source: trunk/LMDZ.MARS/libf/phymars/newcondens.F @ 1112

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Mars GCM:

  • IMPORTANT CHANGE: Removed all reference/use of ngridmx (dimphys.h) in routines (necessary prerequisite to using parallel dynamics); in most cases this just means adding 'ngrid' as routine argument, and making local saved variables allocatable (and allocated at first call). In the process, had to convert many *.h files to equivalent modules: yomaer.h => yomaer_h.F90 , surfdat.h => surfdat_h.F90 , comsaison.h => comsaison_h.F90 , yomlw.h => yomlw_h.F90 , comdiurn.h => comdiurn_h.F90 , dimradmars.h => dimradmars_mod.F90 , comgeomfi.h => comgeomfi_h.F90, comsoil.h => comsoil_h.F90 , slope.h => slope_mod.F90
  • Also updated EOF routines, everything is now in eofdump_mod.F90
  • Removed unused routine lectfux.F (in dyn3d)

EM

File size: 31.9 KB
RevLine 
[38]1      SUBROUTINE newcondens(ngrid,nlayer,nq,ptimestep,
2     $                  pcapcal,pplay,pplev,ptsrf,pt,
3     $                  pphi,pdt,pdu,pdv,pdtsrf,pu,pv,pq,pdq,
4     $                  piceco2,psolaralb,pemisurf,
5     $                  pdtc,pdtsrfc,pdpsrf,pduc,pdvc,pdqc,
6     $                  fluxsurf_sw,zls)
7                                                   
[1036]8       use tracer_mod, only: noms
[1047]9       use surfdat_h, only: emissiv, phisfi
[38]10       IMPLICIT NONE
11c=======================================================================
12c   subject:
13c   --------
14c   Condensation/sublimation of CO2 ice on the ground and in the
15c   atmosphere
16c   (Scheme described in Forget et al., Icarus, 1998)
17c
18c   author:   Francois Forget     1994-1996
19c   ------
20c
21c   input:
22c   -----
23c    ngrid                 nombre de points de verticales
24c                          (toutes les boucles de la physique sont au
25c                          moins vectorisees sur ngrid)
26c    nlayer                nombre de couches
27c    pplay(ngrid,nlayer)   Pressure levels
28c    pplev(ngrid,nlayer+1) Pressure levels
29c    pt(ngrid,nlayer)      temperature (en K)
30c    ptsrf(ngrid)          temperature de surface
31c
32c                    \
[1047]33c    pdt(ngrid,nlayer)\  derivee temporelle physique avant condensation
[38]34c                     /  ou sublimation pour  pt,ptsrf
35c    pdtsrf(ngrid)   /
36c
37c   output:
38c   -------
39c
[1047]40c    pdpsrf(ngrid)      \  derivee temporelle physique (contribution de
41c    pdtc(ngrid,nlayer) /  la condensation ou sublimation) pour Ps,pt,ptsrf
42c    pdtsrfc(ngrid)    /
[38]43c
44c   Entree/sortie
45c   -------------
46c   
47c    piceco2(ngrid) :      quantite de glace co2 au sol (kg/m2)
48c    psolaralb(ngrid,2) :  albedo au sol
49c    pemisurf(ngrid)     :  emissivite du sol             
50
51c
52c=======================================================================
53c
54c    0.  Declarations :
55c    ------------------
56c
57#include "dimensions.h"
[1047]58!#include "dimphys.h"
[38]59#include "comcstfi.h"
[1047]60!#include "surfdat.h"
61!#include "comgeomfi.h"
[38]62#include "comvert.h"
[1047]63!#include "paramet.h"
[38]64#include "callkeys.h"
[1036]65!#include "tracer.h"
[38]66
67c-----------------------------------------------------------------------
68c    Arguments :
69c    ---------
[890]70      INTEGER,INTENT(IN) :: ngrid  ! number of atmospheric columns
71      INTEGER,INTENT(IN) :: nlayer ! number of vertical layers
72      INTEGER,INTENT(IN) :: nq  ! number of tracers
[38]73
[890]74      REAL,INTENT(IN) :: ptimestep ! physics timestep (s)
75      REAL,INTENT(IN) :: pcapcal(ngrid)
76      REAL,INTENT(IN) :: pplay(ngrid,nlayer) !mid-layer pressure (Pa)
77      REAL,INTENT(IN) :: pplev(ngrid,nlayer+1) ! inter-layer pressure (Pa)
78      REAL,INTENT(IN) :: ptsrf(ngrid) ! surface temperature (K)
79      REAL,INTENT(IN) :: pt(ngrid,nlayer) ! atmospheric temperature (K)
80      REAL,INTENT(IN) :: pphi(ngrid,nlayer) ! geopotential (m2.s-2)
81      REAL,INTENT(IN) :: pdt(ngrid,nlayer) ! tendency on temperature from
82                                           ! previous physical processes (K/s)
83      REAL,INTENT(IN) :: pdu(ngrid,nlayer) ! tendency on zonal wind (m/s2)
84                                           ! from previous physical processes
