source: trunk/LMDZ.VENUS/libf/phyvenus/moldiff_red.F90 @ 2203

Last change on this file since 2203 was 1675, checked in by slebonnois, 8 years ago

SL: update of xml file for xios output + a few modifications for run with uppr atmosphere

File size: 39.1 KB
Line 
1subroutine moldiff_red(ngrid,nlayer,nq,pplay,pplev,pt,pq,&
2                       ptimestep,zzlay,pdteuv,pdtconduc,pdqdiff)
3
4USE chemparam_mod
5USE infotrac_phy
6USE dimphy   
7
8implicit none
9
10!#include "dimphys.h"
11#include "comcstfi.h"
12!#include "callkeys.h"
13!#include "comdiurn.h"
14!#include "chimiedata.h"
15!#include "tracer.h"
16!#include "conc.h"
17#include "diffusion.h"
18
19
20!
21! Input/Output
22!
23      integer,intent(in) :: ngrid ! number of atmospheric columns
24      integer,intent(in) :: nlayer ! number of atmospheric layers
25      integer,intent(in) :: nq ! number of advected tracers
26      real ptimestep
27      real pplay(ngrid,nlayer)
28      real zzlay(ngrid,nlayer)
29      real pplev(ngrid,nlayer+1)
30      real pq(ngrid,nlayer,nq)
31!      real pdq(ngrid,nlayer,nq)
32      real pt(ngrid,nlayer)
33!      real pdt(ngrid,nlayer)
34      real pdteuv(ngrid,nlayer)
35      real pdtconduc(ngrid,nlayer)
36      real pdqdiff(ngrid,nlayer,nq)
37!
38! Local
39!
40     
41!      real hco2(ncompdiff),ho
42      integer,dimension(nq) :: indic_diff
43      integer ig,iq,nz,l,k,n,nn,p,ij0
44      integer istep,il,gcn,ntime,nlraf
45      real*8 masse
46      real*8 masseU,kBolt,RgazP,Rvenus,Grav,Mvenus,PI
47      real*8 rho0,D0,T0,H0,time0,dZ,time,dZraf,tdiff,Zmin,Zmax
48      real*8 FacEsc,invsgmu
49      real*8 hp(nlayer)
50      real*8 pp(nlayer)
51      real*8 pint(nlayer)
52      real*8 tt(nlayer),tnew(nlayer),tint(nlayer)
53      real*8 zz(nlayer)
54      real*8,dimension(:,:),allocatable,save :: qq,qnew,qint,FacMass
55      real*8,dimension(:,:),allocatable,save :: rhoK,rhokinit
56      real*8 rhoT(nlayer)
57      real*8 dmmeandz(nlayer)
58      real*8 massemoy(nlayer)
59      real*8,dimension(:),allocatable :: Praf,Traf,Rraf,Mraf,Nraf,Draf,Hraf,Wraf
60      real*8,dimension(:),allocatable :: Zraf,Tdiffraf
61      real*8,dimension(:),allocatable :: Prafold,Mrafold
62      real*8,dimension(:,:),allocatable :: Qraf,Rrafk,Nrafk
63      real*8,dimension(:,:),allocatable :: Rrafkold
64      real*8,dimension(:,:),allocatable :: Drafmol,Hrafmol,Wrafmol,Tdiffrafmol
65      real*8,dimension(:),allocatable :: Atri,Btri,Ctri,Dtri,Xtri,Tad,Dad,Zad,rhoad
66      real*8,dimension(:),allocatable :: alpha,beta,gama,delta,eps
67      real*8,dimension(:),allocatable,save ::  wi,Wad,Uthermal,Lambdaexo,Hspecie
68      real*8,dimension(:),allocatable,save :: Mtot1,Mtot2,Mraf1,Mraf2
69      character(len=20),dimension(14) :: ListeDiff
70!ccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccc
71!     tracer numbering in the molecular diffusion
72!ccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccc
73!  We need the index of escaping species
74
75      integer,save :: i_esc_h2 
76      integer,save :: i_esc_h
77! vertical index limit for the molecular diffusion
78      integer,save :: il0 
79
80! Tracer indexes in the GCM:
81!      integer,save :: g_co2=0
82!      integer,save :: g_co=0
83!      integer,save :: g_o=0
84!      integer,save :: g_o1d=0
85!      integer,save :: g_o2=0
86!      integer,save :: g_o3=0
87!      integer,save :: g_h=0
88!      integer,save :: g_h2=0
89!      integer,save :: g_oh=0
90!      integer,save :: g_ho2=0
91!      integer,save :: g_h2o2=0
92!      integer,save :: g_n2=0
93!      integer,save :: g_ar=0
94!      integer,save :: g_h2o=0
95!      integer,save :: g_n=0
96!      integer,save :: g_no=0
97!      integer,save :: g_no2=0
98!      integer,save :: g_n2d=0
99!      integer,save :: g_oplus=0
100!      integer,save :: g_hplus=0
101
102      integer,save :: ncompdiff
103      integer,dimension(:),allocatable,save :: gcmind ! array of GCM indexes
104! Gab
105      real,dimension(:),allocatable,save :: mol_tr ! array of mol mass traceurs
106      integer ierr,compteur
107
108      logical,save :: firstcall=.true.
109!      real abfac(ncompdiff)
110      real,dimension(:,:),allocatable,save :: dij
111      real,save :: step
112
113! Initializations at first call
114      if (firstcall) then
115
116! Liste des especes qui sont diffuses si elles sont presentes
117
118        ListeDiff(1)='co2'
119        ListeDiff(2)='o'
120        ListeDiff(3)='n2'
121        ListeDiff(4)='ar'
122        ListeDiff(5)='co'
123        ListeDiff(6)='h2'
124        ListeDiff(7)='h'
125        ListeDiff(8)='d2'
126        ListeDiff(9)='hd'
127        ListeDiff(10)='d'
128        ListeDiff(11)='o2'
129        ListeDiff(12)='h2o'
130        ListeDiff(13)='o3'
131        ListeDiff(14)='n'
132        i_esc_h=1000
133        i_esc_h2=1000
134
135! On regarde quelles especes diffusables sont presentes
136
137        ncompdiff=0
138        indic_diff(1:nq)=0
139       
140        do nn=1,nq
141
142        do n=1,14
143        if (ListeDiff(n) .eq. tname(nn)) then
144        indic_diff(nn)=1
145        if (tname(nn) .eq. 'h') i_esc_h=n
146        if (tname(nn) .eq. 'h2') i_esc_h2=n
147        endif
148        enddo
149
150        if (indic_diff(nn) .eq. 1) then
151        print*,'specie ', tname(nn), 'diffused in moldiff_red'
152        ncompdiff=ncompdiff+1
153        endif
154        enddo
155        print*,'number of diffused species:',ncompdiff
156        allocate(gcmind(ncompdiff))
157        allocate(mol_tr(ncompdiff))
158
159!   Store gcm indexes in gcmind and molar masses in mol_tr
160        n=0
161        do nn=1,nq
162        if (indic_diff(nn) .eq. 1) then
163        n=n+1
164        gcmind(n)=nn
165        mol_tr(n) = M_tr(nn)
166        endif
167        enddo
168
169!       print*,'gcmind' ,gcmind
170!       STOP
171! find vertical index above which diffusion is computed
172
173        do l=1,nlayer
174        if (pplay(1,l) .gt. Pdiff) then
175        il0=l
176        endif
177        enddo
178        il0=il0+1
179        print*,'vertical index for diffusion',il0,pplay(1,il0)
180
181        allocate(dij(ncompdiff,ncompdiff))
182
183        call moldiffcoeff_red(dij,indic_diff,gcmind,ncompdiff,nq)
184        print*,'MOLDIFF  EXO'
185
186! allocatation des tableaux dependants du nombre d especes diffusees
187        allocate(qq(nlayer,ncompdiff))
188        allocate(qnew(nlayer,ncompdiff))
189        allocate(qint(nlayer,ncompdiff))
190        allocate(FacMass(nlayer,ncompdiff))
191        allocate(rhok(nlayer,ncompdiff))
192        allocate(rhokinit(nlayer,ncompdiff))
193
194        allocate(wi(ncompdiff))
195        allocate(wad(ncompdiff))
196        allocate(uthermal(ncompdiff))
197        allocate(lambdaexo(ncompdiff))
198        allocate(Hspecie(ncompdiff))
199        allocate(Mtot1(ncompdiff))
200        allocate(Mtot2(ncompdiff))
201        allocate(Mraf1(ncompdiff))
202        allocate(Mraf2(ncompdiff))
203
204        firstcall= .false.
205        step=1
206      endif ! of if (firstcall)
207
208!
