/[lmdze]/trunk/phylmd/phytrac.f90
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Thu Sep 26 17:29:50 2019 UTC (4 years, 7 months ago) by guez
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Remove `new_oliq` and `ok_stratus`

Remove possibility to choose `new_oliq` false. LMDZ is always used with
`new_oliq` true.

Remove possibility to choose `ok_stratus` true. LMDZ is always used
with `ok_stratus` false.

Encapsulate dqthermcell in a module.

1 module phytrac_m
2
3 IMPLICIT none
4
5 private
6 public phytrac
7
8 contains
9
10 SUBROUTINE phytrac(julien, gmtime, firstcal, lafin, t_seri, paprs, pplay, &
11 pmfu, pmfd, pde_u, pen_d, coefh, cdragh, 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,
17 ! 2006/02/21 08:08:30
18
19 ! Authors: Fr\'ed\'eric Hourdin, Abderrahmane Idelkadi, Marie-Alice
20 ! Foujols
21
22 ! Objet : moniteur g\'en\'eral des tendances des traceurs
23
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 param\'etrisations 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 comconst, only: dtphys
36 USE conf_gcm_m, ONLY: lmt_pas
37 use ctherm_m, only: iflag_thermals
38 use cvltr_m, only: cvltr
39 use dimensions, only: llm, nqmx
40 use dimphy, only: klon
41 use dqthermcell_m, only: dqthermcell
42 use histwrite_phy_m, only: histwrite_phy
43 use indicesol, only: nbsrf
44 use infotrac_init_m, only: tname
45 use initrrnpb_m, only: initrrnpb
46 use minmaxqfi_m, only: minmaxqfi
47 use netcdf, only: NF90_FILL_float
48 use netcdf95, only: nf95_inq_varid, nf95_get_var, nf95_put_var
49 use nflxtr_m, only: nflxtr
50 use nr_util, only: assert
51 use o3_chem_m, only: o3_chem
52 use phyetat0_m, only: rlat
53 use phyredem0_m, only: ncid_restartphy
54 use press_coefoz_m, only: press_coefoz
55 use radiornpb_m, only: radiornpb
56 use regr_pr_comb_coefoz_m, only: regr_pr_comb_coefoz
57 use SUPHEC_M, only: rg
58 use time_phylmdz, only: itap
59
60 integer, intent(in):: julien !jour julien, 1 <= julien <= 360
61 real, intent(in):: gmtime ! heure de la journ\'ee en fraction de jour
62 logical, intent(in):: firstcal ! first call to "calfis"
63 logical, intent(in):: lafin ! fin de la physique
64 real, intent(in):: t_seri(klon, llm) ! temperature, in K
65
66 real, intent(in):: paprs(klon, llm+1)
67 ! (pression pour chaque inter-couche, en Pa)
68
69 real, intent(in):: pplay(klon, llm)
70 ! (pression pour le mileu de chaque couche, en Pa)
71
72 ! convection:
73
74 REAL, intent(in):: pmfu(klon, llm) ! flux de masse dans le panache montant
75
76 REAL, intent(in):: pmfd(klon, llm)
77 ! flux de masse dans le panache descendant
78
79 REAL pde_u(klon, llm) ! flux detraine dans le panache montant
80 REAL pen_d(klon, llm) ! flux entraine dans le panache descendant
81 REAL coefh(:, 2:) ! (klon, 2:llm) coeff melange couche limite
82 real cdragh(:) ! (klon)
83 real fm_therm(klon, llm+1), entr_therm(klon, llm) ! thermiques
84 REAL, intent(in):: yu1(:), yv1(:) ! (klon) vent au premier niveau
85
86 ! Arguments n\'ecessaires pour les sources et puits de traceur :
87 real, intent(in):: ftsol(:, :) ! (klon, nbsrf) surface temperature (K)
88 real, intent(in):: pctsrf(klon, nbsrf) ! Pourcentage de sol f(nature du sol)
89
90 ! Lessivage pour le on-line
