/[lmdze]/trunk/phylmd/nuage.f
ViewVC logotype

Diff of /trunk/phylmd/nuage.f

Parent Directory Parent Directory | Revision Log Revision Log | View Patch Patch

revision 175 by guez, Fri Feb 5 16:02:34 2016 UTC revision 213 by guez, Mon Feb 27 15:44:55 2017 UTC
# Line 7  contains Line 7  contains
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, ok_aie, sulfate, sulfate_pi, bl95_b0, bl95_b1, &
9         cldtaupi, re, fl)         cldtaupi, re, fl)
10      !  
11      ! From LMDZ4/libf/phylmd/nuage.F, version 1.1.1.1 2004/05/19 12:53:07      ! From LMDZ4/libf/phylmd/nuage.F, version 1.1.1.1, 2004/05/19 12:53:07
12      !  
13      use dimens_m      use dimphy, only: klon, klev
     use dimphy  
14      use nr_util, only: pi      use nr_util, only: pi
15      use SUPHEC_M      use SUPHEC_M, only: rd, rg
16      !======================================================================  
17      ! Auteur(s): Z.X. Li (LMD/CNRS) date: 19930910      ! Author: Z. X. Li (LMD/CNRS)
18      ! Objet: Calculer epaisseur optique et emmissivite des nuages      ! Date: 1993/09/10
19      !======================================================================      ! Objet: Calculer \'epaisseur optique et \'emissivit\'e des nuages
20    
21      ! Arguments:      ! Arguments:
22      ! t-------input-R-temperature  
23      ! pqlwp---input-R-eau liquide nuageuse dans l'atmosphere (kg/kg)      REAL, intent(in):: paprs(klon, klev+1)
24      ! pclc----input-R-couverture nuageuse pour le rayonnement (0 a 1)      real, intent(in):: pplay(klon, klev)
25        REAL, intent(in):: t(klon, klev) ! temperature
26    
27        REAL, intent(in):: pqlwp(klon, klev)
28        ! eau liquide nuageuse dans l'atmosphere (kg/kg)
29    
30        REAL, intent(inout):: pclc(klon, klev)
31        ! couverture nuageuse pour le rayonnement (0 \`a 1)
32    
33        REAL pcltau(klon, klev), pclemi(klon, klev)
34        ! pcltau--output-R-epaisseur optique des nuages
35        ! pclemi--output-R-emissivite des nuages (0 a 1)
36    
37        REAL pch(klon), pcl(klon), pcm(klon), pct(klon), pctlwp(klon)
38    
39        !jq for the aerosol indirect effect
40        !jq introduced by Johannes Quaas (quaas@lmd.jussieu.fr), 27/11/2003
41        !jq
42        LOGICAL ok_aie ! Apply AIE or not?
43      ! ok_aie--input-L-apply aerosol indirect effect or not      ! ok_aie--input-L-apply aerosol indirect effect or not
44    
45        REAL sulfate(klon, klev) ! sulfate aerosol mass concentration [ug m-3]
46      ! sulfate-input-R-sulfate aerosol mass concentration [um/m^3]      ! sulfate-input-R-sulfate aerosol mass concentration [um/m^3]
47    
48        REAL, intent(in):: sulfate_pi(klon, klev) ! sulfate aerosol mass concentration [ug m-3] (pre-industrial value)
49      ! sulfate_pi-input-R-dito, pre-industrial value      ! sulfate_pi-input-R-dito, pre-industrial value
50    
51        REAL bl95_b0, bl95_b1 ! Parameter in B&L 95-Formula
52      ! bl95_b0-input-R-a parameter, may be varied for tests (s-sea, l-land)      ! bl95_b0-input-R-a parameter, may be varied for tests (s-sea, l-land)
53      ! bl95_b1-input-R-a parameter, may be varied for tests (    -"-      )      ! bl95_b1-input-R-a parameter, may be varied for tests (-"-)
54      !  
55        REAL cldtaupi(klon, klev) ! pre-industrial cloud opt thickness for diag
56      ! cldtaupi-output-R-pre-industrial value of cloud optical thickness,      ! cldtaupi-output-R-pre-industrial value of cloud optical thickness,
57      !                   needed for the diagnostics of the aerosol indirect      ! needed for the diagnostics of the aerosol indirect
58      !                   radiative forcing (see radlwsw)      ! radiative forcing (see radlwsw)
59    
60        REAL re(klon, klev) ! cloud droplet effective radius [um]
61      ! re------output-R-Cloud droplet effective radius multiplied by fl [um]      ! re------output-R-Cloud droplet effective radius multiplied by fl [um]
62    
63        REAL fl(klon, klev) ! xliq * rneb (denominator to re ; fraction of liquid water clouds within the grid cell)
64      ! fl------output-R-Denominator to re, introduced to avoid problems in      ! fl------output-R-Denominator to re, introduced to avoid problems in
65      !                  the averaging of the output. fl is the fraction of liquid      ! the averaging of the output. fl is the fraction of liquid
66      !                  water clouds within a grid cell      ! water clouds within a grid cell
67      !  
