1 | ! |
---|
2 | ! $Header$ |
---|
3 | ! |
---|
4 | c |
---|
5 | SUBROUTINE fisrtilp_tr(dtime,paprs,pplay,t,q,ratqs, |
---|
6 | s d_t, d_q, d_ql, rneb, radliq, rain, snow, |
---|
7 | s pfrac_impa, pfrac_nucl, pfrac_1nucl, |
---|
8 | s frac_impa, frac_nucl, |
---|
9 | s prfl, psfl, |
---|
10 | s RHcl) ! relative humidity in clear sky (needed for aer optical properties; aeropt.F) |
---|
11 | |
---|
12 | c |
---|
13 | USE dimphy |
---|
14 | IMPLICIT none |
---|
15 | c====================================================================== |
---|
16 | c Auteur(s): Z.X. Li (LMD/CNRS) |
---|
17 | c Date: le 20 mars 1995 |
---|
18 | c Objet: condensation et precipitation stratiforme. |
---|
19 | c schema de nuage |
---|
20 | c====================================================================== |
---|
21 | c====================================================================== |
---|
22 | cym#include "dimensions.h" |
---|
23 | cym#include "dimphy.h" |
---|
24 | #include "YOMCST.h" |
---|
25 | #include "tracstoke.h" |
---|
26 | c |
---|
27 | c Arguments: |
---|
28 | c |
---|
29 | REAL dtime ! intervalle du temps (s) |
---|
30 | REAL paprs(klon,klev+1) ! pression a inter-couche |
---|
31 | REAL pplay(klon,klev) ! pression au milieu de couche |
---|
32 | REAL t(klon,klev) ! temperature (K) |
---|
33 | REAL q(klon,klev) ! humidite specifique (kg/kg) |
---|
34 | REAL d_t(klon,klev) ! incrementation de la temperature (K) |
---|
35 | REAL d_q(klon,klev) ! incrementation de la vapeur d'eau |
---|
36 | REAL d_ql(klon,klev) ! incrementation de l'eau liquide |
---|
37 | REAL rneb(klon,klev) ! fraction nuageuse |
---|
38 | REAL radliq(klon,klev) ! eau liquide utilisee dans rayonnements |
---|
39 | REAL rain(klon) ! pluies (mm/s) |
---|
40 | REAL snow(klon) ! neige (mm/s) |
---|
41 | REAL prfl(klon,klev+1) ! flux d'eau precipitante aux interfaces (kg/m2/s) |
---|
42 | REAL psfl(klon,klev+1) ! flux d'eau precipitante aux interfaces (kg/m2/s) |
---|
43 | |
---|
44 | Cjq For aerosol opt properties needed (see aeropt.F) |
---|
45 | REAL RHcl(klon,klev) |
---|
46 | |
---|
47 | cAA |
---|
48 | c Coeffients de fraction lessivee : pour OFF-LINE |
---|
49 | c |
---|
50 | REAL pfrac_nucl(klon,klev) |
---|
51 | REAL pfrac_1nucl(klon,klev) |
---|
52 | REAL pfrac_impa(klon,klev) |
---|
53 | c |
---|
54 | c Fraction d'aerosols lessivee par impaction et par nucleation |
---|
55 | c POur ON-LINE |
---|
56 | c |
---|
57 | REAL frac_impa(klon,klev) |
---|
58 | REAL frac_nucl(klon,klev) |
---|
59 | cAA |
---|
60 | c |
---|
61 | c Options du programme: |
---|
62 | c |
---|
63 | REAL seuil_neb ! un nuage existe vraiment au-dela |
---|
64 | PARAMETER (seuil_neb=0.001) |
---|
65 | REAL ct ! inverse du temps pour qu'un nuage precipite |
---|
66 | PARAMETER (ct=1./1800.) |
---|
67 | REAL cl ! seuil de precipitation |
---|
68 | PARAMETER (cl=2.6e-4) |
---|
69 | ccc PARAMETER (cl=2.3e-4) |
---|
70 | ccc PARAMETER (cl=2.0e-4) |
---|
71 | INTEGER ninter ! sous-intervals pour la precipitation |
---|
72 | PARAMETER (ninter=5) |
---|
73 | LOGICAL evap_prec ! evaporation de la pluie |
---|
74 | PARAMETER (evap_prec=.TRUE.) |
---|
75 | REAL coef_eva |
