chem/module_data_sorgam_vbs.F

   1 MODULE module_data_sorgam_vbs
   2 ! This module is based on module_data_soa_vbs.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       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  ! updated ldrog numbers for the new SOA mechanism
  58       INTEGER, PARAMETER :: ldroga=6    ! anthropogenic: ALK4,ALK5,OLE1,OLE2,ARO1,ARO2
  59       INTEGER, PARAMETER :: ldrogb=3    ! biogenic: ISOP,SESQ,TERP
  60       INTEGER, PARAMETER :: ldrogr=1    ! for branching ratio
  61       INTEGER, PARAMETER :: ldrog_vbs=ldroga+ldrogb+ldrogr ! I've renamed this parameter to separate from "ldrog" for MADE/SORGAM
  62
  63 !      INTEGER ldroga
  64 !      PARAMETER (ldroga=11)
  65 !      INTEGER ldrogb
  66 !      PARAMETER (ldrogb=6)
  67 !      INTEGER ldrog
  68 !bs * LDROGA      # of anthropogenic organic aerosol precursor gases (DR
  69 !bs * LDROGB      # of biogenic organic aerosol precursor gases (DROG)
  70 !bs * LSPCV       # of condensable organic vapor interacting between gas
  71 !bs               aerosol phase with SORGAM
  72 !bs
  73 !     param.inc stop
  74
  75 ! //////////////////////////////////////////////////////////////////////
  76 ! FSB include file
  77
  78 ! *** declare and set flag for organic aerosol production method
  79 ! *** Two method are available:
  80
  81 ! *** The method of Pandis,Harley, Cass, and Seinfeld, 1992,
  82 !     Secondary aerosol formation and transport, Atmos. Environ., 26A,
  83 !     pp 2453-2466
  84 !     Bowman et al. Atmospheric Environment
  85 !     Vol 29, pp 579-589, 1995.
  86 ! *** and
  87 ! *** The method of Odum, Hoffmann, Bowman, Collins, Flagen and
  88 !     Seinfeld, 1996, Gas/particle partitioning and secondary organic ae
  89 !     yields, Environ. Sci, Technol, 30, pp 2580-2585.
  90                             ! 1 = Pandis et al.  1992 method is used
  91       INTEGER orgaer
  92                             ! 2 = Pankow 1994/Odum et al. 1996 method is
  93 ! ***
  94 ! switch for organic aerosol method
  95       PARAMETER (orgaer=2)
  96
  97 ! *** information about visibility variables
  98 ! number of visibility variables
  99       INTEGER n_ae_vis_spc
 100       PARAMETER (n_ae_vis_spc=2)
 101
 102 ! index for visual range in deciview
 103       INTEGER idcvw
 104       PARAMETER (idcvw=1)
 105 ! index for extinction [ 1/km ]
 106       INTEGER ibext
 107       PARAMETER (ibext=2)
 108
 109 ! *** set up indices for array  CBLK
 110
 111 ! index for Accumulation mode sulfate aerosol
 112       INTEGER vso4aj
 113       PARAMETER (vso4aj=1)
 114
 115 ! index for Aitken mode sulfate concentration
 116       INTEGER vso4ai
 117       PARAMETER (vso4ai=2)
 118
 119 ! index for Accumulation mode aerosol ammonium
 120       INTEGER vnh4aj
 121       PARAMETER (vnh4aj=3)
 122
 123 ! index for Aitken mode ammonium concentration
 124       INTEGER vnh4ai
 125       PARAMETER (vnh4ai=4)
 126
 127 ! index for Accumulation mode aerosol nitrate
 128       INTEGER vno3aj
 129       PARAMETER (vno3aj=5)
 130
 131 ! index for Aitken mode nitrate concentration
 132       INTEGER vno3ai
 133       PARAMETER (vno3ai=6)
 134
 135 ! index for Accumulation mode aerosol sodium
 136       INTEGER vnaaj
 137       PARAMETER (vnaaj=7)
 138
 139 ! index for Aitken mode sodium concentration
 140       INTEGER vnaai
 141       PARAMETER (vnaai=8)
 142
 143 ! index for Accumulation mode aerosol chloride
 144       INTEGER vclaj
 145       PARAMETER (vclaj=9)
 146
 147 ! index for Aitken mode chloride concentration
 148       INTEGER vclai
 149       PARAMETER (vclai=10)
 150
 151 ! I've changed the names and simplified
 152 ! indices for accumulation and aitken modes of anthropogenic SOA
 153       INTEGER, PARAMETER ::  vasoa1j=11
 154       INTEGER, PARAMETER ::  vasoa1i=12
 155
 156       INTEGER, PARAMETER ::  vasoa2j=13
 157       INTEGER, PARAMETER ::  vasoa2i=14
 158
 159       INTEGER, PARAMETER ::  vasoa3j=15
 160       INTEGER, PARAMETER ::  vasoa3i=16
 161
 162       INTEGER, PARAMETER ::  vasoa4j=17
 163       INTEGER, PARAMETER ::  vasoa4i=18
 164
 165 ! indices for accumulation and aitken modes of biogenic SOA
 166       INTEGER, PARAMETER ::  vbsoa1j=19
 167       INTEGER, PARAMETER ::  vbsoa1i=20
 168
 169       INTEGER, PARAMETER ::  vbsoa2j=21
 170       INTEGER, PARAMETER ::  vbsoa2i=22
 171
 172       INTEGER, PARAMETER ::  vbsoa3j=23
 173       INTEGER, PARAMETER ::  vbsoa3i=24
 174
 175       INTEGER, PARAMETER ::  vbsoa4j=25
 176       INTEGER, PARAMETER ::  vbsoa4i=26
 177 !------------------------------------------------------------------------------
 178
 179 ! index for Accumulation mode primary anthropogenic
 180       INTEGER vorgpaj
 181       PARAMETER (vorgpaj=27)
 182
 183 ! index for Aitken mode primary anthropogenic
 184       INTEGER vorgpai
 185       PARAMETER (vorgpai=28)
 186
 187 ! index for Accumulation mode aerosol elemen
 188       INTEGER vecj
 189       PARAMETER (vecj=29)
 190
 191 ! index for Aitken mode elemental carbon
