source: trunk/LMDZ.MARS/libf/phymars/watercloud_mod.F @ 2740

Last change on this file since 2740 was 2616, checked in by romain.vande, 3 years ago

LMDZ_MARS RV : Open_MP;
Put all the "save" variables as "!$OMP THREADPRIVATE" in phymars.
The code can now be tested, see README for more info

File size: 26.9 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      IMPLICIT NONE
30
31
32c=======================================================================
33c  Water-ice cloud formation
34
35c  Includes two different schemes:
36c    - A simplified scheme (see simpleclouds.F)
37c    - An improved microphysical scheme (see improvedclouds.F)
38c
39c  There is a time loop specific to cloud formation
40c  due to timescales smaller than the GCM integration timestep.
41c
42c  Authors: Franck Montmessin, Francois Forget, Ehouarn Millour,
43c           J.-B. Madeleine, Thomas Navarro
44c
45c  2004 - 2012
46c=======================================================================
47
48c-----------------------------------------------------------------------
49c   declarations:
50c   -------------
51
52      include "callkeys.h"
53
54c   Inputs/outputs:
55c   ------
56
57      INTEGER, INTENT(IN) :: ngrid,nlay
58      INTEGER, INTENT(IN) ::  nq                 ! nombre de traceurs
59      REAL, INTENT(IN) ::  ptimestep             ! pas de temps physique (s)
60      REAL, INTENT(IN) ::  pplev(ngrid,nlay+1)   ! pression aux inter-couches (Pa)
61      REAL, INTENT(IN) ::  pplay(ngrid,nlay)     ! pression au milieu des couches (Pa)
62      REAL, INTENT(IN) ::  pdpsrf(ngrid)         ! tendence surf pressure
63      REAL, INTENT(IN) ::  pzlay(ngrid,nlay)     ! altitude at the middle of the layers
64      REAL, INTENT(IN) ::  pt(ngrid,nlay)        ! temperature at the middle of the layers (K)
65      REAL, INTENT(IN) ::  pdt(ngrid,nlay)       ! tendence temperature des autres param.
66
67      REAL, INTENT(IN) ::  pq(ngrid,nlay,nq)     ! traceur (kg/kg)
68      rEAL, INTENT(IN) ::  pdq(ngrid,nlay,nq)    ! tendence avant condensation  (kg/kg.s-1)
69
70      REAL, INTENT(IN) ::  tau(ngrid,naerkind) ! Column dust optical depth at each point
71      REAL, INTENT(IN) ::  tauscaling(ngrid)   ! Convertion factor for dust amount
72      REAL, INTENT(INOUT) ::  rdust(ngrid,nlay)   ! Dust geometric mean radius (m)
73
74      REAL, INTENT(OUT) ::  pdqcloud(ngrid,nlay,nq) ! tendence de la condensation H2O(kg/kg.s-1)
75      REAL, INTENT(OUT) ::  pdtcloud(ngrid,nlay)    ! tendence temperature due
76                                   ! a la chaleur latente
77      REAL, INTENT(INOUT) ::  rice(ngrid,nlay)    ! Ice mass mean radius (m)
78                               ! (r_c in montmessin_2004)
79      REAL, INTENT(OUT) ::  nuice(ngrid,nlay)   ! Estimated effective variance
80                               !   of the size distribution
81      REAL, INTENT(OUT) ::  rsedcloud(ngrid,nlay) ! Cloud sedimentation radius
82      REAL, INTENT(OUT) ::  rhocloud(ngrid,nlay)  ! Cloud density (kg.m-3)
83
84      REAL, INTENT(INOUT):: totcloudfrac(ngrid) ! Cloud fraction (A. Pottier 2013)
85     
86c   Locals:
87c   ------
88 
89      ! for ice radius computation
90      REAL Mo,No
91      REAl ccntyp
92     
93      ! for time loop
94      INTEGER microstep  ! time subsampling step variable
95      INTEGER,SAVE :: imicro ! time subsampling for coupled water microphysics & sedimentation
96      REAL,SAVE :: microtimestep ! integration timestep for coupled water microphysics & sedimentation
97      REAL,SAVE :: microtimestep_prev=-999
98     
99      !$OMP THREADPRIVATE(imicro,microtimestep)
100      !$OMP THREADPRIVATE(microtimestep_prev)
101      ! tendency given by clouds (inside the micro loop)
102      REAL subpdqcloud(ngrid,nlay,nq) ! cf. pdqcloud
103      REAL subpdtcloud(ngrid,nlay)    ! cf. pdtcloud
104
105      ! global tendency (clouds+physics)