209!ccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccc
210
211      masseU=1.660538782d-27
212      kbolt=1.3806504d-23
213      RgazP=8.314472   
214      PI =3.141592653
215      g=8.87d0
216      Rvenus=6051800d0 ! Used to compute escape parameter no need to be more accurate
217        Grav=6.67d-11
218        Mvenus=4.86d24
219        ij0=6000 ! For test
220        invsgmu=1d0/g/masseU
221       
222!       print*,'moldiff',i_esc_h2,i_esc_h,ncompdiff
223      do ig=1,ngrid
224        pp=dble(pplay(ig,:))
225
226!!!
227!! =======> Gab 29 oct 2014
228!!$$$   THIS UPDATE IS ALREADY DONE in physique (t_seri & tr_seri) $$$$$$
229
230! Update the temperature modified by other processes
231
232        do l=1,nlayer
233          tt(l)=pt(ig,l)
234        enddo ! of do l=1,nlayer
235
236
237!       CALL TMNEW(pt(ig,:),pdt(ig,:),pdtconduc(ig,:),pdteuv(ig,:)      &
238!     &  ,tt,ptimestep,nlayer,ig)
239!        do l=1,nlayer
240!          tt(l)=pt(ig,l)*1D0+(pdt(ig,l)*dble(ptimestep)+                &
241!                              pdtconduc(ig,l)*dble(ptimestep)+          &
242!                              pdteuv(ig,l)*dble(ptimestep))
243!          ! to cach Nans...
244!          if (tt(l).ne.tt(l)) then
245!            print*,'Err TMNEW',ig,l,tt(l),pt(ig,l),                     &
246!              pdt(ig,l),pdtconduc(ig,l),pdteuv(ig,l),dble(ptimestep)
247!          endif
248!        enddo ! of do l=1,nlayer
249
250! Update the mass mixing ratios modified by other processes
251
252        do iq=1,ncompdiff
253         do l=1,nlayer
254          qq(l,iq)=pq(ig,l,gcmind(iq))
255          qq(l,iq)=max(qq(l,iq),1d-30)
256         enddo ! of do l=1,nlayer
257        enddo ! of do iq=1,ncompdiff
258!       STOP
259
260! Compute the Pressure scale height
261
262        CALL HSCALE(pp,hp,nlayer)
263
264! Compute the atmospheric mass (in Dalton)
265
266        CALL MMOY(massemoy,mol_tr,qq,gcmind,nlayer,ncompdiff)
267
268! Compute the vertical gradient of atmospheric mass
269
270        CALL DMMOY(massemoy,hp,dmmeandz,nlayer)
271
272! Compute the altitude of each layer
273
274        CALL ZVERT(pp,tt,massemoy,zz,nlayer,ig)
275
276! Compute the total mass density (kg/m3)
277       
278        CALL RHOTOT(pp,tt,massemoy,qq,RHOT,RHOK,nlayer,ncompdiff)
279        RHOKINIT=RHOK
280
281! Compute total mass of each specie before new grid
282! For conservation tests
283! The conservation is not always fulfilled especially
284! for species very far from diffusion equilibrium "photochemical species"
285! e.g. OH, O(1D)
286
287        Mtot1(1:ncompdiff)=0d0
288
289        do l=il0,nlayer
290        do nn=1,ncompdiff
291        Mtot1(nn)=Mtot1(nn)+1d0/g*qq(l,nn)*                             &
292     &  (dble(pplev(ig,l))-dble(pplev(ig,l+1)))
293        enddo
294        enddo
295
296        Zmin=zz(il0)
297        Zmax=zz(nlayer)
298
299
300! If Zmax > 4000 km there is a problem / stop
301
302        if (Zmax .gt. 4000000.) then
303        Print*,'Zmax too high',ig,zmax,zmin
304        do l=1,nlayer
305        print*,'old',zz(l),pt(ig,l),pdteuv(ig,l)
306        print*,'l',l,rhot(l),tt(l),pp(l),massemoy(l),qq(l,:)
307        enddo
308        stop
309        endif
310
311! The number of diffusion layers is variable
312! and fixed by the resolution (dzres) specified in diffusion.h
313! I fix a minimum  number of layers 40
314
315        nlraf=int((Zmax-Zmin)/1000./dzres)+1
316        if (nlraf .le. 40)  nlraf=40
317
318!       if (nlraf .ge. 200) print*,ig,nlraf,Zmin,Zmax
319       
320         ! allocate arrays:
321         allocate(Praf(nlraf),Traf(nlraf),Rraf(nlraf),Mraf(nlraf))
322         allocate(Nraf(nlraf),Draf(nlraf),Hraf(nlraf),Wraf(nlraf))
323         allocate(Zraf(nlraf),Tdiffraf(nlraf))
324         allocate(Prafold(nlraf),Mrafold(nlraf))
325         allocate(Qraf(nlraf,ncompdiff),Rrafk(nlraf,ncompdiff),Nrafk(nlraf,ncompdiff))
326         allocate(Rrafkold(nlraf,ncompdiff))
327         allocate(Drafmol(nlraf,ncompdiff),Hrafmol(nlraf,ncompdiff))
328         allocate(Wrafmol(nlraf,ncompdiff),Tdiffrafmol(nlraf,ncompdiff))
329         allocate(Atri(nlraf),Btri(nlraf),Ctri(nlraf),Dtri(nlraf),Xtri(nlraf))
330         allocate(Tad(nlraf),Dad(nlraf),Zad(nlraf),rhoad(nlraf))
331         allocate(alpha(nlraf),beta(nlraf),gama(nlraf),delta(nlraf),eps(nlraf))
332
333! before beginning, I use a better vertical resolution above il0,
334! altitude grid reinterpolation
335! The diffusion is solved on an altitude grid with constant step dz
336
337        CALL UPPER_RESOL(pp,tt,zz,massemoy,RHOT,RHOK,                   &
338     &  qq,mol_tr,gcmind,Praf,Traf,Qraf,Mraf,Zraf,                        &
339     &  Nraf,Nrafk,Rraf,Rrafk,il0,nlraf,ncompdiff,nlayer,ig)
340
341        Prafold=Praf
342        Rrafkold=Rrafk
343        Mrafold=Mraf
344       
345! We reddo interpolation of the gcm grid to estimate mass loss due to interpolation processes.
346
347        CALL GCMGRID_P(Zraf,Praf,Qraf,Traf,Nrafk,Rrafk,qq,qint,tt,tint  &
348     &    ,pp,mol_tr,gcmind,nlraf,ncompdiff,nlayer,ig)
349
350! We compute the mass correction factor of each specie at each pressure level
351
352        CALL CORRMASS(qq,qint,FacMass,nlayer,ncompdiff)
353
354! Altitude step
355
356        Dzraf=Zraf(2)-Zraf(1)
357
358! Total mass computed on the altitude grid
359
360        Mraf1(1:ncompdiff)=0d0
361        do nn=1,ncompdiff
362        do l=1,nlraf
363        Mraf1(nn)=Mraf1(nn)+Rrafk(l,nn)*Dzraf
364        enddo
365        enddo
366
367! Reupdate values for mass conservation
368
369!       do l=1,nlraf
370!       print*,'test',l,Nraf(l),Praf(l)
371!       do nn=1,ncompdiff
372!       Rrafk(l,nn)=RrafK(l,nn)*Mtot1(nn)/Mraf1(nn)
373!       enddo
374!       Rraf(l)=sum(Rrafk(l,:))
375!       do nn=1,ncompdiff
376!       Qraf(l,nn)=Rrafk(l,nn)/Rraf(l)
377!       Nrafk(l,nn)=Rrafk(l,nn)/dble(mol_tr(gcmind(nn)))/masseU
378!       enddo
379!       Mraf(l)=1d0/sum(Qraf(l,:)/dble(mol_tr(gcmind(:))))
380!       Nraf(l)=Rraf(l)/Mraf(l)/masseU
381!       Praf(l)=kbolt*Traf(l)*Nraf(l)
382!       print*,'test',l,Nraf(l),Praf(l)
383!       enddo
384
385!       do l=1,nlayer
386!       print*,'l',l,zz(l),pp(l),tt(l),sum(qq(l,:)),massemoy(l)
387!       enddo
388
389! The diffusion is computed above il0 computed from Pdiff in diffusion.h
390! No change below il0
391       
392        do l=1,nlayer
393         qnew(l,:)=qq(l,:) ! No effet below il0
394       enddo
395
396! all species treated independently
397
398! Upper boundary velocity
399! Jeans escape for H and H2
400! Comparison with and without escape still to be done
401! No escape for other species
402
403
404        do nn=1,ncompdiff
405        Uthermal(nn)=sqrt(2d0*kbolt*Traf(nlraf)/masseU/                 &
406     &  dble(mol_tr(nn)))
407        Lambdaexo(nn)=masseU*dble(mol_tr(nn))*Grav*Mvenus/         &
408     &  (Rvenus+Zraf(nlraf))/kbolt/Traf(nlraf)
409        wi(nn)=0D0
410        if (nn .eq. i_esc_h .or. nn .eq. i_esc_h2) then
411        wi(nn)=Uthermal(nn)/2d0/sqrt(PI)*exp(-Lambdaexo(nn))*           &
412     &  (Lambdaexo(nn)+1d0)
413        endif
414        enddo
415
416! Compute time step for diffusion
417
418! Loop on species
419
420        T0=Traf(nlraf)
421        rho0=1d0
422
423        do nn=1,ncompdiff
424        masse=dble(mol_tr(nn))
425! DIffusion coefficient
426        CALL DCOEFF(nn,dij,Praf,Traf,Nraf,Nrafk,Draf,nlraf,ncompdiff)
427        Drafmol(:,nn)=Draf(:)
428! Scale height of the density of the specie
429        CALL HSCALEREAL(nn,Nrafk,Dzraf,Hraf,nlraf,ncompdiff)
430        Hrafmol(:,nn)=Hraf(:)
431!       Hspecie(nn)=kbolt*T0/masse*invsgmu
432! Computation of the diffusion vertical velocity of the specie
433        CALL VELVERT(nn,Traf,Hraf,Draf,Dzraf,masse,Wraf,nlraf)
434        Wrafmol(:,nn)=Wraf(:)
435! Computation of the diffusion time
436        CALL TIMEDIFF(nn,Hraf,Wraf,Tdiffraf,nlraf)
437        Tdiffrafmol(:,nn)=Tdiffraf
438        enddo
439! We use a lower time step
440        Tdiff=minval(Tdiffrafmol)
441        Tdiff=minval(Tdiffrafmol(nlraf,:))*Mraf(nlraf)
442! Number of time step
443
444! Some problems when H is dominant
445! The time step is chosen function of atmospheric mass at higher level
446! It is not very nice
447
448!!!! TEST GAB 14jan15 : increase/decrease number of time steps for diffusion (reduce/augmente tdiff)
449!        Tdiff=Tdiff/2.