 192       INTEGER veci
 193       PARAMETER (veci=30)
 194
 195 ! index for Accumulation mode primary PM2.5
 196       INTEGER vp25aj
 197       PARAMETER (vp25aj=31)
 198
 199 ! index for Aitken mode primary PM2.5 concentration
 200       INTEGER vp25ai
 201       PARAMETER (vp25ai=32)
 202
 203 ! index for coarse mode anthropogenic aerososol
 204       INTEGER vantha
 205       PARAMETER (vantha=33)
 206
 207 ! index for coarse mode marine aerosol concentration
 208       INTEGER vseas
 209       PARAMETER (vseas=34)
 210
 211 ! index for coarse mode soil-derived aerosol
 212       INTEGER vsoila
 213       PARAMETER (vsoila=35)
 214
 215 ! index for Aitken mode number
 216       INTEGER vnu0
 217       PARAMETER (vnu0=36)
 218
 219 ! index for accum  mode number
 220       INTEGER vac0
 221       PARAMETER (vac0=37)
 222
 223 ! index for coarse mode number
 224       INTEGER vcorn
 225       PARAMETER (vcorn=38)
 226
 227 ! index for Accumulation mode aerosol water
 228       INTEGER vh2oaj
 229       PARAMETER (vh2oaj=39)
 230
 231 ! index for Aitken mode aerosol water concentration
 232       INTEGER vh2oai
 233       PARAMETER (vh2oai=40)
 234
 235 ! index for Aitken mode 3'rd moment
 236       INTEGER vnu3
 237       PARAMETER (vnu3=41)
 238
 239 ! index for Accumulation mode 3'rd moment
 240       INTEGER vac3
 241       PARAMETER (vac3=42)
 242
 243 ! index for coarse mode 3rd moment
 244       INTEGER vcor3
 245       PARAMETER (vcor3=43)
 246
 247 ! index for sulfuric acid vapor concentration
 248       INTEGER vsulf
 249       PARAMETER (vsulf=44)
 250
 251 ! index for nitric acid vapor concentration
 252       INTEGER vhno3
 253       PARAMETER (vhno3=45)
 254
 255 ! index for ammonia gas concentration
 256       INTEGER vnh3
 257       PARAMETER (vnh3=46)
 258
 259 ! index for HCL gas concentration
 260       INTEGER vhcl
 261       PARAMETER (vhcl=47)
 262
 263 INTEGER, PARAMETER :: vcvasoa1=48
 264 INTEGER, PARAMETER :: vcvasoa2=49
 265 INTEGER, PARAMETER :: vcvasoa3=50
 266 INTEGER, PARAMETER :: vcvasoa4=51
 267 INTEGER, PARAMETER :: vcvbsoa1=52
 268 INTEGER, PARAMETER :: vcvbsoa2=53
 269 INTEGER, PARAMETER :: vcvbsoa3=54
 270 INTEGER, PARAMETER :: vcvbsoa4=55
 271 !-----------------------------------------------------------------------------
 272
 273 ! *** set up species dimension and indices for sedimentation
 274 !     velocity array VSED
 275
 276 ! number of sedimentation velocities
 277       INTEGER naspcssed
 278       PARAMETER (naspcssed=6)
 279
 280 ! index for Aitken mode number
 281       INTEGER vsnnuc
 282       PARAMETER (vsnnuc=1)
 283
 284 ! index for Accumulation mode number
 285       INTEGER vsnacc
 286       PARAMETER (vsnacc=2)
 287
 288 ! index for coarse mode number
 289       INTEGER vsncor
 290       PARAMETER (vsncor=3)
 291
 292 ! index for Aitken mode mass
 293       INTEGER vsmnuc
 294       PARAMETER (vsmnuc=4)
 295
 296 ! index for accumulation mode mass
 297       INTEGER vsmacc
 298       PARAMETER (vsmacc=5)
 299
 300 ! index for coarse mass
 301       INTEGER vsmcor
 302       PARAMETER (vsmcor=6)
 303
 304 ! *** set up species dimension and indices for deposition
 305 !     velocity array VDEP
 306
 307 ! number of deposition velocities
 308       INTEGER naspcsdep
 309       PARAMETER (naspcsdep=7)
 310
 311 ! index for Aitken mode number
 312       INTEGER vdnnuc
 313       PARAMETER (vdnnuc=1)
 314
 315 ! index for accumulation mode number
 316       INTEGER vdnacc
 317       PARAMETER (vdnacc=2)
 318
 319 ! index for coarse mode number
 320       INTEGER vdncor
 321       PARAMETER (vdncor=3)
 322
 323 ! index for Aitken mode mass
 324       INTEGER vdmnuc
 325       PARAMETER (vdmnuc=4)
 326
 327 ! index for accumulation mode
 328       INTEGER vdmacc
 329       PARAMETER (vdmacc=5)
 330
 331 ! index for fine mode mass (Aitken + accumulation)
 332       INTEGER vdmfine
 333       PARAMETER (vdmfine=6)
 334
 335 ! index for coarse mode mass
 336       INTEGER vdmcor
 337       PARAMETER (vdmcor=7)
 338
 339 ! SOA precursors + OH, O3, NO3
 340 ! anthropogenic
 341 INTEGER, PARAMETER :: palk4=1
 342 INTEGER, PARAMETER :: palk5=2
 343 INTEGER, PARAMETER :: pole1=3
 344 INTEGER, PARAMETER :: pole2=4
 345 INTEGER, PARAMETER :: paro1=5
 346 INTEGER, PARAMETER :: paro2=6
 347
 348 ! biogenic
 349 INTEGER, PARAMETER :: pisop=7
 350 INTEGER, PARAMETER :: pterp=8
 351 INTEGER, PARAMETER :: psesq=9
 352
 353 ! for branching
 354 INTEGER, PARAMETER :: pbrch=10
 355
 356  ! new indices
 357 INTEGER, PARAMETER :: pasoa1=1
 358 INTEGER, PARAMETER :: pasoa2=2
 359 INTEGER, PARAMETER :: pasoa3=3
 360 INTEGER, PARAMETER :: pasoa4=4
 361
 362 INTEGER, PARAMETER :: pbsoa1=5
 363 INTEGER, PARAMETER :: pbsoa2=6
 364 INTEGER, PARAMETER :: pbsoa3=7
 365 INTEGER, PARAMETER :: pbsoa4=8
 366 !-----------------------------------------------
 367
 368 !bs
 369 !bs * end of AERO_SOA.EXT *
 370 !bs
 371
 372 ! *** include file for aerosol routines
 373
 374
 375 !....................................................................