85      REAL,INTENT(IN) :: pdv(ngrid,nlayer) ! tendency on meridional wind (m/s2)
86                                           ! from previous physical processes
87      REAL,INTENT(IN) :: pdtsrf(ngrid) ! tendency on surface temperature from
88                                       ! previous physical processes (K/s)
89      REAL,INTENT(IN) :: pu(ngrid,nlayer) ! zonal wind (m/s)
90      REAL,INTENT(IN) :: pv(ngrid,nlayer) ! meridional wind (m/s)
91      REAL,INTENT(IN) :: pq(ngrid,nlayer,nq) ! tracers (../kg_air)
92      REAL,INTENT(IN) :: pdq(ngrid,nlayer,nq) ! tendency on tracers from
93                                              ! previous physical processes
94      REAL,INTENT(INOUT) :: piceco2(ngrid) ! CO2 ice on the surface (kg.m-2)
95      REAL,INTENT(INOUT) :: psolaralb(ngrid,2) ! albedo of the surface
96      REAL,INTENT(INOUT) :: pemisurf(ngrid) ! emissivity of the surface
97     
98      ! tendencies due to CO2 condensation/sublimation:
99      REAL,INTENT(OUT) :: pdtc(ngrid,nlayer) ! tendency on temperature (K/s)
100      REAL,INTENT(OUT) :: pdtsrfc(ngrid) ! tendency on surface temperature (K/s)
101      REAL,INTENT(OUT) :: pdpsrf(ngrid) ! tendency on surface pressure (Pa/s)
102      REAL,INTENT(OUT) :: pduc(ngrid,nlayer) ! tendency on zonal wind (m.s-2)
103      REAL,INTENT(OUT) :: pdvc(ngrid,nlayer) ! tendency on meridional wind (m.s-2)
104      REAL,INTENT(OUT) :: pdqc(ngrid,nlayer,nq) ! tendency on tracers
105     
106      ! added to calculate flux dependent albedo:
107      REAL,intent(in) :: fluxsurf_sw(ngrid,2)
108      real,intent(in) :: zls ! solar longitude (rad)
[38]109
110c
111c    Local variables :
112c    -----------------
113
114c   variables used for albedo parametrization       
115c --------------------------------------------     
116      INTEGER i,j
[1047]117c      REAL Fluxmean(jjp1)
[38]118      INTEGER l,ig,iq,icap,nmix
119      LOGICAL transparency, fluxdependent
120c   flag transparency if you want to make the co2ice semi-transparent       
121      PARAMETER(transparency=.true.)
122c   flag fluxdependent if you want the co2ice albedo to be dependent on
123c   the incident solar flux     
124      PARAMETER(fluxdependent=.false.)
[890]125      REAL slopy,alpha,constA,constB,constT,albediceF_new(ngrid)
126      REAL zt(ngrid,nlayer)
[38]127      REAL zcpi
[890]128      REAL ztcond (ngrid,nlayer+1)
129      REAL ztcondsol(ngrid)
130      REAL zdiceco2(ngrid)
131      REAL zcondicea(ngrid,nlayer)
132      REAL zcondices(ngrid)
133      REAL zfallice(ngrid,nlayer+1) , zfallheat
134      REAL zmflux(nlayer+1)
135      REAL zu(nlayer),zv(nlayer)
136      REAL zq(nlayer,nq),zq1(nlayer)
137      REAL ztsrf(ngrid)
138      REAL ztc(nlayer), ztm(nlayer+1)
139      REAL zum(nlayer+1) , zvm(nlayer+1)
140      REAL zqm(nlayer+1,nq),zqm1(nlayer+1)
141      REAL masse(nlayer),w(nlayer+1)
142      REAL Sm(nlayer),Smq(nlayer,nq),mixmas,qmix
143      LOGICAL condsub(ngrid)
[38]144
145c variable speciale diagnostique
[890]146      real tconda1(ngrid,nlayer)
147      real tconda2(ngrid,nlayer)
148c     REAL zdiceco2a(ngrid) ! for diagnostic only
149      real zdtsig (ngrid,nlayer)
150      real zdt (ngrid,nlayer)
151      real vmr_co2(ngrid,nlayer) ! co2 volume mixing ratio
[38]152! improved_ztcond flag: If set to .true. (AND running with a 'co2' tracer)
153! then condensation temperature is computed using partial pressure of CO2
154      logical,parameter :: improved_ztcond=.true.
155! Bound co2 (tracer) values...
156      logical,parameter :: bound_qco2=.false.
157      real,parameter :: qco2max=1.1
158      real,parameter :: qco2mini=0.1
159      real :: zqco2
160
161c   local saved variables
[890]162      integer,save :: ico2 ! index of CO2 tracer
163      real,save :: qco2min,qco2,mmean
164      real,allocatable,save :: emisref(:)
165      real,parameter :: latcond=5.9e5 ! (J/kg) Latent heat of solid CO2 ice
166      real,parameter :: tcond1mb=136.27 ! condensation temperature (K) at 1 mbar
167      real,parameter :: cpice=1000. ! (J.kg-1.K-1) specific heat of CO2 ice
168      REAL,SAVE :: acond,bcond,ccond
[1047]169!      REAL,SAVE :: albediceF(ngrid)
[890]170      real,save :: m_co2, m_noco2, A , B
[38]171
[890]172      LOGICAL,SAVE :: firstcall = .true. !,firstcall2=.true.
