1, n-1
1060         womd(i) = omd(i) * cd(i)
1061         wgd(i) = gd(i) * cd(i)
1062   11 CONTINUE
1063      CALL inter3(nz,z,cz,  n, zd,cd,0)
1064      CALL inter3(nz,z,omz, n, zd,womd,0)
1065      CALL inter3(nz,z,gz , n, zd,wgd,0)
1066
1067
1068! Imprimer Cz et imprimer cd pour comparer
1069
1070
1071      DO 15, i = 1, nz-1
1072         IF (cz(i) .GT. 0.) THEN
1073            omz(i) = omz(i)/cz(i)
1074            gz(i)  = gz(i) /cz(i)
1075         ELSE
1076            omz(i) = 1.
1077            gz(i) = 0.
1078         ENDIF
1079   15 CONTINUE
1080
1081* assign at all wavelengths
1082* (can move wavelength loop outside if want to vary with wavelength)
1083
1084      DO 17, iw = 1, nw-1
1085         DO 16, i = 1, nz-1
1086            dtcld(i,iw) = cz(i)
1087            omcld(i,iw) = omz(i)
1088            gcld (i,iw) = gz(i)
1089   16    CONTINUE
1090   17 CONTINUE
1091
1092*_______________________________________________________________________
1093
1094      RETURN
1095      END                                                                                                                                                                                                       
1096
1097!==============================================================================
1098
1099      subroutine sphers(nlev, z, zen, dsdh, nid)
1100
1101!-----------------------------------------------------------------------------*
1102!=  PURPOSE:                                                                 =*
1103!=  Calculate slant path over vertical depth ds/dh in spherical geometry.    =*
1104!=  Calculation is based on:  A.Dahlback, and K.Stamnes, A new spheric model =*
1105!=  for computing the radiation field available for photolysis and heating   =*
1106!=  at twilight, Planet.Space Sci., v39, n5, pp. 671-683, 1991 (Appendix B)  =*
1107!-----------------------------------------------------------------------------*
1108!=  PARAMETERS:                                                              =*
1109!=  NZ      - INTEGER, number of specified altitude levels in the working (I)=*
1110!=            grid                                                           =*
1111!=  Z       - REAL, specified altitude working grid (km)                  (I)=*
1112!=  ZEN     - REAL, solar zenith angle (degrees)                          (I)=*
1113!=  DSDH    - REAL, slant path of direct beam through each layer crossed  (O)=*
1114!=            when travelling from the top of the atmosphere to layer i;     =*
1115!=            DSDH(i,j), i = 0..NZ-1, j = 1..NZ-1                            =*
1116!=  NID     - INTEGER, number of layers crossed by the direct beam when   (O)=*
1117!=            travelling from the top of the atmosphere to layer i;          =*
1118!=            NID(i), i = 0..NZ-1                                            =*
1119!-----------------------------------------------------------------------------*
1120
1121      implicit none
1122
1123! input
1124
1125      integer, intent(in) :: nlev
1126      real, dimension(nlev), intent(in) :: z
1127      real, intent(in) :: zen
1128
1129! output
1130
1131      INTEGER nid(0:nlev)
1132      REAL dsdh(0:nlev,nlev)
1133
1134! more program constants
1135
1136      REAL re, ze(nlev)
1137      REAL  dr
1138      real radius
1139      parameter (radius = 6052.)
1140
1141! local
1142
1143      real :: pi, zenrad, rpsinz, rj, rjp1, dsj, dhj, ga, gb, sm
1144      integer :: i, j, k, id, nlay
1145
1146      REAL zd(0:nlev-1)
1147
1148!-----------------------------------------------------------------------------
1149
1150      pi = acos(-1.0)
1151      dr = pi/180.
1152      zenrad = zen*dr
1153
1154! number of layers:
1155
1156      nlay = nlev - 1
1157
1158! include the elevation above sea level to the radius of Venus:
1159
1160      re = radius + z(1)
1161
1162! correspondingly z changed to the elevation above Venus surface:
1163
1164      DO k = 1, nlev
1165         ze(k) = z(k) - z(1)
1166      END DO
1167
1168! inverse coordinate of z
1169
1170      zd(0) = ze(nlev)
1171      DO k = 1, nlay
1172        zd(k) = ze(nlev - k)
1173      END DO
1174
1175! initialise dsdh(i,j), nid(i)
1176
1177      nid(:) = 0.
1178      dsdh(:,:) = 0.