---|
76 | PARAMETER (coef_eva=2.0E-05) |
---|
77 | LOGICAL calcrat ! calculer ratqs au lieu de fixer sa valeur |
---|
78 | REAL ratqs(klon,klev) ! determine la largeur de distribution de vapeur |
---|
79 | PARAMETER (calcrat=.TRUE.) |
---|
80 | REAL zx_min, rat_max |
---|
81 | PARAMETER (zx_min=1.0, rat_max=0.01) |
---|
82 | REAL zx_max, rat_min |
---|
83 | PARAMETER (zx_max=0.1, rat_min=0.3) |
---|
84 | REAL zx |
---|
85 | c |
---|
86 | LOGICAL cpartiel ! condensation partielle |
---|
87 | PARAMETER (cpartiel=.TRUE.) |
---|
88 | REAL t_coup |
---|
89 | PARAMETER (t_coup=234.0) |
---|
90 | c |
---|
91 | c Variables locales: |
---|
92 | c |
---|
93 | INTEGER i, k, n, kk |
---|
94 | REAL zqs(klon), zdqs(klon), zdelta, zcor, zcvm5 |
---|
95 | REAL zrfl(klon), zrfln(klon), zqev, zqevt |
---|
96 | REAL zoliq(klon), zcond(klon), zq(klon), zqn(klon), zdelq |
---|
97 | REAL ztglace, zt(klon) |
---|
98 | INTEGER nexpo ! exponentiel pour glace/eau |
---|
99 | REAL zdz(klon),zrho(klon),ztot(klon), zrhol(klon) |
---|
100 | REAL zchau(klon),zfroi(klon),zfice(klon),zneb(klon) |
---|
101 | c |
---|
102 | LOGICAL appel1er |
---|
103 | SAVE appel1er |
---|
104 | c$OMP THREADPRIVATE(appel1er) |
---|
105 | c |
---|
106 | c--------------------------------------------------------------- |
---|
107 | c |
---|
108 | cAA Variables traceurs: |
---|
109 | cAA Provisoire !!! Parametres alpha du lessivage |
---|
110 | cAA A priori on a 4 scavenging # possibles |
---|
111 | c |
---|
112 | REAL a_tr_sca(4) |
---|
113 | save a_tr_sca |
---|
114 | c$OMP THREADPRIVATE(a_tr_sca) |
---|
115 | c |
---|
116 | c Variables intermediaires |
---|
117 | c |
---|
118 | REAL zalpha_tr |
---|
119 | REAL zfrac_lessi |
---|
120 | REAL zprec_cond(klon) |
---|
121 | cAA |
---|
122 | c--------------------------------------------------------------- |
---|
123 | c |
---|
124 | c Fonctions en ligne: |
---|
125 | c |
---|
126 | REAL fallv ! vitesse de chute pour crystaux de glace |
---|
127 | REAL zzz |
---|
128 | #include "YOETHF.h" |
---|
129 | #include "FCTTRE.h" |
---|
130 | fallv (zzz) = 3.29/2.0 * ((zzz)**0.16) |
---|
131 | ccc fallv (zzz) = 3.29/3.0 * ((zzz)**0.16) |
---|
132 | ccc fallv (zzz) = 3.29 * ((zzz)**0.16) |
---|
133 | c |
---|
134 | DATA appel1er /.TRUE./ |
---|
135 | c |
---|
136 | IF (appel1er) THEN |
---|
137 | c |
---|
138 | PRINT*, 'fisrtilp, calcrat:', calcrat |
---|
139 | PRINT*, 'fisrtilp, ninter:', ninter |
---|
140 | PRINT*, 'fisrtilp, evap_prec:', evap_prec |
---|
141 | PRINT*, 'fisrtilp, cpartiel:', cpartiel |
---|
142 | IF (ABS(dtime/FLOAT(ninter)-360.0).GT.0.001) THEN |
---|
143 | PRINT*, 'fisrtilp: Ce n est pas prevu, voir Z.X.Li', dtime |
---|
144 | PRINT*, 'Je prefere un sous-intervalle de 6 minutes' |
---|
145 | CALL abort |
---|
146 | ENDIF |
---|
147 | appel1er = .FALSE. |
---|
148 | c |
---|
149 | cAA initialiation provisoire |
---|
150 | a_tr_sca(1) = -0.5 |
---|
151 | a_tr_sca(2) = -0.5 |
---|
152 | a_tr_sca(3) = -0.5 |
---|
153 | a_tr_sca(4) = -0.5 |
---|
154 | c |
---|
155 | cAA Initialisation a 1 des coefs des fractions lessivees |
---|
156 | c |
---|
157 | DO k = 1, klev |
---|
158 | DO i = 1, klon |
