SUBROUTINE fisrtilp_tr(dtime,paprs,pplay,t,q, s d_t, d_q, d_ql, rneb, radliq, rain, snow, s pfrac_impa, pfrac_nucl, pfrac_1nucl, s frac_impa, frac_nucl ) c IMPLICIT none c====================================================================== c Auteur(s): Z.X. Li (LMD/CNRS) c Date: le 20 mars 1995 c Objet: condensation et precipitation stratiforme. c schema de nuage c====================================================================== c====================================================================== #include "dimensions.h" #include "dimphy.h" #include "YOMCST.h" #include "tracstoke.h" c c Arguments: c REAL dtime ! intervalle du temps (s) REAL paprs(klon,klev+1) ! pression a inter-couche REAL pplay(klon,klev) ! pression au milieu de couche REAL t(klon,klev) ! temperature (K) REAL q(klon,klev) ! humidite specifique (kg/kg) REAL d_t(klon,klev) ! incrementation de la temperature (K) REAL d_q(klon,klev) ! incrementation de la vapeur d'eau REAL d_ql(klon,klev) ! incrementation de l'eau liquide REAL rneb(klon,klev) ! fraction nuageuse REAL radliq(klon,klev) ! eau liquide utilisee dans rayonnements REAL rain(klon) ! pluies (mm/s) REAL snow(klon) ! neige (mm/s) cAA c Coeffients de fraction lessivee : pour OFF-LINE c REAL pfrac_nucl(klon,klev) REAL pfrac_1nucl(klon,klev) REAL pfrac_impa(klon,klev) c c Fraction d'aerosols lessivee par impaction et par nucleation c POur ON-LINE c REAL frac_impa(klon,klev) REAL frac_nucl(klon,klev) cAA c c Options du programme: c REAL seuil_neb ! un nuage existe vraiment au-dela PARAMETER (seuil_neb=0.001) REAL ct ! inverse du temps pour qu'un nuage precipite PARAMETER (ct=1./1800.) REAL cl ! seuil de precipitation PARAMETER (cl=2.0e-4) INTEGER ninter ! sous-intervals pour la precipitation PARAMETER (ninter=5) LOGICAL evap_prec ! evaporation de la pluie PARAMETER (evap_prec=.TRUE.) REAL coef_eva PARAMETER (coef_eva=2.0E-05) LOGICAL calcrat ! calculer ratqs au lieu de fixer sa valeur REAL ratqs ! determine la largeur de distribution de vapeur PARAMETER (calcrat=.FALSE.) REAL zx_min, rat_max PARAMETER (zx_min=1.0, rat_max=0.01) REAL zx_max, rat_min PARAMETER (zx_max=0.1, rat_min=0.3) REAL zx c LOGICAL cpartiel ! condensation partielle PARAMETER (cpartiel=.TRUE.) REAL t_coup PARAMETER (t_coup=234.0) c c Variables locales: c INTEGER i, k, n, kk REAL zqs(klon), zdqs(klon), zdelta, zcor, zcvm5 REAL zrfl(klon), zrfln(klon), zqev, zqevt REAL zoliq(klon), zcond(klon), zq(klon), zqn(klon), zdelq REAL ztglace, zt(klon) INTEGER nexpo ! exponentiel pour glace/eau REAL zdz(klon),zrho(klon),ztot(klon), zrhol(klon) REAL zchau(klon),zfroi(klon),zfice(klon),zneb(klon) c LOGICAL appel1er SAVE appel1er c c--------------------------------------------------------------- c cAA Variables traceurs: cAA Provisoire !!! Parametres alpha du lessivage cAA A priori on a 4 scavenging # possibles c REAL a_tr_sca(4) save a_tr_sca c c Variables intermediaires c REAL zalpha_tr REAL zfrac_lessi REAL zprec_cond cAA c--------------------------------------------------------------- c c Fonctions en ligne: c REAL fallv ! vitesse de chute pour crystaux de glace REAL zzz #include "YOETHF.h" #include "FCTTRE.h" fallv (zzz) = 3.29 * ((zzz)**0.16) c DATA