source: trunk/LMDZ.MARS/libf/phymars/improvedCO2clouds_mod.F @ 2090

Last change on this file since 2090 was 1996, checked in by emillour, 6 years ago

Mars physics:

  • Turn watersat into a module.

CO2 cloud updates:

  • compute co2 condensation tendencies in the co2 cloud scheme and pass them on to vdifc (for tests; they might not be needed) and adapt newcondens.

DB+EM

  • Property svn:executable set to *
File size: 29.5 KB
Line 
1      MODULE improvedCO2clouds_mod
2
3      IMPLICIT NONE
4
5      CONTAINS
6
7      subroutine improvedCO2clouds(ngrid,nlay,microtimestep,
8     &             pplay,pplev,pteff,sum_subpdt,
9     &             pqeff,sum_subpdq,subpdqcloudco2,subpdtcloudco2,
10     &             nq,tauscaling,
11     &             mem_Mccn_co2,mem_Mh2o_co2,mem_Nccn_co2,
12     &             No_dust,Mo_dust)
13      USE comcstfi_h, only: pi, g, cpp
14      USE updaterad, only: updaterice_micro, updaterice_microco2,
15     &                     updaterccnCO2
16      use tracer_mod, only: igcm_dust_mass, igcm_dust_number, rho_dust,
17     &                      igcm_h2o_ice, igcm_ccn_mass,
18     &                      igcm_ccn_number, nuice_sed,
19     &                      igcm_co2, igcm_co2_ice, igcm_ccnco2_mass,
20     &                      igcm_ccnco2_number, nuiceco2_sed,
21     &                      rho_ice_co2,nuiceco2_ref
22      use conc_mod, only: mmean
23      use datafile_mod, only: datadir
24
25      implicit none
26     
27c------------------------------------------------------------------
28c  This routine is used to form CO2 clouds when a parcel of the GCM is
29c    saturated. It includes the ability to have supersaturation, a
30c    computation of the nucleation rates, growthrates and the
31c    scavenging of dust particles by clouds.
32c  It is worth noting that the amount of dust is computed using the
33c    dust optical depth computed in aeropacity.F. That's why
34c    the variable called "tauscaling" is used to convert
35c    pq(dust_mass) and pq(dust_number), which are relative
36c    quantities, to absolute and realistic quantities stored in zq.
37c    This has to be done to convert the inputs into absolute
38c    values, but also to convert the outputs back into relative
39c    values which are then used by the sedimentation and advection
40c    schemes.
41c CO2 ice particles can nucleate on both dust and on water ice particles
42c When CO2 ice is deposited onto a water ice particles, the particle is
43c removed from the water tracers.
44c Memory of the origin of the co2 particles is kept and thus the
45c water cycle shouldn't be modified by this.
46c WARNING: no sedimentation of the water ice origin is performed
47c in the microphysical timestep in co2cloud.F.
48
49c  Authors of the water ice clouds microphysics
50c J.-B. Madeleine, based on the work by Franck Montmessin
51c           (October 2011)
52c           T. Navarro, debug,correction, new scheme (October-April 2011)
53c           A. Spiga, optimization (February 2012)
54c Adaptation for CO2 clouds by Joachim Audouard (09/16), based on the work
55c of Constantino Listowski
56c There is an energy limit to how much co2 can sublimate/condensate. It is
57c defined by the difference of the GCM temperature with the co2 condensation
58c temperature.
59c Warning:
60c If meteoritic particles are activated and turn into co2 ice particles,
61c then they will be reversed in the dust tracers if the cloud sublimates
62 
63c------------------------------------------------------------------
64      include "callkeys.h"
65      include "microphys.h"
66c------------------------------------------------------------------
67c     Arguments:
68
69      INTEGER,INTENT(in) :: ngrid,nlay
70      integer,intent(in) :: nq         ! number of tracers
71      REAL,INTENT(in) :: microtimestep     ! physics time step (s)
72      REAL,INTENT(in) :: pplay(ngrid,nlay)     ! mid-layer pressure (Pa)
73      REAL,INTENT(in) :: pplev(ngrid,nlay+1)   ! inter-layer pressure (Pa)
74      REAL,INTENT(in) :: pteff(ngrid,nlay) ! temperature at the middle of the
75                                 !   layers (K)
76      REAL,INTENT(in) :: sum_subpdt(ngrid,nlay) ! tendency on temperature from
77                                 !  previous physical parametrizations
78      REAL,INTENT(in) :: pqeff(ngrid,nlay,nq) ! tracers (kg/kg)
79      REAL,INTENT(in) :: sum_subpdq(ngrid,nlay,nq) ! tendencies on tracers
80                                 !  before condensation (kg/kg.s-1)
81      REAL,INTENT(in) :: tauscaling(ngrid) ! Convertion factor for qdust and Ndust
82c     Outputs:
83      REAL,INTENT(out) :: subpdqcloudco2(ngrid,nlay,nq) ! tendency on tracers
84                                   ! due to CO2 condensation (kg/kg.s-1)
85      ! condensation si igcm_co2_ice
86      REAL,INTENT(out) :: subpdtcloudco2(ngrid,nlay)  ! tendency on temperature due
87                                   ! to latent heat
88      REAL,INTENT(out) :: No_dust(ngrid,nlay)
89      REAL,INTENT(out) :: Mo_dust(ngrid,nlay)
90
91c------------------------------------------------------------------
92c     Local variables:
93      LOGICAL,SAVE :: firstcall=.true.
94      REAL*8   derf ! Error function
95      INTEGER ig,l,i
96
97      real masse (ngrid,nlay) ! Layer mass (kg.m-2)
98      REAL rice(ngrid,nlay)    ! Water Ice mass mean radius (m)
99                                ! used for nucleation of CO2 on ice-coated ccns
100      REAL rccnh2o(ngrid,nlay)    ! Water Ice mass mean radius (m)
101      REAL zq(ngrid,nlay,nq)  ! local value of tracers
102      REAL zq0(ngrid,nlay,nq) ! local initial value of tracers
103      REAL zt(ngrid,nlay)       ! local value of temperature
104      REAL zqsat(ngrid,nlay)    ! saturation vapor pressure for CO2
105      real tcond(ngrid,nlay)
106      real zqco2(ngrid,nlay)
107      REAL lw                         !Latent heat of sublimation (J.kg-1)
108      REAL,save :: l0,l1,l2,l3,l4
109      DOUBLE PRECISION dMice           ! mass of condensed ice
110      DOUBLE PRECISION sumcheck
111      DOUBLE PRECISION facteurmax!for energy limit on mass growth
112      DOUBLE PRECISION pco2,psat  ! Co2 vapor partial pressure (Pa)
113      DOUBLE PRECISION satu ! Co2 vapor saturation ratio over ice
114      DOUBLE PRECISION Mo ,No
115     
116c D.BARDET: sensibility test
117c      REAL, SAVE :: No ! when sensibility test
118c      DOUBLE PRECISION No_dust(ngrid,nlay) ! when sensibility test
119c      DOUBLE PRECISION Mo_dust(ngrid,nlay) ! when sensibility test
120     
121      DOUBLE PRECISION  Rn, Rm, dev2,dev3, n_derf, m_derf
122      DOUBLE PRECISION mem_Mccn_co2(ngrid,nlay) ! Memory of CCN mass of H2O and dust used by CO2
123      DOUBLE PRECISION mem_Mh2o_co2(ngrid,nlay) ! Memory of H2O mass integred into CO2 crystal
124      DOUBLE PRECISION mem_Nccn_co2(ngrid,nlay) ! Memory of CCN number of H2O and dust used by CO2
125      DOUBLE PRECISION interm1,interm2,interm3     
126 
127!     Radius used by the microphysical scheme (m)
128      DOUBLE PRECISION n_aer(nbinco2_cld) ! number concentration volume-1 of particle/each size bin
129      DOUBLE PRECISION m_aer(nbinco2_cld) ! mass mixing ratio of particle/each size bin
130      DOUBLE PRECISION m_aer_h2oice2(nbinco2_cld) ! mass mixing ratio of particle/each size bin
131
132      DOUBLE PRECISION n_aer_h2oice(nbinco2_cld) ! Same - for CO2 nucleation
133      DOUBLE PRECISION m_aer_h2oice(nbinco2_cld) ! Same - for CO2 nucleation
134      DOUBLE PRECISION rad_h2oice(nbinco2_cld)
135
136c      REAL*8 sigco2      ! Co2-ice/air surface tension  (N.m)
137c      EXTERNAL sigco2
138
139      DOUBLE PRECISION dN,dM, dNh2o, dMh2o, dNN,dMM,dNNh2o,dMMh2o
140      DOUBLE PRECISION dMh2o_ice,dMh2o_ccn
141
142      DOUBLE PRECISION rate(nbinco2_cld)  ! nucleation rate
143      DOUBLE PRECISION rateh2o(nbinco2_cld)  ! nucleation rate
144      REAL seq
145      DOUBLE PRECISION rho_ice_co2T(ngrid,nlay)
146      DOUBLE PRECISION riceco2(ngrid,nlay)      ! CO2Ice mean radius (m)
147      REAL rhocloud(ngrid,nlay) ! Cloud density (kg.m-3)
148                 
149      REAL rhocloudco2(ngrid,nlay)  ! Cloud density (kg.m-3)
150      REAL rdust(ngrid,nlay) ! Dust geometric mean radius (m)
151
152c      REAL res      ! Resistance growth
153      DOUBLE PRECISION Ic_rice      ! Mass transfer rate CO2 ice crystal
154      DOUBLE PRECISION ratioh2o_ccn
155      DOUBLE PRECISION vo2co2
156
157c     Parameters of the size discretization used by the microphysical scheme
158      DOUBLE PRECISION, PARAMETER :: rmin_cld = 1.e-9   ! Minimum radius (m)
159      DOUBLE PRECISION, PARAMETER :: rmax_cld = 5.e-6   ! Maximum radius (m)
160      DOUBLE PRECISION, PARAMETER :: rbmin_cld =1.e-10  ! Minimum bounary radius (m)
161      DOUBLE PRECISION, PARAMETER :: rbmax_cld = 2.e-4  ! Maximum boundary radius (m)
