source: trunk/WRF.COMMON/WRFV3/phys/module_mp_wsm6.F @ 3431

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Line 
1#if ( RWORDSIZE == 4 )
2#  define VREC vsrec
3#  define VSQRT vssqrt
4#else
5#  define VREC vrec
6#  define VSQRT vsqrt
7#endif
8
9MODULE module_mp_wsm6
10!
11!
12   REAL, PARAMETER, PRIVATE :: dtcldcr     = 120.
13   REAL, PARAMETER, PRIVATE :: n0r = 8.e6
14   REAL, PARAMETER, PRIVATE :: n0g = 4.e6
15   REAL, PARAMETER, PRIVATE :: avtr = 841.9
16   REAL, PARAMETER, PRIVATE :: bvtr = 0.8
17   REAL, PARAMETER, PRIVATE :: r0 = .8e-5 ! 8 microm  in contrast to 10 micro m
18   REAL, PARAMETER, PRIVATE :: peaut = .55   ! collection efficiency
19   REAL, PARAMETER, PRIVATE :: xncr = 3.e8   ! maritime cloud in contrast to 3.e8 in tc80
20   REAL, PARAMETER, PRIVATE :: xmyu = 1.718e-5 ! the dynamic viscosity kgm-1s-1
21   REAL, PARAMETER, PRIVATE :: avts = 11.72
22   REAL, PARAMETER, PRIVATE :: bvts = .41
23   REAL, PARAMETER, PRIVATE :: avtg = 330.
24   REAL, PARAMETER, PRIVATE :: bvtg = 0.8
25   REAL, PARAMETER, PRIVATE :: deng = 500.
26   REAL, PARAMETER, PRIVATE :: n0smax =  1.e11 ! t=-90C unlimited
27   REAL, PARAMETER, PRIVATE :: lamdarmax = 8.e4
28   REAL, PARAMETER, PRIVATE :: lamdasmax = 1.e5
29   REAL, PARAMETER, PRIVATE :: lamdagmax = 6.e4
30   REAL, PARAMETER, PRIVATE :: betai = .6
31   REAL, PARAMETER, PRIVATE :: xn0 = 1.e-2
32   REAL, PARAMETER, PRIVATE :: dicon = 11.9
33   REAL, PARAMETER, PRIVATE :: di0 = 12.9e-6
34   REAL, PARAMETER, PRIVATE :: dimax = 500.e-6
35   REAL, PARAMETER, PRIVATE :: n0s = 2.e6             ! temperature dependent n0s
36   REAL, PARAMETER, PRIVATE :: alpha = .12        ! .122 exponen factor for n0s
37   REAL, PARAMETER, PRIVATE :: pfrz1 = 100.
38   REAL, PARAMETER, PRIVATE :: pfrz2 = 0.66
39   REAL, PARAMETER, PRIVATE :: qcrmin = 1.e-9
40   REAL, PARAMETER, PRIVATE :: t40c = 233.16
41   REAL, PARAMETER, PRIVATE :: eacrc = 1.0
42   REAL, PARAMETER, PRIVATE :: dens  =  100.0
43   REAL, PARAMETER, PRIVATE :: qs0   =  6.e-4   ! pgaut
44   REAL, SAVE ::                                     &
45             qc0, qck1,bvtr1,bvtr2,bvtr3,bvtr4,g1pbr,&
46             g3pbr,g4pbr,g5pbro2,pvtr,eacrr,pacrr,   &
47             bvtr6,g6pbr,                            &
48             precr1,precr2,xm0,xmmax,roqimax,bvts1,  &
49             bvts2,bvts3,bvts4,g1pbs,g3pbs,g4pbs,    &
50             g5pbso2,pvts,pacrs,precs1,precs2,pidn0r,&
51             pidn0s,xlv1,pacrc,                      &
52             bvtg1,bvtg2,bvtg3,bvtg4,g1pbg,          &
53             g3pbg,g4pbg,g5pbgo2,pvtg,pacrg,         &
54             precg1,precg2,pidn0g,                   &
55             rslopermax,rslopesmax,rslopegmax,       &
56             rsloperbmax,rslopesbmax,rslopegbmax,    &
57             rsloper2max,rslopes2max,rslopeg2max,    &
58             rsloper3max,rslopes3max,rslopeg3max
59CONTAINS
60!===================================================================
61!
62  SUBROUTINE wsm6(th, q, qc, qr, qi, qs, qg                        &
63                 ,den, pii, p, delz                                &
64                 ,delt,g, cpd, cpv, rd, rv, t0c                    &
65                 ,ep1, ep2, qmin                                   &
66                 ,XLS, XLV0, XLF0, den0, denr                      &
67                 ,cliq,cice,psat                                   &
68                 ,rain, rainncv                                    &
69                 ,snow, snowncv                                    &
70                 ,graupel, graupelncv                              &
71                 ,sr                                               &
72                 ,ids,ide, jds,jde, kds,kde                        &
73                 ,ims,ime, jms,jme, kms,kme                        &
74                 ,its,ite, jts,jte, kts,kte                        &
75                                                                   )
76!-------------------------------------------------------------------
77  IMPLICIT NONE
78!-------------------------------------------------------------------
79!
80!  This code is a 6-class GRAUPEL phase microphyiscs scheme (WSM6) of the WRF
81!  Single-Moment MicroPhyiscs (WSMMP). The WSMMP assumes that ice nuclei
82!  number concentration is a function of temperature, and seperate assumption
83!  is developed, in which ice crystal number concentration is a function
84!  of ice amount. A theoretical background of the ice-microphysics and related
85!  processes in the WSMMPs are described in Hong et al. (2004).
86!  All production terms in the WSM6 scheme are described in Hong and Lim (2006).
87!  All units are in m.k.s. and source/sink terms in kgkg-1s-1.
88!
89!  WSM6 cloud scheme
90!
91!  Coded by Song-You Hong and Jeong-Ock Jade Lim (Yonsei Univ.)
92!           Summer 2003
93!
94!  Implemented by Song-You Hong (Yonsei Univ.) and Jimy Dudhia (NCAR)
95!           Summer 2004
96!
97!  Reference) Hong, Dudhia, Chen (HDC, 2004) Mon. Wea. Rev.
98!             Hong and Lim (HL, 2006) J. Korean Meteor. Soc.
99!             Dudhia, Hong and Lim (DHL, 2008) J. Meteor. Soc. Japan
100!             Lin, Farley, Orville (LFO, 1983) J. Appl. Meteor.
101!             Rutledge, Hobbs (RH83, 1983) J. Atmos. Sci.
102!             Rutledge, Hobbs (RH84, 1984) J. Atmos. Sci.
103!
104  INTEGER,      INTENT(IN   )    ::   ids,ide, jds,jde, kds,kde , &
105                                      ims,ime, jms,jme, kms,kme , &
106                                      its,ite, jts,jte, kts,kte
107  REAL, DIMENSION( ims:ime , kms:kme , jms:jme ),                 &
108        INTENT(INOUT) ::                                          &
109                                                             th,  &
110                                                              q,  &
111                                                              qc, &
112                                                              qi, &
113                                                              qr, &
114                                                              qs, &
115                                                              qg
116  REAL, DIMENSION( ims:ime , kms:kme , jms:jme ),                 &
117        INTENT(IN   ) ::                                          &
118                                                             den, &
119                                                             pii, &
120                                                               p, &
121                                                            delz
122  REAL, INTENT(IN   ) ::                                    delt, &
123                                                               g, &
124                                                              rd, &
125                                                              rv, &
126                                                             t0c, &
127                                                            den0, &
128                                                             cpd, &
129                                                             cpv, &
130                                                             ep1, &
131                                                             ep2, &
132                                                            qmin, &
133                                                             XLS, &
134                                                            XLV0, &
135                                                            XLF0, &
136                                                            cliq, &
137                                                            cice, &
138                                                            psat, &
139                                                            denr
140  REAL, DIMENSION( ims:ime , jms:jme ),                           &
141        INTENT(INOUT) ::                                    rain, &
142                                                         rainncv, &
143                                                              sr
144
145  REAL, DIMENSION( ims:ime , jms:jme ), OPTIONAL,                &
146        INTENT(INOUT) ::                                    snow, &
147                                                         snowncv
148
149  REAL, DIMENSION( ims:ime , jms:jme ), OPTIONAL,                &
150        INTENT(INOUT) ::                                graupel, &
151                                                        graupelncv
152! LOCAL VAR
153  REAL, DIMENSION( its:ite , kts:kte ) ::   t
154  REAL, DIMENSION( its:ite , kts:kte, 2 ) ::   qci
155  REAL, DIMENSION( its:ite , kts:kte, 3 ) ::   qrs
156  INTEGER ::               i,j,k
157!-------------------------------------------------------------------
158      DO j=jts,jte
159         DO k=kts,kte
160         DO i=its,ite
161            t(i,k)=th(i,k,j)*pii(i,k,j)
162            qci(i,k,1) = qc(i,k,j)
163            qci(i,k,2) = qi(i,k,j)
164            qrs(i,k,1) = qr(i,k,j)
165            qrs(i,k,2) = qs(i,k,j)
166            qrs(i,k,3) = qg(i,k,j)
167         ENDDO
168         ENDDO
169
170         !  Sending array starting locations of optional variables may cause
171         !  troubles, so we explicitly change the call.
172
173         CALL wsm62D(t, q(ims,kms,j), qci, qrs                     &
174                    ,den(ims,kms,j)                                &
175                    ,p(ims,kms,j), delz(ims,kms,j)                 &
176                    ,delt,g, cpd, cpv, rd, rv, t0c                 &
177                    ,ep1, ep2, qmin                                &
178                    ,XLS, XLV0, XLF0, den0, denr                   &
179                    ,cliq,cice,psat                                &
180                    ,j                                             &
181                    ,rain(ims,j),rainncv(ims,j)                    &
182                    ,sr(ims,j)                                     &
183                    ,ids,ide, jds,jde, kds,kde                     &
184                    ,ims,ime, jms,jme, kms,kme                     &
185                    ,its,ite, jts,jte, kts,kte                     &
186#if ( EM_CORE == 1 )
187                    ,snow(ims,j),snowncv(ims,j)                    &
188                    ,graupel(ims,j),graupelncv(ims,j)              &
189#endif
190                                                                   )
191
192         DO K=kts,kte
193         DO I=its,ite
194            th(i,k,j)=t(i,k)/pii(i,k,j)
195            qc(i,k,j) = qci(i,k,1)
196            qi(i,k,j) = qci(i,k,2)
197            qr(i,k,j) = qrs(i,k,1)
198            qs(i,k,j) = qrs(i,k,2)
199            qg(i,k,j) = qrs(i,k,3)
200         ENDDO
201         ENDDO
202      ENDDO
203  END SUBROUTINE wsm6
204!===================================================================
205!
