| 1 |
module phytrac_m |
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IMPLICIT none |
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private |
| 6 |
public phytrac |
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| 8 |
contains |
| 9 |
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| 10 |
SUBROUTINE phytrac(julien, gmtime, firstcal, lafin, pdtphys, t_seri, paprs, & |
| 11 |
pplay, pmfu, pmfd, pde_u, pen_d, coefh, fm_therm, entr_therm, yu1, & |
| 12 |
yv1, ftsol, pctsrf, frac_impa, frac_nucl, da, phi, mp, upwd, dnwd, & |
| 13 |
tr_seri, zmasse, ncid_startphy) |
| 14 |
|
| 15 |
! From phylmd/phytrac.F, version 1.15 2006/02/21 08:08:30 (SVN |
| 16 |
! revision 679) and phylmd/write_histrac.h, version 1.9 2006/02/21 |
| 17 |
! 08:08:30 |
| 18 |
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| 19 |
! Authors: Fr\'ed\'eric Hourdin, Abderrahmane Idelkadi, Marie-Alice |
| 20 |
! Foujols, Olivia |
| 21 |
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| 22 |
! Objet : moniteur g\'en\'eral des tendances des traceurs |
| 23 |
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| 24 |
! L'appel de "phytrac" se fait avec "nqmx - 2" donc nous avons |
| 25 |
! bien les vrais traceurs, sans la vapeur d'eau ni l'eau liquide. |
| 26 |
|
| 27 |
! Modifications pour les traceurs : |
| 28 |
! - uniformisation des parametrisations dans phytrac |
| 29 |
! - stockage des moyennes des champs n\'ecessaires en mode traceur off-line |
| 30 |
|
| 31 |
use abort_gcm_m, only: abort_gcm |
| 32 |
use clesphys2, only: conv_emanuel |
| 33 |
use cltrac_m, only: cltrac |
| 34 |
use cltracrn_m, only: cltracrn |
| 35 |
USE conf_gcm_m, ONLY: lmt_pas |
| 36 |
use ctherm, only: iflag_thermals |
| 37 |
use cvltr_m, only: cvltr |
| 38 |
use dimens_m, only: llm, nqmx |
| 39 |
use dimphy, only: klon |
| 40 |
use histwrite_phy_m, only: histwrite_phy |
| 41 |
use indicesol, only: nbsrf |
| 42 |
use iniadvtrac_m, only: tname |
| 43 |
use initrrnpb_m, only: initrrnpb |
| 44 |
use minmaxqfi_m, only: minmaxqfi |
| 45 |
use netcdf, only: NF90_FILL_float |
| 46 |
use netcdf95, only: nf95_inq_varid, nf95_get_var, nf95_put_var |
| 47 |
use nflxtr_m, only: nflxtr |
| 48 |
use nr_util, only: assert |
| 49 |
use o3_chem_m, only: o3_chem |
| 50 |
use phyetat0_m, only: rlat |
| 51 |
use phyredem0_m, only: ncid_restartphy |
| 52 |
use press_coefoz_m, only: press_coefoz |
| 53 |
use radiornpb_m, only: radiornpb |
| 54 |
use regr_pr_comb_coefoz_m, only: regr_pr_comb_coefoz |
| 55 |
use SUPHEC_M, only: rg |
| 56 |
use time_phylmdz, only: itap |
| 57 |
|
| 58 |
integer, intent(in):: julien !jour julien, 1 <= julien <= 360 |
