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    Name of program: LMDZ
    Creation date: 1984
    Version: LMDZ5
    License: CeCILL version 2
    Holder: Laboratoire de m\'et\'eorologie dynamique, CNRS, UMR 8539
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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,beta_st,j)
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,solsym
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  ! Nicolas Février
50  REAL,DIMENSION(klon,klev,12),INTENT(OUT)       :: beta_st
51  INTEGER,INTENT(IN)                             :: j           ! indice parmi les 12 traceurs de WETDEP
52
53  REAL,DIMENSION(klon,nbtr),INTENT(OUT)       :: qPrls      !jyg: concentration tra dans pluie LS a la surf.
54  REAL :: dxin,dxev                              ! tendance temporaire de traceur incloud
55  REAL,DIMENSION(klon,klev) :: dxbc       ! tendance temporaire de traceur bc
56
57
58!  variables locales     
59 LOGICAL,SAVE :: debut=.true.
60!$OMP THREADPRIVATE(debut)
61!
62  REAL,PARAMETER :: henry=1.4  ! constante de Henry en mol/l/atm ~1.4 for gases
63  REAL           :: henry_t    !  constante de Henry a T t  (mol/l/atm)
64  REAL,PARAMETER :: kk=2900.   ! coefficient de dependence en T (K)
65  REAL :: f_a     !  rapport de la phase aqueuse a la phase gazeuse
66  REAL :: beta    !  taux de conversion de l'eau en pluie
67
68  INTEGER :: i, k
69  REAL,DIMENSION(klon,klev)    :: scav  !  water liquid content / fraction aqueuse du constituant
70  REAL,DIMENSION(klon,klev)    :: zrho
71  REAL,DIMENSION(klon,klev)    :: zdz
72  REAL,DIMENSION(klon,klev)    :: zmass ! layer mass
73
74  REAL           :: frac_ev       ! cste pour la reevaporation : dropplet shrinking
75!  frac_ev = frac_gas ou frac_aer
76  REAL,PARAMETER :: frac_gas=1.0  ! cste pour la reevaporation pour les gaz
77  REAL           :: frac_aer      ! cste pour la reevaporation pour les particules
78  REAL,DIMENSION(klon,klev) :: deltaP     ! P(i+1)-P(i)
79  REAL,DIMENSION(klon,klev) :: beta_ev    !  dP/P(i+1)
80
81!  101.325  m3/l x Pa/atm
82!  R        Pa.m3/mol/K
83!   cste de dissolution pour le depot humide
84  REAL,SAVE :: frac_fine_scav
85  REAL,SAVE :: frac_coar_scav
86!$OMP THREADPRIVATE(frac_fine_scav, frac_coar_scav)
87
88! below-cloud scav variables
89! aerosol : alpha_r=0.001, gas 0.001  (Pruppacher & Klett 1967)
90  REAL,SAVE :: alpha_r  !  coefficient d'impaction pour la pluie
91  REAL,SAVE :: alpha_s  !  coefficient d'impaction pour la neige 
92  REAL,SAVE :: R_r      !  mean raindrop radius (m)
93  REAL,SAVE :: R_s      !  mean snow crystal radius (m)
94!$OMP THREADPRIVATE(alpha_r, alpha_s, R_r, R_s)
95  REAL           :: pr, ps, ice, water
96  real :: conserv
97!
98!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! choix lessivage !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
99!!  logical,save  :: inscav_fisrt
100!!! $OMP THREADPRIVATE(inscav_first)
101!
102!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
103  IF (debut) THEN
104!
105!  inscav_fisrt=.true.
106!  call getin('inscav_fisrt',inscav_fisrt)
107!  if(inscav_fisrt) then
108!   print*,'beta from fisrtilp.F90, beta = (z_cond - z_oliq)/z_cond, inscav_fisrt=',inscav_fisrt
109!  else
110!   print*,'beta from Reddy and Bocuher 2004 (original version), inscav_fisrt=',inscav_fisrt
111!  endif
112!
113      alpha_r=0.001        !  coefficient d'impaction pour la pluie
114      alpha_s=0.01         !  coefficient d'impaction pour la neige 
115      R_r=0.001            !  mean raindrop radius (m)
116      R_s=0.001            !  mean snow crystal radius (m)
117      !frac_fine_scav=0.7
118      !frac_coar_scav=0.7
119!     frac_aer=0.5 ~ droplet size shrinks by evap
120      frac_aer=0.5
121!