appel1er /.TRUE./ c IF (appel1er) THEN c PRINT*, 'fisrtilp, calcrat:', calcrat PRINT*, 'fisrtilp, ninter:', ninter PRINT*, 'fisrtilp, evap_prec:', evap_prec PRINT*, 'fisrtilp, cpartiel:', cpartiel IF (ABS(dtime/FLOAT(ninter)-360.0).GT.0.001) THEN PRINT*, 'fisrtilp: Ce n est pas prevu, voir Z.X.Li', dtime PRINT*, 'Je prefere un sous-intervalle de 6 minutes' CALL abort ENDIF appel1er = .FALSE. c cAA initialiation provisoire a_tr_sca(1) = -0.5 a_tr_sca(2) = -0.5 a_tr_sca(3) = -0.5 a_tr_sca(4) = -0.5 c cAA Initialisation a 1 des coefs des fractions lessivees c DO k = 1, klev DO i = 1, klon pfrac_nucl(i,k)=1. pfrac_1nucl(i,k)=1. pfrac_impa(i,k)=1. ENDDO ENDDO ENDIF ! test sur appel1er c cMAf Initialisation a 0 de zoliq DO i = 1, klon zoliq(i)=0. ENDDO c Determiner les nuages froids par leur temperature c ztglace = RTT - 15.0 nexpo = 6 ccc nexpo = 1 c c Initialiser les sorties: c DO k = 1, klev DO i = 1, klon d_t(i,k) = 0.0 d_q(i,k) = 0.0 d_ql(i,k) = 0.0 rneb(i,k) = 0.0 radliq(i,k) = 0.0 frac_nucl(i,k) = 1. frac_impa(i,k) = 1. ENDDO ENDDO DO i = 1, klon rain(i) = 0.0 snow(i) = 0.0 ENDDO c c Initialiser le flux de precipitation a zero c DO i = 1, klon zrfl(i) = 0.0 zneb(i) = seuil_neb ENDDO c c cAA Pour plus de securite zalpha_tr = 0. zfrac_lessi = 0. zprec_cond = 0. cAA---------------------------------------------------------- c c Boucle verticale (du haut vers le bas) c DO 9999 k = klev, 1, -1 c cAA---------------------------------------------------------- c DO i = 1, klon zt(i)=t(i,k) zq(i)=q(i,k) ENDDO c c Calculer l'evaporation de la precipitation c IF (evap_prec) THEN DO i = 1, klon IF (zrfl(i) .GT.0.) THEN IF (thermcep) THEN zdelta=MAX(0.,SIGN(1.,RTT-zt(i))) zqs(i)= R2ES*FOEEW(zt(i),zdelta)/pplay(i,k) zqs(i)=MIN(0.5,zqs(i)) zcor=1./(1.-RETV*zqs(i)) zqs(i)=zqs(i)*zcor ELSE IF (zt(i) .LT. t_coup) THEN zqs(i) = qsats(zt(i)) / pplay(i,k) ELSE zqs(i) = qsatl(zt(i)) / pplay(i,k) ENDIF ENDIF zqev = MAX (0.0, (zqs(i)-zq(i))*zneb(i) ) zqevt = coef_eva * (1.0-zq(i)/zqs(i)) * SQRT(zrfl(i)) . * (paprs(i,k)-paprs(i,k+1))/pplay(i,k)*zt(i)*RD/RG zqevt = MAX(0.0,MIN(zqevt,zrfl(i))) . * RG*dtime/(paprs(i,k)-paprs(i,k+1)) zqev = MIN (zqev, zqevt) zrfln(i) = zrfl(i) - zqev*(paprs(i,k)-paprs(i,k+1)) . /RG/dtime zq(i) = zq(i) - (zrfln(i)-zrfl(i)) . * (RG/(paprs(i,k)-paprs(i,k+1)))*dtime zt(i) = zt(i) + (zrfln(i)-zrfl(i)) . * (RG/(paprs(i,k)-paprs(i,k+1)))*dtime . * RLVTT/RCPD/(1.0+RVTMP2*zq(i)) zrfl(i) = zrfln(i) ENDIF ENDDO ENDIF c c Calculer Qs et L/Cp*dQs/dT: c IF (thermcep) THEN DO i = 1, klon zdelta = MAX(0.,SIGN(1.,RTT-zt(i))) zcvm5 = R5LES*RLVTT*(1.-zdelta) + R5IES*RLSTT*zdelta zcvm5 = zcvm5 /RCPD/(1.0+RVTMP2*zq(i)) zqs(i) = R2ES*FOEEW(zt(i),zdelta)/pplay(i,k) zqs(i) = MIN(0.5,zqs(i)) zcor = 1./(1.-RETV*zqs(i)) zqs(i) = zqs(i)*zcor zdqs(i) = FOEDE(zt(i),zdelta,zcvm5,zqs(i),zcor) ENDDO ELSE DO i = 1, klon IF (zt(i).LT.t_coup) THEN zqs(i) = qsats(zt(i))/pplay(i,k) zdqs(i) = dqsats(zt(i),zqs(i)) ELSE zqs(i) = qsatl(zt(i))/pplay(i,k) zdqs(i) = dqsatl(zt(i),zqs(i)) ENDIF ENDDO ENDIF c c Determiner la condensation partielle et calculer la quantite c de l'eau condensee: c IF (cpartiel) THEN DO i = 1, klon c zx = pplay(i,k)/paprs(i,1) zx = (zx_max-zx)/(zx_max-zx_min) zx = MIN(MAX(zx,0.0),1.0) zx = zx * zx * zx ratqs = zx * (rat_max-rat_min) + rat_min IF (.NOT.calcrat) ratqs=0.2 c zdelq = ratqs * zq(i) rneb(i,k) = (zq(i)+zdelq-zqs(i)) / (2.0*zdelq) zqn(i) = (zq(i)+zdelq+zqs(i))/2.0 IF (rneb(i,k) .LE. 0.0) zqn(i) = 0.0 IF (rneb(i,k) .GE. 1.0) zqn(i) = zq(i) rneb(i,k) = MAX(0.0,MIN(1.0,rneb(i,k))) zcond(i) = MAX(0.0,zqn(i)-zqs(i))*rneb(i,k)/(1.