updatereffrad_mod.F

路径

LMDZ.MARS\libf\phymars\updatereffrad_mod.F

所属目录 / 模块

libf\phymars

文件定位

updatereffrad_mod.F 定义 updatereffrad_mod 模块（第 1 行）和唯一导出的 updatereffrad 例程（第 7 行）。它位于辐射调用链中 suaer 之后、aeroptproperties 之前：callradite_mod.F 第 418 行调用本例程，把动态场和微物理 tracer 中的尘埃、水冰、CO2 冰半径信息整理成辐射传输使用的 reffrad(ngrid,nlayer,naerkind) 和 nueffrad(ngrid,nlayer,naerkind)。

本文件不读取外部光学表，也不直接计算光学厚度。它负责把 pq 中的质量/数浓度 tracer、tauscaling、tau、pplay、pt 和物理开关转换为每类气溶胶的有效半径与有效方差；随后 aeroptproperties 按这些半径去卷积 suaer 预先填充的离散光学表。

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

• 本例程没有 SAVE 局部状态、没有文件 I/O、没有诊断输出。
• 主要副作用是写入 dimradmars_mod::nueffdust。注意 stormdust/topdust 分支也写同一个 nueffdust(ig,l)，如果多个尘埃分支同时启用，最后执行的分支会覆盖前面的尘埃方差。
• 所有输出数组由调用方传入；本例程按分支条件写入。如果某类气溶胶名称出现在 name_iaer 中，但对应物理分支没有先更新半径数组，该类 reffrad/nueffrad 可能沿用调用方已有值或未定义值。
• rhocloud 和 rhocloudco2 是局部临时数组，只接收 updaterad 子例程返回值，本文件没有继续使用它们。

核心逻辑

1. 尘埃半径更新：如果 doubleq.AND.active，对每个 ig,l 调用 updaterdust(pq(dust_mass), pq(dust_number), rdust)，并把 nueffdust=exp(varian**2)-1；否则 rdust=0.8e-6、nueffdust=0.3。
2. stormdust/topdust 半径更新：如果 rdstorm.AND.active 或 topflows.AND.active，分别用 igcm_stormdust_* 或 igcm_topdust_* tracer 调 updaterdust，并同样写 nueffdust=exp(varian**2)-1。
3. 水冰半径更新：如果 water.AND.activice，微物理开启时用 updaterice_micro(h2o_ice, ccn_mass, ccn_number, tauscaling)；微物理关闭时用 updaterice_typ(h2o_ice, 0.2, pplay)。两条路径都把 nuice=nuice_ref。
4. CO2 冰半径更新：如果 co2clouds.AND.activeco2ice，先用 threshold=1e-30 限制 CO2 冰、CO2 CCN 质量和数浓度；若 co2useh2o，再从 CO2 CCN 中扣除 H2O CCN 分量，并在扣成非正值时重置为阈值；随后调用 updaterice_microco2(..., pt, tauscaling, riceco2, rhocloudco2)，并写 nuiceco2=nuiceco2_ref。
5. 按辐射气溶胶名称写 reffrad/nueffrad：对 iaer=1..naerkind 循环，按 name_iaer(iaer) 选择公式：
   • dust_conrath：reffrad = rdust * (1+nueffdust)**2.5，nueffrad=nueffdust。
   • dust_doubleq：reffrad = rdust * ref_r0，nueffrad=nueffdust。
   • dust_submicron：reffrad = radius(igcm_dust_submicron)，nueffrad=0.03。
   • h2o_ice：reffrad = rice * (1+nuice_ref)，nueffrad=nuice_ref。
   • co2_ice：reffrad = real(riceco2) * (1+nuiceco2_ref)，nueffrad=nuiceco2_ref。
   • stormdust_doubleq / topdust_doubleq：分别用 rstormdust / rtopdust 乘 ref_r0，方差用 nueffdust。

伪代码

if doubleq and active:
  for each layer/grid:
    updaterdust(dust_mass, dust_number, rdust)
    nueffdust = exp(varian^2) - 1
else:
  rdust = 0.8e-6
  nueffdust = 0.3

if rdstorm and active:
  updaterdust(stormdust_mass, stormdust_number, rstormdust)
  nueffdust = exp(varian^2) - 1

if topflows and active:
  updaterdust(topdust_mass, topdust_number, rtopdust)
  nueffdust = exp(varian^2) - 1

if water and activice:
  if microphys:
    updaterice_micro(h2o_ice, ccn_mass, ccn_number, tauscaling, rice)
  else:
    updaterice_typ(h2o_ice, tau=0.2, pplay, rice)
  nuice = nuice_ref

if co2clouds and activeco2ice:
  clamp CO2 ice and CCN tracers to threshold
  if co2useh2o:
    subtract H2O CCN mass/number from CO2 CCN pool
    clamp non-positive residuals to threshold
  updaterice_microco2(..., pt, tauscaling, riceco2)
  nuiceco2 = nuiceco2_ref

for iaer in 1..naerkind:
  select name_iaer(iaer):
    write reffrad(:,:,iaer) and nueffrad(:,:,iaer)

参与的主题流程

写法特点

• 固定格式 Fortran 源文件，但模块和 use 语句采用较新的模块化风格。
• 先按物理过程更新基础半径数组，再按 name_iaer 投影到辐射气溶胶维度；这使同一动态/微物理半径可以服务多个辐射气溶胶种类。
• 水冰非微物理分支把 tau 固定传为 0.2，虽然子例程接口中有 tau(ngrid,naerkind) 输入。
• CO2+H2O CCN 分支先扣除 H2O CCN 分量，再把 H2O 分量作为独立参数传给 updaterice_microco2。

复现要点

• callradite 中调用顺序必须保持：suaer 首次加载离散光学表，updatereffrad 更新 reffrad/nueffrad，aeroptproperties 再按这些半径积分光学属性。
• name_iaer 只能匹配本文件 SELECT CASE 中列出的名称；未匹配名称不会写对应 reffrad/nueffrad。
• stormdust_doubleq 和 topdust_doubleq 的有效方差都复用共享 nueffdust，而不是独立方差数组。
• dust_submicron 不从 pq 反演半径，直接使用 tracer_mod::radius(igcm_dust_submicron) 且固定 nueffrad=0.03。
• 非微物理水冰分支使用硬编码典型光学厚度 0.2 调 updaterice_typ；复现时不要误以为使用了输入数组 tau。

待确认

• tau(ngrid,naerkind) 是接口输入，但当前文件内没有被实际传给任何计算分支；推断该参数保留自旧接口或供未来分支使用。
• iaer_* 索引从 dimradmars_mod 导入但当前文件没有直接引用；当前逻辑完全依赖 name_iaer 字符串分支。
• nueffdust 被 stormdust/topdust 分支覆盖是否符合多尘埃种类同时启用时的预期，需要结合 dimradmars_mod 和辐射方案设计确认。

相关页面

• updaterad - 提供本例程调用的标量半径反演工具。
• aeroptproperties - 消费本例程输出的 reffrad/nueffrad。
• suaer - 在同一辐射准备链中加载离散光学属性表。
• aeropacity_mod - 在 aeroptproperties 之后计算气溶胶光学厚度。
• radiation 主题
• dust-cycle 主题
• water-cycle 主题
• co2-cycle 主题
• callradite_mod - 唯一调用本例程的辐射入口。
• dimradmars_mod - 提供 name_iaer/naerkind/nueffdust 等辐射维度状态。
• callkeys_mod.F90 - 提供水冰、CO2 冰、stormdust、topdust 等分支开关。