---|
159 | pfrac_nucl(i,k)=1. |
---|
160 | pfrac_1nucl(i,k)=1. |
---|
161 | pfrac_impa(i,k)=1. |
---|
162 | ENDDO |
---|
163 | ENDDO |
---|
164 | |
---|
165 | ENDIF ! test sur appel1er |
---|
166 | c |
---|
167 | cMAf Initialisation a 0 de zoliq |
---|
168 | DO i = 1, klon |
---|
169 | zoliq(i)=0. |
---|
170 | ENDDO |
---|
171 | c Determiner les nuages froids par leur temperature |
---|
172 | c |
---|
173 | ztglace = RTT - 15.0 |
---|
174 | nexpo = 6 |
---|
175 | ccc nexpo = 1 |
---|
176 | c |
---|
177 | c Initialiser les sorties: |
---|
178 | c |
---|
179 | DO k = 1, klev+1 |
---|
180 | DO i = 1, klon |
---|
181 | prfl(i,k) = 0.0 |
---|
182 | psfl(i,k) = 0.0 |
---|
183 | ENDDO |
---|
184 | ENDDO |
---|
185 | |
---|
186 | DO k = 1, klev |
---|
187 | DO i = 1, klon |
---|
188 | d_t(i,k) = 0.0 |
---|
189 | d_q(i,k) = 0.0 |
---|
190 | d_ql(i,k) = 0.0 |
---|
191 | rneb(i,k) = 0.0 |
---|
192 | radliq(i,k) = 0.0 |
---|
193 | frac_nucl(i,k) = 1. |
---|
194 | frac_impa(i,k) = 1. |
---|
195 | ENDDO |
---|
196 | ENDDO |
---|
197 | DO i = 1, klon |
---|
198 | rain(i) = 0.0 |
---|
199 | snow(i) = 0.0 |
---|
200 | ENDDO |
---|
201 | c |
---|
202 | c Initialiser le flux de precipitation a zero |
---|
203 | c |
---|
204 | DO i = 1, klon |
---|
205 | zrfl(i) = 0.0 |
---|
206 | zneb(i) = seuil_neb |
---|
207 | ENDDO |
---|
208 | c |
---|
209 | c |
---|
210 | cAA Pour plus de securite |
---|
211 | |
---|
212 | zalpha_tr = 0. |
---|
213 | zfrac_lessi = 0. |
---|
214 | |
---|
215 | cAA---------------------------------------------------------- |
---|
216 | c |
---|
217 | c Boucle verticale (du haut vers le bas) |
---|
218 | c |
---|
219 | DO 9999 k = klev, 1, -1 |
---|
220 | c |
---|
221 | cAA---------------------------------------------------------- |
---|
222 | c |
---|
223 | DO i = 1, klon |
---|
224 | zt(i)=t(i,k) |
---|
225 | zq(i)=q(i,k) |
---|
226 | ENDDO |
---|
227 | c |
---|
228 | c Calculer l'evaporation de la precipitation |
---|
229 | c |
---|
230 | IF (evap_prec) THEN |
---|
231 | DO i = 1, klon |
---|
232 | IF (zrfl(i) .GT.0.) THEN |
---|
233 | IF (thermcep) THEN |
---|
234 | zdelta=MAX(0.,SIGN(1.,RTT-zt(i))) |
---|
235 | zqs(i)= R2ES*FOEEW(zt(i),zdelta)/pplay(i,k) |
---|
236 | zqs(i)=MIN(0.5,zqs(i)) |
---|
237 | zcor=1./(1.-RETV*zqs(i)) |
---|
238 | zqs(i)=zqs(i)*zcor |
---|
239 | ELSE |
---|
240 | IF (zt(i) .LT. t_coup) THEN |
---|
241 | zqs(i) = qsats(zt(i)) / pplay(i,k) |
---|
242 | ELSE |
---|
243 | zqs(i) = qsatl(zt(i)) / pplay(i,k) |
---|
244 | ENDIF |
---|
245 | ENDIF |
---|
246 | zqev = MAX (0.0, (zqs(i)-zq(i))*zneb(i) ) |
---|
247 | zqevt = coef_eva * (1.0-zq(i)/zqs(i)) * SQRT(zrfl(i)) |
---|
248 | . * (paprs(i,k)-paprs(i,k+1))/pplay(i,k)*zt(i)*RD/RG |
---|
249 | zqevt = MAX(0.0,MIN(zqevt,zrfl(i))) |
---|
250 | . * RG*dtime/(paprs(i,k)-paprs(i,k+1)) |
---|
251 | zqev = MIN (zqev, zqevt) |
---|
252 | zrfln(i) = zrfl(i) - zqev*(paprs(i,k)-paprs(i,k+1)) |
---|
253 | . /RG/dtime |
---|
254 | zq(i) = zq(i) - (zrfln(i)-zrfl(i)) |
---|
255 | . * (RG/(paprs(i,k)-paprs(i,k+1)))*dtime |
---|
256 | zt(i) = zt(i) + (zrfln(i)-zrfl(i)) |
---|
257 | . * (RG/(paprs(i,k)-paprs(i,k+1)))*dtime |