162      DOUBLE PRECISION vrat_cld                         ! Volume ratio
163      DOUBLE PRECISION rb_cldco2(nbinco2_cld+1)         ! boundary values of each rad_cldco2 bin (m)
164      SAVE rb_cldco2
165      DOUBLE PRECISION dr_cld(nbinco2_cld)              ! width of each rad_cldco2 bin (m)
166      DOUBLE PRECISION vol_cld(nbinco2_cld)             ! particle volume for each bin (m3)
167
168      DOUBLE PRECISION Proba,Masse_atm,drsurdt,reff,Probah2o
169      REAL sigma_iceco2   ! Variance of the co2 ice and CCN distributions
170      SAVE sigma_iceco2
171      REAL sigma_ice      ! Variance of the h2o ice and CCN distributions
172      SAVE sigma_ice
173      DOUBLE PRECISION Niceco2,Qccnco2,Nccnco2
174
175!     Variables for the meteoritic flux:
176      integer,parameter :: nbin_meteor=100
177      integer,parameter :: nlev_meteor=130
178      double precision meteor_ccn(ngrid,nlay,100) !100=nbinco2_cld !!!
179      double precision,save :: meteor(130,100)
180      double precision mtemp(100),pression_meteor(130)
181      logical file_ok
182      integer read_ok
183      integer nelem,lebon1,lebon2
184      double precision :: ltemp1(130),ltemp2(130)
185      integer ibin,j
186      integer,parameter :: uMeteor=666
187
188      IF (firstcall) THEN
189!=============================================================
190! 0. Definition of the size grid
191!=============================================================
192c       rad_cldco2 is the primary radius grid used for microphysics computation.
193c       The grid spacing is computed assuming a constant volume ratio
194c       between two consecutive bins; i.e. vrat_cld.
195c       vrat_cld is determined from the boundary values of the size grid:
196c       rmin_cld and rmax_cld.
197c       The rb_cldco2 array contains the boundary values of each rad_cldco2 bin.
198c       dr_cld is the width of each rad_cldco2 bin.
199
200        vrat_cld = dlog(rmax_cld/rmin_cld) / float(nbinco2_cld-1) *3.
201        vrat_cld = dexp(vrat_cld)
202        rb_cldco2(1)  = rbmin_cld
203        rad_cldco2(1) = rmin_cld
204        vol_cld(1) = 4./3. * dble(pi) * rmin_cld*rmin_cld*rmin_cld
205        do i=1,nbinco2_cld-1
206          rad_cldco2(i+1)  = rad_cldco2(i) * vrat_cld**(1./3.)
207          vol_cld(i+1)  = vol_cld(i) * vrat_cld
208        enddo       
209        do i=1,nbinco2_cld
210          rb_cldco2(i+1)= ( (2.*vrat_cld) / (vrat_cld+1.) )**(1./3.) *
211     &      rad_cldco2(i)
212          dr_cld(i)  = rb_cldco2(i+1) - rb_cldco2(i)
213        enddo
214        rb_cldco2(nbinco2_cld+1) = rbmax_cld
215        dr_cld(nbinco2_cld)   = rb_cldco2(nbinco2_cld+1) -
216     &       rb_cldco2(nbinco2_cld)
217        print*, ' '
218        print*,'Microphysics co2: size bin information:'
219        print*,'i,rb_cldco2(i), rad_cldco2(i),dr_cld(i)'
220        print*,'-----------------------------------'
221        do i=1,nbinco2_cld
222          write(*,'(i3,3x,3(e13.6,4x))') i,rb_cldco2(i), rad_cldco2(i),
223     &      dr_cld(i)
224        enddo
225        write(*,'(i3,3x,e13.6)') nbinco2_cld+1,rb_cldco2(nbinco2_cld+1)
226        print*,'-----------------------------------'
227        do i=1,nbinco2_cld+1
228            rb_cldco2(i) = dlog(rb_cldco2(i))  !! we save that so that it is not computed
229                                         !! at each timestep and gridpoint
230        enddo
231c       Contact parameter of co2 ice on dst ( m=cos(theta) )
232c       ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
233c        mteta  = 0.952
234c        mtetaco2 = 0.952
235c        write(*,*) 'co2_param contact parameter:', mtetaco2