450
451        if (tdiff .lt. tdiffmin*Mraf(nlraf)) tdiff=tdiffmin*Mraf(nlraf)
452
453!     if (tdiff .lt. tdiffmin*Mraf(nlraf)) then       
454!        print*, 'Moldiff L454', tdiff, ptimestep, tdiffmin*Mraf(nlraf)
455!        endif
456
457!      JYC + GG aout 2015 add this condition below 
458        if (tdiff .ge. ptimestep) tdiff=ptimestep
459        ! Number of time step
460      ntime=anint(dble(ptimestep)/tdiff)
461      !print*,'ptime',ig,tdiff,ntime,Mraf(nlraf)
462
463! Adimensionned temperature
464
465        do l=1,nlraf
466        Tad(l)=Traf(l)/T0
467        enddo
468
469        do istep=1,ntime
470        do nn=1,ncompdiff
471
472        Draf(1:nlraf)=Drafmol(1:nlraf,nn)
473
474! Parameters to adimension the problem
475
476        H0=kbolt*T0/dble(mol_tr(nn))*invsgmu
477        D0=Draf(nlraf)
478        Time0=H0*H0/D0
479        Time=Tdiff/Time0
480
481! Adimensions
482
483        do l=1,nlraf
484        Dad(l)=Draf(l)/D0
485        Zad(l)=Zraf(l)/H0
486        enddo
487        Wad(nn)=wi(nn)*Time0/H0
488        DZ=Zad(2)-Zad(1)
489        FacEsc=exp(-wad(nn)*DZ/Dad(nlraf-1))
490
491        do l=1,nlraf
492        RhoAd(l)=Rrafk(l,nn)/rho0
493        enddo
494
495! Compute intermediary coefficients
496
497        CALL DIFFPARAM(Tad,Dad,DZ,alpha,beta,gama,delta,eps,nlraf)
498
499! First way to include escape need to be validated
500! Compute escape factor (exp(-ueff*dz/D(nz)))
501
502! Compute matrix coefficients
503
504        CALL MATCOEFF(alpha,beta,gama,delta,eps,Dad,rhoAd,FacEsc,       &
505     &   dz,time,Atri,Btri,Ctri,Dtri,nlraf)
506
507        Xtri(:)=0D0
508
509! SOLVE SYSTEM
510
511        CALL tridag(Atri,Btri,Ctri,Dtri,Xtri,nlraf)
512
513!       Xtri=rhoAd
514
515!       if (ig .eq. ij0 .and. (nn .eq. 1 .or. nn .eq. 5 .or. nn .eq. 6 .or. nn .eq. 16)) then
516!       do l=1,nlraf
517!       if (Xtri(l) .lt. 0.) then
518!       print*,'l',l,rhoAd(l)*rho0,Xtri(l)*rho0,nn,Tad(l),Zad(l),Dad(l)
519!       stop
520!       endif
521!       enddo
522!       endif
523
524! Check mass conservation of speci
525
526!       CALL CheckMass(rhoAd,Xtri,nlraf,nn)
527
528! Update mass density of the species
529
530        do l=1,nlraf
531        Rrafk(l,nn)=rho0*Xtri(l)
532        if (Rrafk(l,nn) .ne. Rrafk(l,nn) .or.                           &
533     &  Rrafk(l,nn) .lt. 0 .and. nn .eq. 16) then
534
535! Test if n(CO2) < 0 skip diffusion (should never happen)
536
537        print*,'pb moldiff',istep,ig,l,nn,Rrafk(l,nn),tdiff,&
538     &  rho0*Rhoad(l),Zmin,Zmax,ntime
539        print*,'Atri',Atri
540        print*,'Btri',Btri
541        print*,'Ctri',Ctri
542        print*,'Dtri',Dtri
543        print*,'Xtri',Xtri
544        print*,'alpha',alpha
545        print*,'beta',beta
546        print*,'gama',gama
547        print*,'delta',delta
548        print*,'eps',eps
549        print*,'Dad',Dad
550        print*,'Temp',Traf
551        print*,'alt',Zraf
552        print*,'Mraf',Mraf
553        stop
554!       pdqdiff(1:ngrid,1:nlayer,1:nq)=0.
555!       return
556!       Rrafk(l,nn)=1D-30*Rraf(l)
557        Rrafk(l,nn)=rho0*Rhoad(l)
558
559        endif
560
561        enddo
562
563        enddo ! END Species Loop
564
565! Update total mass density
566
567        do l=1,nlraf
568        Rraf(l)=sum(Rrafk(l,:))
569        enddo
570
571! Compute new mass average at each altitude level and new pressure
572
573        do l=1,nlraf
574        do nn=1,ncompdiff
575        Qraf(l,nn)=Rrafk(l,nn)/Rraf(l)
576        Nrafk(l,nn)=Rrafk(l,nn)/dble(mol_tr(nn))/masseU
577        enddo
578        Mraf(l)=1d0/sum(Qraf(l,:)/dble(mol_tr(:)))
579        Nraf(l)=Rraf(l)/Mraf(l)/masseU
580        Praf(l)=Nraf(l)*kbolt*Traf(l)
581        enddo
582
583        enddo ! END time Loop
584
585! Compute the total mass of each species to check mass conservation     
586
587        Mraf2(1:ncompdiff)=0d0
588        do nn=1,ncompdiff
589        do l=1,nlraf
590        Mraf2(nn)=Mraf2(nn)+Rrafk(l,nn)*Dzraf
591        enddo
592        enddo
593
594!        print*,'Mraf',Mraf2
595
596! Reinterpolate values on the GCM pressure levels
597
598        CALL GCMGRID_P2(Zraf,Praf,Qraf,Traf,Nrafk,Rrafk,qq,qnew,tt,tnew,&
599     &   pp,mol_tr,gcmind,nlraf,ncompdiff,nlayer,FacMass,ig)
600
601!!!  Call added by JY+GG Aout 2014
602        CALL MMOY(massemoy,mol_tr,qnew,gcmind,nlayer,ncompdiff)
603
604        CALL RHOTOT(pp,tt,massemoy,qnew,RHOT,RHOK,nlayer,ncompdiff)
605
606        if (ig .eq. ij0) then
607        do l=il0,nlayer
608        write(*,'(i2,1x,19(e12.4,1x))') l,zz(l),tt(l),RHOK(l,1)/sum(RHOK(l,:)),RHOKINIT(l,1)/sum(RHOKINIT(l,:)),&
609     &  RHOK(l,2)/sum(RHOK(l,:)),RHOKINIT(l,2)/sum(RHOKINIT(l,:)),&
610     &  RHOK(l,6)/sum(RHOK(l,:)),RHOKINIT(l,6)/sum(RHOKINIT(l,:)),&
611     &  RHOK(l,5)/sum(RHOK(l,:)),RHOKINIT(l,5)/sum(RHOKINIT(l,:)),&
612     &  RHOK(l,7)/sum(RHOK(l,:)),RHOKINIT(l,7)/sum(RHOKINIT(l,:))
613        enddo
614        endif
615
616! Compute total mass of each specie on the GCM vertical grid
617
618        Mtot2(1:ncompdiff)=0d0
619
620        do l=il0,nlayer
621        do nn=1,ncompdiff
622        Mtot2(nn)=Mtot2(nn)+1d0/g*qnew(l,nn)*                           &
623     &  (dble(pplev(ig,l))-dble(pplev(ig,l+1)))
624        enddo
625        enddo
626
627! Check mass  conservation of each specie on column
628
629!       do nn=1,ncompdiff
630!       CALL CheckMass2(qq,qnew,pplev(ig,:),il0,nlayer,nn,ncompdiff)
631!       enddo
632
633! Compute the diffusion trends du to diffusion
634
635        do l=1,nlayer
636        do nn=1,ncompdiff
637        pdqdiff(ig,l,gcmind(nn))=(qnew(l,nn)-qq(l,nn))/ptimestep
638        enddo
639        enddo
640
641! deallocation des tableaux
642
643        deallocate(Praf,Traf,Rraf,Mraf)
644        deallocate(Nraf,Draf,Hraf,Wraf)
645        deallocate(Zraf,Tdiffraf)
646        deallocate(Prafold,Mrafold)
647        deallocate(Qraf,Rrafk,Nrafk)
648        deallocate(Rrafkold)
649        deallocate(Drafmol,Hrafmol)
650        deallocate(Wrafmol,Tdiffrafmol)