[38]173
174      integer flag
175
176c----------------------------------------------------------------------
177
178c   Initialisation
179c   --------------
180c
181      IF (firstcall) THEN
[890]182         
183         allocate(emisref(ngrid))
184         
[38]185         bcond=1./tcond1mb
186         ccond=cpp/(g*latcond)
187         acond=r/latcond
188
189         firstcall=.false.
190         write(*,*) 'Newcondens: improved_ztcond=',improved_ztcond
191         write(*,*) 'Newcondens: bound_qco2=',bound_qco2
192         PRINT*,'In newcondens:Tcond(P=1mb)=',tcond1mb,' Lcond=',latcond
193         PRINT*,'acond,bcond,ccond',acond,bcond,ccond
194
195         ico2=0
196
197         if (tracer) then
198c          Prepare Special treatment if one of the tracer is CO2 gas
[1036]199           do iq=1,nq
[38]200             if (noms(iq).eq."co2") then
201                ico2=iq
202                m_co2 = 44.01E-3  ! CO2 molecular mass (kg/mol)   
203                m_noco2 = 33.37E-3  ! Non condensible mol mass (kg/mol)   
204c               Compute A and B coefficient use to compute
205c               mean molecular mass Mair defined by
206c               1/Mair = q(ico2)/m_co2 + (1-q(ico2))/m_noco2
207c               1/Mair = A*q(ico2) + B
208                A =(1/m_co2 - 1/m_noco2)
209                B=1/m_noco2
210             endif
211           enddo
212c          minimum CO2 mix. ratio below which mixing occur with layer above:
213           qco2min =0.75 
214         end if
[890]215      ENDIF ! of IF (firstcall)
[38]216      zcpi=1./cpp
217c
218c======================================================================
219c    Calcul of CO2 condensation sublimation
220c    ============================================================
221
222c    Used variable :
223c       piceco2(ngrid)   :  amount of co2 ice on the ground (kg/m2)
224c       zcondicea(ngrid,l):  condensation rate in layer  l  (kg/m2/s)
225c       zcondices(ngrid):  condensation rate on the ground (kg/m2/s)
226c       zfallice(ngrid,l):amount of ice falling from layer l (kg/m2/s)
227c                           
[1047]228c       pdtc(ngrid,nlayer)  : dT/dt due to cond/sub
[38]229c
230c
231c     Tendencies set to 0 (except pdtc)
232c     -------------------------------------
233      DO l=1,nlayer
234         DO ig=1,ngrid
235           zcondicea(ig,l) = 0.
236           zfallice(ig,l) = 0.
237           pduc(ig,l)  = 0
238           pdvc(ig,l)  = 0
239         END DO
240      END DO
241         
[1036]242      DO iq=1,nq
[38]243      DO l=1,nlayer
244         DO ig=1,ngrid
245           pdqc(ig,l,iq)  = 0
246         END DO
247      END DO
248      END DO
249
250      DO ig=1,ngrid
251         zfallice(ig,nlayer+1) = 0.
252         zcondices(ig) = 0.
253         pdtsrfc(ig) = 0.
254         pdpsrf(ig) = 0.
255         condsub(ig) = .false.
256         zdiceco2(ig) = 0.
257      ENDDO
258      zfallheat=0
259
260c     *************************
261c     ATMOSPHERIC CONDENSATION
262c     *************************
263
264c     Compute CO2 Volume mixing ratio
265c     -------------------------------
266      if (improved_ztcond.and.(ico2.ne.0)) then
267         DO l=1,nlayer
268            DO ig=1,ngrid
269              qco2=pq(ig,l,ico2)+pdq(ig,l,ico2)*ptimestep
270c             Mean air molecular mass = 1/(q(ico2)/m_co2 + (1-q(ico2))/m_noco2)
271              mmean=1/(A*qco2 +B)
272              vmr_co2(ig,l) = qco2*mmean/m_co2
273            ENDDO
274         ENDDO
275      else
276         DO l=1,nlayer
277            DO ig=1,ngrid
278              vmr_co2(ig,l)=0.95
279            ENDDO
280         ENDDO
281      end if
282
283c     forecast of atmospheric temperature zt and frost temperature ztcond
284c     --------------------------------------------------------------------
285
286      DO l=1,nlayer
287         DO ig=1,ngrid
288            zt(ig,l)=pt(ig,l)+ pdt(ig,l)*ptimestep
289!            ztcond(ig,l)=1./(bcond-acond*log(.0095*pplay(ig,l)))
290            ztcond(ig,l)=
291     &         1./(bcond-acond*log(.01*vmr_co2(ig,l)*pplay(ig,l)))
292            if (pplay(ig,l).lt.1e-4) ztcond(ig,l)=0.0 !mars Monica
293         ENDDO
294      ENDDO
[327]295
[328]296      ztcond(:,nlayer+1)=ztcond(:,nlayer)
[38]297 
298c      Condensation/sublimation in the atmosphere
299c      ------------------------------------------
300c      (calcul of zcondicea , zfallice and pdtc)
301c
302      DO l=nlayer , 1, -1
303         DO ig=1,ngrid
304           pdtc(ig,l)=0.
305           IF((zt(ig,l).LT.ztcond(ig,l)).or.(zfallice(ig,l+1).gt.0))THEN
306               condsub(ig)=.true.