 376
 377 !  CONTAINS: Fundamental constants for air quality modeling
 378
 379 !  DEPENDENT UPON:  none
 380
 381 !  REVISION HISTORY:
 382
 383 !    Adapted 6/92 by CJC from ROM's PI.EXT.
 384
 385 !    Revised 3/1/93 John McHenry to include constants needed by
 386 !    LCM aqueous chemistry
 387 !    Revised 9/93 by John McHenry to include additional constants
 388 !    needed for FMEM clouds and aqueous chemistry
 389
 390 !    Revised 3/4/96 by Dr. Francis S. Binkowski to reflect current
 391 !    Models3 view that MKS units should be used wherever possible,
 392 !    and that sources be documentated. Some variables have been added
 393 !    names changed, and values revised.
 394
 395 !    Revised 3/7/96 to have universal gas constant input and compute
 396 !    gas constant is chemical form. TWOPI is now calculated rather than
 397
 398 !    Revised 3/13/96 to group declarations and parameter statements.
 399
 400 !    Revised 9/13/96 to include more physical constants.
 401 !    Revised 12/24/96 eliminate silly EPSILON, AMISS
 402
 403 !    Revised 1/06/97 to eliminate most derived constants
 404 !    10/12/11- Modified to use with soa_vbs, by Ravan Ahmadov
 405
 406 !    Revised 10/08/14-Modified to use with CB05-MADE/VBS, by Kai Wang
 407
 408 ! FSB REFERENCES:
 409
 410 !      CRC76,        CRC Handbook of Chemistry and Physics (76th Ed),
 411 !                     CRC Press, 1995
 412 !      Hobbs, P.V.   Basic Physical Chemistry for the Atmospheric Scien
 413 !                     Cambridge Univ. Press, 206 pp, 1995.
 414 !      Snyder, J.P., Map Projections-A Working Manual, U.S. Geological
 415 !                     Paper 1395 U.S.GPO, Washington, DC, 1987.
 416 !      Stull, R. B., An Introduction to Bounday Layer Meteorology, Klu
 417 !                     Dordrecht, 1988
 418
 419 ! Geometric Constants:
 420
 421       REAL*8 & ! PI (single precision 3.141593)
 422         pirs
 423       PARAMETER (pirs=3.14159265358979324)
 424 !      REAL     PIRS ! PI (single precision 3.141593)
 425 !      PARAMETER ( PIRS = 3.141593 )
 426 ! Fundamental Constants: ( Source: CRC76, pp 1-1 to 1-6)
 427
 428 ! Avogadro's Constant [ 1/mol ]
 429       REAL avo
 430       PARAMETER (avo=6.0221367E23)
 431
 432 ! universal gas constant [ J/mol-K ]
 433       REAL rgasuniv
 434       PARAMETER (rgasuniv=8.314510)
 435
 436 ! standard atmosphere  [ Pa ]
 437       REAL stdatmpa
 438       PARAMETER (stdatmpa=101325.0)
 439
 440 ! Standard Temperature [ K ]
 441       REAL stdtemp
 442       PARAMETER (stdtemp=273.15)
 443
 444 ! Stefan-Boltzmann [ W/(m**2 K**4) ]
 445       REAL stfblz
 446       PARAMETER (stfblz=5.67051E-8)
 447
 448
 449 ! mean gravitational acceleration [ m/sec**2 ]
 450       REAL grav
 451       PARAMETER (grav=9.80622)
 452 ! FSB Non MKS qualtities:
 453
 454 ! Molar volume at STP [ L/mol ] Non MKS units
 455       REAL molvol
 456       PARAMETER (molvol=22.41410)
 457
 458
 459 ! Atmospheric Constants:
 460
 461 ! FSB                     78.06%  N2, 21% O2 and 0.943% A on a mole
 462       REAL mwair
 463                         ! fraction basis. ( Source : Hobbs, 1995) pp 69-
 464 ! mean molecular weight for dry air [ g/mol ]
 465       PARAMETER (mwair=28.9628)
 466
 467 ! dry-air gas constant [ J / kg-K ]
 468       REAL rdgas
 469       PARAMETER (rdgas=1.0E3*rgasuniv/mwair)
 470
 471 !  3*PI
 472       REAL threepi
 473       PARAMETER (threepi=3.0*pirs)
 474
 475 !  6/PI
 476       REAL f6dpi
 477       PARAMETER (f6dpi=6.0/pirs)
 478
 479 !  1.0e9 * 6/PIRS
 480       REAL f6dpi9
 481       PARAMETER (f6dpi9=1.0E9*f6dpi)
 482
 483 ! 1.0e-9 * 6/PIRS
 484       REAL f6dpim9
 485       PARAMETER (f6dpim9=1.0E-9*f6dpi)
 486
 487 !  SQRT( PI )
 488       REAL sqrtpi