206  SUBROUTINE wsm62D(t, q, qci, qrs, den, p, delz                  &
207                   ,delt,g, cpd, cpv, rd, rv, t0c                 &
208                   ,ep1, ep2, qmin                                &
209                   ,XLS, XLV0, XLF0, den0, denr                   &
210                   ,cliq,cice,psat                                &
211                   ,lat                                           &
212                   ,rain,rainncv                                  &
213                   ,sr                                            &
214                   ,ids,ide, jds,jde, kds,kde                     &
215                   ,ims,ime, jms,jme, kms,kme                     &
216                   ,its,ite, jts,jte, kts,kte                     &
217                   ,snow,snowncv                                  &
218                   ,graupel,graupelncv                            &
219                                                                  )
220!-------------------------------------------------------------------
221  IMPLICIT NONE
222!-------------------------------------------------------------------
223  INTEGER,      INTENT(IN   )    ::   ids,ide, jds,jde, kds,kde , &
224                                      ims,ime, jms,jme, kms,kme , &
225                                      its,ite, jts,jte, kts,kte,  &
226                                      lat
227  REAL, DIMENSION( its:ite , kts:kte ),                           &
228        INTENT(INOUT) ::                                          &
229                                                               t
230  REAL, DIMENSION( its:ite , kts:kte, 2 ),                        &
231        INTENT(INOUT) ::                                          &
232                                                             qci
233  REAL, DIMENSION( its:ite , kts:kte, 3 ),                        &
234        INTENT(INOUT) ::                                          &
235                                                             qrs
236  REAL, DIMENSION( ims:ime , kms:kme ),                           &
237        INTENT(INOUT) ::                                          &
238                                                               q
239  REAL, DIMENSION( ims:ime , kms:kme ),                           &
240        INTENT(IN   ) ::                                          &
241                                                             den, &
242                                                               p, &
243                                                            delz
244  REAL, INTENT(IN   ) ::                                    delt, &
245                                                               g, &
246                                                             cpd, &
247                                                             cpv, &
248                                                             t0c, &
249                                                            den0, &
250                                                              rd, &
251                                                              rv, &
252                                                             ep1, &
253                                                             ep2, &
254                                                            qmin, &
255                                                             XLS, &
256                                                            XLV0, &
257                                                            XLF0, &
258                                                            cliq, &
259                                                            cice, &
260                                                            psat, &
261                                                            denr
262  REAL, DIMENSION( ims:ime ),                                     &
263        INTENT(INOUT) ::                                    rain, &
264                                                         rainncv, &
265                                                              sr
266  REAL, DIMENSION( ims:ime ),     OPTIONAL,                       &
267        INTENT(INOUT) ::                                    snow, &
268                                                         snowncv
269
270  REAL, DIMENSION( ims:ime ),     OPTIONAL,                       &
271        INTENT(INOUT) ::                                 graupel, &
272                                                      graupelncv
273! LOCAL VAR
274  REAL, DIMENSION( its:ite , kts:kte , 3) ::                      &
275        rh, qs, rslope, rslope2, rslope3, rslopeb,                &
276        falk, fall, work1
277  REAL, DIMENSION( its:ite , kts:kte ) ::                         &
278        worka
279  REAL, DIMENSION( its:ite , kts:kte ) ::                         &
280              falkc, work1c, work2c, fallc
281  REAL, DIMENSION( its:ite , kts:kte ) ::                          &
282        prevp, psdep, pgdep, praut, psaut, pgaut,                 &
283        pracw, psacw, pgacw, pgacr, pgacs, psaci, pgmlt, praci,   &
284        piacr, pracs, psacr, pgaci, pseml, pgeml     
285  REAL, DIMENSION( its:ite , kts:kte) :: qsum
286  REAL, DIMENSION( its:ite , kts:kte ) :: paacw
287  REAL, DIMENSION( its:ite , kts:kte ) ::                         &
288        pigen, pidep, pcond, xl, cpm, work2, psmlt, psevp, denfac,     &
289        xni, pgevp,n0sfac
290! variables for optimization
291  REAL, DIMENSION( its:ite )           :: tvec1
292  REAL :: temp
293  INTEGER, DIMENSION( its:ite ) :: mstep, numdt
294  LOGICAL, DIMENSION( its:ite ) :: flgcld
295  REAL  ::  pi,                                                   &
296            cpmcal, xlcal, lamdar, lamdas, lamdag, diffus,        &
297            viscos, xka, venfac, conden, diffac,                  &
298            x, y, z, a, b, c, d, e,                               &
299            qdt, holdrr, holdrs, holdrg, supcol, supcolt, pvt,    &
300            coeres, supsat, dtcld, xmi, eacrs, satdt,             &
301            qimax, diameter, xni0, roqi0,                         &
302            fallsum, fallsum_qsi, fallsum_qg,                     &
303            vt2i,vt2r,vt2s,vt2g,acrfac,egs,egi,     &
304            xlwork2, factor, source, value,              &
305            xlf, pfrzdtc, pfrzdtr, supice, alpha2, delta2, delta3 
306  REAL  :: vt2ave
307  REAL  :: holdc, holdci
308  INTEGER :: i, j, k, mstepmax,                                   &
309            iprt, latd, lond, loop, loops, ifsat, n
310! Temporaries used for inlining fpvs function
311  REAL  :: dldti, xb, xai, tr, xbi, xa, hvap, cvap, hsub, dldt, ttp
312!
313!=================================================================
314!   compute internal functions
315!
316      cpmcal(x) = cpd*(1.-max(x,qmin))+max(x,qmin)*cpv
317      xlcal(x) = xlv0-xlv1*(x-t0c)
318!----------------------------------------------------------------
319!     size distributions: (x=mixing ratio, y=air density):
320!     valid for mixing ratio > 1.e-9 kg/kg.
321!
322! Optimizatin : A**B => exp(log(A)*(B))
323      lamdar(x,y)=   sqrt(sqrt(pidn0r/(x*y)))      ! (pidn0r/(x*y))**.25
324      lamdas(x,y,z)= sqrt(sqrt(pidn0s*z/(x*y)))    ! (pidn0s*z/(x*y))**.25
325      lamdag(x,y)=   sqrt(sqrt(pidn0g/(x*y)))      ! (pidn0g/(x*y))**.25
326!
327!----------------------------------------------------------------
328!     diffus: diffusion coefficient of the water vapor
329!     viscos: kinematic viscosity(m2s-1)
330!
331      diffus(x,y) = 8.794e-5 * exp(log(x)*(1.81)) / y        ! 8.794e-5*x**1.81/y
332      viscos(x,y) = 1.496e-6 * (x*sqrt(x)) /(x+120.)/y  ! 1.496e-6*x**1.5/(x+120.)/y
333      xka(x,y) = 1.414e3*viscos(x,y)*y
334      diffac(a,b,c,d,e) = d*a*a/(xka(c,d)*rv*c*c)+1./(e*diffus(c,b))
335      venfac(a,b,c) = exp(log((viscos(b,c)/diffus(b,a)))*((.3333333)))    &
336                     /sqrt(viscos(b,c))*sqrt(sqrt(den0/c))
337      conden(a,b,c,d,e) = (max(b,qmin)-c)/(1.+d*d/(rv*e)*c/(a*a))
338!
339      pi = 4. * atan(1.)
340!
341!
342!----------------------------------------------------------------
343!     paddint 0 for negative values generated by dynamics
344!
345      do k = kts, kte
346        do i = its, ite
347          qci(i,k,1) = max(qci(i,k,1),0.0)
348          qrs(i,k,1) = max(qrs(i,k,1),0.0)
349          qci(i,k,2) = max(qci(i,k,2),0.0)
350          qrs(i,k,2) = max(qrs(i,k,2),0.0)
351          qrs(i,k,3) = max(qrs(i,k,3),0.0)
352        enddo
353      enddo
354!
355!----------------------------------------------------------------
356!     latent heat for phase changes and heat capacity. neglect the
357!     changes during microphysical process calculation
358!     emanuel(1994)
359!
360      do k = kts, kte
361        do i = its, ite
362          cpm(i,k) = cpmcal(q(i,k))
363          xl(i,k) = xlcal(t(i,k))
364        enddo
365      enddo
366!
367!----------------------------------------------------------------
368!     compute the minor time steps.
369!
370      loops = max(nint(delt/dtcldcr),1)
371      dtcld = delt/loops
372      if(delt.le.dtcldcr) dtcld = delt
373!
374      do loop = 1,loops
375!
376!----------------------------------------------------------------
377!     initialize the large scale variables
378!
379      do i = its, ite
380        mstep(i) = 1
381        flgcld(i) = .true.
382      enddo
383!
384!     do k = kts, kte
385!       do i = its, ite
386!         denfac(i,k) = sqrt(den0/den(i,k))
387!       enddo
388!     enddo
389      do k = kts, kte
390        CALL VREC( tvec1(its), den(its,k), ite-its+1)
391        do i = its, ite
392          tvec1(i) = tvec1(i)*den0
393        enddo
394        CALL VSQRT( denfac(its,k), tvec1(its), ite-its+1)
395      enddo
396!
