source: trunk/LMDZ.MARS/libf/phymars/watercloud_mod.F @ 2409

Last change on this file since 2409 was 2312, checked in by lrossi, 5 years ago

MARS GCM:
Implementation of HDO in the physics
New tracers hdo_vap and hdo_ice are added. Cf. traceur.def.isotopes in deftank for exemple of traceur.def.
All HDO related computations are activated by flag hdo=.true. in callphys.def. (see callphys.def.hdo in deftank for an example)
Additional option hdofrac (true by default) allows for turning on/off fractionation (for tests).
For now, only functional with simplified cloud scheme (so microphys=.false. and activice=.false. also recommended).
Initialisation of start files can be done with option 'inihdo' in newstart.
LR

File size: 26.3 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       CONTAINS
9
10       SUBROUTINE watercloud(ngrid,nlay,ptimestep,
11     &                pplev,pplay,pdpsrf,pzlay,pt,pdt,
12     &                pq,pdq,pdqcloud,pdtcloud,
13     &                nq,tau,tauscaling,rdust,rice,nuice,
14     &                rsedcloud,rhocloud,totcloudfrac)
15      USE ioipsl_getin_p_mod, ONLY : getin_p
16      USE updaterad, ONLY: updaterdust, updaterice_micro,
17     &                     updaterice_typ
18      USE improvedclouds_mod, ONLY: improvedclouds
19      USE watersat_mod, ONLY: watersat
20      use tracer_mod, only: nqmx, igcm_h2o_vap, igcm_h2o_ice,
21     &                      igcm_hdo_vap, igcm_hdo_ice,
22     &                      igcm_dust_mass, igcm_dust_number,
23     &                      igcm_ccn_mass, igcm_ccn_number,
24     &                      rho_dust, nuice_sed, nuice_ref
25      use dimradmars_mod, only: naerkind
26      IMPLICIT NONE
27
28
29c=======================================================================
30c  Water-ice cloud formation
31
32c  Includes two different schemes:
33c    - A simplified scheme (see simpleclouds.F)
34c    - An improved microphysical scheme (see improvedclouds.F)
35c
36c  There is a time loop specific to cloud formation
37c  due to timescales smaller than the GCM integration timestep.
38c
39c  Authors: Franck Montmessin, Francois Forget, Ehouarn Millour,
40c           J.-B. Madeleine, Thomas Navarro
41c
42c  2004 - 2012
43c=======================================================================
44
45c-----------------------------------------------------------------------
46c   declarations:
47c   -------------
48
49      include "callkeys.h"
50
51c   Inputs/outputs:
52c   ------
53
54      INTEGER, INTENT(IN) :: ngrid,nlay
55      INTEGER, INTENT(IN) ::  nq                 ! nombre de traceurs
56      REAL, INTENT(IN) ::  ptimestep             ! pas de temps physique (s)
57      REAL, INTENT(IN) ::  pplev(ngrid,nlay+1)   ! pression aux inter-couches (Pa)
58      REAL, INTENT(IN) ::  pplay(ngrid,nlay)     ! pression au milieu des couches (Pa)
59      REAL, INTENT(IN) ::  pdpsrf(ngrid)         ! tendence surf pressure
60      REAL, INTENT(IN) ::  pzlay(ngrid,nlay)     ! altitude at the middle of the layers
61      REAL, INTENT(IN) ::  pt(ngrid,nlay)        ! temperature at the middle of the layers (K)
62      REAL, INTENT(IN) ::  pdt(ngrid,nlay)       ! tendence temperature des autres param.
63
64      REAL, INTENT(IN) ::  pq(ngrid,nlay,nq)     ! traceur (kg/kg)
65      rEAL, INTENT(IN) ::  pdq(ngrid,nlay,nq)    ! tendence avant condensation  (kg/kg.s-1)
66
67      REAL, INTENT(IN) ::  tau(ngrid,naerkind) ! Column dust optical depth at each point
68      REAL, INTENT(IN) ::  tauscaling(ngrid)   ! Convertion factor for dust amount
69      REAL, INTENT(INOUT) ::  rdust(ngrid,nlay)   ! Dust geometric mean radius (m)
70
71      REAL, INTENT(OUT) ::  pdqcloud(ngrid,nlay,nq) ! tendence de la condensation H2O(kg/kg.s-1)
72      REAL, INTENT(OUT) ::  pdtcloud(ngrid,nlay)    ! tendence temperature due
73                                   ! a la chaleur latente
74      REAL, INTENT(INOUT) ::  rice(ngrid,nlay)    ! Ice mass mean radius (m)
75                               ! (r_c in montmessin_2004)
76      REAL, INTENT(OUT) ::  nuice(ngrid,nlay)   ! Estimated effective variance
77                               !   of the size distribution
78      REAL, INTENT(OUT) ::  rsedcloud(ngrid,nlay) ! Cloud sedimentation radius
79      REAL, INTENT(OUT) ::  rhocloud(ngrid,nlay)  ! Cloud density (kg.m-3)
80
81      REAL, INTENT(INOUT):: totcloudfrac(ngrid) ! Cloud fraction (A. Pottier 2013)
82     
83c   Locals:
84c   ------
85 
86      ! for ice radius computation
87      REAL Mo,No
88      REAl ccntyp
89     
90      ! for time loop
91      INTEGER microstep  ! time subsampling step variable
92      INTEGER,SAVE :: imicro ! time subsampling for coupled water microphysics & sedimentation
93      REAL,SAVE :: microtimestep ! integration timestep for coupled water microphysics & sedimentation
94      REAL,SAVE :: microtimestep_prev=-999
95     
96      ! tendency given by clouds (inside the micro loop)
97      REAL subpdqcloud(ngrid,nlay,nq) ! cf. pdqcloud
98      REAL subpdtcloud(ngrid,nlay)    ! cf. pdtcloud
99
100      ! global tendency (clouds+physics)
101      REAL sum_subpdq(ngrid,nlay,nq)      ! cf. pdqcloud
102      REAL sum_subpdt(ngrid,nlay)         ! cf. pdtcloud
103
104      ! no supersaturation when option supersat is false
105      REAL zt(ngrid,nlay)       ! local value of temperature
106      REAL zqsat(ngrid,nlay)    ! saturation
107
108      INTEGER iq,ig,l
109      LOGICAL,SAVE :: firstcall=.true.
110
111! Representation of sub-grid water ice clouds A. Pottier 2013
112      REAL :: ztclf(ngrid, nlay)
113      REAL :: zqclf(ngrid, nlay,nq)
114      REAL :: zdelt 
115      REAL :: norm
116      REAL :: ponder
117      REAL :: tcond(ngrid,nlay)
118      REAL :: zqvap(ngrid,nlay)
119      REAL :: zqice(ngrid,nlay)
120      REAL ::  spant ! delta T for the temperature distribution
121!      REAL :: zqsat(ngrid,nlay) ! saturation
122      REAL :: pteff(ngrid, nlay)! effective temperature in the cloud,neb
123      REAL :: pqeff(ngrid, nlay, nq)! effective tracers quantities in the cloud
124      REAL :: cloudfrac(ngrid,nlay) ! cloud fraction
125      REAL :: mincloud ! min cloud frac
126      LOGICAL, save :: flagcloud=.true.
127
128c    ** un petit test de coherence
129c       --------------------------
130
131      IF (firstcall) THEN
132         
133        if (nq.gt.nqmx) then
134           write(*,*) 'stop in watercloud (nq.gt.nqmx)!'
135           write(*,*) 'nq=',nq,' nqmx=',nqmx
136           call abort_physic("watercloud","nq.gt.nqmx",1)
137        endif
138         
139        write(*,*) "watercloud: igcm_h2o_vap=",igcm_h2o_vap
140        write(*,*) "            igcm_h2o_ice=",igcm_h2o_ice
141               
142        write(*,*) "time subsampling for microphysic ?"
143#ifdef MESOSCALE
144        imicro = 2
145#else
146        imicro = 30
147#endif
148        call getin_p("imicro",imicro)
149        write(*,*)"watercloud: imicro = ",imicro
150       
151        firstcall=.false.
152      ENDIF ! of IF (firstcall)
153
154      !! AS: moved out of firstcall to allow nesting+evoluting timestep
155      !!     TBD: consider possible diff imicro with domains?
