source: LMDZ5/trunk/libf/phylmd/lsc_scav.F90 @ 2306

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Bug fixing concerning aerosol scavenging (bugs in
cvltr_scav and in lsc_scav) and aerosol
concentration output (the values at beginning,
instead of end, of time step were output).
  • Property copyright set to
    Name of program: LMDZ
    Creation date: 1984
    Version: LMDZ5
    License: CeCILL version 2
    Holder: Laboratoire de m\'et\'eorologie dynamique, CNRS, UMR 8539
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File size: 10.1 KB
Line 
1!$Id $
2
3SUBROUTINE lsc_scav(pdtime,it,iflag_lscav,  &
4!jyg<
5                    aerosol,  &
6!>jyg
7                    oliq,flxr,flxs,rneb,beta_fisrt,  &
8                    beta_v1,pplay,paprs,t,tr_seri,d_tr_insc,          &
9                    d_tr_bcscav,d_tr_evap,qPrls)
10  USE ioipsl
11  USE dimphy
12  USE mod_grid_phy_lmdz
13  USE mod_phys_lmdz_para
14  USE traclmdz_mod
15  USE infotrac,ONLY : nbtr
16  USE comgeomphy
17  USE iophy
18  IMPLICIT NONE
19!=====================================================================
20! Objet : depot humide (lessivage et evaporation) de traceurs
21! Inspired by routines of Olivier Boucher (mars 1998)
22! author R. Pilon 10 octobre 2012
23! last modification 16/01/2013 (reformulation partie evaporation)
24!=====================================================================
25
26  include "dimensions.h"
27  include "chem.h"
28  include "YOMCST.h"
29  include "YOECUMF.h"
30
31  REAL,INTENT(IN)                        :: pdtime ! time step (s)
32  INTEGER,INTENT(IN)                     :: it     ! tracer number
33  INTEGER,INTENT(IN)                     :: iflag_lscav ! LS scavenging param:
34!                                             3=Reddy_Boucher2004, 4=3+RPilon.
35  REAL,DIMENSION(klon,klev+1),INTENT(IN) :: flxr     ! flux precipitant de pluie
36  REAL,DIMENSION(klon,klev+1),INTENT(IN) :: flxs     ! flux precipitant de neige
37  REAL,INTENT(IN)                        :: oliq ! contenu en eau liquide dans le nuage (kg/kg)
38  REAL,DIMENSION(klon,klev),INTENT(IN)   :: rneb
39  REAL,DIMENSION(klon,klev),INTENT(IN)   :: pplay    ! pression
40  REAL,DIMENSION(klon,klev+1),INTENT(IN) :: paprs    ! pression
41  REAL,DIMENSION(klon,klev),INTENT(IN)   :: t        ! temperature
42! tracers
43  LOGICAL,DIMENSION(nbtr), INTENT(IN)         :: aerosol
44  REAL,DIMENSION(klon,klev,nbtr),INTENT(IN)   :: tr_seri        ! q de traceur 
45  REAL,DIMENSION(klon,klev),INTENT(IN)        :: beta_fisrt     ! taux de conversion de l'eau cond
46  REAL,DIMENSION(klon,klev),INTENT(OUT)       :: beta_v1        ! -- (originale version)
47  REAL,DIMENSION(klon)                        :: his_dh         ! tendance de traceur integre verticalement
48  REAL,DIMENSION(klon,klev,nbtr),INTENT(OUT)  :: d_tr_insc      ! tendance du traceur
49  REAL,DIMENSION(klon,klev,nbtr),INTENT(OUT)  :: d_tr_bcscav  ! tendance de traceur
50  REAL,DIMENSION(klon,klev,nbtr),INTENT(OUT)  :: d_tr_evap
51  REAL,DIMENSION(klon,nbtr),INTENT(OUT)       :: qPrls      !jyg: concentration tra dans pluie LS a la surf.
52  REAL :: dxin,dxev                              ! tendance temporaire de traceur incloud
53  REAL,DIMENSION(klon,klev) :: dxbc       ! tendance temporaire de traceur bc
54
55
56!  variables locales     
57 LOGICAL,SAVE :: debut=.true.
58!$OMP THREADPRIVATE(debut)
59!
