fu-liou radiative transfer model 学习日记（一）
2024-05-09 14:56:05
online model 见LaRC fu-liou模式
主要框架
- 主程序：src/simple/simple.f90
- ==call set_default_options_fu== ==>lib/src/fuinput.f90
- ==call getatmosphere== ==>lib/src/extras.f90
- ==call generate_level_scheme== ==>lib/src/gfld.f90
- ==call print_vla_in== ==>lib/src/vla.f90
- ==call prepare_model_profile_fu== ==>lib/src/vla.f90
- ==call vla_interface_fu== ==>lib/src/vla.f90
- ==call print_vla_out== ==>lib/src/vla.f90
- ==call aer_scale_hgt== ==>lib/src/extras.f90
- **以上，准备好了输入程序的数据。**
- ==call rad_multi_fu== ==>lib/src/rad_multi_200511.f90
- **完成传输计算后。**
- ==call pack_sky== ==>lib/src/calipso_output.f90
主程序：src/simple/simple.f90
call set_default_options_fu ==>lib/src/fuinput.f90
设置一些理想默认值，其中包括示踪气体的浓度，四种同步计算模式（CLEAR，TOTAL ，Pristine，NoaotCld）是否打开，云的设置（云量设置为0），气溶胶的设置。
- CLEAR：有气溶胶，无云
- TOTAL：有气溶胶，有云
- Prinstine：无气溶胶，无云
- NoaotCld：无气溶胶，有云
fi%lscm = .true. 四个选项全打开
call getatmosphere ==>lib/src/extras.f90
call getatmosphere(’…/…/testatms/jmls.lay ',&
FI%VI%nlev,FI%VI%pp,FI%VI%pt,FI%VI%ph,FI%VI%po,FI%pts)
从外部文件读取层数，压强，温度，湿度，臭氧，修正项0的剖面。
call generate_level_scheme ==>lib/src/gfld.f90
将jmls.lay输入的数据z,p垂直插值为我们在simple.f90中定义的我们想要的剖面（gflq%internal_levels(1:4) = (/70.,200.,500.,850./)）,生成的数据用fi%vd表示。
function z1_p1(p0, t0, z0, z1) RESULT (F_Result) ==>lib/src/extras.f90
目的：给定区域表面压强、温度和高度值z0，确定该区在高度z1(m)的地面压强(hPa)
输出的F_Result是Surface pressure (hPa) corresponding to z1（SSF surface altitude）
call print_vla_in ==>lib/src/vla.f90
<-----------------------------Begin print_vla_in Begin---------------------->FI%vi%nlev= 37Input P(z), T(z), Q(z), O3(z) Profile1.000 247.336 3.968E-06 3.631E-062.000 237.337 4.002E-06 5.582E-063.000 232.746 4.002E-06 7.343E-065.000 226.545 3.933E-06 8.931E-067.000 220.549 3.933E-06 8.623E-0610.000 213.676 3.763E-06 7.714E-0620.000 206.409 3.494E-06 5.837E-0630.000 203.282 3.223E-06 5.244E-0650.000 202.850 2.883E-06 4.810E-0670.000 204.432 2.714E-06 4.125E-06100.000 206.834 2.509E-06 2.768E-06125.000 208.749 2.546E-06 1.880E-06150.000 210.183 2.884E-06 1.253E-06175.000 211.161 3.699E-06 8.648E-07200.000 211.358 5.496E-06 6.163E-07225.000 211.111 7.625E-06 4.310E-07250.000 211.243 9.890E-06 2.931E-07300.000 213.609 1.668E-05 1.326E-07350.000 218.080 2.933E-05 7.088E-08400.000 223.287 5.130E-05 5.233E-08450.000 228.340 8.262E-05 4.542E-08500.000 233.034 1.249E-04 4.210E-08550.000 237.116 1.756E-04 4.021E-08600.000 240.582 2.322E-04 3.895E-08650.000 243.644 2.915E-04 3.796E-08700.000 246.305 3.576E-04 3.757E-08750.000 248.474 4.279E-04 3.715E-08775.000 249.392 4.643E-04 3.684E-08800.000 250.172 4.999E-04 3.647E-08825.000 250.746 5.341E-04 3.618E-08850.000 251.227 5.668E-04 3.579E-08875.000 251.639 5.953E-04 3.531E-08900.000 251.876 6.129E-04 3.492E-08925.000 251.707 6.081E-04 3.444E-08950.000 251.130 5.819E-04 3.372E-08975.000 249.978 5.434E-04 3.231E-081000.000 248.629 5.014E-04 3.014E-08FI%vd%nfix= 30FI%vd%pfix(1:FI%vd%1 0.0572 0.1133 0.2254 0.4495 0.8966 1.8417 3.8368 8.5339 12.72610 19.25011 29.30312 44.64713 67.80514 102.47515 153.85716 230.58917 271.07118 318.09019 372.04220 432.09021 500.31822 576.65623 663.45224 711.09225 761.69026 815.37627 872.63328 933.89329 972.97030 986.356FI%vd%pflo(1:FI%vd%nflo)1 999.7252 850.0003 500.0004 200.0005 70.000