 489       PARAMETER (sqrtpi=1.7724539)
 490
 491 !  SQRT( 2 )
 492       REAL sqrt2
 493       PARAMETER (sqrt2=1.4142135623731)
 494
 495 !  ln( sqrt( 2 ) )
 496       REAL lgsqt2
 497       PARAMETER (lgsqt2=0.34657359027997)
 498
 499 !  1/ln( sqrt( 2 ) )
 500       REAL dlgsqt2
 501       PARAMETER (dlgsqt2=1.0/lgsqt2)
 502
 503 !  1/3
 504       REAL one3
 505       PARAMETER (one3=1.0/3.0)
 506
 507 !  2/3
 508       REAL two3
 509       PARAMETER (two3=2.0/3.0)
 510
 511
 512 ! *** physical constants:
 513
 514 ! Boltzmann's Constant [ J / K ]
 515       REAL boltz
 516       PARAMETER (boltz=rgasuniv/avo)
 517
 518
 519 ! *** component densities [ kg/m**3 ] :
 520
 521
 522 !  bulk density of aerosol sulfate
 523       REAL rhoso4
 524       PARAMETER (rhoso4=1.8E3)
 525
 526 !  bulk density of aerosol ammonium
 527       REAL rhonh4
 528       PARAMETER (rhonh4=1.8E3)
 529
 530 ! bulk density of aerosol nitrate
 531       REAL rhono3
 532       PARAMETER (rhono3=1.8E3)
 533
 534 !  bulk density of aerosol water
 535       REAL rhoh2o
 536       PARAMETER (rhoh2o=1.0E3)
 537
 538 ! bulk density for aerosol organics
 539       REAL rhoorg
 540       PARAMETER (rhoorg=1.0E3)
 541
 542 ! bulk density for aerosol soil dust
 543       REAL rhosoil
 544       PARAMETER (rhosoil=2.6E3)
 545
 546 ! bulk density for marine aerosol
 547       REAL rhoseas
 548       PARAMETER (rhoseas=2.2E3)
 549
 550 ! bulk density for anthropogenic aerosol
 551       REAL rhoanth
 552       PARAMETER (rhoanth=2.2E3)
 553
 554 ! bulk density of aerosol sodium
 555       REAL rhona
 556       PARAMETER (rhona=2.2E3)
 557
 558 ! bulk density of aerosol chloride
 559       REAL rhocl
 560       PARAMETER (rhocl=2.2E3)
 561
 562 ! *** Factors for converting aerosol mass concentration [ ug m**-3] to
 563 !         to 3rd moment concentration [ m**3 m^-3]
 564
 565       REAL so4fac
 566       PARAMETER (so4fac=f6dpim9/rhoso4)
 567
 568       REAL nh4fac
 569       PARAMETER (nh4fac=f6dpim9/rhonh4)
 570
 571       REAL h2ofac
 572       PARAMETER (h2ofac=f6dpim9/rhoh2o)
 573
 574       REAL no3fac
 575       PARAMETER (no3fac=f6dpim9/rhono3)
 576
 577       REAL orgfac
 578       PARAMETER (orgfac=f6dpim9/rhoorg)
 579
 580       REAL soilfac
 581       PARAMETER (soilfac=f6dpim9/rhosoil)
 582
 583       REAL seasfac
 584       PARAMETER (seasfac=f6dpim9/rhoseas)
 585
 586       REAL anthfac
 587       PARAMETER (anthfac=f6dpim9/rhoanth)
 588
 589       REAL nafac
 590       PARAMETER (nafac=f6dpim9/rhona)
 591
 592       REAL clfac
 593       PARAMETER (clfac=f6dpim9/rhocl)
 594
 595 !  starting standard surface pressure [ Pa ]
 596       REAL pss0
 597       PARAMETER (pss0=101325.0)
 598
 599 !  starting standard surface temperature [ K ]
 600       REAL tss0
 601       PARAMETER (tss0=288.15)
 602
 603 !  initial sigma-G for nucleimode
 604       REAL sginin
 605       PARAMETER (sginin=1.70)
 606
 607 !  initial sigma-G for accumulation mode
 608       REAL sginia
 609       PARAMETER (sginia=2.00)
 610
 611 ! initial sigma-G for coarse mode
 612       REAL sginic
 613       PARAMETER (sginic=2.5)
 614
 615 !  initial mean diameter for nuclei mode [ m ]
 616       REAL dginin
 617       PARAMETER (dginin=0.01E-6)
 618
 619 !  initial mean diameter for accumulation mode [ m ]
 620       REAL dginia
 621       PARAMETER (dginia=0.07E-6)
 622
 623 ! initial mean diameter for coarse mode [ m ]
 624       REAL dginic
 625       PARAMETER (dginic=1.0E-6)
 626
 627 !................   end   AERO3box.EXT   ...............................
 628 !///////////////////////////////////////////////////////////////////////
 629
 630 !     LOGICAL diagnostics
 631 ! *** Scalar variables for fixed standard deviations.