1179
1180! calculate ds/dh of every layer
1181
1182      do i = 0,nlay
1183         rpsinz = (re + zd(i))*sin(zenrad)
1184 
1185        IF ( (zen .GT. 90.0) .AND. (rpsinz .LT. re) ) THEN
1186           nid(i) = -1
1187        ELSE
1188
1189! Find index of layer in which the screening height lies
1190
1191           id = i
1192           if (zen > 90.) then
1193              do j = 1,nlay
1194                 IF( (rpsinz .LT. ( zd(j-1) + re ) ) .AND.
1195     $               (rpsinz .GE. ( zd(j) + re )) ) id = j
1196              end do
1197           end if
1198 
1199           do j = 1,id
1200              sm = 1.0
1201              IF (j .EQ. id .AND. id .EQ. i .AND. zen .GT. 90.0)
1202     $            sm = -1.0
1203 
1204              rj = re + zd(j-1)
1205              rjp1 = re + zd(j)
1206 
1207              dhj = zd(j-1) - zd(j)
1208 
1209              ga = rj*rj - rpsinz*rpsinz
1210              gb = rjp1*rjp1 - rpsinz*rpsinz
1211
1212              ga = max(ga, 0.)
1213              gb = max(gb, 0.)
1214 
1215              IF (id.GT.i .AND. j.EQ.id) THEN
1216                 dsj = sqrt(ga)
1217              ELSE
1218                 dsj = sqrt(ga) - sm*sqrt(gb)
1219              END IF
1220              dsdh(i,j) = dsj/dhj
1221            end do
1222            nid(i) = id
1223         end if
1224      end do ! i = 0,nlay
1225
1226      end subroutine sphers
1227
1228!==============================================================================
1229
1230      SUBROUTINE rtlink(nlev, nw, iw, ag, zen, dsdh, nid, dtrl,
1231     $                  dagas, dtcld, omcld, gcld, dtaer, omaer, gaer,
1232     $                  edir, edn, eup, fdir, fdn, fup)
1233
1234      implicit none
1235
1236! input
1237
1238      integer, intent(in) :: nlev, nw, iw                       ! number of wavelength grid points
1239      REAL ag
1240      REAL zen
1241      REAL dsdh(0:nlev,nlev)
1242      INTEGER nid(0:nlev)
1243
1244      REAL dtrl(nlev,nw)
1245      REAL dagas(nlev,nw)
1246      REAL dtcld(nlev,nw), omcld(nlev,nw), gcld(nlev,nw)
1247      REAL dtaer(nlev,nw), omaer(nlev,nw), gaer(nlev,nw)
1248
1249! output
1250
1251      REAL edir(nlev), edn(nlev), eup(nlev)
1252      REAL fdir(nlev), fdn(nlev), fup(nlev)
1253
1254! local:
1255
1256      REAL dt(nlev), om(nlev), g(nlev)
1257      REAL dtabs,dtsct,dscld,dsaer,dacld,daaer
1258      INTEGER i, ii
1259      real, parameter :: largest = 1.e+36
1260
1261! specific two ps2str
1262
1263      REAL ediri(nlev), edni(nlev), eupi(nlev)
1264      REAL fdiri(nlev), fdni(nlev), fupi(nlev)
1265
1266      logical, save :: delta = .true.
1267
1268!$OMP THREADPRIVATE(delta)
1269
1270!_______________________________________________________________________
1271
1272! initialize:
1273
1274      do i = 1, nlev
1275         fdir(i) = 0.
1276         fup(i)  = 0.
1277         fdn(i)  = 0.
1278         edir(i) = 0.
1279         eup(i)  = 0.
1280         edn(i)  = 0.
