1 | SUBROUTINE fisrtilp_tr(dtime,paprs,pplay,t,q, |
---|
2 | s d_t, d_q, d_ql, rneb, radliq, rain, snow, |
---|
3 | s pfrac_impa, pfrac_nucl, pfrac_1nucl, |
---|
4 | s frac_impa, frac_nucl ) |
---|
5 | |
---|
6 | c |
---|
7 | IMPLICIT none |
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8 | c====================================================================== |
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9 | c Auteur(s): Z.X. Li (LMD/CNRS) |
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10 | c Date: le 20 mars 1995 |
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11 | c Objet: condensation et precipitation stratiforme. |
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12 | c schema de nuage |
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13 | c====================================================================== |
---|
14 | c====================================================================== |
---|
15 | #include "dimensions.h" |
---|
16 | #include "dimphy.h" |
---|
17 | #include "YOMCST.h" |
---|
18 | #include "tracstoke.h" |
---|
19 | c |
---|
20 | c Arguments: |
---|
21 | c |
---|
22 | REAL dtime ! intervalle du temps (s) |
---|
23 | REAL paprs(klon,klev+1) ! pression a inter-couche |
---|
24 | REAL pplay(klon,klev) ! pression au milieu de couche |
---|
25 | REAL t(klon,klev) ! temperature (K) |
---|
26 | REAL q(klon,klev) ! humidite specifique (kg/kg) |
---|
27 | REAL d_t(klon,klev) ! incrementation de la temperature (K) |
---|
28 | REAL d_q(klon,klev) ! incrementation de la vapeur d'eau |
---|
29 | REAL d_ql(klon,klev) ! incrementation de l'eau liquide |
---|
30 | REAL rneb(klon,klev) ! fraction nuageuse |
---|
31 | REAL radliq(klon,klev) ! eau liquide utilisee dans rayonnements |
---|
32 | REAL rain(klon) ! pluies (mm/s) |
---|
33 | REAL snow(klon) ! neige (mm/s) |
---|
34 | cAA |
---|
35 | c Coeffients de fraction lessivee : pour OFF-LINE |
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36 | c |
---|
37 | REAL pfrac_nucl(klon,klev) |
---|
38 | REAL pfrac_1nucl(klon,klev) |
---|
39 | REAL pfrac_impa(klon,klev) |
---|
40 | c |
---|
41 | c Fraction d'aerosols lessivee par impaction et par nucleation |
---|
42 | c POur ON-LINE |
---|
43 | c |
---|
44 | REAL frac_impa(klon,klev) |
---|
45 | REAL frac_nucl(klon,klev) |
---|
46 | cAA |
---|
47 | c |
---|
48 | c Options du programme: |
---|
49 | c |
---|
50 | REAL seuil_neb ! un nuage existe vraiment au-dela |
---|
51 | PARAMETER (seuil_neb=0.001) |
---|
52 | REAL ct ! inverse du temps pour qu'un nuage precipite |
---|
53 | PARAMETER (ct=1./1800.) |
---|
54 | REAL cl ! seuil de precipitation |
---|
55 | PARAMETER (cl=2.0e-4) |
---|
56 | INTEGER ninter ! sous-intervals pour la precipitation |
---|
57 | PARAMETER (ninter=5) |
---|
58 | LOGICAL evap_prec ! evaporation de la pluie |
---|
59 | PARAMETER (evap_prec=.TRUE.) |
---|
60 | REAL coef_eva |
---|
61 | PARAMETER (coef_eva=2.0E-05) |
---|
62 | LOGICAL calcrat ! calculer ratqs au lieu de fixer sa valeur |
---|
63 | REAL ratqs ! determine la largeur de distribution de vapeur |
---|
64 | PARAMETER (calcrat=.FALSE.) |
---|
65 | REAL zx_min, rat_max |
---|
66 | PARAMETER (zx_min=1.0, rat_max=0.01) |
---|
67 | REAL zx_max, rat_min |
---|
68 | PARAMETER (zx_max=0.1, rat_min=0.3) |
---|
69 | REAL zx |
---|
70 | c |
---|