106      REAL sum_subpdq(ngrid,nlay,nq)      ! cf. pdqcloud
107      REAL sum_subpdt(ngrid,nlay)         ! cf. pdtcloud
108
109      ! no supersaturation when option supersat is false
110      REAL zt(ngrid,nlay)       ! local value of temperature
111      REAL zqsat(ngrid,nlay)    ! saturation
112
113      INTEGER iq,ig,l
114      LOGICAL,SAVE :: firstcall=.true.
115     
116      !$OMP THREADPRIVATE(firstcall)
117
118! Representation of sub-grid water ice clouds A. Pottier 2013
119      REAL :: ztclf(ngrid, nlay)
120      REAL :: zqclf(ngrid, nlay,nq)
121      REAL :: zdelt 
122      REAL :: norm
123      REAL :: ponder
124      REAL :: tcond(ngrid,nlay)
125      REAL :: zqvap(ngrid,nlay)
126      REAL :: zqice(ngrid,nlay)
127      REAL ::  spant ! delta T for the temperature distribution
128!      REAL :: zqsat(ngrid,nlay) ! saturation
129      REAL :: pteff(ngrid, nlay)! effective temperature in the cloud,neb
130      REAL :: pqeff(ngrid, nlay, nq)! effective tracers quantities in the cloud
131      REAL :: cloudfrac(ngrid,nlay) ! cloud fraction
132      REAL :: mincloud ! min cloud frac
133      LOGICAL, save :: flagcloud=.true.
134     
135      !$OMP THREADPRIVATE(flagcloud)
136
137c    ** un petit test de coherence
138c       --------------------------
139
140      IF (firstcall) THEN
141         
142        if (nq.gt.nqmx) then
143           write(*,*) 'stop in watercloud (nq.gt.nqmx)!'
144           write(*,*) 'nq=',nq,' nqmx=',nqmx
145           call abort_physic("watercloud","nq.gt.nqmx",1)
146        endif
147         
148        write(*,*) "watercloud: igcm_h2o_vap=",igcm_h2o_vap
149        write(*,*) "            igcm_h2o_ice=",igcm_h2o_ice
150               
151        write(*,*) "time subsampling for microphysic ?"
152#ifdef MESOSCALE
153        imicro = 2
154#else
155        imicro = 30
156#endif
157        call getin_p("imicro",imicro)
158        write(*,*)"watercloud: imicro = ",imicro
159       
160        firstcall=.false.
161      ENDIF ! of IF (firstcall)
162
163      !! AS: moved out of firstcall to allow nesting+evoluting timestep
164      !!     TBD: consider possible diff imicro with domains?
165      microtimestep = ptimestep/real(imicro)
166      if (microtimestep/=microtimestep_prev) then
167        ! only tell the world if microtimestep has changed
168        write(*,*)"watercloud: Physical timestep is ",ptimestep
169        write(*,*)"watercloud: Microphysics timestep is ",microtimestep
170        microtimestep_prev=microtimestep
171      endif
172     
173c-----Initialization
174      sum_subpdq(1:ngrid,1:nlay,1:nq) = 0
175      sum_subpdt(1:ngrid,1:nlay)      = 0
176     
177      ! default value if no ice
178      rhocloud(1:ngrid,1:nlay) = rho_dust
179
180c-------------------------------------------------------------------
181c   0.  Representation of sub-grid water ice clouds
182c------------------
183c-----Initialization
184      pteff(1:ngrid,1:nlay) = 0
185      pqeff(1:ngrid,1:nlay,1:nq) = 0
186      DO l=1,nlay
187        DO ig=1,ngrid
188             pteff(ig,l)=pt(ig,l)
189        END DO
190      END DO
191      DO l=1,nlay
192        DO ig=1,ngrid
193          DO iq=1,nq
194             pqeff(ig,l,iq)=pq(ig,l,iq)
195          ENDDO
196        ENDDO
197      ENDDO
198c-----Tendencies
199      DO l=1,nlay
200        DO ig=1,ngrid
201          ztclf(ig,l)=pt(ig,l)+ pdt(ig,l)*ptimestep
202        ENDDO
203      ENDDO
204      DO l=1,nlay
205        DO ig=1,ngrid
206          DO iq=1,nq
207             zqclf(ig,l,iq)=pq(ig,l,iq)+pdq(ig,l,iq)*ptimestep
208          ENDDO
209        ENDDO
210      ENDDO
211c-----Effective temperature calculation
212      IF (CLFvarying) THEN
213         spant=3.0 ! delta T for the temprature distribution
214         mincloud=0.1 ! min cloudfrac when there is ice
215         IF (flagcloud) THEN
216             write(*,*) "Delta T", spant
217             write(*,*) "mincloud", mincloud
218             flagcloud=.false.