397! Inline expansion for fpvs
398!         qs(i,k,1) = fpvs(t(i,k),0,rd,rv,cpv,cliq,cice,xlv0,xls,psat,t0c)
399!         qs(i,k,2) = fpvs(t(i,k),1,rd,rv,cpv,cliq,cice,xlv0,xls,psat,t0c)
400      hsub = xls
401      hvap = xlv0
402      cvap = cpv
403      ttp=t0c+0.01
404      dldt=cvap-cliq
405      xa=-dldt/rv
406      xb=xa+hvap/(rv*ttp)
407      dldti=cvap-cice
408      xai=-dldti/rv
409      xbi=xai+hsub/(rv*ttp)
410      do k = kts, kte
411        do i = its, ite
412          tr=ttp/t(i,k)
413          qs(i,k,1)=psat*exp(log(tr)*(xa))*exp(xb*(1.-tr))
414          qs(i,k,1) = ep2 * qs(i,k,1) / (p(i,k) - qs(i,k,1))
415          qs(i,k,1) = max(qs(i,k,1),qmin)
416          rh(i,k,1) = max(q(i,k) / qs(i,k,1),qmin)
417          tr=ttp/t(i,k)
418          if(t(i,k).lt.ttp) then
419            qs(i,k,2)=psat*exp(log(tr)*(xai))*exp(xbi*(1.-tr))
420          else
421            qs(i,k,2)=psat*exp(log(tr)*(xa))*exp(xb*(1.-tr))
422          endif
423          qs(i,k,2) = ep2 * qs(i,k,2) / (p(i,k) - qs(i,k,2))
424          qs(i,k,2) = max(qs(i,k,2),qmin)
425          rh(i,k,2) = max(q(i,k) / qs(i,k,2),qmin)
426        enddo
427      enddo
428!
429!----------------------------------------------------------------
430!     initialize the variables for microphysical physics
431!
432!
433      do k = kts, kte
434        do i = its, ite
435          prevp(i,k) = 0.
436          psdep(i,k) = 0.
437          pgdep(i,k) = 0.
438          praut(i,k) = 0.
439          psaut(i,k) = 0.
440          pgaut(i,k) = 0.
441          pracw(i,k) = 0.
442          praci(i,k) = 0.
443          piacr(i,k) = 0.
444          psaci(i,k) = 0.
445          psacw(i,k) = 0.
446          pracs(i,k) = 0.
447          psacr(i,k) = 0.
448          pgacw(i,k) = 0.
449          paacw(i,k) = 0.
450          pgaci(i,k) = 0.
451          pgacr(i,k) = 0.
452          pgacs(i,k) = 0.
453          pigen(i,k) = 0.
454          pidep(i,k) = 0.
455          pcond(i,k) = 0.
456          psmlt(i,k) = 0.
457          pgmlt(i,k) = 0.
458          pseml(i,k) = 0.
459          pgeml(i,k) = 0.
460          psevp(i,k) = 0.
461          pgevp(i,k) = 0.
462          falk(i,k,1) = 0.
463          falk(i,k,2) = 0.
464          falk(i,k,3) = 0.
465          fall(i,k,1) = 0.
466          fall(i,k,2) = 0.
467          fall(i,k,3) = 0.
468          fallc(i,k) = 0.
469          falkc(i,k) = 0.
470          xni(i,k) = 1.e3
471        enddo
472      enddo
473!
474!----------------------------------------------------------------
475!     compute the fallout term:
476!     first, vertical terminal velosity for minor loops
477!
478      do k = kts, kte
479        do i = its, ite
480          supcol = t0c-t(i,k)
481!---------------------------------------------------------------
482! n0s: Intercept parameter for snow [m-4] [HDC 6]
483!---------------------------------------------------------------
484          n0sfac(i,k) = max(min(exp(alpha*supcol),n0smax/n0s),1.)
485          if(qrs(i,k,1).le.qcrmin)then
486            rslope(i,k,1) = rslopermax
487            rslopeb(i,k,1) = rsloperbmax
488            rslope2(i,k,1) = rsloper2max
489            rslope3(i,k,1) = rsloper3max
490          else
491            rslope(i,k,1) = 1./lamdar(qrs(i,k,1),den(i,k))
492            rslopeb(i,k,1) = rslope(i,k,1)**bvtr
493            rslope2(i,k,1) = rslope(i,k,1)*rslope(i,k,1)
494            rslope3(i,k,1) = rslope2(i,k,1)*rslope(i,k,1)
495          endif
496          if(qrs(i,k,2).le.qcrmin)then
497            rslope(i,k,2) = rslopesmax
498            rslopeb(i,k,2) = rslopesbmax
499            rslope2(i,k,2) = rslopes2max
500            rslope3(i,k,2) = rslopes3max
501          else
502            rslope(i,k,2) = 1./lamdas(qrs(i,k,2),den(i,k),n0sfac(i,k))
503            rslopeb(i,k,2) = rslope(i,k,2)**bvts
504            rslope2(i,k,2) = rslope(i,k,2)*rslope(i,k,2)
505            rslope3(i,k,2) = rslope2(i,k,2)*rslope(i,k,2)
506          endif
507          if(qrs(i,k,3).le.qcrmin)then
508            rslope(i,k,3) = rslopegmax
509            rslopeb(i,k,3) = rslopegbmax
510            rslope2(i,k,3) = rslopeg2max
511            rslope3(i,k,3) = rslopeg3max
512          else
513            rslope(i,k,3) = 1./lamdag(qrs(i,k,3),den(i,k))
514            rslopeb(i,k,3) = rslope(i,k,3)**bvtg
515            rslope2(i,k,3) = rslope(i,k,3)*rslope(i,k,3)
516            rslope3(i,k,3) = rslope2(i,k,3)*rslope(i,k,3)
517          endif
518!-------------------------------------------------------------
519! Ni: ice crystal number concentraiton   [HDC 5c]
520!-------------------------------------------------------------
521!         xni(i,k) = min(max(5.38e7*(den(i,k)                           &
522!                   *max(qci(i,k,2),qmin))**0.75,1.e3),1.e6)
523          temp = (den(i,k)*max(qci(i,k,2),qmin))
524          temp = sqrt(sqrt(temp*temp*temp))
525          xni(i,k) = min(max(5.38e7*temp,1.e3),1.e6)
526        enddo
527      enddo
528!
529      mstepmax = 1
530      numdt = 1
531      do k = kte, kts, -1
532        do i = its, ite
533          work1(i,k,1) = pvtr*rslopeb(i,k,1)*denfac(i,k)/delz(i,k)
534          work1(i,k,2) = pvts*rslopeb(i,k,2)*denfac(i,k)/delz(i,k)
535          work1(i,k,3) = pvtg*rslopeb(i,k,3)*denfac(i,k)/delz(i,k)
536          qsum(i,k) = max( (qrs(i,k,2)+qrs(i,k,3)), 1.E-15)
537          IF ( qsum(i,k) .gt. 1.e-15 ) THEN
538            worka(i,k) = (work1(i,k,2)*qrs(i,k,2) + work1(i,k,3)*qrs(i,k,3))/qsum(i,k)
539          ELSE
540            worka(i,k) = 0.
541          ENDIF
542          numdt(i) = max(nint(max(work1(i,k,1),worka(i,k)) &
543                    *dtcld+.5),1)
544          if(numdt(i).ge.mstep(i)) mstep(i) = numdt(i)
545        enddo
546      enddo
547      do i = its, ite
548        if(mstepmax.le.mstep(i)) mstepmax = mstep(i)
549      enddo
550!
551      do n = 1, mstepmax
552        k = kte
553        do i = its, ite
554          if(n.le.mstep(i)) then
555              falk(i,k,1) = den(i,k)*qrs(i,k,1)*work1(i,k,1)/mstep(i)
556              falk(i,k,2) = den(i,k)*qrs(i,k,2)*worka(i,k)/mstep(i)
557              falk(i,k,3) = den(i,k)*qrs(i,k,3)*worka(i,k)/mstep(i)
558              fall(i,k,1) = fall(i,k,1)+falk(i,k,1)
559              fall(i,k,2) = fall(i,k,2)+falk(i,k,2)
560              fall(i,k,3) = fall(i,k,3)+falk(i,k,3)
561              qrs(i,k,1) = max(qrs(i,k,1)-falk(i,k,1)*dtcld/den(i,k),0.)
562              qrs(i,k,2) = max(qrs(i,k,2)-falk(i,k,2)*dtcld/den(i,k),0.)
563              qrs(i,k,3) = max(qrs(i,k,3)-falk(i,k,3)*dtcld/den(i,k),0.)
564            endif
565          enddo
566        do k = kte-1, kts, -1
567          do i = its, ite
568            if(n.le.mstep(i)) then
569              falk(i,k,1) = den(i,k)*qrs(i,k,1)*work1(i,k,1)/mstep(i)
570              falk(i,k,2) = den(i,k)*qrs(i,k,2)*worka(i,k)/mstep(i)
571              falk(i,k,3) = den(i,k)*qrs(i,k,3)*worka(i,k)/mstep(i)
572              fall(i,k,1) = fall(i,k,1)+falk(i,k,1)
573              fall(i,k,2) = fall(i,k,2)+falk(i,k,2)
574              fall(i,k,3) = fall(i,k,3)+falk(i,k,3)
575              qrs(i,k,1) = max(qrs(i,k,1)-(falk(i,k,1)-falk(i,k+1,1)    &
576                          *delz(i,k+1)/delz(i,k))*dtcld/den(i,k),0.)
577              qrs(i,k,2) = max(qrs(i,k,2)-(falk(i,k,2)-falk(i,k+1,2)    &
578                          *delz(i,k+1)/delz(i,k))*dtcld/den(i,k),0.)
579              qrs(i,k,3) = max(qrs(i,k,3)-(falk(i,k,3)-falk(i,k+1,3)    &
580                          *delz(i,k+1)/delz(i,k))*dtcld/den(i,k),0.)
581            endif
582          enddo
583        enddo
584        do k = kte, kts, -1
585          do i = its, ite
586            if(n.le.mstep(i).and.t(i,k).gt.t0c) then
587!---------------------------------------------------------------
588! psmlt: melting of snow [HL A33] [RH83 A25]
589!       (T>T0: S->R)
590!---------------------------------------------------------------
591              xlf = xlf0
592              work2(i,k) = venfac(p(i,k),t(i,k),den(i,k))
593              if(qrs(i,k,2).gt.0.) then
594                coeres = rslope2(i,k,2)*sqrt(rslope(i,k,2)*rslopeb(i,k,2))
595                psmlt(i,k) = xka(t(i,k),den(i,k))/xlf*(t0c-t(i,k))*pi/2. &
596                           *n0sfac(i,k)*(precs1*rslope2(i,k,2)          &
597                           +precs2*work2(i,k)*coeres)
598                psmlt(i,k) = min(max(psmlt(i,k)*dtcld/mstep(i),           &
599                            -qrs(i,k,2)/mstep(i)),0.)