156      microtimestep = ptimestep/real(imicro)
157      if (microtimestep/=microtimestep_prev) then
158        ! only tell the world if microtimestep has changed
159        write(*,*)"watercloud: Physical timestep is ",ptimestep
160        write(*,*)"watercloud: Microphysics timestep is ",microtimestep
161        microtimestep_prev=microtimestep
162      endif
163     
164c-----Initialization
165      sum_subpdq(1:ngrid,1:nlay,1:nq) = 0
166      sum_subpdt(1:ngrid,1:nlay)      = 0
167     
168      ! default value if no ice
169      rhocloud(1:ngrid,1:nlay) = rho_dust
170
171c-------------------------------------------------------------------
172c   0.  Representation of sub-grid water ice clouds
173c------------------
174c-----Initialization
175      pteff(1:ngrid,1:nlay) = 0
176      pqeff(1:ngrid,1:nlay,1:nq) = 0
177      DO l=1,nlay
178        DO ig=1,ngrid
179             pteff(ig,l)=pt(ig,l)
180        END DO
181      END DO
182      DO l=1,nlay
183        DO ig=1,ngrid
184          DO iq=1,nq
185             pqeff(ig,l,iq)=pq(ig,l,iq)
186          ENDDO
187        ENDDO
188      ENDDO
189c-----Tendencies
190      DO l=1,nlay
191        DO ig=1,ngrid
192          ztclf(ig,l)=pt(ig,l)+ pdt(ig,l)*ptimestep
193        ENDDO
194      ENDDO
195      DO l=1,nlay
196        DO ig=1,ngrid
197          DO iq=1,nq
198             zqclf(ig,l,iq)=pq(ig,l,iq)+pdq(ig,l,iq)*ptimestep
199          ENDDO
200        ENDDO
201      ENDDO
202c-----Effective temperature calculation
203      IF (CLFvarying) THEN
204         spant=3.0 ! delta T for the temprature distribution
205         mincloud=0.1 ! min cloudfrac when there is ice
206         IF (flagcloud) THEN
207             write(*,*) "Delta T", spant
208             write(*,*) "mincloud", mincloud
209             flagcloud=.false.
210         END IF
211         !CALL watersat(ngrid*nlay,ztclf,pplay,zqsat) !MV17: we dont need zqsat in the CLFvarying scheme
212         zqvap=zqclf(:,:,igcm_h2o_vap)
213         zqice=zqclf(:,:,igcm_h2o_ice)
214         CALL tcondwater(ngrid*nlay,pplay,zqvap+zqice,tcond)
215         DO l=1,nlay
216           DO ig=1,ngrid
217              zdelt=spant !MAX(spant*ztclf(ig,l),1.e-12), now totally in K. Fixed width
218              IF (tcond(ig,l) .ge. (ztclf(ig,l)+zdelt)) THEN
219                 pteff(ig,l)=ztclf(ig,l)
220                 cloudfrac(ig,l)=1.
221              ELSE IF (tcond(ig,l) .le. (ztclf(ig,l)-zdelt)) THEN
222                 pteff(ig,l)=ztclf(ig,l)-zdelt
223                 cloudfrac(ig,l)=mincloud
224              ELSE
225                 cloudfrac(ig,l)=(tcond(ig,l)-ztclf(ig,l)+zdelt)/
226     &                           (2.0*zdelt)
227                 pteff(ig,l)=(tcond(ig,l)+ztclf(ig,l)-zdelt)/2.
228              END IF
229              pteff(ig,l)=pteff(ig,l)-pdt(ig,l)*ptimestep
230              IF (cloudfrac(ig,l).le.mincloud) THEN !MV17: replaced .le.0 by .le.mincloud
231                 cloudfrac(ig,l)=mincloud
232              ELSE IF (cloudfrac(ig,l).gt.1) THEN
233                 cloudfrac(ig,l)=1.
234              END IF
235           ENDDO
236         ENDDO
237c-----Calculation of the total cloud coverage of the column
238         DO ig=1,ngrid
239            totcloudfrac(ig) = 0.
240            norm=0.
241            DO l=1,nlay
242               ponder=zqice(ig,l)*(pplev(ig,l) - pplev(ig,l+1))
243               totcloudfrac(ig) = totcloudfrac(ig)
244     &                   + cloudfrac(ig,l)*ponder
245               norm=norm+ponder
246            ENDDO
247            totcloudfrac(ig)=MAX(totcloudfrac(ig)/norm,1.e-12) ! min value if NaNs
248         ENDDO
249c-----Effective tracers quantities in the cloud fraction
250         IF (microphys) THEN
251            pqeff(:,:,igcm_ccn_mass)=pq(:,:,igcm_ccn_mass)/
252     &                              cloudfrac(:,:)
253            pqeff(:,:,igcm_ccn_number)=pq(:,:,igcm_ccn_number)/
254     &                              cloudfrac(:,:)
255         END IF ! end if (microphys)
256         pqeff(:,:,igcm_h2o_ice)=pq(:,:,igcm_h2o_ice)/
