source: LMDZ5/trunk/libf/phylmd/lsc_scav.F90 @ 4799

Last change on this file since 4799 was 2351, checked in by Ehouarn Millour, 9 years ago

More on physics/dynamics separation and cleanup:

  • Set things up so that all physics-related initializations are done via iniphysiq.
  • Created a "geometry_mod.F90" module in phy_common to store information on the loacl grid (i.e. replaces comgeomphy) and moreover give these variables more obvious names (e.g.: rlond => longitude, rlatd => latitude, airephy => cell_area).
  • removed obsolete comgeomphy.h and comgeomphy.F90

EM
  • Property copyright set to
    Name of program: LMDZ
    Creation date: 1984
    Version: LMDZ5
    License: CeCILL version 2
    Holder: Laboratoire de m\'et\'eorologie dynamique, CNRS, UMR 8539
    See the license file in the root directory
File size: 10.1 KB
Line 
1!$Id $
2
3SUBROUTINE lsc_scav(pdtime,it,iflag_lscav,  &
4!jyg<
5                    aerosol,  &
6!>jyg
7                    oliq,flxr,flxs,rneb,beta_fisrt,  &
8                    beta_v1,pplay,paprs,t,tr_seri,d_tr_insc,          &
9                    d_tr_bcscav,d_tr_evap,qPrls)
10  USE ioipsl
11  USE dimphy
12  USE mod_grid_phy_lmdz
13  USE mod_phys_lmdz_para
14  USE traclmdz_mod
15  USE infotrac_phy,ONLY : nbtr
16  USE iophy
17  IMPLICIT NONE
18!=====================================================================
19! Objet : depot humide (lessivage et evaporation) de traceurs
20! Inspired by routines of Olivier Boucher (mars 1998)
21! author R. Pilon 10 octobre 2012
22! last modification 16/01/2013 (reformulation partie evaporation)
23!=====================================================================
24
25  include "chem.h"
26  include "YOMCST.h"
27  include "YOECUMF.h"
28
29  REAL,INTENT(IN)                        :: pdtime ! time step (s)
30  INTEGER,INTENT(IN)                     :: it     ! tracer number
31  INTEGER,INTENT(IN)                     :: iflag_lscav ! LS scavenging param:
32!                                             3=Reddy_Boucher2004, 4=3+RPilon.
33  REAL,DIMENSION(klon,klev+1),INTENT(IN) :: flxr     ! flux precipitant de pluie
34  REAL,DIMENSION(klon,klev+1),INTENT(IN) :: flxs     ! flux precipitant de neige
35  REAL,INTENT(IN)                        :: oliq ! contenu en eau liquide dans le nuage (kg/kg)
36  REAL,DIMENSION(klon,klev),INTENT(IN)   :: rneb
37  REAL,DIMENSION(klon,klev),INTENT(IN)   :: pplay    ! pression
38  REAL,DIMENSION(klon,klev+1),INTENT(IN) :: paprs    ! pression
39  REAL,DIMENSION(klon,klev),INTENT(IN)   :: t        ! temperature
40! tracers
41  LOGICAL,DIMENSION(nbtr), INTENT(IN)         :: aerosol
42  REAL,DIMENSION(klon,klev,nbtr),INTENT(IN)   :: tr_seri        ! q de traceur 
43  REAL,DIMENSION(klon,klev),INTENT(IN)        :: beta_fisrt     ! taux de conversion de l'eau cond
44  REAL,DIMENSION(klon,klev),INTENT(OUT)       :: beta_v1        ! -- (originale version)
45  REAL,DIMENSION(klon)                        :: his_dh         ! tendance de traceur integre verticalement
46  REAL,DIMENSION(klon,klev,nbtr),INTENT(OUT)  :: d_tr_insc      ! tendance du traceur
47  REAL,DIMENSION(klon,klev,nbtr),INTENT(OUT)  :: d_tr_bcscav  ! tendance de traceur
48  REAL,DIMENSION(klon,klev,nbtr),INTENT(OUT)  :: d_tr_evap
49  REAL,DIMENSION(klon,nbtr),INTENT(OUT)       :: qPrls      !jyg: concentration tra dans pluie LS a la surf.
50  REAL :: dxin,dxev                              ! tendance temporaire de traceur incloud
51  REAL,DIMENSION(klon,klev) :: dxbc       ! tendance temporaire de traceur bc
52
53
54!  variables locales     
55 LOGICAL,SAVE :: debut=.true.
56!$OMP THREADPRIVATE(debut)
57!