236
237c       Volume of a co2 molecule (m3)
238        vo1co2 = m0co2 / dble(rho_ice_co2) ! m0co2 et non mco2
239
240c       Variance of the ice and CCN distributions
241        sigma_iceco2 = sqrt(log(1.+nuiceco2_sed))
242        sigma_ice = sqrt(log(1.+nuice_sed))
243
244 
245        write(*,*) 'Variance of ice & CCN CO2 distribs :', sigma_iceco2
246        write(*,*) 'nuice for co2 ice sedimentation:', nuiceco2_sed
247        write(*,*) 'Volume of a co2 molecule:', vo1co2
248       
249        if (co2useh2o) then
250           write(*,*)
251           write(*,*) "co2useh2o=.true. in callphys.def"
252           write(*,*) "This means water ice particles can "
253           write(*,*) "serve as CCN for CO2 microphysics"
254        endif
255
256        if (meteo_flux) then
257           write(*,*)
258           write(*,*) "meteo_flux=.true. in callphys.def"
259           write(*,*) "meteoritic dust particles are available"
260           write(*,*) "for co2 ice nucleation! "
261           write(*,*) "Flux given by J. Plane (pressions,size bins)"
262           ! Initialisation of the flux: it is constant and is it saved
263           !We must interpolate the table to the GCM pressures
264           INQUIRE(FILE=TRIM(datadir)//
265     &       '/Meteo_flux_Plane.dat', EXIST=file_ok)
266           IF (.not. file_ok) THEN
267              write(*,*) 'file Meteo_flux_Plane.dat should be in '
268     &             ,trim(datadir)
269              STOP
270           endif
271!used Variables
272           open(unit=uMeteor,file=trim(datadir)//
273     &          '/Meteo_flux_Plane.dat'
274     &          ,FORM='formatted')
275!13000 records (130 pressions x 100 bin sizes)
276           read(uMeteor,*) !skip 1 line
277           do i=1,130
278              read(uMeteor,*,iostat=read_ok) pression_meteor(i)
279              if (read_ok==0) then
280                write(*,*) pression_meteor(i)
281              else
282                write(*,*) 'Error reading Meteo_flux_Plane.dat'
283                call abort_physic("CO2clouds",
284     &                    "Error reading Meteo_flux_Plane.dat",1)
285              endif
286           enddo
287           read(uMeteor,*)       !skip 1 line
288           do i=1,130
289              do j=1,100        ! les mêmes 100 bins size que la distri nuclea: on touche pas
290                 read(uMeteor,'(F12.6)',iostat=read_ok) meteor(i,j)
291                 if (read_ok/=0) then
292                   write(*,*) 'Error reading Meteo_flux_Plane.dat'
293                   call abort_physic("CO2clouds",
294     &                    "Error reading Meteo_flux_Plane.dat",1)
295                 endif
296              enddo
297!On doit maintenant réinterpoler le tableau(130,100) sur les pressions du GCM (nlay,100)
298           enddo
299           close(uMeteor)
300        write(*,*) "File meteo_flux read, end of firstcall in co2 micro"
301        endif                     !of if meteo_flux
302     
303        ! Parameter values for Latent heat computation
304        l0=595594d0     
305        l1=903.111d0   
306        l2=-11.5959d0   
307        l3=0.0528288d0
308        l4=-0.000103183d0
309       
310c D.BARDET:
311c        No = 1.e10       
312        firstcall=.false.
313      END IF
314!=============================================================
315! 1. Initialisation
316!=============================================================
317
318      meteor_ccn(:,:,:)=0.
319      rice(:,:) = 1.e-8
320      riceco2(:,:) = 1.e-11
321
322c     Initialize the tendencies
323      subpdqcloudco2(1:ngrid,1:nlay,1:nq)=0.
324      subpdtcloudco2(1:ngrid,1:nlay)=0.
