chem/module_data_sorgam.F

   1
   2 MODULE module_data_sorgam
   3    USE module_data_radm2
   4 !
   5 !   param.inc start
   6       IMPLICIT NONE
   7       INTEGER NP                !bs maximum expected value of N
   8       PARAMETER (NP = 8)
   9 !      integer numaer
  10 !      parameter (numaer=50)
  11
  12       INTEGER MAXITS            !bs maximum number of iterations
  13       PARAMETER (MAXITS = 100)
  14
  15       REAL TOLF                 !bs convergence criterion on function values
  16       PARAMETER (TOLF = 1.E-09)
  17
  18       REAL TOLMIN                 !bs criterion whether superios convergence to
  19       PARAMETER (TOLMIN = 1.E-12) !bs a minimum of fmin has occurred
  20
  21       REAL TOLX                 !bs convergence criterion on delta_x
  22       PARAMETER (TOLX = 1.E-10)
  23
  24       REAL STPMX                !bs scaled maximum step length allowed
  25       PARAMETER (STPMX = 100.)
  26
  27
  28       REAL c303, c302
  29       PARAMETER (c303=19.83,c302=5417.4)
  30
  31       INTEGER lcva, lcvb, lspcv, ldesn
  32       PARAMETER (lcva=4,lcvb=4,lspcv=lcva+lcvb)
  33       PARAMETER (ldesn=13)
  34 !mh    ldesn is number of deposition species
  35 !mh    true number of deposited species may be larger since there
  36 !mh    are species which are deposited with the same rate
  37
  38       INTEGER laerdvc, lnonaerdvc, l1ae, laero, imodes, aspec
  39 !     PARAMETER (laerdvc=34,lnonaerdvc=8+lspcv)
  40       PARAMETER (laerdvc=39,lnonaerdvc=8+lspcv)
  41       PARAMETER (l1ae=laerdvc+lnonaerdvc)
  42       PARAMETER (laero=4,imodes=4,aspec=1)
  43 !     LAERDVC  number of advected aerosol dynamic parameters for a given
  44 !     component species
  45 !ia     L1AE        advected parameters+non-advected parameters
  46 !ia     LAERO       number of aerosol component species
  47 !ia     imodes      number of aerosol modes
  48 !ia     ASPEC       number of gas phase comp. that are added dynamically
  49 !ia                 currently only sulfate (=1)
  50 !bs
  51 !bs * BS ** BS ** BS ** BS ** BS ** BS ** BS ** BS ** BS ** BS ** BS **
  52 !bs
  53       INTEGER aemiss
  54       PARAMETER (aemiss=4)
  55 !bs *  AEMISS      # of aerosol species with emissions link to gas phase
  56 !bs                currently ECI, ECJ, BCI, BCJ
  57       INTEGER ldroga
  58       PARAMETER (ldroga=11)
  59       INTEGER ldrogb
  60       PARAMETER (ldrogb=6)
  61       INTEGER ldrog
  62       PARAMETER (ldrog=ldroga+ldrogb)
  63 !bs * LDROGA      # of anthropogenic organic aerosol precursor gases (DR
  64 !bs * LDROGB      # of biogenic organic aerosol precursor gases (DROG)
  65 !bs * LSPCV       # of condensable organic vapor interacting between gas
  66 !bs               aerosol phase with SORGAM
  67 !bs
  68 !     param.inc stop
  69
  70 ! //////////////////////////////////////////////////////////////////////
  71 ! FSB include file
  72
  73 ! *** declare and set flag for organic aerosol production method
  74 ! *** Two method are available:
  75
  76 ! *** The method of Pandis,Harley, Cass, and Seinfeld, 1992,
  77 !     Secondary aerosol formation and transport, Atmos. Environ., 26A,
  78 !     pp 2453-2466
  79 !     Bowman et al. Atmospheric Environment
  80 !     Vol 29, pp 579-589, 1995.
  81 ! *** and
  82 ! *** The method of Odum, Hoffmann, Bowman, Collins, Flagen and
  83 !     Seinfeld, 1996, Gas/particle partitioning and secondary organic ae
  84 !     yields, Environ. Sci, Technol, 30, pp 2580-2585.
  85
  86
  87                             ! 1 = Pandis et al.  1992 method is used
  88       INTEGER orgaer
  89                             ! 2 = Pankow 1994/Odum et al. 1996 method is
  90 ! ***
  91 ! switch for organic aerosol method
  92       PARAMETER (orgaer=2)
  93
  94 ! *** information about visibility variables
  95 ! number of visibility variables
  96       INTEGER n_ae_vis_spc
  97       PARAMETER (n_ae_vis_spc=2)
  98
  99 ! index for visual range in deciview
 100       INTEGER idcvw
 101       PARAMETER (idcvw=1)
 102 ! index for extinction [ 1/km ]
 103       INTEGER ibext
 104       PARAMETER (ibext=2)
 105
 106
 107 ! *** set up indices for array  CBLK
 108
 109 ! index for Accumulation mode sulfate aerosol
 110       INTEGER vso4aj
 111       PARAMETER (vso4aj=1)
 112
 113 ! index for Aitken mode sulfate concentration
 114       INTEGER vso4ai
 115       PARAMETER (vso4ai=2)
 116
 117 ! index for Accumulation mode aerosol ammonium
 118       INTEGER vnh4aj
 119       PARAMETER (vnh4aj=3)
 120
 121 ! index for Aitken mode ammonium concentration
 122       INTEGER vnh4ai
 123       PARAMETER (vnh4ai=4)
 124
 125 ! index for Accumulation mode aerosol nitrate
 126       INTEGER vno3aj
 127       PARAMETER (vno3aj=5)
 128
 129 ! index for Aitken mode nitrate concentration
 130       INTEGER vno3ai
 131       PARAMETER (vno3ai=6)
 132
 133 ! index for Accumulation mode aerosol sodium
 134       INTEGER vnaaj
 135       PARAMETER (vnaaj=7)
 136
 137 ! index for Aitken mode sodium concentration
 138       INTEGER vnaai
 139       PARAMETER (vnaai=8)
 140
 141 ! index for Accumulation mode aerosol chloride
