[3331] | 1 | |
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| 2 | ! $Id: fisrtilp_tr.F90 2346 2015-08-21 15:13:46Z emillour $ |
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| 3 | |
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| 4 | |
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| 5 | SUBROUTINE fisrtilp_tr(dtime, paprs, pplay, t, q, ratqs, d_t, d_q, d_ql, & |
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| 6 | rneb, radliq, rain, snow, pfrac_impa, pfrac_nucl, pfrac_1nucl, frac_impa, & |
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| 7 | frac_nucl, prfl, psfl, rhcl) ! relative humidity in clear sky (needed for aer optical |
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| 8 | ! properties; aeropt.F) |
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| 9 | |
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| 10 | |
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| 11 | USE dimphy |
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| 12 | USE print_control_mod, ONLY: lunout |
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| 13 | IMPLICIT NONE |
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| 14 | ! ====================================================================== |
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| 15 | ! Auteur(s): Z.X. Li (LMD/CNRS) |
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| 16 | ! Date: le 20 mars 1995 |
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| 17 | ! Objet: condensation et precipitation stratiforme. |
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| 18 | ! schema de nuage |
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| 19 | ! ====================================================================== |
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| 20 | ! ====================================================================== |
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| 21 | include "YOMCST.h" |
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| 22 | |
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| 23 | ! Arguments: |
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| 24 | |
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| 25 | REAL dtime ! intervalle du temps (s) |
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| 26 | REAL paprs(klon, klev+1) ! pression a inter-couche |
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| 27 | REAL pplay(klon, klev) ! pression au milieu de couche |
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| 28 | REAL t(klon, klev) ! temperature (K) |
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| 29 | REAL q(klon, klev) ! humidite specifique (kg/kg) |
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| 30 | REAL d_t(klon, klev) ! incrementation de la temperature (K) |
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| 31 | REAL d_q(klon, klev) ! incrementation de la vapeur d'eau |
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| 32 | REAL d_ql(klon, klev) ! incrementation de l'eau liquide |
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| 33 | REAL rneb(klon, klev) ! fraction nuageuse |
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| 34 | REAL radliq(klon, klev) ! eau liquide utilisee dans rayonnements |
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| 35 | REAL rain(klon) ! pluies (mm/s) |
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| 36 | REAL snow(klon) ! neige (mm/s) |
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| 37 | REAL prfl(klon, klev+1) ! flux d'eau precipitante aux interfaces (kg/m2/s) |
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| 38 | REAL psfl(klon, klev+1) ! flux d'eau precipitante aux interfaces (kg/m2/s) |
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| 39 | |
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| 40 | ! jq For aerosol opt properties needed (see aeropt.F) |
