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Corrections sur les wakes et la convection pour surmonter le probleme de l'eau negative

  • Property svn:eol-style set to native
  • Property svn:keywords set to Author Date Id Revision
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Line 
1      Subroutine WAKE (p,ph,ppi,dtime,sigd_con
2     :                ,te0,qe0,omgb
3     :                ,dtdwn,dqdwn,amdwn,amup,dta,dqa
4     :                ,wdtPBL,wdqPBL,udtPBL,udqPBL
5     o                ,deltatw,deltaqw,dth,hw,sigmaw,wape,fip,gfl
6     o                ,dtls,dqls
7     o                ,ktopw,omgbdth,dp_omgb,wdens
8     o                ,tu,qu
9     o                ,dtKE,dqKE
10     o                ,dtPBL,dqPBL
11     o                ,omg,dp_deltomg,spread
12     o                ,Cstar,d_deltat_gw
13     o                ,d_deltatw2,d_deltaqw2)
14
15
16***************************************************************
17*                                                             *
18* WAKE                                                        *
19*      retour a un Pupper fixe                                *
20*                                                             *
21* written by   :  GRANDPEIX Jean-Yves   09/03/2000            *
22* modified by :   ROEHRIG Romain        01/29/2007            *
23***************************************************************
24c
25      use dimphy
26      IMPLICIT none
27c============================================================================
28C
29C
30C   But : Decrire le comportement des poches froides apparaissant dans les
31C        grands systemes convectifs, et fournir l'energie disponible pour
32C        le declenchement de nouvelles colonnes convectives.
33C
34C   Variables d'etat : deltatw    : ecart de temperature wake-undisturbed area
35C                      deltaqw    : ecart d'humidite wake-undisturbed area
36C                      sigmaw     : fraction d'aire occupee par la poche.
37C
38C   Variable de sortie :
39c
40c                        wape : WAke Potential Energy
41c                        fip  : Front Incident Power (W/m2) - ALP
42c                        gfl  : Gust Front Length per unit area (m-1)
43C                        dtls : large scale temperature tendency due to wake
44C                        dqls : large scale humidity tendency due to wake
45C                        hw   : hauteur de la poche
46C                     dp_omgb : vertical gradient of large scale omega
47C                      omgbdth: flux of Delta_Theta transported by LS omega
48C                      dtKE   : differential heating (wake - unpertubed)
49C                      dqKE   : differential moistening (wake - unpertubed)
50C                      omg    : Delta_omg =vertical velocity diff. wake-undist. (Pa/s)
51C                 dp_deltomg  : vertical gradient of omg (s-1)
52C                     spread  : spreading term in dt_wake and dq_wake
53C                 deltatw     : updated temperature difference (T_w-T_u).
54C                 deltaqw     : updated humidity difference (q_w-q_u).
55C                 sigmaw      : updated wake fractional area.
56C                 d_deltat_gw : delta T tendency due to GW
57c
58C   Variables d'entree :
59c
60c                        aire : aire de la maille
61c                        te0  : temperature dans l'environnement  (K)
62C                        qe0  : humidite dans l'environnement     (kg/kg)
63C                        omgb : vitesse verticale moyenne sur la maille (Pa/s)
64C                        dtdwn: source de chaleur due aux descentes (K/s)
65C                        dqdwn: source d'humidite due aux descentes (kg/kg/s)
66C                        dta  : source de chaleur due courants satures et detrain  (K/s)
67C                        dqa  : source d'humidite due aux courants satures et detra (kg/kg/s)
68C                        amdwn: flux de masse total des descentes, par unite de
69C                                surface de la maille (kg/m2/s)
70C                        amup : flux de masse total des ascendances, par unite de
71C                                surface de la maille (kg/m2/s)
72C                        p    : pressions aux milieux des couches (Pa)
73C                        ph   : pressions aux interfaces (Pa)
74C                        ppi  : (p/p_0)**kapa (adim)
75C                        dtime: increment temporel (s)
76c
77C   Variables internes :
78c
79c                        rhow : masse volumique de la poche froide
80C                        rho  : environment density at P levels
81C                        rhoh : environment density at Ph levels
82C                        te   : environment temperature | may change within
83C                        qe   : environment humidity    | sub-time-stepping
84C                        the  : environment potential temperature
85C                        thu  : potential temperature in undisturbed area
86C                        tu   :  temperature  in undisturbed area
87C                        qu   : humidity in undisturbed area
88C                      dp_omgb: vertical gradient og LS omega
89C                      omgbw  : wake average vertical omega
90C                     dp_omgbw: vertical gradient of omgbw
91C                      omgbdq : flux of Delta_q transported by LS omega
92C                        dth  : potential temperature diff. wake-undist.