91 REAL, intent(in):: frac_impa(klon, llm) ! fraction d'aerosols impactes
92 REAL, intent(in):: 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
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, save:: masktr(klon, nqmx - 2) ! Masque reservoir de sol traceur
124 ! Masque de l'echange avec la surface
125 ! (1 = reservoir) ou (possible => 1)
126
127 REAL, save:: fshtr(klon, nqmx - 2)
128 ! Flux surfacique dans le reservoir de sol
129
130 REAL, save:: hsoltr(nqmx - 2) ! Epaisseur equivalente du reservoir de sol
131 REAL, save:: tautr(nqmx - 2) ! constante de d\'ecroissance radioactive
132
133 REAL, save:: vdeptr(nqmx - 2)
134 ! Vitesse de depot sec dans la couche Brownienne
135
136 REAL, save:: scavtr(nqmx - 2) ! Coefficient de lessivage
137 CHARACTER itn
138
139 logical, save:: aerosol(nqmx - 2) ! Nature du traceur
140 ! ! aerosol(it) = true => aerosol
141 ! ! aerosol(it) = false => gaz
142
143 logical, save:: clsol(nqmx - 2) ! couche limite sol flux
144 ! calcul\'ee, sinon prescrit
145 logical, save:: radio(nqmx - 2) ! d\'ecroisssance radioactive
146
147 ! convection tiedtke
148 INTEGER i, k, it
149 REAL delp(klon, llm)
150
151 ! Variables liees a l'ecriture de la bande histoire physique
152
153 ! Variables locales pour effectuer les appels en serie
154
155 REAL d_tr(klon, llm), d_trs(klon) ! tendances de traceurs
156 REAL d_tr_cl(klon, llm, nqmx - 2) ! tendance de traceurs couche limite
157
158 REAL d_tr_cv(klon, llm, nqmx - 2)
159 ! tendance de traceurs conv pour chq traceur
160
161 REAL d_tr_th(klon, llm, nqmx - 2) ! la tendance des thermiques
162 REAL d_tr_dec(klon, llm, 2) ! la tendance de la decroissance
163 ! ! radioactive du rn - > pb
164
165 REAL d_tr_lessi_impa(klon, llm, nqmx - 2)
166 ! tendance du lessivage par impaction
167
168 REAL d_tr_lessi_nucl(klon, llm, nqmx - 2)
169 ! tendance du lessivage par nucleation
170
171 REAL flestottr(klon, llm, nqmx - 2) ! flux de lessivage dans chaque couche
172
173 real ztra_th(klon, llm)
174 integer isplit, varid
175
176 ! Controls:
177 logical:: convection = .true.
178
179 !--------------------------------------
180
181 call assert(shape(zmasse) == (/klon, llm/), "phytrac zmasse")
182 call assert(shape(tr_seri) == (/klon, llm, nqmx - 2/), "phytrac tr_seri")
183
184 if (firstcal) then
185 ! Initialisation de certaines variables pour le radon et le plomb
186 ! Initialisation du traceur dans le sol (couche limite radonique)
187 trs(:, 2:) = 0.
188
189 call nf95_inq_varid(ncid_startphy, "trs", varid)
190 call nf95_get_var(ncid_startphy, varid, trs(:, 1))
191 if (any(trs(:, 1) == NF90_FILL_float)) call abort_gcm("phytrac", &
192 "some missing values in trs(:, 1)")
193
194 ! Initialisation de la fraction d'aerosols lessivee
195
196 d_tr_lessi_impa = 0.
197 d_tr_lessi_nucl = 0.
198
199 ! Initialisation de la nature des traceurs
200
201 aerosol = .FALSE. ! Tous les traceurs sont des gaz par defaut
202 radio = .FALSE. ! par d\'efaut pas de passage par "radiornpb"
203
204 if (nqmx >= 5) then
205 call press_coefoz ! read input pressure levels for ozone coefficients
206 end if
207
208 ! Initialisation du traceur dans le sol (couche limite radonique)
209 radio(1)= .true.