 142       INTEGER vclaj
 143       PARAMETER (vclaj=9)
 144
 145 ! index for Aitken mode chloride concentration
 146       INTEGER vclai
 147       PARAMETER (vclai=10)
 148
 149 ! index for Accumulation mode anthropogenic
 150       INTEGER vorgaro1j
 151       PARAMETER (vorgaro1j=11)
 152
 153 ! index for Aitken mode anthropogenic org
 154       INTEGER vorgaro1i
 155       PARAMETER (vorgaro1i=12)
 156
 157 ! index for Accumulation mode anthropogenic
 158       INTEGER vorgaro2j
 159       PARAMETER (vorgaro2j=13)
 160
 161 ! index for Aitken mode anthropogenic org
 162       INTEGER vorgaro2i
 163       PARAMETER (vorgaro2i=14)
 164
 165 ! index for Accumulation mode anthropogenic
 166       INTEGER vorgalk1j
 167       PARAMETER (vorgalk1j=15)
 168
 169 ! index for Aitken mode anthropogenic org
 170       INTEGER vorgalk1i
 171       PARAMETER (vorgalk1i=16)
 172
 173 ! index for Accumulation mode anthropogenic
 174       INTEGER vorgole1j
 175       PARAMETER (vorgole1j=17)
 176
 177 ! index for Aitken mode anthropogenic org
 178       INTEGER vorgole1i
 179       PARAMETER (vorgole1i=18)
 180
 181 ! index for Accumulation mode biogenic aerosol
 182       INTEGER vorgba1j
 183       PARAMETER (vorgba1j=19)
 184
 185 ! index for Aitken mode biogenic aerosol concentration
 186       INTEGER vorgba1i
 187       PARAMETER (vorgba1i=20)
 188
 189 ! index for Accumulation mode biogenic aerosol
 190       INTEGER vorgba2j
 191       PARAMETER (vorgba2j=21)
 192
 193 ! index for Aitken mode biogenic aerosol concentration
 194       INTEGER vorgba2i
 195       PARAMETER (vorgba2i=22)
 196
 197 ! index for Accumulation mode biogenic aerosol
 198       INTEGER vorgba3j
 199       PARAMETER (vorgba3j=23)
 200
 201 ! index for Aitken mode biogenic aerosol concentration
 202       INTEGER vorgba3i
 203       PARAMETER (vorgba3i=24)
 204
 205 ! index for Accumulation mode biogenic aerosol
 206       INTEGER vorgba4j
 207       PARAMETER (vorgba4j=25)
 208
 209 ! index for Aitken mode biogenic aerosol concentration
 210       INTEGER vorgba4i
 211       PARAMETER (vorgba4i=26)
 212
 213 ! index for Accumulation mode primary anthropogenic
 214       INTEGER vorgpaj
 215       PARAMETER (vorgpaj=27)
 216
 217 ! index for Aitken mode primary anthropogenic
 218       INTEGER vorgpai
 219       PARAMETER (vorgpai=28)
 220
 221 ! index for Accumulation mode aerosol elemen
 222       INTEGER vecj
 223       PARAMETER (vecj=29)
 224
 225 ! index for Aitken mode elemental carbon
 226       INTEGER veci
 227       PARAMETER (veci=30)
 228
 229 ! index for Accumulation mode primary PM2.5
 230       INTEGER vp25aj
 231       PARAMETER (vp25aj=31)
 232
 233 ! index for Aitken mode primary PM2.5 concentration
 234       INTEGER vp25ai
 235       PARAMETER (vp25ai=32)
 236
 237 ! index for coarse mode anthropogenic aerososol
 238       INTEGER vantha
 239       PARAMETER (vantha=33)
 240
 241 ! index for coarse mode marine aerosol concentration
 242       INTEGER vseas
 243       PARAMETER (vseas=34)
 244
 245 ! index for coarse mode soil-derived aerosol
 246       INTEGER vsoila
 247       PARAMETER (vsoila=35)
 248
 249 ! index for Aitken mode number
 250       INTEGER vnu0
 251       PARAMETER (vnu0=36)
 252
 253 ! index for accum  mode number
 254       INTEGER vac0
 255       PARAMETER (vac0=37)
 256
 257 ! index for coarse mode number
 258       INTEGER vcorn
 259       PARAMETER (vcorn=38)
 260
 261 ! index for Accumulation mode aerosol water
 262       INTEGER vh2oaj
 263       PARAMETER (vh2oaj=39)
 264
 265 ! index for Aitken mode aerosol water concentration
 266       INTEGER vh2oai
 267       PARAMETER (vh2oai=40)
 268
 269 ! index for Aitken mode 3'rd moment
 270       INTEGER vnu3
 271       PARAMETER (vnu3=41)
 272
 273 ! index for Accumulation mode 3'rd moment
 274       INTEGER vac3
 275       PARAMETER (vac3=42)
 276
 277 ! index for coarse mode 3rd moment
 278       INTEGER vcor3
 279       PARAMETER (vcor3=43)
 280
 281 ! index for sulfuric acid vapor concentration
 282       INTEGER vsulf
 283       PARAMETER (vsulf=44)
 284
 285 ! index for nitric acid vapor concentration
 286       INTEGER vhno3
 287       PARAMETER (vhno3=45)
 288
 289 ! index for ammonia gas concentration
 290       INTEGER vnh3
 291       PARAMETER (vnh3=46)
 292
 293 ! index for HCL gas concentration
 294       INTEGER vhcl
 295       PARAMETER (vhcl=47)
 296
 297 ! index for cond. vapor from aromatics
 298       INTEGER vcvaro1
 299       PARAMETER (vcvaro1=48)
 300
 301 ! index for cond. vapor from aromatics
 302       INTEGER vcvaro2
 303       PARAMETER (vcvaro2=49)
 304
 305 ! index for cond. vapor from anth. alkane
 306       INTEGER vcvalk1
 307       PARAMETER (vcvalk1=50)
 308
 309 ! index for cond. vapor from anth. olefin
 310       INTEGER vcvole1
 311       PARAMETER (vcvole1=51)
 312
 313 ! index for cond. vapor from biogenics
 314       INTEGER vcvapi1
 315       PARAMETER (vcvapi1=52)
 316
 317 ! index for cond. vapor from biogenics
 318       INTEGER vcvapi2
 319       PARAMETER (vcvapi2=53)
 320
 321 ! index for cond. vapor from biogenics
 322       INTEGER vcvlim1
 323       PARAMETER (vcvlim1=54)
