source: LMDZ5/branches/IPSLCM6.0.8/libf/phymar/PHY_Atm_CM_RUN.f90 @ 5331

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Line 
1      subroutine PHY_Atm_CM_RUN
2
3!------------------------------------------------------------------------------+
4!                                                         Sun  9-Jun-2013  MAR |
5!   MAR          PHY_Atm_CM_RUN                                                |
6!     subroutine PHY_Atm_CM_RUN  drives  Cmoud Microphysical Scheme CMiPhy     |
7!                                                                              |
8!     version 3.p.4.1 created by H. Gallee,               Thu 21-Mar-2013      |
9!           Last Modification by H. Gallee,               Sun  9-Jun-2013      |
10!                                                                              |
11!------------------------------------------------------------------------------+
12!                                                                              |
13!   INPUT:          psa_DY : Pressure       Thickness                    [kPa] |
14!   ^^^^^^                                                                     |
15!                   qwd_CM : Cloud Droplets Concentr.Var.              [kg/kg] |
16!                   qwi_CM : Ice   Crystals Concentr.Var.              [kg/kg] |
17!                                                                              |
18!   INPUT / OUTPUT: qv__DY : Air   specific Humidity                   [kg/kg] |
19!   ^^^^^^^^^^^^^^^ qw__CM : Cloud Droplets Concentration              [kg/kg] |
20!                   qi__CM : Ice   Crystals Concentration              [kg/kg] |
21!                   qs__CM : Snow  Particl. Concentration              [kg/kg] |
22!                   qr__CM : Rain  Drops    Concentration              [kg/kg] |
23!                   CCNiCM : ice   crystals number                     [Nb/m3] |
24!                  (CCNwCM : Cloud Condens. Nuclei(if #cw)             [Nb/m3])|
25!                                                                              |
26!   OUTPUT (CMiPhy) RainCM : rain  Precipitation                           [m] |
27!   ^^^^^^^^^^^^^^^ SnowCM : snow  Precipitation                       [m w.e] |
28!                   Ice_CM : ice   Precipitation                       [m w.e] |
29!                                                                              |
30!   OUTPUT:         qwd_CM : Cloud Droplets Concentr.Var.              [kg/kg] |
31!   ^^^^^^^         qid_CM : Ice   Crystals Concentr.Var.              [kg/kg] |
32!                                                                              |
33!                   HLatCM : Latent Heat Release                         [K/s] |
34!                                                                              |
35!   REFER. : 1) Ntezimana, unpubl.thes.LLN, 115 pp,     1993                   |
36!   ^^^^^^^^ 2) Lin et al.       JCAM   22, 1065--1092, 1983                   |
37!                 (very similar, except that graupels are represented)         |
38!              3) Emde and Kahlig, An.Geo. 7,  405-- 414, 1989                 |
39!                                                                              |
40! # OPTIONS: #qg  Graupels                  (qg)   Microphysics Activation     |
41! # ^^^^^^^^ #cw  Cloud Condensation Nuclei (CCNw) Microphysics Activation     |
42!                                                                              |
43!            #qd  Variations in Time of qi and qw are stored for OUTPUT        |
44!                                                                              |
45!            #WH  Additional Output (Each Process  is detailed)                |
46!            #EW  Additional Output (Energy and Water Conservation)            |
47!                                                                              |
48!                                                                              |
49!------------------------------------------------------------------------------+
50
51      use Mod_Real
52      use Mod_PHY____dat
53      use Mod_PHY____grd
54      use Mod_PHY_CM_ctr
55      use Mod_PHY_CM_dat
56      use Mod_PHY_CM_grd
57      use Mod_PHY_CM_kkl
58      use Mod_PHY_DY_kkl
59
60
61
62
63!  Local Variables
64!  ===============
65
66      use Mod_Atm_CM_RUN
67
68
69      IMPLICIT NONE
70
71
72      integer                                      ::  i  ,j  ,k  ,ikl  !
73      real(kind=real8)                             ::  Hcd,Hsb,Tcd,Tsb  !
74      real(kind=real8)                             ::  Zcd,Zsb,facLHR   !
75
76
77
78
79
80!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
81!                                                                       !
82!  ALLOCATION                                                           !
