chem/module_data_soa_vbs.F

   1 MODULE module_data_soa_vbs
   2 ! This module is based on module_data_sorgam.F, it has been updated to use
   3 ! for the new SOA scheme - SOA_VBS
   4
   5 !   USE module_data_radm2
   6 !
   7 !   param.inc start
   8       IMPLICIT NONE
   9       INTEGER NP                !bs maximum expected value of N
  10       PARAMETER (NP = 8)
  11 !      integer numaer
  12 !      parameter (numaer=50)
  13
  14       INTEGER MAXITS            !bs maximum number of iterations
  15       PARAMETER (MAXITS = 100)
  16
  17       REAL TOLF                 !bs convergence criterion on function values
  18       PARAMETER (TOLF = 1.E-09)
  19
  20       REAL TOLMIN                 !bs criterion whether superios convergence to
  21       PARAMETER (TOLMIN = 1.E-12) !bs a minimum of fmin has occurred
  22
  23       REAL TOLX                 !bs convergence criterion on delta_x
  24       PARAMETER (TOLX = 1.E-10)
  25
  26       REAL STPMX                !bs scaled maximum step length allowed
  27       PARAMETER (STPMX = 100.)
  28
  29       REAL c303, c302
  30       PARAMETER (c303=19.83, c302=5417.4)
  31
  32       INTEGER lcva, lcvb, lspcv, ldesn
  33       PARAMETER (lcva=4,lcvb=4, lspcv=lcva+lcvb)
  34       PARAMETER (ldesn=13)
  35 !mh    ldesn is number of deposition species
  36 !mh    true number of deposited species may be larger since there
  37 !mh    are species which are deposited with the same rate
  38
  39       INTEGER laerdvc, lnonaerdvc, l1ae, laero, imodes, aspec
  40 !liqy
  41        PARAMETER (laerdvc=46,lnonaerdvc=17+lspcv)
  42 !liqy-20140912
  43 !      PARAMETER (laerdvc=39,lnonaerdvc=8+lspcv)
  44       PARAMETER (l1ae=laerdvc+lnonaerdvc)
  45       PARAMETER (laero=4,imodes=4,aspec=1)
  46 !     LAERDVC  number of advected aerosol dynamic parameters for a given
  47 !     component species
  48 !ia     L1AE        advected parameters+non-advected parameters
  49 !ia     LAERO       number of aerosol component species
  50 !ia     imodes      number of aerosol modes
  51 !ia     ASPEC       number of gas phase comp. that are added dynamically
  52 !ia                 currently only sulfate (=1)
  53 !bs
  54 !bs * BS ** BS ** BS ** BS ** BS ** BS ** BS ** BS ** BS ** BS ** BS **
  55 !bs
  56       INTEGER aemiss
  57       PARAMETER (aemiss=4)
  58 !bs *  AEMISS      # of aerosol species with emissions link to gas phase
  59 !bs                currently ECI, ECJ, BCI, BCJ
  60  ! updated ldrog numbers for the new SOA mechanism
  61       INTEGER, PARAMETER :: ldroga=6    ! anthropogenic: ALK4,ALK5,OLE1,OLE2,ARO1,ARO2
  62       INTEGER, PARAMETER :: ldrogb=3    ! biogenic: ISOP,SESQ,TERP
  63       INTEGER, PARAMETER :: ldrogr=1    ! for branching ratio
  64       INTEGER, PARAMETER :: ldrog_vbs=ldroga+ldrogb+ldrogr ! I've renamed this parameter to separate from "ldrog" for MADE/SORGAM
  65
  66 !      INTEGER ldroga
  67 !      PARAMETER (ldroga=11)
  68 !      INTEGER ldrogb
  69 !      PARAMETER (ldrogb=6)
  70 !      INTEGER ldrog
  71 !bs * LDROGA      # of anthropogenic organic aerosol precursor gases (DR
  72 !bs * LDROGB      # of biogenic organic aerosol precursor gases (DROG)
  73 !bs * LSPCV       # of condensable organic vapor interacting between gas
  74 !bs               aerosol phase with SORGAM
  75 !bs
  76 !     param.inc stop
  77
  78 ! //////////////////////////////////////////////////////////////////////
  79 ! FSB include file
  80
  81 ! *** declare and set flag for organic aerosol production method
  82 ! *** Two method are available:
  83
  84 ! *** The method of Pandis,Harley, Cass, and Seinfeld, 1992,
  85 !     Secondary aerosol formation and transport, Atmos. Environ., 26A,
  86 !     pp 2453-2466
  87 !     Bowman et al. Atmospheric Environment
  88 !     Vol 29, pp 579-589, 1995.
  89 ! *** and
  90 ! *** The method of Odum, Hoffmann, Bowman, Collins, Flagen and
  91 !     Seinfeld, 1996, Gas/particle partitioning and secondary organic ae
  92 !     yields, Environ. Sci, Technol, 30, pp 2580-2585.