 324
 325 ! index for cond. vapor from biogenics
 326       INTEGER vcvlim2
 327       PARAMETER (vcvlim2=55)
 328
 329 !           COMMON /CBLKINDCS/
 330 !    &         VSO4AJ,VSO4AI,VNH4AJ,VNH4AI,VNO3AJ,VNO3AI,
 331 !    &         VORGAJ,VORGAI, VORGPAJ,VORGPAI,
 332 !    &         VORGBAJ,VORGBAI,VECJ,VECI,
 333 !    &         VP25AJ,VP25AI,VANTHA,VSEAS,VSOILA,
 334 !    &         VNU0,VAC0,VCORN,
 335 !    &         VH2OAJ,VH2OAI,
 336 !    &         VNU3,VAC3,VCOR3,
 337 !    &         VSULF,VHNO3,VNH3
 338
 339 ! *** set up species dimension and indices for sedimentation
 340 !     velocity array VSED
 341
 342 ! number of sedimentation velocities
 343       INTEGER naspcssed
 344       PARAMETER (naspcssed=6)
 345
 346 ! index for Aitken mode number
 347       INTEGER vsnnuc
 348       PARAMETER (vsnnuc=1)
 349
 350 ! index for Accumulation mode number
 351       INTEGER vsnacc
 352       PARAMETER (vsnacc=2)
 353
 354 ! index for coarse mode number
 355       INTEGER vsncor
 356       PARAMETER (vsncor=3)
 357
 358 ! index for Aitken mode mass
 359       INTEGER vsmnuc
 360       PARAMETER (vsmnuc=4)
 361
 362 ! index for accumulation mode mass
 363       INTEGER vsmacc
 364       PARAMETER (vsmacc=5)
 365
 366 ! index for coarse mass
 367       INTEGER vsmcor
 368       PARAMETER (vsmcor=6)
 369
 370 ! *** set up species dimension and indices for deposition
 371 !     velocity array VDEP
 372
 373 ! number of deposition velocities
 374       INTEGER naspcsdep
 375       PARAMETER (naspcsdep=7)
 376
 377 ! index for Aitken mode number
 378       INTEGER vdnnuc
 379       PARAMETER (vdnnuc=1)
 380
 381 ! index for accumulation mode number
 382       INTEGER vdnacc
 383       PARAMETER (vdnacc=2)
 384
 385 ! index for coarse mode number
 386       INTEGER vdncor
 387       PARAMETER (vdncor=3)
 388
 389 ! index for Aitken mode mass
 390       INTEGER vdmnuc
 391       PARAMETER (vdmnuc=4)
 392
 393 ! index for accumulation mode
 394       INTEGER vdmacc
 395       PARAMETER (vdmacc=5)
 396
 397 ! index for fine mode mass (Aitken + accumulatio
 398       INTEGER vdmfine
 399       PARAMETER (vdmfine=6)
 400
 401 ! index for coarse mode mass
 402       INTEGER vdmcor
 403       PARAMETER (vdmcor=7)
 404
 405 ! *** END AEROSTUFF.EXT
 406 !bs
 407 !BS * BS * BS * BS * BS * BS * BS * BS * BS * BS * BS * BS * BS * BS * !
 408 !BS *                                                                * !
 409 !BS *            include file used in SORGAM routines                * !
 410 !BS *                                                                * !
 411 !BS * BS * BS * BS * BS * BS * BS * BS * BS * BS * BS * BS * BS * BS * !
 412 !bs
 413 !bs
 414 !bs * species pointer for condensable vapor production
 415 !bs
 416 !bs XYL + OH
 417       INTEGER pxyl
 418       PARAMETER (pxyl=1)
 419 !bs TOL + OH
 420       INTEGER ptol
 421       PARAMETER (ptol=2)
 422 !bs CSL + OH
 423       INTEGER pcsl1
 424       PARAMETER (pcsl1=3)
 425 !bs CSL + NO
 426       INTEGER pcsl2
 427       PARAMETER (pcsl2=4)
 428 !bs HC8 + OH
 429       INTEGER phc8
 430       PARAMETER (phc8=5)
 431 !bs OLI + OH
 432       INTEGER poli1
 433       PARAMETER (poli1=6)
 434 !bs OLI + NO
 435       INTEGER poli2
 436       PARAMETER (poli2=7)
 437 !bs OLI + O3
 438       INTEGER poli3
 439       PARAMETER (poli3=8)
 440 !bs OLT + OH
 441       INTEGER polt1
 442       PARAMETER (polt1=9)
 443 !bs OLT + NO
 444       INTEGER polt2
 445       PARAMETER (polt2=10)
 446 !bs OLT + O3
 447       INTEGER polt3
 448       PARAMETER (polt3=11)
 449 !bs API + OH
 450       INTEGER papi1
 451       PARAMETER (papi1=12)
 452 !bs API + NO
 453       INTEGER papi2
 454       PARAMETER (papi2=13)
 455 !bs API + O3
 456       INTEGER papi3
 457       PARAMETER (papi3=14)
 458 !bs LIM + OH
 459       INTEGER plim1
 460       PARAMETER (plim1=15)
 461 !bs LIM + NO
 462       INTEGER plim2
 463       PARAMETER (plim2=16)
 464 !bs LIM + O3
 465       INTEGER plim3
 466       PARAMETER (plim3=17)
 467 !bs
 468 !bs * Number of lumped condensable vapors in SORGAM
 469 !bs
 470 !bs      INTEGER NACV              !bs # of anth. cond. vapors
 471 !bs      PARAMETER (NACV = 2)
 472 !bs      INTEGER NBCV              !bs # of bio. cond. vapors
 473 !bs      PARAMETER (NBCV = 1)
 474 !bs      INTEGER NCV               !bs total # of cond. vapor
 475 !bs      PARAMETER (NCV = NACV + NBCV)
 476 !bs
 477 !bs * species pointer for SOA species
 478 !bs
 479       INTEGER psoaaro1
 480       PARAMETER (psoaaro1=1)
 481       INTEGER psoaaro2
 482       PARAMETER (psoaaro2=2)
 483       INTEGER psoaalk1
 484       PARAMETER (psoaalk1=3)
 485       INTEGER psoaole1
 486       PARAMETER (psoaole1=4)
 487       INTEGER psoaapi1
 488       PARAMETER (psoaapi1=5)
 489       INTEGER psoaapi2
 490       PARAMETER (psoaapi2=6)
 491       INTEGER psoalim1
 492       PARAMETER (psoalim1=7)
 493       INTEGER psoalim2
 494       PARAMETER (psoalim2=8)
 495 !bs
 496 !bs * end of AERO_SOA.EXT *
 497 !bs
 498
 499 ! *** include file for aerosol routines
 500
 501
 502 !....................................................................
