source: LMDZ5/branches/LMDZ5_SPLA/libf/phylmd/lsc_scav_orig.F90

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Line 
1!$Id $
2
3SUBROUTINE lsc_scav_orig(pdtime,it,iflag_lscav,oliq,flxr,flxs,rneb,beta_fisrt,  &
4                    beta_v1,pplay,paprs,t,tr_seri,d_tr_insc,          &
5                    d_tr_bcscav,d_tr_evap,qPrls)
6  USE ioipsl
7  USE dimphy
8  USE mod_grid_phy_lmdz
9  USE mod_phys_lmdz_para
10  USE traclmdz_mod
11  USE infotrac,ONLY : nbtr
12  USE comgeomphy
13  USE iophy
14
15  IMPLICIT NONE
16!=====================================================================
17! Objet : depot humide (lessivage et evaporation) de traceurs
18! Inspired by routines of Olivier Boucher (mars 1998)
19! author R. Pilon 10 octobre 2012
20! last modification 16/01/2013 (reformulation partie evaporation)
21!=====================================================================
22
23  include "dimensions.h"
24  include "chem.h"
25  include "YOMCST.h"
26  include "YOECUMF.h"
27
28  REAL,INTENT(IN)                        :: pdtime ! time step (s)
29  INTEGER,INTENT(IN)                     :: it     ! tracer number
30  INTEGER,INTENT(IN)                     :: iflag_lscav ! LS scavenging param:
31!                                             3=Reddy_Boucher2004, 4=3+RPilon.
32  REAL,DIMENSION(klon,klev+1),INTENT(IN) :: flxr     ! flux precipitant de pluie
33  REAL,DIMENSION(klon,klev+1),INTENT(IN) :: flxs     ! flux precipitant de neige
34  REAL,INTENT(IN)                        :: oliq ! contenu en eau liquide dans le nuage (kg/kg)
35  REAL,DIMENSION(klon,klev),INTENT(IN)   :: rneb
36  REAL,DIMENSION(klon,klev),INTENT(IN)   :: pplay    ! pression
37  REAL,DIMENSION(klon,klev+1),INTENT(IN) :: paprs    ! pression
38  REAL,DIMENSION(klon,klev),INTENT(IN)   :: t        ! temperature
39! tracers
40  REAL,DIMENSION(klon,klev,nbtr),INTENT(IN)   :: tr_seri        ! q de traceur 
41  REAL,DIMENSION(klon,klev),INTENT(IN)        :: beta_fisrt     ! taux de conversion de l'eau cond
42  REAL,DIMENSION(klon,klev),INTENT(OUT)       :: beta_v1        ! -- (originale version)
43  REAL,DIMENSION(klon)                        :: his_dh         ! tendance de traceur integre verticalement
44  REAL,DIMENSION(klon,klev,nbtr),INTENT(OUT)  :: d_tr_insc      ! tendance du traceur
45  REAL,DIMENSION(klon,klev,nbtr),INTENT(OUT)  :: d_tr_bcscav  ! tendance de traceur
46  REAL,DIMENSION(klon,klev,nbtr),INTENT(OUT)  :: d_tr_evap
47  REAL,DIMENSION(klon,nbtr),INTENT(OUT)       :: qPrls      !jyg: concentration tra dans pluie LS a la surf.
48  REAL :: dxin,dxev                              ! tendance temporaire de traceur incloud
49  REAL,DIMENSION(klon,klev) :: dxbc       ! tendance temporaire de traceur bc
50
51
52!  variables locales     
53 LOGICAL,SAVE :: debut=.true.
54!$OMP THREADPRIVATE(debut)
55!