58  REAL,PARAMETER :: henry=1.4  ! constante de Henry en mol/l/atm ~1.4 for gases
59  REAL           :: henry_t    !  constante de Henry a T t  (mol/l/atm)
60  REAL,PARAMETER :: kk=2900.   ! coefficient de dependence en T (K)
61  REAL :: f_a     !  rapport de la phase aqueuse a la phase gazeuse
62  REAL :: beta    !  taux de conversion de l'eau en pluie
63
64  INTEGER :: i, k
65  REAL,DIMENSION(klon,klev)    :: scav  !  water liquid content / fraction aqueuse du constituant
66  REAL,DIMENSION(klon,klev)    :: zrho
67  REAL,DIMENSION(klon,klev)    :: zdz
68  REAL,DIMENSION(klon,klev)    :: zmass ! layer mass
69
70  REAL           :: frac_ev       ! cste pour la reevaporation : dropplet shrinking
71!  frac_ev = frac_gas ou frac_aer
72  REAL,PARAMETER :: frac_gas=1.0  ! cste pour la reevaporation pour les gaz
73  REAL           :: frac_aer      ! cste pour la reevaporation pour les particules
74  REAL,DIMENSION(klon,klev) :: deltaP     ! P(i+1)-P(i)
75  REAL,DIMENSION(klon,klev) :: beta_ev    !  dP/P(i+1)
76
77!  101.325  m3/l x Pa/atm
78!  R        Pa.m3/mol/K
79!   cste de dissolution pour le depot humide
80  REAL,SAVE :: frac_fine_scav
81  REAL,SAVE :: frac_coar_scav
82!$OMP THREADPRIVATE(frac_fine_scav, frac_coar_scav)
83
84! below-cloud scav variables
85! aerosol : alpha_r=0.001, gas 0.001  (Pruppacher & Klett 1967)
86  REAL,SAVE :: alpha_r  !  coefficient d'impaction pour la pluie
87  REAL,SAVE :: alpha_s  !  coefficient d'impaction pour la neige 
88  REAL,SAVE :: R_r      !  mean raindrop radius (m)
89  REAL,SAVE :: R_s      !  mean snow crystal radius (m)
90!$OMP THREADPRIVATE(alpha_r, alpha_s, R_r, R_s)
91  REAL           :: pr, ps, ice, water
92  real :: conserv
93!
94!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! choix lessivage !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
95!!  logical,save  :: inscav_fisrt
96!!! $OMP THREADPRIVATE(inscav_first)
97!
98!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
99  IF (debut) THEN
100!
101!  inscav_fisrt=.true.
102!  call getin('inscav_fisrt',inscav_fisrt)
103!  if(inscav_fisrt) then
104!   print*,'beta from fisrtilp.F90, beta = (z_cond - z_oliq)/z_cond, inscav_fisrt=',inscav_fisrt
105!  else
106!   print*,'beta from Reddy and Bocuher 2004 (original version), inscav_fisrt=',inscav_fisrt
107!  endif
108!
109      alpha_r=0.001        !  coefficient d'impaction pour la pluie
110      alpha_s=0.01         !  coefficient d'impaction pour la neige 
111      R_r=0.001            !  mean raindrop radius (m)
112      R_s=0.001            !  mean snow crystal radius (m)
113      frac_fine_scav=0.7
114      frac_coar_scav=0.7
115!     frac_aer=0.5 ~ droplet size shrinks by evap
116      frac_aer=0.5
117!
