Ignore:
Timestamp:
Nov 21, 2019, 4:43:45 PM (4 years ago)
Author:
lguez
Message:

Merge revisions 3427:3600 of trunk into branch Ocean_skin

Location:
LMDZ6/branches/Ocean_skin
Files:
2 edited

Legend:

Unmodified
Added
Removed
  • LMDZ6/branches/Ocean_skin

  • LMDZ6/branches/Ocean_skin/libf/phylmd/StratAer/traccoag_mod.F90

    • Property svn:keywords set to Id
    r3114 r3605  
     1!
     2! $Id$
     3!
    14MODULE traccoag_mod
    25!
     
    1619    USE infotrac
    1720    USE aerophys
    18     USE geometry_mod, ONLY : cell_area
     21    USE geometry_mod, ONLY : cell_area, boundslat
    1922    USE mod_grid_phy_lmdz
    2023    USE mod_phys_lmdz_mpi_data, ONLY :  is_mpi_root
     
    2427    USE phys_local_var_mod, ONLY: stratomask
    2528    USE YOMCST
     29    USE print_control_mod, ONLY: lunout
     30    USE strataer_mod
     31    USE phys_cal_mod, ONLY : year_len
    2632
    2733    IMPLICIT NONE
     
    5258! Local variables
    5359!----------------
    54 ! flag for sulfur emission scenario: (0) background aerosol ; (1) volcanic eruption ; (2) stratospheric aerosol injections (SAI)
    55     INTEGER,PARAMETER  :: flag_sulf_emit=2
    56 !
    57 !--flag_sulf_emit=1 --example Pinatubo
    58     INTEGER,PARAMETER :: year_emit_vol=1991          ! year of emission date
    59     INTEGER,PARAMETER :: mth_emit_vol=6              ! month of emission date
    60     INTEGER,PARAMETER :: day_emit_vol=15             ! day of emission date
    61     REAL,PARAMETER    :: m_aer_emiss_vol=7.e9   ! emitted sulfur mass in kgS, e.g. 7Tg(S)=14Tg(SO2)
    62     REAL,PARAMETER    :: altemiss_vol=17.e3     ! emission altitude in m
    63     REAL,PARAMETER    :: sigma_alt_vol=1.e3     ! standard deviation of emission altitude in m
    64     REAL,PARAMETER    :: xlat_vol=15.14         ! latitude of volcano in degree
    65     REAL,PARAMETER    :: xlon_vol=120.35        ! longitude of volcano in degree
    66 
    67 !--flag_sulf_emit=2 --SAI
    68     REAL,PARAMETER    :: m_aer_emiss_sai=1.e10  ! emitted sulfur mass in kgS, eg 1e9=1TgS, 1e10=10TgS
    69     REAL,PARAMETER    :: altemiss_sai=17.e3     ! emission altitude in m
    70     REAL,PARAMETER    :: sigma_alt_sai=1.e3     ! standard deviation of emission altitude in m
    71     REAL,PARAMETER    :: xlat_sai=0.01          ! latitude of SAI in degree
    72     REAL,PARAMETER    :: xlon_sai=120.35        ! longitude of SAI in degree
    73 
    74 !--other local variables
    75     INTEGER                                :: it, k, i, ilon, ilev, itime, i_int
     60    REAL                                   :: m_aer_emiss_vol_daily ! daily injection mass emission
     61    INTEGER                                :: it, k, i, ilon, ilev, itime, i_int, ieru
    7662    LOGICAL,DIMENSION(klon,klev)           :: is_strato           ! true = above tropopause, false = below
    7763    REAL,DIMENSION(klon,klev)              :: m_air_gridbox       ! mass of air in every grid box [kg]
     
