blendrad.F

路径

LMDZ.MARS\libf\phymars\blendrad.F

所属目录/模块

libf/phymars — Mars 物理参数化模块

文件定位

blendrad.F 将辐射传输的四路倾向（短波 LTE zdtsw、长波 LTE zdtlw、近红外 CO₂ zdtnirco2、非局域热平衡 NLTE zdtnlte）合并为单一净大气加热率 dtrad。核心工作是用一条以压力为自变量的平滑 sigmoid 函数（alpha）在 LTE 与 NLTE 贡献之间做连续过渡，避免在切换高度产生数值不连续。该文件仅在 callnlte=.true. 时被调用；当 NLTE 未启用时，调用方 physiq_mod 直接将四路相加。

定义的符号

符号	类型	行号	作用
`blendrad_mod`	module	1	包装模块，仅含 `blendrad` 子程序
`blendrad`	subroutine	7	合并 LTE/NLTE 辐射倾向的唯一入口

依赖的模块

use 模块	only 列表	用途	待确认
`yomlw_h`	`nlaylte`	LTE 计算层数上限（由 `nlthermeq` 计算并存储）
`nlteparams_h`	`ptrans`, `zwi`	过渡中心压力 0.1 Pa；`zwi = 2/zw = 4.0`（zw=0.5 标高半宽）

调用的关键例程

无。blendrad 是纯数值计算，不调用其他子程序。

输入

输入	来源	类型/维度	单位	含义
`ngrid`	`physiq_mod` 调用参数	integer	—	水平网格点数
`nlayer`	`physiq_mod` 调用参数	integer	—	垂直层数
`pplay`	`physiq_mod` 局部变量 `zplay`	real(ngrid, nlayer)	Pa	各层气压
`zdtsw`	`callradite` 输出	real(ngrid, nlayer)	K/s	短波 LTE 加热率（仅前 `nlaylte` 层有效）
`zdtlw`	`callradite` 输出	real(ngrid, nlayer)	K/s	长波 LTE 加热率（仅前 `nlaylte` 层有效）
`zdtnirco2`	`callradite` 输出	real(ngrid, nlayer)	K/s	近红外 CO₂ 吸收加热率（全层有效）
`zdtnlte`	`callradite` 输出	real(ngrid, nlayer)	K/s	NLTE 加热率（全层有效，低层可能为零）

输出

输出	去向	类型/维度	单位	含义
`dtrad`	`physiq_mod` 后续用于温度倾向积分	real(ngrid, nlayer)	K/s	合并后的净大气辐射加热率

共享状态与副作用

无直接副作用。blendrad 是纯函数式子程序：输入 → 输出，不修改任何 module 变量、不写文件、不产生诊断输出。

间接依赖的共享状态：

nlaylte（yomlw_h，integer,save）：由 nlthermeq 在辐射调用时计算，标识 LTE 计算的有效层数上限。
ptrans、zwi（nlteparams_h，real,parameter）：编译期常数，不可运行时修改。

核心逻辑

第一层循环（行 45–53）：遍历 l = 1 到 nlaylte（LTE 有效层）。对每个网格点：
- 计算过渡权重 alpha = 1 / (1 + (pplay/ptrans)^zwi)。这是以 z = -ln(p) 为自变量的 sigmoid 0.5*(1+tanh((z-ztrans)/zw)) 的等价简化形式。
- 合并倾向：dtrad = (1-alpha)*(zdtsw+zdtlw) + zdtnirco2 + alpha*zdtnlte。
- 低压（高海拔）处 alpha→1，LTE 贡献被抑制，NLTE 主导；高压（低海拔）处 alpha→0，LTE 主导。
第二层循环（行 56–60）：遍历 l = nlaylte+1 到 nlayer（LTE 计算范围之外）。直接 dtrad = zdtnirco2 + zdtnlte，无 LTE 贡献。

伪代码

for each layer l = 1 to nlaylte:          # LTE 有效范围
    for each grid point ig:
        alpha = 1 / (1 + (pplay[ig,l] / 0.1)^4.0)   # sigmoid 过渡
        dtrad[ig,l] = (1 - alpha) * (zdtsw[ig,l] + zdtlw[ig,l])   # LTE 部分被 alpha 调制
                     + zdtnirco2[ig,l]                              # CO2 近红外（始终保留）
                     + alpha * zdtnlte[ig,l]                        # NLTE 部分由 alpha 加权

for each layer l = nlaylte+1 to nlayer:   # LTE 范围之外
    for each grid point ig:
        dtrad[ig,l] = zdtnirco2[ig,l] + zdtnlte[ig,l]   # 纯 NLTE

参与的主题流程

主题	参与方式
radiation	辐射倾向合并的最后一环；在 `callradite` 计算完四路倾向后由 `physiq_mod` 调用

写法特点

固定格式 Fortran：使用列 1 的 c 注释和列 7 的续行符 &，符合传统 F77 风格。
两循环拆分：注释说明是为了减少计算量（第二循环不计算 alpha），但也指出在向量机上合并为单循环可能更快。
编译期常数：ptrans 和 zwi 在 nlteparams_h 中用 parameter 声明，不可运行时调整。
nlaylte 动态值：由 nlthermeq 根据大气状态计算，存储在 yomlw_h 的 save 变量中，每次辐射调用可能不同。

复现要点

alpha 公式的物理含义：z = -ln(p) 是"标高高度"，ptrans = 0.1 Pa（约 80 km）是过渡中心，zw = 0.5 标高是过渡半宽。在 p = ptrans 处 alpha = 0.5；在 p = ptrans * exp(2) ≈ 0.74 Pa 处 alpha ≈ 0.12；在 p = ptrans / exp(2) ≈ 0.014 Pa 处 alpha ≈ 0.88。
nlaylte 的值取决于大气温度廓线（由 nlthermeq 计算），不同模拟可能不同。
当 callnlte = .false. 时，blendrad 不被调用，dtrad = zdtsw + zdtlw + zdtnirco2（行 1310–1314）。

待确认

nlaylte 的具体计算逻辑在 nlthermeq 中，该文件尚未有专页，当前由 radiation 主题页覆盖。