600                qrs(i,k,2) = qrs(i,k,2) + psmlt(i,k)
601                qrs(i,k,1) = qrs(i,k,1) - psmlt(i,k)
602                t(i,k) = t(i,k) + xlf/cpm(i,k)*psmlt(i,k)
603              endif
604!---------------------------------------------------------------
605! pgmlt: melting of graupel [HL A23]  [LFO 47]
606!       (T>T0: G->R)
607!---------------------------------------------------------------
608              if(qrs(i,k,3).gt.0.) then
609                coeres = rslope2(i,k,3)*sqrt(rslope(i,k,3)*rslopeb(i,k,3))
610                pgmlt(i,k) = xka(t(i,k),den(i,k))/xlf                    &
611                           *(t0c-t(i,k))*(precg1*rslope2(i,k,3)         &
612                           +precg2*work2(i,k)*coeres)
613                pgmlt(i,k) = min(max(pgmlt(i,k)*dtcld/mstep(i),           &
614                            -qrs(i,k,3)/mstep(i)),0.)
615                qrs(i,k,3) = qrs(i,k,3) + pgmlt(i,k)
616                qrs(i,k,1) = qrs(i,k,1) - pgmlt(i,k)
617                t(i,k) = t(i,k) + xlf/cpm(i,k)*pgmlt(i,k)
618              endif
619            endif
620          enddo
621        enddo
622      enddo
623!---------------------------------------------------------------
624! Vice [ms-1] : fallout of ice crystal [HDC 5a]
625!---------------------------------------------------------------
626      mstepmax = 1
627      mstep = 1
628      numdt = 1
629      do k = kte, kts, -1
630        do i = its, ite
631          if(qci(i,k,2).le.0.) then
632            work2c(i,k) = 0.
633          else
634            xmi = den(i,k)*qci(i,k,2)/xni(i,k)
635!           diameter  = min(dicon * sqrt(xmi),dimax)
636            diameter  = max(min(dicon * sqrt(xmi),dimax), 1.e-25)
637            work1c(i,k) = 1.49e4*diameter**1.31
638            work2c(i,k) = work1c(i,k)/delz(i,k)
639          endif
640          numdt(i) = max(nint(work2c(i,k)*dtcld+.5),1)
641          if(numdt(i).ge.mstep(i)) mstep(i) = numdt(i)
642        enddo
643      enddo
644      do i = its, ite
645        if(mstepmax.le.mstep(i)) mstepmax = mstep(i)
646      enddo
647!
648      do n = 1, mstepmax
649        k = kte
650        do i = its, ite
651          if(n.le.mstep(i)) then
652            falkc(i,k) = den(i,k)*qci(i,k,2)*work2c(i,k)/mstep(i)
653            holdc = falkc(i,k)
654            fallc(i,k) = fallc(i,k)+falkc(i,k)
655            holdci = qci(i,k,2)
656            qci(i,k,2) = max(qci(i,k,2)-falkc(i,k)*dtcld/den(i,k),0.)
657          endif
658        enddo
659        do k = kte-1, kts, -1
660          do i = its, ite
661            if(n.le.mstep(i)) then
662              falkc(i,k) = den(i,k)*qci(i,k,2)*work2c(i,k)/mstep(i)
663              holdc = falkc(i,k)
664              fallc(i,k) = fallc(i,k)+falkc(i,k)
665              holdci = qci(i,k,2)
666              qci(i,k,2) = max(qci(i,k,2)-(falkc(i,k)-falkc(i,k+1)      &
667                          *delz(i,k+1)/delz(i,k))*dtcld/den(i,k),0.)
668            endif
669          enddo
670        enddo
671      enddo
672!
673!----------------------------------------------------------------
674!      rain (unit is mm/sec;kgm-2s-1: /1000*delt ===> m)==> mm for wrf
675!
676      do i = its, ite
677        fallsum = fall(i,kts,1)+fall(i,kts,2)+fall(i,kts,3)+fallc(i,kts)
678        fallsum_qsi = fall(i,kts,2)+fallc(i,kts)
679        fallsum_qg = fall(i,kts,3)
680        rainncv(i) = 0.
681        if(fallsum.gt.0.) then
682          rainncv(i) = fallsum*delz(i,kts)/denr*dtcld*1000.
683          rain(i) = fallsum*delz(i,kts)/denr*dtcld*1000. + rain(i)
684        endif
685        IF ( PRESENT (snowncv) .AND. PRESENT (snow)) THEN
686        snowncv(i) = 0.
687        if(fallsum_qsi.gt.0.) then
688          snowncv(i) = fallsum_qsi*delz(i,kts)/denr*dtcld*1000.
689          snow(i) = fallsum_qsi*delz(i,kts)/denr*dtcld*1000. + snow(i)
690        endif
691        ENDIF
692        IF ( PRESENT (graupelncv) .AND. PRESENT (graupel)) THEN
693        graupelncv(i) = 0.
694        if(fallsum_qg.gt.0.) then
695          graupelncv(i) = fallsum_qg*delz(i,kts)/denr*dtcld*1000.
696          graupel(i) = fallsum_qg*delz(i,kts)/denr*dtcld*1000. + graupel(i)
697        endif
698        ENDIF
699        sr(i) = 0.
700        if(fallsum.gt.0.)sr(i)=(fallsum_qsi*delz(i,kts)/denr*dtcld*1000. + &
701                                fallsum_qg*delz(i,kts)/denr*dtcld*1000.)/(rainncv(i)+1.e-12)
702      enddo
703!
704!---------------------------------------------------------------
705! pimlt: instantaneous melting of cloud ice [HL A47] [RH83 A28]
706!       (T>T0: I->C)
707!---------------------------------------------------------------
708      do k = kts, kte
709        do i = its, ite
710          supcol = t0c-t(i,k)
711          xlf = xls-xl(i,k)
712          if(supcol.lt.0.) xlf = xlf0
713          if(supcol.lt.0.and.qci(i,k,2).gt.0.) then
714            qci(i,k,1) = qci(i,k,1) + qci(i,k,2)
715            t(i,k) = t(i,k) - xlf/cpm(i,k)*qci(i,k,2)
716            qci(i,k,2) = 0.
717          endif
718!---------------------------------------------------------------
719! pihmf: homogeneous freezing of cloud water below -40c [HL A45]
720!        (T<-40C: C->I)
721!---------------------------------------------------------------
722          if(supcol.gt.40..and.qci(i,k,1).gt.0.) then
723            qci(i,k,2) = qci(i,k,2) + qci(i,k,1)
724            t(i,k) = t(i,k) + xlf/cpm(i,k)*qci(i,k,1)
725            qci(i,k,1) = 0.
726          endif
727!---------------------------------------------------------------
728! pihtf: heterogeneous freezing of cloud water [HL A44]
729!        (T0>T>-40C: C->I)
730!---------------------------------------------------------------
731          if(supcol.gt.0..and.qci(i,k,1).gt.qmin) then
732!           pfrzdtc = min(pfrz1*(exp(pfrz2*supcol)-1.)                  &
733!              *den(i,k)/denr/xncr*qci(i,k,1)**2*dtcld,qci(i,k,1))
734            supcolt=min(supcol,50.)
735            pfrzdtc = min(pfrz1*(exp(pfrz2*supcolt)-1.)                 &
736            *den(i,k)/denr/xncr*qci(i,k,1)*qci(i,k,1)*dtcld,qci(i,k,1))
737            qci(i,k,2) = qci(i,k,2) + pfrzdtc
738            t(i,k) = t(i,k) + xlf/cpm(i,k)*pfrzdtc
739            qci(i,k,1) = qci(i,k,1)-pfrzdtc
740          endif
741!---------------------------------------------------------------
742! pgfrz: freezing of rain water [HL A20] [LFO 45]
743!        (T<T0, R->G)
744!---------------------------------------------------------------
745          if(supcol.gt.0..and.qrs(i,k,1).gt.0.) then
746!           pfrzdtr = min(20.*pi**2*pfrz1*n0r*denr/den(i,k)             &
747!                 *(exp(pfrz2*supcol)-1.)*rslope3(i,k,1)**2             &
748!                 *rslope(i,k,1)*dtcld,qrs(i,k,1))
749            temp = rslope3(i,k,1)
750            temp = temp*temp*rslope(i,k,1)
751            supcolt=min(supcol,50.)
752            pfrzdtr = min(20.*(pi*pi)*pfrz1*n0r*denr/den(i,k)           &
753                  *(exp(pfrz2*supcolt)-1.)*temp*dtcld,                  &
754                  qrs(i,k,1))
755            qrs(i,k,3) = qrs(i,k,3) + pfrzdtr
756            t(i,k) = t(i,k) + xlf/cpm(i,k)*pfrzdtr
757            qrs(i,k,1) = qrs(i,k,1)-pfrzdtr
758          endif
759        enddo
760      enddo
761!
762!
763!----------------------------------------------------------------
764!     rsloper: reverse of the slope parameter of the rain(m)
765!     xka:    thermal conductivity of air(jm-1s-1k-1)
766!     work1:  the thermodynamic term in the denominator associated with
767!             heat conduction and vapor diffusion
768!             (ry88, y93, h85)
769!     work2: parameter associated with the ventilation effects(y93)
770!
771      do k = kts, kte
772        do i = its, ite
773          if(qrs(i,k,1).le.qcrmin)then
774            rslope(i,k,1) = rslopermax
775            rslopeb(i,k,1) = rsloperbmax
776            rslope2(i,k,1) = rsloper2max
777            rslope3(i,k,1) = rsloper3max
778          else
779            rslope(i,k,1) = 1./lamdar(qrs(i,k,1),den(i,k))
780            rslopeb(i,k,1) = rslope(i,k,1)**bvtr
781            rslope2(i,k,1) = rslope(i,k,1)*rslope(i,k,1)
782            rslope3(i,k,1) = rslope2(i,k,1)*rslope(i,k,1)
783          endif
784          if(qrs(i,k,2).le.qcrmin)then
785            rslope(i,k,2) = rslopesmax
786            rslopeb(i,k,2) = rslopesbmax
787            rslope2(i,k,2) = rslopes2max
788            rslope3(i,k,2) = rslopes3max
789          else
790            rslope(i,k,2) = 1./lamdas(qrs(i,k,2),den(i,k),n0sfac(i,k))
791            rslopeb(i,k,2) = rslope(i,k,2)**bvts
792            rslope2(i,k,2) = rslope(i,k,2)*rslope(i,k,2)
793            rslope3(i,k,2) = rslope2(i,k,2)*rslope(i,k,2)
794          endif
795          if(qrs(i,k,3).le.qcrmin)then
796            rslope(i,k,3) = rslopegmax
797            rslopeb(i,k,3) = rslopegbmax
798            rslope2(i,k,3) = rslopeg2max
799            rslope3(i,k,3) = rslopeg3max
800          else
801            rslope(i,k,3) = 1./lamdag(qrs(i,k,3),den(i,k))
802            rslopeb(i,k,3) = rslope(i,k,3)**bvtg
803            rslope2(i,k,3) = rslope(i,k,3)*rslope(i,k,3)
804            rslope3(i,k,3) = rslope2(i,k,3)*rslope(i,k,3)
805          endif
806        enddo
807      enddo
808!
