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       1             : !-------------------------------------------------------------------------------
       2             : ! This module uses the Lean solar irradiance data to provide a solar cycle
       3             : ! scaling factor used in heating rate calculations 
       4             : !-------------------------------------------------------------------------------
       5             : module rad_solar_var
       6             : 
       7             :   use shr_kind_mod ,     only : r8 => shr_kind_r8
       8             :   use solar_irrad_data,  only : sol_irrad, we, nbins, has_spectrum, sol_tsi
       9             :   use solar_irrad_data,  only : do_spctrl_scaling
      10             :   use cam_abortutils,    only : endrun
      11             : 
      12             :   implicit none
      13             :   save
      14             : 
      15             :   private
      16             :   public :: rad_solar_var_init
      17             :   public :: get_variability
      18             : 
      19             :   real(r8), allocatable :: ref_band_irrad(:)  ! scaling will be relative to ref_band_irrad in each band
      20             :   real(r8), allocatable :: irrad(:)           ! solar irradiance at model timestep in each band
      21             :   real(r8)              :: tsi_ref            ! total solar irradiance assumed by rrtmg                                                 
      22             : 
      23             :   real(r8), allocatable :: radbinmax(:)
      24             :   real(r8), allocatable :: radbinmin(:)
      25             :   integer :: nradbins
      26             : 
      27             : !-------------------------------------------------------------------------------
      28             : contains
      29             : !-------------------------------------------------------------------------------
      30             : 
      31        1536 :   subroutine rad_solar_var_init( )
      32             :     use radconstants,  only : get_number_sw_bands
      33             :     use radconstants,  only : get_sw_spectral_boundaries
      34             :     use radconstants,  only : get_ref_solar_band_irrad
      35             :     use radconstants,  only : get_ref_total_solar_irrad
      36             : 
      37             :     integer :: i
      38             :     integer :: ierr
      39             :     integer :: yr, mon, tod
      40             :     integer :: radmax_loc
      41             : 
      42             : 
      43        1536 :     call get_number_sw_bands(nradbins)
      44             : 
      45        1536 :     if ( do_spctrl_scaling ) then
      46             : 
      47        1536 :        if ( .not.has_spectrum ) then
      48           0 :           call endrun('rad_solar_var_init: solar input file must have irradiance spectrum')
      49             :        endif
      50             : 
      51        4608 :        allocate (radbinmax(nradbins),stat=ierr)
      52        1536 :        if (ierr /= 0) then
      53           0 :           call endrun('rad_solar_var_init: Error allocating space for radbinmax')
      54             :        end if
      55             : 
      56        4608 :        allocate (radbinmin(nradbins),stat=ierr)
      57        1536 :        if (ierr /= 0) then
      58           0 :           call endrun('rad_solar_var_init: Error allocating space for radbinmin')
      59             :        end if
      60             : 
      61        4608 :        allocate (ref_band_irrad(nradbins), stat=ierr)
      62        1536 :        if (ierr /= 0) then
      63           0 :           call endrun('rad_solar_var_init: Error allocating space for ref_band_irrad')
      64             :        end if
      65             : 
      66        4608 :        allocate (irrad(nradbins), stat=ierr)
      67        1536 :        if (ierr /= 0) then
      68           0 :           call endrun('rad_solar_var_init: Error allocating space for irrad')
      69             :        end if
      70             : 
      71        1536 :        call get_sw_spectral_boundaries(radbinmin, radbinmax, 'nm')
      72             : 
      73             :        ! Make sure that the far-IR is included, even if RRTMG does not
      74             :        ! extend that far down. 10^5 nm corresponds to a wavenumber of
      75             :        ! 100 cm^-1.
      76       23040 :        radmax_loc = maxloc(radbinmax,1)
      77        1536 :        radbinmax(radmax_loc) = max(100000._r8,radbinmax(radmax_loc))
      78             : 
      79             :        ! for rrtmg, reference spectrum from rrtmg
      80        1536 :        call get_ref_solar_band_irrad( ref_band_irrad )
      81             : 
      82             :     else
      83             : 
      84           0 :        call get_ref_total_solar_irrad(tsi_ref)
      85             : 
      86             :     endif
      87             : 
      88        1536 :   end subroutine rad_solar_var_init
      89             : 
      90             : !-------------------------------------------------------------------------------
      91             : !-------------------------------------------------------------------------------
      92       38400 :   subroutine get_variability( sfac )
      93             : 
      94             :     real(r8), intent(out) :: sfac(nradbins)       ! scaling factors for CAM heating
      95             : 
      96             :     integer :: yr, mon, day, tod
      97             : 
      98       38400 :     if ( do_spctrl_scaling ) then
      99             : 
     100       38400 :       call integrate_spectrum( nbins, nradbins, we, radbinmin, radbinmax, sol_irrad, irrad)
     101             : 
     102      576000 :       sfac(:nradbins) = irrad(:nradbins)/ref_band_irrad(:nradbins)
     103             : 
     104             :     else
     105             : 
     106           0 :        sfac(:nradbins) = sol_tsi/tsi_ref
     107             : 
     108             :     endif
     109             : 
     110       38400 :   end subroutine get_variability
     111             : 
     112             : !-------------------------------------------------------------------------------
     113             : ! private method.........
     114             : !-------------------------------------------------------------------------------
     115             : 
     116       38400 :   subroutine integrate_spectrum( nsrc, ntrg, src_x, min_trg, max_trg, src, trg )
     117             : 
     118             :     use mo_util, only : rebin
     119             : 
     120             :     implicit none
     121             : 
     122             :     !---------------------------------------------------------------
     123             :     !   ... dummy arguments
     124             :     !---------------------------------------------------------------
     125             :     integer,  intent(in)  :: nsrc                  ! dimension source array
     126             :     integer,  intent(in)  :: ntrg                  ! dimension target array
     127             :     real(r8), intent(in)  :: src_x(nsrc+1)         ! source coordinates
     128             :     real(r8), intent(in)  :: max_trg(ntrg)         ! target coordinates
     129             :     real(r8), intent(in)  :: min_trg(ntrg)         ! target coordinates
     130             :     real(r8), intent(in)  :: src(nsrc)             ! source array
     131             :     real(r8), intent(out) :: trg(ntrg)             ! target array
     132             :  
     133             :     !---------------------------------------------------------------
     134             :     !   ... local variables
     135             :     !---------------------------------------------------------------
     136             :     real(r8) :: trg_x(2), targ(1)         ! target coordinates
     137             :     integer  :: i
     138             : 
     139      576000 :     do i = 1, ntrg
     140             : 
     141      537600 :        trg_x(1) = min_trg(i)
     142      537600 :        trg_x(2) = max_trg(i)
     143             : 
     144      537600 :        call rebin( nsrc, 1, src_x, trg_x, src(1:nsrc), targ(:) )
     145             :        ! W/m2/nm --> W/m2
     146      576000 :        trg( i ) = targ(1)*(trg_x(2)-trg_x(1))
     147             : 
     148             :     enddo
     149             : 
     150             : 
     151       38400 :   end subroutine integrate_spectrum
     152             : 
     153             : end module rad_solar_var