  93                             ! 1 = Pandis et al.  1992 method is used
  94       INTEGER orgaer
  95                             ! 2 = Pankow 1994/Odum et al. 1996 method is
  96 ! ***
  97 ! switch for organic aerosol method
  98       PARAMETER (orgaer=2)
  99
 100 ! *** information about visibility variables
 101 ! number of visibility variables
 102       INTEGER n_ae_vis_spc
 103       PARAMETER (n_ae_vis_spc=2)
 104
 105 ! index for visual range in deciview
 106       INTEGER idcvw
 107       PARAMETER (idcvw=1)
 108 ! index for extinction [ 1/km ]
 109       INTEGER ibext
 110       PARAMETER (ibext=2)
 111
 112 ! *** set up indices for array  CBLK
 113
 114 ! index for Accumulation mode sulfate aerosol
 115       INTEGER vso4aj
 116       PARAMETER (vso4aj=1)
 117
 118 ! index for Aitken mode sulfate concentration
 119       INTEGER vso4ai
 120       PARAMETER (vso4ai=2)
 121
 122 ! index for Accumulation mode aerosol ammonium
 123       INTEGER vnh4aj
 124       PARAMETER (vnh4aj=3)
 125
 126 ! index for Aitken mode ammonium concentration
 127       INTEGER vnh4ai
 128       PARAMETER (vnh4ai=4)
 129
 130 ! index for Accumulation mode aerosol nitrate
 131       INTEGER vno3aj
 132       PARAMETER (vno3aj=5)
 133
 134 ! index for Aitken mode nitrate concentration
 135       INTEGER vno3ai
 136       PARAMETER (vno3ai=6)
 137
 138 ! index for Accumulation mode aerosol sodium
 139       INTEGER vnaaj
 140       PARAMETER (vnaaj=7)
 141
 142 ! index for Aitken mode sodium concentration
 143       INTEGER vnaai
 144       PARAMETER (vnaai=8)
 145
 146 ! index for Accumulation mode aerosol chloride
 147       INTEGER vclaj
 148       PARAMETER (vclaj=9)
 149
 150 ! index for Aitken mode chloride concentration
 151       INTEGER vclai
 152       PARAMETER (vclai=10)
 153
 154 ! I've changed the names and simplified
 155 ! indices for accumulation and aitken modes of anthropogenic SOA
 156       INTEGER, PARAMETER ::  vasoa1j=11
 157       INTEGER, PARAMETER ::  vasoa1i=12
 158
 159       INTEGER, PARAMETER ::  vasoa2j=13
 160       INTEGER, PARAMETER ::  vasoa2i=14
 161
 162       INTEGER, PARAMETER ::  vasoa3j=15
 163       INTEGER, PARAMETER ::  vasoa3i=16
 164
 165       INTEGER, PARAMETER ::  vasoa4j=17
 166       INTEGER, PARAMETER ::  vasoa4i=18
 167
 168 ! indices for accumulation and aitken modes of biogenic SOA
 169       INTEGER, PARAMETER ::  vbsoa1j=19
 170       INTEGER, PARAMETER ::  vbsoa1i=20
 171
 172       INTEGER, PARAMETER ::  vbsoa2j=21
 173       INTEGER, PARAMETER ::  vbsoa2i=22
 174
 175       INTEGER, PARAMETER ::  vbsoa3j=23
 176       INTEGER, PARAMETER ::  vbsoa3i=24
 177
 178       INTEGER, PARAMETER ::  vbsoa4j=25
 179       INTEGER, PARAMETER ::  vbsoa4i=26
 180 !------------------------------------------------------------------------------
 181
 182 ! index for Accumulation mode primary anthropogenic
 183       INTEGER vorgpaj
 184       PARAMETER (vorgpaj=27)
 185
 186 ! index for Aitken mode primary anthropogenic
 187       INTEGER vorgpai
 188       PARAMETER (vorgpai=28)
 189
 190 ! index for Accumulation mode aerosol elemen
 191       INTEGER vecj
 192       PARAMETER (vecj=29)
 193
 194 ! index for Aitken mode elemental carbon
 195       INTEGER veci
 196       PARAMETER (veci=30)
 197
 198 ! index for Accumulation mode primary PM2.5
 199       INTEGER vp25aj
 200       PARAMETER (vp25aj=31)
 201
 202 ! index for Aitken mode primary PM2.5 concentration
 203       INTEGER vp25ai
 204       PARAMETER (vp25ai=32)
 205
 206 ! index for coarse mode anthropogenic aerososol
 207       INTEGER vantha
 208       PARAMETER (vantha=33)
 209
 210 ! index for coarse mode marine aerosol concentration
 211       INTEGER vseas
 212       PARAMETER (vseas=34)
 213
 214 ! index for coarse mode soil-derived aerosol
 215       INTEGER vsoila
 216       PARAMETER (vsoila=35)
 217
 218 ! index for Aitken mode number
 219       INTEGER vnu0
 220       PARAMETER (vnu0=36)
 221
 222 ! index for accum  mode number
 223       INTEGER vac0
 224       PARAMETER (vac0=37)
 225
 226 ! index for coarse mode number
 227       INTEGER vcorn
 228       PARAMETER (vcorn=38)
 229
 230 ! index for Accumulation mode aerosol water
 231       INTEGER vh2oaj
 232       PARAMETER (vh2oaj=39)
 233
 234 ! index for Aitken mode aerosol water concentration
 235       INTEGER vh2oai
 236       PARAMETER (vh2oai=40)
 237
 238 ! index for Aitken mode 3'rd moment
 239       INTEGER vnu3
 240       PARAMETER (vnu3=41)
 241 ! index for Accumulation mode 3'rd moment
 242       INTEGER vac3
 243       PARAMETER (vac3=42)
 244
 245 ! index for coarse mode 3rd moment
 246       INTEGER vcor3
 247       PARAMETER (vcor3=43)
 248
 249 ! index for sulfuric acid vapor concentration
 250       INTEGER vsulf
 251       PARAMETER (vsulf=44)
 252
 253 ! index for nitric acid vapor concentration
 254       INTEGER vhno3
 255       PARAMETER (vhno3=45)
 256
 257 ! index for ammonia gas concentration
 258       INTEGER vnh3
 259       PARAMETER (vnh3=46)
 260
 261 ! index for N2O5 gas concentration
 262         INTEGER vn2o5
 263         PARAMETER (vn2o5=47)
 264
 265 ! index for the inverse of air density, used to transform ug/m3 to and from
 266 ! ug/kg dry air.
