source: trunk/LMDZ.VENUS/libf/phyvenus/moldiff_red.F90 @ 3461

Last change on this file since 3461 was 3221, checked in by flefevre, 9 months ago

Venus : a bit more cosmetics in molecular diffusion

File size: 39.8 KB
RevLine 
[1442]1subroutine moldiff_red(ngrid,nlayer,nq,pplay,pplev,pt,pq,&
[2464]2                       ptimestep,pdteuv,pdtconduc,pdqdiff)
[1442]3
4USE chemparam_mod
[1621]5USE infotrac_phy
[1442]6USE dimphy   
7
8implicit none
9
10#include "comcstfi.h"
11#include "diffusion.h"
12
13
14!
15! Input/Output
16!
17      integer,intent(in) :: ngrid ! number of atmospheric columns
18      integer,intent(in) :: nlayer ! number of atmospheric layers
19      integer,intent(in) :: nq ! number of advected tracers
20      real ptimestep
21      real pplay(ngrid,nlayer)
22      real pplev(ngrid,nlayer+1)
23      real pq(ngrid,nlayer,nq)
24!      real pdq(ngrid,nlayer,nq)
25      real pt(ngrid,nlayer)
26!      real pdt(ngrid,nlayer)
27      real pdteuv(ngrid,nlayer)
28      real pdtconduc(ngrid,nlayer)
29      real pdqdiff(ngrid,nlayer,nq)
30!
31! Local
32!
33     
34!      real hco2(ncompdiff),ho
35      integer,dimension(nq) :: indic_diff
36      integer ig,iq,nz,l,k,n,nn,p,ij0
37      integer istep,il,gcn,ntime,nlraf
38      real*8 masse
39      real*8 masseU,kBolt,RgazP,Rvenus,Grav,Mvenus,PI
40      real*8 rho0,D0,T0,H0,time0,dZ,time,dZraf,tdiff,Zmin,Zmax
41      real*8 FacEsc,invsgmu
42      real*8 hp(nlayer)
43      real*8 pp(nlayer)
44      real*8 pint(nlayer)
45      real*8 tt(nlayer),tnew(nlayer),tint(nlayer)
46      real*8 zz(nlayer)
47      real*8,dimension(:,:),allocatable,save :: qq,qnew,qint,FacMass
48      real*8,dimension(:,:),allocatable,save :: rhoK,rhokinit
49      real*8 rhoT(nlayer)
50      real*8 dmmeandz(nlayer)
51      real*8 massemoy(nlayer)
52      real*8,dimension(:),allocatable :: Praf,Traf,Rraf,Mraf,Nraf,Draf,Hraf,Wraf
53      real*8,dimension(:),allocatable :: Zraf,Tdiffraf
54      real*8,dimension(:),allocatable :: Prafold,Mrafold
55      real*8,dimension(:,:),allocatable :: Qraf,Rrafk,Nrafk
56      real*8,dimension(:,:),allocatable :: Rrafkold
57      real*8,dimension(:,:),allocatable :: Drafmol,Hrafmol,Wrafmol,Tdiffrafmol
58      real*8,dimension(:),allocatable :: Atri,Btri,Ctri,Dtri,Xtri,Tad,Dad,Zad,rhoad
59      real*8,dimension(:),allocatable :: alpha,beta,gama,delta,eps
60      real*8,dimension(:),allocatable,save ::  wi,Wad,Uthermal,Lambdaexo,Hspecie
61      real*8,dimension(:),allocatable,save :: Mtot1,Mtot2,Mraf1,Mraf2
[2795]62      integer,parameter :: nb_esp_diff=16
[2464]63      character(len=20),dimension(nb_esp_diff) :: ListeDiff
[1442]64!ccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccc
65!     tracer numbering in the molecular diffusion
66!ccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccc
67!  We need the index of escaping species
68
69      integer,save :: i_esc_h2 
70      integer,save :: i_esc_h
71! vertical index limit for the molecular diffusion
72      integer,save :: il0 
73
74! Tracer indexes in the GCM:
75!      integer,save :: g_co2=0
76!      integer,save :: g_co=0
77!      integer,save :: g_o=0
78!      integer,save :: g_o1d=0
79!      integer,save :: g_o2=0
80!      integer,save :: g_o3=0
81!      integer,save :: g_h=0
82!      integer,save :: g_h2=0
83!      integer,save :: g_oh=0
84!      integer,save :: g_ho2=0
85!      integer,save :: g_h2o2=0
86!      integer,save :: g_n2=0
87!      integer,save :: g_ar=0
88!      integer,save :: g_h2o=0
89!      integer,save :: g_n=0
90!      integer,save :: g_no=0
91!      integer,save :: g_no2=0
92!      integer,save :: g_n2d=0
93!      integer,save :: g_oplus=0
94!      integer,save :: g_hplus=0
95
96      integer,save :: ncompdiff
97      integer,dimension(:),allocatable,save :: gcmind ! array of GCM indexes
98! Gab
99      real,dimension(:),allocatable,save :: mol_tr ! array of mol mass traceurs
100      integer ierr,compteur
101
102      logical,save :: firstcall=.true.
103!      real abfac(ncompdiff)
104      real,dimension(:,:),allocatable,save :: dij
105      real,save :: step
106
107! Initializations at first call
[3218]108
[1442]109      if (firstcall) then
110
[3218]111!        list of diffused species (if present)
[1442]112
[3218]113         ListeDiff(1)  = 'co2'
114         ListeDiff(2)  = 'o'
115         ListeDiff(3)  = 'n2'
116         ListeDiff(4)  = 'ar'
117         ListeDiff(5)  = 'co'
118         ListeDiff(6)  = 'h2'
119         ListeDiff(7)  = 'h'
120         ListeDiff(8)  = 'd2'
121         ListeDiff(9)  = 'hd'
122         ListeDiff(10) = 'd'
123         ListeDiff(11) = 'o2'
124         ListeDiff(12) = 'h2o'
125         ListeDiff(13) = 'o3'
126         ListeDiff(14) = 'n'
127         ListeDiff(15) = 'he'
128         ListeDiff(16) = 'n2d'
[1442]129
[3218]130         i_esc_h  = 1000
131         i_esc_h2 = 1000
[1442]132
[3218]133!        search for species that can be diffused
[1442]134
[3218]135         ncompdiff = 0
136         indic_diff(1:nq) = 0
[1442]137
[3218]138         do nn = 1,nq
139            do n = 1,nb_esp_diff
140               if (ListeDiff(n) == tname(nn)) then
141                  indic_diff(nn) = 1
142               end if
143            end do
[1442]144
[3218]145            if (indic_diff(nn) == 1) then
146               print*,'species ', tname(nn), 'diffused in moldiff_red'
147               ncompdiff = ncompdiff + 1
148            end if
149         end do
[1442]150
[3218]151         print*,'number of diffused species:',ncompdiff
152         allocate(gcmind(ncompdiff))
153         allocate(mol_tr(ncompdiff))
154
155!        store gcm indexes in gcmind and molar masses in mol_tr
156
157         n = 0
158         do nn = 1,nq
159            if (indic_diff(nn) == 1) then
160               n = n + 1
161               gcmind(n) = nn
162               mol_tr(n) = M_tr(nn)
163               if (tname(nn) == 'h') i_esc_h = n
164               if (tname(nn) == 'h2') i_esc_h2 = n
165            end if
166         end do
167
[3221]168!        find vertical index above which diffusion is computed
[1442]169
[3221]170         do l = 1,nlayer
171            if (pplay(1,l) > Pdiff) then
172               il0 = l
173            end if
174         end do
[1442]175
[3221]176         il0 = il0 + 1
[1442]177
[3221]178         print*,'vertical index for diffusion',il0,pplay(1,il0)
[1442]179
[3221]180         allocate(dij(ncompdiff,ncompdiff))
[1442]181
[3221]182         call moldiffcoeff_red(dij,indic_diff,gcmind,ncompdiff)
[1442]183
[3221]184         print*,'MOLDIFF  EXO'
[1442]185
[3221]186!       allocation of arrays depending on the number of diffused species
187
188         allocate(qq(nlayer,ncompdiff))
189         allocate(qnew(nlayer,ncompdiff))
190         allocate(qint(nlayer,ncompdiff))
191         allocate(FacMass(nlayer,ncompdiff))
192         allocate(rhok(nlayer,ncompdiff))
193         allocate(rhokinit(nlayer,ncompdiff))
194
195         allocate(wi(ncompdiff))
196         allocate(wad(ncompdiff))
197         allocate(uthermal(ncompdiff))
198         allocate(lambdaexo(ncompdiff))
199         allocate(Hspecie(ncompdiff))
200         allocate(Mtot1(ncompdiff))
201         allocate(Mtot2(ncompdiff))
202         allocate(Mraf1(ncompdiff))
203         allocate(Mraf2(ncompdiff))
204
205         firstcall = .false.