651        deallocate(Atri,Btri,Ctri,Dtri,Xtri)
652        deallocate(Tad,Dad,Zad,rhoad)
653        deallocate(alpha,beta,gama,delta,eps)
654
655
656       enddo  ! ig loop         
657
658
659      return
660      end
661
662!    ********************************************************************
663!    ********************************************************************
664!    ********************************************************************
665 
666!     JYC subtroutine solving MX = Y where M is defined as a block tridiagonal
667!       matrix (Thomas algorithm), tested on a example
668
669      subroutine tridagbloc(M,F,X,n1,n2)
670      parameter (nmax=100)
671      real*8 M(n1*n2,n1*n2),F(n1*n2),X(n1*n2)
672      real*8 A(n1,n1,n2),B(n1,n1,n2),C(n1,n1,n2),D(n1,n2)
673      real*8 at(n1,n1),bt(n1,n1),ct(n1,n1),dt(n1),gamt(n1,n1),y(n1,n1)
674      real*8 alf(n1,n1),gam(n1,n1,n2),alfinv(n1,n1)
675      real*8 uvec(n1,n2),uvect(n1),vvect(n1),xt(n1)
676      real*8 indx(n1)
677      real*8 rhu
678      integer n1,n2
679      integer i,p,q   
680
681        X(:)=0.
682! Define the bloc matrix A,B,C and the vector D
683      A(1:n1,1:n1,1)=M(1:n1,1:n1)
684      C(1:n1,1:n1,1)=M(1:n1,n1+1:2*n1)
685      D(1:n1,1)=F(1:n1)
686
687      do i=2,n2-1
688      A(1:n1,1:n1,i)=M((i-1)*n1+1:i*n1,(i-1)*n1+1:i*n1)
689      B(1:n1,1:n1,i)=M((i-1)*n1+1:i*n1,(i-2)*n1+1:(i-1)*n1)
690      C(1:n1,1:n1,i)=M((i-1)*n1+1:i*n1,i*n1+1:(i+1)*n1)
691      D(1:n1,i)=F((i-1)*n1+1:i*n1)
692      enddo
693      A(1:n1,1:n1,n2)=M((n2-1)*n1+1:n2*n1,(n2-1)*n1+1:n2*n1)
694      B(1:n1,1:n1,n2)=M((n2-1)*n1+1:n2*n1,(n2-2)*n1+1:(n2-1)*n1)
695      D(1:n1,n2)=F((n2-1)*n1+1:n2*n1)
696
697! Initialization
698        y(:,:)=0.
699        do i=1,n1
700        y(i,i)=1.
701        enddo
702       
703        at(:,:)=A(:,:,1)
704        ct(:,:)=C(:,:,1)
705        dt(:)=D(:,1)
706        call ludcmp(at,n1,n1,indx,rhu,ierr)
707        do p=1,n1
708         call lubksb(at,n1,n1,indx,y(1,p))
709         do q=1,n1
710         alfinv(q,p)=y(q,p)
711         enddo
712        enddo
713      gamt=matmul(alfinv,ct)
714      gam(:,:,1)=gamt(:,:)     
715      uvect=matmul(alfinv,dt)
716      uvec(:,1)=uvect
717
718      do i=2,n2-1
719        y(:,:)=0.
720       do j=1,n1
721         y(j,j)=1.
722       enddo 
723      bt(:,:)=B(:,:,i)
724      at(:,:)=A(:,:,i)-matmul(bt,gamt)
725      ct(:,:)=C(:,:,i)
726      dt(:)=D(:,i)
727      call ludcmp(at,n1,n1,indx,rhu,ierr)
728        do p=1,n1
729         call lubksb(at,n1,n1,indx,y(1,p))
730         do q=1,n1
731         alfinv(q,p)=y(q,p)
732         enddo
733        enddo
734      gamt=matmul(alfinv,ct)
735      gam(:,:,i)=gamt
736      vvect=dt-matmul(bt,uvect)
737      uvect=matmul(alfinv,vvect)
738      uvec(:,i)=uvect
739      enddo
740      bt=B(:,:,n2)
741      dt=D(:,n2)
742      at=A(:,:,n2)-matmul(bt,gamt)
743      vvect=dt-matmul(bt,uvect)
744       y(:,:)=0.
745       do j=1,n1
746         y(j,j)=1.
747       enddo
748       call ludcmp(at,n1,n1,indx,rhu,ierr)
749        do p=1,n1
750         call lubksb(at,n1,n1,indx,y(1,p))
751         do q=1,n1
752         alfinv(q,p)=y(q,p)
753         enddo
754        enddo
755      xt=matmul(alfinv,vvect)
756      X((n2-1)*n1+1 :n1*n2)=xt
757      do i=n2-1,1,-1
758      gamt=gam(:,:,i)
759      xt=X(i*n1+1:n1*n2)
760      uvect=uvec(:,i)
761      vvect=matmul(gamt,xt)
762      X((i-1)*n1+1:i*n1)=uvect-vvect
763      enddo
764
765      end
766
767      subroutine tridag(a,b,c,r,u,n)
768!      parameter (nmax=4000)
769!      dimension gam(nmax),a(n),b(n),c(n),r(n),u(n)
770      real*8 gam(n),a(n),b(n),c(n),r(n),u(n)
771      if(b(1).eq.0.)then
772        stop 'tridag: error: b(1)=0 !!! '
773      endif
774      bet=b(1)
775      u(1)=r(1)/bet
776      do 11 j=2,n
777        gam(j)=c(j-1)/bet
778        bet=b(j)-a(j)*gam(j)
779        if(bet.eq.0.) then
780          stop 'tridag: error: bet=0 !!! '
781        endif
782        u(j)=(r(j)-a(j)*u(j-1))/bet
78311    continue
784      do 12 j=n-1,1,-1
785        u(j)=u(j)-gam(j+1)*u(j+1)
78612    continue
787      return
788      end
789
790!    ********************************************************************
791!    ********************************************************************
792!    ********************************************************************
793
794      SUBROUTINE LUBKSB(A,N,NP,INDX,B)
795
796      implicit none
797
798      integer i,j,n,np,ii,ll
799      real*8 sum
800      real*8 a(np,np),indx(np),b(np)
801
802!      DIMENSION A(NP,NP),INDX(N),B(N)
803      II=0
804      DO 12 I=1,N
805        LL=INDX(I)
806        SUM=B(LL)
807        B(LL)=B(I)
808        IF (II.NE.0)THEN
809          DO 11 J=II,I-1
810            SUM=SUM-A(I,J)*B(J)
81111        CONTINUE
812        ELSE IF (SUM.NE.0.) THEN
813          II=I
814        ENDIF
815        B(I)=SUM
81612    CONTINUE
817      DO 14 I=N,1,-1
818        SUM=B(I)
819        IF(I.LT.N)THEN
820          DO 13 J=I+1,N
821            SUM=SUM-A(I,J)*B(J)
82213        CONTINUE
823        ENDIF
824        B(I)=SUM/A(I,I)
82514    CONTINUE
826      RETURN
827      END
828
829!    ********************************************************************
830!    ********************************************************************
831!    ********************************************************************
832
833      SUBROUTINE LUDCMP(A,N,NP,INDX,D,ierr)
834
835      implicit none
836
837      integer n,np,nmax,i,j,k,imax
838      real*8 d,tiny,aamax
839      real*8 a(np,np),indx(np)
840      integer ierr  ! error =0 if OK, =1 if problem
841
842      PARAMETER (NMAX=100,TINY=1.0E-20)
843!      DIMENSION A(NP,NP),INDX(N),VV(NMAX)
844      real*8 sum,vv(nmax),dum
845
846      D=1.
847      DO 12 I=1,N
848        AAMAX=0.
849        DO 11 J=1,N
850          IF (ABS(A(I,J)).GT.AAMAX) AAMAX=ABS(A(I,J))
85111      CONTINUE
852        IF (AAMAX.EQ.0.) then
853            write(*,*) 'In moldiff: Problem in LUDCMP with matrix A'
854            write(*,*) 'Singular matrix ?'