122      OPEN(99,file='lsc_scav_param.data',status='old', &
123                form='formatted',err=9999)
124      READ(99,*,end=9998)  alpha_r
125      READ(99,*,end=9998)  alpha_s
126      READ(99,*,end=9998)  R_r
127      READ(99,*,end=9998)  R_s
128      READ(99,*,end=9998)  frac_fine_scav
129      READ(99,*,end=9998)  frac_coar_scav
130      READ(99,*,end=9998)  frac_aer
1319998  Continue
132      CLOSE(99)
1339999  Continue
134
135   print*,'alpha_r',alpha_r
136   print*,'alpha_s',alpha_s
137   print*,'R_r',R_r
138   print*,'R_s',R_s
139   !print*,'frac_fine_scav',frac_fine_scav
140   !print*,'frac_coar_scav',frac_coar_scav
141   print*,'frac_aer ev',frac_aer
142
143!
144  ENDIF !(debut)
145!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
146!
147! initialization
148
149  ! Nicolas Février
150  ! Différentiation BC soluble/insoluble
151
152  IF ((TRIM(solsym(it))=='AIBCM') .OR. (TRIM(solsym(it))=='AIPOMM') .OR. (TRIM(solsym(it))=='CIDUSTM')) THEN
153     frac_fine_scav=0.2
154     frac_coar_scav=0.2
155     !PRINT *,'insoluble okidoki'
156  ELSE
157     frac_fine_scav=0.7
158     frac_coar_scav=0.7
159  ENDIF
160
161  dxin=0.
162  dxev=0.
163  beta_ev=0.
164
165  DO i=1,klon
166   his_dh(i)=0.
167  ENDDO
168
169  DO k=1,klev
170   DO i=1, klon
171    dxbc(i,k)=0.
172    beta_v1(i,k)=0.
173    deltaP(i,k)=0.
174   ENDDO
175  ENDDO
176
177  DO k=1,klev
178    DO i=1, klon
179     d_tr_insc(i,k,it)=0.
180     d_tr_bcscav(i,k,it)=0.
181     d_tr_evap(i,k,it)=0.
182    ENDDO
183  ENDDO
184
185!  pressure and size of the layer
186  DO k=klev-1, 1, -1
187   DO i=1, klon
188     zrho(i,k)=pplay(i,k)/t(i,k)/RD   
189     zdz(i,k)=(paprs(i,k)-paprs(i,k+1))/zrho(i,k)/RG
190     zmass(i,k)=(paprs(i,k)-paprs(i,k+1))/RG
191   ENDDO
192  ENDDO
193
194!jyg<
195!!    IF (it.gt.1) THEN                               !  aerosol   
196!! Temporary correction: all non-aerosol tracers are dealt with in the same way.
197!! Should be updated once it has been decided how gases should be dealt with.
198    IF (aerosol(it)) THEN
199!>jyg
200      frac_ev=frac_aer
201    ELSE                                                !  gas
202      frac_ev=frac_gas
203    ENDIF
204
205!jyg<
206!!    IF (it.gt.1) THEN                               !  aerosol   
207    IF (aerosol(it)) THEN
208!>jyg
209     DO k=1, klev
210      DO i=1, klon
211       scav(i,k)=frac_fine_scav
212      ENDDO
213     ENDDO
214    ELSE                  ! gas
215     DO k=1, klev
216      DO i=1, klon
217       henry_t=henry*exp(-kk*(1./298.-1./t(i,k)))    !  mol/l/atm
218       f_a=henry_t/101.325*R*t(i,k)*oliq*zrho(i,k)/rho_water
219       scav(i,k)=f_a/(1.+f_a)
220      ENDDO
221     ENDDO
222    ENDIF
223
224   DO k=klev-1, 1, -1
225    DO i=1, klon
226!  incloud scavenging
227!   if(inscav_fisrt) then
228   if (iflag_lscav .eq. 4) then
229      beta=beta_fisrt(i,k)*rneb(i,k)
230   else
231      beta=flxr(i,k)-flxr(i,k+1)+flxs(i,k)-flxs(i,k+1)
232!      beta=beta/zdz(i,k)/oliq/zrho(i,k)
233      beta=beta/zmass(i,k)/oliq
234      beta=MAX(0.,beta)
235   endif ! (iflag_lscav .eq. 4)
236   beta_v1(i,k)=beta    !! for output
237!
238      dxin=tr_seri(i,k,it)*(exp(-scav(i,k)*beta*pdtime)-1.)