93C                        th1  : first pot. temp. for vertical advection (=thu)
94C                        th2  : second pot. temp. for vertical advection (=thw)
95C                        q1   : first humidity for vertical advection
96C                        q2   : second humidity for vertical advection
97C                     d_deltatw   : terme de redistribution pour deltatw
98C                     d_deltaqw   : terme de redistribution pour deltaqw
99C                      deltatw0   : deltatw initial
100C                      deltaqw0   : deltaqw initial
101C                      hw0    : hw initial
102C                      sigmaw0: sigmaw initial
103C                      amflux : horizontal mass flux through wake boundary
104C                      wdens  : number of wakes per unit area (3D) or per
105C                               unit length (2D)
106C                      Tgw    : 1 sur la période de onde de gravité
107c                      Cgw    : vitesse de propagation de onde de gravité
108c                      LL     : distance entre 2 poches
109
110c-------------------------------------------------------------------------
111c          Déclaration de variables
112c-------------------------------------------------------------------------
113
114#include "dimensions.h"
115#include "YOMCST.h"
116#include "cvthermo.h"
117#include "iniprint.h"
118
119c Arguments en entree
120c--------------------
121
122      REAL, dimension(klon,klev) :: p, ppi
123      REAL, dimension(klon,klev+1) :: ph, omgb
124      REAL dtime
125      REAL, dimension(klon,klev) :: te0,qe0
126      REAL, dimension(klon,klev) :: dtdwn, dqdwn
127      REAL, dimension(klon,klev) :: wdtPBL,wdqPBL
128      REAL, dimension(klon,klev) :: udtPBL,udqPBL
129      REAL, dimension(klon,klev) :: amdwn, amup
130      REAL, dimension(klon,klev) :: dta, dqa
131      REAL, dimension(klon) :: sigd_con
132
133c Sorties
134c--------
135
136      REAL, dimension(klon,klev) :: deltatw, deltaqw, dth
137      REAL, dimension(klon,klev) :: tu, qu
138      REAL, dimension(klon,klev) :: dtls, dqls
139      REAL, dimension(klon,klev) :: dtKE, dqKE
140      REAL, dimension(klon,klev) :: dtPBL, dqPBL
141      REAL, dimension(klon,klev) :: spread
142      REAL, dimension(klon,klev) :: d_deltatgw
143      REAL, dimension(klon,klev) :: d_deltatw2, d_deltaqw2
144      REAL, dimension(klon,klev+1) :: omgbdth, omg
145      REAL, dimension(klon,klev) :: dp_omgb, dp_deltomg
146      REAL, dimension(klon,klev) :: d_deltat_gw
147      REAL, dimension(klon) :: hw, sigmaw, wape, fip, gfl, Cstar
148      INTEGER, dimension(klon) :: ktopw
149
150c Variables internes
151c-------------------
152
153c Variables à fixer
154      REAL ALON
155      REAL coefgw
156      REAL :: wdens0, wdens
157      REAL stark
158      REAL alpk
159      REAL delta_t_min
160      INTEGER nsub
161      REAL dtimesub
162      REAL sigmad, hwmin
163      REAL :: sigmaw_max
164cIM 080208
165      LOGICAL, dimension(klon) :: gwake
166
167c Variables de sauvegarde
168      REAL, dimension(klon,klev) :: deltatw0
169      REAL, dimension(klon,klev) :: deltaqw0
170      REAL, dimension(klon,klev) :: te, qe
171      REAL, dimension(klon) :: sigmaw0, sigmaw1
172
173c Variables pour les GW
174      REAL, DIMENSION(klon) :: LL
175      REAL, dimension(klon,klev) :: N2
176      REAL, dimension(klon,klev) :: Cgw
177      REAL, dimension(klon,klev) :: Tgw
178
179c Variables liées au calcul de hw
180      REAL, DIMENSION(klon) :: ptop_provis, ptop, ptop_new
181      REAL, DIMENSION(klon) :: sum_dth
182      REAL, DIMENSION(klon) :: dthmin
183      REAL, DIMENSION(klon) :: z, dz, hw0
