1 |
module phytrac_m |
2 |
|
3 |
IMPLICIT none |
4 |
|
5 |
private |
6 |
public phytrac |
7 |
|
8 |
contains |
9 |
|
10 |
SUBROUTINE phytrac(itap, lmt_pas, julien, gmtime, firstcal, lafin, pdtphys, & |
11 |
t_seri, paprs, pplay, pmfu, pmfd, pde_u, pen_d, coefh, fm_therm, & |
12 |
entr_therm, yu1, yv1, ftsol, pctsrf, frac_impa, frac_nucl, da, phi, & |
13 |
mp, upwd, dnwd, tr_seri, zmasse, ncid_startphy, nid_ins) |
14 |
|
15 |
! From phylmd/phytrac.F, version 1.15 2006/02/21 08:08:30 (SVN revision 679) |
16 |
|
17 |
! Authors: Fr\'ed\'eric Hourdin, Abderrahmane Idelkadi, Marie-Alice |
18 |
! Foujols, Olivia |
19 |
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20 |
! Objet : moniteur g\'en\'eral des tendances des traceurs |
21 |
|
22 |
! L'appel de "phytrac" se fait avec "nqmx - 2" donc nous avons |
23 |
! bien les vrais traceurs, sans la vapeur d'eau ni l'eau liquide. |
24 |
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25 |
! Modifications pour les traceurs : |
26 |
! - uniformisation des parametrisations dans phytrac |
27 |
! - stockage des moyennes des champs n\'ecessaires en mode traceur off-line |
28 |
|
29 |
use abort_gcm_m, only: abort_gcm |
30 |
use clesphys, only: ecrit_tra |
31 |
use clesphys2, only: iflag_con |
32 |
use cltrac_m, only: cltrac |
33 |
use cltracrn_m, only: cltracrn |
34 |
use ctherm, only: iflag_thermals |
35 |
use cvltr_m, only: cvltr |
36 |
use dimens_m, only: llm, nqmx |
37 |
use dimphy, only: klon |
38 |
use indicesol, only: nbsrf |
39 |
use initrrnpb_m, only: initrrnpb |
40 |
use minmaxqfi_m, only: minmaxqfi |
41 |
use netcdf95, only: nf95_inq_varid, nf95_get_var, nf95_put_var |
42 |
use nflxtr_m, only: nflxtr |
43 |
use nr_util, only: assert |
44 |
use o3_chem_m, only: o3_chem |
45 |
use phyetat0_m, only: rlat |
46 |
use phyredem0_m, only: ncid_restartphy |
47 |
use press_coefoz_m, only: press_coefoz |
48 |
use radiornpb_m, only: radiornpb |
49 |
use regr_pr_comb_coefoz_m, only: regr_pr_comb_coefoz |
50 |
use SUPHEC_M, only: rg |
51 |
|
52 |
integer, intent(in):: itap ! number of calls to "physiq" |
53 |
integer, intent(in):: lmt_pas ! number of time steps of "physics" per day |
54 |
integer, intent(in):: julien !jour julien, 1 <= julien <= 360 |
55 |
real, intent(in):: gmtime ! heure de la journ\'ee en fraction de jour |
56 |
logical, intent(in):: firstcal ! first call to "calfis" |
57 |
logical, intent(in):: lafin ! fin de la physique |
58 |
real, intent(in):: pdtphys ! pas d'integration pour la physique (s) |
59 |
real, intent(in):: t_seri(klon, llm) ! temperature, in K |
60 |
|
61 |
real, intent(in):: paprs(klon, llm+1) |
62 |
! (pression pour chaque inter-couche, en Pa) |