206         step = 1
207
208      end if ! of if (firstcall)
209
[1442]210!ccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccc
211
212      masseU=1.660538782d-27
213      kbolt=1.3806504d-23
214      RgazP=8.314472   
215      PI =3.141592653
216      g=8.87d0
217      Rvenus=6051800d0 ! Used to compute escape parameter no need to be more accurate
218        Grav=6.67d-11
219        Mvenus=4.86d24
220        ij0=6000 ! For test
221        invsgmu=1d0/g/masseU
222       
223!       print*,'moldiff',i_esc_h2,i_esc_h,ncompdiff
224      do ig=1,ngrid
225        pp=dble(pplay(ig,:))
226
227!!!
228!! =======> Gab 29 oct 2014
[1591]229!!$$$   THIS UPDATE IS ALREADY DONE in physique (t_seri & tr_seri) $$$$$$
[1442]230
231! Update the temperature modified by other processes
232
233        do l=1,nlayer
234          tt(l)=pt(ig,l)
235        enddo ! of do l=1,nlayer
236
237
238!       CALL TMNEW(pt(ig,:),pdt(ig,:),pdtconduc(ig,:),pdteuv(ig,:)      &
239!     &  ,tt,ptimestep,nlayer,ig)
240!        do l=1,nlayer
241!          tt(l)=pt(ig,l)*1D0+(pdt(ig,l)*dble(ptimestep)+                &
242!                              pdtconduc(ig,l)*dble(ptimestep)+          &
243!                              pdteuv(ig,l)*dble(ptimestep))
244!          ! to cach Nans...
245!          if (tt(l).ne.tt(l)) then
246!            print*,'Err TMNEW',ig,l,tt(l),pt(ig,l),                     &
247!              pdt(ig,l),pdtconduc(ig,l),pdteuv(ig,l),dble(ptimestep)
248!          endif
249!        enddo ! of do l=1,nlayer
250
251! Update the mass mixing ratios modified by other processes
252
253        do iq=1,ncompdiff
254         do l=1,nlayer
255          qq(l,iq)=pq(ig,l,gcmind(iq))
256          qq(l,iq)=max(qq(l,iq),1d-30)
257         enddo ! of do l=1,nlayer
258        enddo ! of do iq=1,ncompdiff
259!       STOP
260
261! Compute the Pressure scale height
262
263        CALL HSCALE(pp,hp,nlayer)
264
265! Compute the atmospheric mass (in Dalton)
266
267        CALL MMOY(massemoy,mol_tr,qq,gcmind,nlayer,ncompdiff)
268
269! Compute the vertical gradient of atmospheric mass
270
271        CALL DMMOY(massemoy,hp,dmmeandz,nlayer)
272
273! Compute the altitude of each layer
274
275        CALL ZVERT(pp,tt,massemoy,zz,nlayer,ig)
276
277! Compute the total mass density (kg/m3)
278       
279        CALL RHOTOT(pp,tt,massemoy,qq,RHOT,RHOK,nlayer,ncompdiff)
280        RHOKINIT=RHOK
281
282! Compute total mass of each specie before new grid
283! For conservation tests
284! The conservation is not always fulfilled especially
285! for species very far from diffusion equilibrium "photochemical species"
286! e.g. OH, O(1D)
287
288        Mtot1(1:ncompdiff)=0d0
289
290        do l=il0,nlayer
291        do nn=1,ncompdiff
292        Mtot1(nn)=Mtot1(nn)+1d0/g*qq(l,nn)*                             &
293     &  (dble(pplev(ig,l))-dble(pplev(ig,l+1)))
294        enddo
295        enddo
296
297        Zmin=zz(il0)
298        Zmax=zz(nlayer)
299
300
301! If Zmax > 4000 km there is a problem / stop
302
303        if (Zmax .gt. 4000000.) then
304        Print*,'Zmax too high',ig,zmax,zmin
305        do l=1,nlayer
306        print*,'old',zz(l),pt(ig,l),pdteuv(ig,l)
307        print*,'l',l,rhot(l),tt(l),pp(l),massemoy(l),qq(l,:)
308        enddo
309        stop
310        endif
311
312! The number of diffusion layers is variable
313! and fixed by the resolution (dzres) specified in diffusion.h
314! I fix a minimum  number of layers 40
315
316        nlraf=int((Zmax-Zmin)/1000./dzres)+1
317        if (nlraf .le. 40)  nlraf=40
318
319!       if (nlraf .ge. 200) print*,ig,nlraf,Zmin,Zmax
320       
321         ! allocate arrays:
322         allocate(Praf(nlraf),Traf(nlraf),Rraf(nlraf),Mraf(nlraf))
323         allocate(Nraf(nlraf),Draf(nlraf),Hraf(nlraf),Wraf(nlraf))
324         allocate(Zraf(nlraf),Tdiffraf(nlraf))
325         allocate(Prafold(nlraf),Mrafold(nlraf))
326         allocate(Qraf(nlraf,ncompdiff),Rrafk(nlraf,ncompdiff),Nrafk(nlraf,ncompdiff))
327         allocate(Rrafkold(nlraf,ncompdiff))
328         allocate(Drafmol(nlraf,ncompdiff),Hrafmol(nlraf,ncompdiff))
329         allocate(Wrafmol(nlraf,ncompdiff),Tdiffrafmol(nlraf,ncompdiff))
330         allocate(Atri(nlraf),Btri(nlraf),Ctri(nlraf),Dtri(nlraf),Xtri(nlraf))
331         allocate(Tad(nlraf),Dad(nlraf),Zad(nlraf),rhoad(nlraf))
332         allocate(alpha(nlraf),beta(nlraf),gama(nlraf),delta(nlraf),eps(nlraf))
333
334! before beginning, I use a better vertical resolution above il0,
335! altitude grid reinterpolation
336! The diffusion is solved on an altitude grid with constant step dz
337
338        CALL UPPER_RESOL(pp,tt,zz,massemoy,RHOT,RHOK,                   &
339     &  qq,mol_tr,gcmind,Praf,Traf,Qraf,Mraf,Zraf,                        &
340     &  Nraf,Nrafk,Rraf,Rrafk,il0,nlraf,ncompdiff,nlayer,ig)
341
342        Prafold=Praf
343        Rrafkold=Rrafk
344        Mrafold=Mraf
345       
346! We reddo interpolation of the gcm grid to estimate mass loss due to interpolation processes.
347
348        CALL GCMGRID_P(Zraf,Praf,Qraf,Traf,Nrafk,Rrafk,qq,qint,tt,tint  &
349     &    ,pp,mol_tr,gcmind,nlraf,ncompdiff,nlayer,ig)
350
351! We compute the mass correction factor of each specie at each pressure level
352
353        CALL CORRMASS(qq,qint,FacMass,nlayer,ncompdiff)
354
355! Altitude step
356
357        Dzraf=Zraf(2)-Zraf(1)
358
359! Total mass computed on the altitude grid
360
361        Mraf1(1:ncompdiff)=0d0
362        do nn=1,ncompdiff
363        do l=1,nlraf
364        Mraf1(nn)=Mraf1(nn)+Rrafk(l,nn)*Dzraf
365        enddo
366        enddo
367
368! Reupdate values for mass conservation
369
370!       do l=1,nlraf
371!       print*,'test',l,Nraf(l),Praf(l)
372!       do nn=1,ncompdiff
373!       Rrafk(l,nn)=RrafK(l,nn)*Mtot1(nn)/Mraf1(nn)
374!       enddo
375!       Rraf(l)=sum(Rrafk(l,:))
376!       do nn=1,ncompdiff
377!       Qraf(l,nn)=Rrafk(l,nn)/Rraf(l)
378!       Nrafk(l,nn)=Rrafk(l,nn)/dble(mol_tr(gcmind(nn)))/masseU
379!       enddo
380!       Mraf(l)=1d0/sum(Qraf(l,:)/dble(mol_tr(gcmind(:))))
381!       Nraf(l)=Rraf(l)/Mraf(l)/masseU
382!       Praf(l)=kbolt*Traf(l)*Nraf(l)
383!       print*,'test',l,Nraf(l),Praf(l)
384!       enddo
385
386!       do l=1,nlayer
387!       print*,'l',l,zz(l),pp(l),tt(l),sum(qq(l,:)),massemoy(l)
388!       enddo
389
390! The diffusion is computed above il0 computed from Pdiff in diffusion.h
391! No change below il0
392       
393        do l=1,nlayer
394         qnew(l,:)=qq(l,:) ! No effet below il0
395       enddo
396
397! all species treated independently
398
399! Upper boundary velocity
400! Jeans escape for H and H2
401! Comparison with and without escape still to be done
402! No escape for other species
403
404
405        do nn=1,ncompdiff
406        Uthermal(nn)=sqrt(2d0*kbolt*Traf(nlraf)/masseU/                 &
407     &  dble(mol_tr(nn)))
408        Lambdaexo(nn)=masseU*dble(mol_tr(nn))*Grav*Mvenus/         &
409     &  (Rvenus+Zraf(nlraf))/kbolt/Traf(nlraf)
410        wi(nn)=0D0
411        if (nn .eq. i_esc_h .or. nn .eq. i_esc_h2) then
412        wi(nn)=Uthermal(nn)/2d0/sqrt(PI)*exp(-Lambdaexo(nn))*           &
413     &  (Lambdaexo(nn)+1d0)
414        endif
415        enddo
416
417! Compute time step for diffusion
418
419! Loop on species
420
421        T0=Traf(nlraf)
422        rho0=1d0
423
424        do nn=1,ncompdiff
425        masse=dble(mol_tr(nn))
426! DIffusion coefficient
427        CALL DCOEFF(nn,dij,Praf,Traf,Nraf,Nrafk,Draf,nlraf,ncompdiff)
[2836]428        !Draf(:) = max(100.,Draf(:))
429        !Draf(:) = 0.01*Draf(:)
[1442]430        Drafmol(:,nn)=Draf(:)
431! Scale height of the density of the specie
432        CALL HSCALEREAL(nn,Nrafk,Dzraf,Hraf,nlraf,ncompdiff)
433        Hrafmol(:,nn)=Hraf(:)
434!       Hspecie(nn)=kbolt*T0/masse*invsgmu
435! Computation of the diffusion vertical velocity of the specie
436        CALL VELVERT(nn,Traf,Hraf,Draf,Dzraf,masse,Wraf,nlraf)
437        Wrafmol(:,nn)=Wraf(:)
438! Computation of the diffusion time
439        CALL TIMEDIFF(nn,Hraf,Wraf,Tdiffraf,nlraf)
440        Tdiffrafmol(:,nn)=Tdiffraf
441        enddo
442! We use a lower time step
443        Tdiff=minval(Tdiffrafmol)
444        Tdiff=minval(Tdiffrafmol(nlraf,:))*Mraf(nlraf)
445! Number of time step
446
447! Some problems when H is dominant
448! The time step is chosen function of atmospheric mass at higher level
449! It is not very nice
450
451!!!! TEST GAB 14jan15 : increase/decrease number of time steps for diffusion (reduce/augmente tdiff)
452!        Tdiff=Tdiff/2.