325     
326c pteff temperature layer; sum_subpdt dT.s-1
327c pqeff traceur kg/kg; sum_subpdq tendance idem .s-1
328      zt(1:ngrid,1:nlay) =
329     &      pteff(1:ngrid,1:nlay) +
330     &      sum_subpdt(1:ngrid,1:nlay) * microtimestep
331      zq(1:ngrid,1:nlay,1:nq) =
332     &      pqeff(1:ngrid,1:nlay,1:nq) +
333     &      sum_subpdq(1:ngrid,1:nlay,1:nq) * microtimestep
334      WHERE( zq(1:ngrid,1:nlay,1:nq) < 1.e-30 )
335     &     zq(1:ngrid,1:nlay,1:nq) = 1.e-30
336         
337         zq0(1:ngrid,1:nlay,1:nq) = zq(1:ngrid,1:nlay,1:nq)
338!=============================================================
339! 2. Compute saturation
340!=============================================================
341      dev2 = 1. / ( sqrt(2.) * sigma_iceco2 )
342      dev3 = 1. / ( sqrt(2.) * sigma_ice )
343      call co2sat(ngrid*nlay,zt,pplay,zqsat) !zqsat is psat(co2)
344      zqco2=zq(:,:,igcm_co2)+zq(:,:,igcm_co2_ice)
345      CALL tcondco2(ngrid,nlay,pplay,zqco2,tcond)
346!=============================================================
347! 3. Bonus: additional meteoritic particles for nucleation
348!=============================================================
349      if (meteo_flux) then
350         !pression_meteo(130)
351         !pplev(ngrid,nlay+1)
352         !meteo(130,100)
353         !resultat: meteo_ccn(ngrid,nlay,100)
354         do l=1,nlay
355            do ig=1,ngrid
356               masse(ig,l)=(pplev(ig,l) - pplev(ig,l+1)) /g
357               ltemp1=abs(pression_meteor(:)-pplev(ig,l))
358               ltemp2=abs(pression_meteor(:)-pplev(ig,l+1))
359               lebon1=minloc(ltemp1,DIM=1)
360               lebon2=minloc(ltemp2,DIM=1)
361               nelem=lebon2-lebon1+1.
362               mtemp(:)=0d0     !mtemp(100) : valeurs pour les 100bins
363               do ibin=1,100
364                  mtemp(ibin)=sum(meteor(lebon1:lebon2,ibin))
365               enddo
366               meteor_ccn(ig,l,:)=mtemp(:)/nelem/masse(ig,l) !Par kg air
367csi par m carre, x epaisseur/masse pour par kg/air
368               !write(*,*) "masse air ig l=",masse(ig,l)
369               !check original unit with J. Plane
370            enddo
371         enddo
372      endif
373c ------------------------------------------------------------------------
374c ---------  Actual microphysics : Main loop over the GCM's grid ---------
375c ------------------------------------------------------------------------
376       DO l=1,nlay
377         DO ig=1,ngrid
378c       Get the partial pressure of co2 vapor and its saturation ratio
379           pco2 = zq(ig,l,igcm_co2) * (mmean(ig,l)/44.01) * pplay(ig,l)
380           satu = pco2 / zqsat(ig,l)
381
382           rho_ice_co2T(ig,l)=1000.*(1.72391-2.53e-4*zt(ig,l)
383     &          -2.87e-6*zt(ig,l)*zt(ig,l)) !T-dependant CO2 ice density
384           vo2co2 = m0co2 / dble(rho_ice_co2T(ig,l))
385           rho_ice_co2=rho_ice_co2T(ig,l)
386
387!=============================================================
388!4. Nucleation
389!=============================================================
390           IF ( satu .ge. 1 ) THEN ! if there is condensation
391
392          call updaterccnCO2(zq(ig,l,igcm_dust_mass),
393     &          zq(ig,l,igcm_dust_number),rdust(ig,l),tauscaling(ig))
394
395c D.BARDET: sensibility test
396c              rdust=2.e-6
397     
398c Expand the dust moments into a binned distribution
399             
400              n_aer(:)=0.
401              m_aer(:)=0.
402
403              Mo =4.*pi*rho_dust*No*rdust(ig,l)**(3.)
404     &           *dexp(9.*nuiceco2_ref/2.)/3. ! in Madeleine et al 2011
405     
406              No = zq(ig,l,igcm_dust_number)* tauscaling(ig)+1.e-30
407
408              No_dust=No
409              Mo_dust=Mo
410
411              Rn = rdust(ig,l)
412              Rn = -dlog(Rn)
413              Rm = Rn - 3. * sigma_iceco2*sigma_iceco2 
414              n_derf = derf( (rb_cldco2(1)+Rn) *dev2)
415              m_derf = derf( (rb_cldco2(1)+Rm) *dev2)
416
417              do i = 1, nbinco2_cld
418                 n_aer(i) = -0.5 * No * n_derf !! this ith previously computed
419                 m_aer(i) = -0.5 * Mo * m_derf !! this ith previously computed
420                 n_derf = derf((rb_cldco2(i+1)+Rn) *dev2)
421                 m_derf = derf((rb_cldco2(i+1)+Rm) *dev2)
422                 n_aer(i) = n_aer(i) + 0.5 * No * n_derf
423                 m_aer(i) = m_aer(i) + 0.5 * Mo * m_derf
424              enddo
425
426c Ajout meteor_ccn particles aux particules de poussière background
427              if (meteo_flux) then
428                 do i = 1, nbinco2_cld
429                    n_aer(i) = n_aer(i) + meteor_ccn(ig,l,i)
430                    m_aer(i) = m_aer(i) + 4./3.*pi*rho_dust
431     &                *meteor_ccn(ig,l,i)*rad_cldco2(i)*rad_cldco2(i)
432     &                *rad_cldco2(i)
433                 enddo
434              endif
435             
436c Same but with h2o particles as CCN only if co2useh2o=.true.