71 | LOGICAL cpartiel ! condensation partielle |
---|
72 | PARAMETER (cpartiel=.TRUE.) |
---|
73 | REAL t_coup |
---|
74 | PARAMETER (t_coup=234.0) |
---|
75 | c |
---|
76 | c Variables locales: |
---|
77 | c |
---|
78 | INTEGER i, k, n, kk |
---|
79 | REAL zqs(klon), zdqs(klon), zdelta, zcor, zcvm5 |
---|
80 | REAL zrfl(klon), zrfln(klon), zqev, zqevt |
---|
81 | REAL zoliq(klon), zcond(klon), zq(klon), zqn(klon), zdelq |
---|
82 | REAL ztglace, zt(klon) |
---|
83 | INTEGER nexpo ! exponentiel pour glace/eau |
---|
84 | REAL zdz(klon),zrho(klon),ztot(klon), zrhol(klon) |
---|
85 | REAL zchau(klon),zfroi(klon),zfice(klon),zneb(klon) |
---|
86 | c |
---|
87 | LOGICAL appel1er |
---|
88 | SAVE appel1er |
---|
89 | c |
---|
90 | c--------------------------------------------------------------- |
---|
91 | c |
---|
92 | cAA Variables traceurs: |
---|
93 | cAA Provisoire !!! Parametres alpha du lessivage |
---|
94 | cAA A priori on a 4 scavenging # possibles |
---|
95 | c |
---|
96 | REAL a_tr_sca(4) |
---|
97 | save a_tr_sca |
---|
98 | c |
---|
99 | c Variables intermediaires |
---|
100 | c |
---|
101 | REAL zalpha_tr |
---|
102 | REAL zfrac_lessi |
---|
103 | REAL zprec_cond |
---|
104 | cAA |
---|
105 | c--------------------------------------------------------------- |
---|
106 | c |
---|
107 | c Fonctions en ligne: |
---|
108 | c |
---|
109 | REAL fallv ! vitesse de chute pour crystaux de glace |
---|
110 | REAL zzz |
---|
111 | #include "YOETHF.h" |
---|
112 | #include "FCTTRE.h" |
---|
113 | fallv (zzz) = 3.29 * ((zzz)**0.16) |
---|
114 | c |
---|
115 | DATA appel1er /.TRUE./ |
---|
116 | c |
---|
117 | IF (appel1er) THEN |
---|
118 | c |
---|
119 | PRINT*, 'fisrtilp, calcrat:', calcrat |
---|
120 | PRINT*, 'fisrtilp, ninter:', ninter |
---|
121 | PRINT*, 'fisrtilp, evap_prec:', evap_prec |
---|
122 | PRINT*, 'fisrtilp, cpartiel:', cpartiel |
---|
123 | IF (ABS(dtime/FLOAT(ninter)-360.0).GT.0.001) THEN |
---|
124 | PRINT*, 'fisrtilp: Ce n est pas prevu, voir Z.X.Li', dtime |
---|
125 | PRINT*, 'Je prefere un sous-intervalle de 6 minutes' |
---|
126 | CALL abort |
---|
127 | ENDIF |
---|
128 | appel1er = .FALSE. |
---|
129 | c |
---|
130 | cAA initialiation provisoire |
---|
131 | a_tr_sca(1) = -0.5 |
---|
132 | a_tr_sca(2) = -0.5 |
---|
133 | a_tr_sca(3) = -0.5 |
---|
134 | a_tr_sca(4) = -0.5 |
---|
135 | c |
---|
136 | cAA Initialisation a 1 des coefs des fractions lessivees |
---|
137 | c |
---|
138 | DO k = 1, klev |
---|
139 | DO i = 1, klon |
---|
140 | pfrac_nucl(i,k)=1. |
---|
141 | pfrac_1nucl(i,k)=1. |
---|
142 | pfrac_impa(i,k)=1. |
---|
143 | ENDDO |
---|
144 | ENDDO |
---|
145 | |
---|
146 | ENDIF ! test sur appel1er |
---|
147 | c |
---|
148 | cMAf Initialisation a 0 de zoliq |
---|
149 | DO i = 1, klon |
---|
150 | zoliq(i)=0. |
---|
151 | ENDDO |
---|
152 | c Determiner les nuages froids par leur temperature |
---|
153 | c |
---|
154 | ztglace = RTT - 15.0 |
---|
155 | nexpo = 6 |
---|
156 | ccc nexpo = 1 |
---|
157 | c |
---|
158 | c Initialiser les sorties: |
---|
159 | c |
---|
160 | DO k = 1, klev |
---|
161 | DO i = 1, klon |
---|
162 | d_t(i,k) = 0.0 |
---|
163 | d_q(i,k) = 0.0 |
---|
164 | d_ql(i,k) = 0.0 |
---|
165 | rneb(i,k) = 0.0 |
---|
166 | radliq(i,k) = 0.0 |
---|
167 | frac_nucl(i,k) = 1. |
---|
168 | frac_impa(i,k) = 1. |
---|
169 | ENDDO |