68      ! pcltau--output-R-epaisseur optique des nuages      ! Local:
69      ! 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)  
     !  
70      LOGICAL lo      LOGICAL lo
71      !  
72      REAL cetahb, cetamb      REAL cetahb, cetamb
73      PARAMETER (cetahb = 0.45, cetamb = 0.80)      PARAMETER (cetahb = 0.45, cetamb = 0.80)
74      !  
75      INTEGER i, k      INTEGER i, k
76      REAL zflwp, zfice      REAL zflwp, zfice
77      !  
78      REAL radius, rad_froid, rad_chaud, rad_chau1, rad_chau2      REAL radius, rad_froid, rad_chaud, rad_chau1, rad_chau2
79      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)
80      !cc      PARAMETER (rad_chaud=15.0, rad_froid=35.0)      !cc PARAMETER (rad_chaud=15.0, rad_froid=35.0)
81      ! sintex initial      PARAMETER (rad_chaud=10.0, rad_froid=30.0)      ! sintex initial PARAMETER (rad_chaud=10.0, rad_froid=30.0)
82      REAL coef, coef_froi, coef_chau      REAL coef, coef_froi, coef_chau
83      PARAMETER (coef_chau=0.13, coef_froi=0.09)      PARAMETER (coef_chau=0.13, coef_froi=0.09)
84      REAL seuil_neb, t_glace      REAL seuil_neb, t_glace
# Line 70  contains Line 86  contains
86      INTEGER nexpo ! exponentiel pour glace/eau      INTEGER nexpo ! exponentiel pour glace/eau
87      PARAMETER (nexpo=6)      PARAMETER (nexpo=6)
88    
89      !jq for the aerosol indirect effect      REAL cdnc(klon, klev) ! cloud droplet number concentration [m-3]
90      !jq introduced by Johannes Quaas (quaas@lmd.jussieu.fr), 27/11/2003      REAL cdnc_pi(klon, klev) ! cloud droplet number concentration [m-3] (pi value)
     !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)  
91    
92      REAL bl95_b0, bl95_b1     ! Parameter in B&L 95-Formula      !--------------------------------------------------------------------
93        
     REAL cldtaupi(klon, klev) ! pre-industrial cloud opt thickness for diag  
   
     !cc      PARAMETER (nexpo=1)  
     !  
94      ! Calculer l'epaisseur optique et l'emmissivite des nuages      ! Calculer l'epaisseur optique et l'emmissivite des nuages
95      !  
96      DO k = 1, klev      DO k = 1, klev
97         DO i = 1, klon         DO i = 1, klon
98            rad_chaud = rad_chau1            rad_chaud = rad_chau1
99            IF (k.LE.3) rad_chaud = rad_chau2            IF (k <= 3) rad_chaud = rad_chau2
100    
101            pclc(i,k) = MAX(pclc(i,k), seuil_neb)            pclc(i, k) = MAX(pclc(i, k), seuil_neb)
102            zflwp = 1000.*pqlwp(i,k)/RG/pclc(i,k) &            zflwp = 1000.*pqlwp(i, k)/RG/pclc(i, k) &
103                 *(paprs(i,k)-paprs(i,k+1))                 *(paprs(i, k)-paprs(i, k+1))
104            zfice = 1.0 - (t(i,k)-t_glace) / (273.13-t_glace)            zfice = 1.0 - (t(i, k)-t_glace) / (273.13-t_glace)
105            zfice = MIN(MAX(zfice,0.0),1.0)            zfice = MIN(MAX(zfice, 0.0), 1.0)
106            zfice = zfice**nexpo            zfice = zfice**nexpo
107    
108            IF (ok_aie) THEN            IF (ok_aie) THEN
109               ! Formula "D" of Boucher and Lohmann, Tellus, 1995               ! Formula "D" of Boucher and Lohmann, Tellus, 1995
110               !  
