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fisrtilp.F @ 224

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Line
1	SUBROUTINE fisrtilp(dtime,paprs,pplay,t,q,
2	s d_t, d_q, d_ql, rneb, radliq, rain, snow,
3	s prfl, psfl)
4	c
5	IMPLICIT none
6	c======================================================================
7	c Auteur(s): Z.X. Li (LMD/CNRS)
8	c Date: le 20 mars 1995
9	c Objet: condensation et precipitation stratiforme.
10	c schema de nuage
11	c======================================================================
12	c======================================================================
13	#include "dimensions.h"
14	#include "dimphy.h"
15	#include "YOMCST.h"
16	c
17	c Arguments:
18	c
19	REAL dtime ! intervalle du temps (s)
20	REAL paprs(klon,klev+1) ! pression a inter-couche
21	REAL pplay(klon,klev) ! pression au milieu de couche
22	REAL t(klon,klev) ! temperature (K)
23	REAL q(klon,klev) ! humidite specifique (kg/kg)
24	REAL d_t(klon,klev) ! incrementation de la temperature (K)
25	REAL d_q(klon,klev) ! incrementation de la vapeur d'eau
26	REAL d_ql(klon,klev) ! incrementation de l'eau liquide
27	REAL rneb(klon,klev) ! fraction nuageuse
28	REAL radliq(klon,klev) ! eau liquide utilisee dans rayonnements
29	REAL rain(klon) ! pluies (mm/s)
30	REAL snow(klon) ! neige (mm/s)
31	REAL prfl(klon,klev+1) ! flux d'eau precipitante aux interfaces (kg/m2/s)
32	REAL psfl(klon,klev+1) ! flux d'eau precipitante aux interfaces (kg/m2/s)
33	c
34	c Options du programme:
35	c
36	REAL seuil_neb ! un nuage existe vraiment au-dela
37	PARAMETER (seuil_neb=0.001)
38	REAL ct ! inverse du temps pour qu'un nuage precipite
39	PARAMETER (ct=1./1800.)
40	REAL cl ! seuil de precipitation
41	PARAMETER (cl=2.6e-4)
42	ccc PARAMETER (cl=2.3e-4)
43	ccc PARAMETER (cl=2.0e-4)
44	INTEGER ninter ! sous-intervals pour la precipitation
45	PARAMETER (ninter=5)
46	LOGICAL evap_prec ! evaporation de la pluie
47	PARAMETER (evap_prec=.TRUE.)
48	REAL coef_eva
49	PARAMETER (coef_eva=2.0E-05)
50	LOGICAL calcrat ! calculer ratqs au lieu de fixer sa valeur
51	REAL ratqs ! determine la largeur de distribution de vapeur
52	PARAMETER (calcrat=.TRUE.)
53	REAL zx_min, rat_max
54	PARAMETER (zx_min=1.0, rat_max=0.01)
55	REAL zx_max, rat_min
56	PARAMETER (zx_max=0.1, rat_min=0.3)
57	REAL zx
58	c
59	LOGICAL cpartiel ! condensation partielle
60	PARAMETER (cpartiel=.TRUE.)
61	REAL t_coup
62	PARAMETER (t_coup=234.0)
63	c
64	c Variables locales:
65	c
66	INTEGER i, k, n
67	REAL zqs(klon), zdqs(klon), zdelta, zcor, zcvm5
68	REAL zrfl(klon), zrfln(klon), zqev, zqevt
69	REAL zoliq(klon), zcond(klon), zq(klon), zqn(klon), zdelq
70	REAL ztglace, zt(klon)
71	INTEGER nexpo ! exponentiel pour glace/eau
72	REAL zdz(klon),zrho(klon),ztot(klon), zrhol(klon)
73	REAL zchau(klon),zfroi(klon),zfice(klon),zneb(klon)
74	c
75	LOGICAL appel1er
76	SAVE appel1er
77	c
78	c Fonctions en ligne:
79	c
80	REAL fallv ! vitesse de chute pour crystaux de glace
81	REAL zzz
82	#include "YOETHF.h"
83	#include "FCTTRE.h"
84	fallv (zzz) = 3.29/2.0 * ((zzz)**0.16)
85	ccc fallv (zzz) = 3.29/3.0 * ((zzz)**0.16)
86	ccc fallv (zzz) = 3.29 * ((zzz)**0.16)
87	c
88	DATA appel1er /.TRUE./
89	c
90	IF (appel1er) THEN
91	PRINT*, 'fisrtilp, calcrat:', calcrat
92	PRINT*, 'fisrtilp, ninter:', ninter
93	PRINT*, 'fisrtilp, evap_prec:', evap_prec
94	PRINT*, 'fisrtilp, cpartiel:', cpartiel
95	IF (ABS(dtime/FLOAT(ninter)-360.0).GT.0.001) THEN
96	PRINT*, 'fisrtilp: Ce n est pas prevu, voir Z.X.Li', dtime
97	PRINT*, 'Je prefere un sous-intervalle de 6 minutes'
98	CALL abort
99	ENDIF
100	appel1er = .FALSE.
