constants/gfs_constants.fh

   1 !***********************************************************************
   2 !*                   GNU Lesser General Public License
   3 !*
   4 !* This file is part of the GFDL Flexible Modeling System (FMS).
   5 !*
   6 !* FMS is free software: you can redistribute it and/or modify it under
   7 !* the terms of the GNU Lesser General Public License as published by
   8 !* the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or (at
   9 !* your option) any later version.
  10 !*
  11 !* FMS is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT
  12 !* ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or
  13 !* FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License
  14 !* for more details.
  15 !*
  16 !* You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  17 !* License along with FMS.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  18 !***********************************************************************
  19
  20 character(len=18), public, parameter :: constants_version = 'FMSConstants: GFS '
  21
  22 !--- temporary definition for backwards compatibility
  23 real(kind=RKIND), public, parameter :: small_fac = 1._r8_kind
  24
  25 !--- Spherical coordinate conversion constants
  26 real(kind=r8_kind), public, parameter :: PI_8 = 3.1415926535897931_r8_kind    !< Ratio of circle circumference
  27                                                                               !! to diameter [N/A]
  28 real(kind=RKIND),   public, parameter :: PI   = PI_8                          !< Ratio of circle circumference
  29                                                                               !! to diameter [N/A]
  30 real(kind=RKIND),   public, parameter :: RAD_TO_DEG  = 180._r8_kind/PI_8      !< Degrees per radian [deg/rad]
  31 real(kind=RKIND),   public, parameter :: DEG_TO_RAD  = PI_8/180._r8_kind      !< Radians per degree [rad/deg]
  32 real(kind=RKIND),   public, parameter :: RADIAN      = RAD_TO_DEG             !< Equal to RAD_TO_DEG for backward
  33                                                                               !! compatability. [rad/deg]
  34
  35 !--- Earth physical constants
  36 real(kind=RKIND),   public, parameter :: RADIUS             = 6.3712E+6_r8_kind  !< Radius of the Earth [m]
  37 real(kind=RKIND),   public, parameter :: OMEGA              = 7.2921E-5_r8_kind  !< Rotation rate of the Earth [1/s]
  38 real(kind=r8_kind), public, parameter :: GRAV_8             = 9.80665_r8_kind    !< Acceleration due to gravity
  39                                                                                  !! [m/s^2] (REAL(KIND=8))
  40 real(kind=RKIND),   public, parameter :: GRAV               = GRAV_8             !< Acceleration due to gravity
  41                                                                                  !! [m/s^2]
  42 real(kind=RKIND),   public, parameter :: SECONDS_PER_DAY    = 86400._r8_kind     !< Seconds in a day [s]
  43 real(kind=RKIND),   public, parameter :: SECONDS_PER_HOUR   =  3600._r8_kind     !< Seconds in an hour [s]
  44 real(kind=RKIND),   public, parameter :: SECONDS_PER_MINUTE =    60._r8_kind     !< Seconds in a minute [s]
  45
  46 !--- Various gas constants
  47 real(kind=RKIND), public, parameter :: RDGAS    = 287.05_r8_kind            !< Gas constant for dry air [J/kg/deg]
  48 real(kind=RKIND), public, parameter :: RVGAS    = 461.50_r8_kind            !< Gas constant for water vapor [J/kg/deg]
  49 real(kind=RKIND), public, parameter :: HLV      = 2.500E6_r8_kind           !< Latent heat of evaporation [J/kg]
  50 real(kind=RKIND), public, parameter :: HLF      = 3.3358e5_r8_kind          !< Latent heat of fusion [J/kg]
  51 real(kind=RKIND), public, parameter :: HLS      = HLV + HLF                 !< Latent heat of sublimation [J/kg]
  52 real(kind=RKIND), public, parameter :: CP_AIR   = 1004.6_r8_kind            !< Specific heat capacity of dry air
  53                                                                             !! at constant pressure [J/kg/deg]
  54 real(kind=RKIND), public, parameter :: CP_VAPOR = 4.0_r8_kind*RVGAS         !< Specific heat capacity of water vapor
  55                                                                             !! at constant pressure [J/kg/deg]
  56 real(kind=RKIND), public, parameter :: CP_OCEAN = 3989.24495292815_r8_kind  !< Specific heat capacity taken
  57                                                                             !! from McDougall (2002)
  58                                                                             !! "Potential Enthalpy ..." [J/kg/deg]
  59 real(kind=RKIND), public, parameter :: KAPPA    = RDGAS/CP_AIR              !< RDGAS / CP_AIR [dimensionless]
  60 real(kind=RKIND), public, parameter :: DENS_H2O = 1000._r8_kind             !< Density of liquid water [kg/m^3]
  61 real(kind=RKIND), public, parameter :: RHOAIR   = 1.292269_r8_kind          !< Reference atmospheric density [kg/m^3]
  62 real(kind=RKIND), public, parameter :: RHO0     = 1.035E3_r8_kind           !< Average density of sea water [kg/m^3]
  63 real(kind=RKIND), public, parameter :: RHO0R    = 1.0_r8_kind/RHO0          !< Reciprocal of average density of
  64                                                                             !! sea water [m^3/kg]
