!========================================================================== subroutine photolysis(nlayer, & lswitch, press, temp, sza, tauref, & dist_sol, rmco2, rmo3, j) !========================================================================== use comcstfi_h implicit none #include "chimiedata.h" !========================================================================== ! input: !========================================================================== integer, intent(in) :: nlayer ! number of atmospheric layers integer :: lswitch ! interface level between chemistries real :: press(nlayer) ! pressure (hPa) real :: temp(nlayer) ! temperature (K) real :: sza ! solar zenith angle (deg) real :: tauref ! optical depth at 7 hpa real :: dist_sol ! sun distance (AU) real :: rmco2(nlayer) ! co2 mixing ratio real :: rmo3(nlayer) ! ozone mixing ratio !========================================================================== ! output: interpolated photodissociation rates (s-1) !========================================================================== real :: j(nlayer,nd) ! interpolated photolysis rates (s-1) !========================================================================== ! local: !========================================================================== integer :: icol, ij, indsza, indtau, indcol, indozo, indtemp, & iozo, isza, itau, it, l real :: col(nlayer) ! overhead air column (molecule cm-2) real :: colo3(nlayer) ! overhead ozone column (molecule cm-2) real :: poids(2,2,2,2,2) ! 5D interpolation weights real :: tref ! temperature at 1.9 hPa in the gcm (K) real :: table_temp(ntemp) ! temperatures at 1.9 hPa in jmars (K) real :: cinf, csup, cicol, ciozo, cisza, citemp, citau real :: colo3min, dp, coef real :: ratio_o3(nlayer) real :: tau !========================================================================== ! day/night criterion !========================================================================== if (sza <= 95.) then !========================================================================== ! temperatures at 1.9 hPa in lookup table !========================================================================== table_temp(1) = 226.2 table_temp(2) = 206.2 table_temp(3) = 186.2 table_temp(4) = 169.8 !========================================================================== ! interpolation in solar zenith angle !========================================================================== indsza = nsza - 1 do isza = 1,nsza if (szatab(isza) >= sza) then indsza = isza - 1 indsza = max(indsza, 1) exit end if end do cisza = (sza - szatab(indsza)) & /(szatab(indsza + 1) - szatab(indsza)) !========================================================================== ! interpolation in dust (tau) !========================================================================== tau = min(tauref, tautab(ntau)) tau = max(tau, tautab(1)) indtau = ntau - 1 do itau = 1,ntau if (tautab(itau) >= tau) then indtau = itau - 1 indtau = max(indtau, 1) exit end if end do citau = (tau - tautab(indtau)) & /(tautab(indtau + 1) - tautab(indtau)) !========================================================================== ! co2 and ozone columns !