source: trunk/LMDZ.MARS/libf/phymars/hdo_surfex_mod.F @ 3118

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Mars PCM:
Some code cleanup around microphysics. Turn microphys.h into module
microphys_h.F90, and while at it also turn nuclea.F, growthrate.F90 and
massflowrateco2.F90 into modules.
EM

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Line 
1      MODULE hdo_surfex_mod
2
3      IMPLICIT NONE
4
5      CONTAINS
6
7      subroutine hdo_surfex(ngrid,nlay,nq,ptimestep,
8     &                      zt,pplay,zq,pqsurf,
9     &                      old_h2o_vap,qsat,pdqsdif,dwatercap_dif,
10     &                      hdoflux)
11
12      use tracer_mod, only: igcm_h2o_vap, igcm_h2o_ice,
13     &                      igcm_hdo_vap, igcm_hdo_ice,
14     &                      qperemin
15      use surfdat_h, only: watercaptag
16      use geometry_mod, only: longitude_deg,latitude_deg
17      use comcstfi_h, only: pi
18      use microphys_h, only: nav, kbz, mh2o, mco2, mhdo
19      use microphys_h, only: molco2, molh2o, molhdo
20      use write_output_mod, only: write_output
21
22      implicit none
23c------------------------------------------------------------------
24c               Routine to compute the fluxes between air and surface
25c               for HDO, based of the fluxes for H2O
26c           L. Rossi.; M. Vals 2019
27c------------------------------------------------------------------
28      include "callkeys.h"
29c------------------------------------------------------------------
30c     Arguments:
31c     ---------
32c     Inputs:
33      INTEGER, INTENT(IN) :: ngrid,nlay
34      INTEGER, INTENT(IN) :: nq                 ! nombre de traceurs
35
36      REAL, INTENT(IN) :: ptimestep             ! pas de temps physique (s)
37      REAL, INTENT(IN) :: zt(ngrid,nlay)       ! local value of temperature
38      REAL, INTENT(IN) :: pplay(ngrid,nlay)     ! pression au milieu des couches (Pa)
39      REAL, INTENT(IN) :: zq(ngrid,nlay,nq)    ! local value of tracers
40      REAL, INTENT(IN) :: pqsurf(ngrid,nq)
41      REAL, INTENT(IN) :: old_h2o_vap(ngrid)     ! traceur d'eau avant
42                                           !traitement de l'eau (kg/kg)
43      REAL, INTENT(IN) :: qsat(ngrid) ! saturation mixing ratio
44      REAL, INTENT(IN) :: dwatercap_dif(ngrid)  ! trend related to permanent ice
45      REAL, INTENT(INOUT) :: pdqsdif(ngrid,nq)    ! tendance towards surface
46                                 !   (kg/kg.s-1)
47
48c     Output:
49      REAL, INTENT(OUT) :: hdoflux(ngrid)       ! value of vapour flux of HDO
50
51c------------------------------------------------------------------
52c     Local variables:
53
54      REAL alpha(ngrid)    ! equilibrium fractionation factor
55      REAL alpha_c(ngrid)  ! real fractionation factor
56      REAL extrasublim ! sublimation in excess of surface ice
57      REAL tmpratio(ngrid)   ! D/H ratio in flux to surf
58      REAL h2oflux(ngrid)       ! value of vapour flux of H2O
59                                      ! same sign as pdqsdif
60      REAL*8 satu(ngrid)          ! Water vapor saturation ratio over ice
61      REAL zt1(ngrid),pplay1(ngrid)
62      REAL Dv,Dv_hdo ! Water/HDO vapor diffusion coefficient
63      INTEGER ig,l
64
65      REAL DoH_vap(ngrid)
66
67c-----------------------------------------------------------------------
68c    Calculation of the fluxes for HDO
69        !! Calculation of the saturation ratio in the layer above the surface
70        satu(1:ngrid)=old_h2o_vap(1:ngrid) / qsat(1:ngrid)
71        !! Initialisation of the fractionation coefficient
72        alpha(1:ngrid)=1.       
73        alpha_c(1:ngrid)=1.