219         END IF
220         !CALL watersat(ngrid*nlay,ztclf,pplay,zqsat) !MV17: we dont need zqsat in the CLFvarying scheme
221         zqvap=zqclf(:,:,igcm_h2o_vap)
222         zqice=zqclf(:,:,igcm_h2o_ice)
223         CALL tcondwater(ngrid*nlay,pplay,zqvap+zqice,tcond)
224         DO l=1,nlay
225           DO ig=1,ngrid
226              zdelt=spant !MAX(spant*ztclf(ig,l),1.e-12), now totally in K. Fixed width
227              IF (tcond(ig,l) .ge. (ztclf(ig,l)+zdelt)) THEN
228                 pteff(ig,l)=ztclf(ig,l)
229                 cloudfrac(ig,l)=1.
230              ELSE IF (tcond(ig,l) .le. (ztclf(ig,l)-zdelt)) THEN
231                 pteff(ig,l)=ztclf(ig,l)-zdelt
232                 cloudfrac(ig,l)=mincloud
233              ELSE
234                 cloudfrac(ig,l)=(tcond(ig,l)-ztclf(ig,l)+zdelt)/
235     &                           (2.0*zdelt)
236                 pteff(ig,l)=(tcond(ig,l)+ztclf(ig,l)-zdelt)/2.
237              END IF
238              pteff(ig,l)=pteff(ig,l)-pdt(ig,l)*ptimestep
239              IF (cloudfrac(ig,l).le.mincloud) THEN !MV17: replaced .le.0 by .le.mincloud
240                 cloudfrac(ig,l)=mincloud
241              ELSE IF (cloudfrac(ig,l).gt.1) THEN
242                 cloudfrac(ig,l)=1.
243              END IF
244           ENDDO
245         ENDDO
246c-----Calculation of the total cloud coverage of the column
247         DO ig=1,ngrid
248            totcloudfrac(ig) = 0.
249            norm=0.
250            DO l=1,nlay
251               ponder=zqice(ig,l)*(pplev(ig,l) - pplev(ig,l+1))
252               totcloudfrac(ig) = totcloudfrac(ig)
253     &                   + cloudfrac(ig,l)*ponder
254               norm=norm+ponder
255            ENDDO
256            totcloudfrac(ig)=MAX(totcloudfrac(ig)/norm,1.e-12) ! min value if NaNs
257         ENDDO
258c-----Effective tracers quantities in the cloud fraction
259         IF (microphys) THEN
260            pqeff(:,:,igcm_ccn_mass)=pq(:,:,igcm_ccn_mass)/
261     &                              cloudfrac(:,:)
262            pqeff(:,:,igcm_ccn_number)=pq(:,:,igcm_ccn_number)/
263     &                              cloudfrac(:,:)
264         END IF ! end if (microphys)
265         pqeff(:,:,igcm_h2o_ice)=pq(:,:,igcm_h2o_ice)/
266     &                           cloudfrac(:,:)
267      !! CLFvarying outputs
268      CALL WRITEDIAGFI(ngrid,'pqeffice','pqeffice',
269     &             'kg/kg',3,pqeff(:,:,igcm_h2o_ice))
270      CALL WRITEDIAGFI(ngrid,'pteff','pteff',
271     &             'K',3,pteff(:,:))
272      CALL WRITEDIAGFI(ngrid,'tcond','tcond',
273     &             'K',3,tcond(:,:))
274      CALL WRITEDIAGFI(ngrid,'cloudfrac','cloudfrac',
275     &             'K',3,cloudfrac(:,:))
276      END IF ! end if (CLFvarying)
277c------------------------------------------------------------------
278c Time subsampling for microphysics
279c------------------------------------------------------------------
280      rhocloud(1:ngrid,1:nlay) = rho_dust
281      DO microstep=1,imicro
282     
283c-------------------------------------------------------------------
284c   1.  Tendencies:
285c------------------
286
287
288c------ Temperature tendency subpdt
289        ! Each microtimestep we give the cloud scheme a stepped entry subpdt instead of pdt
290        ! If imicro=1 subpdt is the same as pdt
291        DO l=1,nlay
292          DO ig=1,ngrid
293             sum_subpdt(ig,l) = sum_subpdt(ig,l)
294     &        + pdt(ig,l) ! At each micro timestep we add pdt in order to have a stepped entry