210 radio(2)= .true.
211 clsol(:2)= .true.
212 clsol(3:)= .false.
213 aerosol(2) = .TRUE. ! le Pb est un aerosol
214 call initrrnpb(pctsrf, masktr, fshtr, hsoltr, tautr, vdeptr, scavtr)
215 endif
216
217 if (convection) then
218 ! Calcul de l'effet de la convection
219 DO it=1, nqmx - 2
220 if (conv_emanuel) then
221 call cvltr(dtphys, da, phi, mp, paprs, tr_seri(:, :, it), upwd, &
222 dnwd, d_tr_cv(:, :, it))
223 else
224 CALL nflxtr(dtphys, pmfu, pmfd, pde_u, pen_d, paprs, &
225 tr_seri(:, :, it), d_tr_cv(:, :, it))
226 endif
227
228 DO k = 1, llm
229 DO i = 1, klon
230 tr_seri(i, k, it) = tr_seri(i, k, it) + d_tr_cv(i, k, it)
231 ENDDO
232 ENDDO
233 WRITE(unit=itn, fmt='(i1)') it
234 CALL minmaxqfi(tr_seri(:, :, it), 0., 1e33, &
235 'convection, tracer index = ' // itn)
236 ENDDO
237 endif
238
239 ! Calcul de l'effet des thermiques
240
241 do it=1, nqmx - 2
242 do k=1, llm
243 do i=1, klon
244 d_tr_th(i, k, it)=0.
245 tr_seri(i, k, it)=max(tr_seri(i, k, it), 0.)
246 tr_seri(i, k, it)=min(tr_seri(i, k, it), 1e10)
247 enddo
248 enddo
249 enddo
250
251 if (iflag_thermals) then
252 nsplit=10
253 DO it=1, nqmx - 2
254 do isplit=1, nsplit
255 ! Thermiques
256 call dqthermcell(klon, llm, dtphys/nsplit &
257 , fm_therm, entr_therm, zmasse &
258 , tr_seri(1:klon, 1:llm, it), d_tr, ztra_th)
259
260 do k=1, llm
261 do i=1, klon
262 d_tr(i, k)=dtphys*d_tr(i, k)/nsplit
263 d_tr_th(i, k, it)=d_tr_th(i, k, it)+d_tr(i, k)
264 tr_seri(i, k, it)=max(tr_seri(i, k, it)+d_tr(i, k), 0.)
265 enddo
266 enddo
267 enddo
268 ENDDO
269 endif
270
271 ! Calcul de l'effet de la couche limite
272
273 DO k = 1, llm
274 DO i = 1, klon
275 delp(i, k) = paprs(i, k)-paprs(i, k+1)
276 ENDDO
277 ENDDO
278
279 ! MAF modif pour tenir compte du cas traceur
280 DO it=1, nqmx - 2
281 if (clsol(it)) then
282 ! couche limite avec quantite dans le sol calculee
283 CALL cltracrn(it, dtphys, yu1, yv1, coefh, cdragh, t_seri, ftsol, &
284 pctsrf, tr_seri(:, :, it), trs(:, it), paprs, pplay, delp, &
285 masktr(1, it), fshtr(1, it), hsoltr(it), tautr(it), &
286 vdeptr(it), rlat, d_tr_cl(1, 1, it), d_trs)
287 DO k = 1, llm
288 DO i = 1, klon
289 tr_seri(i, k, it) = tr_seri(i, k, it) + d_tr_cl(i, k, it)
290 ENDDO
291 ENDDO
292
293 trs(:, it) = trs(:, it) + d_trs
294 else
295 ! couche limite avec flux prescrit
296 !MAF provisoire source / traceur a creer
297 DO i=1, klon
298 source(i) = 0. ! pas de source, pour l'instant
299 ENDDO
300
301 CALL cltrac(dtphys, coefh, t_seri, tr_seri(:, :, it), source, &
302 paprs, pplay, delp, d_tr_cl(1, 1, it))
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 endif
