1 | SUBROUTINE newsedim(ngrid,nlay,naersize,nrhosize,ptimestep, |
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2 | & pplev,masse,epaisseur,pt,rd,rho,pqi,wq,beta) |
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3 | USE comcstfi_h |
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4 | IMPLICIT NONE |
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5 | |
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6 | c======================================================================= |
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7 | c |
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8 | c Compute sedimentation of 1 tracer |
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9 | c of radius rd (m) and density rho (kg.m-3) |
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10 | c |
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11 | c======================================================================= |
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12 | |
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13 | c----------------------------------------------------------------------- |
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14 | c declarations: |
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15 | c ------------- |
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16 | |
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17 | !#include "dimensions.h" |
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18 | !#include "dimphys.h" |
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19 | |
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20 | c |
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21 | c arguments: |
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22 | c ---------- |
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23 | |
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24 | INTEGER,INTENT(IN) :: ngrid,nlay,naersize,nrhosize |
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25 | REAL,INTENT(IN) :: ptimestep ! pas de temps physique (s) |
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26 | REAL,INTENT(IN) :: pplev(ngrid,nlay+1) ! pression aux inter-couches (Pa) |
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27 | REAL,INTENT(IN) :: pt(ngrid,nlay) ! temperature au centre des couches (K) |
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28 | real,intent(in) :: masse (ngrid,nlay) ! masse d'une couche (kg) |
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29 | real,intent(in) :: epaisseur (ngrid,nlay) ! epaisseur d'une couche (m) |
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30 | real,intent(in) :: rd(naersize) ! particle radius (m) |
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31 | real,intent(in) :: rho(nrhosize) ! particle density (kg.m-3) |
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32 | |
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33 | |
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34 | c Traceurs : |
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35 | real,intent(inout) :: pqi(ngrid,nlay) ! traceur (e.g. ?/kg) |
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36 | real,intent(out) :: wq(ngrid,nlay+1) ! flux de traceur durant timestep (?/m-2) |
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37 | real,intent(in) :: beta ! correction for the shape of the particles |
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38 | ! (see Murphy et al. JGR 1990 vol.95) |
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39 | ! beta=1 for spheres |
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40 | ! beta=0.85 for irregular particles |
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41 | ! beta=0.5 for disk shaped particles |
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42 | |
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43 | c local: |
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44 | c ------ |
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45 | |
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46 | INTEGER l,ig, k, i |
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47 | REAL rfall,rhofall |
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48 | |
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49 | LOGICAL,SAVE :: firstcall=.true. |
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50 | |
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51 | c Traceurs : |
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52 | c ~~~~~~~~ |
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53 | real traversee (ngrid,nlay) |
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54 | real vstokes(ngrid,nlay) |
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55 | real w(ngrid,nlay) |
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56 | real ptop, dztop, Ep, Stra |
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57 | |
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58 | |
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59 | c Physical constant |
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60 | c ~~~~~~~~~~~~~~~~~ |
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61 | c Gas molecular viscosity (N.s.m-2) |
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62 | real,parameter :: visc=1.e-5 ! CO2 |
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63 | c Effective gas molecular radius (m) |
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64 | real,parameter :: molrad=2.2e-10 ! CO2 |
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65 | |
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66 | c local and saved variable |
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67 | real,save :: a,b |
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68 | |
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69 | |
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70 | c ** un petit test de coherence |
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71 | c -------------------------- |
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72 | |
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73 | IF (firstcall) THEN |
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74 | |
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75 | firstcall=.false. |
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76 | |
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77 | |
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78 | c Preliminary calculations for sedimenation velocity : |
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79 | c ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ |
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80 | |
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81 | c - Constant to compute stokes speed simple formulae |
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82 | c (Vstokes = b * rho* r**2 avec b= (2/9) * rho * g / visc |
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83 | b = 2./9. * g / visc |
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84 | ENDIF ! of IF(firstcall) |
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85 | |
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86 | c - Constant to compute gas mean free path |
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87 | c l= (T/P)*a, avec a = ( 0.707*8.31/(4*pi*molrad**2 * avogadro)) |
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88 | a = 0.707*8.31/(4*3.1416* molrad*molrad * 6.023e23) |
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89 | |
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90 | c - Correction to account for non-spherical shape (Murphy et al. 1990) |
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91 | a = a * beta |
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92 | |
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93 | |
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94 | |
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95 | c----------------------------------------------------------------------- |
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96 | c 1. initialisation |
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97 | c ----------------- |
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98 | |
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99 | c Sedimentation velocity (m/s) |
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100 | c ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ |
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101 | c (stokes law corrected for low pressure by the Cunningham |
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102 | c slip-flow correction according to Rossow (Icarus 36, 1-50, 1978) |
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103 | |
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104 | do l=1,nlay |
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105 | do ig=1, ngrid |
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106 | c radius |
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107 | if (naersize.eq.1) then |
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108 | rfall=rd(1) |
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109 | else |
