| Class | WarmRainPrm |
| In: |
moist/warmrainprm.f90
|
暖かい雨のバルク法を用いた, 水蒸気と雨, 雲と雨の混合比の変換係数を求める.
* 中島健介 (1994) で利用した定式をそのまま利用.
| Subroutine : | |
| cfgfile : | character(*), intent(in) |
This procedure input/output NAMELIST#warmrainprm .
subroutine WarmRainPrm_Init( cfgfile )
!暗黙の型宣言禁止
implicit none
!入力変数
character(*), intent(in) :: cfgfile
!-----------------------------------------------------------
! NAMELIST から情報を取得
!-----------------------------------------------------------
!
NAMELIST /warmrainprm/ FactorJ, AutoConvTime, MixRt_AutoConvCr
open (10, FILE=cfgfile)
read(10, NML=warmrainprm)
close(10)
!念の為
Factor_raindebug = 1.0d0
if (cpurank == 0) then
call MessageNotify( "M", "WarmRainPrm_Init", "FactorJ = %f", d=(/FactorJ/) )
call MessageNotify( "M", "WarmRainPrm_Init", "AutoConvTime = %f", d=(/AutoConvTime/) )
call MessageNotify( "M", "WarmRainPrm_Init", "MixRt_AutoConvCr = %f", d=(/MixRt_AutoConvCr/) )
end if
end subroutine WarmRainPrm_Init
| Subroutine : | |
| cfgfile : | character(*), intent(in) |
This procedure input/output NAMELIST#warmrainprm .
subroutine WarmRainPrm_Init2( cfgfile )
!暗黙の型宣言禁止
implicit none
!入力変数
character(*), intent(in) :: cfgfile
!-----------------------------------------------------------
! NAMELIST から情報を取得
!-----------------------------------------------------------
!
NAMELIST /warmrainprm/ FactorJ, AutoConvTime, MixRt_AutoConvCr, Factor_raindebug
open (10, FILE=cfgfile)
read(10, NML=warmrainprm)
close(10)
if (cpurank == 0) then
call MessageNotify( "M", "WarmRainPrm_Init", "FactorJ = %f", d=(/FactorJ/) )
call MessageNotify( "M", "WarmRainPrm_Init", "AutoConvTime = %f", d=(/AutoConvTime/) )
call MessageNotify( "M", "WarmRainPrm_Init", "MixRt_AutoConvCr = %f", d=(/MixRt_AutoConvCr/) )
call MessageNotify( "M", "WarmRainPrm_Init", "Factor-rain-debug = %f", d=(/Factor_raindebug/) )
end if
end subroutine WarmRainPrm_Init2
| Function : | |||
| xz_Rain2GasHeat(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax) : | real(8) | ||
| xz_PotTemp(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax) : | real(8), intent(in)
| ||
| xz_Exner(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax) : | real(8), intent(in)
| ||
| xza_DelMixRt(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax, SpcNum) : | real(8), intent(in)
| ||
| DelTime : | real(8), intent(in), optional |
雨粒から蒸気への変換量を計算するためのルーチン
変換量および, 蒸気と雨粒の混合比は正の量なので, 計算の途中途中で 値が正になることを保証している. また, 元々存在する以上の雨粒が 蒸気に変換されないように, 元々の雨粒混合比を変換量の上限としている.
function xz_Rain2GasHeat(xz_PotTemp, xz_Exner, xza_DelMixRt, DelTime)
!
! 雨粒から蒸気への変換量を計算するためのルーチン
!
! 変換量および, 蒸気と雨粒の混合比は正の量なので, 計算の途中途中で
! 値が正になることを保証している. また, 元々存在する以上の雨粒が
! 蒸気に変換されないように, 元々の雨粒混合比を変換量の上限としている.
!