| 59 |
real, intent(in):: gmtime ! heure de la journ\'ee en fraction de jour |
| 60 |
logical, intent(in):: firstcal ! first call to "calfis" |
| 61 |
logical, intent(in):: lafin ! fin de la physique |
| 62 |
real, intent(in):: pdtphys ! pas d'integration pour la physique (s) |
| 63 |
real, intent(in):: t_seri(klon, llm) ! temperature, in K |
| 64 |
|
| 65 |
real, intent(in):: paprs(klon, llm+1) |
| 66 |
! (pression pour chaque inter-couche, en Pa) |
| 67 |
|
| 68 |
real, intent(in):: pplay(klon, llm) |
| 69 |
! (pression pour le mileu de chaque couche, en Pa) |
| 70 |
|
| 71 |
! convection: |
| 72 |
|
| 73 |
REAL, intent(in):: pmfu(klon, llm) ! flux de masse dans le panache montant |
| 74 |
|
| 75 |
REAL, intent(in):: pmfd(klon, llm) |
| 76 |
! flux de masse dans le panache descendant |
| 77 |
|
| 78 |
REAL pde_u(klon, llm) ! flux detraine dans le panache montant |
| 79 |
REAL pen_d(klon, llm) ! flux entraine dans le panache descendant |
| 80 |
REAL coefh(klon, llm) ! coeff melange couche limite |
| 81 |
|
| 82 |
! thermiques: |
| 83 |
real fm_therm(klon, llm+1), entr_therm(klon, llm) |
| 84 |
|
| 85 |
! Couche limite: |
| 86 |
REAL yu1(klon) ! vents au premier niveau |
| 87 |
REAL yv1(klon) ! vents au premier niveau |
| 88 |
|
| 89 |
! Arguments n\'ecessaires pour les sources et puits de traceur : |
| 90 |
real, intent(in):: ftsol(klon, nbsrf) ! Temperature du sol (surf)(Kelvin) |
| 91 |
real, intent(in):: pctsrf(klon, nbsrf) ! Pourcentage de sol f(nature du sol) |
| 92 |
|
| 93 |
! Lessivage pour le on-line |
| 94 |
REAL frac_impa(klon, llm) ! fraction d'aerosols impactes |
| 95 |
REAL frac_nucl(klon, llm) ! fraction d'aerosols nuclees |
| 96 |
|
| 97 |
! Kerry Emanuel |
| 98 |
real, intent(in):: da(klon, llm), phi(klon, llm, llm), mp(klon, llm) |
| 99 |
REAL, intent(in):: upwd(klon, llm) ! saturated updraft mass flux |
| 100 |
REAL, intent(in):: dnwd(klon, llm) ! saturated downdraft mass flux |
| 101 |
|
| 102 |
real, intent(inout):: tr_seri(:, :, :) ! (klon, llm, nqmx - 2) |
| 103 |
! (mass fractions of tracers, excluding water, at mid-layers) |
| 104 |
|
| 105 |
real, intent(in):: zmasse(:, :) ! (klon, llm) |
| 106 |
! (column-density of mass of air in a cell, in kg m-2) |
| 107 |
|
| 108 |
integer, intent(in):: ncid_startphy |
| 109 |
|
| 110 |
! Local: |
| 111 |
|
| 112 |
integer nsplit |
| 113 |
|
| 114 |
! TRACEURS |
| 115 |
|
| 116 |
! Sources et puits des traceurs: |
| 117 |
|
| 118 |
! Pour l'instant seuls les cas du rn et du pb ont ete envisages. |
| 119 |
|
| 120 |
REAL source(klon) ! a voir lorsque le flux est prescrit |
| 121 |
! |
| 122 |
! Pour la source de radon et son reservoir de sol |