295          ENDDO
296        ENDDO
297c------ Tracers tendencies subpdq are additionned
298c------ At each micro timestep we add pdq in order to have a stepped entry
299        IF (microphys) THEN
300          DO l=1,nlay
301            DO ig=1,ngrid
302              sum_subpdq(ig,l,igcm_dust_mass) =
303     &            sum_subpdq(ig,l,igcm_dust_mass)
304     &          + pdq(ig,l,igcm_dust_mass)
305              sum_subpdq(ig,l,igcm_dust_number) =
306     &            sum_subpdq(ig,l,igcm_dust_number)
307     &          + pdq(ig,l,igcm_dust_number)
308              sum_subpdq(ig,l,igcm_ccn_mass) =
309     &            sum_subpdq(ig,l,igcm_ccn_mass)
310     &          + pdq(ig,l,igcm_ccn_mass)
311              sum_subpdq(ig,l,igcm_ccn_number) =
312     &            sum_subpdq(ig,l,igcm_ccn_number)
313     &          + pdq(ig,l,igcm_ccn_number)
314            ENDDO
315          ENDDO
316        ENDIF
317        DO l=1,nlay
318          DO ig=1,ngrid
319            sum_subpdq(ig,l,igcm_h2o_ice) =
320     &          sum_subpdq(ig,l,igcm_h2o_ice)
321     &        + pdq(ig,l,igcm_h2o_ice)
322            sum_subpdq(ig,l,igcm_h2o_vap) =
323     &          sum_subpdq(ig,l,igcm_h2o_vap)
324     &        + pdq(ig,l,igcm_h2o_vap)
325            IF (hdo) THEN
326            sum_subpdq(ig,l,igcm_hdo_ice) =
327     &          sum_subpdq(ig,l,igcm_hdo_ice)
328     &        + pdq(ig,l,igcm_hdo_ice)
329            sum_subpdq(ig,l,igcm_hdo_vap) =
330     &          sum_subpdq(ig,l,igcm_hdo_vap)
331     &        + pdq(ig,l,igcm_hdo_vap)
332            ENDIF !hdo
333          ENDDO
334        ENDDO     
335       
336c-------------------------------------------------------------------
337c   2.  Main call to the different cloud schemes:
338c------------------------------------------------
339        IF (microphys) THEN
340           CALL improvedclouds(ngrid,nlay,microtimestep,
341     &             pplay,pteff,sum_subpdt,
342     &             pqeff,sum_subpdq,subpdqcloud,subpdtcloud,
343     &             nq,tauscaling)
344
345        ELSE
346           CALL simpleclouds(ngrid,nlay,microtimestep,
347     &             pplay,pzlay,pteff,sum_subpdt,
348     &             pqeff,sum_subpdq,subpdqcloud,subpdtcloud,
349     &             nq,tau,rice)
350        ENDIF
351
352c-------------------------------------------------------------------
353c   3.  Updating tendencies after cloud scheme:
354c-----------------------------------------------
355
356        IF (microphys) THEN
357          DO l=1,nlay
358            DO ig=1,ngrid
359              sum_subpdq(ig,l,igcm_dust_mass) =
360     &            sum_subpdq(ig,l,igcm_dust_mass)
361     &          + subpdqcloud(ig,l,igcm_dust_mass)
362              sum_subpdq(ig,l,igcm_dust_number) =
363     &            sum_subpdq(ig,l,igcm_dust_number)
364     &          + subpdqcloud(ig,l,igcm_dust_number)
365              sum_subpdq(ig,l,igcm_ccn_mass) =
366     &            sum_subpdq(ig,l,igcm_ccn_mass)
367     &          + subpdqcloud(ig,l,igcm_ccn_mass)
368              sum_subpdq(ig,l,igcm_ccn_number) =
369     &            sum_subpdq(ig,l,igcm_ccn_number)
370     &          + subpdqcloud(ig,l,igcm_ccn_number)
371            ENDDO
372          ENDDO
373        ENDIF
374        DO l=1,nlay
375          DO ig=1,ngrid
376            sum_subpdq(ig,l,igcm_h2o_ice) =
377     &          sum_subpdq(ig,l,igcm_h2o_ice)
378     &        + subpdqcloud(ig,l,igcm_h2o_ice)
379            sum_subpdq(ig,l,igcm_h2o_vap) =
380     &          sum_subpdq(ig,l,igcm_h2o_vap)