    9076    REAL,DIMENSION(klev)                   :: zdm                 ! mass of atm. model layer in kg
    9177    REAL,DIMENSION(klon,klev)              :: dens_aer            ! density of aerosol particles [kg/m3 aerosol] with default H2SO4 mass fraction
    92     REAL                                   :: dlat, dlon          ! d latitude and d longitude of grid in degree
    9378    REAL                                   :: emission            ! emission
     79    REAL                                   :: theta_min, theta_max ! for SAI computation between two latitudes
     80    REAL                                   :: dlat_loc
    9481
    9582    IF (is_mpi_root) THEN
    96       PRINT *,'in traccoag: date from phys_cal_mod =',year_cur,'-',mth_cur,'-',day_cur,'-',hour
     83       WRITE(lunout,*) 'in traccoag: date from phys_cal_mod =',year_cur,'-',mth_cur,'-',day_cur,'-',hour
     84       WRITE(lunout,*) 'IN traccoag flag_sulf_emit: ',flag_sulf_emit
    9785    ENDIF
    98 
    99     dlat=180./2./FLOAT(nbp_lat)   ! d latitude in degree
    100     dlon=360./2./FLOAT(nbp_lon)   ! d longitude in degree
    101 
     86   
    10287    DO it=1, nbtr_bin
    10388      r_bin(it)=mdw(it)/2.
     
    120105    IF (debutphy .and. is_mpi_root) THEN
    121106      DO it=1, nbtr_bin
    122         PRINT *,'radius bin', it, ':', r_bin(it), '(from',  r_lower(it), 'to', r_upper(it), ')'
     107        WRITE(lunout,*) 'radius bin', it, ':', r_bin(it), '(from',  r_lower(it), 'to', r_upper(it), ')'
    123108      ENDDO
    124109    ENDIF
     
