source: LMDZ5/trunk/libf/phylmd/Dust/lsc_scav_spl.F90 @ 2867

Last change on this file since 2867 was 2630, checked in by fhourdin, 8 years ago

Importation du modèle d'aérosols de Boucher, Escribano et al.
File size: 10.4 KB
Line 
1!$Id $
2
3SUBROUTINE lsc_scav_spl(pdtime,it,iflag_lscav,oliq,flxr,flxs,rneb,beta_fisrt,  &
4                    beta_v1,pplay,paprs,t,tr_seri,d_tr_insc,          &
5                    alpha_r,alpha_s,kk, henry,     &
6                    id_prec,id_fine,id_coss, id_codu, id_scdu, &
7                    d_tr_bcscav,d_tr_evap,qPrls)
8  USE ioipsl
9  USE dimphy
10  USE mod_grid_phy_lmdz
11  USE mod_phys_lmdz_para
12  USE traclmdz_mod
13  USE infotrac,ONLY : nbtr
14!  USE comgeomphy
15  USE iophy
16  IMPLICIT NONE
17!=====================================================================
18! Objet : depot humide (lessivage et evaporation) de traceurs
19! Inspired by routines of Olivier Boucher (mars 1998)
20! author R. Pilon 10 octobre 2012
21! last modification 16/01/2013 (reformulation partie evaporation)
22!=====================================================================
23! SPLA version taken from trunk revision 2041
24
25  include "dimensions.h"
26  include "chem.h"
27  include "YOMCST.h"
28  include "YOECUMF.h"
29
30  REAL,INTENT(IN)                        :: pdtime ! time step (s)
31  INTEGER,INTENT(IN)                     :: it     ! tracer number
32  INTEGER,INTENT(IN)                     :: iflag_lscav ! LS scavenging param:
33!                                             3=Reddy_Boucher2004, 4=3+RPilon.
34  REAL,DIMENSION(klon,klev+1),INTENT(IN) :: flxr     ! flux precipitant de pluie
35  REAL,DIMENSION(klon,klev+1),INTENT(IN) :: flxs     ! flux precipitant de neige
36  REAL,INTENT(IN)                        :: oliq ! contenu en eau liquide dans le nuage (kg/kg)
37  REAL,DIMENSION(klon,klev),INTENT(IN)   :: rneb
38  REAL,DIMENSION(klon,klev),INTENT(IN)   :: pplay    ! pression
39  REAL,DIMENSION(klon,klev+1),INTENT(IN) :: paprs    ! pression
40  REAL,DIMENSION(klon,klev),INTENT(IN)   :: t        ! temperature
41! tracers
42  REAL,DIMENSION(klon,klev,nbtr),INTENT(IN)   :: tr_seri        ! q de traceur 
43  REAL,DIMENSION(klon,klev),INTENT(IN)        :: beta_fisrt     ! taux de conversion de l'eau cond
44  REAL,DIMENSION(klon,klev),INTENT(OUT)       :: beta_v1        ! -- (originale version)
45  REAL,DIMENSION(klon)                        :: his_dh         ! tendance de traceur integre verticalement
46  REAL,DIMENSION(klon,klev,nbtr),INTENT(OUT)  :: d_tr_insc      ! tendance du traceur
47  REAL,DIMENSION(klon,klev,nbtr),INTENT(OUT)  :: d_tr_bcscav  ! tendance de traceur
48  REAL,DIMENSION(klon,klev,nbtr),INTENT(OUT)  :: d_tr_evap
49  REAL,DIMENSION(klon,nbtr),INTENT(OUT)       :: qPrls      !jyg: concentration tra dans pluie LS a la surf.
50  REAL :: dxin,dxev                              ! tendance temporaire de traceur incloud
51  REAL,DIMENSION(klon,klev) :: dxbc       ! tendance temporaire de traceur bc
52
53  INTEGER :: id_prec,id_fine,id_coss, id_codu, id_scdu
54
55!  variables locales     
56 LOGICAL,SAVE :: debut=.true.
57!$OMP THREADPRIVATE(debut)
58!