 632
 633 ! Flag for writing diagnostics to file
 634 ! nuclei mode exp( log^2( sigmag )/8 )
 635       REAL en1
 636 ! accumulation mode exp( log^2( sigmag )
 637       REAL ea1
 638
 639       REAL ec1
 640 ! coarse mode exp( log^2( sigmag )/8 )
 641 ! nuclei        **4
 642       REAL esn04
 643 ! accumulation
 644       REAL esa04
 645
 646       REAL esc04
 647 ! coarse
 648 ! nuclei        **5
 649       REAL esn05
 650
 651       REAL esa05
 652 ! accumulation
 653 ! nuclei        **8
 654       REAL esn08
 655 ! accumulation
 656       REAL esa08
 657
 658       REAL esc08
 659 ! coarse
 660 ! nuclei        **9
 661       REAL esn09
 662
 663       REAL esa09
 664 ! accumulation
 665 ! nuclei        **12
 666       REAL esn12
 667 ! accumulation
 668       REAL esa12
 669
 670       REAL esc12
 671 ! coarse mode
 672 ! nuclei        **16
 673       REAL esn16
 674 ! accumulation
 675       REAL esa16
 676
 677       REAL esc16
 678 ! coarse
 679 ! nuclei        **20
 680       REAL esn20
 681 ! accumulation
 682       REAL esa20
 683
 684       REAL esc20
 685 ! coarse
 686 ! nuclei        **25
 687       REAL esn25
 688
 689       REAL esa25
 690 ! accumulation
 691 ! nuclei        **24
 692       REAL esn24
 693 ! accumulation
 694       REAL esa24
 695
 696       REAL esc24
 697 ! coarse
 698 ! nuclei        **28
 699       REAL esn28
 700 ! accumulation
 701       REAL esa28
 702
 703       REAL esc28
 704 ! coarse
 705 ! nuclei        **32
 706       REAL esn32
 707 ! accumulation
 708       REAL esa32
 709
 710       REAL esc32
 711 ! coarese
 712 ! nuclei        **36
 713       REAL esn36
 714 ! accumulation
 715       REAL esa36
 716
 717       REAL esc36
 718 ! coarse
 719 ! nuclei        **49
 720       REAL esn49
 721
 722       REAL esa49
 723 ! accumulation
 724 ! nuclei        **52
 725       REAL esn52
 726
 727       REAL esa52
 728 ! accumulation
 729 ! nuclei        **64
 730       REAL esn64
 731 ! accumulation
 732       REAL esa64
 733
 734       REAL esc64
 735 ! coarse
 736
 737       REAL esn100
 738 ! nuclei        **100
 739 ! nuclei        **(-20)
 740       REAL esnm20
 741 ! accumulation
 742       REAL esam20
 743
 744       REAL escm20
 745 ! coarse
 746 ! nuclei        **(-32)
 747       REAL esnm32
 748 ! accumulation
 749       REAL esam32
 750
 751       REAL escm32
 752 ! coarse
 753 ! log(sginin)
 754       REAL xxlsgn
 755 ! log(sginia)
 756       REAL xxlsga
 757
 758       REAL xxlsgc
 759 ! log(sginic )
 760 ! log(sginin ) ** 2
 761       REAL l2sginin
 762 ! log(sginia ) ** 2
 763       REAL l2sginia
 764
 765       REAL l2sginic
 766
 767 ! *** set up COMMON blocks for esg's:
 768
 769 ! log(sginic ) ** 2
 770
 771 ! *** SET NUCLEATION FLAG:
 772
 773                             ! INUCL = 0, Kerminen & Wexler Mechanism
 774       INTEGER inucl
 775                             ! INUCL = 1, Youngblood and Kreidenweis mech
 776                             ! INUCL = 2, Kulmala et al. mechanism
 777 ! Flag for Choice of nucleation Mechanism
 778       PARAMETER (inucl=2)
 779
 780 ! *** Set flag for sedimentation velocities:
 781
 782       LOGICAL icoarse
 783       PARAMETER (icoarse=.FALSE.) ! *** END AERO_INTERNAL.EXT
 784 ! *** Diameters and standard deviations for emissions
 785 !     the diameters are the volume (mass) geometric mean diameters
 786
 787 ! *** Aitken mode:
 788 ! special factor to compute mass transfer
 789       REAL dgvem_i
 790       PARAMETER (dgvem_i=0.03E-6) ! [ m ]
 791       REAL sgem_i
 792       PARAMETER (sgem_i=1.7)
 793
 794 ! *** Accumulation mode:
 795       REAL dgvem_j
 796       PARAMETER (dgvem_j=0.3E-6) ! [ m ]
 797       REAL sgem_j
 798       PARAMETER (sgem_j=2.0)
 799
 800 ! *** Coarse mode
 801       REAL dgvem_c
 802       PARAMETER (dgvem_c=6.0E-6) ! [ m ] <<< Corrected 11/19/97
 803       REAL sgem_c
 804       PARAMETER (sgem_c=2.2)
 805
 806 ! *** factors for getting number emissions rate from mass emissions rate
 807 ! Aitken mode
 808       REAL factnumn
 809 ! accumulation mode
 810       REAL factnuma
 811
 812       REAL factnumc
 813 ! coarse mode
 814       REAL facatkn_min, facacc_min
 815       PARAMETER (facatkn_min=0.04,facacc_min=1.0-facatkn_min)
 816       REAL xxm3
 817       REAL, PARAMETER ::  conmin = 1.E-16
 818       REAL, PARAMETER ::  epsilc = 1.E-16
 819 ! [ ug/m**3 ] ! changed 1/6/98
 820       REAL*8 & ! factor to set minimum for Aitken mode number
 821         nummin_i
 822       REAL*8 & ! factor to set minimum for accumulation mode nu
 823         nummin_j
 824       REAL*8 &
 825         nummin_c
 826 ! factor to set minimum for coarse mode number
 827 !bs
 828 !bs      REAL ALPHSULF ! Accommodation coefficient for sulfuric acid
 829 !bs      PARAMETER ( ALPHSULF = 0.05 ) ! my be set to one in future
 830 !bs
 831 !bs      REAL DIFFSULF ! molecular diffusivity for sulfuric acid [ m**2
 832 !bs      PARAMETER( DIFFSULF = 0.08E-4 ) ! may be changed in future
 833 !bs
 834 !bs * 23/03/99 updates of ALPHSULF and DIFFSULF adopted fro new code fro
 835 !bs * DIFFSULF is calculated from Reid, Prausnitz, and Poling, The prope
 836 !bs * of gases and liquids, 4th edition, McGraw-Hill, 1987, pp 587-588.