83!  ==========
84
85      IF (it_RUN.EQ.1 .OR. FlagDALLOC)                             THEN !
86          allocate ( qv__00(kcolp,mzp) )                                !  Air   Specific Humidity  before Cloud Microphys.  [kg/kg]
87          allocate ( qw__00(kcolp,mzp) )                                !  Cloud Droplets Concentr. before Cloud Microphys.  [kg/kg]
88          allocate ( qi__00(kcolp,mzp) )                                !  Cloud Crystals Concentr. before Cloud Microphys.  [kg/kg]
89          allocate ( qs__00(kcolp,mzp) )                                !  Snow  Particl. Concentr. before Cloud Microphys.  [kg/kg]
90! #qg     allocate ( qg__00(kcolp,mzp) )                                !  Graupels       Concentr. before Cloud Microphys.  [kg/kg]
91          allocate ( qr__00(kcolp,mzp) )                                !  Rain  Drops    Concentr. before Cloud Microphys.  [kg/kg]
92          allocate ( CFra00(kcolp,mzp) )                                !  Cloud Fraction           before Cloud Microphys.      [-]
93! #cw     allocate ( CCNw00(kcolp,mzp) )                                !  Cloud Condens. Nuclei    before Cloud Microphys.      [-]
94          allocate ( CCNi00(kcolp,mzp) )                                !  Cloud Ice      Nuclei    before Cloud Microphys.      [-]
95      END IF                                                            !
96!                                                                       !
97!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
98
99
100
101
102!  Microphysical Variables: from 3D to 2D Arrays
103!  =======================  ====================
104
105        DO   ikl = 1,kcolp
106
107             i = ii__AP(ikl)
108             j = jj__AP(ikl)
109
110          DO k = 1,mzp
111             qv__00(ikl,k) = qv__DY(ikl,k)
112             qv__DY(ikl,k) =                                           &
113     &                   max(qv__DY(ikl,k) , epsq)
114             Ta__CM(ikl,k) = pkt_DY(ikl,k) * ExnrDY(ikl,k)
115
116          IF(qw__CM(ikl,k) .LT. qh_MIN)                             THEN
117             qw__CM(ikl,k) =                    max(zer0,qw__CM(ikl,k))   ! Sinon BOUM (possible)
118             Ta__CM(ikl,k) =    Ta__CM(ikl,k) - Lv_Cpd * qw__CM(ikl,k)
119             qv__DY(ikl,k) =    qv__DY(ikl,k) +          qw__CM(ikl,k)
120             qw__CM(ikl,k) =    0.
121          END IF
122             qw__00(ikl,k) =    qw__CM(ikl,k)
123
124          IF(qi__CM(ikl,k) .LT. qh_MIN)                             THEN
125             qi__CM(ikl,k) =                    max(zer0,qi__CM(ikl,k))   ! Sinon BOUM (possible)
126             Ta__CM(ikl,k) =    Ta__CM(ikl,k) - Ls_Cpd * qi__CM(ikl,k)
127             qv__DY(ikl,k) =    qv__DY(ikl,k) +          qi__CM(ikl,k)
128             qi__CM(ikl,k) =    0.
129             CCNiCM(ikl,k) =    0.
130          END IF
131             qi__00(ikl,k) =    qi__CM(ikl,k)
132
133          IF(qw__CM(ikl,k) .LT. qh_MIN  .AND.                          &
134     &       qi__CM(ikl,k) .LT. qh_MIN)                             THEN
135             CFraCM(ikl,k) =    0.
136          ELSE
137             CFraCM(ikl,k) =max(CFrMIN,CFraCM(ikl,k))
138          END IF
139             CFra00(ikl,k) =    CFraCM(ikl,k)
140
141          IF(qr__CM(ikl,k) .LT. qh_MIN)                             THEN
142             qr__CM(ikl,k) =                    max(zer0,qr__CM(ikl,k))   ! Sinon BOUM (possible)
143             Ta__CM(ikl,k) =    Ta__CM(ikl,k) - Lv_Cpd * qr__CM(ikl,k)
144             qv__DY(ikl,k) =    qv__DY(ikl,k) +          qr__CM(ikl,k)
145             qr__CM(ikl,k) =    0.
146          END IF
147             qr__00(ikl,k) = qr__CM(ikl,k)
148
149          IF(qs__CM(ikl,k) .LT. qh_MIN)                             THEN
150             qs__CM(ikl,k) =                    max(zer0,qs__CM(ikl,k))   ! Sinon BOUM (possible)
151             Ta__CM(ikl,k) =    Ta__CM(ikl,k) - Ls_Cpd * qs__CM(ikl,k)
152             qv__DY(ikl,k) =    qv__DY(ikl,k) +          qs__CM(ikl,k)
153             qs__CM(ikl,k) =    0.
154          END IF
155             qs__00(ikl,k) =    qs__CM(ikl,k)
156
157! #qg        qg__00(ikl,k) =    qg__CM(ikl,k)
158
159! #cw        CCNw00(ikl,k) =    CCNwCM(ikl,k)
160             CCNi00(ikl,k) =    CCNiCM(ikl,k)
161
162             qid_CM(ikl,k) =    0.
