aerave.F

快速理解

它做什么： 把气溶胶高分辨率光谱光学性质按普朗克函数加权平均到 GCM 辐射带。被 suaer 调用。

基本过程： 光谱切成 nir 个带 → 黑体辐射函数加权积分原始数据 → 输出各带平均光学性质。

关键结果： 各带平均的 epir/omegir/gir，供辐射传输预处理使用（longir 是输入而非输出）。

路径

LMDZ.MARS\libf\phymars\aerave.F

所属目录/模块

libf/phymars

文件定位

气溶胶辐射性质带平均化工具。将气溶胶的光学性质（消光系数、单次散射反照率、不对称因子）从高分辨率光谱数据通过普朗克函数加权平均到 GCM 的辐射带。用于辐射传输计算前的气溶胶光学性质预处理。

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

• 无 module 级变量读写
• 无文件 I/O
• 无诊断输出（诊断代码已注释，行 187-195）
• 局部参数 nirmx=100、nbande=1000 硬编码

核心逻辑

1. 参考波长插值（行 87-113）：在 longdata 中定位 longref，线性插值得到 qref 和 omegaref。计算校正因子 factep = qref/epref，将 epdata 转换为 qextcorrdata = epdata/factep（使参考波长处的值与输入 epref 一致）。

2. 带循环（行 117-181）：对每个辐射带 iir：

   • 将带宽细分为 nbande=1000 个子带（行 121）
   • 对每个子带 ibande（行 129-171）：
     • 计算子带中心波长 long
     • 调用 blackl 计算普朗克辐射强度 emit
     • 在 longdata 中线性插值得到 qextcorr、omeg、g
     • 累加：totalemit += deltalong*emit，epir += deltalong*emit*qextcorr，omegir += deltalong*emit*omeg*qextcorr，gir += deltalong*emit*omeg*qextcorr*g

3. 带平均计算（行 175-177）：

   • gir(iir) = gir(iir) / omegir(iir)（不对称因子加权平均）
   • omegir(iir) = omegir(iir) / epir(iir)（单次散射反照率加权平均）
   • epir(iir) = epir(iir) / totalemit(iir)（光学厚度加权平均）

4. blackl 子程序（行 203-223）：普朗克函数实现：

   B(λ,T) = 2πc₁/λ⁵ / (exp(c₂/λT) - 1)

   其中 c₁ = hc²，c₂ = hc/k，折射率 rind=1（真空）。

伪代码

! 参考波长插值
在 longdata 中定位 longref
线性插值计算 qref, omegaref
factep = qref / epref
qextcorrdata = epdata / factep

! 对每个辐射带
DO iir = 1, nir
  deltalong = (longir(iir+1) - longir(iir)) / nbande
  初始化 totalemit, epir, omegir, gir 为 0

  ! 对每个子带
  DO ibande = 1, nbande
    long = longir(iir) + (ibande - 0.5) * deltalong
    emit = blackl(long, temp)  ! 普朗克函数

    ! 插值气溶胶性质
    在 longdata 中定位 long
    线性插值计算 qextcorr, omeg, g

    ! 累加（普朗克加权）
    totalemit += deltalong * emit
    epir += deltalong * emit * qextcorr
    omegir += deltalong * emit * omeg * qextcorr
    gir += deltalong * emit * omeg * qextcorr * g
  END DO

  ! 计算带平均
  gir = gir / omegir
  omegir = omegir / epir
  epir = epir / totalemit
END DO

参与的主题流程

已确认调用链

写法特点

• 固定格式 Fortran（列格式）
• 硬编码参数：nirmx=100（最大带数）、nbande=1000（每带细分数）
• blackl 使用 DOUBLE PRECISION 精度
• 诊断代码（行 187-195）已注释，用于验证全光谱积分是否接近 σT⁴
• 插值逻辑重复出现两次（参考波长和子带内），未抽取为独立函数

复现要点

• 输入波长 longdata 必须为米单位
• epref 是参考波长处的光学厚度，不是消光系数
• temp 用于普朗克加权，影响带平均结果
• nbande=1000 是固定的细分精度，不可调
• 如果 omegir 为零（无散射），gir 除法会产生 NaN/Inf

待确认

• epdata 的物理单位和归一化方式（是否已除以某参考值）
• nirmx=100 是否足够（当前 GCM 辐射带数量）
• 诊断代码（行 187-195）是否应在生产中启用

相关页面

• 辐射计算主题页：radiation
• suaer.F90 - 调用 aerave 生成短波和长波 aerosol 带平均光学性质。