381     &        + subpdqcloud(ig,l,igcm_h2o_vap)
382
383            IF (hdo) THEN
384            sum_subpdq(ig,l,igcm_hdo_ice) =
385     &          sum_subpdq(ig,l,igcm_hdo_ice)
386     &        + subpdqcloud(ig,l,igcm_hdo_ice)
387            sum_subpdq(ig,l,igcm_hdo_vap) =
388     &          sum_subpdq(ig,l,igcm_hdo_vap)
389     &        + subpdqcloud(ig,l,igcm_hdo_vap)
390            ENDIF ! hdo
391
392          ENDDO
393        ENDDO
394       
395        IF (activice) THEN
396          DO l=1,nlay
397            DO ig=1,ngrid
398              sum_subpdt(ig,l) =
399     &            sum_subpdt(ig,l) + subpdtcloud(ig,l)
400            ENDDO
401          ENDDO
402        ENDIF
403
404!      !! Example of how to use writediagmicrofi useful to
405!      !! get outputs at each microphysical sub-timestep (better to be used in 1D)
406!            CALL WRITEDIAGMICROFI(ngrid,imicro,microstep,
407!     &       microtimestep,'subpdtcloud',
408!     &      'subpdtcloud','K/s',1,subpdtcloud(:,:))     
409 
410      ENDDO ! of DO microstep=1,imicro
411     
412c-------------------------------------------------------------------
413c   6.  Compute final tendencies after time loop:
414c------------------------------------------------
415
416c------ Temperature tendency pdtcloud
417       DO l=1,nlay
418         DO ig=1,ngrid
419             pdtcloud(ig,l) =
420     &         sum_subpdt(ig,l)/real(imicro)-pdt(ig,l)
421          ENDDO
422       ENDDO
423       
424c------ Tracers tendencies pdqcloud
425       DO l=1,nlay
426         DO ig=1,ngrid
427            pdqcloud(ig,l,igcm_h2o_ice) =
428     &        sum_subpdq(ig,l,igcm_h2o_ice)/real(imicro)
429     &       - pdq(ig,l,igcm_h2o_ice)
430            pdqcloud(ig,l,igcm_h2o_vap) =
431     &        sum_subpdq(ig,l,igcm_h2o_vap)/real(imicro)
432     &       - pdq(ig,l,igcm_h2o_vap)
433            IF (hdo) THEN
434            pdqcloud(ig,l,igcm_hdo_ice) =
435     &        sum_subpdq(ig,l,igcm_hdo_ice)/real(imicro)
436     &       - pdq(ig,l,igcm_hdo_ice)
437            pdqcloud(ig,l,igcm_hdo_vap) =
438     &        sum_subpdq(ig,l,igcm_hdo_vap)/real(imicro)
439     &       - pdq(ig,l,igcm_hdo_vap)
440            ENDIF !hdo
441         ENDDO
442       ENDDO
443       
444       IF(microphys) THEN
445        DO l=1,nlay
446         DO ig=1,ngrid
447            pdqcloud(ig,l,igcm_ccn_mass) =
448     &        sum_subpdq(ig,l,igcm_ccn_mass)/real(imicro)
449     &       - pdq(ig,l,igcm_ccn_mass)
450            pdqcloud(ig,l,igcm_ccn_number) =
451     &        sum_subpdq(ig,l,igcm_ccn_number)/real(imicro)
452     &       - pdq(ig,l,igcm_ccn_number)
453         ENDDO
454        ENDDO
455       ENDIF
456       
457       IF(scavenging) THEN
458        DO l=1,nlay
459         DO ig=1,ngrid
460            pdqcloud(ig,l,igcm_dust_mass) =
461     &        sum_subpdq(ig,l,igcm_dust_mass)/real(imicro)
462     &       - pdq(ig,l,igcm_dust_mass)
463            pdqcloud(ig,l,igcm_dust_number) =
464     &        sum_subpdq(ig,l,igcm_dust_number)/real(imicro)
465     &       - pdq(ig,l,igcm_dust_number)
466         ENDDO
467        ENDDO
468       ENDIF
469
470c------- Due to stepped entry, other processes tendencies can add up to negative values
471c------- Therefore, enforce positive values and conserve mass
472       IF(microphys) THEN
473        DO l=1,nlay
474         DO ig=1,ngrid
475          IF ((pq(ig,l,igcm_ccn_number) +
476     &      ptimestep* (pdq(ig,l,igcm_ccn_number) +
477     &        pdqcloud(ig,l,igcm_ccn_number)) .le. 1.)