| 123 |
|
| 124 |
REAL, save:: trs(klon, nqmx - 2) ! Concentration de traceur dans le sol |
| 125 |
|
| 126 |
REAL masktr(klon, nqmx - 2) ! Masque reservoir de sol traceur |
| 127 |
! Masque de l'echange avec la surface |
| 128 |
! (1 = reservoir) ou (possible => 1) |
| 129 |
SAVE masktr |
| 130 |
REAL fshtr(klon, nqmx - 2) ! Flux surfacique dans le reservoir de sol |
| 131 |
SAVE fshtr |
| 132 |
REAL hsoltr(nqmx - 2) ! Epaisseur equivalente du reservoir de sol |
| 133 |
SAVE hsoltr |
| 134 |
REAL tautr(nqmx - 2) ! Constante de decroissance radioactive |
| 135 |
SAVE tautr |
| 136 |
REAL vdeptr(nqmx - 2) ! Vitesse de depot sec dans la couche Brownienne |
| 137 |
SAVE vdeptr |
| 138 |
REAL scavtr(nqmx - 2) ! Coefficient de lessivage |
| 139 |
SAVE scavtr |
| 140 |
|
| 141 |
CHARACTER itn |
| 142 |
|
| 143 |
! nature du traceur |
| 144 |
|
| 145 |
logical aerosol(nqmx - 2) ! Nature du traceur |
| 146 |
! ! aerosol(it) = true => aerosol |
| 147 |
! ! aerosol(it) = false => gaz |
| 148 |
logical clsol(nqmx - 2) ! couche limite sol calcul\'ee |
| 149 |
logical radio(nqmx - 2) ! d\'ecroisssance radioactive |
| 150 |
save aerosol, clsol, radio |
| 151 |
|
| 152 |
! convection tiedtke |
| 153 |
INTEGER i, k, it |
| 154 |
REAL delp(klon, llm) |
| 155 |
|
| 156 |
! Variables liees a l'ecriture de la bande histoire physique |
| 157 |
|
| 158 |
! Variables locales pour effectuer les appels en serie |
| 159 |
|
| 160 |
REAL d_tr(klon, llm), d_trs(klon) ! tendances de traceurs |
| 161 |
REAL d_tr_cl(klon, llm, nqmx - 2) ! tendance de traceurs couche limite |
| 162 |
|
| 163 |
REAL d_tr_cv(klon, llm, nqmx - 2) |
| 164 |
! tendance de traceurs conv pour chq traceur |
| 165 |
|
| 166 |
REAL d_tr_th(klon, llm, nqmx - 2) ! la tendance des thermiques |
| 167 |
REAL d_tr_dec(klon, llm, 2) ! la tendance de la decroissance |
| 168 |
! ! radioactive du rn - > pb |
| 169 |
REAL d_tr_lessi_impa(klon, llm, nqmx - 2) ! la tendance du lessivage |
| 170 |
! ! par impaction |
| 171 |
REAL d_tr_lessi_nucl(klon, llm, nqmx - 2) ! la tendance du lessivage |
| 172 |
! ! par nucleation |
| 173 |
REAL flestottr(klon, llm, nqmx - 2) ! flux de lessivage |
| 174 |
! ! dans chaque couche |
| 175 |
|
| 176 |
real ztra_th(klon, llm) |
| 177 |
integer isplit, varid |
| 178 |
|
| 179 |
! Controls: |
| 180 |
logical:: couchelimite = .true. |
| 181 |
logical:: convection = .true. |
| 182 |
logical:: lessivage = .true. |
| 183 |
logical, save:: inirnpb |
| 184 |
|
| 185 |
!-------------------------------------- |
| 186 |
|
| 187 |
call assert(shape(zmasse) == (/klon, llm/), "phytrac zmasse") |
| 188 |