184      INTEGER, DIMENSION(klon) :: ktop, kupper
185
186c Sub-timestep tendencies and related variables
187       REAL d_deltatw(klon,klev),d_deltaqw(klon,klev)
188       REAL d_te(klon,klev),d_qe(klon,klev)
189       REAL d_sigmaw(klon),alpha(klon)
190       REAL q0_min(klon),q1_min(klon)
191       LOGICAL wk_adv(klon), OK_qx_qw(klon)
192       REAL epsilon
193       DATA epsilon/1.e-9/
194
195c Autres variables internes
196      INTEGER isubstep, k, i
197
198      REAL, DIMENSION(klon) :: sum_thu, sum_tu, sum_qu,sum_thvu
199      REAL, DIMENSION(klon) :: sum_dq, sum_rho
200      REAL, DIMENSION(klon) :: sum_dtdwn, sum_dqdwn
201      REAL, DIMENSION(klon) :: av_thu, av_tu, av_qu, av_thvu
202      REAL, DIMENSION(klon) :: av_dth, av_dq, av_rho
203      REAL, DIMENSION(klon) :: av_dtdwn, av_dqdwn
204
205      REAL, DIMENSION(klon,klev) :: rho, rhow
206      REAL, DIMENSION(klon,klev+1) :: rhoh
207      REAL, DIMENSION(klon,klev) :: rhow_moyen
208      REAL, DIMENSION(klon,klev) :: zh
209      REAL, DIMENSION(klon,klev+1) :: zhh
210      REAL, DIMENSION(klon,klev) :: epaisseur1, epaisseur2
211
212      REAL, DIMENSION(klon,klev) :: the, thu
213
214!      REAL, DIMENSION(klon,klev) :: d_deltatw, d_deltaqw
215
216      REAL, DIMENSION(klon,klev+1) :: omgbw
217      REAL, DIMENSION(klon) :: pupper
218      REAL, DIMENSION(klon) :: omgtop
219      REAL, DIMENSION(klon,klev) :: dp_omgbw
220      REAL, DIMENSION(klon) :: ztop, dztop
221      REAL, DIMENSION(klon,klev) :: alpha_up
222     
223      REAL, dimension(klon) :: RRe1, RRe2
224      REAL :: RRd1, RRd2
225      REAL, DIMENSION(klon,klev) :: Th1, Th2, q1, q2
226      REAL, DIMENSION(klon,klev) :: D_Th1, D_Th2, D_dth
227      REAL, DIMENSION(klon,klev) :: D_q1, D_q2, D_dq
228      REAL, DIMENSION(klon,klev) :: omgbdq
229
230      REAL, dimension(klon) :: ff, gg
231      REAL, dimension(klon) :: wape2, Cstar2, heff
232
233      REAL, DIMENSION(klon,klev) :: Crep
234      REAL Crep_upper, Crep_sol
235
236C-------------------------------------------------------------------------
237c         Initialisations
238c-------------------------------------------------------------------------
239
240c      print*, 'wake initialisations'
241
242c   Essais d'initialisation avec sigmaw = 0.02 et hw = 10.
243c-------------------------------------------------------------------------
244
245      DATA sigmad, hwmin /.02,10./
246
247C Longueur de maille (en m)
248c-------------------------------------------------------------------------
249
250c      ALON = 3.e5
251      ALON = 1.e6
252
253
254C Configuration de coefgw,stark,wdens (22/02/06 by YU Jingmei)
255c
256c      coefgw : Coefficient pour les ondes de gravité
257c       stark : Coefficient k dans Cstar=k*sqrt(2*WAPE)
258c       wdens : Densité de poche froide par maille
259c-------------------------------------------------------------------------
260
261      coefgw=10
262c      coefgw=1
263c      wdens0 = 1.0/(alon**2)   
264      wdens = 1.0/(alon**2)       
265      stark = 0.50
266cCRtest
267      alpk=0.1
268c      alpk = 1.0
269c      alpk = 0.5
270c      alpk = 0.05
271      Crep_upper=0.9
272      Crep_sol=1.0
273
274
275C Minimum value for |T_wake - T_undist|. Used for wake top definition
276c-------------------------------------------------------------------------
277
278      delta_t_min = 0.2
279
280C 1. - Save initial values and initialize tendencies
281C --------------------------------------------------
282
283      DO k=1,klev
284      DO i=1, klon
285        deltatw0(i,k) = deltatw(i,k)
286        deltaqw0(i,k)= deltaqw(i,k)
287        te(i,k) = te0(i,k)
288        qe(i,k) = qe0(i,k)
289        dtls(i,k) = 0.
