photolysis_mod.F90

路径

LMDZ.MARS\libf\aeronomars\photolysis_mod.F90

所属目录/模块

libf\aeronomars

文件定位

photolysis_mod.F90 定义 photolysis_mod，是在线光解路径的初始化和共享数据模块。calchim_mod 在 photochem .and. jonline 的 firstcall 中调用 init_photolysis；该例程建立 162 个低分辨率光谱区间，读取太阳通量、吸收截面、量子产额和固定地表反照率，并把这些 SAVE/THREADPRIVATE 数组留给 photolysis_online 在运行时逐层积分光解率。

本文件本身不计算 v_phot，也不进入化学矩阵积分；它负责把 datadir/solar_fluxes 与 datadir/cross_sections 的外部表格重采样到统一波长网格。

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

• 本模块的大部分数组都是 SAVE 且 THREADPRIVATE；每个 OpenMP 线程有自己的 nphot/mopt/wl/f/xs*/yield*/albedo 副本。
• init_photolysis 会修改模块状态，且 calchim_mod 在氘化学开启时会在调用前执行 nphot = nphot + 2。
• 读表例程在 master 进程上 open/read/close 外部文件，缺文件或插值错误时多处 STOP；不是 abort_physic。
• 读表后通过 bcast 把结果广播给其它物理进程。
• gridw 会打印 number of spectral intervals；各读表例程会打印正在读取的文件路径。
• HCl、Cl2、ClO、HOCl 截面读表例程存在，但 init_photolysis 对应调用被注释，因此当前初始化不会填充这些氯化学数组。

核心逻辑

1. 固定在线光解模式：init_photolysis 将 mopt=2，即低分辨率 GCM 推荐模式；源码保留 mopt=1 的 3789 区间高分辨率网格逻辑，但当前入口不会使用。
2. 构造波长网格：gridw 按分段步长建立 0-815 nm 的低分辨率网格，区间包括 EUV/UV 到可见光；wl(kw+1)=wu(kw) 作为最后边界。
3. 太阳通量读表：rdsolarflux 固定 msun=18，读取 atlas3_thuillier_tuv.txt 的 19193 行数据，先从 mW 转 W，再按 wc*5.039e11 转为光子通量。
4. 截面和产额读表：各 rdxs* 例程从 cross_sections 下读取对应物种和温度的截面表，调用 addpnt 补边界，再由 inter2 重采样到 wl 网格。
5. 多温度截面保留为多数组：CO2 保存 195/295/370 K 三套截面，O2 保存 150/200/250/300 K 四套截面，O3 保存 218/298 K 两套截面，NO2 保存普通、220 K 和 294 K 截面，并保存 248/298 K 产额。
6. 产额表处理：CO2/O2/H2/NO/N2 读取 Schunk & Nagy 或专用产额表；部分产额读入后按源码做 1 - y 形式转换。
7. 设置反照率：setalb 对所有工作波长给定常数 0.015，源码注释来自 Clancy et al. 1999。

伪代码

init_photolysis:
  mopt = 2
  call gridw(nw, wl, wc, wu, mopt)
  call rdsolarflux(nw, wl, wc, f)
  call rdxso2(..., xso2_* , yieldo2)
  call rdxsco2(..., xsco2_* , yieldco2)
  call rdxso3(..., xso3_*)
  call rdxsh2o / rdxsh2o2 / rdxsho2 / rdxsh2
  call rdxsno / rdxsno2 / rdxsn2 / rdxshdo
  skip commented chlorine cross-section readers
  call setalb(nw, wl, albedo)

each rd* reader:
  if is_master:
    open datadir file
    skip headers and read fixed number of rows
    add extrapolation guard points with addpnt
    map source data into wl bins with inter2
    stop if file or interpolation fails
  call bcast(result arrays)

参与的主题流程

写法特点

• 模块为自由格式 .F90，内部许多工具例程保留固定格式缩进和 TUV 风格注释。
• nw=162 与 mopt=2 低分辨率模式配套；高分辨率分支需要更多网格点，当前参数设置下不应切到 mopt=1。
• inter2 按目标 bin 内的分段线性曲线面积平均，不是简单点插值。
• 多数读表例程使用固定行数读取；外部数据文件版本和行数变化会直接影响可复现性。
• 氯化学截面数组存在且读表例程存在，但入口调用被注释，是未激活能力。

复现要点

• 运行在线光解前必须先调用 init_photolysis；否则 photolysis_online 消费的 f/xs*/yield*/albedo 未初始化。
• datadir 必须包含 solar_fluxes/atlas3_thuillier_tuv.txt 和 cross_sections 下的 O2/CO2/O3/H2O/HDO/H2O2/HO2/H2/NO/NO2/N2 数据文件。
• 并行运行时必须保证 bcast 可用；非 master 进程不直接读文件。
• 若手工改变 mopt，还必须同步改变 nw，否则高分辨率网格会越界。
• nphot 是可变共享状态；氘化学路径对它的 +2 会影响 photochemistry_mod 中所有光解槽位偏移。

待确认

• nabs=10 在本文件中未见直接使用；是否仅为早期在线光解接口遗留待确认。
• 氯化学截面读表工具保留但初始化调用被注释；对应化学网络是否已完全停用待确认。
• 多个读表例程用 STOP 而非项目统一错误处理，生产运行是否期望直接终止待确认。

相关页面

• calchim_mod：上游 firstcall 调用 init_photolysis，并在氘化学时修改 nphot。
• photochemistry_mod：使用 nphot 组织基础光解、photoionization 和 quench 反应槽位。
• photolysis_online：在线光解率计算方，消费本模块的光谱网格、截面、产额和反照率。
• photolysis：离线光解查找表路径；与本文件在线读表路径互斥。
• datafile_mod：提供 datadir 运行时数据目录。
• aeronomars/index：aeronomars 目录总览。