63 |
|
64 |
real, intent(in):: pplay(klon, llm) |
65 |
! (pression pour le mileu de chaque couche, en Pa) |
66 |
|
67 |
! convection: |
68 |
|
69 |
REAL, intent(in):: pmfu(klon, llm) ! flux de masse dans le panache montant |
70 |
|
71 |
REAL, intent(in):: pmfd(klon, llm) |
72 |
! flux de masse dans le panache descendant |
73 |
|
74 |
REAL pde_u(klon, llm) ! flux detraine dans le panache montant |
75 |
REAL pen_d(klon, llm) ! flux entraine dans le panache descendant |
76 |
REAL coefh(klon, llm) ! coeff melange couche limite |
77 |
|
78 |
! thermiques: |
79 |
real fm_therm(klon, llm+1), entr_therm(klon, llm) |
80 |
|
81 |
! Couche limite: |
82 |
REAL yu1(klon) ! vents au premier niveau |
83 |
REAL yv1(klon) ! vents au premier niveau |
84 |
|
85 |
! Arguments n\'ecessaires pour les sources et puits de traceur : |
86 |
real, intent(in):: ftsol(klon, nbsrf) ! Temperature du sol (surf)(Kelvin) |
87 |
real pctsrf(klon, nbsrf) ! Pourcentage de sol f(nature du sol) |
88 |
|
89 |
! Lessivage pour le on-line |
90 |
REAL frac_impa(klon, llm) ! fraction d'aerosols impactes |
91 |
REAL frac_nucl(klon, llm) ! fraction d'aerosols nuclees |
92 |
|
93 |
! Kerry Emanuel |
94 |
real, intent(in):: da(klon, llm), phi(klon, llm, llm), mp(klon, llm) |
95 |
REAL, intent(in):: upwd(klon, llm) ! saturated updraft mass flux |
96 |
REAL, intent(in):: dnwd(klon, llm) ! saturated downdraft mass flux |
97 |
|
98 |
real, intent(inout):: tr_seri(:, :, :) ! (klon, llm, nqmx - 2) |
99 |
! (mass fractions of tracers, excluding water, at mid-layers) |
100 |
|
101 |
real, intent(in):: zmasse(:, :) ! (klon, llm) |
102 |
! (column-density of mass of air in a cell, in kg m-2) |
103 |
|
104 |
integer, intent(in):: ncid_startphy, nid_ins |
105 |
|
106 |
! Local: |
107 |
|
108 |
integer nsplit |
109 |
|
110 |
! TRACEURS |
111 |
|
112 |
! Sources et puits des traceurs: |
113 |
|
114 |
! Pour l'instant seuls les cas du rn et du pb ont ete envisages. |
115 |
|
116 |
REAL source(klon) ! a voir lorsque le flux est prescrit |
117 |
! |
118 |
! Pour la source de radon et son reservoir de sol |
119 |
|
120 |
REAL, save:: trs(klon, nqmx - 2) ! Concentration de traceur dans le sol |
121 |
|
122 |
REAL masktr(klon, nqmx - 2) ! Masque reservoir de sol traceur |
123 |
! Masque de l'echange avec la surface |
124 |
! (1 = reservoir) ou (possible => 1) |
125 |
SAVE masktr |
126 |
REAL fshtr(klon, nqmx - 2) ! Flux surfacique dans le reservoir de sol |
127 |
SAVE fshtr |
128 |
REAL hsoltr(nqmx - 2) ! Epaisseur equivalente du reservoir de sol |
129 |
SAVE hsoltr |
130 |
REAL tautr(nqmx - 2) ! Constante de decroissance radioactive |
131 |
SAVE tautr |
132 |
