source: trunk/LMDZ.GENERIC/libf/phystd/hydrol.F90 @ 486

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Line 
1subroutine hydrol(ptimestep,rnat,tsurf,          &
2     qsurf,dqsurf,dqs_hyd,pcapcal,                &
3     albedo0,albedo,mu0,pdtsurf,pdtsurf_hyd,hice)
4
5  use watercommon_h, only: To, RLFTT, rhowater, mx_eau_sol
6
7  implicit none
8
9!==================================================================
10!     
11!     Purpose
12!     -------
13!     Calculate the surface hydrology and albedo changes.
14!     
15!     Authors
16!     -------
17!     Adapted from LMDTERRE by B. Charnay (2010). Further
18!     modifications by R. Wordsworth (2010).
19!     
20!     Called by
21!     ---------
22!     physiq.F
23!     
24!     Calls
25!     -----
26!     none
27!
28!     Notes
29!     -----
30!     rnat is terrain type: 0-ocean; 1-continent
31!     
32!==================================================================
33
34#include "dimensions.h"
35#include "dimphys.h"
36#include "comcstfi.h"
37#include "callkeys.h"
38#include "tracer.h"
39#include "fisice.h"
40#include "comgeomfi.h"
41#include "comdiurn.h"
42#include "surfdat.h"
43
44!     Inputs
45!     ------
46      real albedoocean
47      parameter (albedoocean=0.07)
48      real albedoice
49      save albedoice
50
51      real snowlayer
52      parameter (snowlayer=33.0)        ! 33 kg/m^2 of snow, equal to a layer of 3.3 cm
53      real oceantime
54      parameter (oceantime=10*24*3600)
55
56      logical oceanbulkavg ! relax ocean temperatures to a GLOBAL mean value?
57      logical activerunoff ! enable simple runoff scheme?
58      logical oceanalbvary ! ocean albedo varies with the diurnal cycle?
59
60!     Arguments
61!     ---------
62      integer rnat(ngridmx) ! I changed this to integer (RW)
63      real runoff(ngridmx)
64      save runoff
65      real totalrunoff, tsea, oceanarea
66      save oceanarea
67
68      real ptimestep
69      real mu0(ngridmx)
70      real qsurf(ngridmx,nqmx), tsurf(ngridmx)
71      real dqsurf(ngridmx,nqmx), pdtsurf(ngridmx)
72      real hice(ngridmx)
73      real albedo0(ngridmx), albedo(ngridmx)
74
75      real oceanarea2
76
77!     Output
78!     ------
79      real dqs_hyd(ngridmx,nqmx)
80      real pdtsurf_hyd(ngridmx)
81
82!     Local
83!     -----
84      real a,b,E
85      integer ig,iq, icap ! wld like to remove icap
86      real fsnoi, subli, fauxo
87      real twater(ngridmx)
88      real pcapcal(ngridmx)
89      real hicebis(ngridmx)
90      real zqsurf(ngridmx,nqmx)
91      real ztsurf(ngridmx)
92
93      integer ivap, iliq, iice
94      save ivap, iliq, iice
95
96      logical firstcall
97      save firstcall
98
99      data firstcall /.true./
100
101      oceanbulkavg=.false.
102      activerunoff=.false.
103      oceanalbvary=.false.
104
105      if(firstcall)then
106
107         ivap=igcm_h2o_vap
108         iliq=igcm_h2o_vap
109         iice=igcm_h2o_ice
110       
111         write(*,*) "hydrol: ivap=",ivap
112         write(*,*) "        iliq=",iliq
113         write(*,*) "        iice=",iice
114
115!     Here's the deal: iice is used in place of igcm_h2o_ice both on the
116!                      surface and in the atmosphere. ivap is used in
117!                      place of igcm_h2o_vap ONLY in the atmosphere, while
118!                      iliq is used in place of igcm_h2o_vap ONLY on the
119!                      surface.
120
121!                      Soon to be extended to the entire water cycle...
122
123!     Ice albedo = snow albedo for now
124         albedoice=albedosnow
125
126!     Total ocean surface area
127         oceanarea=0.
128         do ig=1,ngridmx
129            if(rnat(ig).eq.0)then
130               oceanarea=oceanarea+area(ig)
131            endif
132         enddo
133
134         if(oceanbulkavg.and.(oceanarea.le.0.))then
135            print*,'How are we supposed to average the ocean'
136            print*,'temperature, when there are no oceans?'