453
[1591]454        if (tdiff .lt. tdiffmin*Mraf(nlraf)) tdiff=tdiffmin*Mraf(nlraf)
455
456!     if (tdiff .lt. tdiffmin*Mraf(nlraf)) then       
457!        print*, 'Moldiff L454', tdiff, ptimestep, tdiffmin*Mraf(nlraf)
458!        endif
459
460!      JYC + GG aout 2015 add this condition below 
461        if (tdiff .ge. ptimestep) tdiff=ptimestep
462        ! Number of time step
463      ntime=anint(dble(ptimestep)/tdiff)
464      !print*,'ptime',ig,tdiff,ntime,Mraf(nlraf)
465
[1442]466! Adimensionned temperature
467
468        do l=1,nlraf
469        Tad(l)=Traf(l)/T0
470        enddo
471
472        do istep=1,ntime
473        do nn=1,ncompdiff
474
475        Draf(1:nlraf)=Drafmol(1:nlraf,nn)
476
477! Parameters to adimension the problem
478
479        H0=kbolt*T0/dble(mol_tr(nn))*invsgmu
480        D0=Draf(nlraf)
481        Time0=H0*H0/D0
482        Time=Tdiff/Time0
483
484! Adimensions
485
486        do l=1,nlraf
487        Dad(l)=Draf(l)/D0
488        Zad(l)=Zraf(l)/H0
489        enddo
490        Wad(nn)=wi(nn)*Time0/H0
491        DZ=Zad(2)-Zad(1)
492        FacEsc=exp(-wad(nn)*DZ/Dad(nlraf-1))
493
494        do l=1,nlraf
495        RhoAd(l)=Rrafk(l,nn)/rho0
496        enddo
497
498! Compute intermediary coefficients
499
500        CALL DIFFPARAM(Tad,Dad,DZ,alpha,beta,gama,delta,eps,nlraf)
501
502! First way to include escape need to be validated
503! Compute escape factor (exp(-ueff*dz/D(nz)))
504
505! Compute matrix coefficients
506
507        CALL MATCOEFF(alpha,beta,gama,delta,eps,Dad,rhoAd,FacEsc,       &
508     &   dz,time,Atri,Btri,Ctri,Dtri,nlraf)
509
510        Xtri(:)=0D0
511
512! SOLVE SYSTEM
513
514        CALL tridag(Atri,Btri,Ctri,Dtri,Xtri,nlraf)
515
516!       Xtri=rhoAd
517
518!       if (ig .eq. ij0 .and. (nn .eq. 1 .or. nn .eq. 5 .or. nn .eq. 6 .or. nn .eq. 16)) then
519!       do l=1,nlraf
520!       if (Xtri(l) .lt. 0.) then
521!       print*,'l',l,rhoAd(l)*rho0,Xtri(l)*rho0,nn,Tad(l),Zad(l),Dad(l)
522!       stop
523!       endif
524!       enddo
525!       endif
526
527! Check mass conservation of speci
528
529!       CALL CheckMass(rhoAd,Xtri,nlraf,nn)
530
531! Update mass density of the species
532
533        do l=1,nlraf
534        Rrafk(l,nn)=rho0*Xtri(l)
535        if (Rrafk(l,nn) .ne. Rrafk(l,nn) .or.                           &
536     &  Rrafk(l,nn) .lt. 0 .and. nn .eq. 16) then
537
538! Test if n(CO2) < 0 skip diffusion (should never happen)
539
540        print*,'pb moldiff',istep,ig,l,nn,Rrafk(l,nn),tdiff,&
541     &  rho0*Rhoad(l),Zmin,Zmax,ntime
542        print*,'Atri',Atri
543        print*,'Btri',Btri
544        print*,'Ctri',Ctri
545        print*,'Dtri',Dtri
546        print*,'Xtri',Xtri
547        print*,'alpha',alpha
548        print*,'beta',beta
549        print*,'gama',gama
550        print*,'delta',delta
551        print*,'eps',eps
552        print*,'Dad',Dad
553        print*,'Temp',Traf
554        print*,'alt',Zraf
555        print*,'Mraf',Mraf
556        stop
557!       pdqdiff(1:ngrid,1:nlayer,1:nq)=0.
558!       return
559!       Rrafk(l,nn)=1D-30*Rraf(l)
560        Rrafk(l,nn)=rho0*Rhoad(l)
561
562        endif
563
564        enddo
565
566        enddo ! END Species Loop
567
568! Update total mass density
569
570        do l=1,nlraf
571        Rraf(l)=sum(Rrafk(l,:))
572        enddo
573
574! Compute new mass average at each altitude level and new pressure
575
576        do l=1,nlraf
577        do nn=1,ncompdiff
578        Qraf(l,nn)=Rrafk(l,nn)/Rraf(l)
579        Nrafk(l,nn)=Rrafk(l,nn)/dble(mol_tr(nn))/masseU
580        enddo
581        Mraf(l)=1d0/sum(Qraf(l,:)/dble(mol_tr(:)))
582        Nraf(l)=Rraf(l)/Mraf(l)/masseU
583        Praf(l)=Nraf(l)*kbolt*Traf(l)
584        enddo
585
586        enddo ! END time Loop
587
588! Compute the total mass of each species to check mass conservation     
589
590        Mraf2(1:ncompdiff)=0d0
591        do nn=1,ncompdiff
592        do l=1,nlraf
593        Mraf2(nn)=Mraf2(nn)+Rrafk(l,nn)*Dzraf
594        enddo
595        enddo
596
597!        print*,'Mraf',Mraf2
598
599! Reinterpolate values on the GCM pressure levels
600
601        CALL GCMGRID_P2(Zraf,Praf,Qraf,Traf,Nrafk,Rrafk,qq,qnew,tt,tnew,&
602     &   pp,mol_tr,gcmind,nlraf,ncompdiff,nlayer,FacMass,ig)
603
[1591]604!!!  Call added by JY+GG Aout 2014
605        CALL MMOY(massemoy,mol_tr,qnew,gcmind,nlayer,ncompdiff)
606
[1442]607        CALL RHOTOT(pp,tt,massemoy,qnew,RHOT,RHOK,nlayer,ncompdiff)
608
609        if (ig .eq. ij0) then
610        do l=il0,nlayer
611        write(*,'(i2,1x,19(e12.4,1x))') l,zz(l),tt(l),RHOK(l,1)/sum(RHOK(l,:)),RHOKINIT(l,1)/sum(RHOKINIT(l,:)),&
612     &  RHOK(l,2)/sum(RHOK(l,:)),RHOKINIT(l,2)/sum(RHOKINIT(l,:)),&
613     &  RHOK(l,6)/sum(RHOK(l,:)),RHOKINIT(l,6)/sum(RHOKINIT(l,:)),&
614     &  RHOK(l,5)/sum(RHOK(l,:)),RHOKINIT(l,5)/sum(RHOKINIT(l,:)),&
615     &  RHOK(l,7)/sum(RHOK(l,:)),RHOKINIT(l,7)/sum(RHOKINIT(l,:))
616        enddo
617        endif
618
619! Compute total mass of each specie on the GCM vertical grid
620
621        Mtot2(1:ncompdiff)=0d0
622
623        do l=il0,nlayer
624        do nn=1,ncompdiff
625        Mtot2(nn)=Mtot2(nn)+1d0/g*qnew(l,nn)*                           &
626     &  (dble(pplev(ig,l))-dble(pplev(ig,l+1)))
627        enddo
628        enddo
629
[2464]630! DEBUG
631!       print*,"rapport MASSE: ",Mtot2(:)/Mtot1(:)
632
[1442]633! Check mass  conservation of each specie on column
634
635!       do nn=1,ncompdiff
636!       CALL CheckMass2(qq,qnew,pplev(ig,:),il0,nlayer,nn,ncompdiff)
637!       enddo
638
639! Compute the diffusion trends du to diffusion
640
641        do l=1,nlayer
642        do nn=1,ncompdiff
643        pdqdiff(ig,l,gcmind(nn))=(qnew(l,nn)-qq(l,nn))/ptimestep
644        enddo
645        enddo
646
647! deallocation des tableaux
648
649        deallocate(Praf,Traf,Rraf,Mraf)
650        deallocate(Nraf,Draf,Hraf,Wraf)
651        deallocate(Zraf,Tdiffraf)
652        deallocate(Prafold,Mrafold)
653        deallocate(Qraf,Rrafk,Nrafk)
654        deallocate(Rrafkold)
655        deallocate(Drafmol,Hrafmol)
