source: trunk/LMDZ.GENERIC/libf/phystd/watercommon_h.F90 @ 1957

Last change on this file since 1957 was 1916, checked in by aslmd, 8 years ago

su_watercycle is useless as a standalone subroutine and works best as being contained in the module watercommon_h since it initializes the variables in this module
File size: 10.3 KB
Line 
1module watercommon_h
2
3      implicit none
4
5      real, parameter :: T_coup = 234.0
6      real, parameter :: T_h2O_ice_liq = 273.16
7      real, parameter :: T_h2O_ice_clouds = T_h2O_ice_liq-15.
8      real, parameter :: mH2O = 18.01528   
9
10      ! benjamin additions
11      real, parameter :: RLVTT = 2.257E+6 ! Latent heat of vaporization (J kg-1)
12      real, parameter :: RLSTT = 2.257E+6 ! 2.591E+6 in reality ! Latent heat of sublimation (J kg-1)
13
14      real, parameter :: RLFTT = 3.334E+5 ! Latent heat of fusion (J kg-1) ! entails an energy sink but better description of albedo
15      real, parameter :: rhowater = 1.0E+3 ! mass of water (kg/m^3)
16      real, parameter :: rhowaterice = 9.2E+2 ! mass of water (kg/m^3)
17      real, parameter :: capcal_h2o_liq = 4181.3 ! specific heat capacity of liquid water J/kg/K
18      real, parameter :: mx_eau_sol = 150 ! mass of water (kg/m^2)
19
20      real, save :: epsi, RCPD, RCPV, RV, RVTMP2
21!$OMP THREADPRIVATE(epsi,RCPD,RCPV,RV,RVTMP2)
22     
23      contains
24
25!==================================================================
26      subroutine su_watercycle
27
28      use comcstfi_mod, only: cpp, mugaz
29      implicit none
30
31
32!==================================================================
33!
34!     Purpose
35!     -------
36!     Set up relevant constants and parameters for the water cycle, and water cloud properties
37!
38!     Authors
39!     -------
40!     Robin Wordsworth (2010)
41!     Jeremy Leconte (2012)
42!
43!==================================================================
44
45      epsi   = mH2O / mugaz
46      RCPD   = cpp
47
48      !RV = 1000.*R/mH2O
49      RV = 1000.*8.314/mH2O ! caution! R is R/mugaz already!
50
51      RCPV   = 1.88e3 ! specific heat capacity of water vapor at 350K
52
53      RVTMP2 = RCPV/RCPD-1. ! not currently used...
54
55      end subroutine su_watercycle
56     
57
58
59!==================================================================
60      subroutine Psat_water(T,p,psat,qsat)
61
62         implicit none
63
64!==================================================================
65!     Purpose
66!     -------
67!     Compute the saturation vapor pressure and mass mixing ratio at saturation (kg/kg)
68!     for a given pressure (Pa) and temperature (K)
69!     Based on the Tetens formula from L.Li physical parametrization manual
70!
71!     Authors
72!     -------
73!     Jeremy Leconte (2012)
74!
75!==================================================================
76
77!        input
78         real, intent(in) :: T, p
79 
80!        output
81         real psat,qsat
82
83! JL12 variables for tetens formula
84         real,parameter :: Pref_solid_liquid=611.14
85         real,parameter :: Trefvaporization=35.86
86         real,parameter :: Trefsublimation=7.66
87         real,parameter :: Tmin=8.
88         real,parameter :: r3vaporization=17.269
89         real,parameter :: r3sublimation=21.875
90
91! checked vs. old watersat data 14/05/2012 by JL.
92
93         if (T.gt.T_h2O_ice_liq) then
94            psat = Pref_solid_liquid*Exp(r3vaporization*(T-T_h2O_ice_liq)/(T-Trefvaporization)) ! liquid / vapour
95         else if (T.lt.Tmin) then
96            print*, "careful, T<Tmin in psat water"
97          !  psat = Pref_solid_liquid*Exp(r3sublimation*(Tmin-T_h2O_ice_liq)/(Tmin-Trefsublimation)) ! min psat 
98         ! Ehouarn: gfortran says: Error: Result of EXP underflows its kind,
99         !          so set psat to the smallest possible value instead
100            psat=tiny(psat)
101         else                 
102            psat = Pref_solid_liquid*Exp(r3sublimation*(T-T_h2O_ice_liq)/(T-Trefsublimation)) ! solid / vapour
103         endif
104         if(psat.gt.p) then
105            qsat=1.
