1 |
module phytrac_m |
2 |
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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, itau_phy) |
14 |
|
15 |
! From phylmd/phytrac.F, version 1.15 2006/02/21 08:08:30 (SVN revision 679) |
16 |
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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 |
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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 |
|
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: conv_emanuel |
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 netcdf, only: NF90_FILL_float |
42 |
use netcdf95, only: nf95_inq_varid, nf95_get_var, nf95_put_var |
43 |
use nflxtr_m, only: nflxtr |
44 |
use nr_util, only: assert |
45 |
use o3_chem_m, only: o3_chem |
46 |
use phyetat0_m, only: rlat |
47 |
use phyredem0_m, only: ncid_restartphy |
48 |
use press_coefoz_m, only: press_coefoz |
49 |
use radiornpb_m, only: radiornpb |
50 |
use regr_pr_comb_coefoz_m, only: regr_pr_comb_coefoz |
51 |
use SUPHEC_M, only: rg |
52 |
|
53 |
integer, intent(in):: itap ! number of calls to "physiq" |
54 |
integer, intent(in):: lmt_pas ! number of time steps of "physics" per day |
55 |
integer, intent(in):: julien !jour julien, 1 <= julien <= 360 |
56 |
real, intent(in):: gmtime ! heure de la journ\'ee en fraction de jour |
57 |
logical, intent(in):: firstcal ! first call to "calfis" |
58 |
logical, intent(in):: lafin ! fin de la physique |
59 |
real, intent(in):: pdtphys ! pas d'integration pour la physique (s) |
60 |
real, intent(in):: t_seri(klon, llm) ! temperature, in K |
61 |
|
62 |
real, intent(in):: paprs(klon, llm+1) |
63 |
! (pression pour chaque inter-couche, en Pa) |
64 |
|
65 |
real, intent(in):: pplay(klon, llm) |
66 |
! (pression pour le mileu de chaque couche, en Pa) |
67 |
|
68 |
! convection: |
69 |
|
70 |
REAL, intent(in):: pmfu(klon, llm) ! flux de masse dans le panache montant |
71 |
|
72 |
REAL, intent(in):: pmfd(klon, llm) |
73 |
! flux de masse dans le panache descendant |
74 |
|
75 |
REAL pde_u(klon, llm) ! flux detraine dans le panache montant |
76 |
REAL pen_d(klon, llm) ! flux entraine dans le panache descendant |
77 |
REAL coefh(klon, llm) ! coeff melange couche limite |
78 |
|
79 |
! thermiques: |
80 |
real fm_therm(klon, llm+1), entr_therm(klon, llm) |
81 |
|
82 |
! Couche limite: |
83 |
REAL yu1(klon) ! vents au premier niveau |
84 |
REAL yv1(klon) ! vents au premier niveau |
85 |
|
86 |
! Arguments n\'ecessaires pour les sources et puits de traceur : |
87 |
real, intent(in):: ftsol(klon, nbsrf) ! Temperature du sol (surf)(Kelvin) |
88 |
real pctsrf(klon, nbsrf) ! Pourcentage de sol f(nature du sol) |
89 |
|
90 |
! Lessivage pour le on-line |
91 |
REAL frac_impa(klon, llm) ! fraction d'aerosols impactes |
92 |
REAL frac_nucl(klon, llm) ! fraction d'aerosols nuclees |
93 |
|
94 |
! Kerry Emanuel |
95 |
real, intent(in):: da(klon, llm), phi(klon, llm, llm), mp(klon, llm) |
96 |
REAL, intent(in):: upwd(klon, llm) ! saturated updraft mass flux |
97 |