 503
 504 !  CONTAINS: Fundamental constants for air quality modeling
 505
 506 !  DEPENDENT UPON:  none
 507
 508 !  REVISION HISTORY:
 509
 510 !    Adapted 6/92 by CJC from ROM's PI.EXT.
 511
 512 !    Revised 3/1/93 John McHenry to include constants needed by
 513 !    LCM aqueous chemistry
 514 !    Revised 9/93 by John McHenry to include additional constants
 515 !    needed for FMEM clouds and aqueous chemistry
 516
 517 !    Revised 3/4/96 by Dr. Francis S. Binkowski to reflect current
 518 !    Models3 view that MKS units should be used wherever possible,
 519 !    and that sources be documentated. Some variables have been added
 520 !    names changed, and values revised.
 521
 522 !    Revised 3/7/96 to have universal gas constant input and compute
 523 !    gas constant is chemical form. TWOPI is now calculated rather than
 524
 525 !    Revised 3/13/96 to group declarations and parameter statements.
 526
 527 !    Revised 9/13/96 to include more physical constants.
 528 !    Revised 12/24/96 eliminate silly EPSILON, AMISS
 529
 530 !    Revised 1/06/97 to eliminate most derived constants
 531
 532 ! FSB REFERENCES:
 533
 534 !      CRC76,        CRC Handbook of Chemistry and Physics (76th Ed),
 535 !                     CRC Press, 1995
 536 !      Hobbs, P.V.   Basic Physical Chemistry for the Atmospheric Scien
 537 !                     Cambridge Univ. Press, 206 pp, 1995.
 538 !      Snyder, J.P., Map Projections-A Working Manual, U.S. Geological
 539 !                     Paper 1395 U.S.GPO, Washington, DC, 1987.
 540 !      Stull, R. B., An Introduction to Bounday Layer Meteorology, Klu
 541 !                     Dordrecht, 1988
 542
 543 ! Geometric Constants:
 544
 545       REAL*8 & ! PI (single precision 3.141593)
 546         pirs
 547       PARAMETER (pirs=3.14159265358979324)
 548 !      REAL     PIRS ! PI (single precision 3.141593)
 549 !      PARAMETER ( PIRS = 3.141593 )
 550 ! Fundamental Constants: ( Source: CRC76, pp 1-1 to 1-6)
 551
 552 ! Avogadro's Constant [ 1/mol ]
 553       REAL avo
 554       PARAMETER (avo=6.0221367E23)
 555
 556 ! universal gas constant [ J/mol-K ]
 557       REAL rgasuniv
 558       PARAMETER (rgasuniv=8.314510)
 559
 560 ! standard atmosphere  [ Pa ]
 561       REAL stdatmpa
 562       PARAMETER (stdatmpa=101325.0)
 563
 564 ! Standard Temperature [ K ]
 565       REAL stdtemp
 566       PARAMETER (stdtemp=273.15)
 567
 568 ! Stefan-Boltzmann [ W/(m**2 K**4) ]
 569       REAL stfblz
 570       PARAMETER (stfblz=5.67051E-8)
 571
 572
 573 ! mean gravitational acceleration [ m/sec**2 ]
 574       REAL grav
 575       PARAMETER (grav=9.80622)
 576 ! FSB Non MKS qualtities:
 577
 578 ! Molar volume at STP [ L/mol ] Non MKS units
 579       REAL molvol
 580       PARAMETER (molvol=22.41410)
 581
 582
 583 ! Atmospheric Constants:
 584
 585 ! FSB                     78.06%  N2, 21% O2 and 0.943% A on a mole
 586       REAL mwair
 587                         ! fraction basis. ( Source : Hobbs, 1995) pp 69-
 588 ! mean molecular weight for dry air [ g/mol ]
 589       PARAMETER (mwair=28.9628)
 590
 591 ! dry-air gas constant [ J / kg-K ]
 592       REAL rdgas
 593       PARAMETER (rdgas=1.0E3*rgasuniv/mwair)
 594
 595 !  3*PI
 596       REAL threepi
 597       PARAMETER (threepi=3.0*pirs)
 598
 599 !  6/PI
 600       REAL f6dpi
 601       PARAMETER (f6dpi=6.0/pirs)
 602
 603 !  1.0e9 * 6/PIRS
 604       REAL f6dpi9
 605       PARAMETER (f6dpi9=1.0E9*f6dpi)
 606
 607 ! 1.0e-9 * 6/PIRS
 608       REAL f6dpim9
 609       PARAMETER (f6dpim9=1.0E-9*f6dpi)
 610
 611 !  SQRT( PI )
 612       REAL sqrtpi
 613       PARAMETER (sqrtpi=1.7724539)
 614
 615 !  SQRT( 2 )
 616       REAL sqrt2
 617       PARAMETER (sqrt2=1.4142135623731)
 618
 619 !  ln( sqrt( 2 ) )
 620       REAL lgsqt2
 621       PARAMETER (lgsqt2=0.34657359027997)
 622
 623 !  1/ln( sqrt( 2 ) )
 624       REAL dlgsqt2
 625       PARAMETER (dlgsqt2=1.0/lgsqt2)
 626
 627 !  1/3
 628       REAL one3
 629       PARAMETER (one3=1.0/3.0)
 630
 631 !  2/3
 632       REAL two3
 633       PARAMETER (two3=2.0/3.0)
 634
 635
 636 ! *** physical constants:
 637
 638 ! Boltzmann's Constant [ J / K ]
 639       REAL boltz
 640       PARAMETER (boltz=rgasuniv/avo)
 641
 642
 643 ! *** component densities [ kg/m**3 ] :
 644
 645
 646 !  bulk density of aerosol sulfate
 647       REAL rhoso4
 648       PARAMETER (rhoso4=1.8E3)
 649
 650 !  bulk density of aerosol ammonium
 651       REAL rhonh4
 652       PARAMETER (rhonh4=1.8E3)
 653
 654 ! bulk density of aerosol nitrate
 655       REAL rhono3
 656       PARAMETER (rhono3=1.8E3)
 657
 658 !  bulk density of aerosol water
 659       REAL rhoh2o
 660       PARAMETER (rhoh2o=1.0E3)
 661
 662 ! bulk density for aerosol organics
 663       REAL rhoorg
 664       PARAMETER (rhoorg=1.0E3)
 665
 666 ! bulk density for aerosol soil dust
 667       REAL rhosoil
 668       PARAMETER (rhosoil=2.6E3)
 669
 670 ! bulk density for marine aerosol
 671       REAL rhoseas
 672       PARAMETER (rhoseas=2.2E3)
 673