========================================================================== ! co2 column at model top (molecule.cm-2) col(lswitch-1) = 6.022e22*rmco2(lswitch-1)*press(lswitch-1)*100. & /(mugaz*g) ! ozone column at model top colo3(lswitch-1) = 0. ! co2 and ozone columns for other levels (molecule.cm-2) do l = lswitch-2,1,-1 dp = (press(l) - press(l+1))*100. col(l) = col(l+1) + (rmco2(l+1) + rmco2(l))*0.5 & *6.022e22*dp/(mugaz*g) col(l) = min(col(l), colairtab(1)) colo3(l) = colo3(l+1) + (rmo3(l+1) + rmo3(l))*0.5 & *6.022e22*dp/(mugaz*g) end do ! ratio ozone column/minimal theoretical column (0.1 micron-atm) ! ro3 = 7.171e-10 is the o3 mixing ratio for a uniform ! profile giving a column 0.1 micron-atmosphere at ! a surface pressure of 10 hpa. do l = 1,lswitch-1 colo3min = col(l)*7.171e-10 ratio_o3(l) = colo3(l)/colo3min ratio_o3(l) = min(ratio_o3(l), table_ozo(nozo)*10.) ratio_o3(l) = max(ratio_o3(l), 1.) end do !========================================================================== ! temperature dependence !========================================================================== ! 1) search for temperature at 1.9 hPa (tref): vertical interpolation tref = temp(1) do l = (lswitch-1)-1,1,-1 if (press(l) > 1.9) then cinf = (press(l) - 1.9)/(press(l) - press(l+1)) csup = 1. - cinf tref = cinf*temp(l+1) + csup*temp(l) exit end if end do ! 2) interpolation in temperature tref = min(tref,table_temp(1)) tref = max(tref,table_temp(ntemp)) do it = 2, ntemp if (table_temp(it) <= tref) then citemp = (log(tref) - log(table_temp(it))) & /(log(table_temp(it-1)) - log(table_temp(it))) indtemp = it - 1 exit end if end do !========================================================================== ! loop over vertical levels !========================================================================== do l = 1,lswitch-1 ! interpolation in air column indcol = nz - 1 do icol = 1,nz if (colairtab(icol) < col(l)) then indcol = icol - 1 exit end if end do cicol = (log(col(l)) - log(colairtab(indcol + 1))) & /(log(colairtab(indcol)) - log(colairtab(indcol + 1))) ! interpolation in ozone column indozo = nozo - 1 do iozo = 1,nozo if (table_ozo(iozo)*10. >= ratio_o3(l)) then indozo = iozo - 1 indozo = max(indozo, 1) exit end if end do ciozo = (ratio_o3(l) - table_ozo(indozo)*10.) & /(table_ozo(indozo + 1)*10. - table_ozo(indozo)*10.) ! 4-dimensional interpolation weights ! poids(temp,sza,co2,o3,tau) poids(1,1,1,1,1) = citemp*(1.-cisza)*cicol*(1.-ciozo)*(1.-citau) poids(1,1,1,2,1) = citemp*(1.-cisza)*cicol*ciozo*(1.-citau) poids(1,1,2,1,1) = citemp*(1.-cisza)*(1.-cicol)*(1.-ciozo)*(1.-citau) poids(1,1,2,2,1) = citemp*(1.-cisza)*(1.-cicol)*ciozo*(1.-citau) poids(1,2,1,1,1) = citemp*cisza*cicol*(1.-ciozo)*(1.-citau) poids(1,2,1,2,1) = citemp*cisza*cicol*ciozo*(1.-citau) poids(1,2,2,1,1) = citemp*cisza*(1.-cicol)*(1.-ciozo)*(1.-citau) poids(1,2,2,2,1) = citemp*cisza*(1.-cicol)*ciozo*(1.-citau) poids(2,1,1,1,1) = (1.-citemp)*(1.-cisza)*cicol*(1.-ciozo)*(1.-citau) poids(2,1,1,2,1) = (1.-citemp)*(1.-cisza)*cicol*ciozo*(1.-citau) poids(2,1,2,1,1) = (1.-citemp)*(1.-cisza)*(1.-cicol)*(1.-ciozo)*(1.-citau) poids(2,1,2,2,1) = (1.-citemp)*(1.-cisza)*(1.-cicol)*ciozo*(1.-citau) poids(2,2,1,1,1) = (1.-citemp)*cisza*cicol*(1.-ciozo)*(1.-citau) poids(2,2,1,2,1) = (1.-citemp)*cisza*cicol*ciozo*(1.-citau) poids(2,2,2,1,1) = (1.-citemp)*cisza*(1.-cicol)*(1.-ciozo)*(1.-citau) poids(2,2,2,2,1) = (1.-citemp)*cisza*(1.-cicol)*ciozo*(1.-citau) ! poids(1,1,1,1,2) = citemp*(1.-cisza)*cicol*(1.-ciozo)*citau poids(1,1,1,2,2) = citemp*(1.-cisza)*cicol*ciozo*citau poids(1,1,2,1,2) = citemp*(1.-cisza)*(1.-cicol)*(1.-ciozo)*citau poids(1,1,2,2,2) = citemp*(1.-cisza)*(1.-cicol)*ciozo*citau poids(1,2,1,1,2) = citemp*cisza*cicol*(1.-ciozo)*citau poids(1,2,1,2,2) = citemp*cisza*cicol*ciozo*citau poids(1,2,2,1,2) = citemp*cisza*(1.