656        deallocate(Wrafmol,Tdiffrafmol)
657        deallocate(Atri,Btri,Ctri,Dtri,Xtri)
658        deallocate(Tad,Dad,Zad,rhoad)
659        deallocate(alpha,beta,gama,delta,eps)
660
661
662       enddo  ! ig loop         
663
664
665      return
666      end
667
668!    ********************************************************************
669!    ********************************************************************
670!    ********************************************************************
671 
672!     JYC subtroutine solving MX = Y where M is defined as a block tridiagonal
673!       matrix (Thomas algorithm), tested on a example
674
675      subroutine tridagbloc(M,F,X,n1,n2)
676      parameter (nmax=100)
677      real*8 M(n1*n2,n1*n2),F(n1*n2),X(n1*n2)
678      real*8 A(n1,n1,n2),B(n1,n1,n2),C(n1,n1,n2),D(n1,n2)
679      real*8 at(n1,n1),bt(n1,n1),ct(n1,n1),dt(n1),gamt(n1,n1),y(n1,n1)
680      real*8 alf(n1,n1),gam(n1,n1,n2),alfinv(n1,n1)
681      real*8 uvec(n1,n2),uvect(n1),vvect(n1),xt(n1)
682      real*8 indx(n1)
683      real*8 rhu
684      integer n1,n2
685      integer i,p,q   
686
687        X(:)=0.
688! Define the bloc matrix A,B,C and the vector D
689      A(1:n1,1:n1,1)=M(1:n1,1:n1)
690      C(1:n1,1:n1,1)=M(1:n1,n1+1:2*n1)
691      D(1:n1,1)=F(1:n1)
692
693      do i=2,n2-1
694      A(1:n1,1:n1,i)=M((i-1)*n1+1:i*n1,(i-1)*n1+1:i*n1)
695      B(1:n1,1:n1,i)=M((i-1)*n1+1:i*n1,(i-2)*n1+1:(i-1)*n1)
696      C(1:n1,1:n1,i)=M((i-1)*n1+1:i*n1,i*n1+1:(i+1)*n1)
697      D(1:n1,i)=F((i-1)*n1+1:i*n1)
698      enddo
699      A(1:n1,1:n1,n2)=M((n2-1)*n1+1:n2*n1,(n2-1)*n1+1:n2*n1)
700      B(1:n1,1:n1,n2)=M((n2-1)*n1+1:n2*n1,(n2-2)*n1+1:(n2-1)*n1)
701      D(1:n1,n2)=F((n2-1)*n1+1:n2*n1)
702
703! Initialization
704        y(:,:)=0.
705        do i=1,n1
706        y(i,i)=1.
707        enddo
708       
709        at(:,:)=A(:,:,1)
710        ct(:,:)=C(:,:,1)
711        dt(:)=D(:,1)
712        call ludcmp(at,n1,n1,indx,rhu,ierr)
713        do p=1,n1
714         call lubksb(at,n1,n1,indx,y(1,p))
715         do q=1,n1
716         alfinv(q,p)=y(q,p)
717         enddo
718        enddo
719      gamt=matmul(alfinv,ct)
720      gam(:,:,1)=gamt(:,:)     
721      uvect=matmul(alfinv,dt)
722      uvec(:,1)=uvect
723
724      do i=2,n2-1
725        y(:,:)=0.
726       do j=1,n1
727         y(j,j)=1.
728       enddo 
729      bt(:,:)=B(:,:,i)
730      at(:,:)=A(:,:,i)-matmul(bt,gamt)
731      ct(:,:)=C(:,:,i)
732      dt(:)=D(:,i)
733      call ludcmp(at,n1,n1,indx,rhu,ierr)
734        do p=1,n1
735         call lubksb(at,n1,n1,indx,y(1,p))
736         do q=1,n1
737         alfinv(q,p)=y(q,p)
738         enddo
739        enddo
740      gamt=matmul(alfinv,ct)
741      gam(:,:,i)=gamt
742      vvect=dt-matmul(bt,uvect)
743      uvect=matmul(alfinv,vvect)
744      uvec(:,i)=uvect
745      enddo
746      bt=B(:,:,n2)
747      dt=D(:,n2)
748      at=A(:,:,n2)-matmul(bt,gamt)
749      vvect=dt-matmul(bt,uvect)
750       y(:,:)=0.
751       do j=1,n1
752         y(j,j)=1.
753       enddo
754       call ludcmp(at,n1,n1,indx,rhu,ierr)
755        do p=1,n1
756         call lubksb(at,n1,n1,indx,y(1,p))
757         do q=1,n1
758         alfinv(q,p)=y(q,p)
759         enddo
760        enddo
761      xt=matmul(alfinv,vvect)
762      X((n2-1)*n1+1 :n1*n2)=xt
763      do i=n2-1,1,-1
764      gamt=gam(:,:,i)
765      xt=X(i*n1+1:n1*n2)
766      uvect=uvec(:,i)
767      vvect=matmul(gamt,xt)
768      X((i-1)*n1+1:i*n1)=uvect-vvect
769      enddo
770
771      end
772
773      subroutine tridag(a,b,c,r,u,n)
774!      parameter (nmax=4000)
775!      dimension gam(nmax),a(n),b(n),c(n),r(n),u(n)
776      real*8 gam(n),a(n),b(n),c(n),r(n),u(n)
777      if(b(1).eq.0.)then
778        stop 'tridag: error: b(1)=0 !!! '
779      endif
780      bet=b(1)
781      u(1)=r(1)/bet
782      do 11 j=2,n
783        gam(j)=c(j-1)/bet
784        bet=b(j)-a(j)*gam(j)
785        if(bet.eq.0.) then
786          stop 'tridag: error: bet=0 !!! '
787        endif
788        u(j)=(r(j)-a(j)*u(j-1))/bet
78911    continue
790      do 12 j=n-1,1,-1
791        u(j)=u(j)-gam(j+1)*u(j+1)
79212    continue
793      return
794      end
795
796!    ********************************************************************
797!    ********************************************************************
798!    ********************************************************************
799
800      SUBROUTINE LUBKSB(A,N,NP,INDX,B)
801
802      implicit none
803
804      integer i,j,n,np,ii,ll
805      real*8 sum
806      real*8 a(np,np),indx(np),b(np)
807
808!      DIMENSION A(NP,NP),INDX(N),B(N)
809      II=0
810      DO 12 I=1,N
811        LL=INDX(I)
812        SUM=B(LL)
813        B(LL)=B(I)
814        IF (II.NE.0)THEN
815          DO 11 J=II,I-1
816            SUM=SUM-A(I,J)*B(J)
81711        CONTINUE
818        ELSE IF (SUM.NE.0.) THEN
819          II=I
820        ENDIF
821        B(I)=SUM
82212    CONTINUE
823      DO 14 I=N,1,-1
824        SUM=B(I)
825        IF(I.LT.N)THEN
826          DO 13 J=I+1,N
827            SUM=SUM-A(I,J)*B(J)
82813        CONTINUE
829        ENDIF
830        B(I)=SUM/A(I,I)
83114    CONTINUE
832      RETURN
833      END
834
835!    ********************************************************************
836!    ********************************************************************
837!    ********************************************************************
838
839      SUBROUTINE LUDCMP(A,N,NP,INDX,D,ierr)
840
841      implicit none
842
843      integer n,np,nmax,i,j,k,imax
844      real*8 d,tiny,aamax
845      real*8 a(np,np),indx(np)
846      integer ierr  ! error =0 if OK, =1 if problem
847
848      PARAMETER (NMAX=100,TINY=1.0E-20)
849!      DIMENSION A(NP,NP),INDX(N),VV(NMAX)
850      real*8 sum,vv(nmax),dum
851
852      D=1.
853      DO 12 I=1,N
854        AAMAX=0.
855        DO 11 J=1,N
856          IF (ABS(A(I,J)).GT.AAMAX) AAMAX=ABS(A(I,J))
85711      CONTINUE
858        IF (AAMAX.EQ.0.) then
859            write(*,*) 'In moldiff: Problem in LUDCMP with matrix A'
860            write(*,*) 'Singular matrix ?'