309 ENDDO
310
311 ! Calcul de l'effet du puits radioactif
312
313 ! MAF il faudrait faire une modification pour passer dans radiornpb
314 ! si radio=true
315 d_tr_dec = radiornpb(tr_seri, dtphys, tautr)
316 DO it = 1, nqmx - 2
317 if (radio(it)) then
318 tr_seri(:, :, it) = tr_seri(:, :, it) + d_tr_dec(:, :, it)
319 WRITE(unit=itn, fmt='(i1)') it
320 CALL minmaxqfi(tr_seri(:, :, it), 0., 1e33, 'puits rn it='//itn)
321 endif
322 ENDDO
323
324 if (nqmx >= 5) then
325 ! Ozone as a tracer:
326 if (mod(itap - 1, lmt_pas) == 0) then
327 ! Once per day, update the coefficients for ozone chemistry:
328 call regr_pr_comb_coefoz(julien, paprs, pplay)
329 end if
330 call o3_chem(julien, gmtime, t_seri, zmasse, dtphys, tr_seri(:, :, 3))
331 end if
332
333 ! Calcul de l'effet de la precipitation
334
335 d_tr_lessi_nucl = 0.
336 d_tr_lessi_impa = 0.
337 flestottr = 0.
338
339 ! tendance des aerosols nuclees et impactes
340
341 DO it = 1, nqmx - 2
342 IF (aerosol(it)) THEN
343 DO k = 1, llm
344 DO i = 1, klon
345 d_tr_lessi_nucl(i, k, it) = d_tr_lessi_nucl(i, k, it) + &
346 (1 - frac_nucl(i, k))*tr_seri(i, k, it)
347 d_tr_lessi_impa(i, k, it) = d_tr_lessi_impa(i, k, it) + &
348 (1 - frac_impa(i, k))*tr_seri(i, k, it)
349 ENDDO
350 ENDDO
351 ENDIF
352 ENDDO
353
354 ! Mises a jour des traceurs + calcul des flux de lessivage
355 ! Mise a jour due a l'impaction et a la nucleation
356
357 DO it = 1, nqmx - 2
358 IF (aerosol(it)) THEN
359 DO k = 1, llm
360 DO i = 1, klon
361 tr_seri(i, k, it) = tr_seri(i, k, it) * frac_impa(i, k) &
362 * frac_nucl(i, k)
363 ENDDO
364 ENDDO
365 ENDIF
366 ENDDO
367
368 ! Flux lessivage total
369 DO it = 1, nqmx - 2
370 DO k = 1, llm
371 DO i = 1, klon
372 flestottr(i, k, it) = flestottr(i, k, it) &
373 - (d_tr_lessi_nucl(i, k, it) + d_tr_lessi_impa(i, k, it)) &
374 * (paprs(i, k)-paprs(i, k+1)) / (RG * dtphys)
375 ENDDO
376 ENDDO
377 ENDDO
378
379 ! Ecriture des sorties
380 CALL histwrite_phy("zmasse", zmasse)
381 DO it=1, nqmx - 2
382 CALL histwrite_phy(tname(it+2), tr_seri(:, :, it))
383 CALL histwrite_phy("fl"//tname(it+2), flestottr(:, :, it))
384 CALL histwrite_phy("d_tr_th_"//tname(it+2), d_tr_th(:, :, it))
385 CALL histwrite_phy("d_tr_cv_"//tname(it+2), d_tr_cv(:, :, it))
386 CALL histwrite_phy("d_tr_cl_"//tname(it+2), d_tr_cl(:, :, it))
387 ENDDO
388
389 if (lafin) then
390 call nf95_inq_varid(ncid_restartphy, "trs", varid)
391 call nf95_put_var(ncid_restartphy, varid, trs(:, 1))
392 endif
393
394 END SUBROUTINE phytrac
395
396 end module phytrac_m

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