 267
 268         INTEGER valt_in
 269         PARAMETER (valt_in=48)
 270
 271 INTEGER, PARAMETER :: vcvasoa1=49
 272 INTEGER, PARAMETER :: vcvasoa2=50
 273 INTEGER, PARAMETER :: vcvasoa3=51
 274 INTEGER, PARAMETER :: vcvasoa4=52
 275 INTEGER, PARAMETER :: vcvbsoa1=53
 276 INTEGER, PARAMETER :: vcvbsoa2=54
 277 INTEGER, PARAMETER :: vcvbsoa3=55
 278 INTEGER, PARAMETER :: vcvbsoa4=56
 279 !liqy-20140912
 280 !-----------------------------------------------------------------------------
 281
 282 ! *** set up species dimension and indices for sedimentation
 283 !     velocity array VSED
 284
 285 ! number of sedimentation velocities
 286       INTEGER naspcssed
 287       PARAMETER (naspcssed=6)
 288
 289 ! index for Aitken mode number
 290       INTEGER vsnnuc
 291       PARAMETER (vsnnuc=1)
 292
 293 ! index for Accumulation mode number
 294       INTEGER vsnacc
 295       PARAMETER (vsnacc=2)
 296
 297 ! index for coarse mode number
 298       INTEGER vsncor
 299       PARAMETER (vsncor=3)
 300
 301 ! index for Aitken mode mass
 302       INTEGER vsmnuc
 303       PARAMETER (vsmnuc=4)
 304
 305 ! index for accumulation mode mass
 306       INTEGER vsmacc
 307       PARAMETER (vsmacc=5)
 308
 309 ! index for coarse mass
 310       INTEGER vsmcor
 311       PARAMETER (vsmcor=6)
 312
 313 ! *** set up species dimension and indices for deposition
 314 !     velocity array VDEP
 315
 316 ! number of deposition velocities
 317       INTEGER naspcsdep
 318       PARAMETER (naspcsdep=7)
 319
 320 ! index for Aitken mode number
 321       INTEGER vdnnuc
 322       PARAMETER (vdnnuc=1)
 323
 324 ! index for accumulation mode number
 325       INTEGER vdnacc
 326       PARAMETER (vdnacc=2)
 327
 328 ! index for coarse mode number
 329       INTEGER vdncor
 330       PARAMETER (vdncor=3)
 331
 332 ! index for Aitken mode mass
 333       INTEGER vdmnuc
 334       PARAMETER (vdmnuc=4)
 335
 336 ! index for accumulation mode
 337       INTEGER vdmacc
 338       PARAMETER (vdmacc=5)
 339
 340 ! index for fine mode mass (Aitken + accumulation)
 341       INTEGER vdmfine
 342       PARAMETER (vdmfine=6)
 343
 344 ! index for coarse mode mass
 345       INTEGER vdmcor
 346       PARAMETER (vdmcor=7)
 347
 348 ! SOA precursors + OH, O3, NO3
 349 ! anthropogenic
 350 INTEGER, PARAMETER :: palk4=1
 351 INTEGER, PARAMETER :: palk5=2
 352 INTEGER, PARAMETER :: pole1=3
 353 INTEGER, PARAMETER :: pole2=4
 354 INTEGER, PARAMETER :: paro1=5
 355 INTEGER, PARAMETER :: paro2=6
 356
 357 ! biogenic
 358 INTEGER, PARAMETER :: pisop=7
 359 INTEGER, PARAMETER :: pterp=8
 360 INTEGER, PARAMETER :: psesq=9
 361
 362 ! for branching
 363 INTEGER, PARAMETER :: pbrch=10
 364
 365  ! new indices
 366 INTEGER, PARAMETER :: pasoa1=1
 367 INTEGER, PARAMETER :: pasoa2=2
 368 INTEGER, PARAMETER :: pasoa3=3
 369 INTEGER, PARAMETER :: pasoa4=4
 370
 371 INTEGER, PARAMETER :: pbsoa1=5
 372 INTEGER, PARAMETER :: pbsoa2=6
 373 INTEGER, PARAMETER :: pbsoa3=7
 374 INTEGER, PARAMETER :: pbsoa4=8
 375 !-----------------------------------------------
 376
 377 !bs
 378 !bs * end of AERO_SOA.EXT *
 379 !bs
 380
 381 ! *** include file for aerosol routines
 382
 383
 384 !....................................................................
 385
 386 !  CONTAINS: Fundamental constants for air quality modeling
 387
 388 !  DEPENDENT UPON:  none
 389
 390 !  REVISION HISTORY:
 391
 392 !    Adapted 6/92 by CJC from ROM's PI.EXT.
 393
 394 !    Revised 3/1/93 John McHenry to include constants needed by
 395 !    LCM aqueous chemistry
 396 !    Revised 9/93 by John McHenry to include additional constants
 397 !    needed for FMEM clouds and aqueous chemistry
 398
 399 !    Revised 3/4/96 by Dr. Francis S. Binkowski to reflect current
 400 !    Models3 view that MKS units should be used wherever possible,
 401 !    and that sources be documentated. Some variables have been added
 402 !    names changed, and values revised.
 403
 404 !    Revised 3/7/96 to have universal gas constant input and compute
 405 !    gas constant is chemical form. TWOPI is now calculated rather than
 406
 407 !    Revised 3/13/96 to group declarations and parameter statements.
 408
 409 !    Revised 9/13/96 to include more physical constants.
 410 !    Revised 12/24/96 eliminate silly EPSILON, AMISS
 411
 412 !    Revised 1/06/97 to eliminate most derived constants
 413 !    10/12/11- Modified to use with soa_vbs, by Ravan Ahmadov
 414
 415 ! FSB REFERENCES:
 416
 417 !      CRC76,        CRC Handbook of Chemistry and Physics (76th Ed),
 418 !                     CRC Press, 1995
 419 !      Hobbs, P.V.   Basic Physical Chemistry for the Atmospheric Scien
 420 !                     Cambridge Univ. Press, 206 pp, 1995.
 421 !      Snyder, J.P., Map Projections-A Working Manual, U.S. Geological
 422 !                     Paper 1395 U.S.GPO, Washington, DC, 1987.