307               IF (zfallice(ig,l+1).gt.0) then 
308                 zfallheat=zfallice(ig,l+1)*
309     &           (pphi(ig,l+1)-pphi(ig,l) +
310     &          cpice*(ztcond(ig,l+1)-ztcond(ig,l)))/latcond
311               ELSE
312                   zfallheat=0.
313               ENDIF
314               pdtc(ig,l)=(ztcond(ig,l) - zt(ig,l))/ptimestep
315               zcondicea(ig,l)=(pplev(ig,l)-pplev(ig,l+1))
316     &                        *ccond*pdtc(ig,l)- zfallheat
317c              Case when the ice from above sublimes entirely
318c              """""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""
319               IF (zfallice(ig,l+1).lt.- zcondicea(ig,l)) then
320                  pdtc(ig,l)=(-zfallice(ig,l+1)+zfallheat)/
321     &              (ccond*(pplev(ig,l)-pplev(ig,l+1)))
322                  zcondicea(ig,l)= -zfallice(ig,l+1)
323               END IF
324
325               zfallice(ig,l) = zcondicea(ig,l)+zfallice(ig,l+1)
326            END IF
327         ENDDO
328      ENDDO
329
330c     *************************
331c       SURFACE  CONDENSATION
332c     *************************
333
334c     forecast of ground temperature ztsrf and frost temperature ztcondsol
335c     --------------------------------------------------------------------
336      DO ig=1,ngrid
337         ztcondsol(ig)=
338     &          1./(bcond-acond*log(.01*vmr_co2(ig,1)*pplev(ig,1)))
339         ztsrf(ig) = ptsrf(ig) + pdtsrf(ig)*ptimestep
340      ENDDO
341
342c
343c      Condensation/sublimation on the ground
344c      --------------------------------------
345c      (calcul of zcondices , pdtsrfc)
346c
347      DO ig=1,ngrid
348         IF(ig.GT.ngrid/2+1) THEN
349            icap=2
350         ELSE
351            icap=1
352         ENDIF
353       
354c
355c        Loop on where we have  condensation/ sublimation
356         IF ((ztsrf(ig) .LT. ztcondsol(ig)) .OR.   ! ground cond
357     $       (zfallice(ig,1).NE.0.) .OR.           ! falling snow
358     $      ((ztsrf(ig) .GT. ztcondsol(ig)) .AND.  ! ground sublim.
359     $      ((piceco2(ig)+zfallice(ig,1)*ptimestep) .NE. 0.))) THEN
360            condsub(ig) = .true.
361
362            IF (zfallice(ig,1).gt.0) then 
363                 zfallheat=zfallice(ig,1)*
364     &           (pphi(ig,1)- phisfi(ig) +
[890]365     &           cpice*(ztcond(ig,1)-ztcondsol(ig)))/latcond
[38]366            ELSE
367                 zfallheat=0.
368            ENDIF
369
370c           condensation or partial sublimation of CO2 ice
371c           """""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""
372            zcondices(ig)=pcapcal(ig)*(ztcondsol(ig)-ztsrf(ig))
373     &      /(latcond*ptimestep)         - zfallheat
374            pdtsrfc(ig) = (ztcondsol(ig) - ztsrf(ig))/ptimestep
375       
376c           If the entire CO_2 ice layer sublimes
377c           """"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""
378c           (including what has just condensed in the atmosphere)
379
380            IF((piceco2(ig)/ptimestep+zfallice(ig,1)).LE.
381     &          -zcondices(ig))THEN
382               zcondices(ig) = -piceco2(ig)/ptimestep - zfallice(ig,1)
383               pdtsrfc(ig)=(latcond/pcapcal(ig))*
384     &         (zcondices(ig)+zfallheat)
385            END IF
386
387c           Changing CO2 ice amount and pressure :
388c           """"""""""""""""""""""""""""""""""""
389
390            zdiceco2(ig) = zcondices(ig) + zfallice(ig,1)
391            piceco2(ig) = piceco2(ig) + zdiceco2(ig)*ptimestep
392            pdpsrf(ig) = -zdiceco2(ig)*g
393
394            IF(ABS(pdpsrf(ig)*ptimestep).GT.pplev(ig,1)) THEN
395               PRINT*,'STOP in condens'
396               PRINT*,'condensing more than total mass'
397               PRINT*,'Grid point ',ig
398               PRINT*,'Ps = ',pplev(ig,1)
399               PRINT*,'d Ps = ',pdpsrf(ig)
400               STOP
401            ENDIF
402         END IF ! if there is condensation/sublimmation
403      ENDDO ! of DO ig=1,ngrid
404
405c  ********************************************************************
406c  Surface albedo and emissivity of the surface below the snow (emisref)
407c  ********************************************************************
408c     Prepare the case where albedo varies with insolation:
409c     ----------------------------------------------------
410!      if (fluxdependent) then
411!
412c       Calcul du flux moyen (zonal mean)
413!        do j=1,jjp1
414!           Fluxmean(j)=0     
415!           do i=1,iim
416!               ig=1+(j-2)*iim +i
417!               if(j.eq.1) ig=1
418!               if(j.eq.jjp1) ig=ngrid
419!               Fluxmean(j)=Fluxmean(j)+fluxsurf_sw(ig,1)
420!     $            +fluxsurf_sw(ig,2)
421!           enddo
422!           Fluxmean(j)=Fluxmean(j)/float(iim)
423!        enddo
424!
