source: LMDZ6/trunk/libf/phylmd/StratAer/traccoag_mod.F90 @ 3526

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Line 
1!
2! $Id: traccoag_mod.F90 3526 2019-05-28 13:00:44Z fairhead $
3!
4MODULE traccoag_mod
5!
6! This module calculates the concentration of aerosol particles in certain size bins
7! considering coagulation and sedimentation.
8!
9CONTAINS
10
11  SUBROUTINE traccoag(pdtphys, gmtime, debutphy, julien, &
12       presnivs, xlat, xlon, pphis, pphi, &
13       t_seri, pplay, paprs, sh, rh, tr_seri)
14
15    USE phys_local_var_mod, ONLY: mdw, R2SO4, DENSO4, f_r_wet, surf_PM25_sulf, &
16        & budg_emi_ocs, budg_emi_so2, budg_emi_h2so4, budg_emi_part
17
18    USE dimphy
19    USE infotrac
20    USE aerophys
21    USE geometry_mod, ONLY : cell_area, boundslat
22    USE mod_grid_phy_lmdz
23    USE mod_phys_lmdz_mpi_data, ONLY :  is_mpi_root
24    USE mod_phys_lmdz_para, only: gather, scatter
25    USE phys_cal_mod
26    USE sulfate_aer_mod
27    USE phys_local_var_mod, ONLY: stratomask
28    USE YOMCST
29    USE print_control_mod, ONLY: lunout
30    USE strataer_mod
31    USE phys_cal_mod, ONLY : year_len
32
33    IMPLICIT NONE
34
35! Input argument
36!---------------
37    REAL,INTENT(IN)    :: pdtphys    ! Pas d'integration pour la physique (seconde)
38    REAL,INTENT(IN)    :: gmtime     ! Heure courante
39    LOGICAL,INTENT(IN) :: debutphy   ! le flag de l'initialisation de la physique
40    INTEGER,INTENT(IN) :: julien     ! Jour julien
41
42    REAL,DIMENSION(klev),INTENT(IN)        :: presnivs! pressions approximat. des milieux couches (en PA)
43    REAL,DIMENSION(klon),INTENT(IN)        :: xlat    ! latitudes pour chaque point
44    REAL,DIMENSION(klon),INTENT(IN)        :: xlon    ! longitudes pour chaque point
45    REAL,DIMENSION(klon),INTENT(IN)        :: pphis   ! geopotentiel du sol
46    REAL,DIMENSION(klon,klev),INTENT(IN)   :: pphi    ! geopotentiel de chaque couche
47
48    REAL,DIMENSION(klon,klev),INTENT(IN)   :: t_seri  ! Temperature
49    REAL,DIMENSION(klon,klev),INTENT(IN)   :: pplay   ! pression pour le mileu de chaque couche (en Pa)
50    REAL,DIMENSION(klon,klev+1),INTENT(IN) :: paprs   ! pression pour chaque inter-couche (en Pa)
51    REAL,DIMENSION(klon,klev),INTENT(IN)   :: sh      ! humidite specifique
52    REAL,DIMENSION(klon,klev),INTENT(IN)   :: rh      ! humidite relative   
53
54! Output argument
55!----------------
56    REAL,DIMENSION(klon,klev,nbtr),INTENT(INOUT)  :: tr_seri ! Concentration Traceur [U/KgA] 
57
58! Local variables
59!----------------
60    REAL                                   :: m_aer_emiss_vol_daily ! daily injection mass emission
61    REAL                                   :: sum_emi_so2         ! Test sum of all LON for budg_emi_so2
62    INTEGER                                :: it, k, i, ilon, ilev, itime, i_int, ieru
63    LOGICAL,DIMENSION(klon,klev)           :: is_strato           ! true = above tropopause, false = below
64    REAL,DIMENSION(klon,klev)              :: m_air_gridbox       ! mass of air in every grid box [kg]
65    REAL,DIMENSION(klon_glo,klev,nbtr)     :: tr_seri_glo         ! Concentration Traceur [U/KgA] 
66    REAL,DIMENSION(klev+1)                 :: altLMDz             ! altitude of layer interfaces in m
67    REAL,DIMENSION(klev)                   :: f_lay_emiss         ! fraction of emission for every vertical layer
68    REAL                                   :: f_lay_sum           ! sum of layer emission fractions
69    REAL                                   :: alt                 ! altitude for integral calculation
