source: trunk/LMDZ.MARS/libf/phymars/watercloud_mod.F @ 2947

Last change on this file since 2947 was 2934, checked in by emillour, 21 months ago

Mars PCM:
A first step in cleaning up outputs and adding field definitions for XIOS.
EM

File size: 28.6 KB
Line 
1       MODULE watercloud_mod
2
3       IMPLICIT NONE
4
5       REAL,SAVE,ALLOCATABLE :: zdqcloud(:,:,:) ! tendencies on pq due to condensation of H2O(kg/kg.s-1)
6       REAL,SAVE,ALLOCATABLE :: zdqscloud(:,:) ! tendencies on qsurf (calculated only by calchim but declared here)
7
8!$OMP THREADPRIVATE(zdqcloud,zdqscloud)
9
10       CONTAINS
11
12       SUBROUTINE watercloud(ngrid,nlay,ptimestep,
13     &                pplev,pplay,pdpsrf,pzlay,pt,pdt,
14     &                pq,pdq,pdqcloud,pdtcloud,
15     &                nq,tau,tauscaling,rdust,rice,nuice,
16     &                rsedcloud,rhocloud,totcloudfrac)
17      USE ioipsl_getin_p_mod, ONLY : getin_p
18      USE updaterad, ONLY: updaterdust, updaterice_micro,
19     &                     updaterice_typ
20      USE improvedclouds_mod, ONLY: improvedclouds
21      USE watersat_mod, ONLY: watersat
22      use tracer_mod, only: nqmx, igcm_h2o_vap, igcm_h2o_ice,
23     &                      igcm_hdo_vap, igcm_hdo_ice,
24     &                      igcm_dust_mass, igcm_dust_number,
25     &                      igcm_ccn_mass, igcm_ccn_number,
26     &                      rho_dust, nuice_sed, nuice_ref,
27     &                      qperemin
28      use dimradmars_mod, only: naerkind
29      use write_output_mod, only: write_output
30      IMPLICIT NONE
31
32
33c=======================================================================
34c  Water-ice cloud formation
35
36c  Includes two different schemes:
37c    - A simplified scheme (see simpleclouds.F)
38c    - An improved microphysical scheme (see improvedclouds.F)
39c
40c  There is a time loop specific to cloud formation
41c  due to timescales smaller than the GCM integration timestep.
42c
43c  Authors: Franck Montmessin, Francois Forget, Ehouarn Millour,
44c           J.-B. Madeleine, Thomas Navarro
45c
46c  2004 - 2012
47c=======================================================================
48
49c-----------------------------------------------------------------------
50c   declarations:
51c   -------------
52
53      include "callkeys.h"
54
55c   Inputs/outputs:
56c   ------
57
58      INTEGER, INTENT(IN) :: ngrid,nlay
59      INTEGER, INTENT(IN) ::  nq                 ! nombre de traceurs
60      REAL, INTENT(IN) ::  ptimestep             ! pas de temps physique (s)
61      REAL, INTENT(IN) ::  pplev(ngrid,nlay+1)   ! pression aux inter-couches (Pa)
62      REAL, INTENT(IN) ::  pplay(ngrid,nlay)     ! pression au milieu des couches (Pa)
63      REAL, INTENT(IN) ::  pdpsrf(ngrid)         ! tendence surf pressure
64      REAL, INTENT(IN) ::  pzlay(ngrid,nlay)     ! altitude at the middle of the layers
65      REAL, INTENT(IN) ::  pt(ngrid,nlay)        ! temperature at the middle of the layers (K)
66      REAL, INTENT(IN) ::  pdt(ngrid,nlay)       ! tendence temperature des autres param.
67
68      REAL, INTENT(IN) ::  pq(ngrid,nlay,nq)     ! traceur (kg/kg)
69      rEAL, INTENT(IN) ::  pdq(ngrid,nlay,nq)    ! tendence avant condensation  (kg/kg.s-1)
70
71      REAL, INTENT(IN) ::  tau(ngrid,naerkind) ! Column dust optical depth at each point
72      REAL, INTENT(IN) ::  tauscaling(ngrid)   ! Convertion factor for dust amount
73      REAL, INTENT(INOUT) ::  rdust(ngrid,nlay)   ! Dust geometric mean radius (m)
74
75      REAL, INTENT(OUT) ::  pdqcloud(ngrid,nlay,nq) ! tendence de la condensation H2O(kg/kg.s-1)
76      REAL, INTENT(OUT) ::  pdtcloud(ngrid,nlay)    ! tendence temperature due
77                                   ! a la chaleur latente
78      REAL, INTENT(INOUT) ::  rice(ngrid,nlay)    ! Ice mass mean radius (m)
79                               ! (r_c in montmessin_2004)
80      REAL, INTENT(OUT) ::  nuice(ngrid,nlay)   ! Estimated effective variance
81                               !   of the size distribution
82      REAL, INTENT(OUT) ::  rsedcloud(ngrid,nlay) ! Cloud sedimentation radius
83      REAL, INTENT(OUT) ::  rhocloud(ngrid,nlay)  ! Cloud density (kg.m-3)
84
85      REAL, INTENT(INOUT):: totcloudfrac(ngrid) ! Cloud fraction (A. Pottier 2013)
86     
87c   Locals:
88c   ------
89 
90      ! for ice radius computation
91      REAL Mo,No
92      REAl ccntyp
93     
94      ! for time loop
95      INTEGER microstep  ! time subsampling step variable
96      INTEGER,SAVE :: imicro ! time subsampling for coupled water microphysics & sedimentation
97      REAL,SAVE :: microtimestep ! integration timestep for coupled water microphysics & sedimentation
98      REAL,SAVE :: microtimestep_prev=-999
99     
100      !$OMP THREADPRIVATE(imicro,microtimestep)
101      !$OMP THREADPRIVATE(microtimestep_prev)
102      ! tendency given by clouds (inside the micro loop)
103      REAL subpdqcloud(ngrid,nlay,nq) ! cf. pdqcloud
104      REAL subpdtcloud(ngrid,nlay)    ! cf. pdtcloud
105
106      ! global tendency (clouds+physics)
107      REAL sum_subpdq(ngrid,nlay,nq)      ! cf. pdqcloud
108      REAL sum_subpdt(ngrid,nlay)         ! cf. pdtcloud
109
110      ! no supersaturation when option supersat is false
111      REAL zt(ngrid,nlay)       ! local value of temperature
112      REAL zqsat(ngrid,nlay)    ! saturation
113
114      INTEGER iq,ig,l
115      LOGICAL,SAVE :: firstcall=.true.
116     
117      !$OMP THREADPRIVATE(firstcall)
118! HDO cycle
119      REAL :: alpha(ngrid,nlay) ! fractionation coefficient for HDO
120      REAL :: zq0(ngrid,nlay,nq) ! Initial mixing ratio: intermediate variable for HDO
121! Representation of sub-grid water ice clouds A. Pottier 2013
122      REAL :: ztclf(ngrid, nlay)
123      REAL :: zqclf(ngrid, nlay,nq)
124      REAL :: zdelt 
125      REAL :: norm
126      REAL :: ponder
127      REAL :: tcond(ngrid,nlay)
128      REAL :: zqvap(ngrid,nlay)
129      REAL :: zqice(ngrid,nlay)
130      REAL ::  spant ! delta T for the temperature distribution
131!      REAL :: zqsat(ngrid,nlay) ! saturation
132      REAL :: pteff(ngrid, nlay)! effective temperature in the cloud,neb
133      REAL :: pqeff(ngrid, nlay, nq)! effective tracers quantities in the cloud
134      REAL :: cloudfrac(ngrid,nlay) ! cloud fraction
135      REAL :: mincloud ! min cloud frac
136      LOGICAL, save :: flagcloud=.true.
137     
138      !$OMP THREADPRIVATE(flagcloud)
139
140c    ** un petit test de coherence
141c       --------------------------
142
143      IF (firstcall) THEN
144         
145        if (nq.gt.nqmx) then
146           write(*,*) 'stop in watercloud (nq.gt.nqmx)!'
147           write(*,*) 'nq=',nq,' nqmx=',nqmx
148           call abort_physic("watercloud","nq.gt.nqmx",1)
149        endif
150         
151        write(*,*) "watercloud: igcm_h2o_vap=",igcm_h2o_vap
152        write(*,*) "            igcm_h2o_ice=",igcm_h2o_ice
153               
154        write(*,*) "time subsampling for microphysic ?"
155#ifdef MESOSCALE
156        imicro = 2
157#else
158        imicro = 30
159#endif
160        call getin_p("imicro",imicro)
161        write(*,*)"watercloud: imicro = ",imicro
162       
163        firstcall=.false.
164      ENDIF ! of IF (firstcall)
165
166      !! AS: moved out of firstcall to allow nesting+evoluting timestep
167      !!     TBD: consider possible diff imicro with domains?