425c       const A and B used to calculate the albedo which depends on solar flux
426c       albedice=constA+constB*Flux
427c       constT = time step to calculate the solar flux when flux decreases         
428!         constA=0.26
429c        constA=0.33
430c        constA=0.186
431!         constB=0.00187
432!         constT=10
433!      endif ! of if (fluxdependent)
434
435!     Check that amont of CO2 ice is not problematic
436      DO ig=1,ngrid
437           if(.not.piceco2(ig).ge.0.) THEN
438              if(piceco2(ig).le.-5.e-8) print*,
439     $         'WARNING newcondens piceco2(',ig,')=', piceco2(ig)
440               piceco2(ig)=0.
441           endif
442      ENDDO
443     
444!     Set albedo and emissivity of the surface
445!     ----------------------------------------
446      CALL albedocaps(zls,ngrid,piceco2,psolaralb,emisref)
447
448c     Calcul de l'albedo
449c     ------------------
450!         do ig =1,ngrid
451!           IF(ig.GT.ngrid/2+1) THEN
452!              icap=2
453!           ELSE
454!              icap=1
455!           ENDIF
456!           IF(firstcall2) THEN
457!           albediceF(ig)=albedice(icap)
458!           ENDIF
459c       if there is still co2ice        ccccccccccccccccccccccc
460!           if (piceco2(ig).gt.0) then
461!              emisref(ig) = emisice(icap)
462
463c     if flux dependent albedo is used
464c     --------------------------------
465!             if (fluxdependent) then
466!                j=INT((ig-2)/iim)+2
467!                if(ig.eq.1) j=1
468!                if(ig.eq.ngrid) j=jjp1
469c                albediceF_new(ig)=MIN(constA+constB*Fluxmean(j),
470c     $          constA+constB*250)
471!                  albediceF_new(ig)=constA+constB*Fluxmean(j)
472!                if (albediceF(ig).gt.albediceF_new(ig)) then
473!                   albediceF(ig)=albediceF(ig)+ ptimestep/(daysec*
474!     $             constT)*(albediceF_new(ig)-albediceF(ig))
475!                else
476!                   albediceF(ig)=albediceF_new(ig)
477!                endif
478c               if part of the ice is transparent
479c               slopy = pente de la droite:  alpha = y*co2ice/1620
480c               pour une valeur superieur a une epaisseur de glace donnee
481c               ici, epaisseur limite = 10cm
482!                if (transparency) then
483!                slopy=1/(1620*0.10)
484!                alpha=MIN(slopy*piceco2(ig),1.)
485!                psolaralb(ig,1) = alpha*albediceF(ig)
486!     $                           +(1-alpha)*albedodat(ig)
487!                psolaralb(ig,2) = psolaralb(ig,1)
488!                else
489!                psolaralb(ig,1) = albediceF(ig)
490!                psolaralb(ig,2) = psolaralb(ig,1)
491!                endif
492!             else
493c           transparency set to true and fluxdependent set to false           
494!                if (transparency) then
495!                slopy=1/(1620*0.10)
496!                alpha=MIN(slopy*piceco2(ig),1.)
497!                psolaralb(ig,1) = alpha*albedice(icap)
498!     $                           +(1-alpha)*albedodat(ig)
499!                psolaralb(ig,2) = psolaralb(ig,1)
500!                else
501c           simplest case: transparency and flux dependent set to false
502!                psolaralb(ig,1) = albedice(icap)
503!                psolaralb(ig,2) = albedice(icap)
504!                endif
505!             endif   
506c         no more co2ice, albedo = ground albedo
507!           else
508!              psolaralb(ig,1) = albedodat(ig)
509!              psolaralb(ig,2) = albedodat(ig)
510!              emisref(ig) = emissiv
511!              pemisurf(ig) = emissiv
512!           endif
513!         end do ! end of the ig loop
514
515! set pemisurf() to emissiv when there is bare surface (needed for co2snow)
516      DO ig=1,ngrid
517        if (piceco2(ig).eq.0) then
518          pemisurf(ig)=emissiv
519        endif
520      ENDDO
521
522!         firstcall2=.false.
523c ***************************************************************
524c  Correction to account for redistribution between sigma or hybrid
525c  layers when changing surface pressure (and warming/cooling
526c  of the CO2 currently changing phase).
527c *************************************************************
528
529      DO ig=1,ngrid
530        if (condsub(ig)) then
531           do l=1,nlayer
532             ztc(l)  =zt(ig,l)   +pdtc(ig,l)  *ptimestep
533             zu(l)   =pu(ig,l)   +pdu( ig,l)  *ptimestep
534             zv(l)   =pv(ig,l)   +pdv( ig,l)  *ptimestep
[1036]535            do iq=1,nq
[38]536             zq(l,iq)=pq(ig,l,iq)+pdq(ig,l,iq)*ptimestep
537            enddo
538           end do
539
540c  Mass fluxes through the sigma levels (kg.m-2.s-1)  (>0 when up)
541c  """"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""
542
543            zmflux(1) = -zcondices(ig)
544            DO l=1,nlayer
545             zmflux(l+1) = zmflux(l) -zcondicea(ig,l)
546     &        + (bp(l)-bp(l+1))*(zfallice(ig,1)-zmflux(1))
547c zmflux set to 0 if very low to avoid: top layer is disappearing in v1ld 
548          if (abs(zmflux(l+1)).lt.1E-13.OR.bp(l+1).eq.0.) zmflux(l+1)=0.