111               cdnc(i,k) = 10.**(bl95_b0+bl95_b1* &               cdnc(i, k) = 10.**(bl95_b0+bl95_b1* &
112                    log(MAX(sulfate(i,k),1.e-4))/log(10.))*1.e6 !-m-3                    log(MAX(sulfate(i, k), 1.e-4))/log(10.))*1.e6 !-m-3
113               ! Cloud droplet number concentration (CDNC) is restricted               ! Cloud droplet number concentration (CDNC) is restricted
114               ! to be within [20, 1000 cm^3]               ! to be within [20, 1000 cm^3]
115               !  
116               cdnc(i,k)=MIN(1000.e6,MAX(20.e6,cdnc(i,k)))               cdnc(i, k)=MIN(1000.e6, MAX(20.e6, cdnc(i, k)))
117               cdnc_pi(i,k) = 10.**(bl95_b0+bl95_b1* &               cdnc_pi(i, k) = 10.**(bl95_b0+bl95_b1* &
118                    log(MAX(sulfate_pi(i,k),1.e-4))/log(10.))*1.e6 !-m-3                    log(MAX(sulfate_pi(i, k), 1.e-4))/log(10.))*1.e6 !-m-3
119               cdnc_pi(i,k)=MIN(1000.e6,MAX(20.e6,cdnc_pi(i,k)))               cdnc_pi(i, k)=MIN(1000.e6, MAX(20.e6, cdnc_pi(i, k)))
120               !  
121               !               ! air density: pplay(i, k) / (RD * zT(i, k))
              ! air density: pplay(i,k) / (RD * zT(i,k))  
122               ! factor 1.1: derive effective radius from volume-mean radius               ! factor 1.1: derive effective radius from volume-mean radius
123               ! factor 1000 is the water density               ! factor 1000 is the water density
124               ! _chaud means that this is the CDR for liquid water clouds               ! _chaud means that this is the CDR for liquid water clouds
125               !  
126               rad_chaud =  &               rad_chaud = &
127                    1.1 * ( (pqlwp(i,k) * pplay(i,k) / (RD * T(i,k)) )   &                    1.1 * ((pqlwp(i, k) * pplay(i, k) / (RD * T(i, k))) &
128                    / (4./3. * PI * 1000. * cdnc(i,k)) )**(1./3.)                    / (4./3. * PI * 1000. * cdnc(i, k)))**(1./3.)
129               !  
130               ! Convert to um. CDR shall be at least 3 um.               ! Convert to um. CDR shall be at least 3 um.
131               !  
132               rad_chaud = MAX(rad_chaud*1.e6, 3.)               rad_chaud = MAX(rad_chaud*1.e6, 3.)
133    
134               ! For output diagnostics               ! For output diagnostics
135               !  
136               ! Cloud droplet effective radius [um]               ! Cloud droplet effective radius [um]
137               !  
138               ! we multiply here with f * xl (fraction of liquid water               ! we multiply here with f * xl (fraction of liquid water
139               ! clouds in the grid cell) to avoid problems in the               ! clouds in the grid cell) to avoid problems in the
140               ! averaging of the output.               ! averaging of the output.
141               ! In the output of IOIPSL, derive the real cloud droplet               ! In the output of IOIPSL, derive the real cloud droplet
142               ! effective radius as re/fl               ! effective radius as re/fl
143               !  
144               fl(i,k) = pclc(i,k)*(1.-zfice)               fl(i, k) = pclc(i, k)*(1.-zfice)
145               re(i,k) = rad_chaud*fl(i,k)               re(i, k) = rad_chaud*fl(i, k)
146    
147               ! Pre-industrial cloud opt thickness               ! Pre-industrial cloud opt thickness
148               !  
149               ! "radius" is calculated as rad_chaud above (plus the               ! "radius" is calculated as rad_chaud above (plus the
150               ! ice cloud contribution) but using cdnc_pi instead of               ! ice cloud contribution) but using cdnc_pi instead of
151               ! cdnc.               ! cdnc.