74
75        DO ig=1,ngrid
76             
77            h2oflux(ig) = pdqsdif(ig,igcm_h2o_ice) +
78     &          dwatercap_dif(ig)
79
80            !! IF Sublimation
81            if (h2oflux(ig).le.0.) then
82
83               if (pqsurf(ig,igcm_h2o_ice).gt.qperemin) then
84                pdqsdif(ig,igcm_hdo_ice) =
85     &            pdqsdif(ig,igcm_h2o_ice)*
86     &             (pqsurf(ig,igcm_hdo_ice)/
87     &             pqsurf(ig,igcm_h2o_ice) )
88               else
89                pdqsdif(ig,igcm_hdo_ice) = 0.
90               endif
91
92                pdqsdif(ig,igcm_hdo_ice)=
93     &             max(pdqsdif(ig,igcm_hdo_ice),
94     &            -pqsurf(ig,igcm_hdo_ice)/ptimestep)
95
96                hdoflux(ig) = pdqsdif(ig,igcm_hdo_ice)
97
98             if(watercaptag(ig)) then
99
100              !if we sublimate more than qsurf
101              if ((-h2oflux(ig)*ptimestep)
102     &           .gt.pqsurf(ig,igcm_h2o_ice)) then
103
104C               dwatercap_dif is how much we sublimate in excess of
105C               pqsurf for H2O                       
106C               hdoflux(ig) is the flux of HDO from atm. to surf.
107c               The D/H of the old ice is supposed to be 5 SMOW
108c               We need D/H of the flux to be 5, so we need
109c               dwatercap_dif* 5 * 2 * 155.76e-6 (=1 SMOW)
110                    hdoflux(ig)= hdoflux(ig)
111     &                   +(dwatercap_dif(ig)*(2.*155.76e-6)*5.)
112                endif
113             endif ! watercap
114
115            else ! condensation
116
117               if (hdofrac) then !do we use fractionation?
118                !! Calculation of the H2O vapor diffusion coefficient
119                Dv = 1./3. * sqrt( 8*kbz*zt(ig,1)/(pi*mh2o/nav) )
120     &             * kbz * zt(ig,1) /
121     &            ( pi * pplay(ig,1) * (molco2+molh2o)*(molco2+molh2o)
122     &             * sqrt(1.+mh2o/mco2) )
123                !! Calculation of the HDO vapor diffusion coefficient
124                Dv_hdo = 1./3. * sqrt( 8*kbz*zt(ig,1)/(pi*mhdo/nav) )
125     &             * kbz * zt(ig,1) /
126     &            ( pi * pplay(ig,1) * (molco2+molhdo)*(molco2+molhdo)
127     &             * sqrt(1.+mhdo/mco2) )
128                !! Calculation of the "equilibrium" fractionation coefficient
129c               alpha(ig) = exp(16288./zt(ig,1)**2.-9.34e-2)
130                alpha(ig) = exp(13525./zt(ig,1)**2.-5.59e-2) !Lamb
131                !! Calculation of the 'real' fractionnation coefficient (effect of kinetics, see Jouzel and Merlivat, 1984)
132                alpha_c(ig) = (alpha(ig)*satu(ig))/
133     &             ( (alpha(ig)*(Dv/Dv_hdo)*(satu(ig)-1.)) + 1.)
134               else
135                alpha_c(ig) = 1.
136               endif
137
138               if (old_h2o_vap(ig).gt.qperemin) then
139                         pdqsdif(ig,igcm_hdo_ice)=
140     &                      alpha_c(ig)*pdqsdif(ig,igcm_h2o_ice)*
141     &                      (zq(ig,1,igcm_hdo_vap)/
142     &                          old_h2o_vap(ig))
143                else
144                 pdqsdif(ig,igcm_hdo_ice)= 0.
145                endif
146
147               if (hdofrac) then !do we use fractionation?
148                pdqsdif(ig,igcm_hdo_ice)=
149     &      min(  pdqsdif(ig,igcm_hdo_ice),
150     &           (zq(ig,1,igcm_hdo_vap)/ptimestep) )
151               endif
152
153                hdoflux(ig)=pdqsdif(ig,igcm_hdo_ice)
154
155            endif !sublimation
156
157        ENDDO ! of DO ig=1,ngrid
158
159c           CALL write_output('extrasublim',
160c    &                       'extrasublimation',
161c    &                       ' ',tmpratio)
162c           CALL write_output('alpha_c_s',
163c    &                       'alpha_c_s',
164c    &                       ' ',alpha_c)
165
166       return
167      end subroutine hdo_surfex
168c------------------------------------------------------------------
169
170      end module hdo_surfex_mod
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.