168      microtimestep = ptimestep/real(imicro)
169      if (microtimestep/=microtimestep_prev) then
170        ! only tell the world if microtimestep has changed
171        write(*,*)"watercloud: Physical timestep is ",ptimestep
172        write(*,*)"watercloud: Microphysics timestep is ",microtimestep
173        microtimestep_prev=microtimestep
174      endif
175     
176c-----Initialization
177      sum_subpdq(1:ngrid,1:nlay,1:nq) = 0
178      sum_subpdt(1:ngrid,1:nlay)      = 0
179     
180      ! default value if no ice
181      rhocloud(1:ngrid,1:nlay) = rho_dust
182
183c-------------------------------------------------------------------
184c   0.  Representation of sub-grid water ice clouds
185c------------------
186c-----Initialization
187      pteff(1:ngrid,1:nlay) = 0
188      pqeff(1:ngrid,1:nlay,1:nq) = 0
189      DO l=1,nlay
190        DO ig=1,ngrid
191             pteff(ig,l)=pt(ig,l)
192        END DO
193      END DO
194      DO l=1,nlay
195        DO ig=1,ngrid
196          DO iq=1,nq
197             pqeff(ig,l,iq)=pq(ig,l,iq)
198          ENDDO
199        ENDDO
200      ENDDO
201c-----Tendencies
202      DO l=1,nlay
203        DO ig=1,ngrid
204          ztclf(ig,l)=pt(ig,l)+ pdt(ig,l)*ptimestep
205        ENDDO
206      ENDDO
207      DO l=1,nlay
208        DO ig=1,ngrid
209          DO iq=1,nq
210             zqclf(ig,l,iq)=pq(ig,l,iq)+pdq(ig,l,iq)*ptimestep
211          ENDDO
212        ENDDO
213      ENDDO
214c-----Effective temperature calculation
215      IF (CLFvarying) THEN
216         spant=3.0 ! delta T for the temprature distribution
217         mincloud=0.1 ! min cloudfrac when there is ice
218         IF (flagcloud) THEN
219             write(*,*) "Delta T", spant
220             write(*,*) "mincloud", mincloud
221             flagcloud=.false.
222         END IF
223         !CALL watersat(ngrid*nlay,ztclf,pplay,zqsat) !MV17: we dont need zqsat in the CLFvarying scheme
224         zqvap=zqclf(:,:,igcm_h2o_vap)
225         zqice=zqclf(:,:,igcm_h2o_ice)
226         CALL tcondwater(ngrid*nlay,pplay,zqvap+zqice,tcond)
227         DO l=1,nlay
228           DO ig=1,ngrid
229              zdelt=spant !MAX(spant*ztclf(ig,l),1.e-12), now totally in K. Fixed width
230              IF (tcond(ig,l) .ge. (ztclf(ig,l)+zdelt)) THEN
231                 pteff(ig,l)=ztclf(ig,l)
232                 cloudfrac(ig,l)=1.
233              ELSE IF (tcond(ig,l) .le. (ztclf(ig,l)-zdelt)) THEN
234                 pteff(ig,l)=ztclf(ig,l)-zdelt
235                 cloudfrac(ig,l)=mincloud
236              ELSE
237                 cloudfrac(ig,l)=(tcond(ig,l)-ztclf(ig,l)+zdelt)/
238     &                           (2.0*zdelt)
239                 pteff(ig,l)=(tcond(ig,l)+ztclf(ig,l)-zdelt)/2.
240              END IF
241              pteff(ig,l)=pteff(ig,l)-pdt(ig,l)*ptimestep
242              IF (cloudfrac(ig,l).le.mincloud) THEN !MV17: replaced .le.0 by .le.mincloud
243                 cloudfrac(ig,l)=mincloud
244              ELSE IF (cloudfrac(ig,l).gt.1) THEN
245                 cloudfrac(ig,l)=1.
246              END IF
247           ENDDO
248         ENDDO
249c-----Calculation of the total cloud coverage of the column
250         DO ig=1,ngrid
251            totcloudfrac(ig) = 0.
252            norm=0.
253            DO l=1,nlay
254               ponder=zqice(ig,l)*(pplev(ig,l) - pplev(ig,l+1))
255               totcloudfrac(ig) = totcloudfrac(ig)
256     &                   + cloudfrac(ig,l)*ponder
257               norm=norm+ponder
258            ENDDO
259            totcloudfrac(ig)=MAX(totcloudfrac(ig)/norm,1.e-12) ! min value if NaNs
260         ENDDO
261c-----Effective tracers quantities in the cloud fraction
262         IF (microphys) THEN
263            pqeff(:,:,igcm_ccn_mass)=pq(:,:,igcm_ccn_mass)/
264     &                              cloudfrac(:,:)
265            pqeff(:,:,igcm_ccn_number)=pq(:,:,igcm_ccn_number)/
266     &                              cloudfrac(:,:)
267         END IF ! end if (microphys)
268         pqeff(:,:,igcm_h2o_ice)=pq(:,:,igcm_h2o_ice)/
269     &                           cloudfrac(:,:)
270      !! CLFvarying outputs
271!      CALL write_output('pqeffice','pqeffice',
272!     &             'kg/kg',pqeff(:,:,igcm_h2o_ice))