70    INTEGER,PARAMETER                      :: n_int_alt=10        ! number of subintervals for integration over Gaussian emission profile
71    REAL,DIMENSION(nbtr_bin)               :: r_bin               ! particle radius in size bin [m]
72    REAL,DIMENSION(nbtr_bin)               :: r_lower             ! particle radius at lower bin boundary [m]
73    REAL,DIMENSION(nbtr_bin)               :: r_upper             ! particle radius at upper bin boundary [m]
74    REAL,DIMENSION(nbtr_bin)               :: m_part_dry          ! mass of one dry particle in size bin [kg]
75    REAL                                   :: zrho                ! Density of air [kg/m3]
76    REAL                                   :: zdz                 ! thickness of atm. model layer in m
77    REAL,DIMENSION(klev)                   :: zdm                 ! mass of atm. model layer in kg
78    REAL,DIMENSION(klon,klev)              :: dens_aer            ! density of aerosol particles [kg/m3 aerosol] with default H2SO4 mass fraction
79    REAL                                   :: emission            ! emission
80    REAL                                   :: theta_min, theta_max ! for SAI computation between two latitudes
81    REAL                                   :: dlat_loc
82
83    IF (is_mpi_root) THEN
84       WRITE(lunout,*) 'in traccoag: date from phys_cal_mod =',year_cur,'-',mth_cur,'-',day_cur,'-',hour
85       WRITE(lunout,*) 'IN traccoag flag_sulf_emit: ',flag_sulf_emit
86       IF (flag_sulf_emit == 1) THEN
87          WRITE(lunout,*) 'IN traccoag nErupt: ',nErupt
88          WRITE(lunout,*) 'IN traccoag injdur: ',injdur
89          WRITE(lunout,*) 'IN traccoag : year_emit_vol',year_emit_vol
90          WRITE(lunout,*) 'IN traccoag : mth_emit_vol',mth_emit_vol
91          WRITE(lunout,*) 'IN traccoag : day_emit_vol',day_emit_vol
92          WRITE(lunout,*) 'IN traccoag : m_aer_emiss_vol',m_aer_emiss_vol
93          WRITE(lunout,*) 'IN traccoag : altemiss_vol',altemiss_vol
94          WRITE(lunout,*) 'IN traccoag : sigma_alt_vol',sigma_alt_vol
95          WRITE(lunout,*) 'IN traccoag : ponde_lonlat_vol',ponde_lonlat_vol
96          WRITE(lunout,*) 'IN traccoag : xlat_min_vol',xlat_min_vol
97          WRITE(lunout,*) 'IN traccoag : xlat_max_vol',xlat_max_vol
98          WRITE(lunout,*) 'IN traccoag : xlon_min_vol',xlon_min_vol
99          WRITE(lunout,*) 'IN traccoag : xlon_max_vol',xlon_max_vol
100       ELSEIF (flag_sulf_emit == 2) THEN
101          WRITE(lunout,*) 'IN traccoag : m_aer_emiss_sai',m_aer_emiss_sai
102          WRITE(lunout,*) 'IN traccoag : altemiss_sai',altemiss_sai
103          WRITE(lunout,*) 'IN traccoag : sigma_alt_sai',sigma_alt_sai
104          WRITE(lunout,*) 'IN traccoag : xlat_sai',xlat_sai
105          WRITE(lunout,*) 'IN traccoag : xlon_sai',xlon_sai
106       ELSEIF (flag_sulf_emit == 3) THEN
107          WRITE(lunout,*) 'IN traccoag : m_aer_emiss_sai',m_aer_emiss_sai
108          WRITE(lunout,*) 'IN traccoag : altemiss_sai',altemiss_sai
109          WRITE(lunout,*) 'IN traccoag : sigma_alt_sai',sigma_alt_sai
110          WRITE(lunout,*) 'IN traccoag : xlat_min_sai',xlat_min_sai
111          WRITE(lunout,*) 'IN traccoag : xlat_max_sai',xlat_max_sai
112          WRITE(lunout,*) 'IN traccoag : xlon_sai',xlon_sai
113       ENDIF
114       WRITE(lunout,*) 'IN traccoag : flag_nuc_rate_box = ',flag_nuc_rate_box
115       IF (flag_nuc_rate_box) THEN
116          WRITE(lunout,*) 'IN traccoag : nuclat_min = ',nuclat_min,', nuclat_max = ',nuclat_max
117          WRITE(lunout,*) 'IN traccoag : nucpres_min = ',nucpres_min,', nucpres_max = ',nucpres_max
118       ENDIF
119    ENDIF
120   
121    DO it=1, nbtr_bin
122      r_bin(it)=mdw(it)/2.