106         else
107            qsat=epsi*psat/(p-(1.-epsi)*psat)
108         endif
109         return
110      end subroutine Psat_water
111
112
113
114
115!==================================================================
116      subroutine Lcpdqsat_water(T,p,psat,qsat,dqsat,dlnpsat)
117
118         implicit none
119
120!==================================================================
121!     Purpose
122!     -------
123!     Compute dqsat=L/cp*d (q_sat)/d T and dlnpsat=L/cp d(ln Psat)/d T
124!     for a given temperature (K)!
125!     Based on the Tetens formula from L.Li physical parametrization manual
126!
127!     Authors
128!     -------
129!     Jeremy Leconte (2012)
130!
131!==================================================================
132
133!        input
134         real T, p, psat, qsat
135 
136!        output
137         real dqsat,dlnpsat
138
139! JL12 variables for tetens formula
140         real,parameter :: Pref_solid_liquid=611.14
141         real,parameter :: Trefvaporization=35.86
142         real,parameter :: Tmin=8.
143         real,parameter :: Trefsublimation=7.66
144         real,parameter :: r3vaporization=17.269
145         real,parameter :: r3sublimation=21.875
146
147         real :: dummy
148
149         if (psat.gt.p) then
150            dqsat=0.
151            return
152         endif
153
154         if (T.gt.T_h2O_ice_liq) then
155            dummy = r3vaporization*(T_h2O_ice_liq-Trefvaporization)/(T-Trefvaporization)**2  ! liquid / vapour
156         else if (T.lt.Tmin) then
157            print*, "careful, T<Tmin in Lcp psat water"
158            dummy = r3sublimation*(T_h2O_ice_liq-Trefsublimation)/(Tmin-Trefsublimation)**2  ! solid / vapour
159         else               
160            dummy = r3sublimation*(T_h2O_ice_liq-Trefsublimation)/(T-Trefsublimation)**2  ! solid / vapour
161         endif
162
163         dqsat=RLVTT/RCPD*qsat*(p/(p-(1.-epsi)*psat))*dummy
164         dlnpsat=RLVTT/RCPD*dummy
165         return
166      end subroutine Lcpdqsat_water
167
168
169
170
171!==================================================================
172      subroutine Tsat_water(p,Tsat)
173
174         implicit none
175
176!==================================================================
177!     Purpose
178!     -------
179!     Compute the saturation temperature
180!     for a given pressure (Pa)
181!     Based on the Tetens formula from L.Li physical parametrization manual
182!
183!     Authors
184!     -------
185!     Jeremy Leconte (2012)
186!
187!==================================================================
188
189!        input
190         real p
191 
192!        output
193         real Tsat
194
195! JL12 variables for tetens formula
196         real,parameter :: Pref_solid_liquid=611.14
197         real,parameter :: Trefvaporization=35.86
198         real,parameter :: Trefsublimation=7.66
199         real,parameter :: r3vaporization=17.269
200         real,parameter :: r3sublimation=21.875
201
202         if (p.lt.Pref_solid_liquid) then ! solid / vapour
203            Tsat =(T_h2O_ice_liq*r3sublimation- Trefsublimation*Log(p/Pref_solid_liquid))/(r3sublimation-Log(p/Pref_solid_liquid))
204         else                 ! liquid / vapour
205            Tsat =(T_h2O_ice_liq*r3vaporization- Trefvaporization*Log(p/Pref_solid_liquid))/(r3vaporization-Log(p/Pref_solid_liquid))
206         endif
207
208         return
209      end subroutine Tsat_water
210
211!==================================================================
212      subroutine Psat_waterDP(T,p,psat,qsat)
213
214         implicit none
215
216!==================================================================
217!     Purpose
218!     -------
219!     Compute the saturation vapor pressure and mass mixing ratio at saturation (kg/kg)
220!     for a given pressure (Pa) and temperature (K)
221!     DOUBLE PRECISION
222!     Based on the Tetens formula from L.Li physical parametrization manual
223!