478     &   .or. (pq(ig,l,igcm_ccn_mass) +
479     &      ptimestep* (pdq(ig,l,igcm_ccn_mass) +
480     &        pdqcloud(ig,l,igcm_ccn_mass)) .le. 1.e-20)) THEN
481         pdqcloud(ig,l,igcm_ccn_number) =
482     &     - pq(ig,l,igcm_ccn_number)/ptimestep
483     &     - pdq(ig,l,igcm_ccn_number) + 1.
484         pdqcloud(ig,l,igcm_dust_number) = 
485     &     -pdqcloud(ig,l,igcm_ccn_number)
486         pdqcloud(ig,l,igcm_ccn_mass) =
487     &     - pq(ig,l,igcm_ccn_mass)/ptimestep
488     &     - pdq(ig,l,igcm_ccn_mass) + 1.e-20
489         pdqcloud(ig,l,igcm_dust_mass) =
490     &     -pdqcloud(ig,l,igcm_ccn_mass)
491          ENDIF
492         ENDDO
493        ENDDO
494       ENDIF
495
496       IF(scavenging) THEN
497        DO l=1,nlay
498         DO ig=1,ngrid
499          IF ((pq(ig,l,igcm_dust_number) +
500     &      ptimestep* (pdq(ig,l,igcm_dust_number) +
501     &        pdqcloud(ig,l,igcm_dust_number)) .le. 1.)
502     &   .or. (pq(ig,l,igcm_dust_mass) +
503     &      ptimestep* (pdq(ig,l,igcm_dust_mass) +
504     &        pdqcloud(ig,l,igcm_dust_mass)) .le. 1.e-20)) THEN
505         pdqcloud(ig,l,igcm_dust_number) =
506     &     - pq(ig,l,igcm_dust_number)/ptimestep
507     &     - pdq(ig,l,igcm_dust_number) + 1.
508         pdqcloud(ig,l,igcm_ccn_number) = 
509     &     -pdqcloud(ig,l,igcm_dust_number)
510         pdqcloud(ig,l,igcm_dust_mass) =
511     &     - pq(ig,l,igcm_dust_mass)/ptimestep
512     &     - pdq(ig,l,igcm_dust_mass) + 1.e-20
513         pdqcloud(ig,l,igcm_ccn_mass) =
514     &     -pdqcloud(ig,l,igcm_dust_mass)
515          ENDIF
516         ENDDO
517        ENDDO
518       ENDIF
519
520        DO l=1,nlay
521         DO ig=1,ngrid
522
523          IF (pq(ig,l,igcm_h2o_ice) + ptimestep*
524     &       (pdq(ig,l,igcm_h2o_ice) + pdqcloud(ig,l,igcm_h2o_ice))
525     &       .le. qperemin) THEN
526           pdqcloud(ig,l,igcm_h2o_ice) =
527     &     - pq(ig,l,igcm_h2o_ice)/ptimestep - pdq(ig,l,igcm_h2o_ice)
528           pdqcloud(ig,l,igcm_h2o_vap) = -pdqcloud(ig,l,igcm_h2o_ice)
529             if (hdo) then
530           pdqcloud(ig,l,igcm_hdo_ice) =
531     &     - pq(ig,l,igcm_hdo_ice)/ptimestep - pdq(ig,l,igcm_hdo_ice)
532           pdqcloud(ig,l,igcm_hdo_vap) = -pdqcloud(ig,l,igcm_hdo_ice)
533             endif
534          ENDIF
535          IF (pq(ig,l,igcm_h2o_vap) + ptimestep*
536     &       (pdq(ig,l,igcm_h2o_vap) + pdqcloud(ig,l,igcm_h2o_vap))
537     &       .le. qperemin) THEN
538           pdqcloud(ig,l,igcm_h2o_vap) =
539     &     - pq(ig,l,igcm_h2o_vap)/ptimestep - pdq(ig,l,igcm_h2o_vap)
540           pdqcloud(ig,l,igcm_h2o_ice) = -pdqcloud(ig,l,igcm_h2o_vap)
541             if (hdo) then
542           pdqcloud(ig,l,igcm_hdo_vap) =
543     &     - pq(ig,l,igcm_hdo_vap)/ptimestep - pdq(ig,l,igcm_hdo_vap)
544           pdqcloud(ig,l,igcm_hdo_ice) = -pdqcloud(ig,l,igcm_hdo_vap)
545             endif
546          ENDIF
547
548         ENDDO
549        ENDDO
550
551c------Update the ice and dust particle size "rice" for output or photochemistry
552c------Only rsedcloud is used for the water cycle
553
554      IF(scavenging) THEN
555        DO l=1, nlay
556         DO ig=1,ngrid
557
558        call updaterdust(
559     &    pq(ig,l,igcm_dust_mass) +                   ! dust mass
560     &   (pdq(ig,l,igcm_dust_mass) +                  ! dust mass
561     &    pdqcloud(ig,l,igcm_dust_mass))*ptimestep,   ! dust mass
562     &    pq(ig,l,igcm_dust_number) +                 ! dust number
563     &   (pdq(ig,l,igcm_dust_number) +                ! dust number
564     &    pdqcloud(ig,l,igcm_dust_number))*ptimestep, ! dust number
565     &    rdust(ig,l))
566
567         ENDDO
568        ENDDO
569      ENDIF
570
571      IF(microphys) THEN
572
573       ! In case one does not want to allow supersatured water when using microphysics.