 423 !      Stull, R. B., An Introduction to Bounday Layer Meteorology, Klu
 424 !                     Dordrecht, 1988
 425
 426 ! Geometric Constants:
 427
 428       REAL*8 & ! PI (single precision 3.141593)
 429         pirs
 430       PARAMETER (pirs=3.14159265358979324)
 431 !      REAL     PIRS ! PI (single precision 3.141593)
 432 !      PARAMETER ( PIRS = 3.141593 )
 433 ! Fundamental Constants: ( Source: CRC76, pp 1-1 to 1-6)
 434
 435 ! Avogadro's Constant [ 1/mol ]
 436       REAL avo
 437       PARAMETER (avo=6.0221367E23)
 438
 439 ! universal gas constant [ J/mol-K ]
 440       REAL rgasuniv
 441       PARAMETER (rgasuniv=8.314510)
 442
 443 ! standard atmosphere  [ Pa ]
 444       REAL stdatmpa
 445       PARAMETER (stdatmpa=101325.0)
 446
 447 ! Standard Temperature [ K ]
 448       REAL stdtemp
 449       PARAMETER (stdtemp=273.15)
 450
 451 ! Stefan-Boltzmann [ W/(m**2 K**4) ]
 452       REAL stfblz
 453       PARAMETER (stfblz=5.67051E-8)
 454
 455
 456 ! mean gravitational acceleration [ m/sec**2 ]
 457       REAL grav
 458       PARAMETER (grav=9.80622)
 459 ! FSB Non MKS qualtities:
 460
 461 ! Molar volume at STP [ L/mol ] Non MKS units
 462       REAL molvol
 463       PARAMETER (molvol=22.41410)
 464
 465
 466 ! Atmospheric Constants:
 467
 468 ! FSB                     78.06%  N2, 21% O2 and 0.943% A on a mole
 469       REAL mwair
 470                         ! fraction basis. ( Source : Hobbs, 1995) pp 69-
 471 ! mean molecular weight for dry air [ g/mol ]
 472       PARAMETER (mwair=28.9628)
 473
 474 ! dry-air gas constant [ J / kg-K ]
 475       REAL rdgas
 476       PARAMETER (rdgas=1.0E3*rgasuniv/mwair)
 477
 478 !  3*PI
 479       REAL threepi
 480       PARAMETER (threepi=3.0*pirs)
 481
 482 !  6/PI
 483       REAL f6dpi
 484       PARAMETER (f6dpi=6.0/pirs)
 485
 486 !  1.0e9 * 6/PIRS
 487       REAL f6dpi9
 488       PARAMETER (f6dpi9=1.0E9*f6dpi)
 489
 490 ! 1.0e-9 * 6/PIRS
 491       REAL f6dpim9
 492       PARAMETER (f6dpim9=1.0E-9*f6dpi)
 493
 494 !  SQRT( PI )
 495       REAL sqrtpi
 496       PARAMETER (sqrtpi=1.7724539)
 497
 498 !  SQRT( 2 )
 499       REAL sqrt2
 500       PARAMETER (sqrt2=1.4142135623731)
 501
 502 !  ln( sqrt( 2 ) )
 503       REAL lgsqt2
 504       PARAMETER (lgsqt2=0.34657359027997)
 505
 506 !  1/ln( sqrt( 2 ) )
 507       REAL dlgsqt2
 508       PARAMETER (dlgsqt2=1.0/lgsqt2)
 509
 510 !  1/3
 511       REAL one3
 512       PARAMETER (one3=1.0/3.0)
 513
 514 !  2/3
 515       REAL two3
 516       PARAMETER (two3=2.0/3.0)
 517
 518
 519 ! *** physical constants:
 520
 521 ! Boltzmann's Constant [ J / K ]
 522       REAL boltz
 523       PARAMETER (boltz=rgasuniv/avo)
 524
 525
 526 ! *** component densities [ kg/m**3 ] :
 527
 528
 529 !  bulk density of aerosol sulfate
 530       REAL rhoso4
 531       PARAMETER (rhoso4=1.8E3)
 532
 533 !  bulk density of aerosol ammonium
 534       REAL rhonh4
 535       PARAMETER (rhonh4=1.8E3)
 536
 537 ! bulk density of aerosol nitrate
 538       REAL rhono3
 539       PARAMETER (rhono3=1.8E3)
 540
 541 !  bulk density of aerosol water
 542       REAL rhoh2o
 543       PARAMETER (rhoh2o=1.0E3)
 544
 545 ! bulk density for aerosol organics
 546       REAL rhoorg
 547       PARAMETER (rhoorg=1.0E3)
 548
 549 ! bulk density for aerosol soil dust
 550       REAL rhosoil
 551       PARAMETER (rhosoil=2.6E3)
 552
 553 ! bulk density for marine aerosol
 554       REAL rhoseas
 555       PARAMETER (rhoseas=2.2E3)
 556
 557 ! bulk density for anthropogenic aerosol
 558       REAL rhoanth
 559       PARAMETER (rhoanth=2.2E3)
 560
 561 ! bulk density of aerosol sodium
 562       REAL rhona
 563       PARAMETER (rhona=2.2E3)
 564
 565 ! bulk density of aerosol chloride
 566       REAL rhocl
 567       PARAMETER (rhocl=2.2E3)
 568
 569 !liqy
 570 ! bulk density of aerosol casium. equals to dust.
 571                 REAL rhoca
 572                 PARAMETER (rhoca=2.6E3)
 573
 574 ! bulk density of aerosol k. equals to dust.
 575                 REAL rhok
 576                 PARAMETER (rhok=2.6E3)
 577
 578 ! bulk density of aerosol mg. equals to dust.