59!JE  REAL,PARAMETER :: henry=1.4  ! constante de Henry en mol/l/atm ~1.4 for gases
60  REAL,DIMENSION(nbtr) :: henry  ! constante de Henry en mol/l/atm ~1.4 for gases
61  REAL           :: henry_t    !  constante de Henry a T t  (mol/l/atm)
62!JE  REAL,PARAMETER :: kk=2900.   ! coefficient de dependence en T (K)
63  REAL,DIMENSION(nbtr) :: kk   ! coefficient de dependence en T (K)
64  REAL :: f_a     !  rapport de la phase aqueuse a la phase gazeuse
65  REAL :: beta    !  taux de conversion de l'eau en pluie
66
67  INTEGER :: i, k
68  REAL,DIMENSION(klon,klev)    :: scav  !  water liquid content / fraction aqueuse du constituant
69  REAL,DIMENSION(klon,klev)    :: zrho
70  REAL,DIMENSION(klon,klev)    :: zdz
71  REAL,DIMENSION(klon,klev)    :: zmass ! layer mass
72
73  REAL           :: frac_ev       ! cste pour la reevaporation : dropplet shrinking
74!  frac_ev = frac_gas ou frac_aer
75  REAL,PARAMETER :: frac_gas=1.0  ! cste pour la reevaporation pour les gaz
76  REAL           :: frac_aer      ! cste pour la reevaporation pour les particules
77  REAL,DIMENSION(klon,klev) :: deltaP     ! P(i+1)-P(i)
78  REAL,DIMENSION(klon,klev) :: beta_ev    !  dP/P(i+1)
79
80!  101.325  m3/l x Pa/atm
81!  R        Pa.m3/mol/K
82!   cste de dissolution pour le depot humide
83  REAL,SAVE :: frac_fine_scav
84  REAL,SAVE :: frac_coar_scav
85!$OMP THREADPRIVATE(frac_fine_scav, frac_coar_scav)
86
87! below-cloud scav variables
88! aerosol : alpha_r=0.001, gas 0.001  (Pruppacher & Klett 1967)
89!JE<<
90!  REAL,SAVE :: alpha_r  !  coefficient d'impaction pour la pluie
91!  REAL,SAVE :: alpha_s  !  coefficient d'impaction pour la neige 
92!JE>>
93  REAL, DIMENSION(nbtr) :: alpha_r  !  coefficient d'impaction pour la pluie
94  REAL, DIMENSION(nbtr) :: alpha_s  !  coefficient d'impaction pour la neige 
95  REAL,SAVE :: R_r      !  mean raindrop radius (m)
96  REAL,SAVE :: R_s      !  mean snow crystal radius (m)
97!!! $OMP THREADPRIVATE(alpha_r, alpha_s, R_r, R_s)
98!$OMP THREADPRIVATE(R_r, R_s)
99  REAL           :: pr, ps, ice, water
100  real :: conserv
101!
102!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! choix lessivage !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
103!!  logical,save  :: inscav_fisrt
104!!! $OMP THREADPRIVATE(inscav_first)
105!
106!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
107  IF (debut) THEN
108!
109!  inscav_fisrt=.true.
110!  call getin('inscav_fisrt',inscav_fisrt)
111!  if(inscav_fisrt) then
112!   print*,'beta from fisrtilp.F90, beta = (z_cond - z_oliq)/z_cond, inscav_fisrt=',inscav_fisrt
113!  else
114!   print*,'beta from Reddy and Bocuher 2004 (original version), inscav_fisrt=',inscav_fisrt
115!  endif
116!
117!JE      alpha_r=0.001        !  coefficient d'impaction pour la pluie
118!JE      alpha_s=0.01         !  coefficient d'impaction pour la neige 
119      R_r=0.001            !  mean raindrop radius (m)
120      R_s=0.001            !  mean snow crystal radius (m)
121      frac_fine_scav=0.7
122      frac_coar_scav=0.7
123!     frac_aer=0.5 ~ droplet size shrinks by evap
124      frac_aer=0.5
125!
126
127!JE to speed up, commented 20140219
128!