855            write(*,*) 'Matrix A = ', A
856!            stop
857!           TO DEBUG :
858            ierr =1
859            return
860!           stop
861        END IF
862
863        VV(I)=1./AAMAX
86412    CONTINUE
865      DO 19 J=1,N
866        IF (J.GT.1) THEN
867          DO 14 I=1,J-1
868            SUM=A(I,J)
869            IF (I.GT.1)THEN
870              DO 13 K=1,I-1
871                SUM=SUM-A(I,K)*A(K,J)
87213            CONTINUE
873              A(I,J)=SUM
874            ENDIF
87514        CONTINUE
876        ENDIF
877        AAMAX=0.
878        DO 16 I=J,N
879          SUM=A(I,J)
880          IF (J.GT.1)THEN
881            DO 15 K=1,J-1
882              SUM=SUM-A(I,K)*A(K,J)
88315          CONTINUE
884            A(I,J)=SUM
885          ENDIF
886          DUM=VV(I)*ABS(SUM)
887          IF (DUM.GE.AAMAX) THEN
888            IMAX=I
889            AAMAX=DUM
890          ENDIF
89116      CONTINUE
892        IF (J.NE.IMAX)THEN
893          DO 17 K=1,N
894            DUM=A(IMAX,K)
895            A(IMAX,K)=A(J,K)
896            A(J,K)=DUM
89717        CONTINUE
898          D=-D
899          VV(IMAX)=VV(J)
900        ENDIF
901        INDX(J)=IMAX
902        IF(J.NE.N)THEN
903          IF(A(J,J).EQ.0.)A(J,J)=TINY
904          DUM=1./A(J,J)
905          DO 18 I=J+1,N
906            A(I,J)=A(I,J)*DUM
90718        CONTINUE
908        ENDIF
90919    CONTINUE
910      IF(A(N,N).EQ.0.)A(N,N)=TINY
911      ierr =0
912      RETURN
913      END
914
915        SUBROUTINE TMNEW(T1,DT1,DT2,DT3,T2,dtime,nl,ig)
916        IMPLICIT NONE
917
918        INTEGER,INTENT(IN) :: nl,ig
919        REAL,INTENT(IN),DIMENSION(nl) :: T1,DT1,DT2,DT3
920        REAL*8,INTENT(OUT),DIMENSION(nl) :: T2
921        REAL,INTENT(IN) :: dtime
922        INTEGER :: l
923        DO l=1,nl
924        T2(l)=T1(l)*1D0+(DT1(l)*dble(dtime)+                            &
925     &  DT2(l)*dble(dtime)+                                             &
926     &  DT3(l)*dble(dtime))*1D0
927        if (T2(l) .ne. T2(l)) then
928        print*,'Err TMNEW',ig,l,T2(l),T1(l),dT1(l),DT2(l),              &
929     &  DT3(l),dtime,dble(dtime)
930        endif
931
932        ENDDO
933        END
934
935        SUBROUTINE QMNEW(Q1,DQ,Q2,dtime,nl,nq,gc,ig)
936        use chemparam_mod
937        use infotrac_phy
938        IMPLICIT NONE
939
940        INTEGER,INTENT(IN) :: nl,nq
941        INTEGER,INTENT(IN) :: ig
942        INTEGER,INTENT(IN),dimension(nq) :: gc
943        REAL,INTENT(IN),DIMENSION(nl,nqtot) :: Q1,DQ
944        REAL*8,INTENT(OUT),DIMENSION(nl,nq) :: Q2
945        REAL,INTENT(IN) :: dtime
946        INTEGER :: l,iq
947        DO l=1,nl
948        DO iq=1,nq
949        Q2(l,iq)=Q1(l,gc(iq))*1D0+(DQ(l,gc(iq))*dble(dtime))*1D0
950        Q2(l,iq)=max(Q2(l,iq),1d-30)
951        ENDDO
952        ENDDO
953        END
954
955        SUBROUTINE HSCALE(p,hp,nl)
956        IMPLICIT NONE
957
958        INTEGER :: nl
959        INTEGER :: l
960        REAL*8,dimension(nl) :: P
961        REAL*8,DIMENSION(nl) :: Hp
962       
963        hp(1)=-log(P(2)/P(1))
964        hp(nl)=-log(P(nl)/P(nl-1))
965
966        DO l=2,nl-1
967        hp(l)=-log(P(l+1)/P(l-1))
968        ENDDO
969        END
970
971        SUBROUTINE MMOY(massemoy,mol_tr,qq,gc,nl,nq)
972        use chemparam_mod
973        use infotrac_phy
974        IMPLICIT NONE
975
976        INTEGER :: nl,nq,l, nn
977        INTEGER,dimension(nq) :: gc
978        REAL*8,DIMENSION(nl,nq) :: qq
979        REAL*8,DIMENSION(nl) :: massemoy
980        REAL,DIMENSION(nq) :: mol_tr
981
982        do l=1,nl
983        massemoy(l)=1D0/sum(qq(l,:)/dble(mol_tr(:)))
984!       write(*,*),'L988 Masse molaire  moy: ', massemoy(l)
985        enddo
986
987        END
988
989        SUBROUTINE DMMOY(M,H,DM,nl)
990        IMPLICIT NONE   
991        INTEGER :: nl,l
992        REAL*8,DIMENSION(nl) :: M,H,DM
993
994        DM(1)=(-3D0*M(1)+4D0*M(2)-M(3))/2D0/H(1)
995        DM(nl)=(3D0*M(nl)-4D0*M(nl-1)+M(nl-2))/2D0/H(nl)
996
997        do l=2,nl-1
998        DM(l)=(M(l+1)-M(l-1))/H(l)
999        enddo
1000
1001        END
1002
1003        SUBROUTINE ZVERT(P,T,M,Z,nl,ig)
1004        IMPLICIT NONE
1005#include "YOMCST.h"
1006        INTEGER :: nl,l,ig
1007        REAL*8,dimension(nl) :: P,T,M,Z,H
1008        REAL*8 :: z0
1009        REAL*8 :: kbolt,masseU,Konst,g,Hpm
1010        masseU=1.e-3/RNAVO
1011        kbolt=RKBOL
1012        Konst=kbolt/masseU
1013        g=RG
1014
1015        z0=0d0
1016        Z(1)=z0
1017        H(1)=Konst*T(1)/M(1)/g
1018
1019        do l=2,nl
1020        H(l)=Konst*T(l)/M(l)/g
1021        Hpm=H(l-1)
1022        Z(l)=z(l-1)-Hpm*log(P(l)/P(l-1))
1023        if (Z(l) .ne. Z(l)) then
1024        print*,'pb',l,ig
1025        print*,'P',P
1026        print*,'T',T
1027        print*,'M',M
1028        print*,'Z',Z
1029        print*,'Hpm',Hpm
1030        endif
1031        enddo
1032
1033        END
1034
1035        SUBROUTINE RHOTOT(P,T,M,qq,rhoN,rhoK,nl,nq)
1036        IMPLICIT NONE
1037#include "YOMCST.h"
1038        REAL*8 :: kbolt,masseU,Konst
1039        INTEGER :: nl,nq,l,iq
1040        REAL*8,DIMENSION(nl) :: P,T,M,RHON
1041        REAL*8,DIMENSION(nl,nq) :: RHOK,qq
1042        masseU=1.e-3/RNAVO
1043        kbolt=RKBOL
1044        Konst=Kbolt/masseU
1045
1046        do l=1,nl
1047        RHON(l)=P(l)*M(l)/T(l)/Konst
1048        do iq=1,nq
1049        RHOK(l,iq)=qq(l,iq)*RHON(l)
1050        enddo
1051        enddo
1052
1053        END
1054
1055        SUBROUTINE UPPER_RESOL(P,T,Z,M,RR,Rk,                            &
1056     & qq,mol_tr,gc,Praf,Traf,Qraf,Mraf,Zraf,                             &
1057     & Nraf,Nrafk,Rraf,Rrafk,il,nl,nq,nlx,ig)
1058        use chemparam_mod
1059        use infotrac_phy
1060        IMPLICIT NONE
1061#include "YOMCST.h"