  65 real(kind=RKIND), public, parameter :: RHO_CP   = RHO0*CP_OCEAN             !< (kg/m^3)*(cal/kg/deg C)(joules/cal) =
  66                                                                             !! (joules/m^3/deg C) [J/m^3/deg]
  67 real(kind=RKIND), public, parameter :: O2MIXRAT = 2.0953E-01_r8_kind        !< Mixing ratio of molecular oxygen
  68                                                                             !! in air [dimensionless]
  69 real(kind=RKIND), public, parameter :: WTMAIR   = 2.896440E+01_r8_kind      !< Molecular weight of air [AMU]
  70 real(kind=RKIND), public, parameter :: WTMH2O   = WTMAIR*(RDGAS/RVGAS)      !< Molecular weight of water [AMU]
  71 real(kind=RKIND), public, parameter :: WTMOZONE =  47.99820_r8_kind         !< Molecular weight of ozone [AMU]
  72 real(kind=RKIND), public, parameter :: WTMC     =  12.00000_r8_kind         !< Molecular weight of carbon [AMU]
  73 real(kind=RKIND), public, parameter :: WTMCO2   =  44.00995_r8_kind         !< Molecular weight of carbon dioxide
  74                                                                             !! [AMU]
  75 real(kind=RKIND), public, parameter :: WTMCH4   =  16.0425_r8_kind          !< Molecular weight of methane [AMU]
  76 real(kind=RKIND), public, parameter :: WTMO2    =  31.9988_r8_kind          !< Molecular weight of molecular
  77                                                                             !! oxygen [AMU]
  78 real(kind=RKIND), public, parameter :: WTMCFC11 = 137.3681_r8_kind          !< Molecular weight of CFC-11
  79                                                                             !! (CCl3F) [AMU]
  80 real(kind=RKIND), public, parameter :: WTMCFC12 = 120.9135_r8_kind          !< Molecular weight of CFC-21
  81                                                                             !! (CCl2F2) [AMU]
  82 real(kind=RKIND), public, parameter :: WTMN     =  14.0067_r8_kind          !< Molecular weight of Nitrogen [AMU]
  83 real(kind=RKIND), public, parameter :: DIFFAC   = 1.660_r8_kind             !< Diffusivity factor [dimensionless]
  84 real(kind=RKIND), public, parameter :: ES0      = 1.0_r8_kind               !< Humidity factor [dimensionless]
  85                                                                             !! Controls the humidity content of
  86                                                                             !! the atmosphere through
  87                                                                             !! the Saturation Vapour Pressure
  88                                                                             !! expression when using DO_SIMPLE
  89 real(kind=RKIND), public, parameter :: CON_CLIQ = 4.1855E+3_r8_kind         !< Specific heat H2O liq [J/kg/K]
  90 real(kind=RKIND), public, parameter :: CON_CSOL = 2.1060E+3_r8_kind         !< Specific heat H2O ice [J/kg/K]
  91
  92 !--- Pressure and Temperature constants
  93 real(kind=RKIND), public, parameter :: PSTD     = 1.013250E+06_r8_kind      !< Mean sea level pressure [dynes/cm^2]
  94 real(kind=RKIND), public, parameter :: PSTD_MKS = 101325.0_r8_kind          !< Mean sea level pressure [N/m^2]
  95 real(kind=RKIND), public, parameter :: KELVIN   = 273.15_r8_kind            !< Degrees Kelvin at zero Celsius [K]
  96 real(kind=RKIND), public, parameter :: TFREEZE  = 273.15_r8_kind            !< Freezing temperature of fresh water [K]
  97 real(kind=RKIND), public, parameter :: C2DBARS  = 1.E-4_r8_kind             !< Converts rho*g*z (in mks) to dbars:
  98                                                                             !! 1dbar = 10^4 (kg/m^3)(m/s^2)m [dbars]
  99
 100 !--- Named constants
 101 real(kind=RKIND), public, parameter :: STEFAN   = 5.6734E-8_r8_kind         !< Stefan-Boltzmann constant [W/m^2/deg^4]
 102 real(kind=RKIND), public, parameter :: AVOGNO   = 6.023000E+23_r8_kind      !< Avogadro's number [atoms/mole]
 103 real(kind=RKIND), public, parameter :: VONKARM  = 0.40_r8_kind              !< Von Karman constant [dimensionless]
 104
 105 !--- Miscellaneous constants
 106 real(kind=RKIND), public, parameter :: ALOGMIN    = -50.0_r8_kind        !< Minimum value allowed as argument
 107                                                                          !! to log function [N/A]
 108 real(kind=RKIND), public, parameter :: EPSLN      = 1.0E-40_r8_kind      !< A small number to prevent divide by
 109                                                                          !! zero exceptions [N/A]
 110 real(kind=RKIND), public, parameter :: RADCON     = ((1.0D+02*GRAV)/(1.0D+04*CP_AIR))*SECONDS_PER_DAY !< Factor to
 111                                                                                 !! convert flux divergence
 112                                                                                 !! to heating rate in degrees per day
 113                                                                                 !! [deg sec/(cm day)]
 114 real(kind=RKIND), public, parameter :: RADCON_MKS = (GRAV/CP_AIR)*SECONDS_PER_DAY !< Factor to
 115                                                                             !! convert flux divergence
 116                                                                             !! to heating rate in degrees per day
 117                                                                             !! [deg sec/(m day)]