574       ! Not done by default.
575       IF(.not.supersat) THEN     
576        zt  = pt + (pdt+pdtcloud)*ptimestep
577        call watersat(ngrid*nlay,zt,pplay,zqsat)
578        DO l=1, nlay
579         DO ig=1,ngrid
580          IF (pq(ig,l,igcm_h2o_vap)
581     &      + (pdq(ig,l,igcm_h2o_vap) + pdqcloud(ig,l,igcm_h2o_vap))
582     &      * ptimestep .ge. zqsat(ig,l)) THEN
583             pdqcloud(ig,l,igcm_h2o_vap) =
584     &         (zqsat(ig,l) - pq(ig,l,igcm_h2o_vap))/ptimestep
585     &        - pdq(ig,l,igcm_h2o_vap)
586             pdqcloud(ig,l,igcm_h2o_ice) =
587     &         -pdqcloud(ig,l,igcm_h2o_vap)
588             ! no need to correct ccn_number, updaterad can handle this properly.
589          ENDIF
590         ENDDO
591        ENDDO       
592       ENDIF
593       
594       DO l=1, nlay
595         DO ig=1,ngrid
596
597        call updaterice_micro(
598     &    pq(ig,l,igcm_h2o_ice) +                    ! ice mass
599     &   (pdq(ig,l,igcm_h2o_ice) +                   ! ice mass
600     &    pdqcloud(ig,l,igcm_h2o_ice))*ptimestep,    ! ice mass
601     &    pq(ig,l,igcm_ccn_mass) +                   ! ccn mass
602     &   (pdq(ig,l,igcm_ccn_mass) +                  ! ccn mass
603     &    pdqcloud(ig,l,igcm_ccn_mass))*ptimestep,   ! ccn mass
604     &    pq(ig,l,igcm_ccn_number) +                 ! ccn number
605     &   (pdq(ig,l,igcm_ccn_number) +                ! ccn number
606     &    pdqcloud(ig,l,igcm_ccn_number))*ptimestep, ! ccn number
607     &    tauscaling(ig),rice(ig,l),rhocloud(ig,l))
608         
609         ENDDO
610       ENDDO
611       
612      ELSE ! no microphys
613       
614        DO l=1,nlay
615          DO ig=1,ngrid
616         
617        call updaterice_typ(
618     &    pq(ig,l,igcm_h2o_ice) +                    ! ice mass
619     &   (pdq(ig,l,igcm_h2o_ice) +                   ! ice mass
620     &    pdqcloud(ig,l,igcm_h2o_ice))*ptimestep,    ! ice mass
621     &    tau(ig,1),pzlay(ig,l),rice(ig,l))
622
623          ENDDO
624         ENDDO
625       
626       ENDIF ! of IF(microphys)
627     
628     
629     
630c     A correction if a lot of subliming CO2 fills the 1st layer FF04/2005
631c     ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
632c     Then that should not affect the ice particle radius
633      do ig=1,ngrid
634        if(pdpsrf(ig)*ptimestep.gt.0.9*(pplev(ig,1)-pplev(ig,2)))then
635          if(pdpsrf(ig)*ptimestep.gt.0.9*(pplev(ig,1)-pplev(ig,3)))
636     &    rice(ig,2)=rice(ig,3)
637          rice(ig,1)=rice(ig,2)
638        end if
639      end do
640       
641       
642       DO l=1,nlay
643         DO ig=1,ngrid
644           rsedcloud(ig,l)=max(rice(ig,l)*
645     &                 (1.+nuice_sed)*(1.+nuice_sed)*(1.+nuice_sed),
646     &                    rdust(ig,l))
647!          rsedcloud(ig,l)=min(rsedcloud(ig,l),1.e-4)
648         ENDDO
649       ENDDO
650       
651! used for rad. transfer calculations
652! nuice is constant because a lognormal distribution is prescribed
653      nuice(1:ngrid,1:nlay)=nuice_ref
654
655c------Update tendencies for sub-grid water ice clouds
656      IF (CLFvarying) THEN
657        DO ig=1,ngrid
