source: palm/trunk/SOURCE/chem_photolysis_mod.f90

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removed unused parameters and write statements in chemistry

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1!> @file chem_photolysis_mod.f90
2!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
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4!
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6! Public License as published by the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
7! (at your option) any later version.
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10! implied warranty of MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the GNU General
11! Public License for more details.
12!
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14! <http://www.gnu.org/licenses/>.
15!
16! Copyright 2018-2021 Leibniz Universitaet Hannover
17! Copyright 2018-2021 Karlsruhe Institute of Technology
18!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
19!
20! Current revisions:
21! -----------------
22!
23!
24! Former revisions:
25! -----------------
26! $Id: chem_photolysis_mod.f90 4881 2021-02-19 22:05:08Z banzhafs $
27! removed chem_debug parameter
28!
29!
30! 4828 2021-01-05 11:21:41Z Giersch
31! further re-formatting to follow the PALM coding standard
32!
33! 4559 2020-06-11 08:51:48Z raasch
34! file re-formatted to follow the PALM coding standard
35!
36! 4481 2020-03-31 18:55:54Z maronga
37! Change call to calc_zenith
38!
39! 4223 2019-09-10 09:20:47Z gronemeier
40! Corrected "Former revisions" section
41!
42! 3876 2019-04-08 18:41:49Z knoop
43! some formatting and comments added
44!
45! 3824 2019-03-27 15:56:16Z pavelkrc
46! unused variables removed
47!
48! 2718 2018-01-02 08:49:38Z maronga
49! Initial revision
50!
51!
52! Authors:
53! --------
54! @author Renate Forkel
55!
56!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
57! Description:
58! ------------
59!> photolysis models and interfaces (Adapted from photolysis_model_mod.f90)
60!> @todo more complex scheme, add shading
61!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
62 MODULE chem_photolysis_mod
63
64!   USE arrays_3d,                                                                                  &
65!       ONLY:  dzw, q, ql, zu, zw
66
67    USE control_parameters,                                                                        &
68        ONLY:  time_since_reference_point
69
70    USE pegrid,                                                                                    &
71        ONLY: myid, threads_per_task
72
73    USE indices,                                                                                   &
74        ONLY:  nxl, nxlg, nxr, nxrg, nyn, nyng, nys, nysg, nzb, nzt
75
76    USE control_parameters,                                                                        &
77        ONLY:  initializing_actions
78
79    USE chem_gasphase_mod,                                                                         &
80        ONLY: nphot, phot, phot_names
81
82    USE chem_modules,                                                                              &
83        ONLY: phot_frequen, photolysis_scheme
84
85    USE kinds
86
87#if defined ( __netcdf )
88    USE NETCDF
89#endif
90
91
92    IMPLICIT NONE
93
94
95!   LOGICAL ::  unscheduled_photolysis_calls = .TRUE., & !< flag parameter indicating whether additional calls of the photolysis
96!                                                        !< code are allowed
97!               constant_albedo = .FALSE.,             & !< flag parameter indicating whether the albedo may change depending on
98!                                                        !< zenith
99!               force_photolysis_call = .FALSE.,       & !< flag parameter for unscheduled photolysis calls
100!               photolysis = .FALSE.,                  & !< flag parameter indicating whether the photolysis model is used
101!               sun_up    = .TRUE.,                    & !< flag parameter indicating whether the sun is up or down
102!               photolysis = .TRUE.,                   & !< flag parameter indicing whether photolysis shall be calculated
103!               sun_direction = .FALSE.                  !< flag parameter indicing whether solar direction shall be calculated
104
105!
106!-- Parameters for constant photolysis frequencies
107    INTEGER,PARAMETER :: nconst  = 15               !< available predefined photolysis prequencies for constant
108!
109!-- Names for predefined fixed photolysis frequencies at zenith angle 0
110    CHARACTER(LEN=10), PARAMETER, DIMENSION(nconst) :: names_c =  (/                               &
111                     'J_O31D    ','J_O33P    ','J_NO2     ','J_HNO3    ','J_RCHO    ',             &
112                     'J         ','J         ','J         ','J         ','J         ',             &
113                     'J         ','J         ','J         ','J         ','J         ' /)
114!