!暗黙の型宣言禁止
implicit none
!変数定義
real(8), intent(in) :: xz_PotTemp(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax)
!温位の擾乱成分
real(8), intent(in) :: xz_Exner(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax)
!温度の擾乱成分
real(8), intent(in) :: xza_DelMixRt(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax, SpcNum)
!混合比の変化
real(8), intent(in), optional :: DelTime
real(8) :: xz_Rain2GasHeat(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax)
real(8) :: xza_LatentHeat(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax, SpcNum)
real(8) :: xz_TempAll(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax)
real(8) :: xz_ExnerAll(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax)
integer :: s
!温度, 圧力, 混合比の全量を求める
!擾乱成分と平均成分の足し算
xz_ExnerAll = xz_Exner + xz_ExnerBasicZ
xz_TempAll = ( xz_PotTemp + xz_PotTempBasicZ ) * ( xz_Exner + xz_ExnerBasicZ )
xza_LatentHeat = 0.0d0
!雨から蒸気への相変化に伴う発熱
do s = 1, CondNum
xza_LatentHeat(:,:,s) = xz_LatentHeat( SpcWetID(IdxCR(s)), xz_TempAll ) * xza_DelMixRt(:,:,IdxCR(s)) / (xz_ExnerAll * CpDry)
if (present(DelTime)) then
call StorePotTempCond2(xza_LatentHeat(:,:,s) / DelTime, IdxCG(s))
end if
end do
xz_Rain2GasHeat = sum( xza_LatentHeat, 3 )
end function xz_Rain2GasHeat
| Function : | |||
| xz_Rain2GasHeatNH4SH(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax) : | real(8) | ||
| xz_Exner(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax) : | real(8), intent(in)
| ||
| xza_DelMixRt(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax, SpcNum) : | real(8), intent(in)
| ||
| DelTime : | real(8), intent(in), optional |
雨粒から蒸気への変換量を計算するためのルーチン
変換量および, 蒸気と雨粒の混合比は正の量なので, 計算の途中途中で 値が正になることを保証している. また, 元々存在する以上の雨粒が 蒸気に変換されないように, 元々の雨粒混合比を変換量の上限としている.
function xz_Rain2GasHeatNH4SH(xz_Exner, xza_DelMixRt, DelTime)
!
! 雨粒から蒸気への変換量を計算するためのルーチン
!
! 変換量および, 蒸気と雨粒の混合比は正の量なので, 計算の途中途中で
! 値が正になることを保証している. また, 元々存在する以上の雨粒が
! 蒸気に変換されないように, 元々の雨粒混合比を変換量の上限としている.
!
!暗黙の型宣言禁止
implicit none
!変数定義
real(8), intent(in) :: xza_DelMixRt(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax, SpcNum)
!混合比の変化量
real(8), intent(in) :: xz_Exner(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax)
!温度の擾乱成分
real(8), intent(in), optional :: DelTime
real(8) :: xz_Rain2GasHeatNH4SH(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax)
!
real(8) :: xz_ExnerAll(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax)
!圧力の全量を求める
!擾乱成分と平均成分の足し算
xz_ExnerAll = xz_Exner + xz_ExnerBasicZ
!雨から蒸気への相変化に伴う発熱
xz_Rain2GasHeatNH4SH = ReactHeatNH4SH * xza_DelMixRt(:,:,IdxNH4SHr) / (xz_ExnerAll * CpDry)
if (present(DelTime)) then
call StorePotTempCond3(xz_Rain2GasHeatNH4SH / DelTime)
end if
end function xz_Rain2GasHeatNH4SH
| Function : | |||
| xza_Cloud2Rain(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax, SpcNum) : | real(8)
| ||
| xza_MixRt(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax, SpcNum) : | real(8), intent(in)
| ||
| DelTime : | real(8)
|
雲粒から雨粒への変換量を計算するためのルーチン 併合成長は Berry (1968) のパラメタリゼーションを利用し, 衝突合体成長は Kessler (1969) のパラメタリゼーションを利用する.
変換量および, 雲粒と雨粒の混合比は正の量なので, 計算の途中途中で 値が正になることを保証している. また, 元々存在する以上の雲粒が 雨粒に変換されないように, 元々の雲粒混合比を変換量の上限としている. 正の値を保証するために, 引数として時間刻みが必要となる. (AutoConv, Collect は時間刻み幅での積分値を計算)
このルーチンでは, 凝縮物質と反応生成物とを区別する必要が全くないので, ループを回す回数を LoopNum2 回としている.
function xza_Cloud2Rain( xza_MixRt, DelTime )
!
! 雲粒から雨粒への変換量を計算するためのルーチン
! 併合成長は Berry (1968) のパラメタリゼーションを利用し,
! 衝突合体成長は Kessler (1969) のパラメタリゼーションを利用する.
!
! 変換量および, 雲粒と雨粒の混合比は正の量なので, 計算の途中途中で
! 値が正になることを保証している. また, 元々存在する以上の雲粒が
! 雨粒に変換されないように, 元々の雲粒混合比を変換量の上限としている.
! 正の値を保証するために, 引数として時間刻みが必要となる.