273!      CALL write_output('pteff','pteff',
274!     &             'K',pteff(:,:))
275!      CALL write_output('tcond','tcond',
276!     &             'K',tcond(:,:))
277!      CALL write_output('cloudfrac','cloudfrac',
278!     &             'K',cloudfrac(:,:))
279      END IF ! end if (CLFvarying)
280c------------------------------------------------------------------
281c Time subsampling for microphysics
282c------------------------------------------------------------------
283      rhocloud(1:ngrid,1:nlay) = rho_dust
284      DO microstep=1,imicro
285     
286c-------------------------------------------------------------------
287c   1.  Tendencies:
288c------------------
289
290
291c------ Temperature tendency subpdt
292        ! Each microtimestep we give the cloud scheme a stepped entry subpdt instead of pdt
293        ! If imicro=1 subpdt is the same as pdt
294        DO l=1,nlay
295          DO ig=1,ngrid
296             sum_subpdt(ig,l) = sum_subpdt(ig,l)
297     &        + pdt(ig,l) ! At each micro timestep we add pdt in order to have a stepped entry
298          ENDDO
299        ENDDO
300c------ Tracers tendencies subpdq are additionned
301c------ At each micro timestep we add pdq in order to have a stepped entry
302        IF (microphys) THEN
303          DO l=1,nlay
304            DO ig=1,ngrid
305              sum_subpdq(ig,l,igcm_dust_mass) =
306     &            sum_subpdq(ig,l,igcm_dust_mass)
307     &          + pdq(ig,l,igcm_dust_mass)
308              sum_subpdq(ig,l,igcm_dust_number) =
309     &            sum_subpdq(ig,l,igcm_dust_number)
310     &          + pdq(ig,l,igcm_dust_number)
311              sum_subpdq(ig,l,igcm_ccn_mass) =
312     &            sum_subpdq(ig,l,igcm_ccn_mass)
313     &          + pdq(ig,l,igcm_ccn_mass)
314              sum_subpdq(ig,l,igcm_ccn_number) =
315     &            sum_subpdq(ig,l,igcm_ccn_number)
316     &          + pdq(ig,l,igcm_ccn_number)
317            ENDDO
318          ENDDO
319        ENDIF
320        DO l=1,nlay
321          DO ig=1,ngrid
322            sum_subpdq(ig,l,igcm_h2o_ice) =
323     &          sum_subpdq(ig,l,igcm_h2o_ice)
324     &        + pdq(ig,l,igcm_h2o_ice)
325            sum_subpdq(ig,l,igcm_h2o_vap) =
326     &          sum_subpdq(ig,l,igcm_h2o_vap)
327     &        + pdq(ig,l,igcm_h2o_vap)
328            IF (hdo) THEN
329            sum_subpdq(ig,l,igcm_hdo_ice) =
330     &          sum_subpdq(ig,l,igcm_hdo_ice)
331     &        + pdq(ig,l,igcm_hdo_ice)
332            sum_subpdq(ig,l,igcm_hdo_vap) =
333     &          sum_subpdq(ig,l,igcm_hdo_vap)
334     &        + pdq(ig,l,igcm_hdo_vap)
335            ENDIF !hdo
336          ENDDO
337        ENDDO     
338       
339c-------------------------------------------------------------------
340c   2.  Main call to the different cloud schemes:
341c------------------------------------------------
342        IF (microphys) THEN
343           CALL improvedclouds(ngrid,nlay,microtimestep,
344     &             pplay,pteff,sum_subpdt,
345     &             pqeff,sum_subpdq,subpdqcloud,subpdtcloud,
346     &             nq,tauscaling)
347
348        ELSE
349           CALL simpleclouds(ngrid,nlay,microtimestep,
350     &             pplay,pzlay,pteff,sum_subpdt,
351     &             pqeff,sum_subpdq,subpdqcloud,subpdtcloud,
352     &             nq,tau,rice)
353        ENDIF
354
355c-------------------------------------------------------------------
356c   3.  Updating tendencies after cloud scheme:
357c-----------------------------------------------
358
359        IF (microphys) THEN
360          DO l=1,nlay
361            DO ig=1,ngrid
362              sum_subpdq(ig,l,igcm_dust_mass) =
363     &            sum_subpdq(ig,l,igcm_dust_mass)
364     &          + subpdqcloud(ig,l,igcm_dust_mass)
365              sum_subpdq(ig,l,igcm_dust_number) =
366     &            sum_subpdq(ig,l,igcm_dust_number)
367     &          + subpdqcloud(ig,l,igcm_dust_number)
368              sum_subpdq(ig,l,igcm_ccn_mass) =
369     &            sum_subpdq(ig,l,igcm_ccn_mass)
370     &          + subpdqcloud(ig,l,igcm_ccn_mass)
371              sum_subpdq(ig,l,igcm_ccn_number) =
372     &            sum_subpdq(ig,l,igcm_ccn_number)
