jthermcalc_e107_mod.F

路径

LMDZ.MARS\libf\aeronomars\jthermcalc_e107_mod.F

所属目录/模块

libf/aeronomars

文件定位

E107 增强版热层光吸收系数计算器：在基础版 jthermcalc之上引入 E10.7 太阳活动参数化和日火距离修正，是当前代码中实际使用的版本。按 36 个光谱区间对 13 种大气物种的柱密度做查表插值，把结果写入共享数组 jfotsout(ninter, 物种槽位, nlayer)。已知调用方：hrtherm.F（第 121 行）和 chemthermos.F90。

定义的符号

依赖的模块

调用的关键例程

输入

输出

共享状态与副作用

• 读：param_v4_h 中的 crscabsi2（吸收截面）、jabsifotsintpar（查表光吸收系数）、c1_16/c17_24/c25_29/c30_31/c32–c36（各区间查表柱密度）、co2crsc195/co2crsc295（CO₂ 截面温度端点）、t0（参考温度）、ninter/nz2/nabs（维度参数）、e107/date_e107/e107_tab（E10.7 太阳活动表）、coefit0–coefit4（TOA 多项式系数）。
• 读：comsaison_h::dist_sol（日火距离，AU）。
• 读：callkeys_mod::solvarmod（太阳活动模式开关）、fixed_euv_value（固定 E10.7 值）。
• 写：param_v4_h::jfotsout（光吸收系数输出缓存），全量覆盖写入；同时写 param_v4_h::e107（E10.7 当日值）。
• 无 SAVE / THREADPRIVATE：本文件自身不声明 SAVE 或 THREADPRIVATE 变量。

核心逻辑

1. 日/夜判断（第 105–112 行）：zenit > 140° 为夜间，设 dn='n' 并立即 return，jfotsout 不被更新。
2. 初始化 jfotsout 为零（第 115 行）：日间情形下把整个三维数组清零。
3. 温度截断（第 119–123 行）：构造辅助温度 t2，截断到 [195 K, 295 K]，用于 CO₂ 截面温度修正。
4. 柱密度计算（第 126–128 行）：调用 column 计算 13 个物种的柱密度数组 co2colx、o2colx、o3pcolx、h2colx、h2ocolx、h2o2colx、o3colx、n2colx、ncolx、nocolx、cocolx、hcolx、no2colx。
5. CO₂ 温度修正辅助列（第 132–137 行）：从顶层向下计算 coltemp，用 rm(i,i_co2) 与 |t2(i) - t0(i)| 构造。注意第 134 行有一行被注释掉的累积项 coltemp(i+1)+。
6. CO₂ 截面温度系数（第 140–146 行）：为区间 24–32 计算 sigma（195 K 截面）和 alfa（温度线性修正系数）。
7. E10.7 太阳活动参数化（第 148–169 行）：
   • solvarmod == 0：使用 fixed_euv_value 固定值。
   • 否则：用 realday = mod(zday, 669.) 在 669 天的 e107_tab 表中做线性插值得当日 E10.7。
8. TOA 光吸收系数（第 172–178 行）：对 nabs 个吸收物种 × ninter 个光谱区间，用 4 阶多项式 coefit0 + coefit1*e107 + coefit2*e107² + coefit3*e107³ + coefit4*e107⁴ 计算大气顶光吸收系数。
9. 分区间插值（第 187–1132 行）：按 36 个光谱区间分组，每组：
   • 构造加权柱密度输入 auxcolinp（不同区间吸收物种组合不同）；
   • 从 jabsifotsintpar 和对应查表柱密度数组中取出参考值；
   • 调用 interfast 做线性插值；
   • 把插值结果写入 jfotsout(indexint, 物种槽位, 层)；
   • 区间 17–32 施加 CO₂ 温度修正因子 cortemp * (1 + alfa * (t2 - t0))。
10. 日火距离修正（第 1138 行）：jfotsout(:,:,:) = jfotsout(:,:,:) * (1.52 / dist_sol)²，把 1.52 AU 参考距离换算到实际日火距离。