257     &                           cloudfrac(:,:)
258      !! CLFvarying outputs
259      CALL WRITEDIAGFI(ngrid,'pqeffice','pqeffice',
260     &             'kg/kg',3,pqeff(:,:,igcm_h2o_ice))
261      CALL WRITEDIAGFI(ngrid,'pteff','pteff',
262     &             'K',3,pteff(:,:))
263      CALL WRITEDIAGFI(ngrid,'tcond','tcond',
264     &             'K',3,tcond(:,:))
265      CALL WRITEDIAGFI(ngrid,'cloudfrac','cloudfrac',
266     &             'K',3,cloudfrac(:,:))
267      END IF ! end if (CLFvarying)
268c------------------------------------------------------------------
269c Time subsampling for microphysics
270c------------------------------------------------------------------
271      rhocloud(1:ngrid,1:nlay) = rho_dust
272      DO microstep=1,imicro
273     
274c-------------------------------------------------------------------
275c   1.  Tendencies:
276c------------------
277
278
279c------ Temperature tendency subpdt
280        ! Each microtimestep we give the cloud scheme a stepped entry subpdt instead of pdt
281        ! If imicro=1 subpdt is the same as pdt
282        DO l=1,nlay
283          DO ig=1,ngrid
284             sum_subpdt(ig,l) = sum_subpdt(ig,l)
285     &        + pdt(ig,l) ! At each micro timestep we add pdt in order to have a stepped entry
286          ENDDO
287        ENDDO
288c------ Tracers tendencies subpdq are additionned
289c------ At each micro timestep we add pdq in order to have a stepped entry
290        IF (microphys) THEN
291          DO l=1,nlay
292            DO ig=1,ngrid
293              sum_subpdq(ig,l,igcm_dust_mass) =
294     &            sum_subpdq(ig,l,igcm_dust_mass)
295     &          + pdq(ig,l,igcm_dust_mass)
296              sum_subpdq(ig,l,igcm_dust_number) =
297     &            sum_subpdq(ig,l,igcm_dust_number)
298     &          + pdq(ig,l,igcm_dust_number)
299              sum_subpdq(ig,l,igcm_ccn_mass) =
300     &            sum_subpdq(ig,l,igcm_ccn_mass)
301     &          + pdq(ig,l,igcm_ccn_mass)
302              sum_subpdq(ig,l,igcm_ccn_number) =
303     &            sum_subpdq(ig,l,igcm_ccn_number)
304     &          + pdq(ig,l,igcm_ccn_number)
305            ENDDO
306          ENDDO
307        ENDIF
308        DO l=1,nlay
309          DO ig=1,ngrid
310            sum_subpdq(ig,l,igcm_h2o_ice) =
311     &          sum_subpdq(ig,l,igcm_h2o_ice)
312     &        + pdq(ig,l,igcm_h2o_ice)
313            sum_subpdq(ig,l,igcm_h2o_vap) =
314     &          sum_subpdq(ig,l,igcm_h2o_vap)
315     &        + pdq(ig,l,igcm_h2o_vap)
316            IF (hdo) THEN
317            sum_subpdq(ig,l,igcm_hdo_ice) =
318     &          sum_subpdq(ig,l,igcm_hdo_ice)
319     &        + pdq(ig,l,igcm_hdo_ice)
320            sum_subpdq(ig,l,igcm_hdo_vap) =
321     &          sum_subpdq(ig,l,igcm_hdo_vap)
322     &        + pdq(ig,l,igcm_hdo_vap)
323            ENDIF !hdo
324          ENDDO
325        ENDDO     
326       
327c-------------------------------------------------------------------
328c   2.  Main call to the different cloud schemes:
329c------------------------------------------------
330        IF (microphys) THEN
331           CALL improvedclouds(ngrid,nlay,microtimestep,
332     &             pplay,pteff,sum_subpdt,
333     &             pqeff,sum_subpdq,subpdqcloud,subpdtcloud,
334     &             nq,tauscaling)
335
336        ELSE
337           CALL simpleclouds(ngrid,nlay,microtimestep,
338     &             pplay,pzlay,pteff,sum_subpdt,
339     &             pqeff,sum_subpdq,subpdqcloud,subpdtcloud,
340     &             nq,tau,rice)
341        ENDIF
342
343c-------------------------------------------------------------------
344c   3.  Updating tendencies after cloud scheme:
345c-----------------------------------------------
346
347        IF (microphys) THEN
348          DO l=1,nlay
349            DO ig=1,ngrid
350              sum_subpdq(ig,l,igcm_dust_mass) =
351     &            sum_subpdq(ig,l,igcm_dust_mass)
352     &          + subpdqcloud(ig,l,igcm_dust_mass)