---|
170 | ENDDO |
---|
171 | DO i = 1, klon |
---|
172 | rain(i) = 0.0 |
---|
173 | snow(i) = 0.0 |
---|
174 | ENDDO |
---|
175 | c |
---|
176 | c Initialiser le flux de precipitation a zero |
---|
177 | c |
---|
178 | DO i = 1, klon |
---|
179 | zrfl(i) = 0.0 |
---|
180 | zneb(i) = seuil_neb |
---|
181 | ENDDO |
---|
182 | c |
---|
183 | c |
---|
184 | cAA Pour plus de securite |
---|
185 | |
---|
186 | zalpha_tr = 0. |
---|
187 | zfrac_lessi = 0. |
---|
188 | zprec_cond = 0. |
---|
189 | |
---|
190 | cAA---------------------------------------------------------- |
---|
191 | c |
---|
192 | c Boucle verticale (du haut vers le bas) |
---|
193 | c |
---|
194 | DO 9999 k = klev, 1, -1 |
---|
195 | c |
---|
196 | cAA---------------------------------------------------------- |
---|
197 | c |
---|
198 | DO i = 1, klon |
---|
199 | zt(i)=t(i,k) |
---|
200 | zq(i)=q(i,k) |
---|
201 | ENDDO |
---|
202 | c |
---|
203 | c Calculer l'evaporation de la precipitation |
---|
204 | c |
---|
205 | IF (evap_prec) THEN |
---|
206 | DO i = 1, klon |
---|
207 | IF (zrfl(i) .GT.0.) THEN |
---|
208 | IF (thermcep) THEN |
---|
209 | zdelta=MAX(0.,SIGN(1.,RTT-zt(i))) |
---|
210 | zqs(i)= R2ES*FOEEW(zt(i),zdelta)/pplay(i,k) |
---|
211 | zqs(i)=MIN(0.5,zqs(i)) |
---|
212 | zcor=1./(1.-RETV*zqs(i)) |
---|
213 | zqs(i)=zqs(i)*zcor |
---|
214 | ELSE |
---|
215 | IF (zt(i) .LT. t_coup) THEN |
---|
216 | zqs(i) = qsats(zt(i)) / pplay(i,k) |
---|
217 | ELSE |
---|
218 | zqs(i) = qsatl(zt(i)) / pplay(i,k) |
---|
219 | ENDIF |
---|
220 | ENDIF |
---|
221 | zqev = MAX (0.0, (zqs(i)-zq(i))*zneb(i) ) |
---|
222 | zqevt = coef_eva * (1.0-zq(i)/zqs(i)) * SQRT(zrfl(i)) |
---|
223 | . * (paprs(i,k)-paprs(i,k+1))/pplay(i,k)*zt(i)*RD/RG |
---|
224 | zqevt = MAX(0.0,MIN(zqevt,zrfl(i))) |
---|
225 | . * RG*dtime/(paprs(i,k)-paprs(i,k+1)) |
---|
226 | zqev = MIN (zqev, zqevt) |
---|
227 | zrfln(i) = zrfl(i) - zqev*(paprs(i,k)-paprs(i,k+1)) |
---|
228 | . /RG/dtime |
---|
229 | zq(i) = zq(i) - (zrfln(i)-zrfl(i)) |
---|
230 | . * (RG/(paprs(i,k)-paprs(i,k+1)))*dtime |
---|
231 | zt(i) = zt(i) + (zrfln(i)-zrfl(i)) |
---|
232 | . * (RG/(paprs(i,k)-paprs(i,k+1)))*dtime |
---|
233 | . * RLVTT/RCPD/(1.0+RVTMP2*zq(i)) |
---|
234 | zrfl(i) = zrfln(i) |
---|
235 | ENDIF |
---|
236 | ENDDO |
---|
237 | ENDIF |
---|
238 | c |
---|
239 | c Calculer Qs et L/Cp*dQs/dT: |
---|
240 | c |
---|
241 | IF (thermcep) THEN |
---|
242 | DO i = 1, klon |
---|
243 | zdelta = MAX(0.,SIGN(1.,RTT-zt(i))) |
---|
244 | zcvm5 = R5LES*RLVTT*(1.-zdelta) + R5IES*RLSTT*zdelta |
---|
245 | zcvm5 = zcvm5 /RCPD/(1.0+RVTMP2*zq(i)) |
---|
246 | zqs(i) = R2ES*FOEEW(zt(i),zdelta)/pplay(i,k) |
---|
247 | zqs(i) = MIN(0.5,zqs(i)) |
---|
248 | zcor = 1./(1.-RETV*zqs(i)) |
---|
249 | zqs(i) = zqs(i)*zcor |
---|
250 | zdqs(i) = FOEDE(zt(i),zdelta,zcvm5,zqs(i),zcor) |
---|
251 | ENDDO |
---|
252 | ELSE |
---|
253 | DO i = 1, klon |
---|
254 | IF (zt(i).LT.t_coup) THEN |
---|
255 | zqs(i) = qsats(zt(i))/pplay(i,k) |
---|
256 | zdqs(i) = dqsats(zt(i),zqs(i)) |
---|
257 | ELSE |
---|
258 | zqs(i) = qsatl(zt(i))/pplay(i,k) |
---|
259 | zdqs(i) = dqsatl(zt(i),zqs(i)) |
---|
260 | ENDIF |
---|
261 | ENDDO |
---|
262 | ENDIF |
---|
263 | c |
---|
264 | c Determiner la condensation partielle et calculer la quantite |
---|
265 | c de l'eau condensee: |
---|
266 | c |