 837 !bs * Equation (11-4.4) was used.
 838 !bs * The value is at T = 273.16 K and P = 1.01325E05 Pa
 839 !bs * Temperature dependence is included for DIFFSULF via DIFFCORR (see
 840 !bs
 841 ! Accommodation coefficient for sulfuric
 842       REAL alphsulf
 843       PARAMETER (alphsulf=1.0)
 844 !bs updated from code of FSB
 845 ! molecular weight for sulfuric acid [ kg/mole ] MKS
 846       REAL mwh2so4
 847       PARAMETER (mwh2so4=98.07354E-3)
 848 !cia corrected error 24/11/97
 849 ! molecular diffusivity for sulfuric acid [ m**2 /se
 850       REAL diffsulf
 851       PARAMETER (diffsulf=9.362223E-06)
 852 !bs updated from code of FSB
 853 !bs Accomodation coefficient for organic
 854       REAL alphaorg
 855       PARAMETER (alphaorg=1.0)                                    !bs Kleeman et al. '99 propose alpha
 856 !bs Bowman et al. '97 uses alpha = 1.
 857 !bs mean molecular weight of organics [k
 858       REAL mworg
 859       PARAMETER (mworg=175.0E-03)
 860 !bs
 861 !bs * DIFFORG is calculated from the same formula as DIFFSULF.
 862 !bs * An average elemental composition of C=8, O=3, N=1, H=17 is asuumed
 863 !bs * to calculate DIFFORG at T = 273.16K and  P = 1.01325E05 Pa.
 864 !bs * Temperature dependence is included below.
 865 !bs molecular diffusivity for organics [
 866       REAL difforg
 867       PARAMETER (difforg=5.151174E-06)
 868 ! *** CCONC is the factor for near-continuum condensation.
 869 ! ccofm * sqrt( ta )
 870       REAL cconc
 871       PARAMETER (cconc=2.0*pirs*diffsulf)
 872 !bs * factor for NC condensation for organics
 873 ! [ m**2 / sec ]
 874       REAL cconc_org
 875       PARAMETER (cconc_org=2.0*pirs*difforg)
 876 ! [ m**2 / sec ]
 877 !bs analogue to CCOFM but for organics
 878       REAL ccofm_org
 879 ! FSB  CCOFM is  the accommodation coefficient
 880 !      times the mean molecular velocity for h2so4 without the temperatu
 881 !      after some algebra
 882
 883 !bs CCOFM_ORG * sqrt(TA)
 884 ! set to a value below
 885       REAL ccofm
 886 ! minimum aerosol sulfate concentration
 887       REAL aeroconcmin
 888       PARAMETER (aeroconcmin=0.0001)
 889
 890 !*******************************************************************
 891 !*                                                                 *
 892 !*  start parameters and variables for aerosol-cloud interactions  *
 893 !*                                                                 *
 894 !*******************************************************************
 895 !
 896 !   maxd_atype = maximum allowable number of aerosol types
 897 !   maxd_asize = maximum allowable number of aerosol size bins
 898 !   maxd_acomp = maximum allowable number of chemical components
 899 !       in each aerosol size bin
 900 !   maxd_aphase = maximum allowable number of aerosol phases (gas, cloud, ice, rain, ...)
 901 !
 902 !   ntype_aer = number of aerosol types
 903 !   nsize_aer(t) = number of aerosol size bins for aerosol type t. each bin w/ same set of components
 904 !   nphase_aer = number of aerosol phases
 905 !
 906 !   msectional - if positive, moving-center sectional code is utilized,
 907 !       and each mode is actually a section.
 908 !   maerosolincw - if positive, both unactivated/interstitial and activated
 909 !       aerosol species are simulated.  if zero/negative, only the
 910 !       unactivated are simulated.
 911 !
 912 !   ncomp_aer(t) = number of chemical components for aerosol type t
 913 !   ncomp_aer_nontracer(t) = number of "non-tracer" chemical components while in gchm code
 914 !   mastercompptr_aer(c,t) = mastercomp type/i.d. for chemical component c
 915 !       (1=sulfate, others to be defined) and aerosol type t.
 916 !   massptr_aer(c,s,t,p) = gchm r-array index for the mixing ratio
 917 !       (moles-x/mole-air) for chemical component c in size bin s for type t and phase p
 918 !
 919 !   waterptr_aer(s,t) = mixing ratio (moles-water/mole-air) for water
 920 !       associated with aerosol size bin s and type t
 921 !   hygroptr_aer(s,t) = gchm r-array index for the bulk hygroscopicity of the size bin and type
 922 !   numptr_aer(s,t,p) = gchm r-array index for the number mixing ratio
 923 !       (particles/mole-air) for aerosol size bin s, type t, and phase p
 924 !       If zero or negative, then number is not being simulated.
 925 !