115!-- Photolysis frequency at zenith angle 0 degrees in 1/s
116    REAL(wp), PARAMETER, DIMENSION(nconst) :: phot0 =  (/                                          &
117                      2.489E-05_wp, 3.556E-04_wp, 8.89E-03_wp,5.334E-07_wp, 3.734E-05_wp,          &
118                      0.0000E00_wp, 0.0000E00_wp, 0.0000E00_wp,0.0000E00_wp, 0.0000E00_wp,         &
119                      0.0000E00_wp, 0.0000E00_wp, 0.0000E00_wp,0.0000E00_wp, 0.0000E00_wp /)
120!
121!-- Parameters for simple photolysis frequencies from MCM (http://mcm.leeds.ac.uk/MCM)
122!-- Saunders et al., 2003, Atmos. Chem. Phys., 3, 161-180
123    INTEGER,PARAMETER :: nsimple = 15               !< available predefined photolysis prequencies for simple parameterisation
124!
125!-- Names for simple photolysis frequencies parameterisation (
126    CHARACTER(LEN=10), PARAMETER, DIMENSION(nsimple) :: names_s =  (/                              &
127                     'J_O31D    ','J_O33P    ','J_H2O2    ','J_NO2     ','J_NO3_A   ',             &
128                     'J_NO3_B   ','J_HONO    ','J_HNO3    ','J_HCHO_A  ','J_HCHO_B  ',             &
129                     'J_CH3CHO  ','J         ','J         ','J         ','J_RCHO    ' /)
130!
131!-- Species dependent parameters for simple photolysis frequencies from MCM
132!-- (http://mcm.leeds.ac.uk/MCM)
133!-- J = l*COSx@m*EXP(-n*SECx)  with l,m,n named par_l etc., x is the zenith angle
134    REAL(wp), PARAMETER, DIMENSION(nconst) :: par_l =  (/                                          &
135                       6.073E-05_wp, 4.775E-04_wp, 1.041E-05_wp, 1.165E-02_wp, 2.485E-02_wp,       &
136                       1.747E-01_wp, 2.644E-03_wp, 9.312E-07_wp, 4.642E-05_wp, 6.853E-05_wp,       &
137                       7.344E-06_wp, 0.0000E00_wp, 0.0000E00_wp, 0.000E00_wp,  6.853E-05_wp /)
138
139    REAL(wp), PARAMETER, DIMENSION(nconst) :: par_m =  (/                                          &
140                           1.743_wp,    0.298_wp,    0.723_wp,    0.244_wp,    0.168_wp,           &
141                           0.155_wp,    0.261_wp,    1.230_wp,    0.762_wp,    0.477_wp,           &
142                           1.202_wp,    0.000_wp,    0.000_wp,    0.000_wp,    0.477_wp /)
143
144    REAL(wp), PARAMETER, DIMENSION(nconst) :: par_n =  (/                                          &
145                           0.474_wp,    0.080_wp,    0.279_wp,    0.267_wp,    0.108_wp,           &
146                           0.125_wp,    0.288_wp,    0.307_wp,    0.353_wp,    0.323_wp,           &
147                           0.417_wp,    0.000_wp,    0.000_wp,    0.000_wp,    0.323_wp /)
148
149
150    REAL(wp)     :: cosz = 0.7_wp                   !< cosine of fixed zenith angle (45 deg, if not
151                                                    !< specified otherwise)
152
153
154    INTERFACE photolysis_constant
155       MODULE PROCEDURE photolysis_constant
156    END INTERFACE photolysis_constant
157
158    INTERFACE photolysis_simple
159       MODULE PROCEDURE photolysis_simple
160    END INTERFACE photolysis_simple
161!
162!   INTERFACE photolysis_fastj
163!      MODULE PROCEDURE photolysis_fastj
164!   END INTERFACE photolysis_fastj
165!