224!     Authors
225!     -------
226!     Jeremy Leconte (2012)
227!
228!==================================================================
229
230!        input
231         double precision, intent(in) :: T, p
232 
233!        output
234         double precision psat,qsat
235
236! JL12 variables for tetens formula
237         double precision,parameter :: Pref_solid_liquid=611.14d0
238         double precision,parameter :: Trefvaporization=35.86D0
239         double precision,parameter :: Trefsublimation=7.66d0
240         double precision,parameter :: Tmin=8.d0
241         double precision,parameter :: r3vaporization=17.269d0
242         double precision,parameter :: r3sublimation=21.875d0
243
244! checked vs. old watersat data 14/05/2012 by JL.
245
246         if (T.gt.T_h2O_ice_liq) then
247            psat = Pref_solid_liquid*Exp(r3vaporization*(T-T_h2O_ice_liq)/(T-Trefvaporization)) ! liquid / vapour
248         else if (T.lt.Tmin) then
249            print*, "careful, T<Tmin in psat water"
250         !   psat = Pref_solid_liquid*Exp(r3sublimation*(Tmin-T_h2O_ice_liq)/(Tmin-Trefsublimation)) ! min psat 
251         ! Ehouarn: gfortran says: Error: Result of EXP underflows its kind,
252         !          so set psat to the smallest possible value instead
253            psat=tiny(psat)
254         else                 
255            psat = Pref_solid_liquid*Exp(r3sublimation*(T-T_h2O_ice_liq)/(T-Trefsublimation)) ! solid / vapour
256         endif
257         if(psat.gt.p) then
258            qsat=1.d0
259         else
260            qsat=epsi*psat/(p-(1.d0-epsi)*psat)
261         endif
262         return
263      end subroutine Psat_waterDP
264
265
266
267
268!==================================================================
269      subroutine Lcpdqsat_waterDP(T,p,psat,qsat,dqsat,dlnpsat)
270
271         implicit none
272
273!==================================================================
274!     Purpose
275!     -------
276!     Compute dqsat=L/cp*d (q_sat)/d T and dlnpsat=L/cp d(ln Psat)/d T
277!     for a given temperature (K)!
278!     Based on the Tetens formula from L.Li physical parametrization manual
279!
280!     Authors
281!     -------
282!     Jeremy Leconte (2012)
283!
284!==================================================================
285
286!        input
287         double precision T, p, psat, qsat
288 
289!        output
290         double precision dqsat,dlnpsat
291
292! JL12 variables for tetens formula
293         double precision,parameter :: Pref_solid_liquid=611.14d0
294         double precision,parameter :: Trefvaporization=35.86d0
295         double precision,parameter :: Tmin=8.d0
296         double precision,parameter :: Trefsublimation=7.66d0
297         double precision,parameter :: r3vaporization=17.269d0
298         double precision,parameter :: r3sublimation=21.875d0
299
300         double precision :: dummy
301
302         if (psat.gt.p) then
303            dqsat=0.d0
304            return
305         endif
306
307         if (T.gt.T_h2O_ice_liq) then
308            dummy = r3vaporization*(T_h2O_ice_liq-Trefvaporization)/(T-Trefvaporization)**2  ! liquid / vapour
309         else if (T.lt.Tmin) then
310            print*, "careful, T<Tmin in Lcp psat water"
311            dummy = r3sublimation*(T_h2O_ice_liq-Trefsublimation)/(Tmin-Trefsublimation)**2  ! solid / vapour
312         else               
313            dummy = r3sublimation*(T_h2O_ice_liq-Trefsublimation)/(T-Trefsublimation)**2  ! solid / vapour
314         endif
315
316         dqsat=RLVTT/RCPD*qsat*(p/(p-(1.d0-epsi)*psat))*dummy
317         dlnpsat=RLVTT/RCPD*dummy
318         return
319      end subroutine Lcpdqsat_waterDP
320
321
322end module watercommon_h
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.