809      do k = kts, kte
810        do i = its, ite
811          work1(i,k,1) = diffac(xl(i,k),p(i,k),t(i,k),den(i,k),qs(i,k,1))
812          work1(i,k,2) = diffac(xls,p(i,k),t(i,k),den(i,k),qs(i,k,2))
813          work2(i,k) = venfac(p(i,k),t(i,k),den(i,k))
814        enddo
815      enddo
816!
817!===============================================================
818!
819! warm rain processes
820!
821! - follows the processes in RH83 and LFO except for autoconcersion
822!
823!===============================================================
824!
825      do k = kts, kte
826        do i = its, ite
827          supsat = max(q(i,k),qmin)-qs(i,k,1)
828          satdt = supsat/dtcld
829!---------------------------------------------------------------
830! praut: auto conversion rate from cloud to rain [HDC 16]
831!        (C->R)
832!---------------------------------------------------------------
833          if(qci(i,k,1).gt.qc0) then
834            praut(i,k) = qck1*qci(i,k,1)**(7./3.)
835            praut(i,k) = min(praut(i,k),qci(i,k,1)/dtcld)
836          endif
837!---------------------------------------------------------------
838! pracw: accretion of cloud water by rain [HL A40] [LFO 51]
839!        (C->R)
840!---------------------------------------------------------------
841          if(qrs(i,k,1).gt.qcrmin.and.qci(i,k,1).gt.qmin) then
842            pracw(i,k) = min(pacrr*rslope3(i,k,1)*rslopeb(i,k,1)        &
843                        *qci(i,k,1)*denfac(i,k),qci(i,k,1)/dtcld)
844          endif
845!---------------------------------------------------------------
846! prevp: evaporation/condensation rate of rain [HDC 14]
847!        (V->R or R->V)
848!---------------------------------------------------------------
849          if(qrs(i,k,1).gt.0.) then
850            coeres = rslope2(i,k,1)*sqrt(rslope(i,k,1)*rslopeb(i,k,1))
851            prevp(i,k) = (rh(i,k,1)-1.)*(precr1*rslope2(i,k,1)         &
852                         +precr2*work2(i,k)*coeres)/work1(i,k,1)
853            if(prevp(i,k).lt.0.) then
854              prevp(i,k) = max(prevp(i,k),-qrs(i,k,1)/dtcld)
855              prevp(i,k) = max(prevp(i,k),satdt/2)
856            else
857              prevp(i,k) = min(prevp(i,k),satdt/2)
858            endif
859          endif
860        enddo
861      enddo
862!
863!===============================================================
864!
865! cold rain processes
866!
867! - follows the revised ice microphysics processes in HDC
868! - the processes same as in RH83 and RH84  and LFO behave
869!   following ice crystal hapits defined in HDC, inclduing
870!   intercept parameter for snow (n0s), ice crystal number
871!   concentration (ni), ice nuclei number concentration
872!   (n0i), ice diameter (d)
873!
874!===============================================================
875!
876      do k = kts, kte
877        do i = its, ite
878          supcol = t0c-t(i,k)
879          supsat = max(q(i,k),qmin)-qs(i,k,2)
880          satdt = supsat/dtcld
881          ifsat = 0
882!-------------------------------------------------------------
883! Ni: ice crystal number concentraiton   [HDC 5c]
884!-------------------------------------------------------------
885!         xni(i,k) = min(max(5.38e7*(den(i,k)                           &
886!                      *max(qci(i,k,2),qmin))**0.75,1.e3),1.e6)
887          temp = (den(i,k)*max(qci(i,k,2),qmin))
888          temp = sqrt(sqrt(temp*temp*temp))
889          xni(i,k) = min(max(5.38e7*temp,1.e3),1.e6)
890          eacrs = exp(0.07*(-supcol))
891!
892          xmi = den(i,k)*qci(i,k,2)/xni(i,k)
893          diameter  = min(dicon * sqrt(xmi),dimax)
894          vt2i = 1.49e4*diameter**1.31
895          vt2r=pvtr*rslopeb(i,k,1)*denfac(i,k)
896          vt2s=pvts*rslopeb(i,k,2)*denfac(i,k)
897          vt2g=pvtg*rslopeb(i,k,3)*denfac(i,k)
898          qsum(i,k) = max( (qrs(i,k,2)+qrs(i,k,3)), 1.E-15)
899          if(qsum(i,k) .gt. 1.e-15) then
900          vt2ave=(vt2s*qrs(i,k,2)+vt2g*qrs(i,k,3))/(qsum(i,k))
901          else
902          vt2ave=0.
903          endif
904          if(supcol.gt.0.and.qci(i,k,2).gt.qmin) then
905            if(qrs(i,k,1).gt.qcrmin) then
906!-------------------------------------------------------------
907! praci: Accretion of cloud ice by rain [HL A15] [LFO 25]
908!        (T<T0: I->R)
909!-------------------------------------------------------------
910              acrfac = 2.*rslope3(i,k,1)+2.*diameter*rslope2(i,k,1)     &
911                      +diameter**2*rslope(i,k,1)
912              praci(i,k) = pi*qci(i,k,2)*n0r*abs(vt2r-vt2i)*acrfac/4.
913              praci(i,k) = min(praci(i,k),qci(i,k,2)/dtcld)
914!-------------------------------------------------------------
915! piacr: Accretion of rain by cloud ice [HL A19] [LFO 26]
916!        (T<T0: R->S or R->G)
917!-------------------------------------------------------------
918              piacr(i,k) = pi**2*avtr*n0r*denr*xni(i,k)*denfac(i,k)     &
919                          *g6pbr*rslope3(i,k,1)*rslope3(i,k,1)          &
920                          *rslopeb(i,k,1)/24./den(i,k)
921              piacr(i,k) = min(piacr(i,k),qrs(i,k,1)/dtcld)
922            endif
923!-------------------------------------------------------------
924! psaci: Accretion of cloud ice by snow [HDC 10]
925!        (T<T0: I->S)
926!-------------------------------------------------------------
927            if(qrs(i,k,2).gt.qcrmin) then
928              acrfac = 2.*rslope3(i,k,2)+2.*diameter*rslope2(i,k,2)     &
929                      +diameter**2*rslope(i,k,2)
930              psaci(i,k) = pi*qci(i,k,2)*eacrs*n0s*n0sfac(i,k)          &
931                          *abs(vt2ave-vt2i)*acrfac/4.
932              psaci(i,k) = min(psaci(i,k),qci(i,k,2)/dtcld)
933            endif
934!-------------------------------------------------------------
935! pgaci: Accretion of cloud ice by graupel [HL A17] [LFO 41]
936!        (T<T0: I->G)
937!-------------------------------------------------------------
938            if(qrs(i,k,3).gt.qcrmin) then
939              egi = exp(0.07*(-supcol))
940              acrfac = 2.*rslope3(i,k,3)+2.*diameter*rslope2(i,k,3)     &
941                      +diameter**2*rslope(i,k,3)
942              pgaci(i,k) = pi*egi*qci(i,k,2)*n0g*abs(vt2ave-vt2i)*acrfac/4.
943              pgaci(i,k) = min(pgaci(i,k),qci(i,k,2)/dtcld)
944            endif
945          endif
946!-------------------------------------------------------------
947! psacw: Accretion of cloud water by snow  [HL A7] [LFO 24]
948!        (T<T0: C->S, and T>=T0: C->R)
949!-------------------------------------------------------------
950          if(qrs(i,k,2).gt.qcrmin.and.qci(i,k,1).gt.qmin) then
951            psacw(i,k) = min(pacrc*n0sfac(i,k)*rslope3(i,k,2)           &
952                        *rslopeb(i,k,2)*qci(i,k,1)*denfac(i,k)          &
953                        ,qci(i,k,1)/dtcld)
954          endif
955!-------------------------------------------------------------
956! pgacw: Accretion of cloud water by graupel [HL A6] [LFO 40]
957!        (T<T0: C->G, and T>=T0: C->R)
958!-------------------------------------------------------------
959          if(qrs(i,k,3).gt.qcrmin.and.qci(i,k,1).gt.qmin) then
960            pgacw(i,k) = min(pacrg*rslope3(i,k,3)*rslopeb(i,k,3)        &
961                        *qci(i,k,1)*denfac(i,k),qci(i,k,1)/dtcld)
962          endif
963!-------------------------------------------------------------
964! paacw: Accretion of cloud water by averaged snow/graupel
965!        (T<T0: C->G or S, and T>=T0: C->R)
966!-------------------------------------------------------------
967          if(qrs(i,k,2).gt.qcrmin.and.qrs(i,k,3).gt.qcrmin) then
968            paacw(i,k) = (qrs(i,k,2)*psacw(i,k)+qrs(i,k,3)*pgacw(i,k))/(qsum(i,k))
969           endif     
970!-------------------------------------------------------------
971! pracs: Accretion of snow by rain [HL A11] [LFO 27]
972!         (T<T0: S->G)
973!-------------------------------------------------------------
974          if(qrs(i,k,2).gt.qcrmin.and.qrs(i,k,1).gt.qcrmin) then
975            if(supcol.gt.0) then
976              acrfac = 5.*rslope3(i,k,2)*rslope3(i,k,2)*rslope(i,k,1)   &
977                      +2.*rslope3(i,k,2)*rslope2(i,k,2)*rslope2(i,k,1)  &
978                      +.5*rslope2(i,k,2)*rslope2(i,k,2)*rslope3(i,k,1)
979              pracs(i,k) = pi**2*n0r*n0s*n0sfac(i,k)*abs(vt2r-vt2ave)     &
980                          *(dens/den(i,k))*acrfac
981              pracs(i,k) = min(pracs(i,k),qrs(i,k,2)/dtcld)
982            endif
983!-------------------------------------------------------------
984! psacr: Accretion of rain by snow [HL A10] [LFO 28]
985!         (T<T0:R->S or R->G) (T>=T0: enhance melting of snow)
986!-------------------------------------------------------------
987            acrfac = 5.*rslope3(i,k,1)*rslope3(i,k,1)*rslope(i,k,2)     &
988                    +2.*rslope3(i,k,1)*rslope2(i,k,1)*rslope2(i,k,2)    &
989                    +.5*rslope2(i,k,1)*rslope2(i,k,1)*rslope3(i,k,2)
990            psacr(i,k) = pi**2*n0r*n0s*n0sfac(i,k)*abs(vt2ave-vt2r)       &
991                        *(denr/den(i,k))*acrfac
992            psacr(i,k) = min(psacr(i,k),qrs(i,k,1)/dtcld)
993          endif
994!-------------------------------------------------------------
995! pgacr: Accretion of rain by graupel [HL A12] [LFO 42]
996!         (T<T0: R->G) (T>=T0: enhance melting of graupel)
997!-------------------------------------------------------------
998          if(qrs(i,k,3).gt.qcrmin.and.qrs(i,k,1).gt.qcrmin) then
999            acrfac = 5.*rslope3(i,k,1)*rslope3(i,k,1)*rslope(i,k,3)     &
1000                    +2.*rslope3(i,k,1)*rslope2(i,k,1)*rslope2(i,k,3)    &
1001                    +.5*rslope2(i,k,1)*rslope2(i,k,1)*rslope3(i,k,3)
1002            pgacr(i,k) = pi**2*n0r*n0g*abs(vt2ave-vt2r)*(denr/den(i,k))   &
1003                        *acrfac
1004            pgacr(i,k) = min(pgacr(i,k),qrs(i,k,1)/dtcld)
1005          endif
1006!