1281      end do
1282
1283      do i = 1, nlev - 1
1284         dscld = dtcld(i,iw)*omcld(i,iw)
1285         dacld = dtcld(i,iw)*(1.-omcld(i,iw))
1286
1287         dsaer = dtaer(i,iw)*omaer(i,iw)
1288         daaer = dtaer(i,iw)*(1.-omaer(i,iw))
1289
1290         dtsct = dtrl(i,iw) + dscld + dsaer
1291         dtabs = dagas(i,iw) + dacld + daaer
1292
1293         dtabs = amax1(dtabs,1./largest)
1294         dtsct = amax1(dtsct,1./largest)
1295
1296!     invert z-coordinate:
1297
1298         ii = nlev - i
1299         dt(ii) = dtsct + dtabs
1300         om(ii) = dtsct/(dtsct + dtabs)
1301         IF(dtsct .EQ. 1./largest) om(ii) = 1./largest
1302         g(ii) = (gcld(i,iw)*dscld +
1303     $            gaer(i,iw)*dsaer)/dtsct
1304      end do
1305
1306!     call rt routine:
1307
1308      call ps2str(nlev, zen, ag, dt, om, g,
1309     $            dsdh, nid, delta,
1310     $            fdiri, fupi, fdni, ediri, eupi, edni)
1311
1312!     output (invert z-coordinate)
1313
1314      do i = 1, nlev
1315         ii = nlev - i + 1
1316         fdir(i) = fdiri(ii)
1317         fup(i) = fupi(ii)
1318         fdn(i) = fdni(ii)
1319         edir(i) = ediri(ii)
1320         eup(i) = eupi(ii)
1321         edn(i) = edni(ii)
1322      end do
1323
1324      end subroutine rtlink
1325
1326*=============================================================================*
1327
1328      subroutine ps2str(nlev,zen,rsfc,tauu,omu,gu,
1329     $                  dsdh, nid, delta,
1330     $                  fdr, fup, fdn, edr, eup, edn)
1331
1332!-----------------------------------------------------------------------------*
1333!=  PURPOSE:                                                                 =*
1334!=  Solve two-stream equations for multiple layers.  The subroutine is based =*
1335!=  on equations from:  Toon et al., J.Geophys.Res., v94 (D13), Nov 20, 1989.=*
1336!=  It contains 9 two-stream methods to choose from.  A pseudo-spherical     =*
1337!=  correction has also been added.                                          =*
1338!-----------------------------------------------------------------------------*
1339!=  PARAMETERS:                                                              =*
1340!=  NLEVEL  - INTEGER, number of specified altitude levels in the working (I)=*
1341!=            grid                                                           =*
1342!=  ZEN     - REAL, solar zenith angle (degrees)                          (I)=*
1343!=  RSFC    - REAL, surface albedo at current wavelength                  (I)=*
1344!=  TAUU    - REAL, unscaled optical depth of each layer                  (I)=*
1345!=  OMU     - REAL, unscaled single scattering albedo of each layer       (I)=*
1346!=  GU      - REAL, unscaled asymmetry parameter of each layer            (I)=*
1347!=  DSDH    - REAL, slant path of direct beam through each layer crossed  (I)=*
1348!=            when travelling from the top of the atmosphere to layer i;     =*
1349!=            DSDH(i,j), i = 0..NZ-1, j = 1..NZ-1                            =*
1350!=  NID     - INTEGER, number of layers crossed by the direct beam when   (I)=*
1351!=            travelling from the top of the atmosphere to layer i;          =*
1352!=            NID(i), i = 0..NZ-1                                            =*
1353!=  DELTA   - LOGICAL, switch to use delta-scaling                        (I)=*
1354!=            .TRUE. -> apply delta-scaling                                  =*
1355!=            .FALSE.-> do not apply delta-scaling                           =*
1356!=  FDR     - REAL, contribution of the direct component to the total     (O)=*
1357!=            actinic flux at each altitude level                            =*
1358!=  FUP     - REAL, contribution of the diffuse upwelling component to    (O)=*
1359!=            the total actinic flux at each altitude level                  =*
1360!=  FDN     - REAL, contribution of the diffuse downwelling component to  (O)=*
1361!=            the total actinic flux at each altitude level                  =*
1362!=  EDR     - REAL, contribution of the direct component to the total     (O)=*
1363!=            spectral irradiance at each altitude level                     =*
1364!=  EUP     - REAL, contribution of the diffuse upwelling component to    (O)=*
1365!=            the total spectral irradiance at each altitude level           =*
1366!=  EDN     - REAL, contribution of the diffuse downwelling component to  (O)=*
1367*=            the total spectral irradiance at each altitude level           =*
1368!-----------------------------------------------------------------------------*
1369
1370      implicit none
1371
1372! input:
1373
1374      INTEGER nlev
1375      REAL zen, rsfc
1376      REAL tauu(nlev), omu(nlev), gu(nlev)
1377      REAL dsdh(0:nlev,nlev)
1378      INTEGER nid(0:nlev)
1379      LOGICAL delta
1380
1381! output:
1382
1383      REAL fup(nlev),fdn(nlev),fdr(nlev)
1384      REAL eup(nlev),edn(nlev),edr(nlev)
1385
1386! local:
1387
1388      REAL tausla(0:nlev), tauc(0:nlev)
1389      REAL mu2(0:nlev), mu, sum
1390
1391! internal coefficients and matrix
1392
1393      REAL lam(nlev),taun(nlev),bgam(nlev)
1394      REAL e1(nlev),e2(nlev),e3(nlev),e4(nlev)
1395      REAL cup(nlev),cdn(nlev),cuptn(nlev),cdntn(nlev)
1396      REAL mu1(nlev)
1397      INTEGER row
1398      REAL a(2*nlev),b(2*nlev),d(2*nlev),e(2*nlev),y(2*nlev)
1399
1400! other:
1401
1402      REAL pifs, fdn0
1403      REAL gi(nlev), omi(nlev), tempg
1404      REAL f, g, om
1405      REAL gam1, gam2, gam3, gam4
1406      real, parameter :: largest = 1.e+36
1407      real, parameter :: precis = 1.e-7
1408
1409! For calculations of Associated Legendre Polynomials for GAMA1,2,3,4
1410! in delta-function, modified quadrature, hemispheric constant,
1411! Hybrid modified Eddington-delta function metods, p633,Table1.