118      OPEN(99,file='lsc_scav_param.data',status='old', &
119                form='formatted',err=9999)
120      READ(99,*,end=9998)  alpha_r
121      READ(99,*,end=9998)  alpha_s
122      READ(99,*,end=9998)  R_r
123      READ(99,*,end=9998)  R_s
124      READ(99,*,end=9998)  frac_fine_scav
125      READ(99,*,end=9998)  frac_coar_scav
126      READ(99,*,end=9998)  frac_aer
1279998  Continue
128      CLOSE(99)
1299999  Continue
130
131   print*,'alpha_r',alpha_r
132   print*,'alpha_s',alpha_s
133   print*,'R_r',R_r
134   print*,'R_s',R_s
135   print*,'frac_fine_scav',frac_fine_scav
136   print*,'frac_coar_scav',frac_coar_scav
137   print*,'frac_aer ev',frac_aer
138
139!
140  ENDIF !(debut)
141!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
142!
143! initialization
144  dxin=0.
145  dxev=0.
146  beta_ev=0.
147
148  DO i=1,klon
149   his_dh(i)=0.
150  ENDDO
151
152  DO k=1,klev
153   DO i=1, klon
154    dxbc(i,k)=0.
155    beta_v1(i,k)=0.
156    deltaP(i,k)=0.
157   ENDDO
158  ENDDO
159
160  DO k=1,klev
161    DO i=1, klon
162     d_tr_insc(i,k,it)=0.
163     d_tr_bcscav(i,k,it)=0.
164     d_tr_evap(i,k,it)=0.
165    ENDDO
166  ENDDO
167
168!  pressure and size of the layer
169  DO k=klev-1, 1, -1
170   DO i=1, klon
171     zrho(i,k)=pplay(i,k)/t(i,k)/RD   
172     zdz(i,k)=(paprs(i,k)-paprs(i,k+1))/zrho(i,k)/RG
173     zmass(i,k)=(paprs(i,k)-paprs(i,k+1))/RG
174   ENDDO
175  ENDDO
176
177!jyg<
178!!    IF (it.gt.1) THEN                               !  aerosol   
179!! Temporary correction: all non-aerosol tracers are dealt with in the same way.
180!! Should be updated once it has been decided how gases should be dealt with.
181    IF (aerosol(it)) THEN
182!>jyg
183      frac_ev=frac_aer
184    ELSE                                                !  gas
185      frac_ev=frac_gas
186    ENDIF
187
188!jyg<
189!!    IF (it.gt.1) THEN                               !  aerosol   
190    IF (aerosol(it)) THEN
191!>jyg
192     DO k=1, klev
193      DO i=1, klon
194       scav(i,k)=frac_fine_scav
195      ENDDO
196     ENDDO
197    ELSE                  ! gas
198     DO k=1, klev
199      DO i=1, klon
200       henry_t=henry*exp(-kk*(1./298.-1./t(i,k)))    !  mol/l/atm
201       f_a=henry_t/101.325*R*t(i,k)*oliq*zrho(i,k)/rho_water
202       scav(i,k)=f_a/(1.+f_a)
203      ENDDO
204     ENDDO
205    ENDIF
206
207   DO k=klev-1, 1, -1
208    DO i=1, klon
209!  incloud scavenging
210!   if(inscav_fisrt) then
211   if (iflag_lscav .eq. 4) then
212      beta=beta_fisrt(i,k)*rneb(i,k)
213   else
214      beta=flxr(i,k)-flxr(i,k+1)+flxs(i,k)-flxs(i,k+1)
215!      beta=beta/zdz(i,k)/oliq/zrho(i,k)
216      beta=beta/zmass(i,k)/oliq
217      beta=MAX(0.,beta)
218   endif ! (iflag_lscav .eq. 4)
219   beta_v1(i,k)=beta    !! for output
220!
221      dxin=tr_seri(i,k,it)*(exp(-scav(i,k)*beta*pdtime)-1.)
222!      his_dh(i)=his_dh(i)-dxin*zrho(i,k)*zdz(i,k)/pdtime !  kg/m2/s
223      his_dh(i)=his_dh(i)-dxin*zmass(i,k)/pdtime !  kg/m2/s
224      d_tr_insc(i,k,it)=dxin
225
226!  below-cloud impaction
227!jyg<
228!!    IF (it.eq.1) THEN
229    IF (.NOT.aerosol(it)) THEN
230!>jyg
231      d_tr_bcscav(i,k,it)=0.