658          DO l=1,nlay
659            pdqcloud(ig,l,igcm_dust_mass)=pdqcloud(ig,l,igcm_dust_mass)
660     &          *cloudfrac(ig,l)
661            pdqcloud(ig,l,igcm_ccn_mass)=pdqcloud(ig,l,igcm_ccn_mass)
662     &          *cloudfrac(ig,l)
663            pdqcloud(ig,l,igcm_dust_number)=pdqcloud(ig,l,
664     &           igcm_dust_number) *cloudfrac(ig,l)
665            pdqcloud(ig,l,igcm_ccn_number)=pdqcloud(ig,l,
666     &           igcm_ccn_number) *cloudfrac(ig,l)
667            pdqcloud(ig,l,igcm_h2o_vap)=pdqcloud(ig,l,
668     &           igcm_h2o_vap) *cloudfrac(ig,l)
669            pdqcloud(ig,l,igcm_h2o_ice)=pdqcloud(ig,l,
670     &           igcm_h2o_ice) *cloudfrac(ig,l)
671          ENDDO
672        ENDDO   
673        pdtcloud(:,:)=pdtcloud(:,:)*cloudfrac(:,:)
674      ENDIF
675#ifndef MESOSCALE
676c=======================================================================
677      call WRITEDIAGFI(ngrid,"pdqice2","pdqcloudice apres microphysique"
678     &      ,"kg/kg.s-1",3,pdqcloud(1:ngrid,1:nlay,igcm_h2o_ice))
679      call WRITEDIAGFI(ngrid,"pdqvap2","pdqcloudvap apres microphysique"
680     &      ,"kg/kg.s-1",3,pdqcloud(1:ngrid,1:nlay,
681     &      igcm_h2o_vap))
682      if (hdo) then
683      call WRITEDIAGFI(ngrid,"pdqiceD","pdqiceD apres microphysique"
684     &      ,"kg/kg.s-1",3,pdqcloud(1:ngrid,1:nlay,igcm_hdo_ice))
685      call WRITEDIAGFI(ngrid,"pdqvapD","pdqvapD apres microphysique"
686     &      ,"kg/kg.s-1",3,pdqcloud(1:ngrid,1:nlay,
687     &      igcm_hdo_vap))
688      endif
689      call WRITEDIAGFI(ngrid,"pdqccn2","pdqcloudccn apres microphysique"
690     &      ,"kg/kg.s-1",3,pdqcloud(1:ngrid,1:nlay,
691     &      igcm_ccn_mass))
692      call WRITEDIAGFI(ngrid,"pdqccnN2","pdqcloudccnN apres "//
693     &      "microphysique","nb/kg.s-1",3,pdqcloud(1:ngrid,1:nlay,
694     &      igcm_ccn_number))
695      call WRITEDIAGFI(ngrid,"pdqdust2", "pdqclouddust apres "//
696     &      "microphysique","kg/kg.s-1",3,pdqcloud(1:ngrid,1:nlay,
697     &      igcm_dust_mass))
698      call WRITEDIAGFI(ngrid,"pdqdustN2", "pdqclouddustN apres "//
699     &      "microphysique","nb/kg.s-1",3,pdqcloud(1:ngrid,1:nlay,
700     &      igcm_dust_number))
701c=======================================================================
702#endif
703
704      END SUBROUTINE watercloud
705     
706      subroutine ini_watercloud_mod(ngrid,nlayer,nq)
707        implicit none
708 
709        integer,intent(in) :: ngrid ! number of atmospheric columns
710        integer,intent(in) :: nlayer ! number of atmospheric layers
711        integer,intent(in) :: nq ! number of tracers
712
713        allocate(zdqcloud(ngrid,nlayer,nq))
714        zdqcloud(:,:,:)=0
715        allocate(zdqscloud(ngrid,nq))
716        zdqscloud(:,:)=0
717
718       end subroutine ini_watercloud_mod
719
720
721       subroutine end_watercloud_mod
722         implicit none
723
724         if (allocated(zdqcloud))      deallocate(zdqcloud)
725         if (allocated(zdqscloud))      deallocate(zdqscloud)
726
727       end subroutine end_watercloud_mod
728
729      END MODULE watercloud_mod
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.