163             qwd_CM(ikl,k) =    0.
164          END DO
165
166
167
168
169!  Vertical Integrated Energy and Water Content
170!  ============================================
171
172! #EW        wat01D(ikl)  =wat0EW(ikl)
173! #EW        wat11D(ikl)  =wat1EW(ikl)
174! #EW        wat21D(ikl)  =wat2EW(ikl)
175! #EW        watf1D(ikl)  =watfEW(ikl)
176! #EW        enr01D(ikl)  =enr0EW(ikl)
177! #EW        enr11D(ikl)  =enr1EW(ikl)
178! #EW        enr21D(ikl)  =enr2EW(ikl)
179! #EW        mphy2D(ikl)  =mphyEW(ikl)
180
181
182        END DO
183                                                                        !
184!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
185
186
187
188
189!  Call Cloud Microphysics
190!  =======================
191
192!               ******
193           call CMiPhy
194!               ******
195
196
197
198
199!  Microphysical Variables: from 3D to 2D Arrays
200!  =======================  ====================
201
202        DO   ikl = 1,kcolp
203
204             i = ii__AP(ikl)
205             j = jj__AP(ikl)
206
207            DO k = 1,mzp
208             dpktCM(ikl,k) = (Ta__CM(ikl,k) / ExnrDY(ikl,k)            &
209     &                                      - pkt_DY(ikl,k)) / dt__CM
210             dqv_CM(ikl,k) = (qv__DY(ikl,k) - qv__00(ikl,k)) / dt__CM
211                                  qv__DY(ikl,k) = qv__00(ikl,k)
212! #qd        qid_CM(ikl,k) =  qid_CM(ikl,k) * psa_DY(ikl)    * dsigmi(k)
213! #qd        qwd_CM(ikl,k) =  qwd_CM(ikl,k) * psa_DY(ikl)    * dsigmi(k)
214            END DO
215
216
217
218! Update of Microphysical Variables:  INSIDE PHY_MAR
219! --------------------------------------------------
220
221          IF    (CM_UpD)                                           THEN
222            DO k = 1,mzp
223
224             dqw_CM(ikl,k) =  0.0000
225             dqr_CM(ikl,k) =  0.0000
226             dqi_CM(ikl,k) =  0.0000
227             dqs_CM(ikl,k) =  0.0000
228! #qg        dqg_CM(ikl,k) =  0.0000
229
230             dCF_CM(ikl,k) =  0.0000
231! #cw        dCw_CM(ikl,k) =  0.0000
232             dCi_CM(ikl,k) =  0.0000
233            END DO
234
235
236
237! Update of Microphysical Variables: OUTSIDE PHY_MAR
238! --------------------------------------------------
239
240          ELSE
241            DO k = 1,mzp
242             dqw_CM(ikl,k) = (qw__CM(ikl,k) -qw__00(ikl,k)) / dt__CM
243             dqr_CM(ikl,k) = (qr__CM(ikl,k) -qr__00(ikl,k)) / dt__CM
244             dqi_CM(ikl,k) = (qi__CM(ikl,k) -qi__00(ikl,k)) / dt__CM
245             dqs_CM(ikl,k) = (qs__CM(ikl,k) -qs__00(ikl,k)) / dt__CM
246! #qg        dqg_CM(ikl,k) = (qg__CM(ikl,k) -qg__00(ikl,k)) / dt__CM
247             dCF_CM(ikl,k) = (CFraCM(ikl,k) -CFra00(ikl,k)) / dt__CM
248! #cw        dCw_CM(ikl,k) = (CCNwCM(ikl,k) -CCNw00(ikl,k)) / dt__CM
249             dCi_CM(ikl,k) = (CCNiCM(ikl,k) -CCNi00(ikl,k)) / dt__CM
250
251             qw__CM(ikl,k) =  qw__00(ikl,k)
252             qr__CM(ikl,k) =  qr__00(ikl,k)
253             qi__CM(ikl,k) =  qi__00(ikl,k)
254             qs__CM(ikl,k) =  qs__00(ikl,k)
255! #qg        qg__CM(ikl,k) =  qg__00(ikl,k)
256! Gilles : dCF_CM pas utilise pour mettre a jour CFraCM
257!            CFraCM(ikl,k) =  CFra00(ikl,k)
258! #cw        CCNwCM(ikl,k) =  CCNw00(ikl,k)