 926 !   mprognum_aer(s,t,p) - if positive, number mixing-ratio for size s, type t,
 927 !       and phase p will be prognosed.  Otherwise, no.
 928 !
 929 !   ntot_mastercomp_aer = number of aerosol chemical components defined
 930 !   dens_mastercomp_aer(mc) = dry density (g/cm^3) of aerosol master chemical component type c
 931 !   mw_mastercomp_aer(mc) = molecular weight of aerosol master chemical component type mc
 932 !   name_mastercomp_aer(mc) = name of aerosol master chemical component type mc
 933 !   mc=mastercompptr_aer(c,t)
 934 !   dens_aer(c,t) = dry density (g/cm^3) of aerosol chemical component type c and type t
 935 !   mw_aer(c,t) = molecular weight of aerosol chemical component type c and type t
 936 !   name_aer(c,t) = name of aerosol chemical component type c and type t
 937 !
 938 !   lptr_so4_aer(s,t,p) = gchm r-array index for the
 939 !       mixing ratio for sulfate associated with aerosol size bin s, type t, and phase p
 940 !   (similar for msa, oc, bc, nacl, dust)
 941 !
 942 !-----------------------------------------------------------------------
 943 !
 944 !   volumcen_sect(s,t)= volume (cm^3) at center of section m
 945 !   volumlo_sect(s,t) = volume (cm^3) at lower boundary of section m
 946 !   volumhi_sect(s,t) = volume (cm^3) at upper boundary of section m
 947 !
 948 !   dlo_sect(s,t) = diameter (cm) at lower boundary of section m
 949 !   dhi_sect(s,t) = diameter (cm) at upper boundary of section m
 950 !   dcen_sect(s,t) = volume arithmetic-mean diameter (cm) of section m
 951 !       (corresponds to volumcen_sect == 0.5*(volumlo_sect + volumhi_sect)
 952 !
 953 !-----------------------------------------------------------------------
 954 !   nov-04 sg ! replaced amode with aer and expanded aerosol dimension to include type and phase
 955
 956         integer, parameter :: maxd_atype = 2
 957         integer, parameter :: maxd_asize = 2
 958         integer, parameter :: maxd_acomp = 19
 959         integer, parameter :: maxd_aphase = 2
 960         integer, save :: ai_phase ! interstitial phase of aerosol
 961         integer, save :: cw_phase ! cloud water phase of aerosol
 962         integer, save :: ci_phase ! cloud ice  phase of aerosol
 963         integer, save :: cr_phase ! rain  phase of aerosol
 964         integer, save :: cs_phase ! snow  phase of aerosol
 965         integer, save :: cg_phase ! graupel phase of aerosol
 966
 967         integer, save :: ntype_aer = 0 ! number of types
 968         integer, save :: ntot_mastercomp_aer = 0 ! number of master components
 969         integer, save :: nphase_aer = 0 ! number of phases
 970
 971         integer, save ::   &
 972           msectional, maerosolincw,   &
 973           nsize_aer( maxd_atype ),   & ! number of size bins
 974           ncomp_aer( maxd_atype ),   & ! number of chemical components
 975           ncomp_aer_nontracer( maxd_atype ),   &
 976           mastercompptr_aer(maxd_acomp, maxd_atype), &   !  mastercomp index
 977           massptr_aer( maxd_acomp, maxd_asize, maxd_atype, maxd_aphase ), & ! index for mixing ratio
 978           waterptr_aer( maxd_asize, maxd_atype ), & ! index for aerosol water
 979           hygroptr_aer( maxd_asize, maxd_atype ), & ! index for aerosol hygroscopicity
 980           numptr_aer( maxd_asize, maxd_atype, maxd_aphase ), & ! index for the number mixing ratio
 981           mprognum_aer(maxd_asize,maxd_atype,maxd_aphase)
 982
 983         real, save ::   &
 984           dens_aer( maxd_acomp, maxd_atype ),   &
 985           dens_mastercomp_aer( maxd_acomp ),   &
 986           mw_mastercomp_aer( maxd_acomp ), &
 987           mw_aer( maxd_acomp, maxd_atype ),  &
 988           hygro_mastercomp_aer( maxd_acomp ), &
 989           hygro_aer( maxd_acomp, maxd_atype )
 990         character*10, save ::   &
 991           name_mastercomp_aer( maxd_acomp ), &
 992           name_aer( maxd_acomp, maxd_atype )
 993
 994         real, save ::   &
 995           volumcen_sect( maxd_asize, maxd_atype ),   &
 996           volumlo_sect( maxd_asize, maxd_atype ),   &
 997           volumhi_sect( maxd_asize, maxd_atype ),   &
 998           dcen_sect( maxd_asize, maxd_atype ),   &
 999           dlo_sect( maxd_asize, maxd_atype ),   &
1000           dhi_sect( maxd_asize, maxd_atype ),   &
1001           sigmag_aer(maxd_asize, maxd_atype)
1002
1003         integer, save ::                     &
1004           lptr_so4_aer(maxd_asize,maxd_atype,maxd_aphase),        &
1005           lptr_nh4_aer(maxd_asize,maxd_atype,maxd_aphase),        &
1006           lptr_no3_aer(maxd_asize,maxd_atype,maxd_aphase),        &
1007
1008           lptr_asoa1_aer(maxd_asize,maxd_atype,maxd_aphase),    &
1009           lptr_asoa2_aer(maxd_asize,maxd_atype,maxd_aphase),    &