290        dqls(i,k) = 0.
291        d_deltat_gw(i,k)=0.
292        d_te(i,k) = 0.
293        d_qe(i,k) = 0.
294        d_deltatw(i,k) = 0.
295        d_deltaqw(i,k) = 0.
296!IM 060508 beg
297        d_deltatw2(i,k)=0.
298        d_deltaqw2(i,k)=0.
299!IM 060508 end
300      ENDDO
301      ENDDO
302c      sigmaw1=sigmaw
303c      IF (sigd_con.GT.sigmaw1) THEN
304c      print*, 'sigmaw,sigd_con', sigmaw, sigd_con
305c      ENDIF
306      DO i=1, klon
307cc      sigmaw(i) = amax1(sigmaw(i),sigd_con(i))
308      sigmaw(i) = amax1(sigmaw(i),sigmad)
309      sigmaw(i) = amin1(sigmaw(i),0.99)
310      sigmaw0(i) = sigmaw(i)
311      wape(i) = 0.
312      wape2(i) = 0.
313      d_sigmaw(i) = 0.
314      ktopw(i) = 0
315      ENDDO
316C
317C
318C 2. - Prognostic part
319C --------------------
320C
321C
322C 2.1 - Undisturbed area and Wake integrals
323C ---------------------------------------------------------
324
325      DO i=1, klon
326      z(i) = 0.
327      ktop(i)=0
328      kupper(i) = 0
329      sum_thu(i) = 0.
330      sum_tu(i) = 0.
331      sum_qu(i) = 0.
332      sum_thvu(i) = 0.
333      sum_dth(i) = 0.
334      sum_dq(i) = 0.
335      sum_rho(i) = 0.
336      sum_dtdwn(i) = 0.
337      sum_dqdwn(i) = 0.
338
339      av_thu(i) = 0.
340      av_tu(i) =0.
341      av_qu(i) =0.
342      av_thvu(i) = 0.
343      av_dth(i) = 0.
344      av_dq(i) = 0.
345      av_rho(i) =0.
346      av_dtdwn(i) =0.
347      av_dqdwn(i) = 0.
348      ENDDO
349c
350c Distance between wakes
351       DO i = 1,klon
352        LL(i) = (1-sqrt(sigmaw(i)))/sqrt(wdens)
353       ENDDO
354C Potential temperatures and humidity
355c----------------------------------------------------------
356      DO k =1,klev
357       DO i=1, klon
358        rho(i,k) = p(i,k)/(rd*te(i,k))
359        IF(k .eq. 1) THEN
360          rhoh(i,k) = ph(i,k)/(rd*te(i,k))
361          zhh(i,k)=0
362        ELSE
363          rhoh(i,k) = ph(i,k)*2./(rd*(te(i,k)+te(i,k-1)))
364          zhh(i,k)=(ph(i,k)-ph(i,k-1))/(-rhoh(i,k)*RG)+zhh(i,k-1)
365        ENDIF
366        the(i,k) = te(i,k)/ppi(i,k)
367        thu(i,k) = (te(i,k) - deltatw(i,k)*sigmaw(i))/ppi(i,k)
368        tu(i,k) = te(i,k) - deltatw(i,k)*sigmaw(i)
369        qu(i,k)  =  qe(i,k) - deltaqw(i,k)*sigmaw(i)
370        rhow(i,k) = p(i,k)/(rd*(te(i,k)+deltatw(i,k)))
371        dth(i,k) = deltatw(i,k)/ppi(i,k)
372       ENDDO
373      ENDDO
374       
375      DO k = 1, klev-1
376      DO i=1, klon
377        IF(k.eq.1) THEN
378          N2(i,k)=0
379        ELSE
380          N2(i,k)=amax1(0.,-RG**2/the(i,k)*rho(i,k)*(the(i,k+1)-
381     $            the(i,k-1))/(p(i,k+1)-p(i,k-1)))
382        ENDIF
383        ZH(i,k)=(zhh(i,k)+zhh(i,k+1))/2
384
385        Cgw(i,k)=sqrt(N2(i,k))*ZH(i,k)
386        Tgw(i,k)=coefgw*Cgw(i,k)/LL(i)
387      ENDDO
388      ENDDO
389
390      DO i=1, klon
391      N2(i,klev)=0
392      ZH(i,klev)=0
393      Cgw(i,klev)=0
394      Tgw(i,klev)=0
395      ENDDO
396
397c  Calcul de la masse volumique moyenne de la colonne   (bdlmd)
398c-----------------------------------------------------------------
399
400      DO k=1,klev
401       DO i=1, klon
402        epaisseur1(i,k)=0.