123    ENDDO
124
125!--set boundaries of size bins
126    DO it=1, nbtr_bin
127    IF (it.EQ.1) THEN
128      r_upper(it)=sqrt(r_bin(it+1)*r_bin(it))
129      r_lower(it)=r_bin(it)**2./r_upper(it)
130    ELSEIF (it.EQ.nbtr_bin) THEN
131      r_lower(it)=sqrt(r_bin(it)*r_bin(it-1))
132      r_upper(it)=r_bin(it)**2./r_lower(it)
133    ELSE
134      r_lower(it)=sqrt(r_bin(it)*r_bin(it-1))
135      r_upper(it)=sqrt(r_bin(it+1)*r_bin(it))
136    ENDIF
137    ENDDO
138
139    IF (debutphy .and. is_mpi_root) THEN
140      DO it=1, nbtr_bin
141        WRITE(lunout,*) 'radius bin', it, ':', r_bin(it), '(from',  r_lower(it), 'to', r_upper(it), ')'
142      ENDDO
143    ENDIF
144
145!--initialising logical is_strato from stratomask
146    is_strato(:,:)=.FALSE.
147    WHERE (stratomask.GT.0.5) is_strato=.TRUE.
148
149! STRACOMP (H2O, P, t_seri -> aerosol composition (R2SO4))
150! H2SO4 mass fraction in aerosol (%)
151    CALL stracomp(sh,t_seri,pplay)
152
153! aerosol density (gr/cm3)
154    CALL denh2sa(t_seri)
155
156! compute factor for converting dry to wet radius (for every grid box)
157    f_r_wet(:,:) = (dens_aer_dry/(DENSO4(:,:)*1000.)/(R2SO4(:,:)/100.))**(1./3.)
158
159!--calculate mass of air in every grid box
160    DO ilon=1, klon
161    DO ilev=1, klev
162      m_air_gridbox(ilon,ilev)=(paprs(ilon,ilev)-paprs(ilon,ilev+1))/RG*cell_area(ilon)
163    ENDDO
164    ENDDO
165
166!    IF (debutphy) THEN
167!      CALL gather(tr_seri, tr_seri_glo)
168!      IF (MAXVAL(tr_seri_glo).LT.1.e-30) THEN
169!--initialising tracer concentrations to zero
170!        DO it=1, nbtr
171!        tr_seri(:,:,it)=0.0
172!        ENDDO
173!      ENDIF
174!    ENDIF
175
176!--initialise emission diagnostics
177    budg_emi_ocs(:)=0.0
178    budg_emi_so2(:)=0.0
179    budg_emi_h2so4(:)=0.0
180    budg_emi_part(:)=0.0
181
182!--sulfur emission, depending on chosen scenario (flag_sulf_emit)
183    SELECT CASE(flag_sulf_emit)
184
185    CASE(0) ! background aerosol
186      ! do nothing (no emission)
187
188    CASE(1) ! volcanic eruption
189      !--only emit on day of eruption
190      ! stretch emission over one day of Pinatubo eruption
191       DO ieru=1, nErupt
192          IF (is_mpi_root) THEN
193             sum_emi_so2 = 0.0 ! Init sum
194          ENDIF
195          IF (year_cur==year_emit_vol(ieru).AND.mth_cur==mth_emit_vol(ieru).AND.&
196               day_cur>=day_emit_vol(ieru).AND.day_cur<(day_emit_vol(ieru)+injdur)) THEN
197             !