call assert(shape(tr_seri) == (/klon, llm, nqmx - 2/), "phytrac tr_seri") |
| 189 |
|
| 190 |
if (firstcal) then |
| 191 |
print *, 'phytrac: pdtphys = ', pdtphys |
| 192 |
inirnpb = .true. |
| 193 |
|
| 194 |
! Initialisation de certaines variables pour le radon et le plomb |
| 195 |
! Initialisation du traceur dans le sol (couche limite radonique) |
| 196 |
trs(:, 2:) = 0. |
| 197 |
|
| 198 |
call nf95_inq_varid(ncid_startphy, "trs", varid) |
| 199 |
call nf95_get_var(ncid_startphy, varid, trs(:, 1)) |
| 200 |
if (any(trs(:, 1) == NF90_FILL_float)) call abort_gcm("phytrac", & |
| 201 |
"some missing values in trs(:, 1)") |
| 202 |
|
| 203 |
! Initialisation de la fraction d'aerosols lessivee |
| 204 |
|
| 205 |
d_tr_lessi_impa = 0. |
| 206 |
d_tr_lessi_nucl = 0. |
| 207 |
|
| 208 |
! Initialisation de la nature des traceurs |
| 209 |
|
| 210 |
DO it = 1, nqmx - 2 |
| 211 |
aerosol(it) = .FALSE. ! Tous les traceurs sont des gaz par defaut |
| 212 |
radio(it) = .FALSE. ! par d\'efaut pas de passage par "radiornpb" |
| 213 |
clsol(it) = .FALSE. ! Par defaut couche limite avec flux prescrit |
| 214 |
ENDDO |
| 215 |
|
| 216 |
if (nqmx >= 5) then |
| 217 |
call press_coefoz ! read input pressure levels for ozone coefficients |
| 218 |
end if |
| 219 |
ENDIF |
| 220 |
|
| 221 |
if (inirnpb) THEN |
| 222 |
! Initialisation du traceur dans le sol (couche limite radonique) |
| 223 |
radio(1)= .true. |
| 224 |
radio(2)= .true. |
| 225 |
clsol(1)= .true. |
| 226 |
clsol(2)= .true. |
| 227 |
aerosol(2) = .TRUE. ! le Pb est un aerosol |
| 228 |
call initrrnpb(pctsrf, masktr, fshtr, hsoltr, tautr, vdeptr, scavtr) |
| 229 |
inirnpb=.false. |
| 230 |
endif |
| 231 |
|
| 232 |
if (convection) then |
| 233 |
! Calcul de l'effet de la convection |
| 234 |
DO it=1, nqmx - 2 |
| 235 |
if (conv_emanuel) then |
| 236 |
call cvltr(pdtphys, da, phi, mp, paprs, tr_seri(:, :, it), upwd, & |
| 237 |
dnwd, d_tr_cv(:, :, it)) |
| 238 |
else |
| 239 |
CALL nflxtr(pdtphys, pmfu, pmfd, pde_u, pen_d, paprs, & |
| 240 |
tr_seri(:, :, it), d_tr_cv(:, :, it)) |
| 241 |
endif |
| 242 |
|
| 243 |
DO k = 1, llm |
| 244 |
DO i = 1, klon |
| 245 |
tr_seri(i, k, it) = tr_seri(i, k, it) + d_tr_cv(i, k, it) |
| 246 |
ENDDO |
| 247 |
ENDDO |
| 248 |
WRITE(unit=itn, fmt='(i1)') it |
| 249 |
CALL minmaxqfi(tr_seri(:, :, it), 0., 1e33, & |
| 250 |
'convection, tracer index = ' // itn) |
| 251 |
ENDDO |
| 252 |
endif |
| 253 |
|
| 254 |
! Calcul de l'effet des thermiques |
| 255 |
|
| 256 |
do it=1, nqmx - 2 |
| 257 |
do k=1, llm |
| 258 |
do i=1, klon |
| 259 |
d_tr_th(i, k, it)=0. |
| 260 |
tr_seri(i, k, it)=max(tr_seri(i, k, it), 0.) |
| 261 |