403        epaisseur2(i,k)=0.
404       ENDDO
405      ENDDO
406
407      DO i=1, klon
408      epaisseur1(i,1)= -(ph(i,2)-ph(i,1))/(rho(i,1)*rg)+1.
409      epaisseur2(i,1)= -(ph(i,2)-ph(i,1))/(rho(i,1)*rg)+1.
410      rhow_moyen(i,1) = rhow(i,1)
411      ENDDO
412
413      DO k = 2, klev
414      DO i=1, klon
415        epaisseur1(i,k)= -(ph(i,k+1)-ph(i,k))/(rho(i,k)*rg) +1.
416        epaisseur2(i,k)=epaisseur2(i,k-1)+epaisseur1(i,k)
417        rhow_moyen(i,k) = (rhow_moyen(i,k-1)*epaisseur2(i,k-1)+
418     $                 rhow(i,k)*epaisseur1(i,k))/epaisseur2(i,k)
419      ENDDO
420      ENDDO
421
422C
423C Choose an integration bound well above wake top
424c-----------------------------------------------------------------
425c
426C       Pupper = 50000.  ! melting level
427c       Pupper = 60000.
428c       Pupper = 80000.  ! essais pour case_e
429       DO i = 1,klon
430ccc       Pupper(i) = 0.6*ph(i,1)
431        Pupper(i) = 60000.
432       ENDDO
433
434C
435C    Determine Wake top pressure (Ptop) from buoyancy integral
436C    --------------------------------------------------------
437c
438c-1/ Pressure of the level where dth becomes less than delta_t_min.
439
440      DO i=1,klon
441      ptop_provis(i)=ph(i,1)
442      ENDDO
443      DO k= 2,klev
444      DO i=1,klon
445c
446cIM v3JYG; ptop_provis(i).LT. ph(i,1)
447c
448        IF (dth(i,k) .GT. -delta_t_min .and.
449     $      dth(i,k-1).LT. -delta_t_min .and.
450     $      ptop_provis(i).EQ. ph(i,1)) THEN
451          ptop_provis(i) = ((dth(i,k)+delta_t_min)*p(i,k-1)
452     $          - (dth(i,k-1)+delta_t_min)*p(i,k)) /
453     $          (dth(i,k) - dth(i,k-1))
454        ENDIF
455      ENDDO
456      ENDDO
457
458c-2/ dth integral
459
460      DO i=1,klon
461      sum_dth(i) = 0.
462      dthmin(i) = -delta_t_min
463      z(i) = 0.
464      ENDDO
465
466      DO k = 1,klev
467      DO i=1,klon
468        dz(i) = -(amax1(ph(i,k+1),ptop_provis(i))-Ph(i,k))/(rho(i,k)*rg)
469        IF (dz(i) .gt. 0) THEN
470          z(i) = z(i)+dz(i)
471          sum_dth(i) = sum_dth(i) + dth(i,k)*dz(i)
472          dthmin(i) = amin1(dthmin(i),dth(i,k))
473        ENDIF
474      ENDDO
475      ENDDO
476
477c-3/ height of triangle with area= sum_dth and base = dthmin
478
479      DO i=1,klon
480      hw0(i) = 2.*sum_dth(i)/amin1(dthmin(i),-0.5)
481      hw0(i) = amax1(hwmin,hw0(i))
482      ENDDO
483
484c-4/ now, get Ptop
485
486      DO i=1,klon
487      z(i) = 0.
488      ptop(i) = ph(i,1)
489      ENDDO
490
491      DO k = 1,klev
492      DO i=1,klon
493        dz(i) = amin1(-(ph(i,k+1)-ph(i,k))/(rho(i,k)*rg),hw0(i)-z(i))
494        IF (dz(i) .gt. 0) THEN
495         z(i) = z(i)+dz(i)
496         ptop(i) = ph(i,k)-rho(i,k)*rg*dz(i)
497        ENDIF
498      ENDDO
499      ENDDO
500
501
502C-5/ Determination de ktop et kupper
503
504      DO k=klev,1,-1
505      DO i=1,klon
506        IF (ph(i,k+1) .lt. ptop(i)) ktop(i)=k
507        IF (ph(i,k+1) .lt. pupper(i)) kupper(i)=k
508      ENDDO
509      ENDDO
510
511c-6/ Correct ktop and ptop
512
513      DO i = 1,klon
514        ptop_new(i)=ptop(i)
515      ENDDO
516      DO k= klev,2,-1
517      DO i=1,klon
518        IF (k .LE. ktop(i) .and.
519     $      ptop_new(i) .EQ. ptop(i) .and.