REAL vdeptr(nqmx - 2) ! Vitesse de depot sec dans la couche Brownienne |
133 |
SAVE vdeptr |
134 |
REAL scavtr(nqmx - 2) ! Coefficient de lessivage |
135 |
SAVE scavtr |
136 |
|
137 |
CHARACTER itn |
138 |
|
139 |
! nature du traceur |
140 |
|
141 |
logical aerosol(nqmx - 2) ! Nature du traceur |
142 |
! ! aerosol(it) = true => aerosol |
143 |
! ! aerosol(it) = false => gaz |
144 |
logical clsol(nqmx - 2) ! couche limite sol calcul\'ee |
145 |
logical radio(nqmx - 2) ! d\'ecroisssance radioactive |
146 |
save aerosol, clsol, radio |
147 |
|
148 |
! convection tiedtke |
149 |
INTEGER i, k, it |
150 |
REAL delp(klon, llm) |
151 |
|
152 |
! Variables liees a l'ecriture de la bande histoire physique |
153 |
|
154 |
! Variables locales pour effectuer les appels en serie |
155 |
|
156 |
REAL d_tr(klon, llm), d_trs(klon) ! tendances de traceurs |
157 |
REAL d_tr_cl(klon, llm, nqmx - 2) ! tendance de traceurs couche limite |
158 |
|
159 |
REAL d_tr_cv(klon, llm, nqmx - 2) |
160 |
! tendance de traceurs conv pour chq traceur |
161 |
|
162 |
REAL d_tr_th(klon, llm, nqmx - 2) ! la tendance des thermiques |
163 |
REAL d_tr_dec(klon, llm, 2) ! la tendance de la decroissance |
164 |
! ! radioactive du rn - > pb |
165 |
REAL d_tr_lessi_impa(klon, llm, nqmx - 2) ! la tendance du lessivage |
166 |
! ! par impaction |
167 |
REAL d_tr_lessi_nucl(klon, llm, nqmx - 2) ! la tendance du lessivage |
168 |
! ! par nucleation |
169 |
REAL flestottr(klon, llm, nqmx - 2) ! flux de lessivage |
170 |
! ! dans chaque couche |
171 |
|
172 |
real ztra_th(klon, llm) |
173 |
integer isplit, varid |
174 |
|
175 |
! Controls: |
176 |
logical:: couchelimite = .true. |
177 |
logical:: convection = .true. |
178 |
logical:: lessivage = .true. |
179 |
logical, save:: inirnpb |
180 |
|
181 |
!-------------------------------------- |
182 |
|
183 |
call assert(shape(zmasse) == (/klon, llm/), "phytrac zmasse") |
184 |
call assert(shape(tr_seri) == (/klon, llm, nqmx - 2/), "phytrac tr_seri") |
185 |
|
186 |
if (firstcal) then |
187 |
print *, 'phytrac: pdtphys = ', pdtphys |
188 |
PRINT *, 'Frequency of tracer output: ecrit_tra = ', ecrit_tra |
189 |
inirnpb = .true. |
190 |
|
191 |
! Initialisation de certaines variables pour le radon et le plomb |
192 |
! Initialisation du traceur dans le sol (couche limite radonique) |
193 |
trs(:, 2:) = 0. |
194 |
|
195 |
call nf95_inq_varid(ncid_startphy, "trs", varid) |
196 |
call nf95_get_var(ncid_startphy, varid, trs(:, 1)) |
197 |
|
198 |
! Initialisation de la fraction d'aerosols lessivee |
199 |
|
200 |
d_tr_lessi_impa = 0. |
201 |
d_tr_lessi_nucl = 0. |
202 |
|
203 |
! Initialisation de la nature des traceurs |
204 |
|
205 |