+zdqs(i)) ENDDO ELSE DO i = 1, klon IF (zq(i).GT.zqs(i)) THEN rneb(i,k) = 1.0 ELSE rneb(i,k) = 0.0 ENDIF zcond(i) = MAX(0.0,zq(i)-zqs(i))/(1.+zdqs(i)) ENDDO ENDIF c DO i = 1, klon zq(i) = zq(i) - zcond(i) zt(i) = zt(i) + zcond(i) * RLVTT/RCPD ENDDO c c Partager l'eau condensee en precipitation et eau liquide nuageuse c DO i = 1, klon IF (rneb(i,k).GT.0.0) THEN zoliq(i) = zcond(i) zrho(i) = pplay(i,k) / zt(i) / RD zdz(i) = (paprs(i,k)-paprs(i,k+1)) / (zrho(i)*RG) zfice(i) = 1.0 - (zt(i)-ztglace) / (273.13-ztglace) zfice(i) = MIN(MAX(zfice(i),0.0),1.0) zfice(i) = zfice(i)**nexpo zneb(i) = MAX(rneb(i,k), seuil_neb) radliq(i,k) = zoliq(i)/FLOAT(ninter+1) ENDIF ENDDO c DO n = 1, ninter DO i = 1, klon IF (rneb(i,k).GT.0.0) THEN zchau(i) = ct*dtime/FLOAT(ninter) * zoliq(i) . * (1.0-EXP(-(zoliq(i)/zneb(i)/cl)**2)) *(1.-zfice(i)) zrhol(i) = zrho(i) * zoliq(i) / zneb(i) zfroi(i) = dtime/FLOAT(ninter)/zdz(i)*zoliq(i) . *fallv(zrhol(i)) * zfice(i) ztot(i) = zchau(i) + zfroi(i) IF (zneb(i).EQ.seuil_neb) ztot(i) = 0.0 ztot(i) = MIN(MAX(ztot(i),0.0),zoliq(i)) zoliq(i) = MAX(zoliq(i)-ztot(i), 0.0) radliq(i,k) = radliq(i,k) + zoliq(i)/FLOAT(ninter+1) ENDIF ENDDO ENDDO c DO i = 1, klon IF (rneb(i,k).GT.0.0) THEN d_ql(i,k) = zoliq(i) zrfl(i) = zrfl(i)+ MAX(zcond(i)-zoliq(i),0.0) . * (paprs(i,k)-paprs(i,k+1))/(RG*dtime) ENDIF ENDDO c c Calculer les tendances de q et de t: c DO i = 1, klon d_q(i,k) = zq(i) - q(i,k) d_t(i,k) = zt(i) - t(i,k) ENDDO c cAA--------------- Calcul du lessivage stratiforme ------------- DO i = 1,klon c zprec_cond = MAX(zcond(i)-zoliq(i),0.0) . * (paprs(i,k)-paprs(i,k+1))/RG IF (rneb(i,k).GT.0.0.and.zprec_cond.gt.0.) THEN cAA lessivage nucleation LMD5 dans la couche elle-meme if (t(i,k) .GE. ztglace) THEN zalpha_tr = a_tr_sca(3) else zalpha_tr = a_tr_sca(4) endif zfrac_lessi = 1. - EXP(zalpha_tr*zprec_cond/zneb(i)) pfrac_nucl(i,k)=pfrac_nucl(i,k)*(1.-zneb(i)*zfrac_lessi) frac_nucl(i,k)= 1.-zneb(i)*zfrac_lessi c c nucleation avec un facteur -1 au lieu de -0.5 zfrac_lessi = 1. - EXP(-zprec_cond/zneb(i)) pfrac_1nucl(i,k)=pfrac_1nucl(i,k)*(1.-zneb(i)*zfrac_lessi) cAA Lessivage par impaction dans les couches en-dessous do kk=k-1,1,-1 if (t(i,kk) .GE. ztglace) THEN zalpha_tr = a_tr_sca(1) else zalpha_tr = a_tr_sca(2) endif zfrac_lessi = 1. - EXP(zalpha_tr*zprec_cond/zneb(i)) pfrac_impa(i,kk)=pfrac_impa(i,kk)*(1.-zneb(i)*zfrac_lessi) frac_impa(i,kk)= 1.-zneb(i)*zfrac_lessi enddo ENDIF c ENDDO ! boucle sur i c cAA---------------------------------------------------------- c FIN DE BOUCLE SUR K 9999 CONTINUE c cAA----------------------------------------------------------- c c Pluie ou neige au sol selon la temperature de la 1ere couche c DO i = 1, klon IF ((t(i,1)+d_t(i,1)) .LT. RTT) THEN snow(i) = zrfl(i) ELSE rain(i) = zrfl(i) ENDIF ENDDO c RETURN END