photolysis.F90

路径

LMDZ.MARS\libf\aeronomars\photolysis.F90

所属目录/模块

libf\aeronomars

文件定位

photolysis.F90 定义 photolysis_module，只暴露 photolysis 一个例程。它是 photochemistry_mod 在 jonline=.false. 时使用的离线光解率插值器：从 chemistrydata 读入并广播的 jmars.20140930 查找表中，按温度、太阳天顶角、CO2 空气柱、O3 柱量比和尘埃光学厚度做 5 维线性/对数插值，生成 v_phot(nlayer,nb_phot_max) 的基础光解率槽位。

本文件不读取查找表文件，也不决定是否走离线光解；查表数据由 chemistrydata_mod::read_phototable 负责，调用选择由 photochemistry_mod 的 jonline=false 分支负责。

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

• 本例程只读 chemistrydata_mod 的 jphot/colairtab/table_ozo/szatab/tautab，不修改模块状态。
• 本例程先在末尾统一 v_phot(:,:)=0.，再只填 1:lswitch-1 层的 1-13 号基础槽位；lswitch:nlayer 和未映射槽位保持 0。
• sza>95. 时局部 j(:,:)=0.，随后同样映射到 v_phot，等价夜间光解清零。
• 无文件 I/O、无 abort_physic、无 MPI 通信；这些由 chemistrydata_mod::read_phototable 处理。

核心逻辑

1. 日夜判断：只有 sza<=95. 时进入查表插值；更大天顶角直接令 j(:,:)=0.。
2. 固定温度表：本文件硬编码 1.9 hPa 参考温度表 226.2, 206.2, 186.2, 169.8 K，对应 ntemp=4。
3. SZA 与尘埃索引：在 szatab 中找包围 sza 的两个点，在 tautab 中找包围 tauref 的两个点；tauref 被夹在 tautab(1) 和 tautab(ntau) 之间。
4. CO2/O3 柱量：
   • 顶层 lswitch-1 的 CO2 空气柱用 6.022e22*rmco2*press*100/(zmmean*g) 估算。
   • 向下循环 l=lswitch-2..1，用相邻层平均 rmco2/rmo3 和压差 dp=(press(l)-press(l+1))*100 累加 CO2 与 O3 柱量。
   • CO2 柱量上限为 colairtab(1)。
5. O3 柱量比：用 colo3min=col*7.171e-10 定义 0.1 micron-atm 的理论最小柱量，ratio_o3=colo3/colo3min，并夹在 1. 到 table_ozo(nozo)*10.。
6. 参考温度：在压力剖面中寻找 1.9 hPa 所在层间，用线性权重插值得 tref；随后夹在 table_temp(4)..table_temp(1)，并用对数温度比计算温度插值权重。
7. 逐层 5 维插值：对每个 l=1:lswitch-1，分别在 colairtab、table_ozo 上定位索引，用 poids(2,2,2,2,2) 形成温度、SZA、空气柱、O3、尘埃五维角点权重，累加 32 个 jphot 角点。
8. 日火距离修正：每个 j(l,ij) 乘 (1.52/dist_sol)**2。
9. 映射到 v_phot：按 jmars.20140930 的 13 个查表通道填入 v_phot；H2 和 N2 光解槽位没有查表数据，分别置 0。

伪代码

photolysis(...):
  if sza <= 95:
    find SZA interpolation bracket in szatab
    clamp tauref to tautab and find dust bracket
    build CO2 column and O3 column from top (lswitch-1) downward
    ratio_o3 = clamp(colo3 / (col * 7.171e-10), 1, table_ozo(nozo)*10)
    interpolate tref at 1.9 hPa and find table_temp bracket

    for l = 1..lswitch-1:
      find CO2-column and O3-ratio brackets
      build 32 weights over temp, sza, column, ozone, tau
      for ij = 1..nd:
        j(l,ij) = weighted sum of jphot corners
        j(l,ij) *= (1.52 / dist_sol)^2
  else:
    j = 0

  v_phot = 0
  for l = 1..lswitch-1:
    copy j lookup channels 1..9, 10..11 into v_phot slots
    set v_phot(:,10) = 0 for missing H2 lookup
    set v_phot(:,13) = 0 for missing N2 lookup

参与的主题流程

写法特点

• 自由格式 .F90，但保留较老的长注释分段风格。
• poids(2,2,2,2,2) 是五维权重；源码注释写“4-dimensional interpolation”但实际包含 temp,sza,co2,o3,tau 五个维度。
• j_hdo 被声明但未赋值、未使用；HNO3/HNO4 查表通道被读入局部 j，但没有映射到当前 v_phot 输出槽位。
• v_phot(l,10)=0. 注释为 H2 missing in lookup table；v_phot(l,13)=0. 注释为 N2 missing in lookup table。
• sza 白天阈值为 95°，不同于 photochemistry_mod 在线光解分支的 113° 阈值。

复现要点

• 调用前必须已执行 chemistrydata::read_phototable，否则 jphot/colairtab/table_ozo 没有有效数据。
• 调用方传入的 tauref 应已是 7 hPa 口径；photochemistry_mod 离线路径会先做 tau=tau*7./press(1)。
• press 需随层号向上递减，才能让 press(l)-press(l+1) 和 1.9 hPa 插值逻辑符合源码假设。
• colairtab 的排序必须与源码 if (colairtab(icol) < col(l)) 的查找方式一致；本文件不做表单调性检查。
• dist_sol 修正以 1.52 AU 为基准；复现其他日火距离时不要省略平方反比缩放。

待确认

• 源码注释称 4 维插值，但数组和求和项为 5 维，是否仅为注释陈旧待确认。
• j_hdo 声明未使用；是否为氘化学离线光解遗留待确认。
• HNO3/HNO4 两个查表通道未映射到 v_phot，当前反应网络是否有意忽略这两个输出待确认。

相关页面

• photochemistry_mod：离线光解调用方，接收 v_phot 并继续反应矩阵积分。
• chemistrydata：jphot/colairtab/table_ozo/szatab/tautab 查找表读取和广播方。
• calchim_mod：高层调度方，jonline=false 时 firstcall 读取查找表。
• aeronomars/index：aeronomars 目录总览。
• photolysis_mod：在线光解初始化和 nphot 共享状态；与本文件的离线查找表路径互斥。
• photolysis_online：在线光解率计算。