373     &          + subpdqcloud(ig,l,igcm_ccn_number)
374            ENDDO
375          ENDDO
376        ENDIF
377        DO l=1,nlay
378          DO ig=1,ngrid
379            sum_subpdq(ig,l,igcm_h2o_ice) =
380     &          sum_subpdq(ig,l,igcm_h2o_ice)
381     &        + subpdqcloud(ig,l,igcm_h2o_ice)
382            sum_subpdq(ig,l,igcm_h2o_vap) =
383     &          sum_subpdq(ig,l,igcm_h2o_vap)
384     &        + subpdqcloud(ig,l,igcm_h2o_vap)
385
386            IF (hdo) THEN
387            sum_subpdq(ig,l,igcm_hdo_ice) =
388     &          sum_subpdq(ig,l,igcm_hdo_ice)
389     &        + subpdqcloud(ig,l,igcm_hdo_ice)
390            sum_subpdq(ig,l,igcm_hdo_vap) =
391     &          sum_subpdq(ig,l,igcm_hdo_vap)
392     &        + subpdqcloud(ig,l,igcm_hdo_vap)
393            ENDIF ! hdo
394
395          ENDDO
396        ENDDO
397       
398        IF (activice) THEN
399          DO l=1,nlay
400            DO ig=1,ngrid
401              sum_subpdt(ig,l) =
402     &            sum_subpdt(ig,l) + subpdtcloud(ig,l)
403            ENDDO
404          ENDDO
405        ENDIF
406
407!      !! Example of how to use writediagmicrofi useful to
408!      !! get outputs at each microphysical sub-timestep (better to be used in 1D)
409!            CALL WRITEDIAGMICROFI(ngrid,imicro,microstep,
410!     &       microtimestep,'subpdtcloud',
411!     &      'subpdtcloud','K/s',1,subpdtcloud(:,:))     
412 
413      ENDDO ! of DO microstep=1,imicro
414     
415c-------------------------------------------------------------------
416c   6.  Compute final tendencies after time loop:
417c------------------------------------------------
418
419c------ Temperature tendency pdtcloud
420       DO l=1,nlay
421         DO ig=1,ngrid
422             pdtcloud(ig,l) =
423     &         sum_subpdt(ig,l)/real(imicro)-pdt(ig,l)
424          ENDDO
425       ENDDO
426       
427c------ Tracers tendencies pdqcloud
428       DO l=1,nlay
429         DO ig=1,ngrid
430            pdqcloud(ig,l,igcm_h2o_ice) =
431     &        sum_subpdq(ig,l,igcm_h2o_ice)/real(imicro)
432     &       - pdq(ig,l,igcm_h2o_ice)
433            pdqcloud(ig,l,igcm_h2o_vap) =
434     &        sum_subpdq(ig,l,igcm_h2o_vap)/real(imicro)
435     &       - pdq(ig,l,igcm_h2o_vap)
436            IF (hdo) THEN
437            pdqcloud(ig,l,igcm_hdo_ice) =
438     &        sum_subpdq(ig,l,igcm_hdo_ice)/real(imicro)
439     &       - pdq(ig,l,igcm_hdo_ice)
440            pdqcloud(ig,l,igcm_hdo_vap) =
441     &        sum_subpdq(ig,l,igcm_hdo_vap)/real(imicro)
442     &       - pdq(ig,l,igcm_hdo_vap)
443            ENDIF !hdo
444         ENDDO
445       ENDDO
446       
447       IF(microphys) THEN
448        DO l=1,nlay
449         DO ig=1,ngrid
450            pdqcloud(ig,l,igcm_ccn_mass) =
451     &        sum_subpdq(ig,l,igcm_ccn_mass)/real(imicro)
452     &       - pdq(ig,l,igcm_ccn_mass)
453            pdqcloud(ig,l,igcm_ccn_number) =
454     &        sum_subpdq(ig,l,igcm_ccn_number)/real(imicro)
455     &       - pdq(ig,l,igcm_ccn_number)
456         ENDDO
457        ENDDO
458       ENDIF
459       
460       IF(scavenging) THEN
461        DO l=1,nlay
462         DO ig=1,ngrid
463            pdqcloud(ig,l,igcm_dust_mass) =
464     &        sum_subpdq(ig,l,igcm_dust_mass)/real(imicro)
465     &       - pdq(ig,l,igcm_dust_mass)
466            pdqcloud(ig,l,igcm_dust_number) =
467     &        sum_subpdq(ig,l,igcm_dust_number)/real(imicro)
468     &       - pdq(ig,l,igcm_dust_number)
469         ENDDO
470        ENDDO
471       ENDIF
472
473c------- Due to stepped entry, other processes tendencies can add up to negative values
474c------- Therefore, enforce positive values and conserve mass
475       IF(microphys) THEN
476        DO l=1,nlay
477         DO ig=1,ngrid
478          IF ((pq(ig,l,igcm_ccn_number) +
479     &      ptimestep* (pdq(ig,l,igcm_ccn_number) +
480     &        pdqcloud(ig,l,igcm_ccn_number)) .le. 1.)
481     &   .or. (pq(ig,l,igcm_ccn_mass) +
482     &      ptimestep* (pdq(ig,l,igcm_ccn_mass) +
483     &        pdqcloud(ig,l,igcm_ccn_mass)) .le. 1.e-20)) THEN
484         pdqcloud(ig,l,igcm_ccn_number) =
485     &     - pq(ig,l,igcm_ccn_number)/ptimestep
486     &     - pdq(ig,l,igcm_ccn_number) + 1.