166    INTERFACE photolysis_control
167       MODULE PROCEDURE photolysis_control
168    END INTERFACE photolysis_control
169
170    SAVE
171
172    PRIVATE
173
174    PUBLIC  photolysis_control
175
176    PUBLIC  photolysis_scheme
177
178 CONTAINS
179
180
181!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
182! Description:
183! ------------
184!> This subroutine controls the calls of the photolysis schemes.
185!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
186 SUBROUTINE photolysis_control
187
188    IMPLICIT NONE
189
190    SELECT CASE ( TRIM( photolysis_scheme ) )
191
192       CASE ( 'constant' )
193          CALL photolysis_constant
194
195       CASE ( 'simple' )
196          CALL photolysis_simple
197
198!      CASE ( 'fastj' )
199!         CALL photolysis_fastj
200
201       CASE DEFAULT
202
203    END SELECT
204
205
206 END SUBROUTINE photolysis_control
207
208
209!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
210! Description:
211! ------------
212!> This scheme keeps the prescribed net radiation constant during the run.
213!> Default zenith angle is 45 deg
214!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
215 SUBROUTINE photolysis_constant
216
217    IMPLICIT NONE
218
219    INTEGER(iwp) :: iphot,iav !< loop index for photolysis reaction
220
221    DO  iphot = 1, nphot
222       DO  iav = 1, nconst
223          IF ( TRIM( names_c(iav) ) == TRIM( phot_names(iphot) ) )  THEN
224!--             Prescribe fixed photolysis frequencies  [1/s]
225                phot_frequen(iphot)%freq(nzb+1:nzt,:,:) =  phot0(iav) * cosz
226          ENDIF
227       ENDDO
228    ENDDO
229
230
231 END SUBROUTINE photolysis_constant
232
233
234!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
235! Description:
236! ------------
237!> This scheme applies a simple parameterisation for clear sky photolysis frequencies from the
238!> Master Chemical Mechanism, MCM v3.2 (http://mcm.leeds.ac.uk/MCM).
239!> Reference: Saunders et al., Atmos. Chem. Phys., 3, 161, 2003
240!> J = l*COSx@m*EXP(-n*SECx)  with l,m,n named par_l etc., x is the zenith angle
241!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
242 SUBROUTINE photolysis_simple
243
244    USE palm_date_time_mod,                                                                        &
245        ONLY:  get_date_time
246
247    USE radiation_model_mod,                                                                       &
248        ONLY:  calc_zenith, cos_zenith
249
250    IMPLICIT NONE
251
252    INTEGER(iwp) :: day_of_year  !< day of the year
253    INTEGER(iwp) :: iav          !< loop indix for photolysis reaction
254    INTEGER(iwp) :: iphot        !< loop indix for photolysis reaction
255
256    REAL(wp)     :: coszi          !< 1./cosine of zenith angle
257    REAL(wp)     :: second_of_day  !< second of the day
258
259    DO  iphot = 1, nphot
260       phot_frequen(iphot)%freq = 0.0_wp
261    ENDDO
262
263    CALL get_date_time( time_since_reference_point, day_of_year = day_of_year,                     &
264                        second_of_day=second_of_day )
265    CALL calc_zenith( day_of_year, second_of_day )
266
267    IF ( cos_zenith > 0.0_wp )  THEN
268       coszi = 1.0_wp / cos_zenith
269
270       DO iphot = 1, nphot
271          DO iav = 1, nsimple
272             IF ( TRIM( names_s(iav) ) == TRIM( phot_names(iphot) ) )  THEN
273                phot_frequen(iphot)%freq(nzb+1:nzt,:,:) =  par_l(iav) * cos_zenith**par_m(iav) *   &
274                                                           EXP( - par_n(iav) * coszi )
275             ENDIF
276          ENDDO
277       ENDDO
278    ENDIF
279
280
281 END SUBROUTINE photolysis_simple
282
283 END MODULE chem_photolysis_mod
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.