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| 41 | REAL rhcl(klon, klev) |
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| 42 | |
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| 43 | ! AA |
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| 44 | ! Coeffients de fraction lessivee : pour OFF-LINE |
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| 45 | |
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| 46 | REAL pfrac_nucl(klon, klev) |
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| 47 | REAL pfrac_1nucl(klon, klev) |
---|
| 48 | REAL pfrac_impa(klon, klev) |
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| 49 | |
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| 50 | ! Fraction d'aerosols lessivee par impaction et par nucleation |
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| 51 | ! POur ON-LINE |
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| 52 | |
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| 53 | REAL frac_impa(klon, klev) |
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| 54 | REAL frac_nucl(klon, klev) |
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| 55 | ! AA |
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| 56 | |
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| 57 | ! Options du programme: |
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| 58 | |
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| 59 | REAL seuil_neb ! un nuage existe vraiment au-dela |
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| 60 | PARAMETER (seuil_neb=0.001) |
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| 61 | REAL ct ! inverse du temps pour qu'un nuage precipite |
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| 62 | PARAMETER (ct=1./1800.) |
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| 63 | REAL cl ! seuil de precipitation |
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| 64 | PARAMETER (cl=2.6E-4) |
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| 65 | ! cc PARAMETER (cl=2.3e-4) |
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| 66 | ! cc PARAMETER (cl=2.0e-4) |
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| 67 | INTEGER ninter ! sous-intervals pour la precipitation |
---|
| 68 | PARAMETER (ninter=5) |
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| 69 | LOGICAL evap_prec ! evaporation de la pluie |
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| 70 | PARAMETER (evap_prec=.TRUE.) |
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| 71 | REAL coef_eva |
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| 72 | PARAMETER (coef_eva=2.0E-05) |
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| 73 | LOGICAL calcrat ! calculer ratqs au lieu de fixer sa valeur |
---|
| 74 | REAL ratqs(klon, klev) ! determine la largeur de distribution de vapeur |
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| 75 | PARAMETER (calcrat=.TRUE.) |
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| 76 | REAL zx_min, rat_max |
---|
| 77 | PARAMETER (zx_min=1.0, rat_max=0.01) |
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| 78 | REAL zx_max, rat_min |
---|
| 79 | PARAMETER (zx_max=0.1, rat_min=0.3) |
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| 80 | REAL zx |
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| 81 | |
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| 82 | LOGICAL cpartiel ! condensation partielle |
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| 83 | PARAMETER (cpartiel=.TRUE.) |
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| 84 | REAL t_coup |
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| 85 | PARAMETER (t_coup=234.0) |
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| 86 | |
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| 87 | ! Variables locales: |
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| 88 | |
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| 89 | INTEGER i, k, n, kk |