    170155      !--only emit on day of eruption
    171156      ! stretch emission over one day of Pinatubo eruption
    172       IF (year_cur==year_emit_vol.AND.mth_cur==mth_emit_vol.AND.day_cur==day_emit_vol) THEN
    173 !
    174         DO i=1,klon
    175           !Pinatubo eruption at 15.14N, 120.35E
    176           IF  ( xlat(i).GE.xlat_vol-dlat .AND. xlat(i).LT.xlat_vol+dlat .AND. &
    177                 xlon(i).GE.xlon_vol-dlon .AND. xlon(i).LT.xlon_vol+dlon ) THEN
    178 !
    179           PRINT *,'coordinates of volcanic injection point=',xlat(i), xlon(i), day_cur, mth_cur, year_cur
    180 !         compute altLMDz
    181             altLMDz(:)=0.0
    182             DO k=1, klev
    183               zrho=pplay(i,k)/t_seri(i,k)/RD       !air density in kg/m3
    184               zdm(k)=(paprs(i,k)-paprs(i,k+1))/RG  !mass of layer in kg
    185               zdz=zdm(k)/zrho                      !thickness of layer in m
    186               altLMDz(k+1)=altLMDz(k)+zdz          !altitude of interface
    187             ENDDO
    188             !compute distribution of emission to vertical model layers (based on Gaussian peak in altitude)
    189             f_lay_sum=0.0
    190             DO k=1, klev
    191               f_lay_emiss(k)=0.0
    192               DO i_int=1, n_int_alt
    193                 alt=altLMDz(k)+float(i_int)*(altLMDz(k+1)-altLMDz(k))/float(n_int_alt)
    194                 f_lay_emiss(k)=f_lay_emiss(k)+1./(sqrt(2.*RPI)*sigma_alt_vol)* &
    195                 &              exp(-0.5*((alt-altemiss_vol)/sigma_alt_vol)**2.)*   &
    196                 &              (altLMDz(k+1)-altLMDz(k))/float(n_int_alt)
    197               ENDDO
    198               f_lay_sum=f_lay_sum+f_lay_emiss(k)
    199             ENDDO
    200             !correct for step integration error
    201             f_lay_emiss(:)=f_lay_emiss(:)/f_lay_sum
    202             !emission as SO2 gas (with m(SO2)=64/32*m_aer_emiss)
    203             !vertically distributed emission
    204             DO k=1, klev
    205               ! stretch emission over one day (minus one timestep) of Pinatubo eruption
    206               emission=m_aer_emiss_vol*(mSO2mol/mSatom)/m_air_gridbox(i,k)*f_lay_emiss(k)/1./(86400.-pdtphys)
    207               tr_seri(i,k,id_SO2_strat)=tr_seri(i,k,id_SO2_strat)+emission*pdtphys
    208               budg_emi_so2(i)=budg_emi_so2(i)+emission*zdm(k)*mSatom/mSO2mol
    209             ENDDO
    210           ENDIF ! emission grid cell
    211         ENDDO ! klon loop
    212       ENDIF ! emission period
    213 
     157       DO ieru=1, nErupt
     158          IF (year_cur==year_emit_vol(ieru).AND.mth_cur==mth_emit_vol(ieru).AND.&
     159               day_cur>=day_emit_vol(ieru).AND.day_cur<(day_emit_vol(ieru)+injdur)) THEN
     160             !
     161             ! daily injection mass emission - NL
     162             m_aer_emiss_vol_daily = m_aer_emiss_vol(ieru)/(REAL(injdur)*REAL(ponde_lonlat_vol(ieru)))
     163             WRITE(lunout,*) 'IN traccoag DD m_aer_emiss_vol(ieru)=',m_aer_emiss_vol(ieru), &
     164                  'ponde_lonlat_vol(ieru)=',ponde_lonlat_vol(ieru),'(injdur*ponde_lonlat_vol(ieru))', &
     165                  (injdur*ponde_lonlat_vol(ieru)),'m_aer_emiss_vol_daily=',m_aer_emiss_vol_daily,'ieru=',ieru
     166             WRITE(lunout,*) 'IN traccoag, dlon=',dlon
     167             DO i=1,klon
     168                !Pinatubo eruption at 15.14N, 120.35E
     169                dlat_loc=180./RPI/2.*(boundslat(i,1)-boundslat(i,3)) ! dlat = half difference of boundary latitudes
     170                WRITE(lunout,*) 'IN traccoag, dlat=',dlat_loc
     171                IF ( xlat(i).GE.xlat_min_vol(ieru)-dlat_loc .AND. xlat(i).LT.xlat_max_vol(ieru)+dlat_loc .AND. &
     172                     xlon(i).GE.xlon_min_vol(ieru)-dlon .AND. xlon(i).LT.xlon_max_vol(ieru)+dlon ) THEN