437             
438              n_aer_h2oice(:)=0.
439              m_aer_h2oice(:)=0.
440
441              if (co2useh2o) then
442                call updaterice_micro(zq(ig,l,igcm_h2o_ice),
443     &               zq(ig,l,igcm_ccn_mass),zq(ig,l,igcm_ccn_number),
444     &                 tauscaling(ig),rice(ig,l),rhocloud(ig,l))
445                Mo = zq(ig,l,igcm_h2o_ice) +
446     &               zq(ig,l,igcm_ccn_mass)*tauscaling(ig)+1.e-30
447                     ! Total mass of H20 crystals,CCN included
448                No = zq(ig,l,igcm_ccn_number)* tauscaling(ig) + 1.e-30
449                Rn = rice(ig,l)
450                Rn = -dlog(Rn)
451                Rm = Rn - 3. * sigma_ice*sigma_ice 
452                n_derf = derf( (rb_cldco2(1)+Rn) *dev3)
453                m_derf = derf( (rb_cldco2(1)+Rm) *dev3)
454                do i = 1, nbinco2_cld
455                  n_aer_h2oice(i) = -0.5 * No * n_derf
456                  m_aer_h2oice(i) = -0.5 * Mo * m_derf
457                  n_derf = derf( (rb_cldco2(i+1)+Rn) *dev3)
458                  m_derf = derf( (rb_cldco2(i+1)+Rm) *dev3)
459                  n_aer_h2oice(i) = n_aer_h2oice(i) + 0.5 * No * n_derf
460                  m_aer_h2oice(i) = m_aer_h2oice(i) + 0.5 * Mo * m_derf
461                  rad_h2oice(i) = rad_cldco2(i)
462                enddo
463              endif
464             
465
466! Call to nucleation routine
467              call nucleaCO2(dble(pco2),zt(ig,l),dble(satu)
468     &             ,n_aer,rate,n_aer_h2oice
469     &             ,rad_h2oice,rateh2o,vo2co2)
470              dN = 0.
471              dM = 0.
472              dNh2o = 0.
473              dMh2o = 0.
474              do i = 1, nbinco2_cld
475                 Proba    =1.0-dexp(-1.*microtimestep*rate(i))
476                 dN       = dN + n_aer(i) * Proba
477                 dM       = dM + m_aer(i) * Proba             
478              enddo
479              if (co2useh2o) then
480                 do i = 1, nbinco2_cld
481                    Probah2o = 1.0-dexp(-1.*microtimestep*rateh2o(i))
482                    dNh2o    = dNh2o + n_aer_h2oice(i) * Probah2o
483                    dMh2o    = dMh2o + m_aer_h2oice(i) * Probah2o
484                 enddo
485              endif
486
487! dM  masse activée (kg) et dN nb particules par  kg d'air
488! Now increment CCN tracers and update dust tracers
489              dNN= dN/tauscaling(ig)
490              dMM= dM/tauscaling(ig)
491              dNN=min(dNN,zq(ig,l,igcm_dust_number))
492              dMM=min(dMM,zq(ig,l,igcm_dust_mass))
493              zq(ig,l,igcm_ccnco2_mass)   =
494     &             zq(ig,l,igcm_ccnco2_mass)   + dMM
495              zq(ig,l,igcm_ccnco2_number) =
496     &             zq(ig,l,igcm_ccnco2_number) + dNN
497              zq(ig,l,igcm_dust_mass)= zq(ig,l,igcm_dust_mass)-dMM
498              zq(ig,l,igcm_dust_number)=zq(ig,l,igcm_dust_number)-dNN
499
500
501c Update CCN for CO2 nucleating on H2O CCN :
502              ! Warning: must keep memory of it
503              if (co2useh2o) then
504                 dNNh2o=dNh2o/tauscaling(ig)
505                 dNNh2o=min(dNNh2o,zq(ig,l,igcm_ccn_number))
506                 ratioh2o_ccn=1./(zq(ig,l,igcm_h2o_ice)
507     &                +zq(ig,l,igcm_ccn_mass)*tauscaling(ig)) 
508                 dMh2o_ice=dMh2o*zq(ig,l,igcm_h2o_ice)*ratioh2o_ccn
509                 dMh2o_ccn=dMh2o*zq(ig,l,igcm_ccn_mass)*
510     &                tauscaling(ig)*ratioh2o_ccn
511                 dMh2o_ccn=dMh2o_ccn/tauscaling(ig)
512                 dMh2o_ccn=min(dMh2o_ccn,zq(ig,l,igcm_ccn_mass))
513                 dMh2o_ice=min(dMh2o_ice,zq(ig,l,igcm_h2o_ice))
514                 zq(ig,l,igcm_ccnco2_mass)   =
515     &                zq(ig,l,igcm_ccnco2_mass)  + dMh2o_ice+dMh2o_ccn
516                 zq(ig,l,igcm_ccnco2_number) =
517     &                zq(ig,l,igcm_ccnco2_number) + dNNh2o
518                zq(ig,l,igcm_ccn_number)=zq(ig,l,igcm_ccn_number)-dNNh2o
519                zq(ig,l,igcm_h2o_ice) = zq(ig,l,igcm_h2o_ice)-dMh2o_ice
520                zq(ig,l,igcm_ccn_mass)= zq(ig,l,igcm_ccn_mass)-dMh2o_ccn
521                mem_Mh2o_co2(ig,l)=mem_Mh2o_co2(ig,l)+dMh2o_ice
522                mem_Mccn_co2(ig,l)=mem_Mccn_co2(ig,l)+dMh2o_ccn
523                mem_Nccn_co2(ig,l)=mem_Nccn_co2(ig,l)+dNNh2o
524             endif ! of if co2useh2o
525           ENDIF   ! of is satu >1
526
527!=============================================================
528! 5. Ice growth: scheme for radius evolution
529!=============================================================
530
531c We trigger crystal growth if and only if there is at least one nuclei (N>1).