353              sum_subpdq(ig,l,igcm_dust_number) =
354     &            sum_subpdq(ig,l,igcm_dust_number)
355     &          + subpdqcloud(ig,l,igcm_dust_number)
356              sum_subpdq(ig,l,igcm_ccn_mass) =
357     &            sum_subpdq(ig,l,igcm_ccn_mass)
358     &          + subpdqcloud(ig,l,igcm_ccn_mass)
359              sum_subpdq(ig,l,igcm_ccn_number) =
360     &            sum_subpdq(ig,l,igcm_ccn_number)
361     &          + subpdqcloud(ig,l,igcm_ccn_number)
362            ENDDO
363          ENDDO
364        ENDIF
365        DO l=1,nlay
366          DO ig=1,ngrid
367            sum_subpdq(ig,l,igcm_h2o_ice) =
368     &          sum_subpdq(ig,l,igcm_h2o_ice)
369     &        + subpdqcloud(ig,l,igcm_h2o_ice)
370            sum_subpdq(ig,l,igcm_h2o_vap) =
371     &          sum_subpdq(ig,l,igcm_h2o_vap)
372     &        + subpdqcloud(ig,l,igcm_h2o_vap)
373
374            IF (hdo) THEN
375            sum_subpdq(ig,l,igcm_hdo_ice) =
376     &          sum_subpdq(ig,l,igcm_hdo_ice)
377     &        + subpdqcloud(ig,l,igcm_hdo_ice)
378            sum_subpdq(ig,l,igcm_hdo_vap) =
379     &          sum_subpdq(ig,l,igcm_hdo_vap)
380     &        + subpdqcloud(ig,l,igcm_hdo_vap)
381            ENDIF ! hdo
382
383          ENDDO
384        ENDDO
385       
386        IF (activice) THEN
387          DO l=1,nlay
388            DO ig=1,ngrid
389              sum_subpdt(ig,l) =
390     &            sum_subpdt(ig,l) + subpdtcloud(ig,l)
391            ENDDO
392          ENDDO
393        ENDIF
394     
395 
396      ENDDO ! of DO microstep=1,imicro
397     
398c-------------------------------------------------------------------
399c   6.  Compute final tendencies after time loop:
400c------------------------------------------------
401
402c------ Temperature tendency pdtcloud
403       DO l=1,nlay
404         DO ig=1,ngrid
405             pdtcloud(ig,l) =
406     &         sum_subpdt(ig,l)/real(imicro)-pdt(ig,l)
407          ENDDO
408       ENDDO
409       
410c------ Tracers tendencies pdqcloud
411       DO l=1,nlay
412         DO ig=1,ngrid
413            pdqcloud(ig,l,igcm_h2o_ice) =
414     &        sum_subpdq(ig,l,igcm_h2o_ice)/real(imicro)
415     &       - pdq(ig,l,igcm_h2o_ice)
416            pdqcloud(ig,l,igcm_h2o_vap) =
417     &        sum_subpdq(ig,l,igcm_h2o_vap)/real(imicro)
418     &       - pdq(ig,l,igcm_h2o_vap)
419            IF (hdo) THEN
420            pdqcloud(ig,l,igcm_hdo_ice) =
421     &        sum_subpdq(ig,l,igcm_hdo_ice)/real(imicro)
422     &       - pdq(ig,l,igcm_hdo_ice)
423            pdqcloud(ig,l,igcm_hdo_vap) =
424     &        sum_subpdq(ig,l,igcm_hdo_vap)/real(imicro)
425     &       - pdq(ig,l,igcm_hdo_vap)
426            ENDIF !hdo
427         ENDDO
428       ENDDO
429       
430       IF(microphys) THEN
431        DO l=1,nlay
432         DO ig=1,ngrid
433            pdqcloud(ig,l,igcm_ccn_mass) =
434     &        sum_subpdq(ig,l,igcm_ccn_mass)/real(imicro)
435     &       - pdq(ig,l,igcm_ccn_mass)
436            pdqcloud(ig,l,igcm_ccn_number) =
437     &        sum_subpdq(ig,l,igcm_ccn_number)/real(imicro)
438     &       - pdq(ig,l,igcm_ccn_number)
439         ENDDO
440        ENDDO
441       ENDIF
442       
443       IF(scavenging) THEN
444        DO l=1,nlay
445         DO ig=1,ngrid
446            pdqcloud(ig,l,igcm_dust_mass) =
447     &        sum_subpdq(ig,l,igcm_dust_mass)/real(imicro)
448     &       - pdq(ig,l,igcm_dust_mass)
449            pdqcloud(ig,l,igcm_dust_number) =
450     &        sum_subpdq(ig,l,igcm_dust_number)/real(imicro)
451     &       - pdq(ig,l,igcm_dust_number)
452         ENDDO
453        ENDDO
454       ENDIF
455
456c------- Due to stepped entry, other processes tendencies can add up to negative values
457c------- Therefore, enforce positive values and conserve mass
458       IF(microphys) THEN
459        DO l=1,nlay
460         DO ig=1,ngrid
461          IF ((pq(ig,l,igcm_ccn_number) +
462     &      ptimestep* (pdq(ig,l,igcm_ccn_number) +
463     &        pdqcloud(ig,l,igcm_ccn_number)) .le. 1.)
