1 | |
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2 | ! $Id: fisrtilp_tr.F90 2346 2015-08-21 15:13:46Z abarral $ |
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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, & |
---|
6 | rneb, radliq, rain, snow, pfrac_impa, pfrac_nucl, pfrac_1nucl, frac_impa, & |
---|
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 | ! ====================================================================== |
---|
20 | ! ====================================================================== |
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21 | include "YOMCST.h" |
---|
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 |
---|
27 | REAL pplay(klon, klev) ! pression au milieu de couche |
---|
28 | REAL t(klon, klev) ! temperature (K) |
---|
29 | REAL q(klon, klev) ! humidite specifique (kg/kg) |
---|
30 | REAL d_t(klon, klev) ! incrementation de la temperature (K) |
---|
31 | REAL d_q(klon, klev) ! incrementation de la vapeur d'eau |
---|
32 | REAL d_ql(klon, klev) ! incrementation de l'eau liquide |
---|
33 | REAL rneb(klon, klev) ! fraction nuageuse |
---|
34 | REAL radliq(klon, klev) ! eau liquide utilisee dans rayonnements |
---|
35 | REAL rain(klon) ! pluies (mm/s) |
---|
36 | REAL snow(klon) ! neige (mm/s) |
---|
37 | REAL prfl(klon, klev+1) ! flux d'eau precipitante aux interfaces (kg/m2/s) |
---|
38 | REAL psfl(klon, klev+1) ! flux d'eau precipitante aux interfaces (kg/m2/s) |
---|
39 | |
---|
40 | ! jq For aerosol opt properties needed (see aeropt.F) |
---|
41 | REAL rhcl(klon, klev) |
---|
42 | |
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43 | ! AA |
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44 | ! Coeffients de fraction lessivee : pour OFF-LINE |
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45 | |
---|
46 | REAL pfrac_nucl(klon, klev) |
---|
47 | REAL pfrac_1nucl(klon, klev) |
---|
48 | REAL pfrac_impa(klon, klev) |
---|
49 | |
---|
50 | ! Fraction d'aerosols lessivee par impaction et par nucleation |
---|
51 | ! POur ON-LINE |
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52 | |
---|
53 | REAL frac_impa(klon, klev) |
---|
54 | REAL frac_nucl(klon, klev) |
---|
55 | ! AA |
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56 | |
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57 | ! Options du programme: |
---|
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) |
---|
61 | REAL ct ! inverse du temps pour qu'un nuage precipite |
---|
62 | PARAMETER (ct=1./1800.) |
---|
63 | REAL cl ! seuil de precipitation |
---|
64 | PARAMETER (cl=2.6E-4) |
---|
65 | ! cc PARAMETER (cl=2.3e-4) |
---|
66 | ! cc PARAMETER (cl=2.0e-4) |
---|
67 | INTEGER ninter ! sous-intervals pour la precipitation |
---|
68 | PARAMETER (ninter=5) |
---|
69 | LOGICAL evap_prec ! evaporation de la pluie |
---|
70 | PARAMETER (evap_prec=.TRUE.) |
---|
71 | REAL coef_eva |
---|
72 | PARAMETER (coef_eva=2.0E-05) |
---|
73 | LOGICAL calcrat ! calculer ratqs au lieu de fixer sa valeur |
---|
74 | REAL ratqs(klon, klev) ! determine la largeur de distribution de vapeur |
---|
75 | PARAMETER (calcrat=.TRUE.) |
---|
76 | REAL zx_min, rat_max |
---|
77 | PARAMETER (zx_min=1.0, rat_max=0.01) |
---|
78 | REAL zx_max, rat_min |
---|
79 | PARAMETER (zx_max=0.1, rat_min=0.3) |
---|
80 | REAL zx |
---|
81 | |
---|
82 | LOGICAL cpartiel ! condensation partielle |
---|
83 | PARAMETER (cpartiel=.TRUE.) |
---|
84 | REAL t_coup |
---|
85 | PARAMETER (t_coup=234.0) |
---|
86 | |
---|
87 | ! Variables locales: |
---|
88 | |
---|
89 | INTEGER i, k, n, kk |
---|
90 | REAL zqs(klon), zdqs(klon), zdelta, zcor, zcvm5 |
---|
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 | |
---|
98 | LOGICAL appel1er |
---|
99 | SAVE appel1er |
---|
100 | !$OMP THREADPRIVATE(appel1er) |
---|
101 | |
---|
102 | ! --------------------------------------------------------------- |
---|
103 | |
---|
104 | ! AA Variables traceurs: |
---|
105 | ! AA Provisoire !!! Parametres alpha du lessivage |
---|
106 | ! AA A priori on a 4 scavenging # possibles |
---|
107 | |
---|
108 | REAL a_tr_sca(4) |
---|
109 | SAVE a_tr_sca |
---|
110 | !$OMP THREADPRIVATE(a_tr_sca) |
---|
111 | |
---|
112 | ! Variables intermediaires |
---|
113 | |
---|
114 | REAL zalpha_tr |
---|
115 | REAL zfrac_lessi |
---|
116 | REAL zprec_cond(klon) |
---|
117 | ! AA |
---|
118 | ! --------------------------------------------------------------- |
---|
119 | |
---|
120 | ! Fonctions en ligne: |
---|
121 | |
---|
122 | REAL fallv ! vitesse de chute pour crystaux de glace |