198             ! daily injection mass emission - NL
199             m_aer_emiss_vol_daily = m_aer_emiss_vol(ieru)/(REAL(injdur)*REAL(ponde_lonlat_vol(ieru)))
200             WRITE(lunout,*) 'IN traccoag DD m_aer_emiss_vol(ieru)=',m_aer_emiss_vol(ieru), &
201                  'ponde_lonlat_vol(ieru)=',ponde_lonlat_vol(ieru),'(injdur*ponde_lonlat_vol(ieru))', &
202                  (injdur*ponde_lonlat_vol(ieru)),'m_aer_emiss_vol_daily=',m_aer_emiss_vol_daily,'ieru=',ieru
203             WRITE(lunout,*) 'IN traccoag, dlon=',dlon
204             DO i=1,klon
205                !Pinatubo eruption at 15.14N, 120.35E
206                dlat_loc=180./RPI/2.*(boundslat(i,1)-boundslat(i,3)) ! dlat = half difference of boundary latitudes
207                WRITE(lunout,*) 'IN traccoag, dlat=',dlat_loc
208                IF ( xlat(i).GE.xlat_min_vol(ieru)-dlat_loc .AND. xlat(i).LT.xlat_max_vol(ieru)+dlat_loc .AND. &
209                     xlon(i).GE.xlon_min_vol(ieru)-dlon .AND. xlon(i).LT.xlon_max_vol(ieru)+dlon ) THEN
210                   !
211                   WRITE(lunout,*) 'coordinates of volcanic injection point=',xlat(i),xlon(i),day_cur,mth_cur,year_cur
212                   WRITE(lunout,*) 'DD m_aer_emiss_vol_daily=',m_aer_emiss_vol_daily
213                   !         compute altLMDz
214                   altLMDz(:)=0.0
215                   DO k=1, klev
216                      zrho=pplay(i,k)/t_seri(i,k)/RD       !air density in kg/m3
217                      zdm(k)=(paprs(i,k)-paprs(i,k+1))/RG  !mass of layer in kg
218                      zdz=zdm(k)/zrho                      !thickness of layer in m
219                      altLMDz(k+1)=altLMDz(k)+zdz          !altitude of interface
220                   ENDDO
221
222                   SELECT CASE(flag_sulf_emit_distrib)
223                   
224                   CASE(0) ! Gaussian distribution
225                   !compute distribution of emission to vertical model layers (based on Gaussian peak in altitude)
226                   f_lay_sum=0.0
227                   DO k=1, klev
228                      f_lay_emiss(k)=0.0
229                      DO i_int=1, n_int_alt
230                         alt=altLMDz(k)+float(i_int)*(altLMDz(k+1)-altLMDz(k))/float(n_int_alt)
231                         f_lay_emiss(k)=f_lay_emiss(k)+1./(sqrt(2.*RPI)*sigma_alt_vol(ieru))* &
232                              &              exp(-0.5*((alt-altemiss_vol(ieru))/sigma_alt_vol(ieru))**2.)*   &
233                              &              (altLMDz(k+1)-altLMDz(k))/float(n_int_alt)
234                      ENDDO
235                      f_lay_sum=f_lay_sum+f_lay_emiss(k)
236                   ENDDO
237                   
238                   CASE(1) ! Uniform distribution
239                   ! In this case, parameter sigma_alt_vol(ieru) is considered to be half the
240                   ! height of the injection, centered around altemiss_vol(ieru)
241                   DO k=1, klev
242                      f_lay_emiss(k)=max(min(altemiss_vol(ieru)+sigma_alt_vol(ieru),altLMDz(k+1))- &
243                      & max(altemiss_vol(ieru)-sigma_alt_vol(ieru),altLMDz(k)),0.)/(2.*sigma_alt_vol(ieru))
244                      f_lay_sum=f_lay_sum+f_lay_emiss(k)
245                   ENDDO
246
247                   END SELECT        ! End CASE over flag_sulf_emit_distrib)
248
249                   WRITE(lunout,*) "IN traccoag m_aer_emiss_vol=",m_aer_emiss_vol(ieru)
250                   WRITE(lunout,*) "IN traccoag f_lay_emiss=",f_lay_emiss
251                   !correct for step integration error
252                   f_lay_emiss(:)=f_lay_emiss(:)/f_lay_sum
253                   !emission as SO2 gas (with m(SO2)=64/32*m_aer_emiss)
254                   !vertically distributed emission
255                   DO k=1, klev
256                      ! stretch emission over one day of Pinatubo eruption
257                      emission=m_aer_emiss_vol_daily*(mSO2mol/mSatom)/m_air_gridbox(i,k)*f_lay_emiss(k)/1./(86400.-pdtphys)
258                      tr_seri(i,k,id_SO2_strat)=tr_seri(i,k,id_SO2_strat)+emission*pdtphys
259                      budg_emi_so2(i)=budg_emi_so2(i)+emission*zdm(k)*mSatom/mSO2mol
260                   ENDDO
261                   sum_emi_so2 = sum_emi_so2 + budg_emi_so2(i) ! Sum all LON
262                ENDIF ! emission grid cell
263             ENDDO ! klon loop
264             WRITE(lunout,*) "IN traccoag (ieru=",ieru,") global sum_emi_so2=",sum_emi_so2
265             WRITE(lunout,*) "IN traccoag (ieru=",ieru,") m_aer_emiss_vol_daily=",m_aer_emiss_vol_daily
266          ENDIF ! emission period
267       ENDDO ! eruption number
268       
269    CASE(2) ! stratospheric aerosol injections (SAI)
270!