FI%vd%cldpres(1:2,i,j) CLDCND OVL<-----------------------------END print_vla_in END--------------------------->call prepare_model_profile_fu ==>lib/src/vla.f90
生成fi%vo
sort_input_profile
gen_vla_structure
edit_pressure_levels
find_reporting_pressure_levels
profile_interpolation 插值的关键步骤
assin_cloud_index
create_reverse_pressure_index
call vla_interface_fu ==>lib/src/vla.f90
利用fi%vo生成fi%
以上两步将其他数据也插值到对应的剖面上。插值后数据为fi%(pp,pt,ph,po)。
call print_vla_out ==>lib/src/vla.f90
<-----------------------------Begin print_vla_out Begin---------------------->ERROR :FI%vo%ierr= 103Number of interpolated levels (FI%vo%nlev)= 35VLA Interpolated Profile1 1 1. 0.057 288.770 3.824E-06-4.451E-06 2 1 1. 0.113 278.806 3.859E-06-2.508E-06 3 1 1. 0.225 268.842 3.893E-06-5.640E-07 4 1 1. 0.449 258.879 3.928E-06 1.380E-06 5 1 1. 0.896 248.915 3.962E-06 3.323E-06 6 1 1. 1.841 238.531 3.998E-06 5.349E-06 7 3 1. 3.836 229.762 3.969E-06 8.107E-06 8 5 1. 8.533 216.734 3.839E-06 8.118E-06 9 6 1. 12.726 211.148 3.670E-06 7.061E-06 10 6 1. 19.250 206.810 3.509E-06 5.941E-06 11 7 1. 29.303 203.463 3.239E-06 5.278E-06 12 8 1. 44.647 202.946 2.958E-06 4.906E-06 13 9 1. 67.805 204.282 2.730E-06 4.190E-06 14 10 2. 70.000 204.432 2.714E-06 4.125E-06 15 11 1. 102.475 207.044 2.513E-06 2.671E-06 16 13 1. 153.857 210.344 3.018E-06 1.189E-06 17 15 3. 200.000 211.358 5.496E-06 6.163E-07 18 16 1. 230.589 211.142 8.153E-06 3.989E-07 19 17 1. 271.071 212.293 1.290E-05 2.218E-07 20 18 1. 318.090 215.307 2.148E-05 1.091E-07 21 19 1. 372.042 220.462 3.938E-05 6.240E-08 22 20 3. 400.000 223.287 5.130E-05 5.233E-08 23 20 1. 432.090 226.598 7.182E-05 4.781E-08 24 22 2. 500.000 233.034 1.249E-04 4.210E-08 25 23 1. 576.656 239.001 2.064E-04 3.953E-08 26 25 1. 663.452 244.380 3.097E-04 3.785E-08 27 26 1. 711.092 246.799 3.736E-04 3.748E-08 28 27 1. 761.690 248.907 4.451E-04 3.700E-08 29 29 1. 815.376 250.527 5.211E-04 3.629E-08 30 31 2. 850.000 251.227 5.668E-04 3.579E-08 31 31 1. 872.633 251.601 5.926E-04 3.535E-08 32 34 1. 933.893 251.500 5.987E-04 3.418E-08 33 35 1. 972.970 250.070 5.464E-04 3.243E-08 34 36 1. 986.356 249.361 5.242E-04 3.132E-08 35 36 2. 999.725 248.644 5.018E-04 3.017E-08 PresTop PresBot TopIdx BotIdx CLDCND OVLCND 200.0 400.0 -10000-10000 1 1----Reporting Level Index of Pressue level---1 1 0.0572 14 70.0003 17 200.0004 24 500.0005 30 850.0006 35 999.725ERROR :FI%vo%ierr= 103<-------------------------------END print_vla_out END ----------------------->call aer_scale_hgt ==>lib/src/extras.f90
生成气溶胶剖面
以上，准备好了输入程序的数据。
可以用call print_in_fu查看输入数据。
call rad_multi_fu ==>lib/src/rad_multi_200511.f90
主代码，辐射传输过程。
完成传输计算后。
call pack_sky ==>lib/src/calipso_output.f90
得到四种计算方式的长波短波窗口向下向上的辐射通量。