487         pdqcloud(ig,l,igcm_dust_number) = 
488     &     -pdqcloud(ig,l,igcm_ccn_number)
489         pdqcloud(ig,l,igcm_ccn_mass) =
490     &     - pq(ig,l,igcm_ccn_mass)/ptimestep
491     &     - pdq(ig,l,igcm_ccn_mass) + 1.e-20
492         pdqcloud(ig,l,igcm_dust_mass) =
493     &     -pdqcloud(ig,l,igcm_ccn_mass)
494          ENDIF
495         ENDDO
496        ENDDO
497       ENDIF
498
499       IF(scavenging) THEN
500        DO l=1,nlay
501         DO ig=1,ngrid
502          IF ((pq(ig,l,igcm_dust_number) +
503     &      ptimestep* (pdq(ig,l,igcm_dust_number) +
504     &        pdqcloud(ig,l,igcm_dust_number)) .le. 1.)
505     &   .or. (pq(ig,l,igcm_dust_mass) +
506     &      ptimestep* (pdq(ig,l,igcm_dust_mass) +
507     &        pdqcloud(ig,l,igcm_dust_mass)) .le. 1.e-20)) THEN
508         pdqcloud(ig,l,igcm_dust_number) =
509     &     - pq(ig,l,igcm_dust_number)/ptimestep
510     &     - pdq(ig,l,igcm_dust_number) + 1.
511         pdqcloud(ig,l,igcm_ccn_number) = 
512     &     -pdqcloud(ig,l,igcm_dust_number)
513         pdqcloud(ig,l,igcm_dust_mass) =
514     &     - pq(ig,l,igcm_dust_mass)/ptimestep
515     &     - pdq(ig,l,igcm_dust_mass) + 1.e-20
516         pdqcloud(ig,l,igcm_ccn_mass) =
517     &     -pdqcloud(ig,l,igcm_dust_mass)
518          ENDIF
519         ENDDO
520        ENDDO
521       ENDIF
522
523        DO l=1,nlay
524         DO ig=1,ngrid
525
526          IF (pq(ig,l,igcm_h2o_ice) + ptimestep*
527     &       (pdq(ig,l,igcm_h2o_ice) + pdqcloud(ig,l,igcm_h2o_ice))
528     &       .le. qperemin) THEN
529           pdqcloud(ig,l,igcm_h2o_ice) =
530     &     - pq(ig,l,igcm_h2o_ice)/ptimestep - pdq(ig,l,igcm_h2o_ice)
531           pdqcloud(ig,l,igcm_h2o_vap) = -pdqcloud(ig,l,igcm_h2o_ice)
532             if (hdo) then
533           pdqcloud(ig,l,igcm_hdo_ice) =
534     &     - pq(ig,l,igcm_hdo_ice)/ptimestep - pdq(ig,l,igcm_hdo_ice)
535           pdqcloud(ig,l,igcm_hdo_vap) = -pdqcloud(ig,l,igcm_hdo_ice)
536             endif
537          ENDIF
538          IF (pq(ig,l,igcm_h2o_vap) + ptimestep*
539     &       (pdq(ig,l,igcm_h2o_vap) + pdqcloud(ig,l,igcm_h2o_vap))
540     &       .le. qperemin) THEN
541           pdqcloud(ig,l,igcm_h2o_vap) =
542     &     - pq(ig,l,igcm_h2o_vap)/ptimestep - pdq(ig,l,igcm_h2o_vap)
543           pdqcloud(ig,l,igcm_h2o_ice) = -pdqcloud(ig,l,igcm_h2o_vap)
544             if (hdo) then
545           pdqcloud(ig,l,igcm_hdo_vap) =
546     &     - pq(ig,l,igcm_hdo_vap)/ptimestep - pdq(ig,l,igcm_hdo_vap)
547           pdqcloud(ig,l,igcm_hdo_ice) = -pdqcloud(ig,l,igcm_hdo_vap)
548             endif
549          ENDIF
550
551         ENDDO
552        ENDDO
553
554c------Update the ice and dust particle size "rice" for output or photochemistry
555c------Only rsedcloud is used for the water cycle
556
557      IF(scavenging) THEN
558        DO l=1, nlay
559         DO ig=1,ngrid
560
561        call updaterdust(
562     &    pq(ig,l,igcm_dust_mass) +                   ! dust mass
563     &   (pdq(ig,l,igcm_dust_mass) +                  ! dust mass
564     &    pdqcloud(ig,l,igcm_dust_mass))*ptimestep,   ! dust mass
565     &    pq(ig,l,igcm_dust_number) +                 ! dust number
566     &   (pdq(ig,l,igcm_dust_number) +                ! dust number
567     &    pdqcloud(ig,l,igcm_dust_number))*ptimestep, ! dust number
568     &    rdust(ig,l))
569
570         ENDDO
571        ENDDO
572      ENDIF
573
574      IF(microphys) THEN
575
576       ! In case one does not want to allow supersatured water when using microphysics.
577       ! Not done by default.