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| 90 | REAL zqs(klon), zdqs(klon), zdelta, zcor, zcvm5 |
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| 91 | REAL zrfl(klon), zrfln(klon), zqev, zqevt |
---|
| 92 | REAL zoliq(klon), zcond(klon), zq(klon), zqn(klon), zdelq |
---|
| 93 | REAL ztglace, zt(klon) |
---|
| 94 | INTEGER nexpo ! exponentiel pour glace/eau |
---|
| 95 | REAL zdz(klon), zrho(klon), ztot(klon), zrhol(klon) |
---|
| 96 | REAL zchau(klon), zfroi(klon), zfice(klon), zneb(klon) |
---|
| 97 | |
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| 98 | LOGICAL appel1er |
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| 99 | SAVE appel1er |
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| 100 | !$OMP THREADPRIVATE(appel1er) |
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| 101 | |
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| 102 | ! --------------------------------------------------------------- |
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| 103 | |
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| 104 | ! AA Variables traceurs: |
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| 105 | ! AA Provisoire !!! Parametres alpha du lessivage |
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| 106 | ! AA A priori on a 4 scavenging # possibles |
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| 107 | |
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| 108 | REAL a_tr_sca(4) |
---|
| 109 | SAVE a_tr_sca |
---|
| 110 | !$OMP THREADPRIVATE(a_tr_sca) |
---|
| 111 | |
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| 112 | ! Variables intermediaires |
---|
| 113 | |
---|
| 114 | REAL zalpha_tr |
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| 115 | REAL zfrac_lessi |
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| 116 | REAL zprec_cond(klon) |
---|
| 117 | ! AA |
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| 118 | ! --------------------------------------------------------------- |
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| 119 | |
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| 120 | ! Fonctions en ligne: |
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| 121 | |
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| 122 | REAL fallv ! vitesse de chute pour crystaux de glace |
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| 123 | REAL zzz |
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| 124 | include "YOETHF.h" |
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| 125 | include "FCTTRE.h" |
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| 126 | fallv(zzz) = 3.29/2.0*((zzz)**0.16) |
---|
| 127 | ! cc fallv (zzz) = 3.29/3.0 * ((zzz)**0.16) |
---|
| 128 | ! cc fallv (zzz) = 3.29 * ((zzz)**0.16) |
---|
| 129 | |
---|
| 130 | DATA appel1er/.TRUE./ |
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| 131 | |
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| 132 | IF (appel1er) THEN |
---|
| 133 | |
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| 134 | WRITE (lunout, *) 'fisrtilp, calcrat:', calcrat |
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| 135 | WRITE (lunout, *) 'fisrtilp, ninter:', ninter |
---|
| 136 | WRITE (lunout, *) 'fisrtilp, evap_prec:', evap_prec |
---|
| 137 | WRITE (lunout, *) 'fisrtilp, cpartiel:', cpartiel |
---|
| 138 | IF (abs(dtime/real(ninter)-360.0)>0.001) THEN |
---|
| 139 | WRITE (lunout, *) 'fisrtilp: Ce n est pas prevu, voir Z.X.Li', dtime |
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| 140 | WRITE (lunout, *) 'Je prefere un sous-intervalle de 6 minutes' |
---|
| 141 | CALL abort |
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| 142 | END IF |
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| 143 | appel1er = .FALSE. |
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| 144 | |
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| 145 | ! AA initialiation provisoire |