101	ENDIF
102	c
103	c Determiner les nuages froids par leur temperature
104	c
105	ztglace = RTT - 15.0
106	nexpo = 6
107	ccc nexpo = 1
108	c
109	c Initialiser les sorties:
110	c
111	DO k = 1, klev+1
112	DO i = 1, klon
113	prfl(i,k) = 0.0
114	psfl(i,k) = 0.0
115	ENDDO
116	ENDDO
117	DO k = 1, klev
118	DO i = 1, klon
119	d_t(i,k) = 0.0
120	d_q(i,k) = 0.0
121	d_ql(i,k) = 0.0
122	rneb(i,k) = 0.0
123	radliq(i,k) = 0.0
124	ENDDO
125	ENDDO
126	DO i = 1, klon
127	rain(i) = 0.0
128	snow(i) = 0.0
129	ENDDO
130	c
131	c Initialiser le flux de precipitation a zero
132	c
133	DO i = 1, klon
134	zrfl(i) = 0.0
135	zneb(i) = seuil_neb
136	ENDDO
137	c
138	c Boucle verticale (du haut vers le bas)
139	c
140	DO 9999 k = klev, 1, -1
141	c
142	DO i = 1, klon
143	zt(i)=t(i,k)
144	zq(i)=q(i,k)
145	ENDDO
146	c
147	c Calculer l'evaporation de la precipitation
148	c
149	IF (evap_prec) THEN
150	DO i = 1, klon
151	IF (zrfl(i) .GT.0.) THEN
152	IF (thermcep) THEN
153	zdelta=MAX(0.,SIGN(1.,RTT-zt(i)))
154	zqs(i)= R2ES*FOEEW(zt(i),zdelta)/pplay(i,k)
155	zqs(i)=MIN(0.5,zqs(i))
156	zcor=1./(1.-RETV*zqs(i))
157	zqs(i)=zqs(i)*zcor
158	ELSE
159	IF (zt(i) .LT. t_coup) THEN
160	zqs(i) = qsats(zt(i)) / pplay(i,k)
161	ELSE
162	zqs(i) = qsatl(zt(i)) / pplay(i,k)
163	ENDIF
164	ENDIF
165	zqev = MAX (0.0, (zqs(i)-zq(i))*zneb(i) )
166	zqevt = coef_eva * (1.0-zq(i)/zqs(i)) * SQRT(zrfl(i))
167	. * (paprs(i,k)-paprs(i,k+1))/pplay(i,k)zt(i)RD/RG
168	zqevt = MAX(0.0,MIN(zqevt,zrfl(i)))
169	. * RG*dtime/(paprs(i,k)-paprs(i,k+1))
170	zqev = MIN (zqev, zqevt)
171	zrfln(i) = zrfl(i) - zqev*(paprs(i,k)-paprs(i,k+1))
172	. /RG/dtime
173	zq(i) = zq(i) - (zrfln(i)-zrfl(i))
174	. * (RG/(paprs(i,k)-paprs(i,k+1)))*dtime
175	zt(i) = zt(i) + (zrfln(i)-zrfl(i))
176	. * (RG/(paprs(i,k)-paprs(i,k+1)))*dtime
177	. * RLVTT/RCPD/(1.0+RVTMP2*zq(i))
178	zrfl(i) = zrfln(i)
179	ENDIF
180	ENDDO
181	ENDIF
182	c
183	c Calculer Qs et L/Cp*dQs/dT:
184	c
185	IF (thermcep) THEN
186	DO i = 1, klon
187	zdelta = MAX(0.,SIGN(1.,RTT-zt(i)))
188	zcvm5 = R5LESRLVTT(1.-zdelta) + R5IESRLSTTzdelta
189	zcvm5 = zcvm5 /RCPD/(1.0+RVTMP2*zq(i))
190	zqs(i) = R2ES*FOEEW(zt(i),zdelta)/pplay(i,k)
191	zqs(i) = MIN(0.5,zqs(i))
192	zcor = 1./(1.-RETV*zqs(i))
193	zqs(i) = zqs(i)*zcor
194	zdqs(i) = FOEDE(zt(i),zdelta,zcvm5,zqs(i),zcor)
195	ENDDO
196	ELSE
197	DO i = 1, klon
198	IF (zt(i).LT.t_coup) THEN
199	zqs(i) = qsats(zt(i))/pplay(i,k)
200	zdqs(i) = dqsats(zt(i),zqs(i))
201	ELSE
202	zqs(i) = qsatl(zt(i))/pplay(i,k)
203	zdqs(i) = dqsatl(zt(i),zqs(i))
204	ENDIF
205	ENDDO
206	ENDIF
207	c
208	c Determiner la condensation partielle et calculer la quantite
209	c de l'eau condensee:
210	c
211	IF (cpartiel) THEN