1007!-------------------------------------------------------------
1008! pgacs: Accretion of snow by graupel [HL A13] [LFO 29]
1009!        (S->G): This process is eliminated in V3.0 with the
1010!        new combined snow/graupel fall speeds
1011!-------------------------------------------------------------
1012!         if(qrs(i,k,3).gt.qcrmin.and.qrs(i,k,2).gt.qcrmin) then
1013!           acrfac = 5.*rslope3(i,k,2)*rslope3(i,k,2)*rslope(i,k,3)     &
1014!                   +2.*rslope3(i,k,2)*rslope2(i,k,2)*rslope2(i,k,3)    &
1015!                   +.5*rslope2(i,k,2)*rslope2(i,k,2)*rslope3(i,k,3)
1016!           if(supcol.gt.0) then
1017!             egs = exp(-0.09*supcol)
1018!           else
1019!             egs = 1.
1020!           endif
1021!           pgacs(i,k) = pi**2*egs*n0s*n0sfac(i,k)*n0g*abs(vt2ave-vt2ave)   &
1022!                       *(dens/den(i,k))*acrfac
1023            pgacs(i,k) = 0.
1024!           pgacs(i,k) = min(pgacs(i,k),qrs(i,k,2)/dtcld)
1025!         endif
1026          if(supcol.le.0) then
1027            xlf = xlf0
1028!-------------------------------------------------------------
1029! pseml: Enhanced melting of snow by accretion of water [HL A34]
1030!        (T>=T0: S->R)
1031!-------------------------------------------------------------
1032            if(qrs(i,k,2).gt.0.)                                        &
1033              pseml(i,k) = min(max(cliq*supcol*(paacw(i,k)+psacr(i,k))  &
1034                          /xlf,-qrs(i,k,2)/dtcld),0.)
1035!-------------------------------------------------------------
1036! pgeml: Enhanced melting of graupel by accretion of water [HL A24] [RH84 A21-A22]
1037!        (T>=T0: G->R)
1038!-------------------------------------------------------------
1039            if(qrs(i,k,3).gt.0.)                                        &
1040              pgeml(i,k) = min(max(cliq*supcol*(paacw(i,k)+pgacr(i,k))  &
1041                          /xlf,-qrs(i,k,3)/dtcld),0.)
1042          endif
1043          if(supcol.gt.0) then
1044!-------------------------------------------------------------
1045! pidep: Deposition/Sublimation rate of ice [HDC 9]
1046!       (T<T0: V->I or I->V)
1047!-------------------------------------------------------------
1048            if(qci(i,k,2).gt.0.and.ifsat.ne.1) then
1049              pidep(i,k) = 4.*diameter*xni(i,k)*(rh(i,k,2)-1.)/work1(i,k,2)
1050              supice = satdt-prevp(i,k)
1051              if(pidep(i,k).lt.0.) then
1052                pidep(i,k) = max(max(pidep(i,k),satdt/2),supice)
1053                pidep(i,k) = max(pidep(i,k),-qci(i,k,2)/dtcld)
1054              else
1055                pidep(i,k) = min(min(pidep(i,k),satdt/2),supice)
1056              endif
1057              if(abs(prevp(i,k)+pidep(i,k)).ge.abs(satdt)) ifsat = 1
1058            endif
1059!-------------------------------------------------------------
1060! psdep: deposition/sublimation rate of snow [HDC 14]
1061!        (T<T0: V->S or S->V)
1062!-------------------------------------------------------------
1063            if(qrs(i,k,2).gt.0..and.ifsat.ne.1) then
1064              coeres = rslope2(i,k,2)*sqrt(rslope(i,k,2)*rslopeb(i,k,2))
1065              psdep(i,k) = (rh(i,k,2)-1.)*n0sfac(i,k)*(precs1          &
1066                           *rslope2(i,k,2)+precs2*work2(i,k)            &
1067                           *coeres)/work1(i,k,2)
1068              supice = satdt-prevp(i,k)-pidep(i,k)
1069              if(psdep(i,k).lt.0.) then
1070                psdep(i,k) = max(psdep(i,k),-qrs(i,k,2)/dtcld)
1071                psdep(i,k) = max(max(psdep(i,k),satdt/2),supice)
1072              else
1073                psdep(i,k) = min(min(psdep(i,k),satdt/2),supice)
1074              endif
1075              if(abs(prevp(i,k)+pidep(i,k)+psdep(i,k)).ge.abs(satdt))  &
1076                ifsat = 1
1077            endif
1078!-------------------------------------------------------------
1079! pgdep: deposition/sublimation rate of graupel [HL A21] [LFO 46]
1080!        (T<T0: V->G or G->V)
1081!-------------------------------------------------------------
1082            if(qrs(i,k,3).gt.0..and.ifsat.ne.1) then
1083              coeres = rslope2(i,k,3)*sqrt(rslope(i,k,3)*rslopeb(i,k,3))
1084              pgdep(i,k) = (rh(i,k,2)-1.)*(precg1*rslope2(i,k,3)       &
1085                              +precg2*work2(i,k)*coeres)/work1(i,k,2)
1086              supice = satdt-prevp(i,k)-pidep(i,k)-psdep(i,k)
1087              if(pgdep(i,k).lt.0.) then
1088                pgdep(i,k) = max(pgdep(i,k),-qrs(i,k,3)/dtcld)
1089                pgdep(i,k) = max(max(pgdep(i,k),satdt/2),supice)
1090              else
1091                pgdep(i,k) = min(min(pgdep(i,k),satdt/2),supice)
1092              endif
1093              if(abs(prevp(i,k)+pidep(i,k)+psdep(i,k)+pgdep(i,k)).ge. &
1094                abs(satdt)) ifsat = 1
1095            endif
1096!-------------------------------------------------------------
1097! pigen: generation(nucleation) of ice from vapor [HL 50] [HDC 7-8]
1098!       (T<T0: V->I)
1099!-------------------------------------------------------------
1100            if(supsat.gt.0.and.ifsat.ne.1) then
1101              supice = satdt-prevp(i,k)-pidep(i,k)-psdep(i,k)-pgdep(i,k)
1102              xni0 = 1.e3*exp(0.1*supcol)
1103              roqi0 = 4.92e-11*xni0**1.33
1104              pigen(i,k) = max(0.,(roqi0/den(i,k)-max(qci(i,k,2),0.))    &
1105                         /dtcld)
1106              pigen(i,k) = min(min(pigen(i,k),satdt),supice)
1107            endif
1108!
1109!-------------------------------------------------------------
1110! psaut: conversion(aggregation) of ice to snow [HDC 12]
1111!        (T<T0: I->S)
1112!-------------------------------------------------------------
1113            if(qci(i,k,2).gt.0.) then
1114              qimax = roqimax/den(i,k)
1115              psaut(i,k) = max(0.,(qci(i,k,2)-qimax)/dtcld)
1116            endif
1117!
1118!-------------------------------------------------------------
1119! pgaut: conversion(aggregation) of snow to graupel [HL A4] [LFO 37]
1120!        (T<T0: S->G)
1121!-------------------------------------------------------------
1122            if(qrs(i,k,2).gt.0.) then
1123              alpha2 = 1.e-3*exp(0.09*(-supcol))
1124              pgaut(i,k) = min(max(0.,alpha2*(qrs(i,k,2)-qs0))         &
1125                           ,qrs(i,k,2)/dtcld)
1126            endif
1127          endif
1128!
1129!-------------------------------------------------------------
1130! psevp: Evaporation of melting snow [HL A35] [RH83 A27]
1131!       (T>=T0: S->V)
1132!-------------------------------------------------------------
1133          if(supcol.lt.0.) then
1134            if(qrs(i,k,2).gt.0..and.rh(i,k,1).lt.1.) then
1135              coeres = rslope2(i,k,2)*sqrt(rslope(i,k,2)*rslopeb(i,k,2))
1136              psevp(i,k) = (rh(i,k,1)-1.)*n0sfac(i,k)*(precs1            &
1137                           *rslope2(i,k,2)+precs2*work2(i,k)            &
1138                           *coeres)/work1(i,k,1)
1139              psevp(i,k) = min(max(psevp(i,k),-qrs(i,k,2)/dtcld),0.)