259             CCNiCM(ikl,k) =  CCNi00(ikl,k)
260
261            END DO
262          END IF
263
264
265
266
267
268!  Isotopes Proxies: Diagnostics
269!  =============================
270
271          IF (nHL_CM.EQ.0)                                          THEN
272              Hcd_CM(ikl) = 0.
273              Hsb_CM(ikl) = 0.
274              Tcd_CM(ikl) = 0.
275              Tsb_CM(ikl) = 0.
276              Zcd_CM(ikl) = 0.
277              Zsb_CM(ikl) = 0.
278          END IF
279              nHL_CM      = nHL_CM     + 1
280
281              Hcd =  0.0
282              Hsb =  0.0
283              Tcd =  0.0
284              Tsb =  0.0
285              Zcd =  0.0
286              Zsb =  0.0
287          DO k=2,mzp
288             HLatCM(ikl,k) = (Ta__CM(ikl,k)                            &
289     &                       -pkt_DY(ikl,k) *ExnrDY(ikl,k)) / dt__CM
290
291              Hcd =  Hcd + dsigmi(k)*max(HLatCM(ikl,k),0.)
292              Hsb =  Hsb - dsigmi(k)*min(HLatCM(ikl,k),0.)
293              Tcd =  Tcd + dsigmi(k)*max(HLatCM(ikl,k),0.)*Ta__CM(ikl,k)
294              Tsb =  Tsb - dsigmi(k)*min(HLatCM(ikl,k),0.)*Ta__CM(ikl,k)
295              Zcd =  Zcd + dsigmi(k)*max(HLatCM(ikl,k),0.)*Z___DY(ikl,k)
296              Zsb =  Zsb - dsigmi(k)*min(HLatCM(ikl,k),0.)*Z___DY(ikl,k)
297          END DO
298
299              facLHR = (CpdAir/LhsH2O)*psa_DY(ikl)   *1.e3*Grav_I*dt__CM
300
301          IF (write_Proxy)                                          THEN
302              Hcd_CM(ikl) =(Hcd_CM(ikl)  + Hcd * facLHR) / nHL_CM
303              Hsb_CM(ikl) =(Hsb_CM(ikl)  + Hsb * facLHR) / nHL_CM
304              Tcd_CM(ikl) =(Tcd_CM(ikl)  + Tcd * facLHR) / nHL_CM
305              Tsb_CM(ikl) =(Tsb_CM(ikl)  + Tsb * facLHR) / nHL_CM
306              Zcd_CM(ikl) =(Zcd_CM(ikl)  + Zcd * facLHR) / nHL_CM
307              Zsb_CM(ikl) =(Zsb_CM(ikl)  + Zsb * facLHR) / nHL_CM
308          ELSE
309              Hcd_CM(ikl) = Hcd_CM(ikl)  + Hcd * facLHR   
310              Hsb_CM(ikl) = Hsb_CM(ikl)  + Hsb * facLHR   
311              Tcd_CM(ikl) = Tcd_CM(ikl)  + Tcd * facLHR     
312              Tsb_CM(ikl) = Tsb_CM(ikl)  + Tsb * facLHR     
313              Zcd_CM(ikl) = Zcd_CM(ikl)  + Zcd * facLHR     
314              Zsb_CM(ikl) = Zsb_CM(ikl)  + Zsb * facLHR     
315          END IF
316
317        END DO
318
319          IF (write_Proxy)  nHL_CM = 0
320
321
322
323
324!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
325!                                                                       !
326!  DE-ALLOCATION                                                        !
327!  =============                                                        !
328
329      IF (FlagDALLOC)                                              THEN !
330          deallocate ( qv__00 )                                         !  Air   Specific Humidity  before Cloud Microphys.  [kg/kg]
331          deallocate ( qw__00 )                                         !  Cloud Droplets Concentr. before Cloud Microphys.  [kg/kg]
332          deallocate ( qi__00 )                                         !  Cloud Crystals Concentr. before Cloud Microphys.  [kg/kg]
333          deallocate ( qs__00 )                                         !  Snow  Particl. Concentr. before Cloud Microphys.  [kg/kg]
334! #qg     deallocate ( qg__00 )                                         !  Graupels       Concentr. before Cloud Microphys.  [kg/kg]
335          deallocate ( qr__00 )                                         !  Rain  Drops    Concentr. before Cloud Microphys.  [kg/kg]
336          deallocate ( CFra00 )                                         !  Cloud Fraction           before Cloud Microphys.      [-]
337! #cw     deallocate ( CCNw00 )                                         !  Cloud Condens. Nuclei    before Cloud Microphys.      [-]
338          deallocate ( CCNi00 )                                         !  Cloud Ice      Nuclei    before Cloud Microphys.      [-]
339      END IF                                                            !
340!                                                                       !
341!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
342
343
344      return
345
346      end subroutine PHY_Atm_CM_RUN
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.