message from check_inputs_fu INPUT ERROR : fi%ierror = 136========================================================================================================================Fu-Liou Model inputs in structure fi% Begin# of Model LAYERS : 34Solver Config Modes : T T T TCurved Earth Airmass Co: Fnirold Ray,Ice,Wat,Gas,Kwc : F F F F FSolar Constant (wm-2) : 1365.0000000000000 Cosine Solar Zenith : 1.0000000000000000 Cosine View Zenith : 0.80000000000000004 fu%txt : 0Spect Emissivity : 0.990 0.990 0.990 0.990 0.990 0.990 0.990 0.990 0.990 0.990 0.990 0.990Skin Temperture (k) : 248.62899999999999 Trace Gas Concentration__________________________________________________________CO2 Conc (ppmv) : 360.00000000000000 CH4 Conc (ppmv) : 1.7500000000000000 N2O Conc (ppmv) : 0.31000000000000000 CFCs Conc (ppv) : 2.6800000000000001E-010 5.0300000000000002E-010 1.0500000000000000E-010Option Selection_________________________________________________________________>4 micron solar lband6a: TContinuum option sel : 5# of LW bands >2200cm-1: 2Hybrid solver option : TSolver option : 1Window instrument : 0Fourstream Sol fourssl : FFourstream IR foursir : FCloud lwc profile flag : 2Aerosols__________________________________________________________________________#Aerosol Taus : 1#Aerosol Constituents : 2
Aer.Wavelength(s)(micron) 0.641-Aerosol Type : 2
Aer. Optical Depth(s) 0.80000-Aerosol Type : 1
Aer. Optical Depth(s) 0.20000Profiles__________________________________________________________________________Level.Pres(hPa).Temp(K).H20(g/g).RH(%)..O3(g/g)...AOT%PROFILES1 0.06 288.77 3.82E-06 -0.0-4.45E-06 0.00 0.002 0.11 278.81 3.86E-06 -0.0-2.51E-06 0.00 0.003 0.23 268.84 3.89E-06 -0.0-5.64E-07 0.00 0.004 0.45 258.88 3.93E-06 -0.0 1.38E-06 0.00 0.005 0.90 248.91 3.96E-06 0.0 3.32E-06 0.00 0.006 1.84 238.53 4.00E-06 0.0 5.35E-06 0.00 0.007 3.84 229.76 3.97E-06 0.0 8.11E-06 0.00 0.008 8.53 216.73 3.84E-06 0.3 8.12E-06 0.00 0.009 12.73 211.15 3.67E-06 0.9 7.06E-06 0.00 0.0010 19.25 206.81 3.51E-06 2.4 5.94E-06 0.01 0.0111 29.30 203.46 3.24E-06 5.6 5.28E-06 0.02 0.0212 44.65 202.95 2.96E-06 8.4 4.91E-06 0.05 0.0513 67.80 204.28 2.73E-06 9.6 4.19E-06 0.01 0.0114 70.00 204.43 2.71E-06 9.7 4.12E-06 0.15 0.1515 102.47 207.04 2.51E-06 9.0 2.67E-06 0.45 0.4516 153.86 210.34 3.02E-06 10.2 1.19E-06 0.69 0.6917 200.00 211.36 5.50E-06 20.9 6.16E-07 0.63 0.6318 230.59 211.14 8.15E-06 36.8 3.99E-07 1.08 1.0819 271.07 212.29 1.29E-05 58.5 2.22E-07 1.64 1.6420 318.09 215.31 2.15E-05 76.3 1.09E-07 2.45 2.4521 372.04 220.46 3.94E-05 83.9 6.24E-08 1.53 1.5322 400.00 223.29 5.13E-05 82.5 5.23E-08 1.99 1.9923 432.09 226.60 7.18E-05 83.5 4.78E-08 5.08 5.0824 500.00 233.03 1.25E-04 79.4 4.21E-08 7.29 7.2925 576.66 239.00 2.06E-04 78.2 3.95E-08 10.45 10.4526 663.45 244.38 3.10E-04 76.6 3.79E-08 6.81 6.8127 711.09 246.80 3.74E-04 77.4 3.75E-08 8.11 8.1128 761.69 248.91 4.45E-04 79.9 3.70E-08 9.64 9.6429 815.38 250.53 5.21E-04 85.4 3.63E-08 6.81 6.8130 850.00 251.23 5.67E-04 90.4 3.58E-08 4.71 4.7131 