     173                   !
     174                   WRITE(lunout,*) 'coordinates of volcanic injection point=',xlat(i),xlon(i),day_cur,mth_cur,year_cur
     175                   WRITE(lunout,*) 'DD m_aer_emiss_vol_daily=',m_aer_emiss_vol_daily
     176                   !         compute altLMDz
     177                   altLMDz(:)=0.0
     178                   DO k=1, klev
     179                      zrho=pplay(i,k)/t_seri(i,k)/RD       !air density in kg/m3
     180                      zdm(k)=(paprs(i,k)-paprs(i,k+1))/RG  !mass of layer in kg
     181                      zdz=zdm(k)/zrho                      !thickness of layer in m
     182                      altLMDz(k+1)=altLMDz(k)+zdz          !altitude of interface
     183                   ENDDO
     184
     185                   SELECT CASE(flag_sulf_emit_distrib)
     186                   
     187                   CASE(0) ! Gaussian distribution
     188                   !compute distribution of emission to vertical model layers (based on Gaussian peak in altitude)
     189                   f_lay_sum=0.0
     190                   DO k=1, klev
     191                      f_lay_emiss(k)=0.0
     192                      DO i_int=1, n_int_alt
     193                         alt=altLMDz(k)+float(i_int)*(altLMDz(k+1)-altLMDz(k))/float(n_int_alt)
     194                         f_lay_emiss(k)=f_lay_emiss(k)+1./(sqrt(2.*RPI)*sigma_alt_vol(ieru))* &
     195                              &              exp(-0.5*((alt-altemiss_vol(ieru))/sigma_alt_vol(ieru))**2.)*   &
     196                              &              (altLMDz(k+1)-altLMDz(k))/float(n_int_alt)
     197                      ENDDO
     198                      f_lay_sum=f_lay_sum+f_lay_emiss(k)
     199                   ENDDO
     200                   
     201                   CASE(1) ! Uniform distribution
     202                   ! In this case, parameter sigma_alt_vol(ieru) is considered to be half the
     203                   ! height of the injection, centered around altemiss_vol(ieru)
     204                   DO k=1, klev
     205                      f_lay_emiss(k)=max(min(altemiss_vol(ieru)+sigma_alt_vol(ieru),altLMDz(k+1))- &
     206                      & max(altemiss_vol(ieru)-sigma_alt_vol(ieru),altLMDz(k)),0.)/(2.*sigma_alt_vol(ieru))
     207                      f_lay_sum=f_lay_sum+f_lay_emiss(k)
     208                   ENDDO
     209
     210                   END SELECT        ! End CASE over flag_sulf_emit_distrib)
     211
     212                   WRITE(lunout,*) "IN traccoag m_aer_emiss_vol=",m_aer_emiss_vol(ieru)
     213                   WRITE(lunout,*) "IN traccoag f_lay_emiss=",f_lay_emiss
     214                   !correct for step integration error
     215                   f_lay_emiss(:)=f_lay_emiss(:)/f_lay_sum
     216                   !emission as SO2 gas (with m(SO2)=64/32*m_aer_emiss)
     217                   !vertically distributed emission
     218                   DO k=1, klev
     219                      ! stretch emission over one day of Pinatubo eruption
     220                      emission=m_aer_emiss_vol_daily*(mSO2mol/mSatom)/m_air_gridbox(i,k)*f_lay_emiss(k)/1./(86400.-pdtphys)
     221                      tr_seri(i,k,id_SO2_strat)=tr_seri(i,k,id_SO2_strat)+emission*pdtphys
     222                      budg_emi_so2(i)=budg_emi_so2(i)+emission*zdm(k)*mSatom/mSO2mol
     223                   ENDDO
     224                ENDIF ! emission grid cell
     225             ENDDO ! klon loop
     226             WRITE(lunout,*) "IN traccoag (ieru=",ieru,") m_aer_emiss_vol_daily=",m_aer_emiss_vol_daily
     227          ENDIF ! emission period
     228       ENDDO ! eruption number
     229       
    214230    CASE(2) ! stratospheric aerosol injections (SAI)
    215231!
     