578       IF(.not.supersat) THEN
579!       !! initial mixing ratios for initial D/H ratio calculation
580        zq0(:,:,:) = pq(:,:,:) + pdq(:,:,:)*ptimestep
581        zt  = pt + (pdt+pdtcloud)*ptimestep
582        call watersat(ngrid*nlay,zt,pplay,zqsat)
583        DO l=1, nlay
584         DO ig=1,ngrid
585          IF (pq(ig,l,igcm_h2o_vap)
586     &      + (pdq(ig,l,igcm_h2o_vap) + pdqcloud(ig,l,igcm_h2o_vap))
587     &      * ptimestep .ge. zqsat(ig,l)) THEN
588             pdqcloud(ig,l,igcm_h2o_vap) =
589     &         (zqsat(ig,l) - pq(ig,l,igcm_h2o_vap))/ptimestep
590     &        - pdq(ig,l,igcm_h2o_vap)
591             pdqcloud(ig,l,igcm_h2o_ice) =
592     &         -pdqcloud(ig,l,igcm_h2o_vap)
593!            !! HDO ice flux has to be modified in consequence
594             IF (hdo) THEN
595!               !! Logically only condensation can happen in this case
596               IF (pdqcloud(ig,l,igcm_h2o_ice) .gt. 0.0) THEN
597                 IF ( zq0(ig,l,igcm_h2o_vap) .gt. qperemin ) THEN
598!            !! Lamb et al. 2017
599             alpha(ig,l) = exp(13525./zt(ig,l)**2.-5.59d-2)
600             pdqcloud(ig,l,igcm_hdo_ice) =
601     &         pdqcloud(ig,l,igcm_h2o_ice)*alpha(ig,l)*
602     &         ( zq0(ig,l,igcm_hdo_vap)
603     &           /zq0(ig,l,igcm_h2o_vap) )
604             pdqcloud(ig,l,igcm_hdo_ice) =
605     &            min(pdqcloud(ig,l,igcm_hdo_ice),
606     &              zq0(ig,l,igcm_hdo_vap)/ptimestep)
607                 ELSE
608             pdqcloud(ig,l,igcm_hdo_ice) = 0.
609                 ENDIF
610               !! sublimation
611               ELSE
612                 IF ( zq0(ig,l,igcm_h2o_ice) .gt. qperemin ) THEN
613             pdqcloud(ig,l,igcm_hdo_ice) =
614     &         pdqcloud(ig,l,igcm_h2o_ice)*
615     &         ( zq0(ig,l,igcm_hdo_ice)
616     &           /zq0(ig,l,igcm_h2o_ice) )
617             pdqcloud(ig,l,igcm_hdo_ice) =
618     &          max(pdqcloud(ig,l,igcm_hdo_ice),
619     &            -zq0(ig,l,igcm_hdo_ice)/ptimestep)
620                 ELSE
621             pdqcloud(ig,l,igcm_hdo_ice) = 0.
622                 ENDIF
623               ENDIF !IF (pdqcloud(ig,l,igcm_h2o_ice).gt.0.)
624             pdqcloud(ig,l,igcm_hdo_vap) =
625     &            -pdqcloud(ig,l,igcm_hdo_ice)
626             ENDIF !IF (hdo)
627             ! no need to correct ccn_number, updaterad can handle this properly.
628          ENDIF
629         ENDDO
630        ENDDO       
631       ENDIF
632       
633       DO l=1, nlay
634         DO ig=1,ngrid
635
636        call updaterice_micro(
637     &    pq(ig,l,igcm_h2o_ice) +                    ! ice mass
638     &   (pdq(ig,l,igcm_h2o_ice) +                   ! ice mass
639     &    pdqcloud(ig,l,igcm_h2o_ice))*ptimestep,    ! ice mass
640     &    pq(ig,l,igcm_ccn_mass) +                   ! ccn mass
641     &   (pdq(ig,l,igcm_ccn_mass) +                  ! ccn mass
642     &    pdqcloud(ig,l,igcm_ccn_mass))*ptimestep,   ! ccn mass
643     &    pq(ig,l,igcm_ccn_number) +                 ! ccn number
644     &   (pdq(ig,l,igcm_ccn_number) +                ! ccn number
645     &    pdqcloud(ig,l,igcm_ccn_number))*ptimestep, ! ccn number
646     &    tauscaling(ig),rice(ig,l),rhocloud(ig,l))
647         
648         ENDDO
649       ENDDO
650       
651      ELSE ! no microphys
652       
653        DO l=1,nlay
654          DO ig=1,ngrid
655         
656        call updaterice_typ(
657     &    pq(ig,l,igcm_h2o_ice) +                    ! ice mass
658     &   (pdq(ig,l,igcm_h2o_ice) +                   ! ice mass
659     &    pdqcloud(ig,l,igcm_h2o_ice))*ptimestep,    ! ice mass
660     &    tau(ig,1),pzlay(ig,l),rice(ig,l))
661
662          ENDDO
663         ENDDO
664       
665       ENDIF ! of IF(microphys)
666     
667     
668     
669c     A correction if a lot of subliming CO2 fills the 1st layer FF04/2005
670c     ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
671c     Then that should not affect the ice particle radius