60  REAL,PARAMETER :: henry=1.4  ! constante de Henry en mol/l/atm ~1.4 for gases
61  REAL           :: henry_t    !  constante de Henry a T t  (mol/l/atm)
62  REAL,PARAMETER :: kk=2900.   ! coefficient de dependence en T (K)
63  REAL :: f_a     !  rapport de la phase aqueuse a la phase gazeuse
64  REAL :: beta    !  taux de conversion de l'eau en pluie
65
66  INTEGER :: i, k
67  REAL,DIMENSION(klon,klev)    :: scav  !  water liquid content / fraction aqueuse du constituant
68  REAL,DIMENSION(klon,klev)    :: zrho
69  REAL,DIMENSION(klon,klev)    :: zdz
70  REAL,DIMENSION(klon,klev)    :: zmass ! layer mass
71
72  REAL           :: frac_ev       ! cste pour la reevaporation : dropplet shrinking
73!  frac_ev = frac_gas ou frac_aer
74  REAL,PARAMETER :: frac_gas=1.0  ! cste pour la reevaporation pour les gaz
75  REAL           :: frac_aer      ! cste pour la reevaporation pour les particules
76  REAL,DIMENSION(klon,klev) :: deltaP     ! P(i+1)-P(i)
77  REAL,DIMENSION(klon,klev) :: beta_ev    !  dP/P(i+1)
78
79!  101.325  m3/l x Pa/atm
80!  R        Pa.m3/mol/K
81!   cste de dissolution pour le depot humide
82  REAL,SAVE :: frac_fine_scav
83  REAL,SAVE :: frac_coar_scav
84!$OMP THREADPRIVATE(frac_fine_scav, frac_coar_scav)
85
86! below-cloud scav variables
87! aerosol : alpha_r=0.001, gas 0.001  (Pruppacher & Klett 1967)
88  REAL,SAVE :: alpha_r  !  coefficient d'impaction pour la pluie
89  REAL,SAVE :: alpha_s  !  coefficient d'impaction pour la neige 
90  REAL,SAVE :: R_r      !  mean raindrop radius (m)
91  REAL,SAVE :: R_s      !  mean snow crystal radius (m)
92!$OMP THREADPRIVATE(alpha_r, alpha_s, R_r, R_s)
93  REAL           :: pr, ps, ice, water
94  real :: conserv
95!
96!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! choix lessivage !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
97!!  logical,save  :: inscav_fisrt
98!!! $OMP THREADPRIVATE(inscav_first)
99!
100!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
101  IF (debut) THEN
102!
103!  inscav_fisrt=.true.
104!  call getin('inscav_fisrt',inscav_fisrt)
105!  if(inscav_fisrt) then
106!   print*,'beta from fisrtilp.F90, beta = (z_cond - z_oliq)/z_cond, inscav_fisrt=',inscav_fisrt
107!  else
108!   print*,'beta from Reddy and Bocuher 2004 (original version), inscav_fisrt=',inscav_fisrt
109!  endif
110!
111      alpha_r=0.001        !  coefficient d'impaction pour la pluie
112      alpha_s=0.01         !  coefficient d'impaction pour la neige 
113      R_r=0.001            !  mean raindrop radius (m)
114      R_s=0.001            !  mean snow crystal radius (m)
115      frac_fine_scav=0.7
116      frac_coar_scav=0.7
117!     frac_aer=0.5 ~ droplet size shrinks by evap
118      frac_aer=0.5
119!