212	DO i = 1, klon
213	c
214	zx = pplay(i,k)/paprs(i,1)
215	zx = (zx_max-zx)/(zx_max-zx_min)
216	zx = MIN(MAX(zx,0.0),1.0)
217	zx = zx * zx * zx
218	ratqs = zx * (rat_max-rat_min) + rat_min
219	IF (.NOT.calcrat) ratqs=0.05
220	ccc IF (.NOT.calcrat) ratqs=0.2
221	c
222	zdelq = ratqs * zq(i)
223	rneb(i,k) = (zq(i)+zdelq-zqs(i)) / (2.0*zdelq)
224	zqn(i) = (zq(i)+zdelq+zqs(i))/2.0
225	IF (rneb(i,k) .LE. 0.0) zqn(i) = 0.0
226	IF (rneb(i,k) .GE. 1.0) zqn(i) = zq(i)
227	rneb(i,k) = MAX(0.0,MIN(1.0,rneb(i,k)))
228	zcond(i) = MAX(0.0,zqn(i)-zqs(i))*rneb(i,k)/(1.+zdqs(i))
229	ENDDO
230	ELSE
231	DO i = 1, klon
232	IF (zq(i).GT.zqs(i)) THEN
233	rneb(i,k) = 1.0
234	ELSE
235	rneb(i,k) = 0.0
236	ENDIF
237	zcond(i) = MAX(0.0,zq(i)-zqs(i))/(1.+zdqs(i))
238	ENDDO
239	ENDIF
240	c
241	DO i = 1, klon
242	zq(i) = zq(i) - zcond(i)
243	zt(i) = zt(i) + zcond(i) * RLVTT/RCPD
244	ENDDO
245	c
246	c Partager l'eau condensee en precipitation et eau liquide nuageuse
247	c
248	DO i = 1, klon
249	IF (rneb(i,k).GT.0.0) THEN
250	zoliq(i) = zcond(i)
251	zrho(i) = pplay(i,k) / zt(i) / RD
252	zdz(i) = (paprs(i,k)-paprs(i,k+1)) / (zrho(i)*RG)
253	zfice(i) = 1.0 - (zt(i)-ztglace) / (273.13-ztglace)
254	zfice(i) = MIN(MAX(zfice(i),0.0),1.0)
255	zfice(i) = zfice(i)**nexpo
256	zneb(i) = MAX(rneb(i,k), seuil_neb)
257	radliq(i,k) = zoliq(i)/FLOAT(ninter+1)
258	ENDIF
259	ENDDO
260	c
261	DO n = 1, ninter
262	DO i = 1, klon
263	IF (rneb(i,k).GT.0.0) THEN
264	zchau(i) = ctdtime/FLOAT(ninter) zoliq(i)
265	. * (1.0-EXP(-(zoliq(i)/zneb(i)/cl)*2)) (1.-zfice(i))
266	zrhol(i) = zrho(i) * zoliq(i) / zneb(i)
267	zfroi(i) = dtime/FLOAT(ninter)/zdz(i)*zoliq(i)
268	. fallv(zrhol(i)) zfice(i)
269	ztot(i) = zchau(i) + zfroi(i)
270	IF (zneb(i).EQ.seuil_neb) ztot(i) = 0.0
271	ztot(i) = MIN(MAX(ztot(i),0.0),zoliq(i))
272	zoliq(i) = MAX(zoliq(i)-ztot(i), 0.0)
273	radliq(i,k) = radliq(i,k) + zoliq(i)/FLOAT(ninter+1)
274	ENDIF
275	ENDDO
276	ENDDO
277	c
278	DO i = 1, klon
279	IF (rneb(i,k).GT.0.0) THEN
280	d_ql(i,k) = zoliq(i)
281	zrfl(i) = zrfl(i)+ MAX(zcond(i)-zoliq(i),0.0)
282	. * (paprs(i,k)-paprs(i,k+1))/(RG*dtime)
283	ENDIF
284	IF (zt(i).LT.RTT) THEN
285	psfl(i,k)=zrfl(i)
286	ELSE
287	prfl(i,k)=zrfl(i)
288	ENDIF
289	ENDDO
290	c
291	c Calculer les tendances de q et de t:
292	c
293	DO i = 1, klon
294	d_q(i,k) = zq(i) - q(i,k)
295	d_t(i,k) = zt(i) - t(i,k)
296	ENDDO
297	c
298	9999 CONTINUE
299	c
300	c Pluie ou neige au sol selon la temperature de la 1ere couche
301	c
302	DO i = 1, klon
303	IF ((t(i,1)+d_t(i,1)) .LT. RTT) THEN
304	snow(i) = zrfl(i)
305	ELSE
306	rain(i) = zrfl(i)
307	ENDIF
308	ENDDO
309	c
310	RETURN
311	END

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