271      DO i=1,klon
272!       SAI standard scenario with continuous emission from 1 grid point at the equator
273!       SAI emission on single month
274!       SAI continuous emission o
275        dlat_loc=180./RPI/2.*(boundslat(i,1)-boundslat(i,3)) ! dlat = half difference of boundary latitudes
276        WRITE(lunout,*) "IN traccoag, dlon=",dlon
277        WRITE(lunout,*) "IN traccoag, dlat=",dlat_loc
278        IF  ( xlat(i).GE.xlat_sai-dlat_loc .AND. xlat(i).LT.xlat_sai+dlat_loc .AND. &
279          &   xlon(i).GE.xlon_sai-dlon .AND. xlon(i).LT.xlon_sai+dlon ) THEN
280!
281          WRITE(lunout,*) 'coordinates of SAI point=',xlat(i), xlon(i), day_cur, mth_cur, year_cur
282!         compute altLMDz
283          altLMDz(:)=0.0
284          DO k=1, klev
285            zrho=pplay(i,k)/t_seri(i,k)/RD       !air density in kg/m3
286            zdm(k)=(paprs(i,k)-paprs(i,k+1))/RG  !mass of layer in kg
287            zdz=zdm(k)/zrho                      !thickness of layer in m
288            altLMDz(k+1)=altLMDz(k)+zdz          !altitude of interface
289          ENDDO
290
291          SELECT CASE(flag_sulf_emit_distrib)
292
293          CASE(0) ! Gaussian distribution
294          !compute distribution of emission to vertical model layers (based on Gaussian peak in altitude)
295          f_lay_sum=0.0
296               DO k=1, klev
297                     f_lay_emiss(k)=0.0
298                     DO i_int=1, n_int_alt
299                         alt=altLMDz(k)+float(i_int)*(altLMDz(k+1)-altLMDz(k))/float(n_int_alt)
300                         f_lay_emiss(k)=f_lay_emiss(k)+1./(sqrt(2.*RPI)*sigma_alt_sai)* &
301                         &              exp(-0.5*((alt-altemiss_sai)/sigma_alt_sai)**2.)*   &
302                         &              (altLMDz(k+1)-altLMDz(k))/float(n_int_alt)
303                     ENDDO
304                     f_lay_sum=f_lay_sum+f_lay_emiss(k)
305               ENDDO
306
307          CASE(1) ! Uniform distribution
308          f_lay_sum=0.0
309          ! In this case, parameter sigma_alt_vol(ieru) is considered to be half
310          ! the height of the injection, centered around altemiss_sai
311               DO k=1, klev
312                    f_lay_emiss(k)=max(min(altemiss_sai+sigma_alt_sai,altLMDz(k+1))- &
313                    & max(altemiss_sai-sigma_alt_sai,altLMDz(k)),0.)/(2.*sigma_alt_sai)
314                    f_lay_sum=f_lay_sum+f_lay_emiss(k)
315               ENDDO
316
317          END SELECT ! Gaussian or uniform distribution
318
319          !correct for step integration error
320          f_lay_emiss(:)=f_lay_emiss(:)/f_lay_sum
321          !emission as SO2 gas (with m(SO2)=64/32*m_aer_emiss)
322          !vertically distributed emission
323          DO k=1, klev
324            ! stretch emission over whole year (360d)
325            emission=m_aer_emiss_sai*(mSO2mol/mSatom)/m_air_gridbox(i,k)*f_lay_emiss(k)/year_len/86400. 