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| 146 | a_tr_sca(1) = -0.5 |
---|
| 147 | a_tr_sca(2) = -0.5 |
---|
| 148 | a_tr_sca(3) = -0.5 |
---|
| 149 | a_tr_sca(4) = -0.5 |
---|
| 150 | |
---|
| 151 | ! AA Initialisation a 1 des coefs des fractions lessivees |
---|
| 152 | |
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| 153 | DO k = 1, klev |
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| 154 | DO i = 1, klon |
---|
| 155 | pfrac_nucl(i, k) = 1. |
---|
| 156 | pfrac_1nucl(i, k) = 1. |
---|
| 157 | pfrac_impa(i, k) = 1. |
---|
| 158 | END DO |
---|
| 159 | END DO |
---|
| 160 | |
---|
| 161 | END IF ! test sur appel1er |
---|
| 162 | |
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| 163 | ! MAf Initialisation a 0 de zoliq |
---|
| 164 | DO i = 1, klon |
---|
| 165 | zoliq(i) = 0. |
---|
| 166 | END DO |
---|
| 167 | ! Determiner les nuages froids par leur temperature |
---|
| 168 | |
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| 169 | ztglace = rtt - 15.0 |
---|
| 170 | nexpo = 6 |
---|
| 171 | ! cc nexpo = 1 |
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| 172 | |
---|
| 173 | ! Initialiser les sorties: |
---|
| 174 | |
---|
| 175 | DO k = 1, klev + 1 |
---|
| 176 | DO i = 1, klon |
---|
| 177 | prfl(i, k) = 0.0 |
---|
| 178 | psfl(i, k) = 0.0 |
---|
| 179 | END DO |
---|
| 180 | END DO |
---|
| 181 | |
---|
| 182 | DO k = 1, klev |
---|
| 183 | DO i = 1, klon |
---|
| 184 | d_t(i, k) = 0.0 |
---|
| 185 | d_q(i, k) = 0.0 |
---|
| 186 | d_ql(i, k) = 0.0 |
---|
| 187 | rneb(i, k) = 0.0 |
---|
| 188 | radliq(i, k) = 0.0 |
---|
| 189 | frac_nucl(i, k) = 1. |
---|
| 190 | frac_impa(i, k) = 1. |
---|
| 191 | END DO |
---|
| 192 | END DO |
---|
| 193 | DO i = 1, klon |
---|
| 194 | rain(i) = 0.0 |
---|
| 195 | snow(i) = 0.0 |
---|
| 196 | END DO |
---|
| 197 | |
---|
| 198 | ! Initialiser le flux de precipitation a zero |
---|
| 199 | |
---|
| 200 | DO i = 1, klon |
---|
| 201 | zrfl(i) = 0.0 |
---|
| 202 | zneb(i) = seuil_neb |
---|
| 203 | END DO |
---|
| 204 | |
---|
| 205 | |
---|
| 206 | ! AA Pour plus de securite |
---|
| 207 | |
---|
| 208 | zalpha_tr = 0. |
---|
| 209 | zfrac_lessi = 0. |
---|
| 210 | |
---|
| 211 | ! AA---------------------------------------------------------- |
---|
| 212 | |
---|
| 213 | ! Boucle verticale (du haut vers le bas) |
---|
| 214 | |
---|
| 215 | DO k = klev, 1, -1 |
---|
| 216 | |
---|
| 217 | ! AA---------------------------------------------------------- |
---|
| 218 | |
---|
| 219 | DO i = 1, klon |
---|
| 220 | zt(i) = t(i, k) |
---|
| 221 | zq(i) = q(i, k) |
---|
| 222 | END DO |
---|
| 223 | |
---|
| 224 | ! Calculer l'evaporation de la precipitation |
---|
| 225 | |
---|
| 226 | IF (evap_prec) THEN |
---|
| 227 | DO i = 1, klon |
---|
| 228 | IF (zrfl(i)>0.) THEN |
---|
| 229 | IF (thermcep) THEN |
---|
| 230 | zdelta = max(0., sign(1.,rtt-zt(i))) |
---|
| 231 | zqs(i) = r2es*foeew(zt(i), zdelta)/pplay(i, k) |
---|
| 232 | zqs(i) = min(0.5, zqs(i)) |
---|
| 233 | zcor = 1./(1.-retv*zqs(i)) |
---|
| 234 | zqs(i) = zqs(i)*zcor |
---|
| 235 | ELSE |
---|
| 236 | IF (zt(i)<t_coup) THEN |
---|
| 237 | zqs(i) = qsats(zt(i))/pplay(i, k) |
---|
| 238 | ELSE |
---|
| 239 | zqs(i) = qsatl(zt(i))/pplay(i, k) |
---|
| 240 | END IF |
---|
| 241 | END IF |
---|
| 242 | zqev = max(0.0, (zqs(i)-zq(i))*zneb(i)) |
---|
| 243 | zqevt = coef_eva*(1.0-zq(i)/zqs(i))*sqrt(zrfl(i))* & |
---|
| 244 | (paprs(i,k)-paprs(i,k+1))/pplay(i, k)*zt(i)*rd/rg |
---|
| 245 | zqevt = max(0.0, min(zqevt,zrfl(i)))*rg*dtime/ & |
---|
| 246 | (paprs(i,k)-paprs(i,k+1)) |
---|
| 247 | zqev = min(zqev, zqevt) |
---|
| 248 | zrfln(i) = zrfl(i) - zqev*(paprs(i,k)-paprs(i,k+1))/rg/dtime |
---|
| 249 | zq(i) = zq(i) - (zrfln(i)-zrfl(i))*(rg/(paprs(i,k)-paprs(i, & |
---|
| 250 | k+1)))*dtime |
---|
| 251 | zt(i) = zt(i) + (zrfln(i)-zrfl(i))*(rg/(paprs(i,k)-paprs(i, & |
---|
| 252 | k+1)))*dtime*rlvtt/rcpd/(1.0+rvtmp2*zq(i)) |
---|