1412! W.E.Meador and W.R.Weaver, GAS,1980,v37,p.630
1413! W.J.Wiscombe and G.W. Grams, GAS,1976,v33,p2440,
1414! uncomment the following two lines and the appropriate statements further
1415! down.
1416!     REAL YLM0, YLM2, YLM4, YLM6, YLM8, YLM10, YLM12, YLMS, BETA0,
1417!    >     BETA1, BETAn, amu1, subd
1418
1419      REAL expon, expon0, expon1, divisr, temp, up, dn
1420      REAL ssfc
1421      INTEGER nlayer, mrows, lev
1422
1423      INTEGER i, j
1424
1425! Some additional program constants:
1426
1427      real pi, dr
1428      REAL eps
1429      PARAMETER (eps = 1.E-3)
1430!_______________________________________________________________________
1431
1432! MU = cosine of solar zenith angle
1433! RSFC = surface albedo
1434! TAUU =  unscaled optical depth of each layer
1435! OMU  =  unscaled single scattering albedo
1436! GU   =  unscaled asymmetry factor
1437! KLEV = max dimension of number of layers in atmosphere
1438! NLAYER = number of layers in the atmosphere
1439! NLEVEL = nlayer + 1 = number of levels
1440
1441! initial conditions:  pi*solar flux = 1;  diffuse incidence = 0
1442
1443      pifs = 1.     
1444      fdn0 = 0.
1445
1446      nlayer = nlev - 1
1447
1448      pi = acos(-1.)
1449      dr = pi/180.
1450      mu = COS(zen*dr)
1451
1452!************* compute coefficients for each layer:
1453! GAM1 - GAM4 = 2-stream coefficients, different for different approximations
1454! EXPON0 = calculation of e when TAU is zero
1455! EXPON1 = calculation of e when TAU is TAUN
1456! CUP and CDN = calculation when TAU is zero
1457! CUPTN and CDNTN = calc. when TAU is TAUN
1458! DIVISR = prevents division by zero
1459      do j = 0, nlev
1460         tauc(j) = 0.
1461         tausla(j) = 0.
1462         mu2(j) = 1./SQRT(largest)
1463      end do
1464
1465      IF (.NOT. delta) THEN
1466         DO i = 1, nlayer
1467            gi(i) = gu(i)
1468            omi(i) = omu(i)
1469            taun(i) = tauu(i)
1470         END DO
1471      ELSE
1472
1473! delta-scaling. Have to be done for delta-Eddington approximation,
1474! delta discrete ordinate, Practical Improved Flux Method, delta function,
1475! and Hybrid modified Eddington-delta function methods approximations
1476
1477         DO i = 1, nlayer
1478            f = gu(i)*gu(i)
1479            gi(i) = (gu(i) - f)/(1 - f)
1480            omi(i) = (1 - f)*omu(i)/(1 - omu(i)*f)       
1481            taun(i) = (1 - omu(i)*f)*tauu(i)
1482         END DO
1483      END IF
1484
1485! calculate slant optical depth at the top of the atmosphere when zen>90.
1486! in this case, higher altitude of the top layer is recommended.
