albedocaps.F90

快速理解

它做什么： 按 CO₂ 冰状态更新地表短波反照率 psolaralb 和 IR 发射率参考 emisref；被 co2condens 调用（co2condens_mod.F:617）。

基本过程： 裸地 → 多年 CO₂ 冰盖 → 季节性 CO₂ 霜（TES 数据插值或配置值）三层优先级。

关键结果： 坡面反照率和 CO₂ 冰发射率，影响后续短波/长波辐射通量。

路径

LMDZ.MARS\libf\phymars\albedocaps.F90

所属目录/模块

libf\phymars

文件定位

该文件定义 albedocaps_mod 模块，负责在 CO2 凝结主流程中根据地表 CO2 冰状态更新地表短波反照率 psolaralb 和红外发射率参考值 emisref。调用方 co2condens 在每个坡面循环中把当前坡面的 piceco2、perennial_co2ice、psolaralb 传入本例程，随后把返回的 albedo/emissivity 写回坡面数组。

主路径有三层优先级：先用裸地 albedodat/emissiv 初始化；如果 paleoclimate=.true. 且 piceco2_peren>0，用多年 CO2 冰盖反照率和 CO2 冰发射率覆盖；如果当前地表 CO2 霜 piceco2>0，再用 CO2 霜属性覆盖。CO2 霜反照率可来自固定 albedice(icap)，也可在 TESicealbedo=.true. 时从 npsc_albedo.nc / spsc_albedo.nc 做 Ls-经纬插值。

定义的符号

依赖的模块

复现风险：TES_icecap_albedo 中 datafile_mod、netcdf、bcast 的 use 在当前例程主体没有实际调用；复现调用图时应以实际 call 为准。

调用的关键例程

输入

输出

共享状态与副作用

• albedocaps firstcall 会修改 surfdat_h 中的 TESicealbedo、TESice_Ncoef、TESice_Scoef，并设置本模块 max_icecap_albedo。
• firstcall、zls_old、pi、radeg、TES 网格/反照率数组和 max_icecap_albedo 均为 SAVE 并 THREADPRIVATE。
• 读取两个运行时数据文件：trim(datadir)//"/npsc_albedo.nc" 和 trim(datadir)//"/spsc_albedo.nc"。
• TES 文件或变量缺失时调用 abort_physic(...,1) 中止。
• 多处 write(*,*) 输出配置、数据文件和 NetCDF 错误信息。
• 不写源码、不写 restart、不直接改 tracer、温度或质量。

核心逻辑

1. 每个线程首次进入 albedocaps 时：
   • 默认 TESicealbedo=.false.，再用 getin_p("TESicealbedo",...) 覆盖。
   • 若启用 TES，读取 TESice_Ncoef 和 TESice_Scoef，默认均为 1.0。
   • 读取 max_icecap_albedo，源码默认 0.9。
   • 调用 read_TES_icecap_albedo 读取 TES 经度、纬度、Ls 和反照率表，初始化 pi、radeg、zls_old=-999。
2. 对 ig=1..ngrid：
   • latitude(ig)<0 选 icap=2（南半球），否则 icap=1（北半球，赤道也归北）。
   • 先设裸地状态：emisref(ig)=emissiv，psolaralb(ig,:)=albedodat(ig)。
   • 若 paleoclimate 且 piceco2_peren(ig)>0，用 albedo_perennialco2(icap) 和 emisice(icap) 覆盖多年 CO2 冰盖状态。
   • 若 piceco2(ig)>0，用当前 CO2 霜状态覆盖前面的结果：emisref(ig)=emisice(icap)；反照率走 TES 插值或固定 albedice(icap)。
3. read_TES_icecap_albedo：
   • 非 mesoscale 编译下仅 is_master 进程打开 NetCDF。
   • 北半球文件读取 longitude、latitude、time、albedo；南半球文件读取 latitude、albedo，复用北半球读到的 longitude 和 time。
   • 关闭文件后计算 pi=acos(-1.)、radeg=180/pi，再广播所有表和常数。
4. TES_icecap_albedo：
   • 北半球纬度低于 45 deg 或南半球纬度高于 -45 deg 时，不用 TES，直接返回 albedice(icap)。
   • 其余位置分别确定纬度、Ls、经度的包围索引；Ls 和经度都支持 0/360 或 -180/180 环绕。
   • 先沿时间线性插值得到四个经纬节点值，再做双线性空间插值。
   • 按半球乘 TESice_Ncoef 或 TESice_Scoef，最后用 max_icecap_albedo 做上限钳制。