129!      OPEN(99,file='lsc_scav_param.data',status='old', &
130!                form='formatted',err=9999)
131!      READ(99,*,end=9998)  alpha_r
132!      READ(99,*,end=9998)  alpha_s
133!      READ(99,*,end=9998)  R_r
134!      READ(99,*,end=9998)  R_s
135!      READ(99,*,end=9998)  frac_fine_scav
136!      READ(99,*,end=9998)  frac_coar_scav
137!      READ(99,*,end=9998)  frac_aer
138!9998  Continue
139!      CLOSE(99)
140!9999  Continue
141!
142!   print*,'JE alpha_r',alpha_r
143!   print*,'JE alpha_s',alpha_s
144!   print*,'JE R_r',R_r
145!   print*,'JE R_s',R_s
146!   print*,'frac_fine_scav',frac_fine_scav
147!   print*,'frac_coar_scav',frac_coar_scav
148!   print*,'frac_aer ev',frac_aer
149!
150! JE endcomment
151!
152  ENDIF !(debut)
153!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
154!
155! initialization
156  dxin=0.
157  dxev=0.
158  beta_ev=0.
159
160  DO i=1,klon
161   his_dh(i)=0.
162  ENDDO
163
164  DO k=1,klev
165   DO i=1, klon
166    dxbc(i,k)=0.
167    beta_v1(i,k)=0.
168    deltaP(i,k)=0.
169   ENDDO
170  ENDDO
171
172  DO k=1,klev
173    DO i=1, klon
174     d_tr_insc(i,k,it)=0.
175     d_tr_bcscav(i,k,it)=0.
176     d_tr_evap(i,k,it)=0.
177    ENDDO
178  ENDDO
179
180!  pressure and size of the layer
181  DO k=klev-1, 1, -1
182   DO i=1, klon
183     zrho(i,k)=pplay(i,k)/t(i,k)/RD   
184     zdz(i,k)=(paprs(i,k)-paprs(i,k+1))/zrho(i,k)/RG
185     zmass(i,k)=(paprs(i,k)-paprs(i,k+1))/RG
186   ENDDO
187  ENDDO
188
189!JE<<
190    IF (it.eq.id_prec) THEN                               !  gas
191      frac_ev=frac_gas
192    ELSE                                   !aerosol
193      frac_ev=frac_aer
194    ENDIF
195
196    IF (it.eq.id_prec) THEN                               !  gas
197     DO k=1, klev
198      DO i=1, klon
199       henry_t=henry(it)*exp(-kk(it)*(1./298.-1./t(i,k)))    !  mol/l/atm
200       f_a=henry_t/101.325*R*t(i,k)*oliq*zrho(i,k)/rho_water
201       scav(i,k)=f_a/(1.+f_a)
202      ENDDO
203     ENDDO
204    ELSE                            !aerosol
205     DO k=1, klev
206      DO i=1, klon
207       scav(i,k)=frac_fine_scav
208      ENDDO
209     ENDDO
210    ENDIF
211!JE>>
212   DO k=klev-1, 1, -1
213    DO i=1, klon
214!  incloud scavenging
215!   if(inscav_fisrt) then
216   if (iflag_lscav .eq. 4) then
217      beta=beta_fisrt(i,k)*rneb(i,k)
218   else
219      beta=flxr(i,k)-flxr(i,k+1)+flxs(i,k)-flxs(i,k+1)
220!      beta=beta/zdz(i,k)/oliq/zrho(i,k)
221      beta=beta/zmass(i,k)/oliq
222      beta=MAX(0.,beta)
223   endif ! (iflag_lscav .eq. 4)
224   beta_v1(i,k)=beta    !! for output
225!
226      dxin=tr_seri(i,k,it)*(exp(-scav(i,k)*beta*pdtime)-1.)
227!      his_dh(i)=his_dh(i)-dxin*zrho(i,k)*zdz(i,k)/pdtime !  kg/m2/s
228      his_dh(i)=his_dh(i)-dxin*zmass(i,k)/pdtime !  kg/m2/s
229      d_tr_insc(i,k,it)=dxin
230
231!  below-cloud impaction
232    IF(it.eq.id_prec) then
233      d_tr_bcscav(i,k,it)=0.