-cicol)*(1.-ciozo)*citau poids(1,2,2,2,2) = citemp*cisza*(1.-cicol)*ciozo*citau poids(2,1,1,1,2) = (1.-citemp)*(1.-cisza)*cicol*(1.-ciozo)*citau poids(2,1,1,2,2) = (1.-citemp)*(1.-cisza)*cicol*ciozo*citau poids(2,1,2,1,2) = (1.-citemp)*(1.-cisza)*(1.-cicol)*(1.-ciozo)*citau poids(2,1,2,2,2) = (1.-citemp)*(1.-cisza)*(1.-cicol)*ciozo*citau poids(2,2,1,1,2) = (1.-citemp)*cisza*cicol*(1.-ciozo)*citau poids(2,2,1,2,2) = (1.-citemp)*cisza*cicol*ciozo*citau poids(2,2,2,1,2) = (1.-citemp)*cisza*(1.-cicol)*(1.-ciozo)*citau poids(2,2,2,2,2) = (1.-citemp)*cisza*(1.-cicol)*ciozo*citau ! 4-dimensional interpolation in the lookup table do ij = 1,nd j(l,ij) = & poids(1,1,1,1,1)*jphot(indtemp,indsza,indcol,indozo,indtau,ij) & + poids(1,1,1,2,1)*jphot(indtemp,indsza,indcol,indozo+1,indtau,ij) & + poids(1,1,2,1,1)*jphot(indtemp,indsza,indcol+1,indozo,indtau,ij) & + poids(1,1,2,2,1)*jphot(indtemp,indsza,indcol+1,indozo+1,indtau,ij) & + poids(1,2,1,1,1)*jphot(indtemp,indsza+1,indcol,indozo,indtau,ij) & + poids(1,2,1,2,1)*jphot(indtemp,indsza+1,indcol,indozo+1,indtau,ij) & + poids(1,2,2,1,1)*jphot(indtemp,indsza+1,indcol+1,indozo,indtau,ij) & + poids(1,2,2,2,1)*jphot(indtemp,indsza+1,indcol+1,indozo+1,indtau,ij) & + poids(2,1,1,1,1)*jphot(indtemp+1,indsza,indcol,indozo,indtau,ij) & + poids(2,1,1,2,1)*jphot(indtemp+1,indsza,indcol,indozo+1,indtau,ij) & + poids(2,1,2,1,1)*jphot(indtemp+1,indsza,indcol+1,indozo,indtau,ij) & + poids(2,1,2,2,1)*jphot(indtemp+1,indsza,indcol+1,indozo+1,indtau,ij) & + poids(2,2,1,1,1)*jphot(indtemp+1,indsza+1,indcol,indozo,indtau,ij) & + poids(2,2,1,2,1)*jphot(indtemp+1,indsza+1,indcol,indozo+1,indtau,ij) & + poids(2,2,2,1,1)*jphot(indtemp+1,indsza+1,indcol+1,indozo,indtau,ij) & + poids(2,2,2,2,1)*jphot(indtemp+1,indsza+1,indcol+1,indozo+1,indtau,ij) & ! + poids(1,1,1,1,2)*jphot(indtemp,indsza,indcol,indozo,indtau+1,ij) & + poids(1,1,1,2,2)*jphot(indtemp,indsza,indcol,indozo+1,indtau+1,ij) & + poids(1,1,2,1,2)*jphot(indtemp,indsza,indcol+1,indozo,indtau+1,ij) & + poids(1,1,2,2,2)*jphot(indtemp,indsza,indcol+1,indozo+1,indtau+1,ij) & + poids(1,2,1,1,2)*jphot(indtemp,indsza+1,indcol,indozo,indtau+1,ij) & + poids(1,2,1,2,2)*jphot(indtemp,indsza+1,indcol,indozo+1,indtau+1,ij) & + poids(1,2,2,1,2)*jphot(indtemp,indsza+1,indcol+1,indozo,indtau+1,ij) & + poids(1,2,2,2,2)*jphot(indtemp,indsza+1,indcol+1,indozo+1,indtau+1,ij) & + poids(2,1,1,1,2)*jphot(indtemp+1,indsza,indcol,indozo,indtau+1,ij) & + poids(2,1,1,2,2)*jphot(indtemp+1,indsza,indcol,indozo+1,indtau+1,ij) & + poids(2,1,2,1,2)*jphot(indtemp+1,indsza,indcol+1,indozo,indtau+1,ij) & + poids(2,1,2,2,2)*jphot(indtemp+1,indsza,indcol+1,indozo+1,indtau+1,ij) & + poids(2,2,1,1,2)*jphot(indtemp+1,indsza+1,indcol,indozo,indtau+1,ij) & + poids(2,2,1,2,2)*jphot(indtemp+1,indsza+1,indcol,indozo+1,indtau+1,ij) & + poids(2,2,2,1,2)*jphot(indtemp+1,indsza+1,indcol+1,indozo,indtau+1,ij) & + poids(2,2,2,2,2)*jphot(indtemp+1,indsza+1,indcol+1,indozo+1,indtau+1,ij) end do ! correction for sun distance do ij = 1,nd j(l,ij) = j(l,ij)*(1.52/dist_sol)**2. end do !========================================================================== ! end of loop over vertical levels !========================================================================== end do else !========================================================================== ! night !========================================================================== j(:,:) = 0. end if return end