1140            endif
1141!-------------------------------------------------------------
1142! pgevp: Evaporation of melting graupel [HL A25] [RH84 A19]
1143!       (T>=T0: G->V)
1144!-------------------------------------------------------------
1145            if(qrs(i,k,3).gt.0..and.rh(i,k,1).lt.1.) then
1146              coeres = rslope2(i,k,3)*sqrt(rslope(i,k,3)*rslopeb(i,k,3))
1147              pgevp(i,k) = (rh(i,k,1)-1.)*(precg1*rslope2(i,k,3)         &
1148                         +precg2*work2(i,k)*coeres)/work1(i,k,1)
1149              pgevp(i,k) = min(max(pgevp(i,k),-qrs(i,k,3)/dtcld),0.)
1150            endif
1151          endif
1152        enddo
1153      enddo
1154!
1155!
1156!----------------------------------------------------------------
1157!     check mass conservation of generation terms and feedback to the
1158!     large scale
1159!
1160      do k = kts, kte
1161        do i = its, ite
1162!
1163          delta2=0.
1164          delta3=0.
1165          if(qrs(i,k,1).lt.1.e-4.and.qrs(i,k,2).lt.1.e-4) delta2=1.
1166          if(qrs(i,k,1).lt.1.e-4) delta3=1.
1167          if(t(i,k).le.t0c) then
1168!
1169!     cloud water
1170!
1171            value = max(qmin,qci(i,k,1))
1172            source = (praut(i,k)+pracw(i,k)+paacw(i,k)+paacw(i,k))*dtcld
1173            if (source.gt.value) then
1174              factor = value/source
1175              praut(i,k) = praut(i,k)*factor
1176              pracw(i,k) = pracw(i,k)*factor
1177              paacw(i,k) = paacw(i,k)*factor
1178            endif
1179!
1180!     cloud ice
1181!
1182            value = max(qmin,qci(i,k,2))
1183            source = (psaut(i,k)-pigen(i,k)-pidep(i,k)+praci(i,k)        &
1184                    +psaci(i,k)+pgaci(i,k))*dtcld
1185            if (source.gt.value) then
1186              factor = value/source
1187              psaut(i,k) = psaut(i,k)*factor
1188              pigen(i,k) = pigen(i,k)*factor
1189              pidep(i,k) = pidep(i,k)*factor
1190              praci(i,k) = praci(i,k)*factor
1191              psaci(i,k) = psaci(i,k)*factor
1192              pgaci(i,k) = pgaci(i,k)*factor
1193            endif
1194!
1195!     rain
1196!
1197            value = max(qmin,qrs(i,k,1))
1198            source = (-praut(i,k)-prevp(i,k)-pracw(i,k)+piacr(i,k)    &
1199                    +psacr(i,k)+pgacr(i,k))*dtcld
1200            if (source.gt.value) then
1201              factor = value/source
1202              praut(i,k) = praut(i,k)*factor
1203              prevp(i,k) = prevp(i,k)*factor
1204              pracw(i,k) = pracw(i,k)*factor
1205              piacr(i,k) = piacr(i,k)*factor
1206              psacr(i,k) = psacr(i,k)*factor
1207              pgacr(i,k) = pgacr(i,k)*factor
1208            endif
1209!
1210!     snow
1211!
1212            value = max(qmin,qrs(i,k,2))
1213            source = -(psdep(i,k)+psaut(i,k)-pgaut(i,k)+paacw(i,k)      &
1214                     +piacr(i,k)*delta3+praci(i,k)*delta3               &
1215                     -pracs(i,k)*(1.-delta2)+psacr(i,k)*delta2          &
1216                     +psaci(i,k)-pgacs(i,k) )*dtcld
1217            if (source.gt.value) then
1218              factor = value/source
1219              psdep(i,k) = psdep(i,k)*factor
1220              psaut(i,k) = psaut(i,k)*factor
1221              pgaut(i,k) = pgaut(i,k)*factor
1222              paacw(i,k) = paacw(i,k)*factor
1223              piacr(i,k) = piacr(i,k)*factor
1224              praci(i,k) = praci(i,k)*factor
1225              psaci(i,k) = psaci(i,k)*factor
1226              pracs(i,k) = pracs(i,k)*factor
1227              psacr(i,k) = psacr(i,k)*factor
1228              pgacs(i,k) = pgacs(i,k)*factor
1229            endif
1230!
1231!     graupel
1232!
1233            value = max(qmin,qrs(i,k,3))
1234            source = -(pgdep(i,k)+pgaut(i,k)               &
1235                     +piacr(i,k)*(1.-delta3)+praci(i,k)*(1.-delta3)     &
1236                     +psacr(i,k)*(1.-delta2)+pracs(i,k)*(1.-delta2)     &
1237                     +pgaci(i,k)+paacw(i,k)+pgacr(i,k)+pgacs(i,k))*dtcld
1238            if (source.gt.value) then
1239              factor = value/source
1240              pgdep(i,k) = pgdep(i,k)*factor
1241              pgaut(i,k) = pgaut(i,k)*factor
1242              piacr(i,k) = piacr(i,k)*factor
1243              praci(i,k) = praci(i,k)*factor
1244              psacr(i,k) = psacr(i,k)*factor
1245              pracs(i,k) = pracs(i,k)*factor
1246              paacw(i,k) = paacw(i,k)*factor
1247              pgaci(i,k) = pgaci(i,k)*factor
1248              pgacr(i,k) = pgacr(i,k)*factor
1249              pgacs(i,k) = pgacs(i,k)*factor
1250            endif
1251!
1252            work2(i,k)=-(prevp(i,k)+psdep(i,k)+pgdep(i,k)+pigen(i,k)   &
1253                       +pidep(i,k))
1254!     update
1255            q(i,k) = q(i,k)+work2(i,k)*dtcld
1256            qci(i,k,1) = max(qci(i,k,1)-(praut(i,k)+pracw(i,k)          &
1257                           +paacw(i,k)+paacw(i,k))*dtcld,0.)
1258            qrs(i,k,1) = max(qrs(i,k,1)+(praut(i,k)+pracw(i,k)          &
1259                           +prevp(i,k)-piacr(i,k)-pgacr(i,k)            &
1260                           -psacr(i,k))*dtcld,0.)
1261            qci(i,k,2) = max(qci(i,k,2)-(psaut(i,k)+praci(i,k)          &
1262                           +psaci(i,k)+pgaci(i,k)-pigen(i,k)-pidep(i,k))   &
1263                           *dtcld,0.)
1264            qrs(i,k,2) = max(qrs(i,k,2)+(psdep(i,k)+psaut(i,k)+paacw(i,k)  &
1265                           -pgaut(i,k)+piacr(i,k)*delta3                &
1266                           +praci(i,k)*delta3+psaci(i,k)-pgacs(i,k)      &
1267                           -pracs(i,k)*(1.-delta2)+psacr(i,k)*delta2)    &
1268                           *dtcld,0.)
1269            qrs(i,k,3) = max(qrs(i,k,3)+(pgdep(i,k)+pgaut(i,k)         &
1270                           +piacr(i,k)*(1.-delta3)            &
1271                           +praci(i,k)*(1.-delta3)+psacr(i,k)*(1.-delta2)&
1272                           +pracs(i,k)*(1.-delta2)+pgaci(i,k)+paacw(i,k) &
1273                           +pgacr(i,k)+pgacs(i,k))*dtcld,0.)
1274            xlf = xls-xl(i,k)
1275            xlwork2 = -xls*(psdep(i,k)+pgdep(i,k)+pidep(i,k)+pigen(i,k)) &
1276                      -xl(i,k)*prevp(i,k)-xlf*(piacr(i,k)+paacw(i,k)    &
1277                      +paacw(i,k)+pgacr(i,k)+psacr(i,k))
1278            t(i,k) = t(i,k)-xlwork2/cpm(i,k)*dtcld
1279          else
1280!
1281!     cloud water
1282!
1283            value = max(qmin,qci(i,k,1))
1284            source=(praut(i,k)+pracw(i,k)+paacw(i,k)+paacw(i,k))*dtcld
1285            if (source.gt.value) then
1286              factor = value/source
1287              praut(i,k) = praut(i,k)*factor
1288              pracw(i,k) = pracw(i,k)*factor
1289              paacw(i,k) = paacw(i,k)*factor
1290            endif
1291!
1292!     rain
1293!
1294            value = max(qmin,qrs(i,k,1))
1295            source = (-paacw(i,k)-praut(i,k)+pseml(i,k)+pgeml(i,k)     &
1296                     -pracw(i,k)-paacw(i,k)-prevp(i,k))*dtcld
1297            if (source.gt.value) then
1298              factor = value/source
1299              praut(i,k) = praut(i,k)*factor
1300              prevp(i,k) = prevp(i,k)*factor
1301              pracw(i,k) = pracw(i,k)*factor
1302              paacw(i,k) = paacw(i,k)*factor
1303              pseml(i,k) = pseml(i,k)*factor
1304              pgeml(i,k) = pgeml(i,k)*factor
1305            endif
1306!
1307!     snow
1308!
1309            value = max(qcrmin,qrs(i,k,2))
1310            source=(pgacs(i,k)-pseml(i,k)-psevp(i,k))*dtcld
1311            if (source.gt.value) then
1312              factor = value/source
1313              pgacs(i,k) = pgacs(i,k)*factor
1314              psevp(i,k) = psevp(i,k)*factor
1315              pseml(i,k) = pseml(i,k)*factor
1316            endif
1317!
1318!     graupel
1319!
1320            value = max(qcrmin,qrs(i,k,3))
1321            source=-(pgacs(i,k)+pgevp(i,k)+pgeml(i,k))*dtcld
1322            if (source.gt.value) then
1323              factor = value/source
1324              pgacs(i,k) = pgacs(i,k)*factor
1325              pgevp(i,k) = pgevp(i,k)*factor
1326              pgeml(i,k) = pgeml(i,k)*factor
1327            endif
1328            work2(i,k)=-(prevp(i,k)+psevp(i,k)+pgevp(i,k))
1329!     update
1330            q(i,k) = q(i,k)+work2(i,k)*dtcld
1331            qci(i,k,1) = max(qci(i,k,1)-(praut(i,k)+pracw(i,k)         &
1332                    +paacw(i,k)+paacw(i,k))*dtcld,0.)