120      OPEN(99,file='lsc_scav_param.data',status='old', &
121                form='formatted',err=9999)
122      READ(99,*,end=9998)  alpha_r
123      READ(99,*,end=9998)  alpha_s
124      READ(99,*,end=9998)  R_r
125      READ(99,*,end=9998)  R_s
126      READ(99,*,end=9998)  frac_fine_scav
127      READ(99,*,end=9998)  frac_coar_scav
128      READ(99,*,end=9998)  frac_aer
1299998  Continue
130      CLOSE(99)
1319999  Continue
132
133   print*,'alpha_r',alpha_r
134   print*,'alpha_s',alpha_s
135   print*,'R_r',R_r
136   print*,'R_s',R_s
137   print*,'frac_fine_scav',frac_fine_scav
138   print*,'frac_coar_scav',frac_coar_scav
139   print*,'frac_aer ev',frac_aer
140
141!
142  ENDIF !(debut)
143!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
144!
145! initialization
146  dxin=0.
147  dxev=0.
148  beta_ev=0.
149
150  DO i=1,klon
151   his_dh(i)=0.
152  ENDDO
153
154  DO k=1,klev
155   DO i=1, klon
156    dxbc(i,k)=0.
157    beta_v1(i,k)=0.
158    deltaP(i,k)=0.
159   ENDDO
160  ENDDO
161
162  DO k=1,klev
163    DO i=1, klon
164     d_tr_insc(i,k,it)=0.
165     d_tr_bcscav(i,k,it)=0.
166     d_tr_evap(i,k,it)=0.
167    ENDDO
168  ENDDO
169
170!  pressure and size of the layer
171  DO k=klev-1, 1, -1
172   DO i=1, klon
173     zrho(i,k)=pplay(i,k)/t(i,k)/RD   
174     zdz(i,k)=(paprs(i,k)-paprs(i,k+1))/zrho(i,k)/RG
175     zmass(i,k)=(paprs(i,k)-paprs(i,k+1))/RG
176   ENDDO
177  ENDDO
178
179!jyg<
180!!    IF (it.gt.1) THEN                               !  aerosol   
181!! Temporary correction: all non-aerosol tracers are dealt with in the same way.
182!! Should be updated once it has been decided how gases should be dealt with.
183    IF (aerosol(it)) THEN
184!>jyg
185      frac_ev=frac_aer
186    ELSE                                                !  gas
187      frac_ev=frac_gas
188    ENDIF
189
190!jyg<
191!!    IF (it.gt.1) THEN                               !  aerosol   
192    IF (aerosol(it)) THEN
193!>jyg
194     DO k=1, klev
195      DO i=1, klon
196       scav(i,k)=frac_fine_scav
197      ENDDO
198     ENDDO
199    ELSE                  ! gas
200     DO k=1, klev
201      DO i=1, klon
202       henry_t=henry*exp(-kk*(1./298.-1./t(i,k)))    !  mol/l/atm
203       f_a=henry_t/101.325*R*t(i,k)*oliq*zrho(i,k)/rho_water
204       scav(i,k)=f_a/(1.+f_a)
205      ENDDO
206     ENDDO
207    ENDIF
208
209   DO k=klev-1, 1, -1
210    DO i=1, klon
211!  incloud scavenging
212!   if(inscav_fisrt) then
213   if (iflag_lscav .eq. 4) then
214      beta=beta_fisrt(i,k)*rneb(i,k)
215   else
216      beta=flxr(i,k)-flxr(i,k+1)+flxs(i,k)-flxs(i,k+1)
217!      beta=beta/zdz(i,k)/oliq/zrho(i,k)
218      beta=beta/zmass(i,k)/oliq
219      beta=MAX(0.,beta)
220   endif ! (iflag_lscav .eq. 4)
221   beta_v1(i,k)=beta    !! for output
222!
223      dxin=tr_seri(i,k,it)*(exp(-scav(i,k)*beta*pdtime)-1.)
224!      his_dh(i)=his_dh(i)-dxin*zrho(i,k)*zdz(i,k)/pdtime !  kg/m2/s
225      his_dh(i)=his_dh(i)-dxin*zmass(i,k)/pdtime !  kg/m2/s
226      d_tr_insc(i,k,it)=dxin
227
228!  below-cloud impaction
229!jyg<
230!!    IF (it.eq.1) THEN
231    IF (.NOT.aerosol(it)) THEN
232!>jyg
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/R_r/rho_water
238     ice=ps*alpha_s/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
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.