549            END DO
550
551c Mass of each layer
552c ------------------
553            DO l=1,nlayer
554              masse(l)=(pplev(ig,l) - pplev(ig,l+1))/g
555            END DO
556
557
558c  Corresponding fluxes for T,U,V,Q
559c  """"""""""""""""""""""""""""""""
560
561c           averaging operator for TRANSPORT 
562c           """"""""""""""""""""""""""""""""
563c           Value transfert at the surface interface when condensation
564c           sublimation:
565            ztm(1) = ztsrf(ig) + pdtsrfc(ig)*ptimestep
566            zum(1) = 0 
567            zvm(1) = 0 
[1036]568            do iq=1,nq
[38]569              zqm(1,iq)=0. ! most tracer do not condense !
570            enddo
571c           Special case if one of the tracer is CO2 gas
572            if (ico2.ne.0) zqm(1,ico2)=1. ! flux is 100% CO2
573
574c           Van Leer scheme:
575            DO l=1,nlayer+1
576                w(l)=-zmflux(l)*ptimestep
577            END DO
578            call vl1d(ztc,2.,masse,w,ztm)
579            call vl1d(zu ,2.,masse,w,zum)
580            call vl1d(zv ,2.,masse,w,zvm)
[1036]581            do iq=1,nq
[38]582             do l=1,nlayer
583              zq1(l)=zq(l,iq)
584             enddo
585             zqm1(1)=zqm(1,iq)
586             call vl1d(zq1,2.,masse,w,zqm1)
587             do l=2,nlayer
588              zq( l,iq)=zq1(l)
589              zqm(l,iq)=zqm1(l)
590             enddo
591            enddo
592
593c           Surface condensation affects low winds
594            if (zmflux(1).lt.0) then
595                zum(1)= zu(1) *  (w(1)/masse(1))
596                zvm(1)= zv(1) *  (w(1)/masse(1))
597                if (w(1).gt.masse(1)) then ! ensure numerical stability
598                  zum(1)= (zu(1)-zum(2))*masse(1)/w(1) + zum(2)
599                  zvm(1)= (zv(1)-zvm(2))*masse(1)/w(1) + zvm(2)
600                end if
601            end if
602                   
603            ztm(nlayer+1)= ztc(nlayer) ! should not be used, but...
604            zum(nlayer+1)= zu(nlayer)  ! should not be used, but...
605            zvm(nlayer+1)= zv(nlayer)  ! should not be used, but...
[1036]606            do iq=1,nq
[38]607             zqm(nlayer+1,iq)= zq(nlayer,iq)
608            enddo
[86]609
610#ifdef MESOSCALE
611!!!! AS: This part must be commented in the mesoscale model
612!!!! AS: ... to avoid instabilities.
613!!!! AS: you have to compile with -DMESOSCALE to do so
614#else 
[38]615c           Tendencies on T, U, V, Q
616c           """"""""""""""""""""""""
617            DO l=1,nlayer
618 
619c             Tendencies on T
620                zdtsig(ig,l) = (1/masse(l)) *
621     &        ( zmflux(l)*(ztm(l) - ztc(l))
622     &        - zmflux(l+1)*(ztm(l+1) - ztc(l))
623     &        + zcondicea(ig,l)*(ztcond(ig,l)-ztc(l))  )
624                pdtc(ig,l) =  pdtc(ig,l) + zdtsig(ig,l)
625
626c             Tendencies on U
627                pduc(ig,l)   = (1/masse(l)) *
628     &        ( zmflux(l)*(zum(l) - zu(l))
629     &        - zmflux(l+1)*(zum(l+1) - zu(l)) )
630
631
632c             Tendencies on V
633                pdvc(ig,l)   = (1/masse(l)) *
634     &        ( zmflux(l)*(zvm(l) - zv(l))
635     &        - zmflux(l+1)*(zvm(l+1) - zv(l)) )
636
637            END DO
[86]638#endif
[38]639
640c           Tendencies on Q
[1036]641            do iq=1,nq
[38]642!              if (noms(iq).eq.'co2') then
643              if (iq.eq.ico2) then
644c               SPECIAL Case when the tracer IS CO2 :
645                DO l=1,nlayer
646                  pdqc(ig,l,iq)= (1/masse(l)) *
647     &           ( zmflux(l)*(zqm(l,iq) - zq(l,iq))
648     &           - zmflux(l+1)*(zqm(l+1,iq) - zq(l,iq))
649     &           + zcondicea(ig,l)*(zq(l,iq)-1.) )
650                END DO
651              else
652                DO l=1,nlayer
653                  pdqc(ig,l,iq)= (1/masse(l)) *
654     &           ( zmflux(l)*(zqm(l,iq) - zq(l,iq))
655     &           - zmflux(l+1)*(zqm(l+1,iq) - zq(l,iq))
656     &           + zcondicea(ig,l)*zq(l,iq) )