---|
258 | . * RLVTT/RCPD/(1.0+RVTMP2*zq(i)) |
---|
259 | zrfl(i) = zrfln(i) |
---|
260 | ENDIF |
---|
261 | ENDDO |
---|
262 | ENDIF |
---|
263 | c |
---|
264 | c Calculer Qs et L/Cp*dQs/dT: |
---|
265 | c |
---|
266 | IF (thermcep) THEN |
---|
267 | DO i = 1, klon |
---|
268 | zdelta = MAX(0.,SIGN(1.,RTT-zt(i))) |
---|
269 | zcvm5 = R5LES*RLVTT*(1.-zdelta) + R5IES*RLSTT*zdelta |
---|
270 | zcvm5 = zcvm5 /RCPD/(1.0+RVTMP2*zq(i)) |
---|
271 | zqs(i) = R2ES*FOEEW(zt(i),zdelta)/pplay(i,k) |
---|
272 | zqs(i) = MIN(0.5,zqs(i)) |
---|
273 | zcor = 1./(1.-RETV*zqs(i)) |
---|
274 | zqs(i) = zqs(i)*zcor |
---|
275 | zdqs(i) = FOEDE(zt(i),zdelta,zcvm5,zqs(i),zcor) |
---|
276 | ENDDO |
---|
277 | ELSE |
---|
278 | DO i = 1, klon |
---|
279 | IF (zt(i).LT.t_coup) THEN |
---|
280 | zqs(i) = qsats(zt(i))/pplay(i,k) |
---|
281 | zdqs(i) = dqsats(zt(i),zqs(i)) |
---|
282 | ELSE |
---|
283 | zqs(i) = qsatl(zt(i))/pplay(i,k) |
---|
284 | zdqs(i) = dqsatl(zt(i),zqs(i)) |
---|
285 | ENDIF |
---|
286 | ENDDO |
---|
287 | ENDIF |
---|
288 | c |
---|
289 | c Determiner la condensation partielle et calculer la quantite |
---|
290 | c de l'eau condensee: |
---|
291 | c |
---|
292 | IF (cpartiel) THEN |
---|
293 | DO i = 1, klon |
---|
294 | c |
---|
295 | zdelq = ratqs(i,k) * zq(i) |
---|
296 | rneb(i,k) = (zq(i)+zdelq-zqs(i)) / (2.0*zdelq) |
---|
297 | zqn(i) = (zq(i)+zdelq+zqs(i))/2.0 |
---|
298 | IF (rneb(i,k) .LE. 0.0) zqn(i) = 0.0 |
---|
299 | IF (rneb(i,k) .GE. 1.0) zqn(i) = zq(i) |
---|
300 | rneb(i,k) = MAX(0.0,MIN(1.0,rneb(i,k))) |
---|
301 | zcond(i) = MAX(0.0,zqn(i)-zqs(i))*rneb(i,k)/(1.+zdqs(i)) |
---|
302 | |
---|
303 | c--Olivier |
---|
304 | RHcl(i,k)=(zqs(i)+zq(i)-zdelq)/2./zqs(i) |
---|
305 | IF (rneb(i,k) .LE. 0.0) RHcl(i,k)=zq(i)/zqs(i) |
---|
306 | IF (rneb(i,k) .GE. 1.0) RHcl(i,k)=1.0 |
---|
307 | c--fin |
---|
308 | |
---|
309 | ENDDO |
---|
310 | ELSE |
---|
311 | DO i = 1, klon |
---|
312 | IF (zq(i).GT.zqs(i)) THEN |
---|
313 | rneb(i,k) = 1.0 |
---|
314 | ELSE |
---|
315 | rneb(i,k) = 0.0 |
---|
316 | ENDIF |
---|
317 | zcond(i) = MAX(0.0,zq(i)-zqs(i))/(1.+zdqs(i)) |
---|
318 | ENDDO |
---|
319 | ENDIF |
---|
320 | c |
---|
321 | DO i = 1, klon |
---|
322 | zq(i) = zq(i) - zcond(i) |
---|
323 | zt(i) = zt(i) + zcond(i) * RLVTT/RCPD |
---|
324 | ENDDO |
---|
325 | c |
---|
326 | c Partager l'eau condensee en precipitation et eau liquide nuageuse |
---|
327 | c |
---|
328 | DO i = 1, klon |
---|
329 | IF (rneb(i,k).GT.0.0) THEN |
---|
330 | zoliq(i) = zcond(i) |
---|
331 | zrho(i) = pplay(i,k) / zt(i) / RD |
---|
332 | zdz(i) = (paprs(i,k)-paprs(i,k+1)) / (zrho(i)*RG) |
---|
333 | zfice(i) = 1.0 - (zt(i)-ztglace) / (273.13-ztglace) |
---|
334 | zfice(i) = MIN(MAX(zfice(i),0.0),1.0) |
---|
335 | zfice(i) = zfice(i)**nexpo |
---|
336 | zneb(i) = MAX(rneb(i,k), seuil_neb) |
---|
337 | radliq(i,k) = zoliq(i)/FLOAT(ninter+1) |
---|
338 | ENDIF |
---|
339 | ENDDO |
---|
340 | c |
---|
341 | DO n = 1, ninter |
---|
342 | DO i = 1, klon |
---|
343 | IF (rneb(i,k).GT.0.0) THEN |
---|
344 | zchau(i) = ct*dtime/FLOAT(ninter) * zoliq(i) |
---|
345 | . * (1.0-EXP(-(zoliq(i)/zneb(i)/cl)**2)) *(1.-zfice(i)) |