1333            qrs(i,k,1) = max(qrs(i,k,1)+(praut(i,k)+pracw(i,k)         &
1334                    +prevp(i,k)+paacw(i,k)+paacw(i,k)-pseml(i,k)       &
1335                    -pgeml(i,k))*dtcld,0.)
1336            qrs(i,k,2) = max(qrs(i,k,2)+(psevp(i,k)-pgacs(i,k)           &
1337                    +pseml(i,k))*dtcld,0.)
1338            qrs(i,k,3) = max(qrs(i,k,3)+(pgacs(i,k)+pgevp(i,k)           &
1339                    +pgeml(i,k))*dtcld,0.)
1340            xlf = xls-xl(i,k)
1341            xlwork2 = -xl(i,k)*(prevp(i,k)+psevp(i,k)+pgevp(i,k))        &
1342                      -xlf*(pseml(i,k)+pgeml(i,k))
1343            t(i,k) = t(i,k)-xlwork2/cpm(i,k)*dtcld
1344          endif
1345        enddo
1346      enddo
1347!
1348! Inline expansion for fpvs
1349!         qs(i,k,1) = fpvs(t(i,k),0,rd,rv,cpv,cliq,cice,xlv0,xls,psat,t0c)
1350!         qs(i,k,2) = fpvs(t(i,k),1,rd,rv,cpv,cliq,cice,xlv0,xls,psat,t0c)
1351      hsub = xls
1352      hvap = xlv0
1353      cvap = cpv
1354      ttp=t0c+0.01
1355      dldt=cvap-cliq
1356      xa=-dldt/rv
1357      xb=xa+hvap/(rv*ttp)
1358      dldti=cvap-cice
1359      xai=-dldti/rv
1360      xbi=xai+hsub/(rv*ttp)
1361      do k = kts, kte
1362        do i = its, ite
1363          tr=ttp/t(i,k)
1364          qs(i,k,1)=psat*exp(log(tr)*(xa))*exp(xb*(1.-tr))
1365          qs(i,k,1) = ep2 * qs(i,k,1) / (p(i,k) - qs(i,k,1))
1366          qs(i,k,1) = max(qs(i,k,1),qmin)
1367          tr=ttp/t(i,k)
1368          if(t(i,k).lt.ttp) then
1369            qs(i,k,2)=psat*exp(log(tr)*(xai))*exp(xbi*(1.-tr))
1370          else
1371            qs(i,k,2)=psat*exp(log(tr)*(xa))*exp(xb*(1.-tr))
1372          endif
1373          qs(i,k,2) = ep2 * qs(i,k,2) / (p(i,k) - qs(i,k,2))
1374          qs(i,k,2) = max(qs(i,k,2),qmin)
1375        enddo
1376      enddo
1377!
1378!----------------------------------------------------------------
1379!  pcond: condensational/evaporational rate of cloud water [HL A46] [RH83 A6]
1380!     if there exists additional water vapor condensated/if
1381!     evaporation of cloud water is not enough to remove subsaturation
1382!
1383      do k = kts, kte
1384        do i = its, ite
1385          work1(i,k,1) = conden(t(i,k),q(i,k),qs(i,k,1),xl(i,k),cpm(i,k))
1386          work2(i,k) = qci(i,k,1)+work1(i,k,1)
1387          pcond(i,k) = min(max(work1(i,k,1)/dtcld,0.),max(q(i,k),0.)/dtcld)
1388          if(qci(i,k,1).gt.0..and.work1(i,k,1).lt.0.)                   &
1389            pcond(i,k) = max(work1(i,k,1),-qci(i,k,1))/dtcld
1390          q(i,k) = q(i,k)-pcond(i,k)*dtcld
1391          qci(i,k,1) = max(qci(i,k,1)+pcond(i,k)*dtcld,0.)
1392          t(i,k) = t(i,k)+pcond(i,k)*xl(i,k)/cpm(i,k)*dtcld
1393        enddo
1394      enddo
1395!
1396!
1397!----------------------------------------------------------------
1398!     padding for small values
1399!
1400      do k = kts, kte
1401        do i = its, ite
1402          if(qci(i,k,1).le.qmin) qci(i,k,1) = 0.0
1403          if(qci(i,k,2).le.qmin) qci(i,k,2) = 0.0
1404        enddo
1405      enddo
1406      enddo                  ! big loops
1407  END SUBROUTINE wsm62d
1408! ...................................................................
1409      REAL FUNCTION rgmma(x)
1410!-------------------------------------------------------------------
1411  IMPLICIT NONE
1412!-------------------------------------------------------------------
1413!     rgmma function:  use infinite product form
1414      REAL :: euler
1415      PARAMETER (euler=0.577215664901532)
1416      REAL :: x, y
1417      INTEGER :: i
1418      if(x.eq.1.)then
1419        rgmma=0.
1420          else
1421        rgmma=x*exp(euler*x)
1422        do i=1,10000
1423          y=float(i)
1424          rgmma=rgmma*(1.000+x/y)*exp(-x/y)
1425        enddo
1426        rgmma=1./rgmma
1427      endif
1428      END FUNCTION rgmma
1429!
1430!--------------------------------------------------------------------------
1431      REAL FUNCTION fpvs(t,ice,rd,rv,cvap,cliq,cice,hvap,hsub,psat,t0c)
1432!--------------------------------------------------------------------------
1433      IMPLICIT NONE
1434!--------------------------------------------------------------------------
1435      REAL t,rd,rv,cvap,cliq,cice,hvap,hsub,psat,t0c,dldt,xa,xb,dldti,  &
1436           xai,xbi,ttp,tr
1437      INTEGER ice
1438! - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
1439      ttp=t0c+0.01
1440      dldt=cvap-cliq
1441      xa=-dldt/rv
1442      xb=xa+hvap/(rv*ttp)
1443      dldti=cvap-cice
1444      xai=-dldti/rv
1445      xbi=xai+hsub/(rv*ttp)
1446      tr=ttp/t
1447      if(t.lt.ttp.and.ice.eq.1) then
1448        fpvs=psat*(tr**xai)*exp(xbi*(1.-tr))
1449      else
1450        fpvs=psat*(tr**xa)*exp(xb*(1.-tr))
1451      endif
1452! - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
1453      END FUNCTION fpvs
1454!-------------------------------------------------------------------
1455  SUBROUTINE wsm6init(den0,denr,dens,cl,cpv,allowed_to_read)
1456!-------------------------------------------------------------------
1457  IMPLICIT NONE
1458!-------------------------------------------------------------------
1459!.... constants which may not be tunable
1460   REAL, INTENT(IN) :: den0,denr,dens,cl,cpv
1461   LOGICAL, INTENT(IN) :: allowed_to_read
1462   REAL :: pi
1463!
1464   pi = 4.*atan(1.)
1465   xlv1 = cl-cpv
1466!
1467   qc0  = 4./3.*pi*denr*r0**3*xncr/den0  ! 0.419e-3 -- .61e-3
1468   qck1 = .104*9.8*peaut/(xncr*denr)**(1./3.)/xmyu*den0**(4./3.) ! 7.03
1469!
1470   bvtr1 = 1.+bvtr
1471   bvtr2 = 2.5+.5*bvtr
1472   bvtr3 = 3.+bvtr
1473   bvtr4 = 4.+bvtr
1474   bvtr6 = 6.+bvtr
1475   g1pbr = rgmma(bvtr1)
1476   g3pbr = rgmma(bvtr3)
1477   g4pbr = rgmma(bvtr4)            ! 17.837825
1478   g6pbr = rgmma(bvtr6)
1479   g5pbro2 = rgmma(bvtr2)          ! 1.8273
1480   pvtr = avtr*g4pbr/6.
1481   eacrr = 1.0
1482   pacrr = pi*n0r*avtr*g3pbr*.25*eacrr
1483   precr1 = 2.*pi*n0r*.78
1484   precr2 = 2.*pi*n0r*.31*avtr**.5*g5pbro2
1485   xm0  = (di0/dicon)**2
1486   xmmax = (dimax/dicon)**2
1487   roqimax = 2.08e22*dimax**8
1488!
1489   bvts1 = 1.+bvts
1490   bvts2 = 2.5+.5*bvts
1491   bvts3 = 3.+bvts
1492   bvts4 = 4.+bvts
1493   g1pbs = rgmma(bvts1)    !.8875
1494   g3pbs = rgmma(bvts3)
1495   g4pbs = rgmma(bvts4)    ! 12.0786
1496   g5pbso2 = rgmma(bvts2)
1497   pvts = avts*g4pbs/6.
1498   pacrs = pi*n0s*avts*g3pbs*.25
1499   precs1 = 4.*n0s*.65
1500   precs2 = 4.*n0s*.44*avts**.5*g5pbso2
1501   pidn0r =  pi*denr*n0r
1502   pidn0s =  pi*dens*n0s
1503!
1504   pacrc = pi*n0s*avts*g3pbs*.25*eacrc
1505!
1506   bvtg1 = 1.+bvtg
1507   bvtg2 = 2.5+.5*bvtg
1508   bvtg3 = 3.+bvtg
1509   bvtg4 = 4.+bvtg
1510   g1pbg = rgmma(bvtg1)
1511   g3pbg = rgmma(bvtg3)
1512   g4pbg = rgmma(bvtg4)
1513   pacrg = pi*n0g*avtg*g3pbg*.25
1514   g5pbgo2 = rgmma(bvtg2)
1515   pvtg = avtg*g4pbg/6.
1516   precg1 = 2.*pi*n0g*.78
1517   precg2 = 2.*pi*n0g*.31*avtg**.5*g5pbgo2
1518   pidn0g =  pi*deng*n0g
1519!
1520   rslopermax = 1./lamdarmax
1521   rslopesmax = 1./lamdasmax
1522   rslopegmax = 1./lamdagmax
1523   rsloperbmax = rslopermax ** bvtr
1524   rslopesbmax = rslopesmax ** bvts
1525   rslopegbmax = rslopegmax ** bvtg
1526   rsloper2max = rslopermax * rslopermax
1527   rslopes2max = rslopesmax * rslopesmax
1528   rslopeg2max = rslopegmax * rslopegmax
1529   rsloper3max = rsloper2max * rslopermax
1530   rslopes3max = rslopes2max * rslopesmax
1531   rslopeg3max = rslopeg2max * rslopegmax
1532!
1533  END SUBROUTINE wsm6init
1534END MODULE module_mp_wsm6
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.