1487
1488      IF (zen .GT. 90.0) THEN
1489         IF (nid(0) .LT. 0) THEN
1490            tausla(0) = largest
1491         ELSE
1492            sum = 0.0
1493            DO j = 1, nid(0)
1494               sum = sum + 2.*taun(j)*dsdh(0,j)
1495            END DO
1496            tausla(0) = sum
1497         END IF
1498      END IF
1499
1500      DO 11, i = 1, nlayer
1501          g = gi(i)
1502          om = omi(i)
1503          tauc(i) = tauc(i-1) + taun(i)
1504
1505! stay away from 1 by precision.  For g, also stay away from -1
1506
1507          tempg = AMIN1(abs(g),1. - precis)
1508          g = SIGN(tempg,g)
1509          om = AMIN1(om,1.-precis)
1510
1511! calculate slant optical depth
1512             
1513          IF (nid(i) .LT. 0) THEN
1514             tausla(i) = largest
1515          ELSE
1516             sum = 0.0
1517             DO j = 1, MIN(nid(i),i)
1518                sum = sum + taun(j)*dsdh(i,j)
1519             END DO
1520             DO j = MIN(nid(i),i)+1,nid(i)
1521                sum = sum + 2.*taun(j)*dsdh(i,j)
1522             END DO
1523             tausla(i) = sum
1524             IF (tausla(i) .EQ. tausla(i-1)) THEN
1525                mu2(i) = SQRT(largest)
1526             ELSE
1527                mu2(i) = (tauc(i)-tauc(i-1))/(tausla(i)-tausla(i-1))
1528                mu2(i) = SIGN( AMAX1(ABS(mu2(i)),1./SQRT(largest)),
1529     $                     mu2(i) )
1530             END IF
1531          END IF
1532
1533!** the following gamma equations are from pg 16,289, Table 1
1534!** save mu1 for each approx. for use in converting irradiance to actinic flux
1535
1536! Eddington approximation(Joseph et al., 1976, JAS, 33, 2452):
1537
1538c       gam1 =  (7. - om*(4. + 3.*g))/4.
1539c       gam2 = -(1. - om*(4. - 3.*g))/4.
1540c       gam3 = (2. - 3.*g*mu)/4.
1541c       gam4 = 1. - gam3
1542c       mu1(i) = 0.5
1543
1544* quadrature (Liou, 1973, JAS, 30, 1303-1326; 1974, JAS, 31, 1473-1475):
1545
1546c          gam1 = 1.7320508*(2. - om*(1. + g))/2.
1547c          gam2 = 1.7320508*om*(1. - g)/2.
1548c          gam3 = (1. - 1.7320508*g*mu)/2.
1549c          gam4 = 1. - gam3
1550c          mu1(i) = 1./sqrt(3.)
1551         
1552* hemispheric mean (Toon et al., 1089, JGR, 94, 16287):
1553
1554           gam1 = 2. - om*(1. + g)
1555           gam2 = om*(1. - g)
1556           gam3 = (2. - g*mu)/4.
1557           gam4 = 1. - gam3
1558           mu1(i) = 0.5
1559
1560* PIFM  (Zdunkovski et al.,1980, Conrib.Atmos.Phys., 53, 147-166):
1561c         GAM1 = 0.25*(8. - OM*(5. + 3.*G))
1562c         GAM2 = 0.75*OM*(1.-G)
1563c         GAM3 = 0.25*(2.-3.*G*MU)
1564c         GAM4 = 1. - GAM3
1565c         mu1(i) = 0.5
1566
1567* delta discrete ordinates  (Schaller, 1979, Contrib.Atmos.Phys, 52, 17-26):
1568c         GAM1 = 0.5*1.7320508*(2. - OM*(1. + G))
1569c         GAM2 = 0.5*1.7320508*OM*(1.-G)
1570c         GAM3 = 0.5*(1.-1.7320508*G*MU)
1571c         GAM4 = 1. - GAM3
1572c         mu1(i) = 1./sqrt(3.)
1573
1574* Calculations of Associated Legendre Polynomials for GAMA1,2,3,4
1575* in delta-function, modified quadrature, hemispheric constant,
1576* Hybrid modified Eddington-delta function metods, p633,Table1.
1577* W.E.Meador and W.R.Weaver, GAS,1980,v37,p.630
1578* W.J.Wiscombe and G.W. Grams, GAS,1976,v33,p2440
1579c      YLM0 = 2.
1580c      YLM2 = -3.*G*MU
1581c      YLM4 = 0.875*G**3*MU*(5.*MU**2-3.)