137            call abort
138         endif
139
140         if(activerunoff.and.(oceanarea.le.0.))then
141            print*,'You have enabled runoff, but you have no oceans.'
142            print*,'Where did you think the water was going to go?'
143            call abort
144         endif
145         
146         firstcall = .false.
147      endif
148
149!     add physical tendencies already calculated
150!     ------------------------------------------
151
152      do ig=1,ngridmx
153         ztsurf(ig) = tsurf(ig) + ptimestep*pdtsurf(ig)
154         pdtsurf_hyd(ig)=0.0
155         do iq=1,nqmx
156            zqsurf(ig,iq) = qsurf(ig,iq) + ptimestep*dqsurf(ig,iq)
157         enddo   
158      enddo
159 
160      do ig=1,ngridmx
161         do iq=1,nqmx
162            dqs_hyd(ig,iq) = 0.0
163         enddo
164      enddo
165
166      do ig = 1, ngridmx
167
168!     Ocean
169!     -----
170         if(rnat(ig).eq.0)then
171
172!     re-calculate oceanic albedo
173            if(diurnal.and.oceanalbvary)then
174               fauxo      = ( 1.47 - ACOS( mu0(ig) ) )/0.15 ! where does this come from (Benjamin)?
175               albedo(ig) = 1.1*( .03 + .630/( 1. + fauxo*fauxo))
176               albedo(ig) = MAX(MIN(albedo(ig),0.60),0.04)
177            else
178               albedo(ig) = albedoocean ! modif Benjamin
179            end if
180
181!     calculate oceanic ice height including the latent heat of ice formation
182!     hice is the height of oceanic ice with a maximum of maxicethick.
183            hice(ig)    = zqsurf(ig,iice)/rhowater ! update hice to include recent snowfall
184
185!            twater(ig)  = tsurf(ig) + ptimestep*zdtsurf(ig) &
186            twater(ig)  = ztsurf(ig) - hice(ig)*RLFTT*rhowater/pcapcal(ig)
187            ! this is temperature water would have if we melted entire ocean ice layer
188            hicebis(ig) = hice(ig)
189            hice(ig)    = 0.
190
191            if(twater(ig) .lt. To)then
192               E=min((To+Tsaldiff-twater(ig))*pcapcal(ig),RLFTT*rhowater*maxicethick)
193               hice(ig)        = E/(RLFTT*rhowater)
194               hice(ig)        = max(hice(ig),0.0)
195               hice(ig)        = min(hice(ig),maxicethick)
196               pdtsurf_hyd(ig) = (hice(ig) - hicebis(ig))*RLFTT* &
197                   rhowater/pcapcal(ig)/ptimestep             
198               albedo(ig)      = albedoice
199
200!               if (zqsurf(ig,iice).ge.snowlayer) then
201!                  albedo(ig) = albedoice
202!               else
203!                  albedo(ig) = albedoocean &
204!                       + (albedosnow - albedoocean)*zqsurf(ig,iice)/snowlayer
205!               endif
206
207            else
208
209               pdtsurf_hyd(ig) = -hicebis(ig)*RLFTT*rhowater/pcapcal(ig)/ptimestep               
210               albedo(ig)      = albedoocean
211
212            endif
213
214            zqsurf(ig,iliq) = zqsurf(ig,iliq)-(hice(ig)*rhowater-zqsurf(ig,iice))
215            zqsurf(ig,iice) = hice(ig)*rhowater
216
217
218!     Continent
219!     ---------
220         elseif (rnat(ig).eq.1) then
221
222!     melt the snow
223            if(ztsurf(ig).gt.To)then
224               if(zqsurf(ig,iice).gt.1.0e-8)then
225
226                  a     = (ztsurf(ig)-To)*pcapcal(ig)/RLFTT
227                  b     = zqsurf(ig,iice)
228                  fsnoi = min(a,b)
229
230                  zqsurf(ig,iice) = zqsurf(ig,iice) - fsnoi
231                  zqsurf(ig,iliq) = zqsurf(ig,iliq) + fsnoi
232
233!                 thermal effects
234                  pdtsurf_hyd(ig) = -fsnoi*RLFTT/pcapcal(ig)/ptimestep 
235
236               endif
237            else
238
239!     freeze the water
240               if(zqsurf(ig,iliq).gt.1.0e-8)then