---|
346 | zrhol(i) = zrho(i) * zoliq(i) / zneb(i) |
---|
347 | zfroi(i) = dtime/FLOAT(ninter)/zdz(i)*zoliq(i) |
---|
348 | . *fallv(zrhol(i)) * zfice(i) |
---|
349 | ztot(i) = zchau(i) + zfroi(i) |
---|
350 | IF (zneb(i).EQ.seuil_neb) ztot(i) = 0.0 |
---|
351 | ztot(i) = MIN(MAX(ztot(i),0.0),zoliq(i)) |
---|
352 | zoliq(i) = MAX(zoliq(i)-ztot(i), 0.0) |
---|
353 | radliq(i,k) = radliq(i,k) + zoliq(i)/FLOAT(ninter+1) |
---|
354 | ENDIF |
---|
355 | ENDDO |
---|
356 | ENDDO |
---|
357 | c |
---|
358 | DO i = 1, klon |
---|
359 | IF (rneb(i,k).GT.0.0) THEN |
---|
360 | d_ql(i,k) = zoliq(i) |
---|
361 | zrfl(i) = zrfl(i)+ MAX(zcond(i)-zoliq(i),0.0) |
---|
362 | . * (paprs(i,k)-paprs(i,k+1))/(RG*dtime) |
---|
363 | ENDIF |
---|
364 | IF (zt(i).LT.RTT) THEN |
---|
365 | psfl(i,k)=zrfl(i) |
---|
366 | ELSE |
---|
367 | prfl(i,k)=zrfl(i) |
---|
368 | ENDIF |
---|
369 | ENDDO |
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370 | c |
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371 | c Calculer les tendances de q et de t: |
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372 | c |
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373 | DO i = 1, klon |
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374 | d_q(i,k) = zq(i) - q(i,k) |
---|
375 | d_t(i,k) = zt(i) - t(i,k) |
---|
376 | ENDDO |
---|
377 | c |
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378 | cAA--------------- Calcul du lessivage stratiforme ------------- |
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379 | |
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380 | DO i = 1,klon |
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381 | c |
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382 | zprec_cond(i) = MAX(zcond(i)-zoliq(i),0.0) |
---|
383 | . * (paprs(i,k)-paprs(i,k+1))/RG |
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384 | IF (rneb(i,k).GT.0.0.and.zprec_cond(i).gt.0.) THEN |
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385 | cAA lessivage nucleation LMD5 dans la couche elle-meme |
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386 | if (t(i,k) .GE. ztglace) THEN |
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387 | zalpha_tr = a_tr_sca(3) |
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388 | else |
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389 | zalpha_tr = a_tr_sca(4) |
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390 | endif |
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391 | zfrac_lessi = 1. - EXP(zalpha_tr*zprec_cond(i)/zneb(i)) |
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392 | pfrac_nucl(i,k)=pfrac_nucl(i,k)*(1.-zneb(i)*zfrac_lessi) |
---|
393 | frac_nucl(i,k)= 1.-zneb(i)*zfrac_lessi |
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394 | c |
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395 | c nucleation avec un facteur -1 au lieu de -0.5 |
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396 | zfrac_lessi = 1. - EXP(-zprec_cond(i)/zneb(i)) |
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397 | pfrac_1nucl(i,k)=pfrac_1nucl(i,k)*(1.-zneb(i)*zfrac_lessi) |