1582c      YLM6=-0.171875*G**5*MU*(15.-70.*MU**2+63.*MU**4)
1583c     YLM8=+0.073242*G**7*MU*(-35.+315.*MU**2-693.*MU**4
1584c    *+429.*MU**6)
1585c     YLM10=-0.008118*G**9*MU*(315.-4620.*MU**2+18018.*MU**4
1586c    *-25740.*MU**6+12155.*MU**8)
1587c     YLM12=0.003685*G**11*MU*(-693.+15015.*MU**2-90090.*MU**4
1588c    *+218790.*MU**6-230945.*MU**8+88179.*MU**10)
1589c      YLMS=YLM0+YLM2+YLM4+YLM6+YLM8+YLM10+YLM12
1590c      YLMS=0.25*YLMS
1591c      BETA0 = YLMS
1592c
1593c         amu1=1./1.7320508
1594c      YLM0 = 2.
1595c      YLM2 = -3.*G*amu1
1596c      YLM4 = 0.875*G**3*amu1*(5.*amu1**2-3.)
1597c      YLM6=-0.171875*G**5*amu1*(15.-70.*amu1**2+63.*amu1**4)
1598c     YLM8=+0.073242*G**7*amu1*(-35.+315.*amu1**2-693.*amu1**4
1599c    *+429.*amu1**6)
1600c     YLM10=-0.008118*G**9*amu1*(315.-4620.*amu1**2+18018.*amu1**4
1601c    *-25740.*amu1**6+12155.*amu1**8)
1602c     YLM12=0.003685*G**11*amu1*(-693.+15015.*amu1**2-90090.*amu1**4
1603c    *+218790.*amu1**6-230945.*amu1**8+88179.*amu1**10)
1604c      YLMS=YLM0+YLM2+YLM4+YLM6+YLM8+YLM10+YLM12
1605c      YLMS=0.25*YLMS
1606c      BETA1 = YLMS
1607c
1608c         BETAn = 0.25*(2. - 1.5*G-0.21875*G**3-0.085938*G**5
1609c    *-0.045776*G**7)
1610
1611
1612* Hybrid modified Eddington-delta function(Meador and Weaver,1980,JAS,37,630):
1613c         subd=4.*(1.-G*G*(1.-MU))
1614c         GAM1 = (7.-3.*G*G-OM*(4.+3.*G)+OM*G*G*(4.*BETA0+3.*G))/subd
1615c         GAM2 =-(1.-G*G-OM*(4.-3.*G)-OM*G*G*(4.*BETA0+3.*G-4.))/subd
1616c         GAM3 = BETA0
1617c         GAM4 = 1. - GAM3
1618c         mu1(i) = (1. - g*g*(1.- mu) )/(2. - g*g)
1619
1620*****
1621* delta function  (Meador, and Weaver, 1980, JAS, 37, 630):
1622c         GAM1 = (1. - OM*(1. - beta0))/MU
1623c         GAM2 = OM*BETA0/MU
1624c         GAM3 = BETA0
1625c         GAM4 = 1. - GAM3
1626c         mu1(i) = mu
1627*****
1628* modified quadrature (Meador, and Weaver, 1980, JAS, 37, 630):
1629c         GAM1 = 1.7320508*(1. - OM*(1. - beta1))
1630c         GAM2 = 1.7320508*OM*beta1
1631c         GAM3 = BETA0
1632c         GAM4 = 1. - GAM3
1633c         mu1(i) = 1./sqrt(3.)
1634
1635* hemispheric constant (Toon et al., 1989, JGR, 94, 16287):
1636c         GAM1 = 2.*(1. - OM*(1. - betan))
1637c         GAM2 = 2.*OM*BETAn
1638c         GAM3 = BETA0
1639c         GAM4 = 1. - GAM3
1640c         mu1(i) = 0.5
1641
1642*****
1643
1644* lambda = pg 16,290 equation 21
1645* big gamma = pg 16,290 equation 22
1646* if gam2 = 0., then bgam = 0.
1647
1648         lam(i) = sqrt(gam1*gam1 - gam2*gam2)
1649
1650         IF (gam2 .NE. 0.) THEN
1651            bgam(i) = (gam1 - lam(i))/gam2
1652         ELSE
1653            bgam(i) = 0.