| 253 | zrfl(i) = zrfln(i) |
---|
| 254 | END IF |
---|
| 255 | END DO |
---|
| 256 | END IF |
---|
| 257 | |
---|
| 258 | ! Calculer Qs et L/Cp*dQs/dT: |
---|
| 259 | |
---|
| 260 | IF (thermcep) THEN |
---|
| 261 | DO i = 1, klon |
---|
| 262 | zdelta = max(0., sign(1.,rtt-zt(i))) |
---|
| 263 | zcvm5 = r5les*rlvtt*(1.-zdelta) + r5ies*rlstt*zdelta |
---|
| 264 | zcvm5 = zcvm5/rcpd/(1.0+rvtmp2*zq(i)) |
---|
| 265 | zqs(i) = r2es*foeew(zt(i), zdelta)/pplay(i, k) |
---|
| 266 | zqs(i) = min(0.5, zqs(i)) |
---|
| 267 | zcor = 1./(1.-retv*zqs(i)) |
---|
| 268 | zqs(i) = zqs(i)*zcor |
---|
| 269 | zdqs(i) = foede(zt(i), zdelta, zcvm5, zqs(i), zcor) |
---|
| 270 | END DO |
---|
| 271 | ELSE |
---|
| 272 | DO i = 1, klon |
---|
| 273 | IF (zt(i)<t_coup) THEN |
---|
| 274 | zqs(i) = qsats(zt(i))/pplay(i, k) |
---|
| 275 | zdqs(i) = dqsats(zt(i), zqs(i)) |
---|
| 276 | ELSE |
---|
| 277 | zqs(i) = qsatl(zt(i))/pplay(i, k) |
---|
| 278 | zdqs(i) = dqsatl(zt(i), zqs(i)) |
---|
| 279 | END IF |
---|
| 280 | END DO |
---|
| 281 | END IF |
---|
| 282 | |
---|
| 283 | ! Determiner la condensation partielle et calculer la quantite |
---|
| 284 | ! de l'eau condensee: |
---|
| 285 | |
---|
| 286 | IF (cpartiel) THEN |
---|
| 287 | DO i = 1, klon |
---|
| 288 | |
---|
| 289 | zdelq = ratqs(i, k)*zq(i) |
---|
| 290 | rneb(i, k) = (zq(i)+zdelq-zqs(i))/(2.0*zdelq) |
---|
| 291 | zqn(i) = (zq(i)+zdelq+zqs(i))/2.0 |
---|
| 292 | IF (rneb(i,k)<=0.0) zqn(i) = 0.0 |
---|
| 293 | IF (rneb(i,k)>=1.0) zqn(i) = zq(i) |
---|
| 294 | rneb(i, k) = max(0.0, min(1.0,rneb(i,k))) |
---|
| 295 | zcond(i) = max(0.0, zqn(i)-zqs(i))*rneb(i, k)/(1.+zdqs(i)) |
---|
| 296 | |
---|
| 297 | ! --Olivier |
---|
| 298 | rhcl(i, k) = (zqs(i)+zq(i)-zdelq)/2./zqs(i) |
---|
| 299 | IF (rneb(i,k)<=0.0) rhcl(i, k) = zq(i)/zqs(i) |
---|
| 300 | IF (rneb(i,k)>=1.0) rhcl(i, k) = 1.0 |
---|
| 301 | ! --fin |
---|
| 302 | |
---|
| 303 | END DO |
---|
| 304 | ELSE |
---|
| 305 | DO i = 1, klon |
---|
| 306 | IF (zq(i)>zqs(i)) THEN |
---|
| 307 | rneb(i, k) = 1.0 |
---|
| 308 | ELSE |
---|
| 309 | rneb(i, k) = 0.0 |
---|
| 310 | END IF |
---|
| 311 | zcond(i) = max(0.0, zq(i)-zqs(i))/(1.+zdqs(i)) |
---|
| 312 | END DO |
---|
| 313 | END IF |
---|
| 314 | |
---|
| 315 | DO i = 1, klon |
---|
| 316 | zq(i) = zq(i) - zcond(i) |
---|
| 317 | zt(i) = zt(i) + zcond(i)*rlvtt/rcpd |
---|
| 318 | END DO |
---|
| 319 | |
---|
| 320 | ! Partager l'eau condensee en precipitation et eau liquide nuageuse |
---|
| 321 | |
---|
| 322 | DO i = 1, klon |
---|
| 323 | IF (rneb(i,k)>0.0) THEN |
---|
| 324 | zoliq(i) = zcond(i) |
---|
| 325 | zrho(i) = pplay(i, k)/zt(i)/rd |
---|
| 326 | zdz(i) = (paprs(i,k)-paprs(i,k+1))/(zrho(i)*rg) |
---|
| 327 | zfice(i) = 1.0 - (zt(i)-ztglace)/(273.13-ztglace) |
---|
| 328 | zfice(i) = min(max(zfice(i),0.0), 1.0) |
---|
| 329 | zfice(i) = zfice(i)**nexpo |
---|
| 330 | zneb(i) = max(rneb(i,k), seuil_neb) |
---|
| 331 | radliq(i, k) = zoliq(i)/real(ninter+1) |
---|
| 332 | END IF |
---|
| 333 | END DO |
---|
| 334 | |
---|
| 335 | DO n = 1, ninter |
---|
| 336 | DO i = 1, klon |
---|
| 337 | IF (rneb(i,k)>0.0) THEN |
---|
| 338 | zchau(i) = ct*dtime/real(ninter)*zoliq(i)* & |
---|
| 339 | (1.0-exp(-(zoliq(i)/zneb(i)/cl)**2))*(1.-zfice(i)) |
---|
| 340 | zrhol(i) = zrho(i)*zoliq(i)/zneb(i) |
---|
| 341 | zfroi(i) = dtime/real(ninter)/zdz(i)*zoliq(i)*fallv(zrhol(i))* & |
---|
| 342 | zfice(i) |
---|
| 343 | ztot(i) = zchau(i) + zfroi(i) |
---|
| 344 | IF (zneb(i)==seuil_neb) ztot(i) = 0.0 |
---|
| 345 | ztot(i) = min(max(ztot(i),0.0), zoliq(i)) |
---|
| 346 | zoliq(i) = max(zoliq(i)-ztot(i), 0.0) |
---|
| 347 | radliq(i, k) = radliq(i, k) + zoliq(i)/real(ninter+1) |
---|
| 348 | END IF |
---|
| 349 | END DO |
---|
| 350 | END DO |
---|
| 351 | |
---|
| 352 | DO i = 1, klon |
---|
| 353 | IF (rneb(i,k)>0.0) THEN |
---|
| 354 | d_ql(i, k) = zoliq(i) |
---|
| 355 | zrfl(i) = zrfl(i) + max(zcond(i)-zoliq(i), 0.0)*(paprs(i,k)-paprs(i,k & |
---|
| 356 | +1))/(rg*dtime) |