伪代码

albedocaps(zls, ngrid, piceco2, piceco2_peren, psolaralb, emisref):
    if firstcall:
        TESicealbedo = getin("TESicealbedo", default=false)
        if TESicealbedo:
            TESice_Ncoef = getin("TESice_Ncoef", default=1.0)
            TESice_Scoef = getin("TESice_Scoef", default=1.0)
        max_icecap_albedo = getin("max_icecap_albedo", default=0.9)
        read_TES_icecap_albedo(...)
        firstcall = false

    for ig in 1..ngrid:
        icap = 2 if latitude(ig) < 0 else 1

        emisref(ig) = emissiv
        psolaralb(ig, :) = albedodat(ig)

        if paleoclimate and piceco2_peren(ig) > 0:
            psolaralb(ig, :) = albedo_perennialco2(icap)
            emisref(ig) = emisice(icap)

        if piceco2(ig) > 0:
            emisref(ig) = emisice(icap)
            if TESicealbedo:
                alb = TES_icecap_albedo(zls, ig, icap, ...)
                psolaralb(ig, 1) = alb
                psolaralb(ig, 2) = alb
            else:
                psolaralb(ig, :) = albedice(icap)

参与的主题流程

写法特点

• 自由格式 Fortran 90；含 #ifndef MESOSCALE 条件编译。
• firstcall + SAVE + THREADPRIVATE 模式：TES 表每线程保存，非 mesoscale 并行下由 master 读文件后广播。
• TES 表维度硬编码：经度 72、纬度 30、Ls 72；经度步长 5 deg，纬度步长 2 deg，Ls 步长 5 deg。
• read_TES_icecap_albedo 总是在 firstcall 调用，即使 TESicealbedo=.false.。因此即使不使用 TES 插值，当前源码仍要求 TES NetCDF 文件存在。
• TES 缺测值注释为 -1，但 TES_icecap_albedo 没有显式跳过或下限钳制；只在最终结果上限钳到 max_icecap_albedo。
• piceco2_peren 声明为 intent(inout)，但当前文件只读取，不修改。

复现要点

• 分支覆盖顺序必须保持：裸地初始化 -> paleoclimate 多年 CO2 冰 -> 当前 CO2 霜。当前 CO2 霜优先级最高。
• 半球索引为 latitude<0 南半球，否则北半球。
• TES 只用于极区：北纬 >=45 deg、南纬 <=-45 deg；低纬 CO2 霜回退到 albedice(icap)。
• TES 插值按时间先插、空间双线性后插；经度和 Ls 都有环绕处理。
• TESice_Ncoef / TESice_Scoef 是插值后乘数，之后才应用 max_icecap_albedo 上限。
• 运行时数据依赖 datadir/npsc_albedo.nc 与 datadir/spsc_albedo.nc，变量名必须包含源码读取的 longitude、latitude、time、albedo。

待确认

• TESalbn / TESalbs 注释说明缺测为 -1，当前源码没有缺测保护；复现含缺测区域时需要按源码字面插值还是应回退到 albedice，需开发者确认。
• TESicealbedo=.false. 时仍读取 TES 文件是否为有意设计；缺少 TES 文件会在 firstcall 中中止。
• piceco2_peren 的 intent(inout) 是否为历史遗留；本文件未写该数组。

相关页面

• co2condens：唯一已确认调用方，在 CO2 凝结后按坡面调用本例程。
• co2snow：同一段 CO2 地表后处理链中更新地表发射率的文件页。
• co2-cycle：CO2 循环父级主题页。
• co2-cycle-config：多年 CO2 冰盖反照率配置。
• config-system：TESicealbedo、TESice_Ncoef、TESice_Scoef、max_icecap_albedo 配置项索引。
• surfdat_h：地表共享状态，定义 TES ice albedo 系数、冰/裸地反照率和发射率等参数。
• datafile_mod.md：运行时数据目录。
• paleoclimate_mod.md：古气候开关。