 674 ! bulk density for anthropogenic aerosol
 675       REAL rhoanth
 676       PARAMETER (rhoanth=2.2E3)
 677
 678 ! bulk density of aerosol sodium
 679       REAL rhona
 680       PARAMETER (rhona=2.2E3)
 681
 682 ! bulk density of aerosol chloride
 683       REAL rhocl
 684       PARAMETER (rhocl=2.2E3)
 685
 686 ! *** Factors for converting aerosol mass concentration [ ug m**-3] to
 687 !         to 3rd moment concentration [ m**3 m^-3]
 688
 689       REAL so4fac
 690       PARAMETER (so4fac=f6dpim9/rhoso4)
 691
 692       REAL nh4fac
 693       PARAMETER (nh4fac=f6dpim9/rhonh4)
 694
 695       REAL h2ofac
 696       PARAMETER (h2ofac=f6dpim9/rhoh2o)
 697
 698       REAL no3fac
 699       PARAMETER (no3fac=f6dpim9/rhono3)
 700
 701       REAL orgfac
 702       PARAMETER (orgfac=f6dpim9/rhoorg)
 703
 704       REAL soilfac
 705       PARAMETER (soilfac=f6dpim9/rhosoil)
 706
 707       REAL seasfac
 708       PARAMETER (seasfac=f6dpim9/rhoseas)
 709
 710       REAL anthfac
 711       PARAMETER (anthfac=f6dpim9/rhoanth)
 712
 713       REAL nafac
 714       PARAMETER (nafac=f6dpim9/rhona)
 715
 716       REAL clfac
 717       PARAMETER (clfac=f6dpim9/rhocl)
 718
 719 !  starting standard surface pressure [ Pa ]
 720       REAL pss0
 721       PARAMETER (pss0=101325.0)
 722
 723 !  starting standard surface temperature [ K ]
 724       REAL tss0
 725       PARAMETER (tss0=288.15)
 726
 727 !  initial sigma-G for nucleimode
 728       REAL sginin
 729       PARAMETER (sginin=1.70)
 730
 731 !  initial sigma-G for accumulation mode
 732       REAL sginia
 733       PARAMETER (sginia=2.00)
 734
 735 ! initial sigma-G for coarse mode
 736       REAL sginic
 737       PARAMETER (sginic=2.5)
 738
 739 !  initial mean diameter for nuclei mode [ m ]
 740       REAL dginin
 741       PARAMETER (dginin=0.01E-6)
 742
 743 !  initial mean diameter for accumulation mode [ m ]
 744       REAL dginia
 745       PARAMETER (dginia=0.07E-6)
 746
 747 ! initial mean diameter for coarse mode [ m ]
 748       REAL dginic
 749       PARAMETER (dginic=1.0E-6)
 750
 751
 752
 753 !................   end   AERO3box.EXT   ...............................
 754 !///////////////////////////////////////////////////////////////////////
 755
 756
 757
 758
 759
 760 !     LOGICAL diagnostics
 761 ! *** Scalar variables for fixed standard deviations.
 762
 763 ! Flag for writing diagnostics to file
 764 ! nuclei mode exp( log^2( sigmag )/8 )
 765       REAL en1
 766 ! accumulation mode exp( log^2( sigmag )
 767       REAL ea1
 768
 769       REAL ec1
 770 ! coarse mode exp( log^2( sigmag )/8 )
 771 ! nuclei        **4
 772       REAL esn04
 773 ! accumulation
 774       REAL esa04
 775
 776       REAL esc04
 777 ! coarse
 778 ! nuclei        **5
 779       REAL esn05
 780
 781       REAL esa05
 782 ! accumulation
 783 ! nuclei        **8
 784       REAL esn08
 785 ! accumulation
 786       REAL esa08
 787
 788       REAL esc08
 789 ! coarse
 790 ! nuclei        **9
 791       REAL esn09
 792
 793       REAL esa09
 794 ! accumulation
 795 ! nuclei        **12
 796       REAL esn12
 797 ! accumulation
 798       REAL esa12
 799
 800       REAL esc12
 801 ! coarse mode
 802 ! nuclei        **16
 803       REAL esn16
 804 ! accumulation
 805       REAL esa16
 806
 807       REAL esc16
 808 ! coarse
 809 ! nuclei        **20
 810       REAL esn20
 811 ! accumulation
 812       REAL esa20
 813
 814       REAL esc20
 815 ! coarse
 816 ! nuclei        **25
 817       REAL esn25
 818
 819       REAL esa25
 820 ! accumulation
 821 ! nuclei        **24
 822       REAL esn24
 823 ! accumulation
 824       REAL esa24
 825
 826       REAL esc24
 827 ! coarse
 828 ! nuclei        **28
 829       REAL esn28
 830 ! accumulation
 831       REAL esa28
 832
 833       REAL esc28
 834 ! coarse
 835 ! nuclei        **32
 836       REAL esn32
 837 ! accumulation
 838       REAL esa32
 839
 840       REAL esc32
 841 ! coarese
 842 ! nuclei        **36
 843       REAL esn36
 844 ! accumulation
 845       REAL esa36
 846
 847       REAL esc36
 848 ! coarse
 849 ! nuclei        **49
 850       REAL esn49
 851
 852       REAL esa49
 853 ! accumulation
 854 ! nuclei        **52
 855       REAL esn52
 856
 857       REAL esa52
 858 ! accumulation
 859 ! nuclei        **64
 860       REAL esn64
 861 ! accumulation
 862       REAL esa64
 863
 864       REAL esc64
 865 ! coarse
 866
 867       REAL esn100
 868 ! nuclei        **100
 869 ! nuclei        **(-20)
 870       REAL esnm20
 871 ! accumulation
 872       REAL esam20
 873
 874       REAL escm20
 875 ! coarse
 876 ! nuclei        **(-32)
 877       REAL esnm32
 878 ! accumulation
 879       REAL esam32
 880
 881       REAL escm32
 882 ! coarse
 883 ! log(sginin)
 884       REAL xxlsgn
 885 ! log(sginia)
 886       REAL xxlsga
 887
 888       REAL xxlsgc
 889 ! log(sginic )
 890 ! log(sginin ) ** 2
 891       REAL l2sginin
 892 ! log(sginia ) ** 2
 893       REAL l2sginia
 894
 895       REAL l2sginic
 896
 897
 898 ! *** set up COMMON blocks for esg's:
 899
 900
 901
 902 ! log(sginic ) ** 2
 903
 904 ! *** SET NUCLEATION FLAG:
 905
 906                             ! INUCL = 0, Kerminen & Wexler Mechanism
 907       INTEGER inucl
 908                             ! INUCL = 1, Youngblood and Kreidenweis mech
 909                             ! INUCL = 2, Kulmala et al. mechanism
 910 ! Flag for Choice of nucleation Mechanism
 911       PARAMETER (inucl=2)
 912
 913 ! *** Set flag for sedimentation velocities:
 914
 915       LOGICAL icoarse
 916       PARAMETER (icoarse=.FALSE.) ! *** END AERO_INTERNAL.EXT
 917 ! *** Diameters and standard deviations for emissions
 918 !     the diameters are the volume (mass) geometric mean diameters
 919
 920 ! *** Aitken mode:
 921 ! special factor to compute mass transfer
 922       REAL dgvem_i
 923       PARAMETER (dgvem_i=0.03E-6) ! [ m ]
 924       REAL sgem_i
 925       PARAMETER (sgem_i=1.7)
 926
 927 ! *** Accumulation mode:
 928       REAL dgvem_j
 929       PARAMETER (dgvem_j=0.3E-6) ! [ m ]
 930       REAL sgem_j
 931       PARAMETER (sgem_j=2.0)
 932
 933 ! *** Coarse mode
 934       REAL dgvem_c
 935       PARAMETER (dgvem_c=6.0E-6) ! [ m ] <<< Corrected 11/19/97
 936       REAL sgem_c
 937       PARAMETER (sgem_c=2.2)
 938
 939 ! *** factors for getting number emissions rate from mass emissions rate
 940 ! Aitken mode
 941       REAL factnumn
 942 ! accumulation mode
 943       REAL factnuma
 944
 945       REAL factnumc
 946 ! coarse mode
 947       REAL facatkn_min, facacc_min
 948       PARAMETER (facatkn_min=0.04,facacc_min=1.0-facatkn_min)
 949       REAL conmin,xxm3
 950       PARAMETER (conmin=epsilc)
 951 ! [ ug/m**3 ] ! changed 1/6/98
 952       REAL*8 & ! factor to set minimum for Aitken mode number
 953         nummin_i
 954       REAL*8 & ! factor to set minimum for accumulation mode nu
 955         nummin_j
 956       REAL*8 &
 957         nummin_c
 958 ! factor to set minimum for coarse mode number
 959 !bs
 960 !bs      REAL ALPHSULF ! Accommodation coefficient for sulfuric acid
 961 !bs      PARAMETER ( ALPHSULF = 0.05 ) ! my be set to one in future
 962 !bs
 963 !bs      REAL DIFFSULF ! molecular diffusivity for sulfuric acid [ m**2
 964 !bs      PARAMETER( DIFFSULF = 0.08E-4 ) ! may be changed in future
 965 !bs
 966 !bs * 23/03/99 updates of ALPHSULF and DIFFSULF adopted fro new code fro
 967 !bs * DIFFSULF is calculated from Reid, Prausnitz, and Poling, The prope
 968 !bs * of gases and liquids, 4th edition, McGraw-Hill, 1987, pp 587-588.
 969 !bs * Equation (11-4.4) was used.
 970 !bs * The value is at T = 273.16 K and P = 1.01325E05 Pa
 971 !bs * Temperature dependence is included for DIFFSULF via DIFFCORR (see
 972 !bs
 973 ! Accommodation coefficient for sulfuric
 974       REAL alphsulf
 975       PARAMETER (alphsulf=1.0)
 976 !bs updated from code of FSB
 977 ! molecular weight for sulfuric acid [ kg/mole ] MKS
 978       REAL mwh2so4
 979       PARAMETER (mwh2so4=98.07354E-3)
 980 !cia corrected error 24/11/97
 981 ! molecular diffusivity for sulfuric acid [ m**2 /se
 982       REAL diffsulf
 983       PARAMETER (diffsulf=9.362223E-06)
 984 !bs updated from code of FSB
 985 !bs Accomodation coefficient for organic
 986       REAL alphaorg
 987       PARAMETER (alphaorg=1.0)                                    !bs Kleeman et al. '99 propose alpha
 988 !bs Bowman et al. '97 uses alpha = 1.
 989 !bs mean molecular weight of organics [k
 990       REAL mworg
 991       PARAMETER (mworg=175.0E-03)
 992 !bs
 993 !bs * DIFFORG is calculated from the same formula as DIFFSULF.
 994 !bs * An average elemental composition of C=8, O=3, N=1, H=17 is asuumed
 995 !bs * to calculate DIFFORG at T = 273.16K and  P = 1.01325E05 Pa.
 996 !bs * Temepratur dependence is included below.
 997 !bs molecular diffusivity for organics [
 998       REAL difforg
 999       PARAMETER (difforg=5.151174E-06)
1000 ! *** CCONC is the factor for near-continuum condensation.
1001 ! ccofm * sqrt( ta )
1002       REAL cconc
1003       PARAMETER (cconc=2.0*pirs*diffsulf)
1004 !bs * factor for NC condensation for organics
1005 ! [ m**2 / sec ]
1006       REAL cconc_org
1007       PARAMETER (cconc_org=2.0*pirs*difforg)
1008 ! [ m**2 / sec ]
1009 !bs analogue to CCOFM but for organics
1010       REAL ccofm_org
1011 ! FSB  CCOFM is  the accommodation coefficient
1012 !      times the mean molecular velocity for h2so4 without the temperatu
1013 !      after some algebra
1014
1015 !bs CCOFM_ORG * sqrt(TA)
1016 ! set to a value below
1017       REAL ccofm
1018 ! minimum aerosol sulfate concentration
1019       REAL aeroconcmin
1020       PARAMETER (aeroconcmin=0.0001)
1021
1022
1023
1024 !*******************************************************************
1025 !*                                                                 *
1026 !*  start parameters and variables for aerosol-cloud interactions  *
1027 !*                                                                 *
1028 !*******************************************************************
1029 !