1654         END IF
1655
1656         expon = EXP(-lam(i)*taun(i))
1657
1658* e1 - e4 = pg 16,292 equation 44
1659         
1660         e1(i) = 1. + bgam(i)*expon
1661         e2(i) = 1. - bgam(i)*expon
1662         e3(i) = bgam(i) + expon
1663         e4(i) = bgam(i) - expon
1664
1665* the following sets up for the C equations 23, and 24
1666* found on page 16,290
1667* prevent division by zero (if LAMBDA=1/MU, shift 1/MU^2 by EPS = 1.E-3
1668* which is approx equiv to shifting MU by 0.5*EPS* (MU)**3
1669
1670         expon0 = EXP(-tausla(i-1))
1671         expon1 = EXP(-tausla(i))
1672         
1673         divisr = lam(i)*lam(i) - 1./(mu2(i)*mu2(i))
1674         temp = AMAX1(eps,abs(divisr))
1675         divisr = SIGN(temp,divisr)
1676
1677         up = om*pifs*((gam1 - 1./mu2(i))*gam3 + gam4*gam2)/divisr
1678         dn = om*pifs*((gam1 + 1./mu2(i))*gam4 + gam2*gam3)/divisr
1679         
1680* cup and cdn are when tau is equal to zero
1681* cuptn and cdntn are when tau is equal to taun
1682
1683         cup(i) = up*expon0
1684         cdn(i) = dn*expon0
1685         cuptn(i) = up*expon1
1686         cdntn(i) = dn*expon1
1687 
1688   11 CONTINUE
1689
1690***************** set up matrix ******
1691* ssfc = pg 16,292 equation 37  where pi Fs is one (unity).
1692
1693      ssfc = rsfc*mu*EXP(-tausla(nlayer))*pifs
1694
1695* MROWS = the number of rows in the matrix
1696
1697      mrows = 2*nlayer     
1698     
1699* the following are from pg 16,292  equations 39 - 43.
1700* set up first row of matrix:
1701
1702      i = 1
1703      a(1) = 0.
1704      b(1) = e1(i)
1705      d(1) = -e2(i)
1706      e(1) = fdn0 - cdn(i)
1707
1708      row=1
1709
1710* set up odd rows 3 thru (MROWS - 1):
1711
1712      i = 0
1713      DO 20, row = 3, mrows - 1, 2
1714         i = i + 1
1715         a(row) = e2(i)*e3(i) - e4(i)*e1(i)
1716         b(row) = e1(i)*e1(i + 1) - e3(i)*e3(i + 1)
1717         d(row) = e3(i)*e4(i + 1) - e1(i)*e2(i + 1)
1718         e(row) = e3(i)*(cup(i + 1) - cuptn(i)) +
1719     $        e1(i)*(cdntn(i) - cdn(i + 1))
1720   20 CONTINUE
1721
1722* set up even rows 2 thru (MROWS - 2):
1723
1724      i = 0
1725      DO 30, row = 2, mrows - 2, 2
1726         i = i + 1
1727         a(row) = e2(i + 1)*e1(i) - e3(i)*e4(i + 1)
1728         b(row) = e2(i)*e2(i + 1) - e4(i)*e4(i + 1)
1729         d(row) = e1(i + 1)*e4(i + 1) - e2(i + 1)*e3(i + 1)
1730         e(row) = (cup(i + 1) - cuptn(i))*e2(i + 1) -
1731     $        (cdn(i + 1) - cdntn(i))*e4(i + 1)
1732   30 CONTINUE
1733
1734* set up last row of matrix at MROWS:
1735
1736      row = mrows
1737      i = nlayer
1738     
1739      a(row) = e1(i) - rsfc*e3(i)
1740      b(row) = e2(i) - rsfc*e4(i)
1741      d(row) = 0.