464     &   .or. (pq(ig,l,igcm_ccn_mass) +
465     &      ptimestep* (pdq(ig,l,igcm_ccn_mass) +
466     &        pdqcloud(ig,l,igcm_ccn_mass)) .le. 1.e-20)) THEN
467         pdqcloud(ig,l,igcm_ccn_number) =
468     &     - pq(ig,l,igcm_ccn_number)/ptimestep
469     &     - pdq(ig,l,igcm_ccn_number) + 1.
470         pdqcloud(ig,l,igcm_dust_number) = 
471     &     -pdqcloud(ig,l,igcm_ccn_number)
472         pdqcloud(ig,l,igcm_ccn_mass) =
473     &     - pq(ig,l,igcm_ccn_mass)/ptimestep
474     &     - pdq(ig,l,igcm_ccn_mass) + 1.e-20
475         pdqcloud(ig,l,igcm_dust_mass) =
476     &     -pdqcloud(ig,l,igcm_ccn_mass)
477          ENDIF
478         ENDDO
479        ENDDO
480       ENDIF
481
482       IF(scavenging) THEN
483        DO l=1,nlay
484         DO ig=1,ngrid
485          IF ((pq(ig,l,igcm_dust_number) +
486     &      ptimestep* (pdq(ig,l,igcm_dust_number) +
487     &        pdqcloud(ig,l,igcm_dust_number)) .le. 1.)
488     &   .or. (pq(ig,l,igcm_dust_mass) +
489     &      ptimestep* (pdq(ig,l,igcm_dust_mass) +
490     &        pdqcloud(ig,l,igcm_dust_mass)) .le. 1.e-20)) THEN
491         pdqcloud(ig,l,igcm_dust_number) =
492     &     - pq(ig,l,igcm_dust_number)/ptimestep
493     &     - pdq(ig,l,igcm_dust_number) + 1.
494         pdqcloud(ig,l,igcm_ccn_number) = 
495     &     -pdqcloud(ig,l,igcm_dust_number)
496         pdqcloud(ig,l,igcm_dust_mass) =
497     &     - pq(ig,l,igcm_dust_mass)/ptimestep
498     &     - pdq(ig,l,igcm_dust_mass) + 1.e-20
499         pdqcloud(ig,l,igcm_ccn_mass) =
500     &     -pdqcloud(ig,l,igcm_dust_mass)
501          ENDIF
502         ENDDO
503        ENDDO
504       ENDIF
505
506        DO l=1,nlay
507         DO ig=1,ngrid
508
509          IF (pq(ig,l,igcm_h2o_ice) + ptimestep*
510     &       (pdq(ig,l,igcm_h2o_ice) + pdqcloud(ig,l,igcm_h2o_ice))
511     &       .le. 1.e-8) THEN
512           pdqcloud(ig,l,igcm_h2o_ice) =
513     &     - pq(ig,l,igcm_h2o_ice)/ptimestep - pdq(ig,l,igcm_h2o_ice)
514           pdqcloud(ig,l,igcm_h2o_vap) = -pdqcloud(ig,l,igcm_h2o_ice)
515             if (hdo) then
516           pdqcloud(ig,l,igcm_hdo_ice) =
517     &     - pq(ig,l,igcm_hdo_ice)/ptimestep - pdq(ig,l,igcm_hdo_ice)
518           pdqcloud(ig,l,igcm_hdo_vap) = -pdqcloud(ig,l,igcm_hdo_ice)
519             endif
520          ENDIF
521          IF (pq(ig,l,igcm_h2o_vap) + ptimestep*
522     &       (pdq(ig,l,igcm_h2o_vap) + pdqcloud(ig,l,igcm_h2o_vap))
523     &       .le. 1.e-8) THEN
524           pdqcloud(ig,l,igcm_h2o_vap) =
525     &     - pq(ig,l,igcm_h2o_vap)/ptimestep - pdq(ig,l,igcm_h2o_vap)
526           pdqcloud(ig,l,igcm_h2o_ice) = -pdqcloud(ig,l,igcm_h2o_vap)
527             if (hdo) then
528           pdqcloud(ig,l,igcm_hdo_vap) =
529     &     - pq(ig,l,igcm_hdo_vap)/ptimestep - pdq(ig,l,igcm_hdo_vap)
530           pdqcloud(ig,l,igcm_hdo_ice) = -pdqcloud(ig,l,igcm_hdo_vap)
531             endif
532          ENDIF
533
534         ENDDO
535        ENDDO
536
537c------Update the ice and dust particle size "rice" for output or photochemistry
538c------Only rsedcloud is used for the water cycle
539
540      IF(scavenging) THEN
541        DO l=1, nlay
542         DO ig=1,ngrid
543
544        call updaterdust(
545     &    pq(ig,l,igcm_dust_mass) +                   ! dust mass
546     &   (pdq(ig,l,igcm_dust_mass) +                  ! dust mass
547     &    pdqcloud(ig,l,igcm_dust_mass))*ptimestep,   ! dust mass
548     &    pq(ig,l,igcm_dust_number) +                 ! dust number
549     &   (pdq(ig,l,igcm_dust_number) +                ! dust number
550     &    pdqcloud(ig,l,igcm_dust_number))*ptimestep, ! dust number
551     &    rdust(ig,l))
552
553         ENDDO
554        ENDDO
555      ENDIF
556
557      IF(microphys) THEN
558
559       ! In case one does not want to allow supersatured water when using microphysics.