REAL, intent(in):: dnwd(klon, llm) ! saturated downdraft mass flux |
98 |
|
99 |
real, intent(inout):: tr_seri(:, :, :) ! (klon, llm, nqmx - 2) |
100 |
! (mass fractions of tracers, excluding water, at mid-layers) |
101 |
|
102 |
real, intent(in):: zmasse(:, :) ! (klon, llm) |
103 |
! (column-density of mass of air in a cell, in kg m-2) |
104 |
|
105 |
integer, intent(in):: ncid_startphy, nid_ins, itau_phy |
106 |
|
107 |
! Local: |
108 |
|
109 |
integer nsplit |
110 |
|
111 |
! TRACEURS |
112 |
|
113 |
! Sources et puits des traceurs: |
114 |
|
115 |
! Pour l'instant seuls les cas du rn et du pb ont ete envisages. |
116 |
|
117 |
REAL source(klon) ! a voir lorsque le flux est prescrit |
118 |
! |
119 |
! Pour la source de radon et son reservoir de sol |
120 |
|
121 |
REAL, save:: trs(klon, nqmx - 2) ! Concentration de traceur dans le sol |
122 |
|
123 |
REAL masktr(klon, nqmx - 2) ! Masque reservoir de sol traceur |
124 |
! Masque de l'echange avec la surface |
125 |
! (1 = reservoir) ou (possible => 1) |
126 |
SAVE masktr |
127 |
REAL fshtr(klon, nqmx - 2) ! Flux surfacique dans le reservoir de sol |
128 |
SAVE fshtr |
129 |
REAL hsoltr(nqmx - 2) ! Epaisseur equivalente du reservoir de sol |
130 |
SAVE hsoltr |
131 |
REAL tautr(nqmx - 2) ! Constante de decroissance radioactive |
132 |
SAVE tautr |
133 |
REAL vdeptr(nqmx - 2) ! Vitesse de depot sec dans la couche Brownienne |
134 |
SAVE vdeptr |
135 |
REAL scavtr(nqmx - 2) ! Coefficient de lessivage |
136 |
SAVE scavtr |
137 |
|
138 |
CHARACTER itn |
139 |
|
140 |
! nature du traceur |
141 |
|
142 |
logical aerosol(nqmx - 2) ! Nature du traceur |
143 |
! ! aerosol(it) = true => aerosol |
144 |
! ! aerosol(it) = false => gaz |
145 |
logical clsol(nqmx - 2) ! couche limite sol calcul\'ee |
146 |
logical radio(nqmx - 2) ! d\'ecroisssance radioactive |
147 |
save aerosol, clsol, radio |
148 |
|
149 |
! convection tiedtke |
150 |
INTEGER i, k, it |
151 |
REAL delp(klon, llm) |
152 |
|
153 |
! Variables liees a l'ecriture de la bande histoire physique |
154 |
|
155 |
! Variables locales pour effectuer les appels en serie |
156 |
|
157 |
REAL d_tr(klon, llm), d_trs(klon) ! tendances de traceurs |
158 |
REAL d_tr_cl(klon, llm, nqmx - 2) ! tendance de traceurs couche limite |
159 |
|
160 |
REAL d_tr_cv(klon, llm, nqmx - 2) |
161 |
! tendance de traceurs conv pour chq traceur |
162 |
|
163 |
REAL d_tr_th(klon, llm, nqmx - 2) ! la tendance des thermiques |
164 |
REAL d_tr_dec(klon, llm, 2) ! la tendance de la decroissance |
165 |
! ! radioactive du rn - > pb |
166 |
REAL d_tr_lessi_impa(klon, llm, nqmx - 2) ! la tendance du lessivage |
167 |
! ! par impaction |
168 |
REAL d_tr_lessi_nucl(klon, llm, nqmx - 2) ! la tendance du lessivage |
169 |
! ! par nucleation |
170 |
REAL flestottr(klon, llm, nqmx - 2) ! flux de lessivage |
171 |
! ! dans chaque couche |
172 |
|
173 |
real ztra_th(klon, llm) |
174 |
integer isplit, varid |
175 |
|
176 |
! Controls: |
177 |
logical:: couchelimite = .true. |
178 |
logical:: convection = .true. |
179 |
logical:: lessivage = .true. |
180 |
logical, save:: inirnpb |