 579                 REAL rhomg
 580                 PARAMETER (rhomg=2.6E3)
 581 !liqy-20140616
 582 ! *** Factors for converting aerosol mass concentration [ ug m**-3] to
 583 !         to 3rd moment concentration [ m**3 m^-3]
 584
 585       REAL so4fac
 586       PARAMETER (so4fac=f6dpim9/rhoso4)
 587
 588       REAL nh4fac
 589       PARAMETER (nh4fac=f6dpim9/rhonh4)
 590
 591       REAL h2ofac
 592       PARAMETER (h2ofac=f6dpim9/rhoh2o)
 593
 594       REAL no3fac
 595       PARAMETER (no3fac=f6dpim9/rhono3)
 596
 597       REAL orgfac
 598       PARAMETER (orgfac=f6dpim9/rhoorg)
 599
 600       REAL soilfac
 601       PARAMETER (soilfac=f6dpim9/rhosoil)
 602
 603       REAL seasfac
 604       PARAMETER (seasfac=f6dpim9/rhoseas)
 605
 606       REAL anthfac
 607       PARAMETER (anthfac=f6dpim9/rhoanth)
 608
 609       REAL nafac
 610       PARAMETER (nafac=f6dpim9/rhona)
 611
 612       REAL clfac
 613       PARAMETER (clfac=f6dpim9/rhocl)
 614
 615 !liqy-20140616
 616 !  starting standard surface pressure [ Pa ]
 617       REAL pss0
 618       PARAMETER (pss0=101325.0)
 619
 620 !  starting standard surface temperature [ K ]
 621       REAL tss0
 622       PARAMETER (tss0=288.15)
 623
 624 !  initial sigma-G for nucleimode
 625       REAL sginin
 626       PARAMETER (sginin=1.70)
 627
 628 !  initial sigma-G for accumulation mode
 629       REAL sginia
 630       PARAMETER (sginia=2.00)
 631
 632 ! initial sigma-G for coarse mode
 633       REAL sginic
 634       PARAMETER (sginic=2.5)
 635
 636 !  initial mean diameter for nuclei mode [ m ]
 637       REAL dginin
 638       PARAMETER (dginin=0.01E-6)
 639
 640 !  initial mean diameter for accumulation mode [ m ]
 641       REAL dginia
 642       PARAMETER (dginia=0.07E-6)
 643
 644 ! initial mean diameter for coarse mode [ m ]
 645       REAL dginic
 646       PARAMETER (dginic=1.0E-6)
 647
 648 !................   end   AERO3box.EXT   ...............................
 649 !///////////////////////////////////////////////////////////////////////
 650
 651 !     LOGICAL diagnostics
 652 ! *** Scalar variables for fixed standard deviations.
 653
 654 ! Flag for writing diagnostics to file
 655 ! nuclei mode exp( log^2( sigmag )/8 )
 656       REAL en1
 657 ! accumulation mode exp( log^2( sigmag )
 658       REAL ea1
 659
 660       REAL ec1
 661 ! coarse mode exp( log^2( sigmag )/8 )
 662 ! nuclei        **4
 663       REAL esn04
 664 ! accumulation
 665       REAL esa04
 666
 667       REAL esc04
 668 ! coarse
 669 ! nuclei        **5
 670       REAL esn05
 671
 672       REAL esa05
 673 ! accumulation
 674 ! nuclei        **8
 675       REAL esn08
 676 ! accumulation
 677       REAL esa08
 678
 679       REAL esc08
 680 ! coarse
 681 ! nuclei        **9
 682       REAL esn09
 683
 684       REAL esa09
 685 ! accumulation
 686 ! nuclei        **12
 687       REAL esn12
 688 ! accumulation
 689       REAL esa12
 690
 691       REAL esc12
 692 ! coarse mode
 693 ! nuclei        **16
 694       REAL esn16
 695 ! accumulation
 696       REAL esa16
 697
 698       REAL esc16
 699 ! coarse
 700 ! nuclei        **20
 701       REAL esn20
 702 ! accumulation
 703       REAL esa20
 704
 705       REAL esc20
 706 ! coarse
 707 ! nuclei        **25
 708       REAL esn25
 709
 710       REAL esa25
 711 ! accumulation
 712 ! nuclei        **24
 713       REAL esn24
 714 ! accumulation
 715       REAL esa24
 716
 717       REAL esc24
 718 ! coarse
 719 ! nuclei        **28
 720       REAL esn28
 721 ! accumulation
 722       REAL esa28
 723
 724       REAL esc28
 725 ! coarse
 726 ! nuclei        **32
 727       REAL esn32
 728 ! accumulation
 729       REAL esa32
 730
 731       REAL esc32
 732 ! coarese
 733 ! nuclei        **36
 734       REAL esn36
 735 ! accumulation
 736       REAL esa36
 737
 738       REAL esc36
 739 ! coarse
 740 ! nuclei        **49
 741       REAL esn49
 742
 743       REAL esa49
 744 ! accumulation
 745 ! nuclei        **52
 746       REAL esn52
 747
 748       REAL esa52
 749 ! accumulation
 750 ! nuclei        **64
 751       REAL esn64
 752 ! accumulation
 753       REAL esa64
 754
 755       REAL esc64
 756 ! coarse
 757
 758       REAL esn100
 759 ! nuclei        **100
 760 ! nuclei        **(-20)
 761       REAL esnm20
 762 ! accumulation
 763       REAL esam20
 764
 765       REAL escm20
 766 ! coarse
 767 ! nuclei        **(-32)
 768       REAL esnm32
 769 ! accumulation
 770       REAL esam32
 771
 772       REAL escm32
 773 ! coarse
 774 ! log(sginin)
 775       REAL xxlsgn
 776 ! log(sginia)
 777       REAL xxlsga
 778
 779       REAL xxlsgc
 780 ! log(sginic )
 781 ! log(sginin ) ** 2
 782       REAL l2sginin
 783 ! log(sginia ) ** 2
 784       REAL l2sginia
 785
 786       REAL l2sginic
 787
 788 ! *** set up COMMON blocks for esg's:
 789
 790 ! log(sginic ) ** 2
 791
 792 ! *** SET NUCLEATION FLAG:
 793
 794                             ! INUCL = 0, Kerminen & Wexler Mechanism
 795       INTEGER inucl
 796                             ! INUCL = 1, Youngblood and Kreidenweis mech
 797                             ! INUCL = 2, Kulmala et al. mechanism
