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       1             : module dadadj_cam
       2             : 
       3             : ! CAM interfaces for the dry adiabatic adjustment parameterization
       4             : 
       5             : use shr_kind_mod,    only: r8=>shr_kind_r8, cs=>shr_kind_cs
       6             : use ppgrid,          only: pcols, pver, pverp
       7             : use constituents,    only: pcnst
       8             : use air_composition, only: cappav, cpairv
       9             : use physconst,       only: pi
      10             : use physics_types,   only: physics_state, physics_ptend, physics_ptend_init
      11             : use phys_control,    only: use_simple_phys
      12             : use cam_abortutils,  only: endrun
      13             : use cam_logfile,     only: iulog
      14             : use error_messages,  only: handle_errmsg
      15             : 
      16             : use spmd_utils,      only: masterproc, masterprocid, mpicom, mpi_integer
      17             : use namelist_utils,  only: find_group_name
      18             : use units,           only: getunit, freeunit
      19             : 
      20             : use dadadj,          only: dadadj_initial, dadadj_calc
      21             : 
      22             : implicit none
      23             : private
      24             : save
      25             : 
      26             : public :: &
      27             :    dadadj_readnl, &
      28             :    dadadj_init, &
      29             :    dadadj_tend
      30             : 
      31             : ! Namelist variables
      32             : integer :: dadadj_nlvdry = 3  ! number of layers from top of model to apply the adjustment
      33             : integer :: dadadj_niter = 15  ! number of iterations for convergence
      34             : 
      35             : !===============================================================================
      36             : contains
      37             : !===============================================================================
      38             : 
      39        1536 : subroutine dadadj_readnl(filein)
      40             : 
      41             :    character(len=cs), intent(in) :: filein ! Input namelist filename
      42             : 
      43             :    namelist /dadadj_nl/ dadadj_nlvdry, dadadj_niter
      44             : 
      45             :    integer :: unitn, ierr
      46             :    character(len=*), parameter :: sub='dadadj_readnl'
      47             :    !------------------------------------------------------------------
      48             : 
      49             :    ! Read namelist
      50        1536 :    if (masterproc) then
      51           2 :       unitn = getunit()
      52           2 :       open(unitn, file=trim(filein), status='old')
      53           2 :       call find_group_name(unitn, 'dadadj_nl', status=ierr)
      54           2 :       if (ierr == 0) then
      55           0 :          read(unitn, dadadj_nl, iostat=ierr)
      56           0 :          if (ierr /= 0) then
      57           0 :             call endrun( sub//':: ERROR reading namelist')
      58             :          end if
      59             :       end if
      60           2 :       close(unitn)
      61           2 :       call freeunit(unitn)
      62             :    end if
      63             : 
      64             : #ifdef SPMD
      65             :    ! Broadcast namelist variables
      66        1536 :    call mpibcast(dadadj_nlvdry, 1, mpi_integer, masterprocid, mpicom)
      67        1536 :    call mpibcast(dadadj_niter, 1, mpi_integer, masterprocid, mpicom)
      68             : #endif
      69             : 
      70        1536 :    call dadadj_initial(dadadj_nlvdry, dadadj_niter)
      71             : 
      72        1536 :    if (masterproc .and. .not. use_simple_phys) then
      73           2 :       write(iulog,*)'Dry adiabatic adjustment applied to top N layers; N=', &
      74           4 :                     dadadj_nlvdry
      75           2 :       write(iulog,*)'Dry adiabatic adjustment number of iterations for convergence =', &
      76           4 :                     dadadj_niter
      77             :    end if
      78             : 
      79        1536 : end subroutine dadadj_readnl
      80             : 
      81             : 
      82             : !===============================================================================
      83             : 
      84        1536 : subroutine dadadj_init()
      85             :     use cam_history,   only: addfld
      86             : 
      87        3072 :     call addfld('DADADJ_PD', (/ 'lev' /), 'A', 'probability', 'dry adiabatic adjustment probability')
      88             : 
      89        1536 : end subroutine dadadj_init
      90             : 
      91             : 
      92             : !===============================================================================
      93             : 
      94     2730672 : subroutine dadadj_tend(dt, state, ptend)
      95        1536 :    use cam_history,   only: outfld
      96             : 
      97             :    real(r8),                  intent(in)  :: dt         ! Time step [s]
      98             :    type(physics_state),       intent(in)  :: state      ! Physics state variables
      99             :    type(physics_ptend),       intent(out) :: ptend      ! parameterization tendencies
     100             : 
     101             :    logical :: lq(pcnst)
     102             :    real(r8) :: dadpdf(pcols, pver)
     103             :    integer :: ncol, lchnk, icol_err
     104             :    character(len=128) :: errstring  ! Error string
     105             : 
     106       65016 :     ncol  = state%ncol
     107       65016 :     lchnk = state%lchnk
     108       65016 :     lq(:) = .FALSE.
     109       65016 :     lq(1) = .TRUE.
     110       65016 :     call physics_ptend_init(ptend, state%psetcols, 'dadadj', ls=.true., lq=lq)
     111             : 
     112             :     ! use the ptend components for temporary storate and copy state info for input to
     113             :     ! dadadj_calc which directly updates the temperature and moisture input arrays.
     114             : 
     115   101027304 :     ptend%s(:ncol,:pver)   = state%t(:ncol,:pver)
     116   101027304 :     ptend%q(:ncol,:pver,1) = state%q(:ncol,:pver,1)
     117             : 
     118             :     call dadadj_calc( &
     119             :        ncol, state%pmid, state%pint, state%pdel, cappav(:,:,lchnk), ptend%s, &
     120       65016 :        ptend%q(:,:,1), dadpdf, icol_err)
     121             :        
     122    23735376 :     call outfld('DADADJ_PD',  dadpdf(:ncol,:),  ncol, lchnk)
     123             : 
     124       65016 :     if (icol_err > 0) then
     125             :        ! error exit
     126             :        write(errstring, *) &
     127           0 :           'dadadj_calc: No convergence in column at lat,lon:', &
     128           0 :           state%lat(icol_err)*180._r8/pi, state%lon(icol_err)*180._r8/pi
     129           0 :        call handle_errmsg(errstring, subname="dadadj_tend")
     130             :     end if
     131             : 
     132   101027304 :     ptend%s(:ncol,:)   = (ptend%s(:ncol,:)   - state%t(:ncol,:)  )/dt * cpairv(:ncol,:,lchnk)
     133   101027304 :     ptend%q(:ncol,:,1) = (ptend%q(:ncol,:,1) - state%q(:ncol,:,1))/dt
     134             : 
     135       65016 : end subroutine dadadj_tend
     136             : 
     137             : !===============================================================================
     138             : end module dadadj_cam