234    ELSE
235     pr=0.5*(flxr(i,k)+flxr(i,k+1))
236     ps=0.5*(flxs(i,k)+flxs(i,k+1))
237     water=pr*alpha_r(it)/R_r/rho_water
238     ice=ps*alpha_s(it)/R_s/rho_ice
239     dxbc(i,k)=-3./4.*tr_seri(i,k,it)*pdtime*(water+ice)
240!   add tracers from below cloud scav in his_dh
241     his_dh(i)=his_dh(i)-dxbc(i,k)*zmass(i,k)/pdtime !  kg/m2/s
242     d_tr_bcscav(i,k,it)=dxbc(i,k)
243    ENDIF
244
245!  reevaporation
246      deltaP(i,k)=flxr(i,k+1)+flxs(i,k+1)-flxr(i,k)-flxs(i,k)
247      deltaP(i,k)=max(deltaP(i,k),0.)
248
249      if(flxr(i,k+1)+flxs(i,k+1).gt.1.e-16) then
250       beta_ev(i,k)=deltaP(i,k)/(flxr(i,k+1)+flxs(i,k+1))
251      else
252       beta_ev(i,k)=0.
253      endif
254
255      beta_ev(i,k)=max(min(1.,beta_ev(i,k)),0.)
256
257!jyg
258     
259      if(abs(1-(1-frac_ev)*beta_ev(i,k)).gt.1.e-16) then
260! remove tracers from precipitation owing to release by evaporation in his_dh
261!      dxev=frac_ev*beta_ev(i,k)*his_dh(i) *pdtime/(zrho(i,k)*zdz(i,k)) &
262      dxev=frac_ev*beta_ev(i,k)*his_dh(i) *pdtime/(zmass(i,k)) &
263                                      /(1 -(1-frac_ev)*beta_ev(i,k))
264       his_dh(i)=his_dh(i)*(1 - frac_ev*beta_ev(i,k) / (1 -(1-frac_ev)*beta_ev(i,k)))
265      else
266!       dxev=his_dh(i) *pdtime/(zrho(i,k)*zdz(i,k))
267       dxev=his_dh(i) *pdtime/(zmass(i,k))
268       his_dh(i)=0.
269      endif
270!      print*,  k, 'beta_ev',beta_ev
271! remove tracers from precipitation owing to release by evaporation in his_dh
272!!      dxev=frac_ev*deltaP(i,k)*pdtime * his_dh(i) /(zrho(i,k)*zdz(i,k))
273!rplmd
274!!      dxev=frac_ev*deltaP(i,k)*his_dh(i) *pdtime/(zrho(i,k)*zdz(i,k)) &
275!!                                      /max(flxr(i,k)+flxs(i,k),1.e-16)
276
277
278      d_tr_evap(i,k,it)=dxev
279!!     tendency is further added in phytrac x = x + dx
280    ENDDO !!  do i
281   ENDDO  !! do k
282
283!jyg (20130114)
284   DO i = 1,klon
285     qPrls(i,it) = his_dh(i)/max(flxr(i,1)+flxs(i,1),1.e-16)
286   ENDDO
287!jyg end
288
289
290! test de conservation
291      conserv=0.
292!      DO k= klev,1,-1
293!        DO i=1, klon
294!         conserv=conserv+d_tr_insc(i,k,it)*(paprs(i,k)-paprs(i,k+1))/RG &
295!                +d_tr_bcscav(i,k,it)*(paprs(i,k)-paprs(i,k+1))/RG  &
296!                +d_tr_evap(i,k,it)*(paprs(i,k)-paprs(i,k+1))/RG
297!      if(it.eq.3) write(*,'(I2,2X,a,e20.12,2X,a,e20.12,2X,a,e20.12,2X,a,e20.12)'),&
298!      k,'lsc conserv ',conserv,'insc',d_tr_insc(i,k,it),'bc',d_tr_bcscav(i,k,it),'ev',d_tr_evap(i,k,it)
299!       ENDDO
300!     ENDDO
301
302END SUBROUTINE lsc_scav_spl
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.