1062        INTEGER :: nl,nq,il,l,i,iq,nlx,iz,ig
1063        INTEGER :: gc(nq)
1064        INTEGER,DIMENSION(1) :: indz
1065        REAL*8, DIMENSION(nlx) :: P,T,Z,M,RR
1066        REAL*8, DIMENSION(nlx,nq) :: qq,Rk
1067        REAL*8, DIMENSION(nl) :: Praf,Traf,Mraf,Zraf,Nraf,Rraf
1068        REAL*8 :: kbolt,masseU,Konst,g
1069        REAL*8, DIMENSION(nl,nq) :: Qraf,Rrafk,Nrafk
1070        REAL*8 :: facZ,dZ,H
1071        REAL,DIMENSION(nq) :: mol_tr
1072        masseU=1.e-3/RNAVO
1073        kbolt=RKBOL
1074        Konst=Kbolt/masseU
1075        g=RG
1076
1077
1078        Zraf(1)=z(il)
1079        Praf(1)=P(il)
1080        Traf(1)=T(il)
1081        Nraf(1)=Praf(1)/kbolt/Traf(1)
1082        do iq=1,nq
1083        Qraf(1,iq)=qq(il,iq)
1084        enddo
1085        Mraf(1)=1d0/sum(Qraf(1,:)/dble(mol_tr(:)))
1086        Rraf(1)=Mraf(1)*masseU*Nraf(1)
1087        do iq=1,nq
1088        Rrafk(1,iq)=Rraf(1)*Qraf(1,iq)
1089        Nrafk(1,iq)=Rrafk(1,iq)/masseU/dble(mol_tr(iq))
1090        enddo
1091        Zraf(nl)=z(nlx)
1092
1093        do l=2,nl-1
1094        Zraf(l)=Zraf(1)+(Zraf(nl)-Zraf(1))/dble(nl-1)*dble((l-1))
1095        indz=maxloc(z,mask=z <= Zraf(l))
1096        iz=indz(1)
1097        if (iz .lt. 1 .or. iz .gt. nlx) then
1098        print*,'danger',iz,nl,Zraf(l),l,Zraf(1),Zraf(nl),z,P,T,ig
1099        stop
1100        endif
1101        dZ=Zraf(l)-Zraf(l-1)
1102!       dZ=Zraf(l)-z(iz)
1103        facz=(Zraf(l)-z(iz))/(z(iz+1)-z(iz))
1104        Traf(l)=T(iz)+(T(iz+1)-T(iz))*facz
1105        do iq=1,nq
1106!        Qraf(l,iq)=qq(iz,iq)+(qq(iz+1,iq)-qq(iz,iq))*facz
1107        Rrafk(l,iq)=Rk(iz,iq)+(Rk(iz+1,iq)-Rk(iz,iq))*facZ
1108        Rrafk(l,iq)=Rk(iz,iq)*(Rk(iz+1,iq)/Rk(iz,iq))**facZ
1109        enddo
1110!       Mraf(l)=1D0/(sum(qraf(l,:)/dble(mol_tr(:))))
1111        Rraf(l)=sum(Rrafk(l,:))
1112        do iq=1,nq
1113        Qraf(l,iq)=Rrafk(l,iq)/Rraf(l)
1114        enddo
1115        Mraf(l)=1D0/(sum(qraf(l,:)/dble(mol_tr(:))))
1116!       H=Konst*Traf(l)/Mraf(l)/g
1117!       H=Konst*T(iz)/M(iz)/g
1118!       Praf(l)=P(iz)*exp(-dZ/H)
1119!       Praf(l)=Praf(l-1)*exp(-dZ/H)
1120!       print*,'iz',l,iz,Praf(il-1)*exp(-dZ/H),z(iz),z(iz+1),H
1121        Nraf(l)=Rraf(l)/Mraf(l)/masseU
1122        Praf(l)=Nraf(l)*kbolt*Traf(l)
1123!       Rraf(l)=Nraf(l)*Mraf(l)*masseU
1124        do iq=1,nq
1125!       Rrafk(l,iq)=Rraf(l)*Qraf(l,iq)
1126        Nrafk(l,iq)=Rrafk(l,iq)/dble(mol_tr(iq))/masseU
1127        if (Nrafk(l,iq) .lt. 0. .or.                                    &
1128     &  Nrafk(l,iq) .ne. Nrafk(l,iq)) then
1129        print*,'pb interpolation',l,iq,Nrafk(l,iq),Rrafk(l,iq),         &
1130     &  Qraf(l,iq),Rk(iz,iq),Rk(iz+1,iq),facZ,Zraf(l),z(iz)
1131        stop
1132        endif
1133        enddo
1134        enddo
1135        Zraf(nl)=z(nlx)
1136        Traf(nl)=T(nlx)
1137        do iq=1,nq
1138        Rrafk(nl,iq)=Rk(nlx,iq)
1139        Qraf(nl,iq)=Rk(nlx,iq)/RR(nlx)
1140        Nrafk(nl,iq)=Rk(nlx,iq)/dble(mol_tr(iq))/masseU
1141        enddo
1142        Nraf(nl)=sum(Nrafk(nl,:))
1143        Praf(nl)=Nraf(nl)*kbolt*Traf(nl)
1144        Mraf(nl)=1D0/sum(Qraf(nl,:)/dble(mol_tr(:)))
1145        END
1146
1147        SUBROUTINE CORRMASS(qq,qint,FacMass,nl,nq)
1148        IMPLICIT NONE
1149        INTEGER :: nl,nq,l,nn
1150        REAL*8,DIMENSION(nl,nq) :: qq,qint,FacMass
1151
1152        do nn=1,nq
1153        do l=1,nl
1154        FacMass(l,nn)=qq(l,nn)/qint(l,nn)
1155        enddo
1156        enddo
1157
1158        END     
1159
1160
1161        SUBROUTINE DCOEFF(nn,Dij,P,T,N,Nk,D,nl,nq)
1162        IMPLICIT NONE
1163        REAL*8,DIMENSION(nl) :: N,T,D,P
1164        REAL*8,DIMENSION(nl,nq) :: Nk
1165        INTEGER :: nn,nl,nq,l,iq
1166        REAL,DIMENSION(nq,nq)  :: Dij
1167        REAL*8 :: interm,P0,T0,ptfac,dfac
1168
1169        P0=1D5
1170        T0=273d0
1171       
1172
1173        do l=1,nl
1174        ptfac=(P0/P(l))*(T(l)/T0)**1.75d0
1175        D(l)=0d0
1176        interm=0d0
1177        do iq=1,nq
1178        if (iq .ne. nn) then
1179        dfac=dble(dij(nn,iq))*ptfac
1180        interm=interm+Nk(l,iq)/N(l)/dfac
1181        endif
1182        enddo
1183        D(l)=1d0/interm
1184        enddo
1185        END
1186 
1187        SUBROUTINE HSCALEREAL(nn,Nk,Dz,H,nl,nq)
1188        IMPLICIT NONE
1189        INTEGER :: nn,nl,nq,l
1190        REAL*8,DIMENSION(nl) :: H
1191        REAL*8,DIMENSION(nl,nq) :: Nk
1192        REAL*8 :: Dz
1193       
1194        H(1)=(-3D0*Nk(1,nn)+4d0*NK(2,nn)-Nk(3,nn))/(2D0*DZ)/            &
1195     &  NK(1,nn)
1196
1197        H(1)=-1D0/H(1)
1198
1199        DO l=2,nl-1
1200        H(l)=(Nk(l+1,nn)-NK(l-1,nn))/(2D0*DZ)/NK(l,nn)
1201        H(l)=-1D0/H(l)
1202        ENDDO
1203
1204        H(nl)=(3D0*Nk(nl,nn)-4D0*Nk(nl-1,nn)+Nk(nl-2,nn))/(2D0*DZ)/     &
1205     &  Nk(nl,nn)
1206        H(nl)=-1D0/H(nl)
1207
1208!       do l=1,nl
1209!       if (abs(H(l)) .lt. 100.) then
1210!       print*,'H',l,H(l),Nk(l,nn),nn
1211!       endif
1212!       enddo
1213
1214        END
1215       
1216        SUBROUTINE VELVERT(nn,T,H,D,Dz,masse,W,nl)
1217        IMPLICIT NONE
1218#include "YOMCST.h"
1219        INTEGER :: l,nl,nn
1220        REAL*8,DIMENSION(nl) :: T,H,D,W,DT
1221        REAL*8 :: Dz,Hmol,masse
1222        REAL*8 :: kbolt,masseU,Konst,g
1223        masseU=1.e-3/RNAVO
1224        kbolt=RKBOL
1225        Konst=Kbolt/masseU
1226        g=RG
1227
1228        DT(1)=1D0/T(1)*(-3D0*T(1)+4D0*T(2)-T(3))/(2D0*DZ)
1229        Hmol=Konst*T(1)/masse/g
1230        W(1)=-D(1)*(1D0/H(1)-1D0/Hmol-DT(1))
1231
1232        DO l=2,nl-1
1233        DT(l)=1D0/T(l)*(T(l+1)-T(l-1))/(2D0*DZ)
1234        Hmol=Konst*T(l)/masse/g
1235        W(l)=-D(l)*(1D0/H(l)-1D0/Hmol-DT(l))
1236        ENDDO
1237