520     $      dth(i,k) .GT. -delta_t_min .and.
521     $      dth(i,k-1).LT. -delta_t_min) THEN
522          ptop_new(i) = ((dth(i,k)+delta_t_min)*p(i,k-1)
523     $          - (dth(i,k-1)+delta_t_min)*p(i,k)) /
524     $          (dth(i,k) - dth(i,k-1))
525        ENDIF
526      ENDDO
527      ENDDO
528
529      DO i=1,klon
530        ptop(i) = ptop_new(i)
531      ENDDO
532
533      DO k=klev,1,-1
534      DO i=1,klon
535        IF (ph(i,k+1) .lt. ptop(i)) ktop(i)=k
536      ENDDO
537      ENDDO
538c
539c-5/ Set deltatw & deltaqw to 0 above kupper
540c
541      DO k = 1,klev
542      DO i=1,klon
543       IF (k.GE. kupper(i)) THEN
544        deltatw(i,k) = 0.
545        deltaqw(i,k) = 0.
546       ENDIF
547      ENDDO
548      ENDDO
549c
550C
551C Vertical gradient of LS omega
552C
553      DO k = 1,klev
554      DO i=1,klon
555       IF (k.LE. kupper(i)) THEN
556        dp_omgb(i,k) = (omgb(i,k+1) - omgb(i,k))/(ph(i,k+1)-ph(i,k))
557       ENDIF
558      ENDDO
559      ENDDO
560C
561C Integrals (and wake top level number)
562C --------------------------------------
563C
564C Initialize sum_thvu to 1st level virt. pot. temp.
565
566      DO i=1,klon
567      z(i) = 1.
568      dz(i) = 1.
569      sum_thvu(i) =  thu(i,1)*(1.+eps*qu(i,1))*dz(i)
570      sum_dth(i) = 0.
571      ENDDO
572
573      DO k = 1,klev
574      DO i=1,klon
575        dz(i) = -(amax1(ph(i,k+1),ptop(i))-ph(i,k))/(rho(i,k)*rg)
576        IF (dz(i) .GT. 0) THEN
577         z(i) = z(i)+dz(i)
578         sum_thu(i) = sum_thu(i) + thu(i,k)*dz(i)
579         sum_tu(i) = sum_tu(i) + tu(i,k)*dz(i)
580         sum_qu(i) = sum_qu(i) + qu(i,k)*dz(i)
581         sum_thvu(i) = sum_thvu(i) + thu(i,k)*(1.+eps*qu(i,k))*dz(i)
582         sum_dth(i) = sum_dth(i) + dth(i,k)*dz(i)
583         sum_dq(i) = sum_dq(i) + deltaqw(i,k)*dz(i)
584         sum_rho(i) = sum_rho(i) + rhow(i,k)*dz(i)
585         sum_dtdwn(i) = sum_dtdwn(i) + dtdwn(i,k)*dz(i)
586         sum_dqdwn(i) = sum_dqdwn(i) + dqdwn(i,k)*dz(i)
587        ENDIF
588      ENDDO
589      ENDDO
590c
591      DO i=1,klon
592        hw0(i) = z(i)
593      ENDDO
594c
595C
596C 2.1 - WAPE and mean forcing computation
597C ---------------------------------------
598C
599C ---------------------------------------
600C
601C Means
602
603      DO i=1,klon
604      av_thu(i) = sum_thu(i)/hw0(i)
605      av_tu(i) = sum_tu(i)/hw0(i)
606      av_qu(i) = sum_qu(i)/hw0(i)
607      av_thvu(i) = sum_thvu(i)/hw0(i)
608c      av_thve = sum_thve/hw0
609      av_dth(i) = sum_dth(i)/hw0(i)
610      av_dq(i) = sum_dq(i)/hw0(i)
611      av_rho(i) = sum_rho(i)/hw0(i)
612      av_dtdwn(i) = sum_dtdwn(i)/hw0(i)
613      av_dqdwn(i) = sum_dqdwn(i)/hw0(i)
614
615      wape(i) = - rg*hw0(i)*(av_dth(i)
616     $     + eps*(av_thu(i)*av_dq(i)+av_dth(i)*av_qu(i)+av_dth(i)*
617     $     av_dq(i) ))/av_thvu(i)
618      ENDDO
619C
620C 2.2 Prognostic variable update
621C ------------------------------
622C
623C Filter out bad wakes
624
625      DO k = 1,klev
626       DO i=1,klon
627        IF ( wape(i) .LT. 0.) THEN
628          deltatw(i,k) = 0.