    217233!       SAI standard scenario with continuous emission from 1 grid point at the equator
    218234!       SAI emission on single month
    219 !       IF  ((mth_cur==4 .AND. &
    220235!       SAI continuous emission o
    221         IF  ( xlat(i).GE.xlat_sai-dlat .AND. xlat(i).LT.xlat_sai+dlat .AND. &
     236        dlat_loc=180./RPI/2.*(boundslat(i,1)-boundslat(i,3)) ! dlat = half difference of boundary latitudes
     237        IF  ( xlat(i).GE.xlat_sai-dlat_loc .AND. xlat(i).LT.xlat_sai+dlat_loc .AND. &
    222238          &   xlon(i).GE.xlon_sai-dlon .AND. xlon(i).LT.xlon_sai+dlon ) THEN
    223239!
    224           PRINT *,'coordinates of SAI point=',xlat(i), xlon(i), day_cur, mth_cur, year_cur
    225240!         compute altLMDz
    226241          altLMDz(:)=0.0
     
    231246            altLMDz(k+1)=altLMDz(k)+zdz          !altitude of interface
    232247          ENDDO
     248
     249          SELECT CASE(flag_sulf_emit_distrib)
     250
     251          CASE(0) ! Gaussian distribution
    233252          !compute distribution of emission to vertical model layers (based on Gaussian peak in altitude)
    234253          f_lay_sum=0.0
    235           DO k=1, klev
    236             f_lay_emiss(k)=0.0
    237             DO i_int=1, n_int_alt
    238               alt=altLMDz(k)+float(i_int)*(altLMDz(k+1)-altLMDz(k))/float(n_int_alt)
    239               f_lay_emiss(k)=f_lay_emiss(k)+1./(sqrt(2.*RPI)*sigma_alt_sai)* &
    240               &              exp(-0.5*((alt-altemiss_sai)/sigma_alt_sai)**2.)*   &
    241               &              (altLMDz(k+1)-altLMDz(k))/float(n_int_alt)
    242             ENDDO
    243             f_lay_sum=f_lay_sum+f_lay_emiss(k)
    244           ENDDO
     254               DO k=1, klev
     255                     f_lay_emiss(k)=0.0
     256                     DO i_int=1, n_int_alt
     257                         alt=altLMDz(k)+float(i_int)*(altLMDz(k+1)-altLMDz(k))/float(n_int_alt)
     258                         f_lay_emiss(k)=f_lay_emiss(k)+1./(sqrt(2.*RPI)*sigma_alt_sai)* &
     259                         &              exp(-0.5*((alt-altemiss_sai)/sigma_alt_sai)**2.)*   &
     260                         &              (altLMDz(k+1)-altLMDz(k))/float(n_int_alt)
     261                     ENDDO
     262                     f_lay_sum=f_lay_sum+f_lay_emiss(k)
     263               ENDDO
     264
     265          CASE(1) ! Uniform distribution
     266          f_lay_sum=0.0
     267          ! In this case, parameter sigma_alt_vol(ieru) is considered to be half
     268          ! the height of the injection, centered around altemiss_sai
     269               DO k=1, klev
     270                    f_lay_emiss(k)=max(min(altemiss_sai+sigma_alt_sai,altLMDz(k+1))- &
     271                    & max(altemiss_sai-sigma_alt_sai,altLMDz(k)),0.)/(2.*sigma_alt_sai)
     272                    f_lay_sum=f_lay_sum+f_lay_emiss(k)
     273               ENDDO
     274
     275          END SELECT ! Gaussian or uniform distribution
     276
    245277          !correct for step integration error
    246278          f_lay_emiss(:)=f_lay_emiss(:)/f_lay_sum
     