 798 ! Flag for Choice of nucleation Mechanism
 799       PARAMETER (inucl=2)
 800
 801 ! *** Set flag for sedimentation velocities:
 802
 803       LOGICAL icoarse
 804       PARAMETER (icoarse=.FALSE.) ! *** END AERO_INTERNAL.EXT
 805 ! *** Diameters and standard deviations for emissions
 806 !     the diameters are the volume (mass) geometric mean diameters
 807
 808 ! *** Aitken mode:
 809 ! special factor to compute mass transfer
 810       REAL dgvem_i
 811       PARAMETER (dgvem_i=0.03E-6) ! [ m ]
 812       REAL sgem_i
 813       PARAMETER (sgem_i=1.7)
 814
 815 ! *** Accumulation mode:
 816       REAL dgvem_j
 817       PARAMETER (dgvem_j=0.3E-6) ! [ m ]
 818       REAL sgem_j
 819       PARAMETER (sgem_j=2.0)
 820
 821 ! *** Coarse mode
 822       REAL dgvem_c
 823       PARAMETER (dgvem_c=6.0E-6) ! [ m ] <<< Corrected 11/19/97
 824       REAL sgem_c
 825       PARAMETER (sgem_c=2.2)
 826
 827 ! *** factors for getting number emissions rate from mass emissions rate
 828 ! Aitken mode
 829       REAL factnumn
 830 ! accumulation mode
 831       REAL factnuma
 832
 833       REAL factnumc
 834 ! coarse mode
 835       REAL facatkn_min, facacc_min
 836       PARAMETER (facatkn_min=0.04,facacc_min=1.0-facatkn_min)
 837       REAL xxm3
 838       REAL, PARAMETER ::  conmin = 1.E-16
 839       REAL, PARAMETER ::  epsilc = 1.E-16
 840 ! [ ug/m**3 ] ! changed 1/6/98
 841       REAL*8 & ! factor to set minimum for Aitken mode number
 842         nummin_i
 843       REAL*8 & ! factor to set minimum for accumulation mode nu
 844         nummin_j
 845       REAL*8 &
 846         nummin_c
 847 ! factor to set minimum for coarse mode number
 848 !bs
 849 !bs      REAL ALPHSULF ! Accommodation coefficient for sulfuric acid
 850 !bs      PARAMETER ( ALPHSULF = 0.05 ) ! my be set to one in future
 851 !bs
 852 !bs      REAL DIFFSULF ! molecular diffusivity for sulfuric acid [ m**2
 853 !bs      PARAMETER( DIFFSULF = 0.08E-4 ) ! may be changed in future
 854 !bs
 855 !bs * 23/03/99 updates of ALPHSULF and DIFFSULF adopted fro new code fro
 856 !bs * DIFFSULF is calculated from Reid, Prausnitz, and Poling, The prope
 857 !bs * of gases and liquids, 4th edition, McGraw-Hill, 1987, pp 587-588.
 858 !bs * Equation (11-4.4) was used.
 859 !bs * The value is at T = 273.16 K and P = 1.01325E05 Pa
 860 !bs * Temperature dependence is included for DIFFSULF via DIFFCORR (see
 861 !bs
 862 ! Accommodation coefficient for sulfuric
 863       REAL alphsulf
 864       PARAMETER (alphsulf=1.0)
 865 !bs updated from code of FSB
 866 ! molecular weight for sulfuric acid [ kg/mole ] MKS
 867       REAL mwh2so4
 868       PARAMETER (mwh2so4=98.07354E-3)
 869 !cia corrected error 24/11/97
 870 ! molecular diffusivity for sulfuric acid [ m**2 /se
 871       REAL diffsulf
 872       PARAMETER (diffsulf=9.362223E-06)
 873 !bs updated from code of FSB
 874 !bs Accomodation coefficient for organic
 875       REAL alphaorg
 876       PARAMETER (alphaorg=1.0)                                    !bs Kleeman et al. '99 propose alpha
 877 !bs Bowman et al. '97 uses alpha = 1.
 878 !bs mean molecular weight of organics [k
 879       REAL mworg
 880       PARAMETER (mworg=175.0E-03)
 881 !bs
 882 !bs * DIFFORG is calculated from the same formula as DIFFSULF.
 883 !bs * An average elemental composition of C=8, O=3, N=1, H=17 is asuumed
 884 !bs * to calculate DIFFORG at T = 273.16K and  P = 1.01325E05 Pa.
 885 !bs * Temperature dependence is included below.
 886 !bs molecular diffusivity for organics [
 887       REAL difforg
 888       PARAMETER (difforg=5.151174E-06)
 889 ! *** CCONC is the factor for near-continuum condensation.
 890 ! ccofm * sqrt( ta )
 891       REAL cconc
 892       PARAMETER (cconc=2.0*pirs*diffsulf)
 893 !bs * factor for NC condensation for organics
 894 ! [ m**2 / sec ]
 895       REAL cconc_org
 896       PARAMETER (cconc_org=2.0*pirs*difforg)
 897 ! [ m**2 / sec ]
 898 !bs analogue to CCOFM but for organics
 899       REAL ccofm_org
 900 ! FSB  CCOFM is  the accommodation coefficient
 901 !      times the mean molecular velocity for h2so4 without the temperatu
 902 !      after some algebra
 903
 904 !bs CCOFM_ORG * sqrt(TA)
 905 ! set to a value below
 906       REAL ccofm
 907 ! minimum aerosol sulfate concentration
 908       REAL aeroconcmin
 909       PARAMETER (aeroconcmin=0.0001)
 910
 911 !*******************************************************************
 912 !*                                                                 *
 913 !*  start parameters and variables for aerosol-cloud interactions  *
 914 !*                                                                 *
 915 !*******************************************************************
 916 !
 917 !   maxd_atype = maximum allowable number of aerosol types
 918 !   maxd_asize = maximum allowable number of aerosol size bins
 919 !   maxd_acomp = maximum allowable number of chemical components
 920 !       in each aerosol size bin
 921 !   maxd_aphase = maximum allowable number of aerosol phases (gas, cloud, ice, rain, ...)
 922 !