861            write(*,*) 'Matrix A = ', A
862!            stop
863!           TO DEBUG :
864            ierr =1
865            return
866!           stop
867        END IF
868
869        VV(I)=1./AAMAX
87012    CONTINUE
871      DO 19 J=1,N
872        IF (J.GT.1) THEN
873          DO 14 I=1,J-1
874            SUM=A(I,J)
875            IF (I.GT.1)THEN
876              DO 13 K=1,I-1
877                SUM=SUM-A(I,K)*A(K,J)
87813            CONTINUE
879              A(I,J)=SUM
880            ENDIF
88114        CONTINUE
882        ENDIF
883        AAMAX=0.
884        DO 16 I=J,N
885          SUM=A(I,J)
886          IF (J.GT.1)THEN
887            DO 15 K=1,J-1
888              SUM=SUM-A(I,K)*A(K,J)
88915          CONTINUE
890            A(I,J)=SUM
891          ENDIF
892          DUM=VV(I)*ABS(SUM)
893          IF (DUM.GE.AAMAX) THEN
894            IMAX=I
895            AAMAX=DUM
896          ENDIF
89716      CONTINUE
898        IF (J.NE.IMAX)THEN
899          DO 17 K=1,N
900            DUM=A(IMAX,K)
901            A(IMAX,K)=A(J,K)
902            A(J,K)=DUM
90317        CONTINUE
904          D=-D
905          VV(IMAX)=VV(J)
906        ENDIF
907        INDX(J)=IMAX
908        IF(J.NE.N)THEN
909          IF(A(J,J).EQ.0.)A(J,J)=TINY
910          DUM=1./A(J,J)
911          DO 18 I=J+1,N
912            A(I,J)=A(I,J)*DUM
91318        CONTINUE
914        ENDIF
91519    CONTINUE
916      IF(A(N,N).EQ.0.)A(N,N)=TINY
917      ierr =0
918      RETURN
919      END
920
921        SUBROUTINE TMNEW(T1,DT1,DT2,DT3,T2,dtime,nl,ig)
922        IMPLICIT NONE
923
924        INTEGER,INTENT(IN) :: nl,ig
925        REAL,INTENT(IN),DIMENSION(nl) :: T1,DT1,DT2,DT3
926        REAL*8,INTENT(OUT),DIMENSION(nl) :: T2
927        REAL,INTENT(IN) :: dtime
928        INTEGER :: l
929        DO l=1,nl
930        T2(l)=T1(l)*1D0+(DT1(l)*dble(dtime)+                            &
931     &  DT2(l)*dble(dtime)+                                             &
932     &  DT3(l)*dble(dtime))*1D0
933        if (T2(l) .ne. T2(l)) then
934        print*,'Err TMNEW',ig,l,T2(l),T1(l),dT1(l),DT2(l),              &
935     &  DT3(l),dtime,dble(dtime)
936        endif
937
938        ENDDO
939        END
940
941        SUBROUTINE QMNEW(Q1,DQ,Q2,dtime,nl,nq,gc,ig)
942        use chemparam_mod
[1621]943        use infotrac_phy
[1442]944        IMPLICIT NONE
945
946        INTEGER,INTENT(IN) :: nl,nq
947        INTEGER,INTENT(IN) :: ig
948        INTEGER,INTENT(IN),dimension(nq) :: gc
949        REAL,INTENT(IN),DIMENSION(nl,nqtot) :: Q1,DQ
950        REAL*8,INTENT(OUT),DIMENSION(nl,nq) :: Q2
951        REAL,INTENT(IN) :: dtime
952        INTEGER :: l,iq
953        DO l=1,nl
954        DO iq=1,nq
955        Q2(l,iq)=Q1(l,gc(iq))*1D0+(DQ(l,gc(iq))*dble(dtime))*1D0
956        Q2(l,iq)=max(Q2(l,iq),1d-30)
957        ENDDO
958        ENDDO
959        END
960
961        SUBROUTINE HSCALE(p,hp,nl)
962        IMPLICIT NONE
963
964        INTEGER :: nl
965        INTEGER :: l
966        REAL*8,dimension(nl) :: P
967        REAL*8,DIMENSION(nl) :: Hp
968       
969        hp(1)=-log(P(2)/P(1))
970        hp(nl)=-log(P(nl)/P(nl-1))
971
972        DO l=2,nl-1
973        hp(l)=-log(P(l+1)/P(l-1))
974        ENDDO
975        END
976
977        SUBROUTINE MMOY(massemoy,mol_tr,qq,gc,nl,nq)
978        use chemparam_mod
[1621]979        use infotrac_phy
[1442]980        IMPLICIT NONE
981
982        INTEGER :: nl,nq,l, nn
983        INTEGER,dimension(nq) :: gc
984        REAL*8,DIMENSION(nl,nq) :: qq
985        REAL*8,DIMENSION(nl) :: massemoy
986        REAL,DIMENSION(nq) :: mol_tr
987
988        do l=1,nl
989        massemoy(l)=1D0/sum(qq(l,:)/dble(mol_tr(:)))
990!       write(*,*),'L988 Masse molaire  moy: ', massemoy(l)
991        enddo
992
993        END
994
995        SUBROUTINE DMMOY(M,H,DM,nl)
996        IMPLICIT NONE   
997        INTEGER :: nl,l
998        REAL*8,DIMENSION(nl) :: M,H,DM
999
1000        DM(1)=(-3D0*M(1)+4D0*M(2)-M(3))/2D0/H(1)
1001        DM(nl)=(3D0*M(nl)-4D0*M(nl-1)+M(nl-2))/2D0/H(nl)
1002
1003        do l=2,nl-1
1004        DM(l)=(M(l+1)-M(l-1))/H(l)
1005        enddo
1006
1007        END
1008
1009        SUBROUTINE ZVERT(P,T,M,Z,nl,ig)
1010        IMPLICIT NONE
[1591]1011#include "YOMCST.h"
[1442]1012        INTEGER :: nl,l,ig
1013        REAL*8,dimension(nl) :: P,T,M,Z,H
1014        REAL*8 :: z0
1015        REAL*8 :: kbolt,masseU,Konst,g,Hpm
[1591]1016        masseU=1.e-3/RNAVO
1017        kbolt=RKBOL
[1442]1018        Konst=kbolt/masseU
[1591]1019        g=RG
[1442]1020
1021        z0=0d0
1022        Z(1)=z0
1023        H(1)=Konst*T(1)/M(1)/g
1024
1025        do l=2,nl
1026        H(l)=Konst*T(l)/M(l)/g
1027        Hpm=H(l-1)
1028        Z(l)=z(l-1)-Hpm*log(P(l)/P(l-1))
1029        if (Z(l) .ne. Z(l)) then
1030        print*,'pb',l,ig
1031        print*,'P',P
1032        print*,'T',T
1033        print*,'M',M
1034        print*,'Z',Z
1035        print*,'Hpm',Hpm
1036        endif
1037        enddo
1038
1039        END
1040
1041        SUBROUTINE RHOTOT(P,T,M,qq,rhoN,rhoK,nl,nq)
1042        IMPLICIT NONE
[1591]1043#include "YOMCST.h"
[1442]1044        REAL*8 :: kbolt,masseU,Konst
1045        INTEGER :: nl,nq,l,iq
1046        REAL*8,DIMENSION(nl) :: P,T,M,RHON
1047        REAL*8,DIMENSION(nl,nq) :: RHOK,qq
[1591]1048        masseU=1.e-3/RNAVO
1049        kbolt=RKBOL
[1442]1050        Konst=Kbolt/masseU
1051
1052        do l=1,nl
1053        RHON(l)=P(l)*M(l)/T(l)/Konst
1054        do iq=1,nq
1055        RHOK(l,iq)=qq(l,iq)*RHON(l)
1056        enddo
1057        enddo
1058
1059        END
1060
[1609]1061        SUBROUTINE UPPER_RESOL(P,T,Z,M,RR,Rk,                            &
[1442]1062     & qq,mol_tr,gc,Praf,Traf,Qraf,Mraf,Zraf,                             &
1063     & Nraf,Nrafk,Rraf,Rrafk,il,nl,nq,nlx,ig)
1064        use chemparam_mod
[1621]1065        use infotrac_phy
[1442]1066        IMPLICIT NONE
[1591]1067#include "YOMCST.h"