560       ! Not done by default.
561       IF(.not.supersat) THEN     
562        zt  = pt + (pdt+pdtcloud)*ptimestep
563        call watersat(ngrid*nlay,zt,pplay,zqsat)
564        DO l=1, nlay
565         DO ig=1,ngrid
566          IF (pq(ig,l,igcm_h2o_vap)
567     &      + (pdq(ig,l,igcm_h2o_vap) + pdqcloud(ig,l,igcm_h2o_vap))
568     &      * ptimestep .ge. zqsat(ig,l)) THEN
569             pdqcloud(ig,l,igcm_h2o_vap) =
570     &         (zqsat(ig,l) - pq(ig,l,igcm_h2o_vap))/ptimestep
571     &        - pdq(ig,l,igcm_h2o_vap)
572             pdqcloud(ig,l,igcm_h2o_ice) =
573     &         -pdqcloud(ig,l,igcm_h2o_vap)
574             ! no need to correct ccn_number, updaterad can handle this properly.
575          ENDIF
576         ENDDO
577        ENDDO       
578       ENDIF
579       
580       DO l=1, nlay
581         DO ig=1,ngrid
582
583        call updaterice_micro(
584     &    pq(ig,l,igcm_h2o_ice) +                    ! ice mass
585     &   (pdq(ig,l,igcm_h2o_ice) +                   ! ice mass
586     &    pdqcloud(ig,l,igcm_h2o_ice))*ptimestep,    ! ice mass
587     &    pq(ig,l,igcm_ccn_mass) +                   ! ccn mass
588     &   (pdq(ig,l,igcm_ccn_mass) +                  ! ccn mass
589     &    pdqcloud(ig,l,igcm_ccn_mass))*ptimestep,   ! ccn mass
590     &    pq(ig,l,igcm_ccn_number) +                 ! ccn number
591     &   (pdq(ig,l,igcm_ccn_number) +                ! ccn number
592     &    pdqcloud(ig,l,igcm_ccn_number))*ptimestep, ! ccn number
593     &    tauscaling(ig),rice(ig,l),rhocloud(ig,l))
594         
595         ENDDO
596       ENDDO
597       
598      ELSE ! no microphys
599       
600        DO l=1,nlay
601          DO ig=1,ngrid
602         
603        call updaterice_typ(
604     &    pq(ig,l,igcm_h2o_ice) +                    ! ice mass
605     &   (pdq(ig,l,igcm_h2o_ice) +                   ! ice mass
606     &    pdqcloud(ig,l,igcm_h2o_ice))*ptimestep,    ! ice mass
607     &    tau(ig,1),pzlay(ig,l),rice(ig,l))
608
609          ENDDO
610         ENDDO
611       
612       ENDIF ! of IF(microphys)
613     
614     
615     
616c     A correction if a lot of subliming CO2 fills the 1st layer FF04/2005
617c     ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
618c     Then that should not affect the ice particle radius
619      do ig=1,ngrid
620        if(pdpsrf(ig)*ptimestep.gt.0.9*(pplev(ig,1)-pplev(ig,2)))then
621          if(pdpsrf(ig)*ptimestep.gt.0.9*(pplev(ig,1)-pplev(ig,3)))
622     &    rice(ig,2)=rice(ig,3)
623          rice(ig,1)=rice(ig,2)
624        end if
625      end do
626       
627       
628       DO l=1,nlay
629         DO ig=1,ngrid
630           rsedcloud(ig,l)=max(rice(ig,l)*
631     &                 (1.+nuice_sed)*(1.+nuice_sed)*(1.+nuice_sed),
632     &                    rdust(ig,l))
633!          rsedcloud(ig,l)=min(rsedcloud(ig,l),1.e-4)
634         ENDDO
635       ENDDO
636       
637! used for rad. transfer calculations
638! nuice is constant because a lognormal distribution is prescribed
639      nuice(1:ngrid,1:nlay)=nuice_ref
640
641c------Update tendencies for sub-grid water ice clouds
642      IF (CLFvarying) THEN
643        DO ig=1,ngrid