326            tr_seri(i,k,id_SO2_strat)=tr_seri(i,k,id_SO2_strat)+emission*pdtphys
327            budg_emi_so2(i)=budg_emi_so2(i)+emission*zdm(k)*mSatom/mSO2mol
328          ENDDO
329
330!          !emission as monodisperse particles with 0.1um dry radius (BIN21)
331!          !vertically distributed emission
332!          DO k=1, klev
333!            ! stretch emission over whole year (360d)
334!            emission=m_aer_emiss*(mH2SO4mol/mSatom)/m_part_dry(21)/m_air_gridbox(i,k)*f_lay_emiss(k)/year_len/86400
335!            tr_seri(i,k,id_BIN01_strat+20)=tr_seri(i,k,id_BIN01_strat+20)+emission*pdtphys
336!            budg_emi_part(i)=budg_emi_part(i)+emission*zdm(k)*mSatom/mH2SO4mol
337!          ENDDO
338        ENDIF ! emission grid cell
339      ENDDO ! klon loop
340
341    CASE(3) ! --- SAI injection over a single band of longitude and between
342            !     lat_min and lat_max
343
344    WRITE(lunout,*) 'IN traccoag, dlon=',dlon
345    DO i=1,klon
346!       SAI scenario with continuous emission
347        dlat_loc=180./RPI/2.*(boundslat(i,1)-boundslat(i,3)) ! dlat = half difference of boundary latitudes
348        WRITE(lunout,*) 'IN traccoag, dlat = ',dlat_loc
349        theta_min = max(xlat(i)-dlat_loc,xlat_min_sai)
350        theta_max = min(xlat(i)+dlat_loc,xlat_max_sai)
351        IF  ( xlat(i).GE.xlat_min_sai-dlat_loc .AND. xlat(i).LT.xlat_max_sai+dlat_loc .AND. &
352          &   xlon(i).GE.xlon_sai-dlon .AND. xlon(i).LT.xlon_sai+dlon ) THEN
353!
354!         compute altLMDz
355          altLMDz(:)=0.0
356          DO k=1, klev
357            zrho=pplay(i,k)/t_seri(i,k)/RD       !air density in kg/m3
358            zdm(k)=(paprs(i,k)-paprs(i,k+1))/RG  !mass of layer in kg
359            zdz=zdm(k)/zrho                      !thickness of layer in m
360            altLMDz(k+1)=altLMDz(k)+zdz          !altitude of interface
361          ENDDO
362
363          SELECT CASE(flag_sulf_emit_distrib)
364
365          CASE(0) ! Gaussian distribution
366          !compute distribution of emission to vertical model layers (based on
367          !Gaussian peak in altitude)
368          f_lay_sum=0.0
369               DO k=1, klev
370                     f_lay_emiss(k)=0.0
371                     DO i_int=1, n_int_alt
372                         alt=altLMDz(k)+float(i_int)*(altLMDz(k+1)-altLMDz(k))/float(n_int_alt)
373                         f_lay_emiss(k)=f_lay_emiss(k)+1./(sqrt(2.*RPI)*sigma_alt_sai)* &
374                         & exp(-0.5*((alt-altemiss_sai)/sigma_alt_sai)**2.)*   &
375                         & (altLMDz(k+1)-altLMDz(k))/float(n_int_alt)
376                     ENDDO
377                     f_lay_sum=f_lay_sum+f_lay_emiss(k)
378               ENDDO
379
380          CASE(1) ! Uniform distribution
381          f_lay_sum=0.0
382          ! In this case, parameter sigma_alt_vol(ieru) is considered to be half
383          ! the height of the injection, centered around altemiss_sai
384               DO k=1, klev
385                    f_lay_emiss(k)=max(min(altemiss_sai+sigma_alt_sai,altLMDz(k+1))- &
386                    & max(altemiss_sai-sigma_alt_sai,altLMDz(k)),0.)/(2.*sigma_alt_sai)
387                    f_lay_sum=f_lay_sum+f_lay_emiss(k)
388               ENDDO
389
390          END SELECT ! Gaussian or uniform distribution