DO it = 1, nqmx - 2 |
206 |
aerosol(it) = .FALSE. ! Tous les traceurs sont des gaz par defaut |
207 |
radio(it) = .FALSE. ! par d\'efaut pas de passage par "radiornpb" |
208 |
clsol(it) = .FALSE. ! Par defaut couche limite avec flux prescrit |
209 |
ENDDO |
210 |
|
211 |
if (nqmx >= 5) then |
212 |
call press_coefoz ! read input pressure levels for ozone coefficients |
213 |
end if |
214 |
ENDIF |
215 |
|
216 |
if (inirnpb) THEN |
217 |
! Initialisation du traceur dans le sol (couche limite radonique) |
218 |
radio(1)= .true. |
219 |
radio(2)= .true. |
220 |
clsol(1)= .true. |
221 |
clsol(2)= .true. |
222 |
aerosol(2) = .TRUE. ! le Pb est un aerosol |
223 |
call initrrnpb(pctsrf, masktr, fshtr, hsoltr, tautr, vdeptr, scavtr) |
224 |
inirnpb=.false. |
225 |
endif |
226 |
|
227 |
if (convection) then |
228 |
! Calcul de l'effet de la convection |
229 |
DO it=1, nqmx - 2 |
230 |
if (iflag_con == 2) then |
231 |
! Tiedke |
232 |
CALL nflxtr(pdtphys, pmfu, pmfd, pde_u, pen_d, paprs, & |
233 |
tr_seri(:, :, it), d_tr_cv(:, :, it)) |
234 |
else if (iflag_con == 3) then |
235 |
! Emanuel |
236 |
call cvltr(pdtphys, da, phi, mp, paprs, tr_seri(:, :, it), upwd, & |
237 |
dnwd, d_tr_cv(:, :, it)) |
238 |
endif |
239 |
|
240 |
DO k = 1, llm |
241 |
DO i = 1, klon |
242 |
tr_seri(i, k, it) = tr_seri(i, k, it) + d_tr_cv(i, k, it) |
243 |
ENDDO |
244 |
ENDDO |
245 |
WRITE(unit=itn, fmt='(i1)') it |
246 |
CALL minmaxqfi(tr_seri(:, :, it), 0., 1e33, & |
247 |
'convection, tracer index = ' // itn) |
248 |
ENDDO |
249 |
endif |
250 |
|
251 |
! Calcul de l'effet des thermiques |
252 |
|
253 |
do it=1, nqmx - 2 |
254 |
do k=1, llm |
255 |
do i=1, klon |
256 |
d_tr_th(i, k, it)=0. |
257 |
tr_seri(i, k, it)=max(tr_seri(i, k, it), 0.) |
258 |
tr_seri(i, k, it)=min(tr_seri(i, k, it), 1e10) |
259 |
enddo |
260 |
enddo |
261 |
enddo |
262 |
|
263 |
if (iflag_thermals > 0) then |
264 |
nsplit=10 |
265 |
DO it=1, nqmx - 2 |
266 |
do isplit=1, nsplit |
267 |
! Thermiques |
268 |
call dqthermcell(klon, llm, pdtphys/nsplit & |
269 |
, fm_therm, entr_therm, zmasse & |
270 |
, tr_seri(1:klon, 1:llm, it), d_tr, ztra_th) |
271 |
|
272 |
do k=1, llm |
273 |
do i=1, klon |
274 |
d_tr(i, k)=pdtphys*d_tr(i, k)/nsplit |
275 |
d_tr_th(i, k, it)=d_tr_th(i, k, it)+d_tr(i, k) |
276 |
tr_seri(i, k, it)=max(tr_seri(i, k, it)+d_tr(i, k), 0.) |
277 |
enddo |
278 |
enddo |
279 |
enddo |
280 |
ENDDO |
281 |
endif |
282 |
|
283 |
! Calcul de l'effet de la couche limite |
284 |
|
285 |
if (couchelimite) then |
286 |
DO k = 1, llm |
287 |
DO i = 1, klon |
288 |
delp(i, k) = paprs(i, k)-paprs(i, k+1) |
289 |
ENDDO |
290 |
ENDDO |
291 |
|
292 |
! MAF modif pour tenir compte du cas traceur |