---|
267 | IF (cpartiel) THEN |
---|
268 | DO i = 1, klon |
---|
269 | c |
---|
270 | zx = pplay(i,k)/paprs(i,1) |
---|
271 | zx = (zx_max-zx)/(zx_max-zx_min) |
---|
272 | zx = MIN(MAX(zx,0.0),1.0) |
---|
273 | zx = zx * zx * zx |
---|
274 | ratqs = zx * (rat_max-rat_min) + rat_min |
---|
275 | IF (.NOT.calcrat) ratqs=0.2 |
---|
276 | c |
---|
277 | zdelq = ratqs * zq(i) |
---|
278 | rneb(i,k) = (zq(i)+zdelq-zqs(i)) / (2.0*zdelq) |
---|
279 | zqn(i) = (zq(i)+zdelq+zqs(i))/2.0 |
---|
280 | IF (rneb(i,k) .LE. 0.0) zqn(i) = 0.0 |
---|
281 | IF (rneb(i,k) .GE. 1.0) zqn(i) = zq(i) |
---|
282 | rneb(i,k) = MAX(0.0,MIN(1.0,rneb(i,k))) |
---|
283 | zcond(i) = MAX(0.0,zqn(i)-zqs(i))*rneb(i,k)/(1.+zdqs(i)) |
---|
284 | ENDDO |
---|
285 | ELSE |
---|
286 | DO i = 1, klon |
---|
287 | IF (zq(i).GT.zqs(i)) THEN |
---|
288 | rneb(i,k) = 1.0 |
---|
289 | ELSE |
---|
290 | rneb(i,k) = 0.0 |
---|
291 | ENDIF |
---|
292 | zcond(i) = MAX(0.0,zq(i)-zqs(i))/(1.+zdqs(i)) |
---|
293 | ENDDO |
---|
294 | ENDIF |
---|
295 | c |
---|
296 | DO i = 1, klon |
---|
297 | zq(i) = zq(i) - zcond(i) |
---|
298 | zt(i) = zt(i) + zcond(i) * RLVTT/RCPD |
---|
299 | ENDDO |
---|
300 | c |
---|
301 | c Partager l'eau condensee en precipitation et eau liquide nuageuse |
---|
302 | c |
---|
303 | DO i = 1, klon |
---|
304 | IF (rneb(i,k).GT.0.0) THEN |
---|
305 | zoliq(i) = zcond(i) |
---|
306 | zrho(i) = pplay(i,k) / zt(i) / RD |
---|
307 | zdz(i) = (paprs(i,k)-paprs(i,k+1)) / (zrho(i)*RG) |
---|
308 | zfice(i) = 1.0 - (zt(i)-ztglace) / (273.13-ztglace) |
---|
309 | zfice(i) = MIN(MAX(zfice(i),0.0),1.0) |
---|
310 | zfice(i) = zfice(i)**nexpo |
---|
311 | zneb(i) = MAX(rneb(i,k), seuil_neb) |
---|
312 | radliq(i,k) = zoliq(i)/FLOAT(ninter+1) |
---|
313 | ENDIF |
---|
314 | ENDDO |
---|
315 | c |
---|
316 | DO n = 1, ninter |
---|
317 | DO i = 1, klon |
---|
318 | IF (rneb(i,k).GT.0.0) THEN |
---|
319 | zchau(i) = ct*dtime/FLOAT(ninter) * zoliq(i) |
---|
320 | . * (1.0-EXP(-(zoliq(i)/zneb(i)/cl)**2)) *(1.-zfice(i)) |
---|
321 | zrhol(i) = zrho(i) * zoliq(i) / zneb(i) |
---|
322 | zfroi(i) = dtime/FLOAT(ninter)/zdz(i)*zoliq(i) |
---|
323 | . *fallv(zrhol(i)) * zfice(i) |
---|
324 | ztot(i) = zchau(i) + zfroi(i) |
---|
325 | IF (zneb(i).EQ.seuil_neb) ztot(i) = 0.0 |
---|
326 | ztot(i) = MIN(MAX(ztot(i),0.0),zoliq(i)) |
---|
327 | zoliq(i) = MAX(zoliq(i)-ztot(i), 0.0) |
---|
328 | radliq(i,k) = radliq(i,k) + zoliq(i)/FLOAT(ninter+1) |
---|
329 | ENDIF |
---|
330 | ENDDO |
---|
331 | ENDDO |
---|
332 | c |
---|
333 | DO i = 1, klon |
---|
334 | IF (rneb(i,k).GT.0.0) THEN |
---|
335 | d_ql(i,k) = zoliq(i) |
---|
336 | zrfl(i) = zrfl(i)+ MAX(zcond(i)-zoliq(i),0.0) |
---|
337 | . * (paprs(i,k)-paprs(i,k+1))/(RG*dtime) |
---|
338 | ENDIF |
---|
339 | ENDDO |
---|
340 | c |
---|
341 | c Calculer les tendances de q et de t: |
---|
342 | c |
---|
343 | DO i = 1, klon |
---|
344 | d_q(i,k) = zq(i) - q(i,k) |
---|
345 | d_t(i,k) = zt(i) - t(i,k) |
---|
346 | ENDDO |
---|
347 | c |
---|
348 | cAA--------------- Calcul du lessivage stratiforme ------------- |
---|
349 | |
---|
350 | DO i = 1,klon |
---|
351 | c |
---|
352 | zprec_cond = MAX(zcond(i)-zoliq(i),0.0) |
---|
353 | . * (paprs(i,k)-paprs(i,k+1))/RG |
---|
354 | IF (rneb(i,k).GT.0.0.and.zprec_cond.gt.0.) THEN |
---|
355 | cAA lessivage nucleation LMD5 dans la couche elle-meme |