629          deltaqw(i,k) = 0.
630          dth(i,k) = 0.
631        ENDIF
632       ENDDO
633      ENDDO
634c
635      DO i=1,klon
636      IF ( wape(i) .LT. 0.) THEN
637        wape(i) = 0.
638        Cstar(i) = 0.
639        hw(i) = hwmin
640        sigmaw(i) = amax1(sigmad,sigd_con(i))
641        fip(i) = 0.
642        gwake(i) = .FALSE.
643      ELSE
644        Cstar(i) = stark*sqrt(2.*wape(i))
645        gwake(i) = .TRUE.
646      ENDIF
647      ENDDO
648
649c
650c Check qx and qw positivity
651c --------------------------
652      DO i = 1,klon
653       q0_min(i)=min(  (qe(i,1)-sigmaw(i)*deltaqw(i,1)),
654     $              (qe(i,1)+(1.-sigmaw(i))*deltaqw(i,1))  )
655      ENDDO
656      DO k = 2,klev
657      DO i = 1,klon
658        q1_min(i)=min(  (qe(i,k)-sigmaw(i)*deltaqw(i,k)),
659     $              (qe(i,k)+(1.-sigmaw(i))*deltaqw(i,k))  )
660        IF (q1_min(i).le.q0_min(i)) THEN
661          q0_min(i)=q1_min(i)
662        ENDIF
663      ENDDO
664      ENDDO
665c
666      DO i = 1,klon
667       OK_qx_qw(i) = q0_min(i) .GE. 0.
668       alpha(i) = 1.
669      ENDDO
670c
671CC -----------------------------------------------------------------
672C    Sub-time-stepping
673C    -----------------
674C
675      nsub=10
676      dtimesub=dtime/nsub
677c
678c------------------------------------------------------------
679      DO isubstep = 1,nsub
680c------------------------------------------------------------
681c
682c wk_adv is the logical flag enabling wake evolution in the time advance loop
683      DO i = 1,klon
684       wk_adv(i) = OK_qx_qw(i) .AND. alpha(i) .GE. 1.
685      ENDDO
686c
687      DO i=1,klon
688        IF (wk_adv(i)) THEN
689        gfl(i) = 2.*sqrt(3.14*wdens*sigmaw(i))
690        ENDIF
691      ENDDO
692      DO i=1,klon
693        IF (wk_adv(i)) THEN
694         d_sigmaw(i) = gfl(i)*Cstar(i)*dtimesub
695c        sigmaw(i) =sigmaw(i) + gfl(i)*Cstar(i)*dtimesub
696c        sigmaw(i) =min(sigmaw(i),0.99)     !!!!!!!!
697c        wdens = wdens0/(10.*sigmaw)
698c        sigmaw =max(sigmaw,sigd_con)
699c        sigmaw =max(sigmaw,sigmad)
700        ENDIF
701      ENDDO
702C
703C
704c calcul de la difference de vitesse verticale poche - zone non perturbee
705cIM 060208 differences par rapport au code initial; init. a 0 dp_deltomg
706cIM 060208 et omg sur les niveaux de 1 a klev+1, alors que avant l'on definit
707cIM 060208 au niveau k=1..?
708      DO k= 1,klev
709      DO i = 1,klon
710        dp_deltomg(i,k)=0.
711      ENDDO
712      ENDDO
713      DO k= 1,klev+1
714      DO i = 1,klon
715        omg(i,k)=0.
716      ENDDO
717      ENDDO
718c
719      DO i=1,klon
720        IF (wk_adv(i)) THEN
721        z(i)= 0.
722        omg(i,1) = 0.