241
242                  a     = -(ztsurf(ig)-To)*pcapcal(ig)/RLFTT
243                  b     = zqsurf(ig,iliq)
244                 
245                  fsnoi = min(a,b)
246
247                  zqsurf(ig,iice) = zqsurf(ig,iice) + fsnoi
248                  zqsurf(ig,iliq) = zqsurf(ig,iliq) - fsnoi
249
250!                 thermal effects
251                  pdtsurf_hyd(ig) = +fsnoi*RLFTT/pcapcal(ig)/ptimestep 
252
253               endif
254            endif
255           
256!     deal with runoff
257            if(activerunoff)then
258
259               runoff(ig) = max(zqsurf(ig,iliq) - mx_eau_sol, 0.0)
260               if(ngridmx.gt.1)then ! runoff only exists in 3D
261                  if(runoff(ig).ne.0.0)then
262                     zqsurf(ig,iliq) = mx_eau_sol
263!                    runoff is added to ocean at end
264                  endif
265               end if
266
267            endif
268
269!     re-calculate continental albedo
270            albedo(ig) = albedo0(ig) ! albedo0 = base values
271            if (zqsurf(ig,iice).ge.snowlayer) then
272               albedo(ig) = albedosnow
273            else
274               albedo(ig) = albedo0(ig) &
275                    + (albedosnow - albedo0(ig))*zqsurf(ig,iice)/snowlayer
276            endif
277
278         else
279
280            print*,'Surface type not recognised in hydrol.F!'
281            print*,'Exiting...'
282            call abort
283
284         endif
285
286      end do ! ig=1,ngridmx
287
288!     perform crude bulk averaging of temperature in ocean
289!     ----------------------------------------------------
290      if(oceanbulkavg)then
291
292         oceanarea2=0.       
293         DO ig=1,ngridmx
294            if((rnat(ig).eq.0).and.(hice(ig).eq.0.))then
295               oceanarea2=oceanarea2+area(ig)*pcapcal(ig)
296            end if
297         END DO
298       
299         tsea=0.
300         DO ig=1,ngridmx
301            if((rnat(ig).eq.0).and.(hice(ig).eq.0.))then       
302               tsea=tsea+ztsurf(ig)*area(ig)*pcapcal(ig)/oceanarea2
303            end if
304         END DO
305
306         DO ig=1,ngridmx
307            if((rnat(ig).eq.0).and.(hice(ig).eq.0))then
308               pdtsurf_hyd(ig) = pdtsurf_hyd(ig) + (tsea-ztsurf(ig))/oceantime
309            end if
310         END DO
311
312         print*,'Mean ocean temperature               = ',tsea,' K'
313
314      endif
315
316!     shove all the runoff water into the ocean
317!     -----------------------------------------
318      if(activerunoff)then
319
320         totalrunoff=0.
321         do ig=1,ngridmx
322            if (rnat(ig).eq.1) then
323               totalrunoff = totalrunoff + area(ig)*runoff(ig)
324            endif
325         enddo
326         
327         do ig=1,ngridmx
328            if (rnat(ig).eq.0) then
329               zqsurf(ig,iliq) = zqsurf(ig,iliq) + &
330                    totalrunoff/oceanarea
331            endif
332         enddo
333
334      endif
335
336!     Re-add the albedo effects of CO2 ice if necessary
337!     -------------------------------------------------
338      if(co2cond)then
339
340         icap=1
341         do ig=1,ngridmx
342            if (qsurf(ig,igcm_co2_ice).gt.0) then
343               albedo(ig) = albedice(icap)
344            endif
345         enddo
346         
347      endif
348
349
350      do ig=1,ngridmx
351         dqs_hyd(ig,iliq)=(zqsurf(ig,iliq) - qsurf(ig,iliq))/ptimestep
352         dqs_hyd(ig,iice)=(zqsurf(ig,iice) - qsurf(ig,iice))/ptimestep
353      enddo
354
355      call writediagfi(ngridmx,'runoff','Runoff amount',' ',2,runoff)
356
357      return
358    end subroutine hydrol
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.