1742      e(row) = ssfc - cuptn(i) + rsfc*cdntn(i)
1743
1744* solve tri-diagonal matrix:
1745
1746      CALL tridiag(a, b, d, e, y, mrows)
1747
1748**** unfold solution of matrix, compute output fluxes:
1749
1750      row = 1
1751      lev = 1
1752      j = 1
1753     
1754* the following equations are from pg 16,291  equations 31 & 32
1755
1756      fdr(lev) = EXP( -tausla(0) )
1757      edr(lev) = mu * fdr(lev)
1758      edn(lev) = fdn0
1759      eup(lev) =  y(row)*e3(j) - y(row + 1)*e4(j) + cup(j)
1760      fdn(lev) = edn(lev)/mu1(lev)
1761      fup(lev) = eup(lev)/mu1(lev)
1762      DO 60, lev = 2, nlayer + 1
1763         fdr(lev) = EXP(-tausla(lev-1))
1764         edr(lev) =  mu *fdr(lev)
1765         edn(lev) =  y(row)*e3(j) + y(row + 1)*e4(j) + cdntn(j)
1766         eup(lev) =  y(row)*e1(j) + y(row + 1)*e2(j) + cuptn(j)
1767         fdn(lev) = edn(lev)/mu1(j)
1768         fup(lev) = eup(lev)/mu1(j)
1769
1770         row = row + 2
1771         j = j + 1
1772   60 CONTINUE
1773
1774      end subroutine ps2str
1775
1776*=============================================================================*
1777
1778      subroutine tridiag(a,b,c,r,u,n)
1779
1780!_______________________________________________________________________
1781! solves tridiagonal system.  From Numerical Recipies, p. 40
1782!_______________________________________________________________________
1783
1784      IMPLICIT NONE
1785
1786! input:
1787
1788      INTEGER n
1789      REAL a, b, c, r
1790      DIMENSION a(n),b(n),c(n),r(n)
1791
1792! output:
1793
1794      REAL u
1795      DIMENSION u(n)
1796
1797! local:
1798
1799      INTEGER j
1800
1801      REAL bet, gam
1802      DIMENSION gam(n)
1803!_______________________________________________________________________
1804
1805      IF (b(1) .EQ. 0.) STOP 1001
1806      bet   = b(1)
1807      u(1) = r(1)/bet
1808      DO 11, j = 2, n   
1809         gam(j) = c(j - 1)/bet
1810         bet = b(j) - a(j)*gam(j)
1811         IF (bet .EQ. 0.) STOP 2002
1812         u(j) = (r(j) - a(j)*u(j - 1))/bet
1813   11 CONTINUE
1814      DO 12, j = n - 1, 1, -1 
1815         u(j) = u(j) - gam(j + 1)*u(j + 1)
1816   12 CONTINUE
1817!_______________________________________________________________________
1818
1819      end subroutine tridiag
1820
1821*=============================================================================*
1822
1823
1824      SUBROUTINE inter3(ng,xg,yg, n,x,y, FoldIn)
1825      IMPLICIT NONE
1826
1827* input:
1828      INTEGER n, ng
1829      REAL xg(ng)
1830      REAL x(n), y(n)
1831
1832      INTEGER FoldIn
1833
1834* output:
1835      REAL yg(ng)
1836
1837* local:
1838      REAL a1, a2, sum
1839      REAL tail
1840      INTEGER jstart, i, j, k
1841*_______________________________________________________________________
1842
1843* check whether flag given is legal
1844      IF ((FoldIn .NE. 0) .AND. (FoldIn .NE. 1)) THEN
1845         WRITE(0,*) '>>> ERROR (inter3) <<<  Value for FOLDIN invalid. '
1846         WRITE(0,*) '                        Must be 0 or 1'
1847         STOP
1848      ENDIF
1849
1850* do interpolation
1851
1852      jstart = 1
1853
1854      DO 30, i = 1, ng - 1
1855
1856         yg(i) = 0.
1857         sum = 0.
1858         j = jstart
1859
1860         IF (j .LE. n-1) THEN
1861
1862   20      CONTINUE
1863
1864             IF (x(j+1) .LT. xg(i)) THEN
1865                jstart = j
1866                j = j+1
1867                IF (j .LE. n-1) GO TO 20
1868             ENDIF
1869   25      CONTINUE
1870
1871             IF ((x(j) .LE. xg(i+1)) .AND. (j .LE. n-1)) THEN
1872                a1 = AMAX1(x(j),xg(i))
1873                a2 = AMIN1(x(j+1),xg(i+1))
1874                sum = sum + y(j) * (a2-a1)/(x(j+1)-x(j))
1875                j = j+1
1876                GO TO 25
1877
1878             ENDIF
1879           yg(i) = sum
1880
1881         ENDIF
1882
1883   30 CONTINUE
1884
1885
1886* if wanted, integrate data "overhang" and fold back into last bin
1887
1888      IF (FoldIn .EQ. 1) THEN
1889
1890         j = j-1
1891         a1 = xg(ng)     ! upper limit of last interpolated bin
1892         a2 = x(j+1)     ! upper limit of last input bin considered
1893
1894*        do folding only if grids don't match up and there is more input
1895         IF ((a2 .GT. a1) .OR. (j+1 .LT. n)) THEN
1896           tail = y(j) * (a2-a1)/(x(j+1)-x(j))
1897           DO k = j+1, n-1
1898              tail = tail + y(k) * (x(k+1)-x(k))
1899           ENDDO
1900           yg(ng-1) = yg(ng-1) + tail
1901         ENDIF
1902
1903      ENDIF
1904*_______________________________________________________________________
1905
1906      RETURN
1907      end subroutine inter3
1908
1909      end subroutine photolysis_online
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.