644          DO l=1,nlay
645            pdqcloud(ig,l,igcm_dust_mass)=pdqcloud(ig,l,igcm_dust_mass)
646     &          *cloudfrac(ig,l)
647            pdqcloud(ig,l,igcm_ccn_mass)=pdqcloud(ig,l,igcm_ccn_mass)
648     &          *cloudfrac(ig,l)
649            pdqcloud(ig,l,igcm_dust_number)=pdqcloud(ig,l,
650     &           igcm_dust_number) *cloudfrac(ig,l)
651            pdqcloud(ig,l,igcm_ccn_number)=pdqcloud(ig,l,
652     &           igcm_ccn_number) *cloudfrac(ig,l)
653            pdqcloud(ig,l,igcm_h2o_vap)=pdqcloud(ig,l,
654     &           igcm_h2o_vap) *cloudfrac(ig,l)
655            pdqcloud(ig,l,igcm_h2o_ice)=pdqcloud(ig,l,
656     &           igcm_h2o_ice) *cloudfrac(ig,l)
657          ENDDO
658        ENDDO   
659        pdtcloud(:,:)=pdtcloud(:,:)*cloudfrac(:,:)
660      ENDIF
661#ifndef MESOSCALE
662c=======================================================================
663      call WRITEDIAGFI(ngrid,"pdqice2","pdqcloudice apres microphysique"
664     &      ,"kg/kg.s-1",3,pdqcloud(1:ngrid,1:nlay,igcm_h2o_ice))
665      call WRITEDIAGFI(ngrid,"pdqvap2","pdqcloudvap apres microphysique"
666     &      ,"kg/kg.s-1",3,pdqcloud(1:ngrid,1:nlay,
667     &      igcm_h2o_vap))
668      if (hdo) then
669      call WRITEDIAGFI(ngrid,"pdqiceD","pdqiceD apres microphysique"
670     &      ,"kg/kg.s-1",3,pdqcloud(1:ngrid,1:nlay,igcm_hdo_ice))
671      call WRITEDIAGFI(ngrid,"pdqvapD","pdqvapD apres microphysique"
672     &      ,"kg/kg.s-1",3,pdqcloud(1:ngrid,1:nlay,
673     &      igcm_hdo_vap))
674      endif
675      call WRITEDIAGFI(ngrid,"pdqccn2","pdqcloudccn apres microphysique"
676     &      ,"kg/kg.s-1",3,pdqcloud(1:ngrid,1:nlay,
677     &      igcm_ccn_mass))
678      call WRITEDIAGFI(ngrid,"pdqccnN2","pdqcloudccnN apres
679     &      microphysique","nb/kg.s-1",3,pdqcloud(1:ngrid,1:nlay,
680     &      igcm_ccn_number))
681      call WRITEDIAGFI(ngrid,"pdqdust2", "pdqclouddust apres
682     &      microphysique","kg/kg.s-1",3,pdqcloud(1:ngrid,1:nlay,
683     &      igcm_dust_mass))
684      call WRITEDIAGFI(ngrid,"pdqdustN2", "pdqclouddustN apres
685     &      microphysique","nb/kg.s-1",3,pdqcloud(1:ngrid,1:nlay,
686     &      igcm_dust_number))
687c=======================================================================
688#endif
689
690      END SUBROUTINE watercloud
691     
692      subroutine ini_watercloud_mod(ngrid,nlayer,nq)
693        implicit none
694 
695        integer,intent(in) :: ngrid ! number of atmospheric columns
696        integer,intent(in) :: nlayer ! number of atmospheric layers
697        integer,intent(in) :: nq ! number of tracers
698
699        allocate(zdqcloud(ngrid,nlayer,nq))
700        zdqcloud(:,:,:)=0
701        allocate(zdqscloud(ngrid,nq))
702        zdqscloud(:,:)=0
703
704       end subroutine ini_watercloud_mod
705
706
707       subroutine end_watercloud_mod
708         implicit none
709
710         if (allocated(zdqcloud))      deallocate(zdqcloud)
711         if (allocated(zdqscloud))      deallocate(zdqscloud)
712
713       end subroutine end_watercloud_mod
714
715      END MODULE watercloud_mod
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.