[1442]1068        INTEGER :: nl,nq,il,l,i,iq,nlx,iz,ig
1069        INTEGER :: gc(nq)
1070        INTEGER,DIMENSION(1) :: indz
[1609]1071        REAL*8, DIMENSION(nlx) :: P,T,Z,M,RR
[1442]1072        REAL*8, DIMENSION(nlx,nq) :: qq,Rk
1073        REAL*8, DIMENSION(nl) :: Praf,Traf,Mraf,Zraf,Nraf,Rraf
1074        REAL*8 :: kbolt,masseU,Konst,g
1075        REAL*8, DIMENSION(nl,nq) :: Qraf,Rrafk,Nrafk
1076        REAL*8 :: facZ,dZ,H
1077        REAL,DIMENSION(nq) :: mol_tr
[1591]1078        masseU=1.e-3/RNAVO
1079        kbolt=RKBOL
[1442]1080        Konst=Kbolt/masseU
[1591]1081        g=RG
[1442]1082
1083
1084        Zraf(1)=z(il)
1085        Praf(1)=P(il)
1086        Traf(1)=T(il)
1087        Nraf(1)=Praf(1)/kbolt/Traf(1)
1088        do iq=1,nq
1089        Qraf(1,iq)=qq(il,iq)
1090        enddo
1091        Mraf(1)=1d0/sum(Qraf(1,:)/dble(mol_tr(:)))
1092        Rraf(1)=Mraf(1)*masseU*Nraf(1)
1093        do iq=1,nq
1094        Rrafk(1,iq)=Rraf(1)*Qraf(1,iq)
1095        Nrafk(1,iq)=Rrafk(1,iq)/masseU/dble(mol_tr(iq))
1096        enddo
1097        Zraf(nl)=z(nlx)
1098
1099        do l=2,nl-1
1100        Zraf(l)=Zraf(1)+(Zraf(nl)-Zraf(1))/dble(nl-1)*dble((l-1))
1101        indz=maxloc(z,mask=z <= Zraf(l))
1102        iz=indz(1)
1103        if (iz .lt. 1 .or. iz .gt. nlx) then
1104        print*,'danger',iz,nl,Zraf(l),l,Zraf(1),Zraf(nl),z,P,T,ig
1105        stop
1106        endif
1107        dZ=Zraf(l)-Zraf(l-1)
1108!       dZ=Zraf(l)-z(iz)
1109        facz=(Zraf(l)-z(iz))/(z(iz+1)-z(iz))
1110        Traf(l)=T(iz)+(T(iz+1)-T(iz))*facz
1111        do iq=1,nq
1112!        Qraf(l,iq)=qq(iz,iq)+(qq(iz+1,iq)-qq(iz,iq))*facz
1113        Rrafk(l,iq)=Rk(iz,iq)+(Rk(iz+1,iq)-Rk(iz,iq))*facZ
1114        Rrafk(l,iq)=Rk(iz,iq)*(Rk(iz+1,iq)/Rk(iz,iq))**facZ
1115        enddo
1116!       Mraf(l)=1D0/(sum(qraf(l,:)/dble(mol_tr(:))))
1117        Rraf(l)=sum(Rrafk(l,:))
1118        do iq=1,nq
1119        Qraf(l,iq)=Rrafk(l,iq)/Rraf(l)
1120        enddo
1121        Mraf(l)=1D0/(sum(qraf(l,:)/dble(mol_tr(:))))
1122!       H=Konst*Traf(l)/Mraf(l)/g
1123!       H=Konst*T(iz)/M(iz)/g
1124!       Praf(l)=P(iz)*exp(-dZ/H)
1125!       Praf(l)=Praf(l-1)*exp(-dZ/H)
1126!       print*,'iz',l,iz,Praf(il-1)*exp(-dZ/H),z(iz),z(iz+1),H
1127        Nraf(l)=Rraf(l)/Mraf(l)/masseU
1128        Praf(l)=Nraf(l)*kbolt*Traf(l)
1129!       Rraf(l)=Nraf(l)*Mraf(l)*masseU
1130        do iq=1,nq
1131!       Rrafk(l,iq)=Rraf(l)*Qraf(l,iq)
1132        Nrafk(l,iq)=Rrafk(l,iq)/dble(mol_tr(iq))/masseU
1133        if (Nrafk(l,iq) .lt. 0. .or.                                    &
1134     &  Nrafk(l,iq) .ne. Nrafk(l,iq)) then
1135        print*,'pb interpolation',l,iq,Nrafk(l,iq),Rrafk(l,iq),         &
1136     &  Qraf(l,iq),Rk(iz,iq),Rk(iz+1,iq),facZ,Zraf(l),z(iz)
1137        stop
1138        endif
1139        enddo
1140        enddo
1141        Zraf(nl)=z(nlx)
1142        Traf(nl)=T(nlx)
1143        do iq=1,nq
1144        Rrafk(nl,iq)=Rk(nlx,iq)
[1609]1145        Qraf(nl,iq)=Rk(nlx,iq)/RR(nlx)
[1442]1146        Nrafk(nl,iq)=Rk(nlx,iq)/dble(mol_tr(iq))/masseU
1147        enddo
1148        Nraf(nl)=sum(Nrafk(nl,:))
1149        Praf(nl)=Nraf(nl)*kbolt*Traf(nl)
1150        Mraf(nl)=1D0/sum(Qraf(nl,:)/dble(mol_tr(:)))
1151        END
1152
1153        SUBROUTINE CORRMASS(qq,qint,FacMass,nl,nq)
1154        IMPLICIT NONE
1155        INTEGER :: nl,nq,l,nn
1156        REAL*8,DIMENSION(nl,nq) :: qq,qint,FacMass
1157
1158        do nn=1,nq
1159        do l=1,nl
1160        FacMass(l,nn)=qq(l,nn)/qint(l,nn)
1161        enddo
1162        enddo
1163
1164        END     
1165
1166
1167        SUBROUTINE DCOEFF(nn,Dij,P,T,N,Nk,D,nl,nq)
1168        IMPLICIT NONE
1169        REAL*8,DIMENSION(nl) :: N,T,D,P
1170        REAL*8,DIMENSION(nl,nq) :: Nk
1171        INTEGER :: nn,nl,nq,l,iq
1172        REAL,DIMENSION(nq,nq)  :: Dij
1173        REAL*8 :: interm,P0,T0,ptfac,dfac
1174
1175        P0=1D5
1176        T0=273d0
1177       
1178
1179        do l=1,nl
1180        ptfac=(P0/P(l))*(T(l)/T0)**1.75d0
1181        D(l)=0d0
1182        interm=0d0
1183        do iq=1,nq
1184        if (iq .ne. nn) then
1185        dfac=dble(dij(nn,iq))*ptfac
1186        interm=interm+Nk(l,iq)/N(l)/dfac
1187        endif
1188        enddo
[2791]1189        D(l)=(1d0-Nk(l,nn)/N(l))/interm
[1442]1190        enddo
1191        END
1192 
1193        SUBROUTINE HSCALEREAL(nn,Nk,Dz,H,nl,nq)
1194        IMPLICIT NONE
1195        INTEGER :: nn,nl,nq,l
1196        REAL*8,DIMENSION(nl) :: H
1197        REAL*8,DIMENSION(nl,nq) :: Nk
1198        REAL*8 :: Dz
1199       
1200        H(1)=(-3D0*Nk(1,nn)+4d0*NK(2,nn)-Nk(3,nn))/(2D0*DZ)/            &
1201     &  NK(1,nn)
1202
1203        H(1)=-1D0/H(1)
1204
1205        DO l=2,nl-1
1206        H(l)=(Nk(l+1,nn)-NK(l-1,nn))/(2D0*DZ)/NK(l,nn)
1207        H(l)=-1D0/H(l)
1208        ENDDO
1209
1210        H(nl)=(3D0*Nk(nl,nn)-4D0*Nk(nl-1,nn)+Nk(nl-2,nn))/(2D0*DZ)/     &
1211     &  Nk(nl,nn)
1212        H(nl)=-1D0/H(nl)
1213
1214!       do l=1,nl
1215!       if (abs(H(l)) .lt. 100.) then
1216!       print*,'H',l,H(l),Nk(l,nn),nn
1217!       endif
1218!       enddo
1219
1220        END
1221       
1222        SUBROUTINE VELVERT(nn,T,H,D,Dz,masse,W,nl)
1223        IMPLICIT NONE
[1591]1224#include "YOMCST.h"
[1442]1225        INTEGER :: l,nl,nn
1226        REAL*8,DIMENSION(nl) :: T,H,D,W,DT
1227        REAL*8 :: Dz,Hmol,masse
1228        REAL*8 :: kbolt,masseU,Konst,g
[1591]1229        masseU=1.e-3/RNAVO
1230        kbolt=RKBOL
[1442]1231        Konst=Kbolt/masseU
[1591]1232        g=RG
[1442]1233
1234        DT(1)=1D0/T(1)*(-3D0*T(1)+4D0*T(2)-T(3))/(2D0*DZ)
1235        Hmol=Konst*T(1)/masse/g
1236        W(1)=-D(1)*(1D0/H(1)-1D0/Hmol-DT(1))
1237
1238        DO l=2,nl-1
1239        DT(l)=1D0/T(l)*(T(l+1)-T(l-1))/(2D0*DZ)
1240        Hmol=Konst*T(l)/masse/g
1241        W(l)=-D(l)*(1D0/H(l)-1D0/Hmol-DT(l))
1242        ENDDO
1243
1244        DT(nl)=1D0/T(nl)*(3d0*T(nl)-4D0*T(nl-1)+T(nl-2))/(2D0*DZ)