657                END DO
658              end if
659            enddo
660
661c           --------------------------------------------------------
662c           Roughly Simulate Molecular mixing when CO2 is too depleted by
663c           Surface condensation (mixing starts if qco2 < qco2min ) 
664c           FF 06/2004
665c           WARNING : this is now done in convadj, better (FF 02/2005)
666c           --------------------------------------------------------
667            flag=0  ! now done in convadj : must be =0
668            if (flag.eq.1) then
669            if(ico2.gt.0) then   ! relevant only if one tracer is CO2
670             if(pq(ig,1,ico2)+(pdq(ig,1,ico2)+pdqc(ig,1,ico2))*ptimestep
671     &       .lt.qco2min) then
[1036]672                do iq=1,nq
[38]673                  zq(1,iq)=pq(ig,1,iq)
674     &                     +(pdq(ig,1,iq)+pdqc(ig,1,iq))*ptimestep
675                  Smq(1,iq) = masse(1)*zq(1,iq)
676                end do
677                Sm(1)  = masse(1)
[1047]678                do l =2,nlayer
[1036]679                  do iq=1,nq
[38]680                     zq(l,iq)=pq(ig,l,iq)
681     &                        +(pdq(ig,l,iq)+pdqc(ig,l,iq))*ptimestep
682                     smq(l,iq) = smq(l-1,iq) + masse(l)*zq(l,iq)
683                  end do
684                  sm(l) = sm(l-1) + masse(l)
685                  if(zq(l,ico2).gt.qco2min) then
686c                   mixmas: mass of atmosphere that must be mixed to reach qco2min
687                    mixmas = (sm(l-1)*zq(l,ico2)-Smq(l-1,ico2))
688     &                      /(zq(l,ico2)-qco2min)
689                    if((mixmas.le.sm(l)))then
690c                      OK if mixed mass less than mass of layers affected
691                       nmix=l   ! number of layer affected by mixing
692                       goto 99
693                    end if
694                  end if
695                 end do
696 99              continue
[1036]697                 do iq=1,nq
[38]698                   qmix=zq(nmix,iq)
699     &             +(Smq(nmix-1,iq)-zq(nmix,iq)*Sm(nmix-1))/mixmas
700                   do l=1,nmix-1
701                      pdqc(ig,l,iq)=
702     &                  (qmix-pq(ig,l,iq))/ptimestep - pdq(ig,l,iq)
703                   end do
704c                  layer only partly mixed :
705                   pdqc(ig,nmix,iq)=(
706     &             qmix+(Sm(nmix)-mixmas)*(zq(nmix,iq)-qmix)/masse(nmix)
707     &             -pq(ig,nmix,iq))/ptimestep -pdq(ig,nmix,iq)
708
709                 end do
710             end if
711            end if
712
713        endif   ! (flag.eq.1)
714       end if ! if (condsub)
715      END DO  ! loop on ig
716
717c ***************************************************************
718c   CO2 snow / clouds scheme
719c ***************************************************************
720
721      call co2snow(ngrid,nlayer,ptimestep,emisref,condsub,pplev,
722     &        zcondicea,zcondices,zfallice,pemisurf)
723
724c ***************************************************************
725c Ecriture des diagnostiques
726c ***************************************************************
727
728c     DO l=1,nlayer
729c        DO ig=1,ngrid
730c         Taux de cond en kg.m-2.pa-1.s-1
731c          tconda1(ig,l)=zcondicea(ig,l)/(pplev(ig,l)-pplev(ig,l+1))
732c          Taux de cond en kg.m-3.s-1
733c          tconda2(ig,l)=tconda1(ig,l)*pplay(ig,l)*g/(r*pt(ig,l))
734c        END DO
735c     END DO
[1047]736c     call WRITEDIAGFI(ngrid,'tconda1',
[38]737c    &'Taux de condensation CO2 atmospherique /Pa',
738c    & 'kg.m-2.Pa-1.s-1',3,tconda1)
[1047]739c     call WRITEDIAGFI(ngrid,'tconda2',
[38]740c    &'Taux de condensation CO2 atmospherique /m',
741c    & 'kg.m-3.s-1',3,tconda2)
742
743! output falling co2 ice in 1st layer:
[1047]744!      call WRITEDIAGFI(ngrid,'fallice',
[38]745!     &'Precipitation of co2 ice',
746!     & 'kg.m-2.s-1',2,zfallice(1,1))
747
748!! Specific stuff to bound co2 tracer values ....