1010           lptr_asoa3_aer(maxd_asize,maxd_atype,maxd_aphase),     &
1011           lptr_asoa4_aer(maxd_asize,maxd_atype,maxd_aphase),     &
1012           lptr_bsoa1_aer(maxd_asize,maxd_atype,maxd_aphase),     &
1013           lptr_bsoa2_aer(maxd_asize,maxd_atype,maxd_aphase),     &
1014           lptr_bsoa3_aer(maxd_asize,maxd_atype,maxd_aphase),     &
1015           lptr_bsoa4_aer(maxd_asize,maxd_atype,maxd_aphase),     &
1016
1017 !         lptr_orgaro1_aer(maxd_asize,maxd_atype,maxd_aphase),    &
1018 !         lptr_orgaro2_aer(maxd_asize,maxd_atype,maxd_aphase),    &
1019 !         lptr_orgalk_aer(maxd_asize,maxd_atype,maxd_aphase),     &
1020 !         lptr_orgole_aer(maxd_asize,maxd_atype,maxd_aphase),     &
1021 !         lptr_orgba1_aer(maxd_asize,maxd_atype,maxd_aphase),     &
1022 !         lptr_orgba2_aer(maxd_asize,maxd_atype,maxd_aphase),     &
1023 !         lptr_orgba3_aer(maxd_asize,maxd_atype,maxd_aphase),     &
1024 !         lptr_orgba4_aer(maxd_asize,maxd_atype,maxd_aphase),     &
1025
1026           lptr_orgpa_aer(maxd_asize,maxd_atype,maxd_aphase),      &
1027           lptr_ec_aer(maxd_asize,maxd_atype,maxd_aphase),         &
1028           lptr_p25_aer(maxd_asize,maxd_atype,maxd_aphase),        &
1029           lptr_anth_aer(maxd_asize,maxd_atype,maxd_aphase),       &
1030           lptr_cl_aer(maxd_asize,maxd_atype,maxd_aphase),         &
1031           lptr_na_aer(maxd_asize,maxd_atype,maxd_aphase),         &
1032           lptr_seas_aer(maxd_asize,maxd_atype,maxd_aphase),       &
1033           lptr_soil_aer(maxd_asize,maxd_atype,maxd_aphase)
1034
1035         logical, save ::                     &
1036           do_cloudchem_aer(maxd_asize,maxd_atype)
1037
1038
1039 !   molecular weights (g/mol)
1040         real, parameter :: mw_so4_aer   = 96.066
1041         real, parameter :: mw_no3_aer   = 62.007
1042         real, parameter :: mw_nh4_aer   = 18.042
1043         real, parameter :: mw_oc_aer    = 250.0
1044         real, parameter :: mw_ec_aer    = 1.0
1045         real, parameter :: mw_oin_aer   = 1.0
1046         real, parameter :: mw_dust_aer  = 100.087
1047         real, parameter :: mw_seas_aer  = 58.440
1048         real, parameter :: mw_cl_aer    = 35.450
1049         real, parameter :: mw_na_aer    = 22.990
1050         real, parameter :: mw_water_aer = 18.016
1051
1052 !   dry densities (g/cm3)
1053         real, parameter :: dens_so4_aer  = 1.80   ! = rhoso4
1054         real, parameter :: dens_no3_aer  = 1.80   ! = rhono3
1055         real, parameter :: dens_nh4_aer  = 1.80   ! = rhonh4
1056         real, parameter :: dens_oc_aer   = 1.5    ! = rhoorg ! changed from 1.0
1057         real, parameter :: dens_ec_aer   = 1.70
1058         real, parameter :: dens_dust_aer = 2.60  ! = rhosoil
1059         real, parameter :: dens_oin_aer  = 2.20  ! = rhoanth
1060         real, parameter :: dens_seas_aer = 2.20  ! = rhoseas
1061         real, parameter :: dens_cl_aer   = 2.20
1062         real, parameter :: dens_na_aer   = 2.20
1063
1064 !   water density (g/cm3)
1065         real, parameter :: dens_water_aer  = 1.0
1066
1067 !   hygroscopicity (dimensionless)
1068         real, parameter :: hygro_so4_aer  = 0.5
1069         real, parameter :: hygro_no3_aer  = 0.5
1070         real, parameter :: hygro_nh4_aer  = 0.5
1071         real, parameter :: hygro_oc_aer   = 0.14
1072         real, parameter :: hygro_ec_aer   = 1.e-6
1073         real, parameter :: hygro_oin_aer  = 0.14
1074         real, parameter :: hygro_dust_aer = 0.1
1075         real, parameter :: hygro_seas_aer = 1.16
1076         real, parameter :: hygro_cl_aer   = 1.16
1077         real, parameter :: hygro_na_aer   = 1.16
1078
1079 ! table lookup of aerosol impaction/interception scavenging rates
1080         real dlndg_nimptblgrow
1081         integer nimptblgrow_mind, nimptblgrow_maxd
1082         parameter (nimptblgrow_mind=-14, nimptblgrow_maxd=24)
1083         real scavimptblnum(4, nimptblgrow_mind:nimptblgrow_maxd, maxd_asize, maxd_atype), &
1084              scavimptblvol(4, nimptblgrow_mind:nimptblgrow_maxd, maxd_asize, maxd_atype)
1085
1086 !SAM 10/08 Gaussian quadrature constants for SOA_VBS deposition numerical integration
1087       INTEGER NGAUSdv
1088       PARAMETER( NGAUSdv = 7 )  ! Number of Gaussian Quadrature Points - constants defined in aerosols_sorgam_init
1089       REAL Y_GQ(NGAUSdv), WGAUS(NGAUSdv)
1090
1091 !*****************************************************************
1092 !*                                                               *
1093 !*  end parameters and variables for aerosol-cloud interactions  *
1094 !*                                                               *
1095 !*****************************************************************
1096
1097
1098 END Module module_data_sorgam_vbs