181 |
|
182 |
!-------------------------------------- |
183 |
|
184 |
call assert(shape(zmasse) == (/klon, llm/), "phytrac zmasse") |
185 |
call assert(shape(tr_seri) == (/klon, llm, nqmx - 2/), "phytrac tr_seri") |
186 |
|
187 |
if (firstcal) then |
188 |
print *, 'phytrac: pdtphys = ', pdtphys |
189 |
PRINT *, 'Frequency of tracer output: ecrit_tra = ', ecrit_tra |
190 |
inirnpb = .true. |
191 |
|
192 |
! Initialisation de certaines variables pour le radon et le plomb |
193 |
! Initialisation du traceur dans le sol (couche limite radonique) |
194 |
trs(:, 2:) = 0. |
195 |
|
196 |
call nf95_inq_varid(ncid_startphy, "trs", varid) |
197 |
call nf95_get_var(ncid_startphy, varid, trs(:, 1)) |
198 |
if (any(trs(:, 1) == NF90_FILL_float)) call abort_gcm("phytrac", & |
199 |
"some missing values in trs(:, 1)") |
200 |
|
201 |
! Initialisation de la fraction d'aerosols lessivee |
202 |
|
203 |
d_tr_lessi_impa = 0. |
204 |
d_tr_lessi_nucl = 0. |
205 |
|
206 |
! Initialisation de la nature des traceurs |
207 |
|
208 |
DO it = 1, nqmx - 2 |
209 |
aerosol(it) = .FALSE. ! Tous les traceurs sont des gaz par defaut |
210 |
radio(it) = .FALSE. ! par d\'efaut pas de passage par "radiornpb" |
211 |
clsol(it) = .FALSE. ! Par defaut couche limite avec flux prescrit |
212 |
ENDDO |
213 |
|
214 |
if (nqmx >= 5) then |
215 |
call press_coefoz ! read input pressure levels for ozone coefficients |
216 |
end if |
217 |
ENDIF |
218 |
|
219 |
if (inirnpb) THEN |
220 |
! Initialisation du traceur dans le sol (couche limite radonique) |
221 |
radio(1)= .true. |
222 |
radio(2)= .true. |
223 |
clsol(1)= .true. |
224 |
clsol(2)= .true. |
225 |
aerosol(2) = .TRUE. ! le Pb est un aerosol |
226 |
call initrrnpb(pctsrf, masktr, fshtr, hsoltr, tautr, vdeptr, scavtr) |
227 |
inirnpb=.false. |
228 |
endif |
229 |
|
230 |
if (convection) then |
231 |
! Calcul de l'effet de la convection |
232 |
DO it=1, nqmx - 2 |
233 |
if (conv_emanuel) then |
234 |
call cvltr(pdtphys, da, phi, mp, paprs, tr_seri(:, :, it), upwd, & |
235 |
dnwd, d_tr_cv(:, :, it)) |
236 |
else |
237 |
CALL nflxtr(pdtphys, pmfu, pmfd, pde_u, pen_d, paprs, & |
238 |
tr_seri(:, :, it), d_tr_cv(:, :, it)) |
239 |
endif |
240 |
|
241 |
DO k = 1, llm |
242 |
DO i = 1, klon |
243 |
tr_seri(i, k, it) = tr_seri(i, k, it) + d_tr_cv(i, k, it) |
244 |
ENDDO |
245 |
ENDDO |
246 |
WRITE(unit=itn, fmt='(i1)') it |
247 |
CALL minmaxqfi(tr_seri(:, :, it), 0., 1e33, & |
248 |
'convection, tracer index = ' // itn) |
249 |
ENDDO |
250 |
endif |
251 |
|
252 |
! Calcul de l'effet des thermiques |
253 |
|
254 |
do it=1, nqmx - 2 |
255 |
do k=1, llm |
256 |
do i=1, klon |
257 |
d_tr_th(i, k, it)=0. |
258 |
tr_seri(i, k, it)=max(tr_seri(i, k, it), 0.) |
259 |
tr_seri(i, k, it)=min(tr_seri(i, k, it), 1e10) |
260 |
enddo |
261 |
enddo |
262 |
enddo |
263 |
|
264 |
if (iflag_thermals > 0) then |
265 |
nsplit=10 |
266 |
DO it=1, nqmx - 2 |
267 |
do isplit=1, nsplit |
268 |
! Thermiques |
269 |
call dqthermcell(klon, llm, pdtphys/nsplit & |
270 |
, fm_therm, entr_therm, zmasse & |
271 |
, tr_seri(1:klon, 1:llm, it), d_tr, ztra_th) |