---|
123 | REAL zzz |
---|
124 | include "YOETHF.h" |
---|
125 | include "FCTTRE.h" |
---|
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./ |
---|
131 | |
---|
132 | IF (appel1er) THEN |
---|
133 | |
---|
134 | WRITE (lunout, *) 'fisrtilp, calcrat:', calcrat |
---|
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 |
---|
140 | WRITE (lunout, *) 'Je prefere un sous-intervalle de 6 minutes' |
---|
141 | CALL abort |
---|
142 | END IF |
---|
143 | appel1er = .FALSE. |
---|
144 | |
---|
145 | ! AA initialiation provisoire |
---|
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 | |
---|
153 | DO k = 1, klev |
---|
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 | |
---|
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 | |
---|
169 | ztglace = rtt - 15.0 |
---|
170 | nexpo = 6 |
---|
171 | ! cc nexpo = 1 |
---|
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 | |
---|
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) |
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370 | END DO |
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371 | |
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372 | ! AA--------------- Calcul du lessivage stratiforme ------------- |
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373 | |
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374 | DO i = 1, klon |
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375 | |
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376 | zprec_cond(i) = max(zcond(i)-zoliq(i), 0.0)*(paprs(i,k)-paprs(i,k+1))/ & |
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377 | rg |
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378 | IF (rneb(i,k)>0.0 .AND. zprec_cond(i)>0.) THEN |
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379 | ! AA lessivage nucleation LMD5 dans la couche elle-meme |
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380 | IF (t(i,k)>=ztglace) THEN |
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381 | zalpha_tr = a_tr_sca(3) |
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382 | ELSE |
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383 | zalpha_tr = a_tr_sca(4) |
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384 | END IF |
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385 | zfrac_lessi = 1. - exp(zalpha_tr*zprec_cond(i)/zneb(i)) |
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386 | pfrac_nucl(i, k) = pfrac_nucl(i, k)*(1.-zneb(i)*zfrac_lessi) |
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387 | frac_nucl(i, k) = 1. - zneb(i)*zfrac_lessi |
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388 | |
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389 | ! nucleation avec un facteur -1 au lieu de -0.5 |
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390 | zfrac_lessi = 1. - exp(-zprec_cond(i)/zneb(i)) |
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391 | pfrac_1nucl(i, k) = pfrac_1nucl(i, k)*(1.-zneb(i)*zfrac_lessi) |
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392 | END IF |
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393 | |
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394 | END DO ! boucle sur i |
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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 |
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398 | DO i = 1, klon |
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399 | IF (rneb(i,k)>0.0 .AND. zprec_cond(i)>0.) THEN |
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400 | IF (t(i,kk)>=ztglace) THEN |
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401 | zalpha_tr = a_tr_sca(1) |
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402 | ELSE |
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403 | zalpha_tr = a_tr_sca(2) |
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404 | END IF |
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405 | zfrac_lessi = 1. - exp(zalpha_tr*zprec_cond(i)/zneb(i)) |
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406 | pfrac_impa(i, kk) = pfrac_impa(i, kk)*(1.-zneb(i)*zfrac_lessi) |
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407 | frac_impa(i, kk) = 1. - zneb(i)*zfrac_lessi |
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408 | END IF |
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409 | END DO |
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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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