1245        Hmol=Konst*T(nl)/masse/g
1246        W(nl)=-D(nl)*(1D0/H(nl)-1D0/Hmol-DT(nl))
1247
1248!       do l=1,nl
1249!       print*,'W',W(l),D(l),H(l),DT(l)
1250!       enddo
1251
1252        END
1253
1254        SUBROUTINE TIMEDIFF(nn,H,W,TIME,nl)
1255        IMPLICIT NONE
1256        INTEGER :: nn,nl,l
1257        REAL*8,DIMENSION(nl) :: W,H,TIME
1258
1259        DO l=1,nl
1260        TIME(l)=abs(H(l)/W(l))
1261        if (TIME(l) .lt. 1.D-4) then
1262!       print*,'low tdiff',H(l),W(l),nn,l
1263        endif
1264        ENDDO
1265
1266        END
1267
1268
1269        SUBROUTINE DIFFPARAM(T,D,dz,alpha,beta,gama,delta,eps,nl)
1270        IMPLICIT NONE
1271        INTEGER :: nl,l
1272        REAL*8,DIMENSION(nl) :: T,D
1273        REAL*8 :: DZ,DZinv
1274        REAL*8,DIMENSION(nl) :: alpha,beta,gama,delta,eps
1275
1276! Compute alpha,beta and delta
1277! lower altitude values
1278        DZinv=1d0/(2D0*DZ)
1279
1280        beta(1)=1d0/T(1)
1281        alpha(1)=beta(1)*(-3D0*T(1)+4D0*T(2)-T(3))*Dzinv
1282        delta(1)=(-3D0*D(1)+4D0*D(2)-D(3))*Dzinv
1283
1284        beta(2)=1d0/T(2)
1285        alpha(2)=beta(2)*(T(3)-T(1))*Dzinv
1286        delta(2)=(D(3)-D(1))*Dzinv
1287
1288!       do l=2,nl-1
1289!       beta(l)=1D0/T(l)
1290!       alpha(l)=beta(l)*(T(l+1)-T(l-1))*Dzinv
1291!       delta(l)=(D(l+1)-D(l-1))*Dzinv
1292!       end do   
1293
1294        do l=3,nl-1
1295        beta(l)=1D0/T(l)
1296        alpha(l)=beta(l)*(T(l+1)-T(l-1))*Dzinv
1297        delta(l)=(D(l+1)-D(l-1))*Dzinv
1298        gama(l-1)=(beta(l)-beta(l-2))*Dzinv
1299        eps(l-1)=(alpha(l)-alpha(l-2))*Dzinv
1300        enddo
1301
1302! Upper altitude values
1303
1304        beta(nl)=1D0/T(nl)
1305        alpha(nl)=beta(nl)*(3D0*T(nl)-4D0*T(nl-1)+T(nl-2))*Dzinv     
1306        delta(nl)=(3D0*D(nl)-4D0*D(nl-1)+D(nl-2))*Dzinv
1307
1308! Compute the gama and eps coefficients
1309! Lower altitude values
1310
1311        gama(1)=(-3D0*beta(1)+4D0*beta(2)-beta(3))*Dzinv
1312        eps(1)=(-3D0*alpha(1)+4D0*alpha(2)-alpha(3))*Dzinv
1313
1314        gama(nl-1)=(beta(nl)-beta(nl-2))*Dzinv
1315        eps(nl-1)=(alpha(nl)-alpha(nl-2))*Dzinv
1316
1317!       do l=2,nl-1
1318!       gama(l)=(beta(l+1)-beta(l-1))*Dzinv
1319!       eps(l)=(alpha(l+1)-alpha(l-1))*Dzinv
1320!       end do
1321
1322        gama(nl)=(3D0*beta(nl)-4D0*beta(nl-1)+beta(nl-2))*Dzinv
1323        eps(nl)=(3D0*alpha(nl)-4D0*alpha(nl-1)+alpha(nl-2))*Dzinv
1324
1325!       do l=1,nl
1326!       print*,'test diffparam',alpha(l),beta(l),delta(l),gama(l),eps(l)
1327!       enddo
1328!       stop
1329
1330        END
1331
1332
1333        SUBROUTINE MATCOEFF(alpha,beta,gama,delta,eps,Dad,rhoad,        &
1334     &  FacEsc,dz,dt,A,B,C,D,nl)
1335        IMPLICIT NONE
1336        INTEGER :: nl,l
1337        REAL*8, DIMENSION(nl) :: alpha,beta,gama,delta,eps,Dad,RHoad
1338        REAL*8 :: dz,dt,del1,del2,del3,FacEsc
1339        REAL*8, DIMENSION(nl) :: A,B,C,D
1340        del1=dt/2d0/dz
1341        del2=dt/dz/dz
1342        del3=dt
1343
1344! lower boundary coefficients no change
1345        A(1)=0d0
1346        B(1)=1d0
1347        C(1)=0d0
1348        D(1)=rhoAd(1)
1349
1350        do l=2,nl-1
1351        A(l)=(delta(l)+(alpha(l)+beta(l))*Dad(l))*del1-Dad(l)*del2
1352        B(l)=-(delta(l)*(alpha(l)+beta(l))+Dad(l)*(gama(l)+eps(l)))*del3
1353        B(l)=B(l)+1d0+2d0*Dad(l)*del2
1354        C(l)=-(delta(l)+(alpha(l)+beta(l))*Dad(l))*del1-Dad(l)*del2
1355        D(l)=rhoAD(l)
1356        enddo
1357
1358
1359! Upper boundary coefficients Diffusion profile
1360        C(nl)=0d0
1361        B(nl)=-1d0
1362        A(nl)=exp(-dZ*(alpha(nl)+beta(nl)))*FacEsc
1363        D(nl)=0D0
1364
1365
1366        END
1367
1368        SUBROUTINE Checkmass(X,Y,nl,nn)
1369        IMPLICIT NONE
1370
1371        INTEGER :: nl,nn
1372        REAL*8,DIMENSION(nl) :: X,Y
1373        REAL*8 Xtot,Ytot
1374
1375        Xtot=sum(X)
1376        Ytot=sum(Y)
1377
1378        if (abs((Xtot-Ytot)/Xtot) .gt. 1d-4) then
1379        print*,'no conservation for mass',Xtot,Ytot,nn
1380        endif
1381        END
1382
1383        SUBROUTINE Checkmass2(qold,qnew,P,il,nl,nn,nq)
1384        IMPLICIT NONE
[1591]1385#include "YOMCST.h"
[1442]1386        INTEGER :: nl,nn,l,nq,il
1387        REAL,DIMENSION(nl+1) :: P
1388        REAL*8,DIMENSION(nl,nq) :: qold,qnew
1389        REAL*8 :: DM,Mold,Mnew,g
[1591]1390        g=RG
[1442]1391        DM=0d0
1392        Mold=0d0
1393        Mnew=0d0
1394        DO l=il,nl
1395        DM=DM+(qnew(l,nn)-qold(l,nn))*(dble(P(l))-dble(P(l+1)))/g
1396        Mold=Mold+qold(l,nn)*(dble(P(l))-dble(P(l+1)))/g
1397        Mnew=Mnew+qnew(l,nn)*(dble(P(l))-dble(P(l+1)))/g
1398!       print*,'l',l,qold(l,nn),qnew(l,nn),Mold,Mnew,DM,P(l),P(l+1)
1399        ENDDO
1400        IF (abs(DM/Mold) .gt. 1d-5) THEN
[1591]1401        Print*,'We dont conserve mass',nn,DM,Mold,Mnew,DM/Mold
[1442]1402        ENDIF
1403
1404        END
1405
1406        SUBROUTINE GCMGRID_P(Z,P,Q,T,Nk,Rk,qq,qnew,tt,tnew,             &
1407     &    pp,M,gc,nl,nq,nlx,ig)
1408        use chemparam_mod
[1621]1409        use infotrac_phy
[1442]1410        IMPLICIT NONE
[1591]1411#include "YOMCST.h"
[1442]1412        INTEGER :: nl,nq,nlx,il,nn,iP,ig,compteur
1413        INTEGER,DIMENSION(1) :: indP
1414        INTEGER,DIMENSION(nq) :: gc
1415        REAL*8,DIMENSION(nl) :: Z,P,T
1416        REAL*8,DIMENSION(nl,nq) :: Q,Nk,Rk
1417        REAL,DIMENSION(nq) :: M
1418        REAL*8,DIMENSION(nq) :: nNew
1419        REAL*8,DIMENSION(nlx) :: pp,tt,tnew
1420        REAL*8,DIMENSION(nlx) :: rhonew
1421        REAL*8,DIMENSION(nlx,nq) :: qq,qnew,rhoknew
1422        REAL*8 :: kbolt,masseU,Konst,g,Dz,facP,Hi
1423        REAL*8 :: Znew,Znew2,Pnew,Pnew2
[1591]1424        masseU=1.e-3/RNAVO
1425        kbolt=RKBOL
[1442]1426        Konst=Kbolt/masseU
[1591]1427        g=RG