293 |
DO it=1, nqmx - 2 |
294 |
if (clsol(it)) then |
295 |
! couche limite avec quantite dans le sol calculee |
296 |
CALL cltracrn(it, pdtphys, yu1, yv1, coefh, t_seri, ftsol, & |
297 |
pctsrf, tr_seri(:, :, it), trs(:, it), paprs, pplay, delp, & |
298 |
masktr(1, it), fshtr(1, it), hsoltr(it), tautr(it), & |
299 |
vdeptr(it), rlat, d_tr_cl(1, 1, it), d_trs) |
300 |
DO k = 1, llm |
301 |
DO i = 1, klon |
302 |
tr_seri(i, k, it) = tr_seri(i, k, it) + d_tr_cl(i, k, it) |
303 |
ENDDO |
304 |
ENDDO |
305 |
|
306 |
trs(:, it) = trs(:, it) + d_trs |
307 |
else |
308 |
! couche limite avec flux prescrit |
309 |
!MAF provisoire source / traceur a creer |
310 |
DO i=1, klon |
311 |
source(i) = 0. ! pas de source, pour l'instant |
312 |
ENDDO |
313 |
|
314 |
CALL cltrac(pdtphys, coefh, t_seri, tr_seri(:, :, it), source, & |
315 |
paprs, pplay, delp, d_tr_cl(1, 1, it)) |
316 |
DO k = 1, llm |
317 |
DO i = 1, klon |
318 |
tr_seri(i, k, it) = tr_seri(i, k, it) + d_tr_cl(i, k, it) |
319 |
ENDDO |
320 |
ENDDO |
321 |
endif |
322 |
ENDDO |
323 |
endif |
324 |
|
325 |
! Calcul de l'effet du puits radioactif |
326 |
|
327 |
! MAF il faudrait faire une modification pour passer dans radiornpb |
328 |
! si radio=true |
329 |
d_tr_dec = radiornpb(tr_seri, pdtphys, tautr) |
330 |
DO it = 1, nqmx - 2 |
331 |
if (radio(it)) then |
332 |
tr_seri(:, :, it) = tr_seri(:, :, it) + d_tr_dec(:, :, it) |
333 |
WRITE(unit=itn, fmt='(i1)') it |
334 |
CALL minmaxqfi(tr_seri(:, :, it), 0., 1e33, 'puits rn it='//itn) |
335 |
endif |
336 |
ENDDO |
337 |
|
338 |
if (nqmx >= 5) then |
339 |
! Ozone as a tracer: |
340 |
if (mod(itap - 1, lmt_pas) == 0) then |
341 |
! Once per day, update the coefficients for ozone chemistry: |
342 |
call regr_pr_comb_coefoz(julien) |
343 |
end if |
344 |
call o3_chem(julien, gmtime, t_seri, zmasse, pdtphys, tr_seri(:, :, 3)) |
345 |
end if |
346 |
|
347 |
! Calcul de l'effet de la precipitation |
348 |
|
349 |
IF (lessivage) THEN |
350 |
d_tr_lessi_nucl = 0. |
351 |
d_tr_lessi_impa = 0. |
352 |
flestottr = 0. |
353 |
|
354 |
! tendance des aerosols nuclees et impactes |
355 |
|
356 |
DO it = 1, nqmx - 2 |
357 |
IF (aerosol(it)) THEN |
358 |
DO k = 1, llm |
359 |
DO i = 1, klon |
360 |
d_tr_lessi_nucl(i, k, it) = d_tr_lessi_nucl(i, k, it) + & |
361 |
(1 - frac_nucl(i, k))*tr_seri(i, k, it) |
362 |
d_tr_lessi_impa(i, k, it) = d_tr_lessi_impa(i, k, it) + & |
363 |
(1 - frac_impa(i, k))*tr_seri(i, k, it) |
364 |
ENDDO |
365 |
ENDDO |
366 |
ENDIF |
367 |
ENDDO |
368 |
|
369 |
! Mises a jour des traceurs + calcul des flux de lessivage |
370 |
! Mise a jour due a l'impaction et a la nucleation |
371 |
|
372 |
