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revision 175 by guez, Fri Feb 5 16:02:34 2016 UTC revision 217 by guez, Thu Mar 30 14:25:18 2017 UTC
# Line 5  module nuage_m Line 5  module nuage_m
5  contains  contains
6    
7    SUBROUTINE nuage (paprs, pplay, t, pqlwp, pclc, pcltau, pclemi, pch, pcl, &    SUBROUTINE nuage (paprs, pplay, t, pqlwp, pclc, pcltau, pclemi, pch, pcl, &
8         pcm, pct, pctlwp, ok_aie, sulfate, sulfate_pi, bl95_b0, bl95_b1, &         pcm, pct, pctlwp)
9         cldtaupi, re, fl)  
10      !      ! From LMDZ4/libf/phylmd/nuage.F, version 1.1.1.1, 2004/05/19 12:53:07
11      ! From LMDZ4/libf/phylmd/nuage.F, version 1.1.1.1 2004/05/19 12:53:07  
12      !      use dimphy, only: klon, klev
13      use dimens_m      use SUPHEC_M, only: rg
14      use dimphy  
15      use nr_util, only: pi      ! Author: Z. X. Li (LMD/CNRS)
16      use SUPHEC_M      ! Date: 1993/09/10
17      !======================================================================      ! Objet: Calculer \'epaisseur optique et \'emissivit\'e des nuages
18      ! Auteur(s): Z.X. Li (LMD/CNRS) date: 19930910  
     ! Objet: Calculer epaisseur optique et emmissivite des nuages  
     !======================================================================  
19      ! Arguments:      ! Arguments:
20      ! t-------input-R-temperature  
21      ! pqlwp---input-R-eau liquide nuageuse dans l'atmosphere (kg/kg)      REAL, intent(in):: paprs(klon, klev+1)
22      ! pclc----input-R-couverture nuageuse pour le rayonnement (0 a 1)      real, intent(in):: pplay(klon, klev)
23      ! ok_aie--input-L-apply aerosol indirect effect or not      REAL, intent(in):: t(klon, klev) ! temperature
24      ! sulfate-input-R-sulfate aerosol mass concentration [um/m^3]  
25      ! sulfate_pi-input-R-dito, pre-industrial value      REAL, intent(in):: pqlwp(klon, klev)
26      ! bl95_b0-input-R-a parameter, may be varied for tests (s-sea, l-land)      ! eau liquide nuageuse dans l'atmosphere (kg/kg)
27      ! bl95_b1-input-R-a parameter, may be varied for tests (    -"-      )  
28      !      REAL, intent(inout):: pclc(klon, klev)
29      ! cldtaupi-output-R-pre-industrial value of cloud optical thickness,      ! couverture nuageuse pour le rayonnement (0 \`a 1)
30      !                   needed for the diagnostics of the aerosol indirect  
31      !                   radiative forcing (see radlwsw)      REAL, intent(out):: pcltau(klon, klev) ! \'epaisseur optique des nuages
32      ! re------output-R-Cloud droplet effective radius multiplied by fl [um]      real pclemi(klon, klev) ! pclemi--output-R-emissivite des nuages (0 a 1)
33      ! fl------output-R-Denominator to re, introduced to avoid problems in      REAL pch(klon), pcl(klon), pcm(klon), pct(klon), pctlwp(klon)
34      !                  the averaging of the output. fl is the fraction of liquid  
35      !                  water clouds within a grid cell      ! Local:
36      !  
     ! pcltau--output-R-epaisseur optique des nuages  
     ! pclemi--output-R-emissivite des nuages (0 a 1)  
     !======================================================================  
     !  
     !  
     REAL, intent(in):: paprs(klon,klev+1)  
     real, intent(in):: pplay(klon,klev)  
     REAL, intent(in):: t(klon,klev)  
     !  
     REAL pclc(klon,klev)  
     REAL pqlwp(klon,klev)  
     REAL pcltau(klon,klev), pclemi(klon,klev)  
     !  
     REAL pct(klon), pctlwp(klon), pch(klon), pcl(klon), pcm(klon)  
     !  
37      LOGICAL lo      LOGICAL lo
38      !  
39      REAL cetahb, cetamb      REAL cetahb, cetamb
40      PARAMETER (cetahb = 0.45, cetamb = 0.80)      PARAMETER (cetahb = 0.45, cetamb = 0.80)
41      !  
42      INTEGER i, k      INTEGER i, k
43      REAL zflwp, zfice      REAL zflwp, zfice
44      !  
45      REAL radius, rad_froid, rad_chaud, rad_chau1, rad_chau2      REAL radius, rad_froid, rad_chaud, rad_chau1, rad_chau2
46      PARAMETER (rad_chau1=13.0, rad_chau2=9.0, rad_froid=35.0)      PARAMETER (rad_chau1=13.0, rad_chau2=9.0, rad_froid=35.0)
47      !cc      PARAMETER (rad_chaud=15.0, rad_froid=35.0)      !cc PARAMETER (rad_chaud=15.0, rad_froid=35.0)
48      ! sintex initial      PARAMETER (rad_chaud=10.0, rad_froid=30.0)      ! sintex initial PARAMETER (rad_chaud=10.0, rad_froid=30.0)
49      REAL coef, coef_froi, coef_chau      REAL coef, coef_froi, coef_chau
50      PARAMETER (coef_chau=0.13, coef_froi=0.09)      PARAMETER (coef_chau=0.13, coef_froi=0.09)
51      REAL seuil_neb, t_glace      REAL seuil_neb, t_glace
# Line 70  contains Line 53  contains
53      INTEGER nexpo ! exponentiel pour glace/eau      INTEGER nexpo ! exponentiel pour glace/eau
54      PARAMETER (nexpo=6)      PARAMETER (nexpo=6)
55    
56      !jq for the aerosol indirect effect      !--------------------------------------------------------------------
57      !jq introduced by Johannes Quaas (quaas@lmd.jussieu.fr), 27/11/2003      
     !jq  
     LOGICAL ok_aie            ! Apply AIE or not?  
   