! (AutoConv, Collect は時間刻み幅での積分値を計算)
!
! このルーチンでは, 凝縮物質と反応生成物とを区別する必要が全くないので,
! ループを回す回数を LoopNum2 回としている.
!
!暗黙の型宣言禁止
implicit none
!変数定義
real(8), intent(in) :: xza_MixRt(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax, SpcNum)
!混合比の擾乱成分
real(8) :: DelTime !時間刻み
real(8) :: xza_Cloud2Rain(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax, SpcNum)
!雲から雨への変換量
real(8) :: xza_MixRtAll(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax, SpcNum)
!混合比の擾乱成分 + 平均成分
real(8) :: xz_AutoConv(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax)
!飽和混合比
real(8) :: xz_Collect(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax)
!規格化された潜熱
! real(8), parameter :: N0 = 5.0d7
! real(8), parameter :: D0 = 3.66d-1
integer :: s
xza_Cloud2Rain = 0.0d0
!混合比は正の値を保証
!移流拡散で負になることもあり得るので.
xza_MixRtAll = max( 0.0d0, xza_MixRt + xza_MixRtBasicZ )
do s = 1, CloudNum
xz_AutoConv = 0.0d0
xz_Collect = 0.0d0
!併合成長
! Kessler (1969) のパラメタリゼーション
xz_AutoConv = DelTime / AutoConvTime * max( 0.0d0, ( xza_MixRtAll(:,:,IdxC(s)) - MixRt_AutoConvCr) )
! ! Berry (1968) のパラメタリゼーション
! xz_AutoConv = &
! & DelTime &
! & * xz_DensBasicZ &
! & * ( xza_MixRtAll(:,:,IdxC(s)) ** 3.0d0 ) * 1.0d6 &
! & / ( 60.0d0 &
! & * ( &
! & 2.0d0 * xza_MixRtAll(:,:,IdxC(s)) &
! & + 2.66d-8 * N0 / ( xz_DensBasicZ * D0 ) &
! & ) &
! & )
!衝突合体成長
! Kessler (1969) のパラメタリゼーション
xz_Collect = DelTime * 2.2d0 * FactorJ * xza_MixRtAll(:,:,IdxC(s)) * ( xza_MixRtAll(:,:,IdxR(s)) * xz_DensBasicZ ) ** 0.875d0
!雲の変換量: 併合成長と合体衝突の和
! 元々の変化量を上限値として設定する. 負の値となる.
xza_Cloud2Rain(:,:,IdxC(s)) = - min( xza_MixRtAll(:,:,IdxC(s)), ( xz_AutoConv + xz_Collect ) )
!雨の変換量. 符号は雲の変換量とは反対.
xza_Cloud2Rain(:,:,IdxR(s)) = - xza_Cloud2Rain(:,:,IdxC(s))
end do
! write(*,*) 'C2R: ', minval(xza_Cloud2Rain(:,:,1)), maxval(xza_Cloud2Rain(:,:,1))
! write(*,*) 'C2R: ', minval(xza_Cloud2Rain(:,:,2)), maxval(xza_Cloud2Rain(:,:,2))
! write(*,*) 'C2R: ', minval(xza_Cloud2Rain(:,:,3)), maxval(xza_Cloud2Rain(:,:,3))
end function xza_Cloud2Rain
| Function : | |||
| xza_FallRain(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax, SpcNum) : | real(8)
| ||
| xza_MixRt(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax, SpcNum) : | real(8), intent(in)
|
雨粒の落下による移流を求める.
function xza_FallRain( xza_MixRt )
!
! 雨粒の落下による移流を求める.
!