    249281          DO k=1, klev
    250282            ! stretch emission over whole year (360d)
    251             emission=m_aer_emiss_sai*(mSO2mol/mSatom)/m_air_gridbox(i,k)*f_lay_emiss(k)/360./86400. 
     283            emission=m_aer_emiss_sai*(mSO2mol/mSatom)/m_air_gridbox(i,k)*f_lay_emiss(k)/FLOAT(year_len)/86400. 
    252284            tr_seri(i,k,id_SO2_strat)=tr_seri(i,k,id_SO2_strat)+emission*pdtphys
    253285            budg_emi_so2(i)=budg_emi_so2(i)+emission*zdm(k)*mSatom/mSO2mol
    254286          ENDDO
     287
    255288!          !emission as monodisperse particles with 0.1um dry radius (BIN21)
    256289!          !vertically distributed emission
    257290!          DO k=1, klev
    258291!            ! stretch emission over whole year (360d)
    259 !            emission=m_aer_emiss*(mH2SO4mol/mSatom)/m_part_dry(21)/m_air_gridbox(i,k)*f_lay_emiss(k)/360./86400
     292!            emission=m_aer_emiss*(mH2SO4mol/mSatom)/m_part_dry(21)/m_air_gridbox(i,k)*f_lay_emiss(k)/FLOAT(year_len)/86400.
     293!            tr_seri(i,k,id_BIN01_strat+20)=tr_seri(i,k,id_BIN01_strat+20)+emission*pdtphys
     294!            budg_emi_part(i)=budg_emi_part(i)+emission*zdm(k)*mSatom/mH2SO4mol
     295!          ENDDO
     296        ENDIF ! emission grid cell
     297      ENDDO ! klon loop
     298
     299    CASE(3) ! --- SAI injection over a single band of longitude and between
     300            !     lat_min and lat_max
     301
     302    DO i=1,klon
     303!       SAI scenario with continuous emission
     304        dlat_loc=180./RPI/2.*(boundslat(i,1)-boundslat(i,3)) ! dlat = half difference of boundary latitudes
     305        theta_min = max(xlat(i)-dlat_loc,xlat_min_sai)
     306        theta_max = min(xlat(i)+dlat_loc,xlat_max_sai)
     307        IF  ( xlat(i).GE.xlat_min_sai-dlat_loc .AND. xlat(i).LT.xlat_max_sai+dlat_loc .AND. &
     308          &   xlon(i).GE.xlon_sai-dlon .AND. xlon(i).LT.xlon_sai+dlon ) THEN
     309!
     310!         compute altLMDz
     311          altLMDz(:)=0.0
     312          DO k=1, klev
     313            zrho=pplay(i,k)/t_seri(i,k)/RD       !air density in kg/m3
     314            zdm(k)=(paprs(i,k)-paprs(i,k+1))/RG  !mass of layer in kg
     315            zdz=zdm(k)/zrho                      !thickness of layer in m
     316            altLMDz(k+1)=altLMDz(k)+zdz          !altitude of interface
     317          ENDDO
     318
     319          SELECT CASE(flag_sulf_emit_distrib)
     320
     321          CASE(0) ! Gaussian distribution
     322          !compute distribution of emission to vertical model layers (based on
     323          !Gaussian peak in altitude)
     324          f_lay_sum=0.0
     325               DO k=1, klev
     326                     f_lay_emiss(k)=0.0
     327                     DO i_int=1, n_int_alt
     328                         alt=altLMDz(k)+float(i_int)*(altLMDz(k+1)-altLMDz(k))/float(n_int_alt)
     329                         f_lay_emiss(k)=f_lay_emiss(k)+1./(sqrt(2.*RPI)*sigma_alt_sai)* &
     330                         & exp(-0.5*((alt-altemiss_sai)/sigma_alt_sai)**2.)*   &
     331                         & (altLMDz(k+1)-altLMDz(k))/float(n_int_alt)
     332                     ENDDO
     333                     f_lay_sum=f_lay_sum+f_lay_emiss(k)
     334               ENDDO
     335
     336          CASE(1) ! Uniform distribution
     337          f_lay_sum=0.0
     338          ! In this case, parameter sigma_alt_vol(ieru) is considered to be half
     339          ! the height of the injection, centered around altemiss_sai
     340               DO k=1, klev
     341                    f_lay_emiss(k)=max(min(altemiss_sai+sigma_alt_sai,altLMDz(k+1))- &
     342                    & max(altemiss_sai-sigma_alt_sai,altLMDz(k)),0.)/(2.*sigma_alt_sai)
     343                    f_lay_sum=f_lay_sum+f_lay_emiss(k)
     344               ENDDO
     345
     346          END SELECT ! Gaussian or uniform distribution
     347
     348          !correct for step integration error
     349          f_lay_emiss(:)=f_lay_emiss(:)/f_lay_sum
     350          !emission as SO2 gas (with m(SO2)=64/32*m_aer_emiss)
     351          !vertically distributed emission
     352          DO k=1, klev
     353            ! stretch emission over whole year (360d)
     354            emission=m_aer_emiss_sai*(mSO2mol/mSatom)/m_air_gridbox(i,k)*f_lay_emiss(k)/ &
     355                      & FLOAT(year_len)/86400.*(sin(theta_max/180.*RPI)-sin(theta_min/180.*RPI))/ &
     356                      & (sin(xlat_max_sai/180.*RPI)-sin(xlat_min_sai/180.*RPI))
     357            tr_seri(i,k,id_SO2_strat)=tr_seri(i,k,id_SO2_strat)+emission*pdtphys
     358            budg_emi_so2(i)=budg_emi_so2(i)+emission*zdm(k)*mSatom/mSO2mol
     359          ENDDO
     360
     361!          !emission as monodisperse particles with 0.1um dry radius (BIN21)
     362!          !vertically distributed emission
     363!          DO k=1, klev
     364!            ! stretch emission over whole year (360d)
     365!            emission=m_aer_emiss*(mH2SO4mol/mSatom)/m_part_dry(21)/m_air_gridbox(i,k)*f_lay_emiss(k)/year_len/86400
    260366!            tr_seri(i,k,id_BIN01_strat+20)=tr_seri(i,k,id_BIN01_strat+20)+emission*pdtphys
    261367!            budg_emi_part(i)=budg_emi_part(i)+emission*zdm(k)*mSatom/mH2SO4mol
     
    291397        IF (mdw(it) .LT. 2.5e-6) THEN
    292398          !surf_PM25_sulf(i)=surf_PM25_sulf(i)+tr_seri(i,1,it+nbtr_sulgas)*m_part(i,1,it) &
    293           !assume that particles consist of ammonium sulfate at the surface (132g/mol) and are dry at T = 20 deg. C and 50 perc. humidity
     399          !assume that particles consist of ammonium sulfate at the surface (132g/mol)
     400          !and are dry at T = 20 deg. C and 50 perc. humidity
    294401          surf_PM25_sulf(i)=surf_PM25_sulf(i)+tr_seri(i,1,it+nbtr_sulgas) &
    295402                           & *132./98.*dens_aer_dry*4./3.*RPI*(mdw(it)/2.)**3 &
Note: See TracChangeset for help on using the changeset viewer.