749      if (bound_qco2.and.(ico2.ne.0)) then
[890]750        do ig=1,ngrid
751          do l=1,nlayer
[38]752            zqco2=pq(ig,l,ico2)
753     &            +(pdq(ig,l,ico2)+pdqc(ig,l,ico2))*ptimestep
754            if (zqco2.gt.qco2max) then
755            ! correct pdqc:
756              pdqc(ig,l,ico2)=((qco2max-pq(ig,l,ico2))/ptimestep)
757     &                               -pdq(ig,l,ico2)
758              write(*,*) "newcondens: adapting pdqc(ig,l,ico2)",
759     &                   " so that co2 conc. does not exceed",qco2max
760              write(*,*) "   ig:",ig,"  l:",l
761            endif ! of if (zqco2.gt.qco2max)
762            if (zqco2.lt.qco2mini) then
763            ! correct pdqc:
764              pdqc(ig,l,ico2)=((qco2mini-pq(ig,l,ico2))/ptimestep)
765     &                               -pdq(ig,l,ico2)
766              write(*,*) "newcondens: adapting pdqc(ig,l,ico2)",
767     &                   " so that co2 conc. is not less than",qco2mini
768              write(*,*) "   ig:",ig,"  l:",l
769            endif ! of if (zqco2.lt.qco2mini)
770          end do
771        enddo
772      endif ! of if (bound_qco2.and.(ico2.ne.0)) then
773
774      return
775      end
776
777
778
779c *****************************************************************
780      SUBROUTINE vl1d(q,pente_max,masse,w,qm)
781c
782c   
783c     Operateur de moyenne inter-couche pour calcul de transport type
784c     Van-Leer " pseudo amont " dans la verticale
785c    q,w sont des arguments d'entree  pour le s-pg ....
786c    masse : masse de la couche Dp/g
787c    w : masse d'atm ``transferee'' a chaque pas de temps (kg.m-2)
788c    pente_max = 2 conseillee
789c
790c
791c   --------------------------------------------------------------------
792      IMPLICIT NONE
793
794#include "dimensions.h"
795
796c
797c
798c
799c   Arguments:
800c   ----------
801      real masse(llm),pente_max
802      REAL q(llm),qm(llm+1)
803      REAL w(llm+1)
804c
805c      Local
806c   ---------
807c
808      INTEGER l
809c
810      real dzq(llm),dzqw(llm),adzqw(llm),dzqmax
811      real sigw, Mtot, MQtot
812      integer m
813c     integer ismax,ismin
814
815
816c    On oriente tout dans le sens de la pression
817c     W > 0 WHEN DOWN !!!!!!!!!!!!!
818
819      do l=2,llm
820            dzqw(l)=q(l-1)-q(l)
821            adzqw(l)=abs(dzqw(l))
822      enddo
823
824      do l=2,llm-1
825            if(dzqw(l)*dzqw(l+1).gt.0.) then
826                dzq(l)=0.5*(dzqw(l)+dzqw(l+1))
827            else
828                dzq(l)=0.
829            endif
830            dzqmax=pente_max*min(adzqw(l),adzqw(l+1))
831            dzq(l)=sign(min(abs(dzq(l)),dzqmax),dzq(l))
832      enddo
833
834         dzq(1)=0.
835         dzq(llm)=0.
836
837       do l = 1,llm-1
838
839c         Regular scheme (transfered mass < layer mass)
840c         ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
841          if(w(l+1).gt.0. .and. w(l+1).le.masse(l+1)) then
842             sigw=w(l+1)/masse(l+1)
843             qm(l+1)=(q(l+1)+0.5*(1.-sigw)*dzq(l+1))
844          else if(w(l+1).le.0. .and. -w(l+1).le.masse(l)) then
845             sigw=w(l+1)/masse(l)
846             qm(l+1)=(q(l)-0.5*(1.+sigw)*dzq(l))
847
848c         Extended scheme (transfered mass > layer mass)
849c         ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
850          else if(w(l+1).gt.0.) then
851             m=l+1
852             Mtot = masse(m)
853             MQtot = masse(m)*q(m)
854             do while ((m.lt.llm).and.(w(l+1).gt.(Mtot+masse(m+1))))
855                m=m+1
856                Mtot = Mtot + masse(m)
857                MQtot = MQtot + masse(m)*q(m)
858             end do
859             if (m.lt.llm) then
860                sigw=(w(l+1)-Mtot)/masse(m+1)
861                qm(l+1)= (1/w(l+1))*(MQtot + (w(l+1)-Mtot)*
862     &          (q(m+1)+0.5*(1.-sigw)*dzq(m+1)) )
863             else
864                w(l+1) = Mtot
865                qm(l+1) = Mqtot / Mtot
866                write(*,*) 'top layer is disapearing !'
867                stop
868             end if
869          else      ! if(w(l+1).lt.0)
870             m = l-1
871             Mtot = masse(m+1)
872             MQtot = masse(m+1)*q(m+1)
[120]873             if (m.gt.0) then ! because some compilers will have problems
874                              ! evaluating masse(0)
875              do while ((m.gt.0).and.(-w(l+1).gt.(Mtot+masse(m))))
[38]876                m=m-1
877                Mtot = Mtot + masse(m+1)
878                MQtot = MQtot + masse(m+1)*q(m+1)
[120]879                if (m.eq.0) exit
880              end do
881             endif
[38]882             if (m.gt.0) then
883                sigw=(w(l+1)+Mtot)/masse(m)
884                qm(l+1)= (-1/w(l+1))*(MQtot + (-w(l+1)-Mtot)*
885     &          (q(m)-0.5*(1.+sigw)*dzq(m))  )
886             else
887                qm(l+1)= (-1/w(l+1))*(MQtot + (-w(l+1)-Mtot)*qm(1))
888             end if   
889          end if
890       enddo
891
892c     boundary conditions (not used in newcondens !!)
893c         qm(llm+1)=0.
894c         if(w(1).gt.0.) then
895c            qm(1)=q(1)
896c         else
897c           qm(1)=0.
898c         end if
899
900      return
901      end
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.