!暗黙の型宣言禁止
implicit none
!変数定義
real(8), intent(in) :: xza_MixRt(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax, SpcNum)
!蒸気混合比(擾乱)
real(8) :: xza_MixRtAll(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax, SpcNum)
!蒸気混合比(擾乱 + 平均場)
real(8) :: xza_FallRain(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax, SpcNum)
!雨粒の落下効果
real(8) :: xz_VelZRain(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax)
!雨粒落下速度
integer :: s
xza_MixRtAll = max( 0.0d0, xza_MixRt + xza_MixRtBasicZ )
xza_FallRain = 0.0d0
xz_VelZRain = 0.0d0
!落下による移流
! Dens の avr を取ってから割ると, ゼロ割が生じるので注意
do s = 1, RainNum
!雨粒終端速度
xz_VelZRain = 12.2d0 * FactorJ * ( xza_MixRtAll(:,:,IdxR(s)) ** 0.125d0 )
xza_FallRain(:,:,IdxR(s)) = xz_avr_xr( xr_dz_xz(xz_DensBasicZ * xz_VelZRain * xza_MixRtAll(:,:,IdxR(s)) ) ) / xz_DensBasicZ
end do
call StoreMixRtRain( xza_FallRain )
end function xza_FallRain
| Function : | |||
| xza_Rain2Gas(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax, SpcNum) : | real(8) | ||
| xz_Exner(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax) : | real(8), intent(in)
| ||
| xz_PotTemp(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax) : | real(8), intent(in)
| ||
| xza_MixRt(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax, SpcNum) : | real(8), intent(in)
| ||
| DelTime : | real(8)
|
雨粒から蒸気への変換量を計算するためのルーチン
変換量および, 蒸気と雨粒の混合比は正の量なので, 計算の途中途中で 値が正になることを保証している. また, 元々存在する以上の雨粒が 蒸気に変換されないように, 元々の雨粒混合比を変換量の上限としている.
木星の場合は, FactorJ で変換量を加速する.
地球計算において, Factor_raindebug = 1 or 0 によって, 雨の蒸発の 有無を決定している
function xza_Rain2Gas(xz_Exner, xz_PotTemp, xza_MixRt, DelTime)
!
! 雨粒から蒸気への変換量を計算するためのルーチン
!
! 変換量および, 蒸気と雨粒の混合比は正の量なので, 計算の途中途中で
! 値が正になることを保証している. また, 元々存在する以上の雨粒が
! 蒸気に変換されないように, 元々の雨粒混合比を変換量の上限としている.
!
! 木星の場合は, FactorJ で変換量を加速する.
!
! 地球計算において, Factor_raindebug = 1 or 0 によって, 雨の蒸発の
! 有無を決定している
!暗黙の型宣言禁止
implicit none
!変数定義
real(8), intent(in) :: xz_PotTemp(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax)
!温位の擾乱成分
real(8), intent(in) :: xz_Exner(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax)
!温度の擾乱成分
real(8), intent(in) :: xza_MixRt(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax, SpcNum)
!混合比の擾乱成分
real(8) :: DelTime !時間刻み
real(8) :: xza_Rain2Gas(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax, SpcNum)
!
real(8) :: xz_TempAll(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax)
!温度の擾乱成分 + 平均成分
real(8) :: xz_PressAll(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax)
!全圧
real(8) :: xza_MixRtAll(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax, SpcNum)
!混合比の擾乱成分 + 平均成分
real(8) :: xz_NonSaturate(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax)
!未飽和度(飽和混合比と蒸気の混合比の差)
integer :: s
!温度, 圧力, 混合比の全量を求める
!擾乱成分と平均成分の足し算
xz_TempAll = ( xz_PotTemp + xz_PotTempBasicZ ) * ( xz_Exner + xz_ExnerBasicZ )
xz_PressAll = PressBasis * ((xz_Exner + xz_ExnerBasicZ) ** (CpDry / GasRDry))
xza_Rain2Gas = 0.0d0
!混合比は正の値であることを保証
!移流拡散計算で負になることがあり得るので.
xza_MixRtAll = max( 0.0d0, xza_MixRt + xza_MixRtBasicZ )
do s = 1, CondNum
!飽和蒸気圧と混合比の差(飽和度)を計算.
! 雨から蒸気への変換量は飽和度に比例する.
xz_NonSaturate = max( 0.0d0, xz_SvapPress(SpcWetID(IdxCC(s)), xz_TempAll) * MolWtWet(IdxCG(s)) / ( MolWtDry * xz_PressAll) - xza_MixRtAll(:,:,IdxCG(s)) )
!雨の変換量
! 元々の雨粒の混合比以上に蒸発が生じないように上限値を設定
!4.85d-2 は変換率
!Factor_raindebugは雨の蒸発のあり(1)なし(0)を決められるもの
xza_Rain2Gas(:,:,IdxCR(s)) = - min( DelTime * 4.85d-2 * FactorJ * Factor_raindebug * xz_NonSaturate * ( xza_MixRtAll(:,:,IdxCR(s)) * xz_DensBasicZ )** 0.65d0, xza_MixRtAll(:,:,IdxCR(s)) )
!蒸気の変換量
! 雨粒の変換量とは符号が逆となる
xza_Rain2Gas(:,:,IdxCG(s)) = - xza_Rain2Gas(:,:,IdxCR(s))
end do
end function xza_Rain2Gas
| Function : | |||
| xza_Rain2GasNH4SH(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax, SpcNum) : | real(8) | ||
| xz_Exner(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax) : | real(8), intent(in)
| ||
| xz_PotTemp(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax) : | real(8), intent(in)
| ||
| xza_MixRt(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax, SpcNum) : | real(8), intent(in)
| ||
| DelTime : | real(8), intent(in)
|
雨粒から蒸気への変換量を計算するためのルーチン
変換量および, 蒸気と雨粒の混合比は正の量なので, 計算の途中途中で 値が正になることを保証している. また, 元々存在する以上の雨粒が 蒸気に変換されないように, 元々の雨粒混合比を変換量の上限としている.