tr_seri(i, k, it)=min(tr_seri(i, k, it), 1e10) |
| 262 |
enddo |
| 263 |
enddo |
| 264 |
enddo |
| 265 |
|
| 266 |
if (iflag_thermals > 0) then |
| 267 |
nsplit=10 |
| 268 |
DO it=1, nqmx - 2 |
| 269 |
do isplit=1, nsplit |
| 270 |
! Thermiques |
| 271 |
call dqthermcell(klon, llm, pdtphys/nsplit & |
| 272 |
, fm_therm, entr_therm, zmasse & |
| 273 |
, tr_seri(1:klon, 1:llm, it), d_tr, ztra_th) |
| 274 |
|
| 275 |
do k=1, llm |
| 276 |
do i=1, klon |
| 277 |
d_tr(i, k)=pdtphys*d_tr(i, k)/nsplit |
| 278 |
d_tr_th(i, k, it)=d_tr_th(i, k, it)+d_tr(i, k) |
| 279 |
tr_seri(i, k, it)=max(tr_seri(i, k, it)+d_tr(i, k), 0.) |
| 280 |
enddo |
| 281 |
enddo |
| 282 |
enddo |
| 283 |
ENDDO |
| 284 |
endif |
| 285 |
|
| 286 |
! Calcul de l'effet de la couche limite |
| 287 |
|
| 288 |
if (couchelimite) then |
| 289 |
DO k = 1, llm |
| 290 |
DO i = 1, klon |
| 291 |
delp(i, k) = paprs(i, k)-paprs(i, k+1) |
| 292 |
ENDDO |
| 293 |
ENDDO |
| 294 |
|
| 295 |
! MAF modif pour tenir compte du cas traceur |
| 296 |
DO it=1, nqmx - 2 |
| 297 |
if (clsol(it)) then |
| 298 |
! couche limite avec quantite dans le sol calculee |
| 299 |
CALL cltracrn(it, pdtphys, yu1, yv1, coefh, t_seri, ftsol, & |
| 300 |
pctsrf, tr_seri(:, :, it), trs(:, it), paprs, pplay, delp, & |
| 301 |
masktr(1, it), fshtr(1, it), hsoltr(it), tautr(it), & |
| 302 |
vdeptr(it), rlat, d_tr_cl(1, 1, it), d_trs) |
| 303 |
DO k = 1, llm |
| 304 |
DO i = 1, klon |
| 305 |
tr_seri(i, k, it) = tr_seri(i, k, it) + d_tr_cl(i, k, it) |
| 306 |
ENDDO |
| 307 |
ENDDO |
| 308 |
|
| 309 |
trs(:, it) = trs(:, it) + d_trs |
| 310 |
else |
| 311 |
! couche limite avec flux prescrit |
| 312 |
!MAF provisoire source / traceur a creer |
| 313 |
DO i=1, klon |
| 314 |
source(i) = 0. ! pas de source, pour l'instant |
| 315 |
ENDDO |
| 316 |
|
| 317 |
CALL cltrac(pdtphys, coefh, t_seri, tr_seri(:, :, it), source, & |
| 318 |
paprs, pplay, delp, d_tr_cl(1, 1, it)) |
| 319 |
DO k = 1, llm |
| 320 |
DO i = 1, klon |
| 321 |
tr_seri(i, k, it) = tr_seri(i, k, it) + d_tr_cl(i, k, it) |
| 322 |
ENDDO |
| 323 |
ENDDO |
| 324 |
endif |
| 325 |
ENDDO |
| 326 |
endif |
| 327 |
|
| 328 |
! Calcul de l'effet du puits radioactif |
| 329 |
|
| 330 |
! MAF il faudrait faire une modification pour passer dans radiornpb |
| 331 |
! si radio=true |
| 332 |
d_tr_dec = radiornpb(tr_seri, pdtphys, tautr) |
| 333 |
DO it = 1, nqmx - 2 |
| 334 |
if (radio(it)) then |
| 335 |
tr_seri(:, :, it) = tr_seri(:, :, it) + d_tr_dec(:, :, it) |
| 336 |
WRITE(unit=itn, fmt='(i1)') it |
| 337 |
CALL minmaxqfi(tr_seri(:, :, it), 0., 1e33, 'puits rn it='//itn) |
| 338 |
endif |
| 339 |
ENDDO |
| 340 |
|
| 341 |
if (nqmx >= 5) then |