672      do ig=1,ngrid
673        if(pdpsrf(ig)*ptimestep.gt.0.9*(pplev(ig,1)-pplev(ig,2)))then
674          if(pdpsrf(ig)*ptimestep.gt.0.9*(pplev(ig,1)-pplev(ig,3)))
675     &    rice(ig,2)=rice(ig,3)
676          rice(ig,1)=rice(ig,2)
677        end if
678      end do
679       
680       
681       DO l=1,nlay
682         DO ig=1,ngrid
683           rsedcloud(ig,l)=max(rice(ig,l)*
684     &                 (1.+nuice_sed)*(1.+nuice_sed)*(1.+nuice_sed),
685     &                    rdust(ig,l))
686!          rsedcloud(ig,l)=min(rsedcloud(ig,l),1.e-4)
687         ENDDO
688       ENDDO
689       
690! used for rad. transfer calculations
691! nuice is constant because a lognormal distribution is prescribed
692      nuice(1:ngrid,1:nlay)=nuice_ref
693
694c------Update tendencies for sub-grid water ice clouds
695      IF (CLFvarying) THEN
696        DO ig=1,ngrid
697          DO l=1,nlay
698            pdqcloud(ig,l,igcm_dust_mass)=pdqcloud(ig,l,igcm_dust_mass)
699     &          *cloudfrac(ig,l)
700            pdqcloud(ig,l,igcm_ccn_mass)=pdqcloud(ig,l,igcm_ccn_mass)
701     &          *cloudfrac(ig,l)
702            pdqcloud(ig,l,igcm_dust_number)=pdqcloud(ig,l,
703     &           igcm_dust_number) *cloudfrac(ig,l)
704            pdqcloud(ig,l,igcm_ccn_number)=pdqcloud(ig,l,
705     &           igcm_ccn_number) *cloudfrac(ig,l)
706            pdqcloud(ig,l,igcm_h2o_vap)=pdqcloud(ig,l,
707     &           igcm_h2o_vap) *cloudfrac(ig,l)
708            pdqcloud(ig,l,igcm_h2o_ice)=pdqcloud(ig,l,
709     &           igcm_h2o_ice) *cloudfrac(ig,l)
710          ENDDO
711        ENDDO   
712        pdtcloud(:,:)=pdtcloud(:,:)*cloudfrac(:,:)
713      ENDIF
714#ifndef MESOSCALE
715c=======================================================================
716      call write_output("watercloud_pdqh2oice","pdqcloud_h2o_ice "//
717     &   "after microphysics","kg/kg.s-1",pdqcloud(:,:,igcm_h2o_ice))
718      call write_output("watercloud_pdqh2ovap","pdqcloud_h2o_vap "//
719     &   "after microphysics","kg/kg.s-1",pdqcloud(:,:,igcm_h2o_vap))
720      if (hdo) then
721        call write_output("watercloud_pdqhdoice","pdqcloud_hdo_ice "//
722     &     "after microphysics","kg/kg.s-1",pdqcloud(:,:,igcm_hdo_ice))
723        call write_output("watercloud_pdqhdovap","pdqcloud_hdo_vap "//
724     &     "after microphysics","kg/kg.s-1",pdqcloud(:,:,igcm_hdo_vap))
725      endif
726!      call write_output("pdqccn2","pdqcloudccn apres microphysique"
727!     &      ,"kg/kg.s-1",pdqcloud(:,:,
728!     &      igcm_ccn_mass))
729!      call write_output("pdqccnN2","pdqcloudccnN apres "//
730!     &      "microphysique","nb/kg.s-1",pdqcloud(:,:,
731!     &      igcm_ccn_number))
732!      call write_output("pdqdust2", "pdqclouddust apres "//
733!     &      "microphysique","kg/kg.s-1",pdqcloud(:,:,
734!     &      igcm_dust_mass))
735!      call write_output("pdqdustN2", "pdqclouddustN apres "//
736!     &      "microphysique","nb/kg.s-1",pdqcloud(:,:,
737!     &      igcm_dust_number))
738c=======================================================================
739#endif
740
741      END SUBROUTINE watercloud
742     
743      subroutine ini_watercloud_mod(ngrid,nlayer,nq)
744        implicit none
745 
746        integer,intent(in) :: ngrid ! number of atmospheric columns
747        integer,intent(in) :: nlayer ! number of atmospheric layers
748        integer,intent(in) :: nq ! number of tracers
749
750        allocate(zdqcloud(ngrid,nlayer,nq))
751        zdqcloud(:,:,:)=0
752        allocate(zdqscloud(ngrid,nq))
753        zdqscloud(:,:)=0
754
755       end subroutine ini_watercloud_mod
756
757
758       subroutine end_watercloud_mod
759         implicit none
760
761         if (allocated(zdqcloud))      deallocate(zdqcloud)
762         if (allocated(zdqscloud))      deallocate(zdqscloud)
763
764       end subroutine end_watercloud_mod
765
766      END MODULE watercloud_mod
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.