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110 | i=ngrid*(l-1)+ig |
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111 | rfall=rd(i) |
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112 | endif |
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113 | c density |
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114 | if (nrhosize.eq.1) then |
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115 | rhofall=rho(1) |
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116 | else |
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117 | i=ngrid*(l-1)+ig |
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118 | rhofall=rho(i) |
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119 | endif |
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120 | c vstokes |
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121 | vstokes(ig,l) = b * rhofall * rfall*rfall * |
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122 | & (1 + 1.333* ( a*pt(ig,l)/pplev(ig,l) )/rfall) |
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123 | |
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124 | c Layer crossing time (s) : |
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125 | traversee(ig,l)= epaisseur(ig,l)/vstokes(ig,l) |
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126 | end do |
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127 | end do |
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128 | |
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129 | |
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130 | c Calcul de la masse d'atmosphere correspondant a q transferee |
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131 | c ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ |
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132 | c (e.g. on recherche le niveau en dessous de laquelle le traceur |
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133 | c va traverser le niveau intercouche l : "dztop" est sa hauteur |
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134 | c au dessus de l (m), "ptop" est sa pression (Pa)) |
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135 | |
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136 | do l=1,nlay |
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137 | do ig=1, ngrid |
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138 | |
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139 | dztop = vstokes(ig,l)* ptimestep |
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140 | Ep=0 |
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141 | k=0 |
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142 | |
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143 | w(ig,l) = 0. !! JF+AS ajout initialisation |
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144 | c ************************************************************** |
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145 | c Simple Method |
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146 | |
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147 | cc w(ig,l) = |
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148 | cc & (1.- exp(-dztop*g/(r*pt(ig,l))))*pplev(ig,l) / g |
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149 | cccc write(*,*) 'OK simple method l,w =', l, w(ig,l) |
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150 | cccc write(*,*) 'OK simple method dztop =', dztop |
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151 | |
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152 | w(ig,l) = 1. - exp(-dztop*g/(r*pt(ig,l))) |
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153 | !!! Diagnostic: JF. Fix: AS. Date: 05/11 |
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154 | !!! Probleme arrondi avec la quantite ci-dessus |
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155 | !!! ---> vaut 0 pour -dztop*g/(r*pt(ig,l)) trop petit |
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156 | !!! ---> dans ce cas on utilise le developpement limite ! |
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157 | !!! ---> exp(-x) = 1 - x lorsque x --> 0 avec une erreur de x^2 / 2 |
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158 | IF ( w(ig,l) .eq. 0. ) THEN |
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159 | w(ig,l) = ( dztop*g/(r*pt(ig,l)) ) * pplev(ig,l) / g |
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160 | ELSE |
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161 | w(ig,l) = w(ig,l) * pplev(ig,l) / g |
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162 | ENDIF |
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163 | |
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164 | |
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165 | c ************************************************************** |
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166 | cccc Complex method : |
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167 | if (dztop.gt.epaisseur(ig,l)) then !!!if on traverse plus d'une couche |
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168 | cccc Cas ou on "epuise" la couche l : On calcule le flux |
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169 | cccc Venant de dessus en tenant compte de la variation de Vstokes |
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170 | c ************************************************************** |
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171 | Ep= epaisseur(ig,l) |
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172 | Stra= traversee(ig,l) |
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173 | do while(dztop.gt.Ep.and.l+k+1.le.nlay) |
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174 | k=k+1 |
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175 | dztop= Ep + vstokes(ig,l+k)*(ptimestep -Stra) |
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176 | Ep = Ep + epaisseur(ig,l+k) |
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177 | Stra = Stra + traversee(ig,l+k) |
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178 | enddo |
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179 | Ep = Ep - epaisseur(ig,l+k) |
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180 | !ptop=pplev(ig,l+k)*exp(-(dztop-Ep)*g/(r*pt(ig,l+k))) |
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181 | |
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182 | !!! JF+AS 05/11 Probleme arrondi potentiel, meme solution que ci-dessus |
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183 | ptop=exp(-(dztop-Ep)*g/(r*pt(ig,l+k))) |
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184 | IF ( ptop .eq. 1. ) THEN |
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185 | !PRINT*, 'newsedim: exposant trop petit ', ig, l |
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186 | ptop=pplev(ig,l+k) * ( 1. - (dztop-Ep)*g/(r*pt(ig,l+k))) |
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187 | ELSE |
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188 | ptop=pplev(ig,l+k) * ptop |
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189 | ENDIF |
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190 | w(ig,l) = (pplev(ig,l) - Ptop)/g |
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191 | |
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192 | endif !!!!!if complex method |
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193 | |
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194 | |
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195 | cc write(*,*) 'OK new method l,w =', l, w(ig,l) |
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196 | cc write(*,*) 'OK new method dztop =', dztop |
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197 | cc if(l.eq.7)write(*,*)'l=7,k,pplev,Ptop',pplev(ig,l),Ptop |
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198 | cc if(l.eq.7)write(*,*)'l=7,dztop,Ep',dztop,Ep |
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199 | cc if(l.eq.6)write(*,*)'l=6,k, w',k, w(1,l) |
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200 | cc if(l.eq.7)write(*,*)'l=7,k, w',k, w(1,l) |
---|
201 | cc if(l.eq.8)write(*,*)'l=8,k, w',k, w(1,l) |
---|
202 | c ************************************************************** |
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203 | |
---|
204 | |
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205 | end do |
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206 | end do |
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207 | |
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208 | call vlz_fi(ngrid,nlay,pqi,2.,masse,w,wq) |
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209 | c write(*,*) ' newsed: wq(6), wq(7), q(6)', |
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210 | c & wq(1,6),wq(1,7),pqi(1,6) |
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211 | |
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212 | |
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213 | RETURN |
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214 | END |
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215 | |
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