1030 !   maxd_atype = maximum allowable number of aerosol types
1031 !   maxd_asize = maximum allowable number of aerosol size bins
1032 !   maxd_acomp = maximum allowable number of chemical components
1033 !       in each aerosol size bin
1034 !   maxd_aphase = maximum allowable number of aerosol phases (gas, cloud, ice, rain, ...)
1035 !
1036 !   ntype_aer = number of aerosol types
1037 !   nsize_aer(t) = number of aerosol size bins for aerosol type t. each bin w/ same set of components
1038 !   nphase_aer = number of aerosol phases
1039 !
1040 !   msectional - if positive, moving-center sectional code is utilized,
1041 !       and each mode is actually a section.
1042 !   maerosolincw - if positive, both unactivated/interstitial and activated
1043 !       aerosol species are simulated.  if zero/negative, only the
1044 !       unactivated are simulated.
1045 !
1046 !   ncomp_aer(t) = number of chemical components for aerosol type t
1047 !   ncomp_aer_nontracer(t) = number of "non-tracer" chemical components while in gchm code
1048 !   mastercompptr_aer(c,t) = mastercomp type/i.d. for chemical component c
1049 !       (1=sulfate, others to be defined) and aerosol type t.
1050 !   massptr_aer(c,s,t,p) = gchm r-array index for the mixing ratio
1051 !       (moles-x/mole-air) for chemical component c in size bin s for type t and phase p
1052 !
1053 !   waterptr_aer(s,t) = mixing ratio (moles-water/mole-air) for water
1054 !       associated with aerosol size bin s and type t
1055 !   hygroptr_aer(s,t) = gchm r-array index for the bulk hygroscopicity of the size bin and type
1056 !   numptr_aer(s,t,p) = gchm r-array index for the number mixing ratio
1057 !       (particles/mole-air) for aerosol size bin s, type t, and phase p
1058 !       If zero or negative, then number is not being simulated.
1059 !
1060 !   mprognum_aer(s,t,p) - if positive, number mixing-ratio for size s, type t,
1061 !       and phase p will be prognosed.  Otherwise, no.
1062 !
1063 !   ntot_mastercomp_aer = number of aerosol chemical components defined
1064 !   dens_mastercomp_aer(mc) = dry density (g/cm^3) of aerosol master chemical component type c
1065 !   mw_mastercomp_aer(mc) = molecular weight of aerosol master chemical component type mc
1066 !   name_mastercomp_aer(mc) = name of aerosol master chemical component type mc
1067 !   mc=mastercompptr_aer(c,t)
1068 !   dens_aer(c,t) = dry density (g/cm^3) of aerosol chemical component type c and type t
1069 !   mw_aer(c,t) = molecular weight of aerosol chemical component type c and type t
1070 !   name_aer(c,t) = name of aerosol chemical component type c and type t
1071 !
1072 !   lptr_so4_aer(s,t,p) = gchm r-array index for the
1073 !       mixing ratio for sulfate associated with aerosol size bin s, type t, and phase p
1074 !   (similar for msa, oc, bc, nacl, dust)
1075 !
1076 !-----------------------------------------------------------------------
1077 !
1078 !   volumcen_sect(s,t)= volume (cm^3) at center of section m
1079 !   volumlo_sect(s,t) = volume (cm^3) at lower boundary of section m
1080 !   volumhi_sect(s,t) = volume (cm^3) at upper boundary of section m
1081 !
1082 !   dlo_sect(s,t) = diameter (cm) at lower boundary of section m
1083 !   dhi_sect(s,t) = diameter (cm) at upper boundary of section m
1084 !   dcen_sect(s,t) = volume arithmetic-mean diameter (cm) of section m
1085 !       (corresponds to volumcen_sect == 0.5*(volumlo_sect + volumhi_sect)
1086 !
1087 !-----------------------------------------------------------------------
1088 !   nov-04 sg ! replaced amode with aer and expanded aerosol dimension to include type and phase
1089
1090         integer, parameter :: maxd_atype = 2
1091         integer, parameter :: maxd_asize = 2
1092         integer, parameter :: maxd_acomp = 19
1093         integer, parameter :: maxd_aphase = 2
1094         integer, save :: ai_phase ! interstitial phase of aerosol
1095         integer, save :: cw_phase ! cloud water phase of aerosol
1096         integer, save :: ci_phase ! cloud ice  phase of aerosol
1097         integer, save :: cr_phase ! rain  phase of aerosol
1098         integer, save :: cs_phase ! snow  phase of aerosol
1099         integer, save :: cg_phase ! graupel phase of aerosol
1100
1101         integer, save :: ntype_aer = 0 ! number of types
1102         integer, save :: ntot_mastercomp_aer = 0 ! number of master components
1103         integer, save :: nphase_aer = 0 ! number of phases
1104
1105         integer, save ::   &
1106           msectional, maerosolincw,   &
1107           nsize_aer( maxd_atype ),   & ! number of size bins
1108           ncomp_aer( maxd_atype ),   & ! number of chemical components
1109           ncomp_aer_nontracer( maxd_atype ),   &
1110           mastercompptr_aer(maxd_acomp, maxd_atype), &   !  mastercomp index
1111           massptr_aer( maxd_acomp, maxd_asize, maxd_atype, maxd_aphase ), & ! index for mixing ratio
1112           waterptr_aer( maxd_asize, maxd_atype ), & ! index for aerosol water
1113           hygroptr_aer( maxd_asize, maxd_atype ), & ! index for aerosol hygroscopicity
1114           numptr_aer( maxd_asize, maxd_atype, maxd_aphase ), & ! index for the number mixing ratio
1115           mprognum_aer(maxd_asize,maxd_atype,maxd_aphase)
1116
1117         real, save ::   &
1118           dens_aer( maxd_acomp, maxd_atype ),   &
1119           dens_mastercomp_aer( maxd_acomp ),   &