532c Indeed, if we are supersaturated and still don't have at least one nuclei, we should better wait
533c to avoid unrealistic value for nuclei radius and so on for cases that remain negligible.
534             IF (zq(ig,l,igcm_ccnco2_number)
535     &         * tauscaling(ig)+1.e-30.ge. 1)THEN   ! we trigger crystal growth
536             
537              call updaterice_microco2(zq(ig,l,igcm_co2_ice),
538     &            zq(ig,l,igcm_ccnco2_mass),zq(ig,l,igcm_ccnco2_number),
539     &            tauscaling(ig),riceco2(ig,l),rhocloudco2(ig,l))
540
541              Ic_rice=0.
542              lw = l0 + l1 * zt(ig,l) + l2 * zt(ig,l)**2 +
543     &             l3 * zt(ig,l)**3 + l4 * zt(ig,l)**4 !J.kg-1
544              facteurmax=abs(Tcond(ig,l)-zt(ig,l))*cpp/lw
545              !specific heat of co2 ice = 1000 J.kg-1.K-1
546              !specific heat of atm cpp = 744.5 J.kg-1.K-1
547
548c call scheme of microphys. mass growth for CO2
549              call massflowrateCO2(pplay(ig,l),zt(ig,l),
550     &             satu,riceco2(ig,l),mmean(ig,l),Ic_rice)
551c Ic_rice Mass transfer rate (kg/s) for a rice particle >0 si croissance !
552             
553              if (isnan(Ic_rice) .or. Ic_rice .eq. 0.) then
554                 Ic_rice=0.
555                 subpdtcloudco2(ig,l)=-sum_subpdt(ig,l)
556                 dMice=0
557                 
558              else
559                 dMice=zq(ig,l,igcm_ccnco2_number)*Ic_rice*microtimestep
560     &                *tauscaling(ig) ! Kg par kg d'air, >0 si croissance !
561                 !kg.s-1 par particule * nb particule par kg air*s
562                 ! = kg par kg air
563             
564              dMice = max(dMice,max(-facteurmax,-zq(ig,l,igcm_co2_ice)))
565              dMice = min(dMice,min(facteurmax,zq(ig,l,igcm_co2)))
566! facteurmax maximum quantity of CO2 that can sublime/condense according to available thermal energy
567! latent heat release       >0 if growth i.e. if dMice >0
568              subpdtcloudco2(ig,l)=dMice*lw/cpp/microtimestep
569! kgco2/kgair* J/kgco2 * 1/(J.kgair-1.K-1)/s= K par seconde
570              !Now update tracers
571              zq(ig,l,igcm_co2_ice) = zq(ig,l,igcm_co2_ice)+dMice
572              zq(ig,l,igcm_co2) = zq(ig,l,igcm_co2)-dMice
573              endif
574
575!=============================================================
576! 6. Dust cores releasing if no more co2 ice :
577!=============================================================
578
579              if (zq(ig,l,igcm_co2_ice).le. 1.e-25)THEN
580! On sublime tout
581                 if (co2useh2o) then
582                   if (mem_Mccn_co2(ig,l) .gt. 0) then
583                    zq(ig,l,igcm_ccn_mass)=zq(ig,l,igcm_ccn_mass)
584     &                   +mem_Mccn_co2(ig,l)
585                   endif
586                   if (mem_Mh2o_co2(ig,l) .gt. 0) then
587                    zq(ig,l,igcm_h2o_ice)=zq(ig,l,igcm_h2o_ice)
588     &                   +mem_Mh2o_co2(ig,l)
589                   endif
590                 
591                   if (mem_Nccn_co2(ig,l) .gt. 0) then
592                    zq(ig,l,igcm_ccn_number)=zq(ig,l,igcm_ccn_number)
593     &                   +mem_Nccn_co2(ig,l)
594                   endif
595                 endif
596                    zq(ig,l,igcm_dust_mass) =
597     &                   zq(ig,l,igcm_dust_mass)
598     &                   + zq(ig,l,igcm_ccnco2_mass)-
599     &                   (mem_Mh2o_co2(ig,l)+mem_Mccn_co2(ig,l))
600                    zq(ig,l,igcm_dust_number) =
601     &                   zq(ig,l,igcm_dust_number)
602     &                   + zq(ig,l,igcm_ccnco2_number)
603     &                   -mem_Nccn_co2(ig,l)
604                 
605                    zq(ig,l,igcm_co2) = zq(ig,l,igcm_co2)
606     &                   + zq(ig,l,igcm_co2_ice)
607                 
608                 zq(ig,l,igcm_ccnco2_mass)=0.