 923 !   ntype_aer = number of aerosol types
 924 !   nsize_aer(t) = number of aerosol size bins for aerosol type t. each bin w/ same set of components
 925 !   nphase_aer = number of aerosol phases
 926 !
 927 !   msectional - if positive, moving-center sectional code is utilized,
 928 !       and each mode is actually a section.
 929 !   maerosolincw - if positive, both unactivated/interstitial and activated
 930 !       aerosol species are simulated.  if zero/negative, only the
 931 !       unactivated are simulated.
 932 !
 933 !   ncomp_aer(t) = number of chemical components for aerosol type t
 934 !   ncomp_aer_nontracer(t) = number of "non-tracer" chemical components while in gchm code
 935 !   mastercompptr_aer(c,t) = mastercomp type/i.d. for chemical component c
 936 !       (1=sulfate, others to be defined) and aerosol type t.
 937 !   massptr_aer(c,s,t,p) = gchm r-array index for the mixing ratio
 938 !       (moles-x/mole-air) for chemical component c in size bin s for type t and phase p
 939 !
 940 !   waterptr_aer(s,t) = mixing ratio (moles-water/mole-air) for water
 941 !       associated with aerosol size bin s and type t
 942 !   hygroptr_aer(s,t) = gchm r-array index for the bulk hygroscopicity of the size bin and type
 943 !   numptr_aer(s,t,p) = gchm r-array index for the number mixing ratio
 944 !       (particles/mole-air) for aerosol size bin s, type t, and phase p
 945 !       If zero or negative, then number is not being simulated.
 946 !
 947 !   mprognum_aer(s,t,p) - if positive, number mixing-ratio for size s, type t,
 948 !       and phase p will be prognosed.  Otherwise, no.
 949 !
 950 !   ntot_mastercomp_aer = number of aerosol chemical components defined
 951 !   dens_mastercomp_aer(mc) = dry density (g/cm^3) of aerosol master chemical component type c
 952 !   mw_mastercomp_aer(mc) = molecular weight of aerosol master chemical component type mc
 953 !   name_mastercomp_aer(mc) = name of aerosol master chemical component type mc
 954 !   mc=mastercompptr_aer(c,t)
 955 !   dens_aer(c,t) = dry density (g/cm^3) of aerosol chemical component type c and type t
 956 !   mw_aer(c,t) = molecular weight of aerosol chemical component type c and type t
 957 !   name_aer(c,t) = name of aerosol chemical component type c and type t
 958 !
 959 !   lptr_so4_aer(s,t,p) = gchm r-array index for the
 960 !       mixing ratio for sulfate associated with aerosol size bin s, type t, and phase p
 961 !   (similar for msa, oc, bc, nacl, dust)
 962 !
 963 !-----------------------------------------------------------------------
 964 !
 965 !   volumcen_sect(s,t)= volume (cm^3) at center of section m
 966 !   volumlo_sect(s,t) = volume (cm^3) at lower boundary of section m
 967 !   volumhi_sect(s,t) = volume (cm^3) at upper boundary of section m
 968 !
 969 !   dlo_sect(s,t) = diameter (cm) at lower boundary of section m
 970 !   dhi_sect(s,t) = diameter (cm) at upper boundary of section m
 971 !   dcen_sect(s,t) = volume arithmetic-mean diameter (cm) of section m
 972 !       (corresponds to volumcen_sect == 0.5*(volumlo_sect + volumhi_sect)
 973 !
 974 !-----------------------------------------------------------------------
 975 !   nov-04 sg ! replaced amode with aer and expanded aerosol dimension to include type and phase
 976
 977         integer, parameter :: maxd_atype = 2
 978         integer, parameter :: maxd_asize = 2
 979         integer, parameter :: maxd_acomp = 19
 980         integer, parameter :: maxd_aphase = 2
 981         integer, save :: ai_phase ! interstitial phase of aerosol
 982         integer, save :: cw_phase ! cloud water phase of aerosol
 983         integer, save :: ci_phase ! cloud ice  phase of aerosol
 984         integer, save :: cr_phase ! rain  phase of aerosol
 985         integer, save :: cs_phase ! snow  phase of aerosol
 986         integer, save :: cg_phase ! graupel phase of aerosol
 987
 988         integer, save :: ntype_aer = 0 ! number of types
 989         integer, save :: ntot_mastercomp_aer = 0 ! number of master components
 990         integer, save :: nphase_aer = 0 ! number of phases
 991
 992         integer, save ::   &
 993           msectional, maerosolincw,   &
 994           nsize_aer( maxd_atype ),   & ! number of size bins
 995           ncomp_aer( maxd_atype ),   & ! number of chemical components
 996           ncomp_aer_nontracer( maxd_atype ),   &
 997           mastercompptr_aer(maxd_acomp, maxd_atype), &   !  mastercomp index
 998           massptr_aer( maxd_acomp, maxd_asize, maxd_atype, maxd_aphase ), & ! index for mixing ratio
 999           waterptr_aer( maxd_asize, maxd_atype ), & ! index for aerosol water
1000           hygroptr_aer( maxd_asize, maxd_atype ), & ! index for aerosol hygroscopicity
1001           numptr_aer( maxd_asize, maxd_atype, maxd_aphase ), & ! index for the number mixing ratio
1002           mprognum_aer(maxd_asize,maxd_atype,maxd_aphase)
1003
1004         real, save ::   &
1005           dens_aer( maxd_acomp, maxd_atype ),   &
1006           dens_mastercomp_aer( maxd_acomp ),   &
1007           mw_mastercomp_aer( maxd_acomp ), &
1008           mw_aer( maxd_acomp, maxd_atype ),  &
1009           hygro_mastercomp_aer( maxd_acomp ), &