[1442]1428        Dz=Z(2)-Z(1)
1429        Znew=Z(nl)
1430        Znew2=Znew+dz
1431!       print*,'dz',Znew,Znew2,dz
1432        nNew(1:nq)=Nk(nl,1:nq)
1433        Pnew=P(nl)
1434
1435        do il=1,nlx
1436!       print*,'il',il,pp(il),P(1),P(nl)
1437        if (pp(il) .ge. P(1)) then
1438        qnew(il,:)=qq(il,:)
1439        tnew(il)=tt(il)
1440        endif
1441        if (pp(il) .lt. P(1)) then
1442        if (pp(il) .gt. P(nl)) then
1443        indP=maxloc(P,mask=P <  pp(il))
1444        iP=indP(1)-1
1445        if (iP .lt. 1 .or. iP .gt. nl) then
1446        print*,'danger 2',iP,nl,pp(il)
1447        endif
1448        facP=(pp(il)-P(ip))/(P(ip+1)-P(ip))
1449!       print*,'P',P(ip),P(ip+1),facP,indP,iP
1450
1451!       do nn=1,nq
1452!       qnew(il,nn)=Q(iP,nn)+
1453!     &  (Q(ip+1,nn)-Q(ip,nn))*facP
1454!       enddo
1455
1456        do nn=1,nq
1457        rhoknew(il,nn)=Rk(iP,nn)+                                       &
1458     &  (Rk(ip+1,nn)-Rk(ip,nn))*facP
1459        enddo
1460        tnew(il)=T(iP)+(T(iP+1)-T(iP))*facP
1461        rhonew(il)=sum(rhoknew(il,:))
1462        do nn=1,nq
1463        qnew(il,nn)=rhoknew(il,nn)/rhonew(il)
1464        enddo
1465
1466        else ! pp < P(nl) need to extrapolate density of each specie
1467        Pnew2=Pnew
1468
1469        compteur=0
[1675]1470        do while (Pnew2 .ge. pp(il))   
[1442]1471        compteur=compteur+1
1472        do nn=1,nq
1473        Hi=Konst*T(nl)/dble(M(nn))/g
1474        Nnew(nn)=Nnew(nn)*exp(-dZ/Hi)
1475        enddo
1476        Pnew=Pnew2
1477        Pnew2=kbolt*T(nl)*sum(Nnew(:))
1478        Znew=Znew2
1479        Znew2=Znew2+Dz
1480        if (compteur .ge. 100000) then
1481        print*,'error moldiff_red infinite loop'
[1675]1482        print*,ig,il,pp(il),tt(nl),Pnew2,qnew(il,:),Znew2
[1442]1483        stop
1484        endif
1485!       print*,'test',Pnew2,Znew2,Nnew(nq),pp(il)
1486        enddo
1487       
1488        facP=(pp(il)-Pnew)/(Pnew2-Pnew)
1489
1490!       do nn=1,nq
1491!       qnew(il,nn)=dble(M(nn))*Nnew(nn)
1492!     &  /sum(dble(M(:))*Nnew(:))
1493!       enddo
1494
1495        do nn=1,nq
1496        rhoknew(il,nn)=dble(M(nn))*Nnew(nn)
1497        enddo
1498        rhonew(il)=sum(rhoknew(il,:))
1499        do nn=1,nq
1500        qnew(il,nn)=rhoknew(il,nn)/rhonew(il)
1501        enddo
1502        tnew(il)=T(nl)
1503        endif
1504        endif
1505        enddo
1506
1507        END
1508
1509        SUBROUTINE GCMGRID_P2(Z,P,Q,T,Nk,Rk,qq,qnew,tt,tnew             &
1510     &   ,pp,M,gc,nl,nq,nlx,facM,ig)
1511!         use chemparam_mod
1512!        use infotrac
1513        IMPLICIT NONE
[1591]1514#include "YOMCST.h"
[1442]1515        INTEGER :: nl,nq,nlx,il,nn,iP,ig,compteur
1516        INTEGER,DIMENSION(1) :: indP
1517        INTEGER,DIMENSION(nq) :: gc
1518        REAL*8,DIMENSION(nl) :: Z,P,T
1519        REAL*8,DIMENSION(nl,nq) :: Q,Nk,Rk
1520        REAL,DIMENSION(nq) :: M
1521        REAL*8,DIMENSION(nq) :: nNew
1522        REAL*8,DIMENSION(nlx) :: pp,rhonew,tt,tnew
1523        REAL*8,DIMENSION(nlx,nq) :: qq,qnew,facM,rhoknew
1524        REAL*8 :: kbolt,masseU,Konst,g,Dz,facP,Hi
1525        REAL*8 :: Znew,Znew2,Pnew,Pnew2
[1591]1526        masseU=1.e-3/RNAVO
1527        kbolt=RKBOL
[1442]1528        Konst=Kbolt/masseU
[1591]1529        g=RG
[1442]1530        Dz=Z(2)-Z(1)
1531        Znew=Z(nl)
1532        Znew2=Znew+dz
1533!       print*,'dz',Znew,Znew2,dz
1534        nNew(1:nq)=Nk(nl,1:nq)
1535        Pnew=P(nl)
1536
1537        do il=1,nlx
1538!       print*,'il',il,pp(il),P(1),P(nl)
1539        if (pp(il) .ge. P(1)) then
1540        qnew(il,:)=qq(il,:)
1541        tnew(il)=tt(il)
1542        endif
1543        if (pp(il) .lt. P(1)) then
1544        if (pp(il) .gt. P(nl)) then
1545        indP=maxloc(P,mask=P <  pp(il))
1546        iP=indP(1)-1
1547        if (iP .lt. 1 .or. iP .gt. nl) then
1548        print*,'danger 3',iP,nl,pp(il)
1549        endif
1550        facP=(pp(il)-P(ip))/(P(ip+1)-P(ip))
1551!       print*,'P',P(ip),P(ip+1),facP,indP,iP
1552
1553!        do nn=1,nq
1554!        qnew(il,nn)=Q(iP,nn)+
1555!     &  (Q(ip+1,nn)-Q(ip,nn))*facP
1556!        enddo
1557
1558        do nn=1,nq
1559        rhoknew(il,nn)=(RK(iP,nn)+                                       &
1560     &  (RK(iP+1,nn)-Rk(iP,nn))*facP)*facM(il,nn)
1561        enddo
1562        tnew(il)=T(iP)+(T(ip+1)-T(iP))*facP
1563        rhonew(il)=sum(rhoknew(il,:))
1564        do nn=1,nq
1565        qnew(il,nn)=rhoknew(il,nn)/rhonew(il)
1566        enddo
1567
1568        else ! pp < P(nl) need to extrapolate density of each specie
1569        Pnew2=Pnew
1570
1571        compteur=0
[1675]1572        do while (Pnew2 .ge. pp(il))   
[1442]1573        compteur=compteur+1
1574        do nn=1,nq
1575        Hi=Konst*T(nl)/dble(M(nn))/g
1576        Nnew(nn)=Nnew(nn)*exp(-dZ/Hi)
1577        enddo
1578        Pnew=Pnew2
1579        Pnew2=kbolt*T(nl)*sum(Nnew(:))
1580        Znew=Znew2
1581        Znew2=Znew2+Dz
1582        if (compteur .ge. 100000) then
1583        print*,'pb moldiff_red infinite loop'
[1675]1584        print*,ig,nl,T(nl),Pnew2,qnew(il,:),Znew2
[1442]1585        stop
1586        endif
1587
1588!       print*,'test',Pnew2,Znew2,Nnew(nq),pp(il)
1589        enddo
1590       
1591        facP=(pp(il)-Pnew)/(Pnew2-Pnew)
1592
1593!        do nn=1,nq
1594!        qnew(il,nn)=dble(M(nn))*Nnew(nn)
1595!     &  /sum(dble(M(:))*Nnew(:))
1596!        enddo
1597
1598        do nn=1,nq
1599        rhoknew(il,nn)=dble(M(nn))*Nnew(nn)*FacM(il,nn)
1600        enddo
1601        rhonew(il)=sum(rhoknew(il,:))
1602        do nn=1,nq
1603        qnew(il,nn)=rhoknew(il,nn)/rhonew(il)
1604        enddo
1605        tnew(il)=T(nl)
1606
1607        endif
1608        endif
1609        enddo
1610
1611!       write(*,*), ' -- Sortie moldiff_red -- '
1612
1613        END
1614       
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.