56  REAL,PARAMETER :: henry=1.4  ! constante de Henry en mol/l/atm ~1.4 for gases
57  REAL           :: henry_t    !  constante de Henry a T t  (mol/l/atm)
58  REAL,PARAMETER :: kk=2900.   ! coefficient de dependence en T (K)
59  REAL :: f_a     !  rapport de la phase aqueuse a la phase gazeuse
60  REAL :: beta    !  taux de conversion de l'eau en pluie
61
62  INTEGER :: i, k
63  REAL,DIMENSION(klon,klev)    :: scav  !  water liquid content / fraction aqueuse du constituant
64  REAL,DIMENSION(klon,klev)    :: zrho
65  REAL,DIMENSION(klon,klev)    :: zdz
66  REAL,DIMENSION(klon,klev)    :: zmass ! layer mass
67
68  REAL           :: frac_ev       ! cste pour la reevaporation : dropplet shrinking
69!  frac_ev = frac_gas ou frac_aer
70  REAL,PARAMETER :: frac_gas=1.0  ! cste pour la reevaporation pour les gaz
71  REAL           :: frac_aer      ! cste pour la reevaporation pour les particules
72  REAL,DIMENSION(klon,klev) :: deltaP     ! P(i+1)-P(i)
73  REAL,DIMENSION(klon,klev) :: beta_ev    !  dP/P(i+1)
74
75!  101.325  m3/l x Pa/atm
76!  R        Pa.m3/mol/K
77!   cste de dissolution pour le depot humide
78  REAL,SAVE :: frac_fine_scav
79  REAL,SAVE :: frac_coar_scav
80!$OMP THREADPRIVATE(frac_fine_scav, frac_coar_scav)
81
82! below-cloud scav variables
83! aerosol : alpha_r=0.001, gas 0.001  (Pruppacher & Klett 1967)
84  REAL,SAVE :: alpha_r  !  coefficient d'impaction pour la pluie
85  REAL,SAVE :: alpha_s  !  coefficient d'impaction pour la neige 
86  REAL,SAVE :: R_r      !  mean raindrop radius (m)
87  REAL,SAVE :: R_s      !  mean snow crystal radius (m)
88!$OMP THREADPRIVATE(alpha_r, alpha_s, R_r, R_s)
89  REAL           :: pr, ps, ice, water
90  real :: conserv
91!
92!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! choix lessivage !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
93!!  logical,save  :: inscav_fisrt
94!!! $OMP THREADPRIVATE(inscav_first)
95!
96!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
97  IF (debut) THEN
98!
99!  inscav_fisrt=.true.
100!  call getin('inscav_fisrt',inscav_fisrt)
101!  if(inscav_fisrt) then
102!   print*,'beta from fisrtilp.F90, beta = (z_cond - z_oliq)/z_cond, inscav_fisrt=',inscav_fisrt
103!  else
104!   print*,'beta from Reddy and Bocuher 2004 (original version), inscav_fisrt=',inscav_fisrt
105!  endif
106!
107      alpha_r=0.001        !  coefficient d'impaction pour la pluie
108      alpha_s=0.01         !  coefficient d'impaction pour la neige 
109      R_r=0.001            !  mean raindrop radius (m)
110      R_s=0.001            !  mean snow crystal radius (m)
111      frac_fine_scav=0.7
112      frac_coar_scav=0.7
113!     frac_aer=0.5 ~ droplet size shrinks by evap
114      frac_aer=0.5
115!
116
117!JE to speed up, commented 20140219
118!
119!      OPEN(99,file='lsc_scav_param.data',status='old', &
120!                form='formatted',err=9999)
121!      READ(99,*,end=9998)  alpha_r
122!      READ(99,*,end=9998)  alpha_s
123!      READ(99,*,end=9998)  R_r
124!      READ(99,*,end=9998)  R_s
125!      READ(99,*,end=9998)  frac_fine_scav
126!      READ(99,*,end=9998)  frac_coar_scav
127!      READ(99,*,end=9998)  frac_aer
128!9998  Continue
129!      CLOSE(99)
130!9999  Continue
131!
132!   print*,'alpha_r',alpha_r
133!   print*,'alpha_s',alpha_s
134!   print*,'R_r',R_r
135!   print*,'R_s',R_s
136!   print*,'frac_fine_scav',frac_fine_scav
137!   print*,'frac_coar_scav',frac_coar_scav
138!   print*,'frac_aer ev',frac_aer
139!
140! JE endcomment
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    IF (it.gt.1) THEN                               !  aerosol   
180      frac_ev=frac_aer
181    ELSE                                                !  gas
182      frac_ev=frac_gas
183    ENDIF
184
185    IF(it.gt.1) then  ! aerosol
186     DO k=1, klev
187      DO i=1, klon
188       scav(i,k)=frac_fine_scav
189      ENDDO
190     ENDDO
191    ELSE                  ! gas
192     DO k=1, klev
193      DO i=1, klon
194       henry_t=henry*exp(-kk*(1./298.-1./t(i,k)))    !  mol/l/atm
195       f_a=henry_t/101.325*R*t(i,k)*oliq*zrho(i,k)/rho_water
196       scav(i,k)=f_a/(1.+f_a)
197      ENDDO
198     ENDDO
199    ENDIF
200
201   DO k=klev-1, 1, -1
202    DO i=1, klon
203!  incloud scavenging
204!   if(inscav_fisrt) then
205   if (iflag_lscav .eq. 4) then
206      beta=beta_fisrt(i,k)*rneb(i,k)
207   else
208      beta=flxr(i,k)-flxr(i,k+1)+flxs(i,k)-flxs(i,k+1)
209!      beta=beta/zdz(i,k)/oliq/zrho(i,k)
210      beta=beta/zmass(i,k)/oliq
211      beta=MAX(0.,beta)
212   endif ! (iflag_lscav .eq. 4)
213   beta_v1(i,k)=beta    !! for output
214!