1120           mw_mastercomp_aer( maxd_acomp ), &
1121           mw_aer( maxd_acomp, maxd_atype ),  &
1122           hygro_mastercomp_aer( maxd_acomp ), &
1123           hygro_aer( maxd_acomp, maxd_atype )
1124         character*10, save ::   &
1125           name_mastercomp_aer( maxd_acomp ), &
1126           name_aer( maxd_acomp, maxd_atype )
1127
1128         real, save ::   &
1129           volumcen_sect( maxd_asize, maxd_atype ),   &
1130           volumlo_sect( maxd_asize, maxd_atype ),   &
1131           volumhi_sect( maxd_asize, maxd_atype ),   &
1132           dcen_sect( maxd_asize, maxd_atype ),   &
1133           dlo_sect( maxd_asize, maxd_atype ),   &
1134           dhi_sect( maxd_asize, maxd_atype ),   &
1135           sigmag_aer(maxd_asize, maxd_atype)
1136
1137         integer, save ::                     &
1138           lptr_so4_aer(maxd_asize,maxd_atype,maxd_aphase),        &
1139           lptr_nh4_aer(maxd_asize,maxd_atype,maxd_aphase),        &
1140           lptr_no3_aer(maxd_asize,maxd_atype,maxd_aphase),        &
1141           lptr_orgaro1_aer(maxd_asize,maxd_atype,maxd_aphase),    &
1142           lptr_orgaro2_aer(maxd_asize,maxd_atype,maxd_aphase),    &
1143           lptr_orgalk_aer(maxd_asize,maxd_atype,maxd_aphase),     &
1144           lptr_orgole_aer(maxd_asize,maxd_atype,maxd_aphase),     &
1145           lptr_orgba1_aer(maxd_asize,maxd_atype,maxd_aphase),     &
1146           lptr_orgba2_aer(maxd_asize,maxd_atype,maxd_aphase),     &
1147           lptr_orgba3_aer(maxd_asize,maxd_atype,maxd_aphase),     &
1148           lptr_orgba4_aer(maxd_asize,maxd_atype,maxd_aphase),     &
1149           lptr_orgpa_aer(maxd_asize,maxd_atype,maxd_aphase),      &
1150           lptr_ec_aer(maxd_asize,maxd_atype,maxd_aphase),         &
1151           lptr_p25_aer(maxd_asize,maxd_atype,maxd_aphase),        &
1152           lptr_anth_aer(maxd_asize,maxd_atype,maxd_aphase),       &
1153           lptr_cl_aer(maxd_asize,maxd_atype,maxd_aphase),         &
1154           lptr_na_aer(maxd_asize,maxd_atype,maxd_aphase),         &
1155           lptr_seas_aer(maxd_asize,maxd_atype,maxd_aphase),       &
1156           lptr_soil_aer(maxd_asize,maxd_atype,maxd_aphase)
1157
1158         logical, save ::                     &
1159           do_cloudchem_aer(maxd_asize,maxd_atype)
1160
1161
1162 !   molecular weights (g/mol)
1163         real, parameter :: mw_so4_aer   = 96.066
1164         real, parameter :: mw_no3_aer   = 62.007
1165         real, parameter :: mw_nh4_aer   = 18.042
1166         real, parameter :: mw_oc_aer    = 250.0
1167         real, parameter :: mw_ec_aer    = 1.0
1168         real, parameter :: mw_oin_aer   = 1.0
1169         real, parameter :: mw_dust_aer  = 100.087
1170         real, parameter :: mw_seas_aer  = 58.440
1171         real, parameter :: mw_cl_aer    = 35.450
1172         real, parameter :: mw_na_aer    = 22.990
1173         real, parameter :: mw_water_aer = 18.016
1174
1175 !   dry densities (g/cm3)
1176         real, parameter :: dens_so4_aer  = 1.80   ! = rhoso4
1177         real, parameter :: dens_no3_aer  = 1.80   ! = rhono3
1178         real, parameter :: dens_nh4_aer  = 1.80   ! = rhonh4
1179         real, parameter :: dens_oc_aer   = 1.00   ! = rhoorg
1180         real, parameter :: dens_ec_aer   = 1.70
1181         real, parameter :: dens_dust_aer = 2.60  ! = rhosoil
1182         real, parameter :: dens_oin_aer  = 2.20  ! = rhoanth
1183         real, parameter :: dens_seas_aer = 2.20  ! = rhoseas
1184         real, parameter :: dens_cl_aer   = 2.20
1185         real, parameter :: dens_na_aer   = 2.20
1186
1187 !   water density (g/cm3)
1188         real, parameter :: dens_water_aer  = 1.0
1189
1190 !   hygroscopicity (dimensionless)
1191         real, parameter :: hygro_so4_aer  = 0.5
1192         real, parameter :: hygro_no3_aer  = 0.5
1193         real, parameter :: hygro_nh4_aer  = 0.5
1194         real, parameter :: hygro_oc_aer   = 0.14
1195         real, parameter :: hygro_ec_aer   = 1.e-6
1196         real, parameter :: hygro_oin_aer  = 0.14
1197         real, parameter :: hygro_dust_aer = 0.1
1198         real, parameter :: hygro_seas_aer = 1.16
1199         real, parameter :: hygro_cl_aer   = 1.16
1200         real, parameter :: hygro_na_aer   = 1.16
1201
1202 ! table lookup of aerosol impaction/interception scavenging rates
1203         real dlndg_nimptblgrow
1204         integer nimptblgrow_mind, nimptblgrow_maxd
1205         parameter (nimptblgrow_mind=-14, nimptblgrow_maxd=24)
1206         real scavimptblnum(4, nimptblgrow_mind:nimptblgrow_maxd, maxd_asize, maxd_atype), &
1207              scavimptblvol(4, nimptblgrow_mind:nimptblgrow_maxd, maxd_asize, maxd_atype)
1208
1209
1210 !SAM 10/08 Gaussian quadrature constants for SORGAM deposition numerical integration
1211       INTEGER NGAUSdv
1212       PARAMETER( NGAUSdv = 7 )  ! Number of Gaussian Quadrature Points - constants defined in aerosols_sorgam_init
1213       REAL Y_GQ(NGAUSdv), WGAUS(NGAUSdv)
1214
1215 !*****************************************************************
1216 !*                                                               *
1217 !*  end parameters and variables for aerosol-cloud interactions  *
1218 !*                                                               *
1219 !*****************************************************************
1220
1221
1222 END Module module_data_sorgam