239!      his_dh(i)=his_dh(i)-dxin*zrho(i,k)*zdz(i,k)/pdtime !  kg/m2/s
240      his_dh(i)=his_dh(i)-dxin*zmass(i,k)/pdtime !  kg/m2/s
241      d_tr_insc(i,k,it)=dxin
242      ! Nicolas Février
243      beta_st(i,k,j)=beta_st(i,k,j)-(exp(-scav(i,k)*beta*pdtime)-1.)/pdtime
244
245!  below-cloud impaction
246!jyg<
247!!    IF (it.eq.1) THEN
248    IF (.NOT.aerosol(it)) THEN
249!>jyg
250      d_tr_bcscav(i,k,it)=0.
251    ELSE
252     pr=0.5*(flxr(i,k)+flxr(i,k+1))
253     ps=0.5*(flxs(i,k)+flxs(i,k+1))
254     water=pr*alpha_r/R_r/rho_water
255     ice=ps*alpha_s/R_s/rho_ice
256     dxbc(i,k)=-3./4.*tr_seri(i,k,it)*pdtime*(water+ice)
257!   add tracers from below cloud scav in his_dh
258     his_dh(i)=his_dh(i)-dxbc(i,k)*zmass(i,k)/pdtime !  kg/m2/s
259     d_tr_bcscav(i,k,it)=dxbc(i,k)
260     ! Nicolas Février
261     beta_st(i,k,j)=beta_st(i,k,j)+3./4.*(water+ice)
262    ENDIF
263
264!  reevaporation
265      deltaP(i,k)=flxr(i,k+1)+flxs(i,k+1)-flxr(i,k)-flxs(i,k)
266      deltaP(i,k)=max(deltaP(i,k),0.)
267
268      if(flxr(i,k+1)+flxs(i,k+1).gt.1.e-16) then
269       beta_ev(i,k)=deltaP(i,k)/(flxr(i,k+1)+flxs(i,k+1))
270      else
271       beta_ev(i,k)=0.
272      endif
273
274      beta_ev(i,k)=max(min(1.,beta_ev(i,k)),0.)
275
276!jyg
277     
278      if(abs(1-(1-frac_ev)*beta_ev(i,k)).gt.1.e-16) then
279! remove tracers from precipitation owing to release by evaporation in his_dh
280!      dxev=frac_ev*beta_ev(i,k)*his_dh(i) *pdtime/(zrho(i,k)*zdz(i,k)) &
281      dxev=frac_ev*beta_ev(i,k)*his_dh(i) *pdtime/(zmass(i,k)) &
282                                      /(1 -(1-frac_ev)*beta_ev(i,k))
283       his_dh(i)=his_dh(i)*(1 - frac_ev*beta_ev(i,k) / (1 -(1-frac_ev)*beta_ev(i,k)))
284      else
285!       dxev=his_dh(i) *pdtime/(zrho(i,k)*zdz(i,k))
286       dxev=his_dh(i) *pdtime/(zmass(i,k))
287       his_dh(i)=0.
288      endif
289!      print*,  k, 'beta_ev',beta_ev
290! remove tracers from precipitation owing to release by evaporation in his_dh
291!!      dxev=frac_ev*deltaP(i,k)*pdtime * his_dh(i) /(zrho(i,k)*zdz(i,k))
292!rplmd
293!!      dxev=frac_ev*deltaP(i,k)*his_dh(i) *pdtime/(zrho(i,k)*zdz(i,k)) &
294!!                                      /max(flxr(i,k)+flxs(i,k),1.e-16)
295
296
297      d_tr_evap(i,k,it)=dxev
298!!     tendency is further added in phytrac x = x + dx
299    ENDDO !!  do i
300   ENDDO  !! do k
301
302! Debug beta_st
303    print *,"BETA LSC_SCAV",beta_st(5000,35,7)
304
305
306!jyg (20130114)
307   DO i = 1,klon
308     qPrls(i,it) = his_dh(i)/max(flxr(i,1)+flxs(i,1),1.e-16)
309   ENDDO
310!jyg end
311
312
313! test de conservation
314      conserv=0.
315!      DO k= klev,1,-1
316!        DO i=1, klon
317!         conserv=conserv+d_tr_insc(i,k,it)*(paprs(i,k)-paprs(i,k+1))/RG &
318!                +d_tr_bcscav(i,k,it)*(paprs(i,k)-paprs(i,k+1))/RG  &
319!                +d_tr_evap(i,k,it)*(paprs(i,k)-paprs(i,k+1))/RG
320!      if(it.eq.3) write(*,'(I2,2X,a,e20.12,2X,a,e20.12,2X,a,e20.12,2X,a,e20.12)'),&
321!      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)
322!       ENDDO
323!     ENDDO
324
325!print*, "TAGADATSOINTSOIN"
326
327END SUBROUTINE lsc_scav
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.