     REAL sulfate(klon, klev)  ! sulfate aerosol mass concentration [ug m-3]  
     REAL cdnc(klon, klev)     ! cloud droplet number concentration [m-3]  
     REAL re(klon, klev)       ! cloud droplet effective radius [um]  
     REAL, intent(in):: sulfate_pi(klon, klev)  ! sulfate aerosol mass concentration [ug m-3] (pre-industrial value)  
     REAL cdnc_pi(klon, klev)     ! cloud droplet number concentration [m-3] (pi value)  
   
     REAL fl(klon, klev)  ! xliq * rneb (denominator to re ; fraction of liquid water clouds within the grid cell)  
   
     REAL bl95_b0, bl95_b1     ! Parameter in B&L 95-Formula  
   
     REAL cldtaupi(klon, klev) ! pre-industrial cloud opt thickness for diag  
   
     !cc      PARAMETER (nexpo=1)  
     !  
58      ! Calculer l'epaisseur optique et l'emmissivite des nuages      ! Calculer l'epaisseur optique et l'emmissivite des nuages
59      !  
60      DO k = 1, klev      DO k = 1, klev
61         DO i = 1, klon         DO i = 1, klon
62            rad_chaud = rad_chau1            rad_chaud = rad_chau1
63            IF (k.LE.3) rad_chaud = rad_chau2            IF (k <= 3) rad_chaud = rad_chau2
64    
65            pclc(i,k) = MAX(pclc(i,k), seuil_neb)            pclc(i, k) = MAX(pclc(i, k), seuil_neb)
66            zflwp = 1000.*pqlwp(i,k)/RG/pclc(i,k) &            zflwp = 1000.*pqlwp(i, k)/RG/pclc(i, k) &
67                 *(paprs(i,k)-paprs(i,k+1))                 *(paprs(i, k)-paprs(i, k+1))
68            zfice = 1.0 - (t(i,k)-t_glace) / (273.13-t_glace)            zfice = 1.0 - (t(i, k)-t_glace) / (273.13-t_glace)
69            zfice = MIN(MAX(zfice,0.0),1.0)            zfice = MIN(MAX(zfice, 0.0), 1.0)
70            zfice = zfice**nexpo            zfice = zfice**nexpo
71    
           IF (ok_aie) THEN  
              ! Formula "D" of Boucher and Lohmann, Tellus, 1995  
              !  
              cdnc(i,k) = 10.**(bl95_b0+bl95_b1* &  
                   log(MAX(sulfate(i,k),1.e-4))/log(10.))*1.e6 !-m-3  
              ! Cloud droplet number concentration (CDNC) is restricted  
              ! to be within [20, 1000 cm^3]  
              !  
              cdnc(i,k)=MIN(1000.e6,MAX(20.e6,cdnc(i,k)))  
              cdnc_pi(i,k) = 10.**(bl95_b0+bl95_b1* &  
                   log(MAX(sulfate_pi(i,k),1.e-4))/log(10.))*1.e6 !-m-3  
              cdnc_pi(i,k)=MIN(1000.e6,MAX(20.e6,cdnc_pi(i,k)))  
              !  
              !  
              ! air density: pplay(i,k) / (RD * zT(i,k))  
              ! factor 1.1: derive effective radius from volume-mean radius  
              ! factor 1000 is the water density  
              ! _chaud means that this is the CDR for liquid water clouds  
              !  
              rad_chaud =  &  
                   1.1 * ( (pqlwp(i,k) * pplay(i,k) / (RD * T(i,k)) )   &  
                   / (4./3. * PI * 1000. * cdnc(i,k)) )**(1./3.)  
              !  
              ! Convert to um. CDR shall be at least 3 um.  
              !  
              rad_chaud = MAX(rad_chaud*1.e6, 3.)  
   