function xza_Rain2GasNH4SH(xz_Exner, xz_PotTemp, xza_MixRt, DelTime)
!
! 雨粒から蒸気への変換量を計算するためのルーチン
!
! 変換量および, 蒸気と雨粒の混合比は正の量なので, 計算の途中途中で
! 値が正になることを保証している. また, 元々存在する以上の雨粒が
! 蒸気に変換されないように, 元々の雨粒混合比を変換量の上限としている.
!
!暗黙の型宣言禁止
implicit none
!変数定義
real(8), intent(in) :: xz_PotTemp(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax)
!温位の擾乱成分
real(8), intent(in) :: xz_Exner(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax)
!温度の擾乱成分
real(8), intent(in) :: xza_MixRt(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax, SpcNum)
!混合比の擾乱成分
real(8), intent(in) :: DelTime !時間刻み
real(8) :: xza_Rain2GasNH4SH(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax, SpcNum)
!
real(8) :: xz_TempAll(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax)
!温度の擾乱成分 + 平均成分
real(8) :: xz_PressAll(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax)
!圧力の擾乱成分 + 平均成分
real(8) :: xza_MixRtAll(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax, SpcNum)
!混合比の擾乱成分 + 平均成分
real(8) :: xz_NonSaturate(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax)
!未飽和度(飽和混合比と蒸気の混合比の差)
!温度, 圧力, 混合比の全量を求める
!擾乱成分と平均成分の足し算
xz_TempAll = ( xz_PotTemp + xz_PotTempBasicZ ) * ( xz_Exner + xz_ExnerBasicZ )
xz_PressAll = PressBasis * ((xz_Exner + xz_ExnerBasicZ) ** (CpDry / GasRDry))
xza_Rain2GasNH4SH = 0.0d0
!混合比は正の値であることを保証
!移流拡散計算で負になることがあり得るので.
xza_MixRtAll = max( 0.0d0, xza_MixRt + xza_MixRtBasicZ )
!飽和蒸気圧と混合比の差(飽和度)を計算.
! 雨から蒸気への変換量は飽和度に比例する.
! 未飽和度を求めたいので, マイナスをかけ算している
! (DelMixRtNH4SH は, NH4SH が増加する方向, すなわち飽和度を正としている)
xz_NonSaturate = max( 0.0d0, - xz_DelMixRtNH4SH( xz_TempAll, xz_PressAll, xza_MixRtAll(:,:,IdxNH3), xza_MixRtAll(:,:,IdxH2S), MolWtWet(IdxNH3), MolWtWet(IdxH2S) ) )
!雨の変換量
! 元々の雨粒の混合比以上に蒸発が生じないように上限値を設定
xza_Rain2GasNH4SH(:,:,IdxNH4SHr) = - min( DelTime * 4.85d-2 * FactorJ * xz_NonSaturate * ( xza_MixRtAll(:,:,IdxNH4SHr) * xz_DensBasicZ ) ** 0.65d0, xza_MixRtAll(:,:,IdxNH4SHr) )
!蒸気の変換量
! 雨粒の変換量とは符号が逆となる
xza_Rain2GasNH4SH(:,:,IdxNH3) = - xza_Rain2GasNH4SH(:,:,IdxNH4SHr) * MolWtWet(IdxNH3) / MolWtWet(IdxNH4SHr)
xza_Rain2GasNH4SH(:,:,IdxH2S) = - xza_Rain2GasNH4SH(:,:,IdxNH4SHr) * MolWtWet(IdxH2S) / MolWtWet(IdxNH4SHr)
end function xza_Rain2GasNH4SH