---|
356 | if (t(i,k) .GE. ztglace) THEN |
---|
357 | zalpha_tr = a_tr_sca(3) |
---|
358 | else |
---|
359 | zalpha_tr = a_tr_sca(4) |
---|
360 | endif |
---|
361 | zfrac_lessi = 1. - EXP(zalpha_tr*zprec_cond/zneb(i)) |
---|
362 | pfrac_nucl(i,k)=pfrac_nucl(i,k)*(1.-zneb(i)*zfrac_lessi) |
---|
363 | frac_nucl(i,k)= 1.-zneb(i)*zfrac_lessi |
---|
364 | c |
---|
365 | c nucleation avec un facteur -1 au lieu de -0.5 |
---|
366 | zfrac_lessi = 1. - EXP(-zprec_cond/zneb(i)) |
---|
367 | pfrac_1nucl(i,k)=pfrac_1nucl(i,k)*(1.-zneb(i)*zfrac_lessi) |
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368 | cAA Lessivage par impaction dans les couches en-dessous |
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369 | do kk=k-1,1,-1 |
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370 | if (t(i,kk) .GE. ztglace) THEN |
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371 | zalpha_tr = a_tr_sca(1) |
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372 | else |
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373 | zalpha_tr = a_tr_sca(2) |
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374 | endif |
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375 | zfrac_lessi = 1. - EXP(zalpha_tr*zprec_cond/zneb(i)) |
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376 | pfrac_impa(i,kk)=pfrac_impa(i,kk)*(1.-zneb(i)*zfrac_lessi) |
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377 | frac_impa(i,kk)= 1.-zneb(i)*zfrac_lessi |
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378 | enddo |
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379 | ENDIF |
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380 | c |
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381 | ENDDO ! boucle sur i |
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382 | c |
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383 | cAA---------------------------------------------------------- |
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384 | c FIN DE BOUCLE SUR K |
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385 | 9999 CONTINUE |
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386 | c |
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387 | cAA----------------------------------------------------------- |
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388 | c |
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389 | c Pluie ou neige au sol selon la temperature de la 1ere couche |
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390 | c |
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391 | DO i = 1, klon |
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392 | IF ((t(i,1)+d_t(i,1)) .LT. RTT) THEN |
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393 | snow(i) = zrfl(i) |
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394 | ELSE |
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395 | rain(i) = zrfl(i) |
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396 | ENDIF |
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397 | ENDDO |
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398 | c |
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399 | RETURN |
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400 | END |
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