272 |
|
273 |
do k=1, llm |
274 |
do i=1, klon |
275 |
d_tr(i, k)=pdtphys*d_tr(i, k)/nsplit |
276 |
d_tr_th(i, k, it)=d_tr_th(i, k, it)+d_tr(i, k) |
277 |
tr_seri(i, k, it)=max(tr_seri(i, k, it)+d_tr(i, k), 0.) |
278 |
enddo |
279 |
enddo |
280 |
enddo |
281 |
ENDDO |
282 |
endif |
283 |
|
284 |
! Calcul de l'effet de la couche limite |
285 |
|
286 |
if (couchelimite) then |
287 |
DO k = 1, llm |
288 |
DO i = 1, klon |
289 |
delp(i, k) = paprs(i, k)-paprs(i, k+1) |
290 |
ENDDO |
291 |
ENDDO |
292 |
|
293 |
! MAF modif pour tenir compte du cas traceur |
294 |
DO it=1, nqmx - 2 |
295 |
if (clsol(it)) then |
296 |
! couche limite avec quantite dans le sol calculee |
297 |
CALL cltracrn(it, pdtphys, yu1, yv1, coefh, t_seri, ftsol, & |
298 |
pctsrf, tr_seri(:, :, it), trs(:, it), paprs, pplay, delp, & |
299 |
masktr(1, it), fshtr(1, it), hsoltr(it), tautr(it), & |
300 |
vdeptr(it), rlat, d_tr_cl(1, 1, it), d_trs) |
301 |
DO k = 1, llm |
302 |
DO i = 1, klon |
303 |
tr_seri(i, k, it) = tr_seri(i, k, it) + d_tr_cl(i, k, it) |
304 |
ENDDO |
305 |
ENDDO |
306 |
|
307 |
trs(:, it) = trs(:, it) + d_trs |
308 |
else |
309 |
! couche limite avec flux prescrit |
310 |
!MAF provisoire source / traceur a creer |
311 |
DO i=1, klon |
312 |
source(i) = 0. ! pas de source, pour l'instant |
313 |
ENDDO |
314 |
|
315 |
CALL cltrac(pdtphys, coefh, t_seri, tr_seri(:, :, it), source, & |
316 |
paprs, pplay, delp, d_tr_cl(1, 1, it)) |
317 |
DO k = 1, llm |
318 |
DO i = 1, klon |
319 |
tr_seri(i, k, it) = tr_seri(i, k, it) + d_tr_cl(i, k, it) |
320 |
ENDDO |
321 |
ENDDO |
322 |
endif |
323 |
ENDDO |
324 |
endif |
325 |
|
326 |
! Calcul de l'effet du puits radioactif |
327 |
|
328 |
! MAF il faudrait faire une modification pour passer dans radiornpb |
329 |
! si radio=true |
330 |
d_tr_dec = radiornpb(tr_seri, pdtphys, tautr) |
331 |
DO it = 1, nqmx - 2 |
332 |
if (radio(it)) then |
333 |
tr_seri(:, :, it) = tr_seri(:, :, it) + d_tr_dec(:, :, it) |
334 |
WRITE(unit=itn, fmt='(i1)') it |
335 |
CALL minmaxqfi(tr_seri(:, :, it), 0., 1e33, 'puits rn it='//itn) |
336 |
endif |
337 |
ENDDO |
338 |
|
339 |
if (nqmx >= 5) then |
340 |
! Ozone as a tracer: |
341 |
if (mod(itap - 1, lmt_pas) == 0) then |
342 |
! Once per day, update the coefficients for ozone chemistry: |
343 |
call regr_pr_comb_coefoz(julien, paprs, pplay) |
344 |
end if |
345 |
call o3_chem(julien, gmtime, t_seri, zmasse, pdtphys, tr_seri(:, :, 3)) |
346 |
end if |
347 |
|
348 |
! Calcul de l'effet de la precipitation |
349 |
|
350 |
IF (lessivage) THEN |
351 |
d_tr_lessi_nucl = 0. |
352 |
d_tr_lessi_impa = 0. |
353 |
flestottr = 0. |
354 |
|
355 |
! tendance des aerosols nuclees et impactes |
356 |
|
357 |
DO it = 1, nqmx - 2 |
358 |
IF (aerosol(it)) THEN |
359 |
DO k = 1, llm |
360 |
DO i = 1, klon |
361 |
d_tr_lessi_nucl(i, k, it) = d_tr_lessi_nucl(i, k, it) + & |
362 |
(1 - frac_nucl(i, k))*tr_seri(i, k, it) |
363 |
d_tr_lessi_impa(i, k, it) = d_tr_lessi_impa(i, k, it) + & |
364 |
(1 - frac_impa(i, k))*tr_seri(i, k, it) |
365 |
ENDDO |
366 |
ENDDO |