---|
| 357 | END IF |
---|
| 358 | IF (zt(i)<rtt) THEN |
---|
| 359 | psfl(i, k) = zrfl(i) |
---|
| 360 | ELSE |
---|
| 361 | prfl(i, k) = zrfl(i) |
---|
| 362 | END IF |
---|
| 363 | END DO |
---|
| 364 | |
---|
| 365 | ! Calculer les tendances de q et de t: |
---|
| 366 | |
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| 367 | DO i = 1, klon |
---|
| 368 | d_q(i, k) = zq(i) - q(i, k) |
---|
| 369 | d_t(i, k) = zt(i) - t(i, k) |
---|
| 370 | END DO |
---|
| 371 | |
---|
| 372 | ! AA--------------- Calcul du lessivage stratiforme ------------- |
---|
| 373 | |
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| 374 | DO i = 1, klon |
---|
| 375 | |
---|
| 376 | zprec_cond(i) = max(zcond(i)-zoliq(i), 0.0)*(paprs(i,k)-paprs(i,k+1))/ & |
---|
| 377 | rg |
---|
| 378 | IF (rneb(i,k)>0.0 .AND. zprec_cond(i)>0.) THEN |
---|
| 379 | ! AA lessivage nucleation LMD5 dans la couche elle-meme |
---|
| 380 | IF (t(i,k)>=ztglace) THEN |
---|
| 381 | zalpha_tr = a_tr_sca(3) |
---|
| 382 | ELSE |
---|
| 383 | zalpha_tr = a_tr_sca(4) |
---|
| 384 | END IF |
---|
| 385 | zfrac_lessi = 1. - exp(zalpha_tr*zprec_cond(i)/zneb(i)) |
---|
| 386 | pfrac_nucl(i, k) = pfrac_nucl(i, k)*(1.-zneb(i)*zfrac_lessi) |
---|
| 387 | frac_nucl(i, k) = 1. - zneb(i)*zfrac_lessi |
---|
| 388 | |
---|
| 389 | ! nucleation avec un facteur -1 au lieu de -0.5 |
---|
| 390 | zfrac_lessi = 1. - exp(-zprec_cond(i)/zneb(i)) |
---|
| 391 | pfrac_1nucl(i, k) = pfrac_1nucl(i, k)*(1.-zneb(i)*zfrac_lessi) |
---|
| 392 | END IF |
---|
| 393 | |
---|
| 394 | END DO ! boucle sur i |
---|
| 395 | |
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| 396 | ! AA Lessivage par impaction dans les couches en-dessous |
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| 397 | DO kk = k - 1, 1, -1 |
---|
| 398 | DO i = 1, klon |
---|
| 399 | IF (rneb(i,k)>0.0 .AND. zprec_cond(i)>0.) THEN |
---|
| 400 | IF (t(i,kk)>=ztglace) THEN |
---|
| 401 | zalpha_tr = a_tr_sca(1) |
---|
| 402 | ELSE |
---|
| 403 | zalpha_tr = a_tr_sca(2) |
---|
| 404 | END IF |
---|
| 405 | zfrac_lessi = 1. - exp(zalpha_tr*zprec_cond(i)/zneb(i)) |
---|
| 406 | pfrac_impa(i, kk) = pfrac_impa(i, kk)*(1.-zneb(i)*zfrac_lessi) |
---|
| 407 | frac_impa(i, kk) = 1. - zneb(i)*zfrac_lessi |
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| 408 | END IF |
---|
| 409 | END DO |
---|
| 410 | END DO |
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| 411 | |
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| 412 | ! AA---------------------------------------------------------- |
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| 413 | ! FIN DE BOUCLE SUR K |
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| 414 | END DO |
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| 415 | |
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| 416 | ! AA----------------------------------------------------------- |
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| 417 | |
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| 418 | ! Pluie ou neige au sol selon la temperature de la 1ere couche |
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| 419 | |
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| 420 | DO i = 1, klon |
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| 421 | IF ((t(i,1)+d_t(i,1))<rtt) THEN |
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| 422 | snow(i) = zrfl(i) |
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| 423 | ELSE |
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| 424 | rain(i) = zrfl(i) |
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| 425 | END IF |
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| 426 | END DO |
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| 427 | |
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| 428 | RETURN |
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| 429 | END SUBROUTINE fisrtilp_tr |
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