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398 | ENDIF |
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399 | c |
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400 | ENDDO ! boucle sur i |
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401 | c |
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402 | cAA Lessivage par impaction dans les couches en-dessous |
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403 | DO kk = k-1, 1, -1 |
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404 | DO i = 1, klon |
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405 | IF (rneb(i,k).GT.0.0.and.zprec_cond(i).gt.0.) THEN |
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406 | if (t(i,kk) .GE. ztglace) THEN |
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407 | zalpha_tr = a_tr_sca(1) |
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408 | else |
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409 | zalpha_tr = a_tr_sca(2) |
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410 | endif |
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411 | zfrac_lessi = 1. - EXP(zalpha_tr*zprec_cond(i)/zneb(i)) |
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412 | pfrac_impa(i,kk)=pfrac_impa(i,kk)*(1.-zneb(i)*zfrac_lessi) |
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413 | frac_impa(i,kk)= 1.-zneb(i)*zfrac_lessi |
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414 | ENDIF |
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415 | ENDDO |
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416 | ENDDO |
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417 | c |
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418 | cAA---------------------------------------------------------- |
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419 | c FIN DE BOUCLE SUR K |
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420 | 9999 CONTINUE |
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421 | c |
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422 | cAA----------------------------------------------------------- |
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423 | c |
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424 | c Pluie ou neige au sol selon la temperature de la 1ere couche |
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425 | c |
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426 | DO i = 1, klon |
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427 | IF ((t(i,1)+d_t(i,1)) .LT. RTT) THEN |
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428 | snow(i) = zrfl(i) |
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429 | ELSE |
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430 | rain(i) = zrfl(i) |
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431 | ENDIF |
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432 | ENDDO |
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433 | c |
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434 | RETURN |
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435 | END |
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