609                 zq(ig,l,igcm_co2_ice)=0.
610                 zq(ig,l,igcm_ccnco2_number)=0.
611                 mem_Nccn_co2(ig,l)=0.
612                 mem_Mh2o_co2(ig,l)=0.
613                 mem_Mccn_co2(ig,l)=0.
614                 riceco2(ig,l)=0.
615
616              endif !of if co2_ice <1e-25
617
618              ENDIF            ! of if NCCN > 1
619          ENDDO                ! of ig loop
620        ENDDO                  ! of nlayer loop 
621
622!=============================================================
623! 7. END: get cloud tendencies
624!=============================================================
625
626          ! Get cloud tendencies
627        subpdqcloudco2(1:ngrid,1:nlay,igcm_co2) =
628     &       (zq(1:ngrid,1:nlay,igcm_co2) -
629     &       zq0(1:ngrid,1:nlay,igcm_co2))/microtimestep
630        subpdqcloudco2(1:ngrid,1:nlay,igcm_co2_ice) =
631     &       (zq(1:ngrid,1:nlay,igcm_co2_ice) -
632     &       zq0(1:ngrid,1:nlay,igcm_co2_ice))/microtimestep
633       
634        if (co2useh2o) then
635           subpdqcloudco2(1:ngrid,1:nlay,igcm_h2o_ice) =
636     &         (zq(1:ngrid,1:nlay,igcm_h2o_ice) -
637     &         zq0(1:ngrid,1:nlay,igcm_h2o_ice))/microtimestep
638           subpdqcloudco2(1:ngrid,1:nlay,igcm_ccn_mass) =
639     &         (zq(1:ngrid,1:nlay,igcm_ccn_mass) -
640     &         zq0(1:ngrid,1:nlay,igcm_ccn_mass))/microtimestep
641           subpdqcloudco2(1:ngrid,1:nlay,igcm_ccn_number) =
642     &         (zq(1:ngrid,1:nlay,igcm_ccn_number) -
643     &         zq0(1:ngrid,1:nlay,igcm_ccn_number))/microtimestep
644        endif
645
646        subpdqcloudco2(1:ngrid,1:nlay,igcm_ccnco2_mass) =
647     &       (zq(1:ngrid,1:nlay,igcm_ccnco2_mass) -
648     &       zq0(1:ngrid,1:nlay,igcm_ccnco2_mass))/microtimestep
649        subpdqcloudco2(1:ngrid,1:nlay,igcm_ccnco2_number) =
650     &       (zq(1:ngrid,1:nlay,igcm_ccnco2_number) -
651     &       zq0(1:ngrid,1:nlay,igcm_ccnco2_number))/microtimestep
652        subpdqcloudco2(1:ngrid,1:nlay,igcm_dust_mass) =
653     &       (zq(1:ngrid,1:nlay,igcm_dust_mass) -
654     &       zq0(1:ngrid,1:nlay,igcm_dust_mass))/microtimestep
655        subpdqcloudco2(1:ngrid,1:nlay,igcm_dust_number) =
656     &       (zq(1:ngrid,1:nlay,igcm_dust_number) -
657     &       zq0(1:ngrid,1:nlay,igcm_dust_number))/microtimestep
658
659
660c     TEST D.BARDET
661      call WRITEDIAGFI(ngrid,"No_dust","Nombre particules de poussière"
662     &        ,"part/kg",3,No_dust)
663      call WRITEDIAGFI(ngrid,"Mo_dust","Masse particules de poussière"
664     &        ,"kg/kg ",3,Mo_dust)     
665
666        END SUBROUTINE improvedCO2clouds
667
668        END MODULE improvedCO2clouds_mod
669
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.