              ! For output diagnostics  
              !  
              ! Cloud droplet effective radius [um]  
              !  
              ! we multiply here with f * xl (fraction of liquid water  
              ! clouds in the grid cell) to avoid problems in the  
              ! averaging of the output.  
              ! In the output of IOIPSL, derive the real cloud droplet  
              ! effective radius as re/fl  
              !  
              fl(i,k) = pclc(i,k)*(1.-zfice)  
              re(i,k) = rad_chaud*fl(i,k)  
   
              ! Pre-industrial cloud opt thickness  
              !  
              ! "radius" is calculated as rad_chaud above (plus the  
              ! ice cloud contribution) but using cdnc_pi instead of  
              ! cdnc.  
              radius = MAX(1.1e6 * ( (pqlwp(i,k)*pplay(i,k)/(RD*T(i,k)))   &  
                   / (4./3.*PI*1000.*cdnc_pi(i,k)) )**(1./3.),  &  
                   3.) * (1.-zfice) + rad_froid * zfice  
              cldtaupi(i,k) = 3.0/2.0 * zflwp / radius  
   
           END IF                  ! ok_aie  
   
72            radius = rad_chaud * (1.-zfice) + rad_froid * zfice            radius = rad_chaud * (1.-zfice) + rad_froid * zfice
73            coef = coef_chau * (1.-zfice) + coef_froi * zfice            coef = coef_chau * (1.-zfice) + coef_froi * zfice
74            pcltau(i,k) = 3.0/2.0 * zflwp / radius            pcltau(i, k) = 3.0/2.0 * zflwp / radius
75            pclemi(i,k) = 1.0 - EXP( - coef * zflwp)            pclemi(i, k) = 1.0 - EXP(- coef * zflwp)
76            lo = (pclc(i,k) .LE. seuil_neb)            lo = (pclc(i, k) <= seuil_neb)
77            IF (lo) pclc(i,k) = 0.0            IF (lo) pclc(i, k) = 0.0
78            IF (lo) pcltau(i,k) = 0.0            IF (lo) pcltau(i, k) = 0.0
79            IF (lo) pclemi(i,k) = 0.0            IF (lo) pclemi(i, k) = 0.0
   
           IF (.NOT.ok_aie) cldtaupi(i,k)=pcltau(i,k)  
80         END DO         END DO
81      END DO      END DO
82      !  
83      ! COMPUTE CLOUD LIQUID PATH AND TOTAL CLOUDINESS      ! COMPUTE CLOUD LIQUID PATH AND TOTAL CLOUDINESS
84      !  
85      DO i = 1, klon      DO i = 1, klon
86         pct(i)=1.0         pct(i)=1.0
87         pch(i)=1.0         pch(i)=1.0
# Line 177  contains Line 89  contains
89         pcl(i) = 1.0         pcl(i) = 1.0
90         pctlwp(i) = 0.0         pctlwp(i) = 0.0
91      END DO      END DO
92      !  
93      DO k = klev, 1, -1      DO k = klev, 1, -1
94         DO i = 1, klon         DO i = 1, klon
95            pctlwp(i) = pctlwp(i)  &            pctlwp(i) = pctlwp(i) &
96                 + pqlwp(i,k)*(paprs(i,k)-paprs(i,k+1))/RG                 + pqlwp(i, k)*(paprs(i, k)-paprs(i, k+1))/RG
97            pct(i) = pct(i)*(1.0-pclc(i,k))            pct(i) = pct(i)*(1.0-pclc(i, k))
98            if (pplay(i,k).LE.cetahb*paprs(i,1)) &            if (pplay(i, k) <= cetahb*paprs(i, 1)) &
99                 pch(i) = pch(i)*(1.0-pclc(i,k))                 pch(i) = pch(i)*(1.0-pclc(i, k))
100            if (pplay(i,k).GT.cetahb*paprs(i,1) .AND. &            if (pplay(i, k) > cetahb*paprs(i, 1) .AND. &
101                 pplay(i,k).LE.cetamb*paprs(i,1))  &                 pplay(i, k) <= cetamb*paprs(i, 1)) &
102                 pcm(i) = pcm(i)*(1.0-pclc(i,k))                 pcm(i) = pcm(i)*(1.0-pclc(i, k))
103            if (pplay(i,k).GT.cetamb*paprs(i,1)) &            if (pplay(i, k) > cetamb*paprs(i, 1)) &
104                 pcl(i) = pcl(i)*(1.0-pclc(i,k))                 pcl(i) = pcl(i)*(1.0-pclc(i, k))
105         END DO         END DO
106      END DO      END DO
107      !  
108      DO i = 1, klon      DO i = 1, klon
109         pct(i)=1.-pct(i)         pct(i)=1.-pct(i)
110         pch(i)=1.-pch(i)         pch(i)=1.-pch(i)
111         pcm(i)=1.-pcm(i)         pcm(i)=1.-pcm(i)
112         pcl(i)=1.-pcl(i)         pcl(i)=1.-pcl(i)
113      END DO      END DO
114      !  
115    END SUBROUTINE nuage    END SUBROUTINE nuage
116    
117  end module nuage_m  end module nuage_m
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Removed from v.175  
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