光谱区间分组

与基础版 jthermcalc 的差异

伪代码

jthermcalc_e107(ig, nlayer, chemthermod, rm, nesptherm, tx, iz, zenit, zday):
  if zenit > 140°:
    return                          # 夜间，不更新 jfotsout

  jfotsout = 0                      # 全清零

  t2 = clamp(tx, 195, 295)          # 温度截断用于 CO₂ 修正

  call column(...) → 13 个柱密度数组

  coltemp = 从顶向下计算 rm(CO₂) × |t2 - t0| × Δz   # CO₂ 温度修正辅助列

  sigma, alfa = CO₂ 截面温度系数（区间 24–32）

  if solvarmod == 0:
    e107 = fixed_euv_value
  else:
    realday = mod(zday, 669.)
    e107 = 在 e107_tab 中按 realday 线性插值

  for j in 1..nabs, indexint in 1..ninter:
    jfotsout(indexint, j, nlayer) = coefit0 + coefit1*e107 + ... + coefit4*e107⁴   # TOA 值

  for 每个光谱区间 indexint in 1..36:
    auxcolinp = 按区间吸收物种加权组合柱密度
    auxj* = jabsifotsintpar 查表光吸收系数
    auxcoltab = 对应区间查表柱密度
    call interfast(auxcolinp, auxcoltab) → wm, wp, auxind
    for 每个物种:
      jfotsout(indexint, 物种, 层) = TOA值 × (wm × auxj(ind+1) + wp × auxj(ind))
    if indexint in 17..32:
      cortemp = exp(-sigma × alfa × coltemp)     # CO₂ 温度修正
      jfotsout(CO₂) *= cortemp × (1 + alfa × (t2 - t0))

    if chemthermod >= 2:
      写入 N / NO / NO₂ 扩展物种的 jfotsout

  jfotsout *= (1.52 / dist_sol)²    # 日火距离修正

参与的主题流程

写法特点

• 固定格式 Fortran 77 风格（.F 扩展名但使用 module/end module 结构）。
• 硬编码 i_co2=1（第 100 行），注释明确要求必须与 chemthermos.F90 保持一致。
• chemthermod >= 2 条件门控扩展物种（N/NO/NO₂）——低模式下只计算基础 10 种。
• 层序反转：auxcolinp(nlayer-i+1) 从底向上排列供 interfast 使用，写回 jfotsout 时再次反转。
• CO₂ 温度修正的 cortemp 限幅：sigma × alfa × coltemp < 60 时取指数衰减，否则置零。
• E10.7 表 669 天覆盖约一个火星年（~687 地球日），用 mod(zday, 669.) 循环。
• TOA 光吸收系数使用 4 阶 E10.7 多项式（5 个拟合系数 coefit0–coefit4）。

复现要点

• jfotsout 维度由 param_v4_h::ninter（光谱区间数，应 ≥ 36）和物种槽位最大索引（应 ≥ 13）决定。
• 夜间 zenit > 140° 时不更新 jfotsout，调用方须自行处理旧值或零值。
• coltemp 构造中第 134 行注释掉的 coltemp(i+1)+ 累积项——当前实现不包含层间累积，每层独立计算。
• e107_tab 和 date_e107 由 param_read_e107.F 从 EUVDAT/ 数据文件读入。
• solvarmod 和 fixed_euv_value 由 callkeys_mod 提供，受 callphys.def 配置控制。
• 日火距离 dist_sol 由 comsaison_h 提供，随火星轨道变化。

待确认

• iz 的物理含义与单位（米？千米？几何高度还是位势高度？）。
• jfotsout 的物理单位（s⁻¹ 光吸收率还是其他）。
• 第 134 行注释掉的 coltemp(i+1)+ 是否为历史 bug 修复，还是有意移除层间累积。
• e107_tab 表的 669 天周期是否精确对应一个火星年，以及端点处理（realday < date_e107(1) 和 >= date_e107(669)）在跨年时的行为。
• 基础版 jthermcalc 有插值越界保护（abort_physic），本版不含——是否有意省略或依赖 interfast 内部处理。

相关页面

• jthermcalc.F（基础版，已被本版取代）
• jthermcalc_util.F（共享工具例程 column 和 interfast）
• hrtherm.F（直接上游调用方，EUV 加热率计算）
• euvheat.F90（间接上游）
• chemthermos.F90（直接上游调用方，热层化学主例程，i_co2 一致性要求）
• param_v4_h.F90（共享参数模块）
• param_read_e107.F（E10.7 参数表读取，提供 e107_tab/date_e107）
• callkeys_mod.F90（solvarmod/fixed_euv_value 开关）