1010           hygro_aer( maxd_acomp, maxd_atype )
1011         character*10, save ::   &
1012           name_mastercomp_aer( maxd_acomp ), &
1013           name_aer( maxd_acomp, maxd_atype )
1014
1015         real, save ::   &
1016           volumcen_sect( maxd_asize, maxd_atype ),   &
1017           volumlo_sect( maxd_asize, maxd_atype ),   &
1018           volumhi_sect( maxd_asize, maxd_atype ),   &
1019           dcen_sect( maxd_asize, maxd_atype ),   &
1020           dlo_sect( maxd_asize, maxd_atype ),   &
1021           dhi_sect( maxd_asize, maxd_atype ),   &
1022           sigmag_aer(maxd_asize, maxd_atype)
1023
1024         integer, save ::                     &
1025           lptr_so4_aer(maxd_asize,maxd_atype,maxd_aphase),        &
1026           lptr_nh4_aer(maxd_asize,maxd_atype,maxd_aphase),        &
1027           lptr_no3_aer(maxd_asize,maxd_atype,maxd_aphase),        &
1028
1029           lptr_asoa1_aer(maxd_asize,maxd_atype,maxd_aphase),    &
1030           lptr_asoa2_aer(maxd_asize,maxd_atype,maxd_aphase),    &
1031           lptr_asoa3_aer(maxd_asize,maxd_atype,maxd_aphase),     &
1032           lptr_asoa4_aer(maxd_asize,maxd_atype,maxd_aphase),     &
1033           lptr_bsoa1_aer(maxd_asize,maxd_atype,maxd_aphase),     &
1034           lptr_bsoa2_aer(maxd_asize,maxd_atype,maxd_aphase),     &
1035           lptr_bsoa3_aer(maxd_asize,maxd_atype,maxd_aphase),     &
1036           lptr_bsoa4_aer(maxd_asize,maxd_atype,maxd_aphase),     &
1037
1038           lptr_orgpa_aer(maxd_asize,maxd_atype,maxd_aphase),      &
1039           lptr_ec_aer(maxd_asize,maxd_atype,maxd_aphase),         &
1040           lptr_p25_aer(maxd_asize,maxd_atype,maxd_aphase),        &
1041           lptr_anth_aer(maxd_asize,maxd_atype,maxd_aphase),       &
1042           lptr_cl_aer(maxd_asize,maxd_atype,maxd_aphase),         &
1043           lptr_na_aer(maxd_asize,maxd_atype,maxd_aphase),         &
1044           lptr_seas_aer(maxd_asize,maxd_atype,maxd_aphase),       &
1045           lptr_soil_aer(maxd_asize,maxd_atype,maxd_aphase)
1046
1047         logical, save ::                     &
1048           do_cloudchem_aer(maxd_asize,maxd_atype)
1049
1050
1051 !   molecular weights (g/mol)
1052         real, parameter :: mw_so4_aer   = 96.066
1053         real, parameter :: mw_no3_aer   = 62.007
1054         real, parameter :: mw_nh4_aer   = 18.042
1055         real, parameter :: mw_oc_aer    = 250.0
1056         real, parameter :: mw_ec_aer    = 1.0
1057         real, parameter :: mw_oin_aer   = 1.0
1058         real, parameter :: mw_dust_aer  = 100.087
1059         real, parameter :: mw_seas_aer  = 58.440
1060         real, parameter :: mw_cl_aer    = 35.450
1061         real, parameter :: mw_na_aer    = 22.990
1062         real, parameter :: mw_water_aer = 18.016
1063
1064 !   dry densities (g/cm3)
1065         real, parameter :: dens_so4_aer  = 1.80   ! = rhoso4
1066         real, parameter :: dens_no3_aer  = 1.80   ! = rhono3
1067         real, parameter :: dens_nh4_aer  = 1.80   ! = rhonh4
1068         real, parameter :: dens_oc_aer   = 1.5    ! = rhoorg ! changed from 1.0
1069         real, parameter :: dens_ec_aer   = 1.70
1070         real, parameter :: dens_dust_aer = 2.60  ! = rhosoil
1071         real, parameter :: dens_oin_aer  = 2.20  ! = rhoanth
1072         real, parameter :: dens_seas_aer = 2.20  ! = rhoseas
1073         real, parameter :: dens_cl_aer   = 2.20
1074         real, parameter :: dens_na_aer   = 2.20
1075
1076 !   water density (g/cm3)
1077         real, parameter :: dens_water_aer  = 1.0
1078
1079 !   hygroscopicity (dimensionless)
1080         real, parameter :: hygro_so4_aer  = 0.5
1081         real, parameter :: hygro_no3_aer  = 0.5
1082         real, parameter :: hygro_nh4_aer  = 0.5
1083         real, parameter :: hygro_oc_aer   = 0.14
1084         real, parameter :: hygro_ec_aer   = 1.e-6
1085         real, parameter :: hygro_oin_aer  = 0.14
1086         real, parameter :: hygro_dust_aer = 0.1
1087         real, parameter :: hygro_seas_aer = 1.16
1088         real, parameter :: hygro_cl_aer   = 1.16
1089         real, parameter :: hygro_na_aer   = 1.16
1090
1091 ! table lookup of aerosol impaction/interception scavenging rates
1092         real dlndg_nimptblgrow
1093         integer nimptblgrow_mind, nimptblgrow_maxd
1094         parameter (nimptblgrow_mind=-14, nimptblgrow_maxd=24)
1095         real scavimptblnum(4, nimptblgrow_mind:nimptblgrow_maxd, maxd_asize, maxd_atype), &
1096              scavimptblvol(4, nimptblgrow_mind:nimptblgrow_maxd, maxd_asize, maxd_atype)
1097
1098 !SAM 10/08 Gaussian quadrature constants for SOA_VBS deposition numerical integration
1099       INTEGER NGAUSdv
1100       PARAMETER( NGAUSdv = 7 )  ! Number of Gaussian Quadrature Points - constants defined in aerosols_sorgam_init
1101       REAL Y_GQ(NGAUSdv), WGAUS(NGAUSdv)
1102
1103 !*****************************************************************
1104 !*                                                               *
1105 !*  end parameters and variables for aerosol-cloud interactions  *
1106 !*                                                               *
1107 !*****************************************************************
1108
1109
1110 END Module module_data_soa_vbs