| 342 |
! Ozone as a tracer: |
| 343 |
if (mod(itap - 1, lmt_pas) == 0) then |
| 344 |
! Once per day, update the coefficients for ozone chemistry: |
| 345 |
call regr_pr_comb_coefoz(julien, paprs, pplay) |
| 346 |
end if |
| 347 |
call o3_chem(julien, gmtime, t_seri, zmasse, pdtphys, tr_seri(:, :, 3)) |
| 348 |
end if |
| 349 |
|
| 350 |
! Calcul de l'effet de la precipitation |
| 351 |
|
| 352 |
IF (lessivage) THEN |
| 353 |
d_tr_lessi_nucl = 0. |
| 354 |
d_tr_lessi_impa = 0. |
| 355 |
flestottr = 0. |
| 356 |
|
| 357 |
! tendance des aerosols nuclees et impactes |
| 358 |
|
| 359 |
DO it = 1, nqmx - 2 |
| 360 |
IF (aerosol(it)) THEN |
| 361 |
DO k = 1, llm |
| 362 |
DO i = 1, klon |
| 363 |
d_tr_lessi_nucl(i, k, it) = d_tr_lessi_nucl(i, k, it) + & |
| 364 |
(1 - frac_nucl(i, k))*tr_seri(i, k, it) |
| 365 |
d_tr_lessi_impa(i, k, it) = d_tr_lessi_impa(i, k, it) + & |
| 366 |
(1 - frac_impa(i, k))*tr_seri(i, k, it) |
| 367 |
ENDDO |
| 368 |
ENDDO |
| 369 |
ENDIF |
| 370 |
ENDDO |
| 371 |
|
| 372 |
! Mises a jour des traceurs + calcul des flux de lessivage |
| 373 |
! Mise a jour due a l'impaction et a la nucleation |
| 374 |
|
| 375 |
DO it = 1, nqmx - 2 |
| 376 |
IF (aerosol(it)) THEN |
| 377 |
DO k = 1, llm |
| 378 |
DO i = 1, klon |
| 379 |
tr_seri(i, k, it) = tr_seri(i, k, it) * frac_impa(i, k) & |
| 380 |
* frac_nucl(i, k) |
| 381 |
ENDDO |
| 382 |
ENDDO |
| 383 |
ENDIF |
| 384 |
ENDDO |
| 385 |
|
| 386 |
! Flux lessivage total |
| 387 |
|
| 388 |
DO it = 1, nqmx - 2 |
| 389 |
DO k = 1, llm |
| 390 |
DO i = 1, klon |
| 391 |
flestottr(i, k, it) = flestottr(i, k, it) & |
| 392 |
- (d_tr_lessi_nucl(i, k, it) + d_tr_lessi_impa(i, k, it)) & |
| 393 |
* (paprs(i, k)-paprs(i, k+1)) / (RG * pdtphys) |
| 394 |
ENDDO |
| 395 |
ENDDO |
| 396 |
ENDDO |
| 397 |
ENDIF |
| 398 |
|
| 399 |
! Ecriture des sorties |
| 400 |
CALL histwrite_phy("zmasse", zmasse) |
| 401 |
DO it=1, nqmx - 2 |
| 402 |
CALL histwrite_phy(tname(it+2), tr_seri(:, :, it)) |
| 403 |
if (lessivage) THEN |
| 404 |
CALL histwrite_phy("fl"//tname(it+2), flestottr(:, :, it)) |
| 405 |
endif |
| 406 |
CALL histwrite_phy("d_tr_th_"//tname(it+2), d_tr_th(:, :, it)) |
| 407 |
CALL histwrite_phy("d_tr_cv_"//tname(it+2), d_tr_cv(:, :, it)) |
| 408 |
CALL histwrite_phy("d_tr_cl_"//tname(it+2), d_tr_cl(:, :, it)) |
| 409 |
ENDDO |
| 410 |
|
| 411 |
if (lafin) then |
| 412 |
call nf95_inq_varid(ncid_restartphy, "trs", varid) |
| 413 |
call nf95_put_var(ncid_restartphy, varid, trs(:, 1)) |
| 414 |
endif |
| 415 |
|
| 416 |
END SUBROUTINE phytrac |
| 417 |
|
| 418 |
end module phytrac_m |
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