232    ELSE
233     pr=0.5*(flxr(i,k)+flxr(i,k+1))
234     ps=0.5*(flxs(i,k)+flxs(i,k+1))
235     water=pr*alpha_r/R_r/rho_water
236     ice=ps*alpha_s/R_s/rho_ice
237     dxbc(i,k)=-3./4.*tr_seri(i,k,it)*pdtime*(water+ice)
238!   add tracers from below cloud scav in his_dh
239     his_dh(i)=his_dh(i)-dxbc(i,k)*zmass(i,k)/pdtime !  kg/m2/s
240     d_tr_bcscav(i,k,it)=dxbc(i,k)
241    ENDIF
242
243!  reevaporation
244      deltaP(i,k)=flxr(i,k+1)+flxs(i,k+1)-flxr(i,k)-flxs(i,k)
245      deltaP(i,k)=max(deltaP(i,k),0.)
246
247      if(flxr(i,k+1)+flxs(i,k+1).gt.1.e-16) then
248       beta_ev(i,k)=deltaP(i,k)/(flxr(i,k+1)+flxs(i,k+1))
249      else
250       beta_ev(i,k)=0.
251      endif
252
253      beta_ev(i,k)=max(min(1.,beta_ev(i,k)),0.)
254
255!jyg
256     
257      if(abs(1-(1-frac_ev)*beta_ev(i,k)).gt.1.e-16) then
258! remove tracers from precipitation owing to release by evaporation in his_dh
259!      dxev=frac_ev*beta_ev(i,k)*his_dh(i) *pdtime/(zrho(i,k)*zdz(i,k)) &
260      dxev=frac_ev*beta_ev(i,k)*his_dh(i) *pdtime/(zmass(i,k)) &
261                                      /(1 -(1-frac_ev)*beta_ev(i,k))
262       his_dh(i)=his_dh(i)*(1 - frac_ev*beta_ev(i,k) / (1 -(1-frac_ev)*beta_ev(i,k)))
263      else
264!       dxev=his_dh(i) *pdtime/(zrho(i,k)*zdz(i,k))
265       dxev=his_dh(i) *pdtime/(zmass(i,k))
266       his_dh(i)=0.
267      endif
268!      print*,  k, 'beta_ev',beta_ev
269! remove tracers from precipitation owing to release by evaporation in his_dh
270!!      dxev=frac_ev*deltaP(i,k)*pdtime * his_dh(i) /(zrho(i,k)*zdz(i,k))
271!rplmd
272!!      dxev=frac_ev*deltaP(i,k)*his_dh(i) *pdtime/(zrho(i,k)*zdz(i,k)) &
273!!                                      /max(flxr(i,k)+flxs(i,k),1.e-16)
274
275
276      d_tr_evap(i,k,it)=dxev
277!!     tendency is further added in phytrac x = x + dx
278    ENDDO !!  do i
279   ENDDO  !! do k
280
281!jyg (20130114)
282   DO i = 1,klon
283     qPrls(i,it) = his_dh(i)/max(flxr(i,1)+flxs(i,1),1.e-16)
284   ENDDO
285!jyg end
286
287
288! test de conservation
289      conserv=0.
290!      DO k= klev,1,-1
291!        DO i=1, klon
292!         conserv=conserv+d_tr_insc(i,k,it)*(paprs(i,k)-paprs(i,k+1))/RG &
293!                +d_tr_bcscav(i,k,it)*(paprs(i,k)-paprs(i,k+1))/RG  &
294!                +d_tr_evap(i,k,it)*(paprs(i,k)-paprs(i,k+1))/RG
295!      if(it.eq.3) write(*,'(I2,2X,a,e20.12,2X,a,e20.12,2X,a,e20.12,2X,a,e20.12)'),&
296!      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)
297!       ENDDO
298!     ENDDO
299
300END SUBROUTINE lsc_scav
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.