152               radius = MAX(1.1e6 * ( (pqlwp(i,k)*pplay(i,k)/(RD*T(i,k)))   &               radius = MAX(1.1e6 * ((pqlwp(i, k)*pplay(i, k)/(RD*T(i, k))) &
153                    / (4./3.*PI*1000.*cdnc_pi(i,k)) )**(1./3.),  &                    / (4./3.*PI*1000.*cdnc_pi(i, k)))**(1./3.), &
154                    3.) * (1.-zfice) + rad_froid * zfice                    3.) * (1.-zfice) + rad_froid * zfice
155               cldtaupi(i,k) = 3.0/2.0 * zflwp / radius               cldtaupi(i, k) = 3.0/2.0 * zflwp / radius
156    
157            END IF                  ! ok_aie            END IF ! ok_aie
158    
159            radius = rad_chaud * (1.-zfice) + rad_froid * zfice            radius = rad_chaud * (1.-zfice) + rad_froid * zfice
160            coef = coef_chau * (1.-zfice) + coef_froi * zfice            coef = coef_chau * (1.-zfice) + coef_froi * zfice
161            pcltau(i,k) = 3.0/2.0 * zflwp / radius            pcltau(i, k) = 3.0/2.0 * zflwp / radius
162            pclemi(i,k) = 1.0 - EXP( - coef * zflwp)            pclemi(i, k) = 1.0 - EXP(- coef * zflwp)
163            lo = (pclc(i,k) .LE. seuil_neb)            lo = (pclc(i, k) <= seuil_neb)
164            IF (lo) pclc(i,k) = 0.0            IF (lo) pclc(i, k) = 0.0
165            IF (lo) pcltau(i,k) = 0.0            IF (lo) pcltau(i, k) = 0.0
166            IF (lo) pclemi(i,k) = 0.0            IF (lo) pclemi(i, k) = 0.0
167    
168            IF (.NOT.ok_aie) cldtaupi(i,k)=pcltau(i,k)            IF (.NOT.ok_aie) cldtaupi(i, k)=pcltau(i, k)
169         END DO         END DO
170      END DO      END DO
171      !  
172      ! COMPUTE CLOUD LIQUID PATH AND TOTAL CLOUDINESS      ! COMPUTE CLOUD LIQUID PATH AND TOTAL CLOUDINESS
173      !  
174      DO i = 1, klon      DO i = 1, klon
175         pct(i)=1.0         pct(i)=1.0
176         pch(i)=1.0         pch(i)=1.0
# Line 177  contains Line 178  contains
178         pcl(i) = 1.0         pcl(i) = 1.0
179         pctlwp(i) = 0.0         pctlwp(i) = 0.0
180      END DO      END DO
181      !  
182      DO k = klev, 1, -1      DO k = klev, 1, -1
183         DO i = 1, klon         DO i = 1, klon
184            pctlwp(i) = pctlwp(i)  &            pctlwp(i) = pctlwp(i) &
185                 + pqlwp(i,k)*(paprs(i,k)-paprs(i,k+1))/RG                 + pqlwp(i, k)*(paprs(i, k)-paprs(i, k+1))/RG
186            pct(i) = pct(i)*(1.0-pclc(i,k))            pct(i) = pct(i)*(1.0-pclc(i, k))
187            if (pplay(i,k).LE.cetahb*paprs(i,1)) &            if (pplay(i, k) <= cetahb*paprs(i, 1)) &
188                 pch(i) = pch(i)*(1.0-pclc(i,k))                 pch(i) = pch(i)*(1.0-pclc(i, k))
189            if (pplay(i,k).GT.cetahb*paprs(i,1) .AND. &            if (pplay(i, k) > cetahb*paprs(i, 1) .AND. &
190                 pplay(i,k).LE.cetamb*paprs(i,1))  &                 pplay(i, k) <= cetamb*paprs(i, 1)) &
191                 pcm(i) = pcm(i)*(1.0-pclc(i,k))                 pcm(i) = pcm(i)*(1.0-pclc(i, k))
192            if (pplay(i,k).GT.cetamb*paprs(i,1)) &            if (pplay(i, k) > cetamb*paprs(i, 1)) &
193                 pcl(i) = pcl(i)*(1.0-pclc(i,k))                 pcl(i) = pcl(i)*(1.0-pclc(i, k))
194         END DO         END DO
195      END DO      END DO
196      !  
197      DO i = 1, klon      DO i = 1, klon
198         pct(i)=1.-pct(i)         pct(i)=1.-pct(i)
199         pch(i)=1.-pch(i)         pch(i)=1.-pch(i)
200         pcm(i)=1.-pcm(i)         pcm(i)=1.-pcm(i)
201         pcl(i)=1.-pcl(i)         pcl(i)=1.-pcl(i)
202      END DO      END DO
203      !  
204    END SUBROUTINE nuage    END SUBROUTINE nuage
205    
206  end module nuage_m  end module nuage_m
Legend:
Removed from v.175  
changed lines
  Added in v.213
  ViewVC Help
Powered by ViewVC 1.1.21