1238        DT(nl)=1D0/T(nl)*(3d0*T(nl)-4D0*T(nl-1)+T(nl-2))/(2D0*DZ)
1239        Hmol=Konst*T(nl)/masse/g
1240        W(nl)=-D(nl)*(1D0/H(nl)-1D0/Hmol-DT(nl))
1241
1242!       do l=1,nl
1243!       print*,'W',W(l),D(l),H(l),DT(l)
1244!       enddo
1245
1246        END
1247
1248        SUBROUTINE TIMEDIFF(nn,H,W,TIME,nl)
1249        IMPLICIT NONE
1250        INTEGER :: nn,nl,l
1251        REAL*8,DIMENSION(nl) :: W,H,TIME
1252
1253        DO l=1,nl
1254        TIME(l)=abs(H(l)/W(l))
1255        if (TIME(l) .lt. 1.D-4) then
1256!       print*,'low tdiff',H(l),W(l),nn,l
1257        endif
1258        ENDDO
1259
1260        END
1261
1262
1263        SUBROUTINE DIFFPARAM(T,D,dz,alpha,beta,gama,delta,eps,nl)
1264        IMPLICIT NONE
1265        INTEGER :: nl,l
1266        REAL*8,DIMENSION(nl) :: T,D
1267        REAL*8 :: DZ,DZinv
1268        REAL*8,DIMENSION(nl) :: alpha,beta,gama,delta,eps
1269
1270! Compute alpha,beta and delta
1271! lower altitude values
1272        DZinv=1d0/(2D0*DZ)
1273
1274        beta(1)=1d0/T(1)
1275        alpha(1)=beta(1)*(-3D0*T(1)+4D0*T(2)-T(3))*Dzinv
1276        delta(1)=(-3D0*D(1)+4D0*D(2)-D(3))*Dzinv
1277
1278        beta(2)=1d0/T(2)
1279        alpha(2)=beta(2)*(T(3)-T(1))*Dzinv
1280        delta(2)=(D(3)-D(1))*Dzinv
1281
1282!       do l=2,nl-1
1283!       beta(l)=1D0/T(l)
1284!       alpha(l)=beta(l)*(T(l+1)-T(l-1))*Dzinv
1285!       delta(l)=(D(l+1)-D(l-1))*Dzinv
1286!       end do   
1287
1288        do l=3,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        gama(l-1)=(beta(l)-beta(l-2))*Dzinv
1293        eps(l-1)=(alpha(l)-alpha(l-2))*Dzinv
1294        enddo
1295
1296! Upper altitude values
1297
1298        beta(nl)=1D0/T(nl)
1299        alpha(nl)=beta(nl)*(3D0*T(nl)-4D0*T(nl-1)+T(nl-2))*Dzinv     
1300        delta(nl)=(3D0*D(nl)-4D0*D(nl-1)+D(nl-2))*Dzinv
1301
1302! Compute the gama and eps coefficients
1303! Lower altitude values
1304
1305        gama(1)=(-3D0*beta(1)+4D0*beta(2)-beta(3))*Dzinv
1306        eps(1)=(-3D0*alpha(1)+4D0*alpha(2)-alpha(3))*Dzinv
1307
1308        gama(nl-1)=(beta(nl)-beta(nl-2))*Dzinv
1309        eps(nl-1)=(alpha(nl)-alpha(nl-2))*Dzinv
1310
1311!       do l=2,nl-1
1312!       gama(l)=(beta(l+1)-beta(l-1))*Dzinv
1313!       eps(l)=(alpha(l+1)-alpha(l-1))*Dzinv
1314!       end do
1315
1316        gama(nl)=(3D0*beta(nl)-4D0*beta(nl-1)+beta(nl-2))*Dzinv
1317        eps(nl)=(3D0*alpha(nl)-4D0*alpha(nl-1)+alpha(nl-2))*Dzinv
1318
1319!       do l=1,nl
1320!       print*,'test diffparam',alpha(l),beta(l),delta(l),gama(l),eps(l)
1321!       enddo
1322!       stop
1323
1324        END
1325
1326
1327        SUBROUTINE MATCOEFF(alpha,beta,gama,delta,eps,Dad,rhoad,        &
1328     &  FacEsc,dz,dt,A,B,C,D,nl)
1329        IMPLICIT NONE
1330        INTEGER :: nl,l
1331        REAL*8, DIMENSION(nl) :: alpha,beta,gama,delta,eps,Dad,RHoad
1332        REAL*8 :: dz,dt,del1,del2,del3,FacEsc
1333        REAL*8, DIMENSION(nl) :: A,B,C,D
1334        del1=dt/2d0/dz
1335        del2=dt/dz/dz
1336        del3=dt
1337
1338! lower boundary coefficients no change
1339        A(1)=0d0
1340        B(1)=1d0
1341        C(1)=0d0
1342        D(1)=rhoAd(1)
1343
1344        do l=2,nl-1
1345        A(l)=(delta(l)+(alpha(l)+beta(l))*Dad(l))*del1-Dad(l)*del2
1346        B(l)=-(delta(l)*(alpha(l)+beta(l))+Dad(l)*(gama(l)+eps(l)))*del3
1347        B(l)=B(l)+1d0+2d0*Dad(l)*del2
1348        C(l)=-(delta(l)+(alpha(l)+beta(l))*Dad(l))*del1-Dad(l)*del2
1349        D(l)=rhoAD(l)
1350        enddo
1351
1352
1353! Upper boundary coefficients Diffusion profile
1354        C(nl)=0d0
1355        B(nl)=-1d0
1356        A(nl)=exp(-dZ*(alpha(nl)+beta(nl)))*FacEsc
1357        D(nl)=0D0
1358
1359
1360        END
1361
1362        SUBROUTINE Checkmass(X,Y,nl,nn)
1363        IMPLICIT NONE
1364
1365        INTEGER :: nl,nn
1366        REAL*8,DIMENSION(nl) :: X,Y
1367        REAL*8 Xtot,Ytot
1368
1369        Xtot=sum(X)
1370        Ytot=sum(Y)
1371
1372        if (abs((Xtot-Ytot)/Xtot) .gt. 1d-4) then
1373        print*,'no conservation for mass',Xtot,Ytot,nn
1374        endif
1375        END
1376
1377        SUBROUTINE Checkmass2(qold,qnew,P,il,nl,nn,nq)
1378        IMPLICIT NONE
1379#include "YOMCST.h"
1380        INTEGER :: nl,nn,l,nq,il
1381        REAL,DIMENSION(nl+1) :: P
1382        REAL*8,DIMENSION(nl,nq) :: qold,qnew
1383        REAL*8 :: DM,Mold,Mnew,g
1384        g=RG
1385        DM=0d0
1386        Mold=0d0
1387        Mnew=0d0
1388        DO l=il,nl
1389        DM=DM+(qnew(l,nn)-qold(l,nn))*(dble(P(l))-dble(P(l+1)))/g
1390        Mold=Mold+qold(l,nn)*(dble(P(l))-dble(P(l+1)))/g
1391        Mnew=Mnew+qnew(l,nn)*(dble(P(l))-dble(P(l+1)))/g
1392!       print*,'l',l,qold(l,nn),qnew(l,nn),Mold,Mnew,DM,P(l),P(l+1)
1393        ENDDO
1394        IF (abs(DM/Mold) .gt. 1d-5) THEN
1395        Print*,'We dont conserve mass',nn,DM,Mold,Mnew,DM/Mold
1396        ENDIF
1397
1398        END
1399
1400        SUBROUTINE GCMGRID_P(Z,P,Q,T,Nk,Rk,qq,qnew,tt,tnew,             &
1401     &    pp,M,gc,nl,nq,nlx,ig)
1402        use chemparam_mod
1403        use infotrac_phy
1404        IMPLICIT NONE
1405#include "YOMCST.h"
1406        INTEGER :: nl,nq,nlx,il,nn,iP,ig,compteur
1407        INTEGER,DIMENSION(1) :: indP
1408        INTEGER,DIMENSION(nq) :: gc
1409        REAL*8,DIMENSION(nl) :: Z,P,T
1410        REAL*8,DIMENSION(nl,nq) :: Q,Nk,Rk
1411        REAL,DIMENSION(nq) :: M
1412        REAL*8,DIMENSION(nq) :: nNew
1413        REAL*8,DIMENSION(nlx) :: pp,tt,tnew
1414        REAL*8,DIMENSION(nlx) :: rhonew
1415        REAL*8,DIMENSION(nlx,nq) :: qq,qnew,rhoknew
1416        REAL*8 :: kbolt,masseU,Konst,g,Dz,facP,Hi
1417        REAL*8 :: Znew,Znew2,Pnew,Pnew2
1418        masseU=1.e-3/RNAVO
1419        kbolt=RKBOL
1420        Konst=Kbolt/masseU
1421        g=RG
1422        Dz=Z(2)-Z(1)
1423        Znew=Z(nl)