DO it = 1, nqmx - 2 |
373 |
IF (aerosol(it)) THEN |
374 |
DO k = 1, llm |
375 |
DO i = 1, klon |
376 |
tr_seri(i, k, it) = tr_seri(i, k, it) * frac_impa(i, k) & |
377 |
* frac_nucl(i, k) |
378 |
ENDDO |
379 |
ENDDO |
380 |
ENDIF |
381 |
ENDDO |
382 |
|
383 |
! Flux lessivage total |
384 |
|
385 |
DO it = 1, nqmx - 2 |
386 |
DO k = 1, llm |
387 |
DO i = 1, klon |
388 |
flestottr(i, k, it) = flestottr(i, k, it) & |
389 |
- (d_tr_lessi_nucl(i, k, it) + d_tr_lessi_impa(i, k, it)) & |
390 |
* (paprs(i, k)-paprs(i, k+1)) / (RG * pdtphys) |
391 |
ENDDO |
392 |
ENDDO |
393 |
ENDDO |
394 |
ENDIF |
395 |
|
396 |
! Ecriture des sorties |
397 |
call write_histrac(lessivage, itap, nid_ins) |
398 |
|
399 |
if (lafin) then |
400 |
call nf95_inq_varid(ncid_restartphy, "trs", varid) |
401 |
call nf95_put_var(ncid_restartphy, varid, trs(:, 1)) |
402 |
endif |
403 |
|
404 |
contains |
405 |
|
406 |
subroutine write_histrac(lessivage, itap, nid_ins) |
407 |
|
408 |
! From phylmd/write_histrac.h, version 1.9 2006/02/21 08:08:30 |
409 |
|
410 |
use dimens_m, only: iim, jjm, llm |
411 |
use histsync_m, only: histsync |
412 |
use histwrite_m, only: histwrite |
413 |
use temps, only: itau_phy |
414 |
use iniadvtrac_m, only: tname |
415 |
use dimphy, only: klon |
416 |
use grid_change, only: gr_phy_write_2d |
417 |
use gr_phy_write_3d_m, only: gr_phy_write_3d |
418 |
|
419 |
logical, intent(in):: lessivage |
420 |
integer, intent(in):: itap ! number of calls to "physiq" |
421 |
integer, intent(in):: nid_ins |
422 |
|
423 |
! Variables local to the procedure: |
424 |
integer it |
425 |
integer itau_w ! pas de temps ecriture |
426 |
|
427 |
!----------------------------------------------------- |
428 |
|
429 |
itau_w = itau_phy + itap |
430 |
|
431 |
CALL histwrite(nid_ins, "zmasse", itau_w, gr_phy_write_3d(zmasse)) |
432 |
|
433 |
DO it=1, nqmx - 2 |
434 |
CALL histwrite(nid_ins, tname(it+2), itau_w, & |
435 |
gr_phy_write_3d(tr_seri(:, :, it))) |
436 |
if (lessivage) THEN |
437 |
CALL histwrite(nid_ins, "fl"//tname(it+2), itau_w, & |
438 |
gr_phy_write_3d(flestottr(:, :, it))) |
439 |
endif |
440 |
CALL histwrite(nid_ins, "d_tr_th_"//tname(it+2), itau_w, & |
441 |
gr_phy_write_3d(d_tr_th(:, :, it))) |
442 |
CALL histwrite(nid_ins, "d_tr_cv_"//tname(it+2), itau_w, & |
443 |
gr_phy_write_3d(d_tr_cv(:, :, it))) |
444 |
CALL histwrite(nid_ins, "d_tr_cl_"//tname(it+2), itau_w, & |
445 |
gr_phy_write_3d(d_tr_cl(:, :, it))) |
446 |
ENDDO |
447 |
|
448 |
end subroutine write_histrac |
449 |
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450 |
END SUBROUTINE phytrac |
451 |
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452 |
end module phytrac_m |