215      dxin=tr_seri(i,k,it)*(exp(-scav(i,k)*beta*pdtime)-1.)
216!      his_dh(i)=his_dh(i)-dxin*zrho(i,k)*zdz(i,k)/pdtime !  kg/m2/s
217      his_dh(i)=his_dh(i)-dxin*zmass(i,k)/pdtime !  kg/m2/s
218      d_tr_insc(i,k,it)=dxin
219
220!  below-cloud impaction
221    IF(it.eq.1) then
222      d_tr_bcscav(i,k,it)=0.
223    ELSE
224     pr=0.5*(flxr(i,k)+flxr(i,k+1))
225     ps=0.5*(flxs(i,k)+flxs(i,k+1))
226     water=pr*alpha_r/R_r/rho_water
227     ice=ps*alpha_s/R_s/rho_ice
228     dxbc(i,k)=-3./4.*tr_seri(i,k,it)*pdtime*(water+ice)
229!   add tracers from below cloud scav in his_dh
230     his_dh(i)=his_dh(i)-dxbc(i,k)*zmass(i,k)/pdtime !  kg/m2/s
231     d_tr_bcscav(i,k,it)=dxbc(i,k)
232    ENDIF
233
234!  reevaporation
235      deltaP(i,k)=flxr(i,k+1)+flxs(i,k+1)-flxr(i,k)-flxs(i,k)
236      deltaP(i,k)=max(deltaP(i,k),0.)
237
238      if(flxr(i,k+1)+flxs(i,k+1).gt.1.e-16) then
239       beta_ev(i,k)=deltaP(i,k)/(flxr(i,k+1)+flxs(i,k+1))
240      else
241       beta_ev(i,k)=0.
242      endif
243
244      beta_ev(i,k)=max(min(1.,beta_ev(i,k)),0.)
245
246!jyg
247     
248      if(abs(1-(1-frac_ev)*beta_ev(i,k)).gt.1.e-16) then
249! remove tracers from precipitation owing to release by evaporation in his_dh
250!      dxev=frac_ev*beta_ev(i,k)*his_dh(i) *pdtime/(zrho(i,k)*zdz(i,k)) &
251      dxev=frac_ev*beta_ev(i,k)*his_dh(i) *pdtime/(zmass(i,k)) &
252                                      /(1 -(1-frac_ev)*beta_ev(i,k))
253       his_dh(i)=his_dh(i)*(1 - frac_ev*beta_ev(i,k) / (1 -(1-frac_ev)*beta_ev(i,k)))
254      else
255!       dxev=his_dh(i) *pdtime/(zrho(i,k)*zdz(i,k))
256       dxev=his_dh(i) *pdtime/(zmass(i,k))
257       his_dh(i)=0.
258      endif
259!      print*,  k, 'beta_ev',beta_ev
260! remove tracers from precipitation owing to release by evaporation in his_dh
261!!      dxev=frac_ev*deltaP(i,k)*pdtime * his_dh(i) /(zrho(i,k)*zdz(i,k))
262!rplmd
263!!      dxev=frac_ev*deltaP(i,k)*his_dh(i) *pdtime/(zrho(i,k)*zdz(i,k)) &
264!!                                      /max(flxr(i,k)+flxs(i,k),1.e-16)
265
266
267      d_tr_evap(i,k,it)=dxev
268!!     tendency is further added in phytrac x = x + dx
269    ENDDO !!  do i
270   ENDDO  !! do k
271
272!jyg (20130114)
273   DO i = 1,klon
274     qPrls(i,it) = his_dh(i)/max(flxr(i,1)+flxs(i,1),1.e-16)
275   ENDDO
276!jyg end
277
278
279! test de conservation
280      conserv=0.
281!      DO k= klev,1,-1
282!        DO i=1, klon
283!         conserv=conserv+d_tr_insc(i,k,it)*(paprs(i,k)-paprs(i,k+1))/RG &
284!                +d_tr_bcscav(i,k,it)*(paprs(i,k)-paprs(i,k+1))/RG  &
285!                +d_tr_evap(i,k,it)*(paprs(i,k)-paprs(i,k+1))/RG
286!      if(it.eq.3) write(*,'(I2,2X,a,e20.12,2X,a,e20.12,2X,a,e20.12,2X,a,e20.12)'),&
287!      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)
288!       ENDDO
289!     ENDDO
290
291END SUBROUTINE lsc_scav_orig
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.