367 |
ENDIF |
368 |
ENDDO |
369 |
|
370 |
! Mises a jour des traceurs + calcul des flux de lessivage |
371 |
! Mise a jour due a l'impaction et a la nucleation |
372 |
|
373 |
DO it = 1, nqmx - 2 |
374 |
IF (aerosol(it)) THEN |
375 |
DO k = 1, llm |
376 |
DO i = 1, klon |
377 |
tr_seri(i, k, it) = tr_seri(i, k, it) * frac_impa(i, k) & |
378 |
* frac_nucl(i, k) |
379 |
ENDDO |
380 |
ENDDO |
381 |
ENDIF |
382 |
ENDDO |
383 |
|
384 |
! Flux lessivage total |
385 |
|
386 |
DO it = 1, nqmx - 2 |
387 |
DO k = 1, llm |
388 |
DO i = 1, klon |
389 |
flestottr(i, k, it) = flestottr(i, k, it) & |
390 |
- (d_tr_lessi_nucl(i, k, it) + d_tr_lessi_impa(i, k, it)) & |
391 |
* (paprs(i, k)-paprs(i, k+1)) / (RG * pdtphys) |
392 |
ENDDO |
393 |
ENDDO |
394 |
ENDDO |
395 |
ENDIF |
396 |
|
397 |
! Ecriture des sorties |
398 |
call write_histrac(lessivage, itap, nid_ins) |
399 |
|
400 |
if (lafin) then |
401 |
call nf95_inq_varid(ncid_restartphy, "trs", varid) |
402 |
call nf95_put_var(ncid_restartphy, varid, trs(:, 1)) |
403 |
endif |
404 |
|
405 |
contains |
406 |
|
407 |
subroutine write_histrac(lessivage, itap, nid_ins) |
408 |
|
409 |
! From phylmd/write_histrac.h, version 1.9 2006/02/21 08:08:30 |
410 |
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411 |
use histwrite_m, only: histwrite |
412 |
use iniadvtrac_m, only: tname |
413 |
use gr_phy_write_3d_m, only: gr_phy_write_3d |
414 |
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415 |
logical, intent(in):: lessivage |
416 |
integer, intent(in):: itap ! number of calls to "physiq" |
417 |
integer, intent(in):: nid_ins |
418 |
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419 |
! Variables local to the procedure: |
420 |
integer it |
421 |
integer itau_w ! pas de temps ecriture |
422 |
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423 |
!----------------------------------------------------- |
424 |
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425 |
itau_w = itau_phy + itap |
426 |
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427 |
CALL histwrite(nid_ins, "zmasse", itau_w, gr_phy_write_3d(zmasse)) |
428 |
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429 |
DO it=1, nqmx - 2 |
430 |
CALL histwrite(nid_ins, tname(it+2), itau_w, & |
431 |
gr_phy_write_3d(tr_seri(:, :, it))) |
432 |
if (lessivage) THEN |
433 |
CALL histwrite(nid_ins, "fl"//tname(it+2), itau_w, & |
434 |
gr_phy_write_3d(flestottr(:, :, it))) |
435 |
endif |
436 |
CALL histwrite(nid_ins, "d_tr_th_"//tname(it+2), itau_w, & |
437 |
gr_phy_write_3d(d_tr_th(:, :, it))) |
438 |
CALL histwrite(nid_ins, "d_tr_cv_"//tname(it+2), itau_w, & |
439 |
gr_phy_write_3d(d_tr_cv(:, :, it))) |
440 |
CALL histwrite(nid_ins, "d_tr_cl_"//tname(it+2), itau_w, & |
441 |
gr_phy_write_3d(d_tr_cl(:, :, it))) |
442 |
ENDDO |
443 |
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444 |
end subroutine write_histrac |
445 |
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446 |
END SUBROUTINE phytrac |
447 |
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448 |
end module phytrac_m |