1424        Znew2=Znew+dz
1425!       print*,'dz',Znew,Znew2,dz
1426        nNew(1:nq)=Nk(nl,1:nq)
1427        Pnew=P(nl)
1428
1429        do il=1,nlx
1430!       print*,'il',il,pp(il),P(1),P(nl)
1431        if (pp(il) .ge. P(1)) then
1432        qnew(il,:)=qq(il,:)
1433        tnew(il)=tt(il)
1434        endif
1435        if (pp(il) .lt. P(1)) then
1436        if (pp(il) .gt. P(nl)) then
1437        indP=maxloc(P,mask=P <  pp(il))
1438        iP=indP(1)-1
1439        if (iP .lt. 1 .or. iP .gt. nl) then
1440        print*,'danger 2',iP,nl,pp(il)
1441        endif
1442        facP=(pp(il)-P(ip))/(P(ip+1)-P(ip))
1443!       print*,'P',P(ip),P(ip+1),facP,indP,iP
1444
1445!       do nn=1,nq
1446!       qnew(il,nn)=Q(iP,nn)+
1447!     &  (Q(ip+1,nn)-Q(ip,nn))*facP
1448!       enddo
1449
1450        do nn=1,nq
1451        rhoknew(il,nn)=Rk(iP,nn)+                                       &
1452     &  (Rk(ip+1,nn)-Rk(ip,nn))*facP
1453        enddo
1454        tnew(il)=T(iP)+(T(iP+1)-T(iP))*facP
1455        rhonew(il)=sum(rhoknew(il,:))
1456        do nn=1,nq
1457        qnew(il,nn)=rhoknew(il,nn)/rhonew(il)
1458        enddo
1459
1460        else ! pp < P(nl) need to extrapolate density of each specie
1461        Pnew2=Pnew
1462
1463        compteur=0
1464        do while (Pnew2 .ge. pp(il))   
1465        compteur=compteur+1
1466        do nn=1,nq
1467        Hi=Konst*T(nl)/dble(M(nn))/g
1468        Nnew(nn)=Nnew(nn)*exp(-dZ/Hi)
1469        enddo
1470        Pnew=Pnew2
1471        Pnew2=kbolt*T(nl)*sum(Nnew(:))
1472        Znew=Znew2
1473        Znew2=Znew2+Dz
1474        if (compteur .ge. 100000) then
1475        print*,'error moldiff_red infinite loop'
1476        print*,ig,il,pp(il),tt(nl),Pnew2,qnew(il,:),Znew2
1477        stop
1478        endif
1479!       print*,'test',Pnew2,Znew2,Nnew(nq),pp(il)
1480        enddo
1481       
1482        facP=(pp(il)-Pnew)/(Pnew2-Pnew)
1483
1484!       do nn=1,nq
1485!       qnew(il,nn)=dble(M(nn))*Nnew(nn)
1486!     &  /sum(dble(M(:))*Nnew(:))
1487!       enddo
1488
1489        do nn=1,nq
1490        rhoknew(il,nn)=dble(M(nn))*Nnew(nn)
1491        enddo
1492        rhonew(il)=sum(rhoknew(il,:))
1493        do nn=1,nq
1494        qnew(il,nn)=rhoknew(il,nn)/rhonew(il)
1495        enddo
1496        tnew(il)=T(nl)
1497        endif
1498        endif
1499        enddo
1500
1501        END
1502
1503        SUBROUTINE GCMGRID_P2(Z,P,Q,T,Nk,Rk,qq,qnew,tt,tnew             &
1504     &   ,pp,M,gc,nl,nq,nlx,facM,ig)
1505!         use chemparam_mod
1506!        use infotrac
1507        IMPLICIT NONE
1508#include "YOMCST.h"
1509        INTEGER :: nl,nq,nlx,il,nn,iP,ig,compteur
1510        INTEGER,DIMENSION(1) :: indP
1511        INTEGER,DIMENSION(nq) :: gc
1512        REAL*8,DIMENSION(nl) :: Z,P,T
1513        REAL*8,DIMENSION(nl,nq) :: Q,Nk,Rk
1514        REAL,DIMENSION(nq) :: M
1515        REAL*8,DIMENSION(nq) :: nNew
1516        REAL*8,DIMENSION(nlx) :: pp,rhonew,tt,tnew
1517        REAL*8,DIMENSION(nlx,nq) :: qq,qnew,facM,rhoknew
1518        REAL*8 :: kbolt,masseU,Konst,g,Dz,facP,Hi
1519        REAL*8 :: Znew,Znew2,Pnew,Pnew2
1520        masseU=1.e-3/RNAVO
1521        kbolt=RKBOL
1522        Konst=Kbolt/masseU
1523        g=RG
1524        Dz=Z(2)-Z(1)
1525        Znew=Z(nl)
1526        Znew2=Znew+dz
1527!       print*,'dz',Znew,Znew2,dz
1528        nNew(1:nq)=Nk(nl,1:nq)
1529        Pnew=P(nl)
1530
1531        do il=1,nlx
1532!       print*,'il',il,pp(il),P(1),P(nl)
1533        if (pp(il) .ge. P(1)) then
1534        qnew(il,:)=qq(il,:)
1535        tnew(il)=tt(il)
1536        endif
1537        if (pp(il) .lt. P(1)) then
1538        if (pp(il) .gt. P(nl)) then
1539        indP=maxloc(P,mask=P <  pp(il))
1540        iP=indP(1)-1
1541        if (iP .lt. 1 .or. iP .gt. nl) then
1542        print*,'danger 3',iP,nl,pp(il)
1543        endif
1544        facP=(pp(il)-P(ip))/(P(ip+1)-P(ip))
1545!       print*,'P',P(ip),P(ip+1),facP,indP,iP
1546
1547!        do nn=1,nq
1548!        qnew(il,nn)=Q(iP,nn)+
1549!     &  (Q(ip+1,nn)-Q(ip,nn))*facP
1550!        enddo
1551
1552        do nn=1,nq
1553        rhoknew(il,nn)=(RK(iP,nn)+                                       &
1554     &  (RK(iP+1,nn)-Rk(iP,nn))*facP)*facM(il,nn)
1555        enddo
1556        tnew(il)=T(iP)+(T(ip+1)-T(iP))*facP
1557        rhonew(il)=sum(rhoknew(il,:))
1558        do nn=1,nq
1559        qnew(il,nn)=rhoknew(il,nn)/rhonew(il)
1560        enddo
1561
1562        else ! pp < P(nl) need to extrapolate density of each specie
1563        Pnew2=Pnew
1564
1565        compteur=0
1566        do while (Pnew2 .ge. pp(il))   
1567        compteur=compteur+1
1568        do nn=1,nq
1569        Hi=Konst*T(nl)/dble(M(nn))/g
1570        Nnew(nn)=Nnew(nn)*exp(-dZ/Hi)
1571        enddo
1572        Pnew=Pnew2
1573        Pnew2=kbolt*T(nl)*sum(Nnew(:))
1574        Znew=Znew2
1575        Znew2=Znew2+Dz
1576        if (compteur .ge. 100000) then
1577        print*,'pb moldiff_red infinite loop'
1578        print*,ig,nl,T(nl),Pnew2,qnew(il,:),Znew2
1579        stop
1580        endif
1581
1582!       print*,'test',Pnew2,Znew2,Nnew(nq),pp(il)
1583        enddo
1584       
1585        facP=(pp(il)-Pnew)/(Pnew2-Pnew)
1586
1587!        do nn=1,nq
1588!        qnew(il,nn)=dble(M(nn))*Nnew(nn)
1589!     &  /sum(dble(M(:))*Nnew(:))
1590!        enddo
1591
1592        do nn=1,nq
1593        rhoknew(il,nn)=dble(M(nn))*Nnew(nn)*FacM(il,nn)
1594        enddo
1595        rhonew(il)=sum(rhoknew(il,:))
1596        do nn=1,nq
1597        qnew(il,nn)=rhoknew(il,nn)/rhonew(il)
1598        enddo
1599        tnew(il)=T(nl)
1600
1601        endif
1602        endif
1603        enddo
1604
1605!       write(*,*), ' -- Sortie moldiff_red -- '
1606
1607        END
1608       
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.