872.63 251.60 5.93E-04 93.6 3.54E-08 13.80 13.8032 933.89 251.50 5.99E-04 102.2 3.42E-08 9.63 9.6333 972.97 250.07 5.46E-04 111.8 3.24E-08 3.45 3.4534 986.36 249.36 5.24E-04 116.6 3.13E-08 3.53 3.5335 999.73 248.64 5.02E-04 121.5 3.02E-08 1.00 1.00Spectral Surface Albedo WITH AEROSOLS::Spect Surface albedo:w/AOT CLEAR 0 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000Spect Surface albedo:w/AOT Cloud 1 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000Spectral Surface Albedo WITHOUT Aerosol::Spect Surface albedo:NOAOT CLEAR 0 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000Spect Surface albedo:NOAOT Cloud 1 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
================================================================================CLOUDS:: 1 1Fractions : 1.000DPI mode: F#Overlaps : 1
-------------------------Opt Depth : 10.000RPhase : 2.00Re : 15.00De : 60.00Top:Bot Lay#:********Top:Bot Pres: 0 0Nu .......: 0.0Mn_lin_tau: 11.5Fu-Liou Model inputs in structure fi% End========================================================================================================================SHORTWAVE Down--------------- Shortwave Up------------------# Presure Height Clear Prist Total TotNOA Clear Prist Total TotNOA Lev [hPa] [meters] Down Down Down Down Up Up Up UP 1 0.06 0. 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.002 70.00 0. 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.003 200.00 0. 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.004 500.00 0. 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.005 850.00 0. 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.006 999.73 0. 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00LONGWAVE Down---------------- Longwave Up------------------# Presure Height Clear Prist Total TotNOA Clear Prist Total TotNOA Lev [hPa] [meters] Down Down Down Down Up Up Up UP 1 0.06 0. 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.002 70.00 0. 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.003 200.00 0. 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.004 500.00 0. 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.005 850.00 0. 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.006 999.73 0. 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00WINDOW Down------------------ WINDOW Up--------------------# Presure Height Clear Prist Total TotNOA Clear Prist Total TotNOA Lev [hPa] [meters] Down Down Down Down Up Up Up UP 1 0.06 0. 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.002 70.00 0. 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.003 200.00 0. 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.004 500.00 0. 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.005 850.00 0. 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.006 999.73 0. 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
STOP Simple.f90 normal end遇到臭氧插值为负数的问题，进入gfld.f90修改hmax为四万米
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