391
392          !correct for step integration error
393          f_lay_emiss(:)=f_lay_emiss(:)/f_lay_sum
394          !emission as SO2 gas (with m(SO2)=64/32*m_aer_emiss)
395          !vertically distributed emission
396          DO k=1, klev
397            ! stretch emission over whole year (360d)
398            emission=m_aer_emiss_sai*(mSO2mol/mSatom)/m_air_gridbox(i,k)*f_lay_emiss(k)/ &
399                      & year_len/86400.*(sin(theta_max/180.*RPI)-sin(theta_min/180.*RPI))/ &
400                      & (sin(xlat_max_sai/180.*RPI)-sin(xlat_min_sai/180.*RPI))
401            tr_seri(i,k,id_SO2_strat)=tr_seri(i,k,id_SO2_strat)+emission*pdtphys
402            budg_emi_so2(i)=budg_emi_so2(i)+emission*zdm(k)*mSatom/mSO2mol
403          ENDDO
404
405!          !emission as monodisperse particles with 0.1um dry radius (BIN21)
406!          !vertically distributed emission
407!          DO k=1, klev
408!            ! stretch emission over whole year (360d)
409!            emission=m_aer_emiss*(mH2SO4mol/mSatom)/m_part_dry(21)/m_air_gridbox(i,k)*f_lay_emiss(k)/year_len/86400
410!            tr_seri(i,k,id_BIN01_strat+20)=tr_seri(i,k,id_BIN01_strat+20)+emission*pdtphys
411!            budg_emi_part(i)=budg_emi_part(i)+emission*zdm(k)*mSatom/mH2SO4mol
412!          ENDDO
413        ENDIF ! emission grid cell
414      ENDDO ! klon loop
415
416    END SELECT ! emission scenario (flag_sulf_emit)
417
418!--read background concentrations of OCS and SO2 and lifetimes from input file
419!--update the variables defined in phys_local_var_mod
420    CALL interp_sulf_input(debutphy,pdtphys,paprs,tr_seri)
421
422!--convert OCS to SO2 in the stratosphere
423    CALL ocs_to_so2(pdtphys,tr_seri,t_seri,pplay,paprs,is_strato)
424
425!--convert SO2 to H2SO4
426    CALL so2_to_h2so4(pdtphys,tr_seri,t_seri,pplay,paprs,is_strato)
427
428!--common routine for nucleation and condensation/evaporation with adaptive timestep
429    CALL micphy_tstep(pdtphys,tr_seri,t_seri,pplay,paprs,rh,is_strato)
430
431!--call coagulation routine
432    CALL coagulate(pdtphys,mdw,tr_seri,t_seri,pplay,dens_aer,is_strato)
433
434!--call sedimentation routine
435    CALL aer_sedimnt(pdtphys, t_seri, pplay, paprs, tr_seri, dens_aer)
436
437!--compute mass concentration of PM2.5 sulfate particles (wet diameter and mass) at the surface for health studies
438    surf_PM25_sulf(:)=0.0
439    DO i=1,klon
440      DO it=1, nbtr_bin
441        IF (mdw(it) .LT. 2.5e-6) THEN
442          !surf_PM25_sulf(i)=surf_PM25_sulf(i)+tr_seri(i,1,it+nbtr_sulgas)*m_part(i,1,it) &
443          !assume that particles consist of ammonium sulfate at the surface (132g/mol)
444          !and are dry at T = 20 deg. C and 50 perc. humidity
445          surf_PM25_sulf(i)=surf_PM25_sulf(i)+tr_seri(i,1,it+nbtr_sulgas) &
446                           & *132./98.*dens_aer_dry*4./3.*RPI*(mdw(it)/2.)**3 &
447                           & *pplay(i,1)/t_seri(i,1)/RD*1.e9
448        ENDIF
449      ENDDO
450    ENDDO
451
452!    CALL minmaxsimple(tr_seri(:,:,id_SO2_strat),0.0,0.0,'fin SO2')
453!    DO it=1, nbtr_bin
454!      CALL minmaxsimple(tr_seri(:,:,nbtr_sulgas+it),0.0,0.0,'fin bin ')
455!    ENDDO
456
457  END SUBROUTINE traccoag
458
459END MODULE traccoag_mod
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.