723        dp_deltomg(i,1) = -(gfl(i)*Cstar(i))/(sigmaw(i) * (1-sigmaw(i)))
724        ENDIF
725      ENDDO
726c
727      DO k= 2,klev
728      DO i = 1,klon
729       IF( wk_adv(i) .AND. k .LE. ktop(i)) THEN
730          dz(i) = -(ph(i,k)-ph(i,k-1))/(rho(i,k-1)*rg)
731          z(i) = z(i)+dz(i)
732          dp_deltomg(i,k)= dp_deltomg(i,1)
733          omg(i,k)= dp_deltomg(i,1)*z(i)
734       ENDIF
735      ENDDO
736      ENDDO
737c
738      DO i = 1,klon
739        IF (wk_adv(i)) THEN
740        dztop(i)=-(ptop(i)-ph(i,ktop(i)))/(rho(i,ktop(i))*rg)
741        ztop(i) = z(i)+dztop(i)
742        omgtop(i)=dp_deltomg(i,1)*ztop(i)
743        ENDIF
744      ENDDO
745c
746c        -----------------
747c        From m/s to Pa/s
748c        -----------------
749c
750       DO i=1,klon
751        IF (wk_adv(i)) THEN
752        omgtop(i) = -rho(i,ktop(i))*rg*omgtop(i)
753        dp_deltomg(i,1) = omgtop(i)/(ptop(i)-ph(i,1))
754        ENDIF
755       ENDDO
756c
757      DO k= 1,klev
758      DO i = 1,klon
759       IF( wk_adv(i) .AND. k .LE. ktop(i)) THEN
760          omg(i,k) = - rho(i,k)*rg*omg(i,k)
761          dp_deltomg(i,k) = dp_deltomg(i,1)
762       ENDIF
763      ENDDO
764      ENDDO
765c
766c   raccordement lineaire de omg de ptop a pupper
767
768      DO i=1,klon
769      IF ( wk_adv(i) .AND. kupper(i) .GT. ktop(i)) THEN
770        omg(i,kupper(i)+1) = - Rg*amdwn(i,kupper(i)+1)/sigmaw(i)
771     $                + Rg*amup(i,kupper(i)+1)/(1.-sigmaw(i))
772        dp_deltomg(i,kupper(i)) = (omgtop(i)-omg(i,kupper(i)+1))/
773     $                     (ptop(i)-pupper(i))
774      ENDIF
775      ENDDO
776c
777      DO k= 1,klev
778      DO i = 1,klon
779       IF( wk_adv(i) .AND. k .GT. ktop(i) .AND. k .LE. kupper(i)) THEN
780          dp_deltomg(i,k) = dp_deltomg(i,kupper(i))
781          omg(i,k) = omgtop(i)+(ph(i,k)-ptop(i))*dp_deltomg(i,kupper(i))
782       ENDIF
783      ENDDO
784      ENDDO
785c
786c
787c--    Compute wake average vertical velocity omgbw
788c
789c
790      DO k = 1,klev+1
791      DO i=1,klon
792        IF ( wk_adv(i)) THEN
793        omgbw(i,k) = omgb(i,k)+(1.-sigmaw(i))*omg(i,k)
794        ENDIF
795      ENDDO
796      ENDDO
797c--    and its vertical gradient dp_omgbw
798c
799      DO k = 1,klev
800      DO i=1,klon
801        IF ( wk_adv(i)) THEN
802        dp_omgbw(i,k) = (omgbw(i,k+1)-omgbw(i,k))/(ph(i,k+1)-ph(i,k))
803        ENDIF
804      ENDDO
805      ENDDO
806C
807c--    Upstream coefficients for omgb velocity
808c--    (alpha_up(k) is the coefficient of the value at level k)
809c--    (1-alpha_up(k) is the coefficient of the value at level k-1)
810      DO k = 1,klev
811      DO i=1,klon
812        IF ( wk_adv(i)) THEN
813         alpha_up(i,k) = 0.
814         IF (omgb(i,k) .GT. 0.) alpha_up(i,k) = 1.
815        ENDIF
816      ENDDO
817      ENDDO
818
819c  Matrix expressing [The,deltatw] from  [Th1,Th2]
820
821      DO i=1,klon
822        IF ( wk_adv(i)) THEN
823         RRe1(i) = 1.-sigmaw(i)
824         RRe2(i) = sigmaw(i)
825        ENDIF
826      ENDDO
827      RRd1 = -1.
828      RRd2 = 1.
829c
830c--    Get [Th1,Th2], dth and [q1,q2]
831c
832      DO k= 1,klev
833      DO i = 1,klon
834       IF( wk_adv(i) .AND. k .LE. kupper(i)+1) THEN
835        dth(i,k) = deltatw(i,k)/ppi(i,k)
836        Th1(i,k) = the(i,k) - sigmaw(i)     *dth(i,k)   ! undisturbed area
837        Th2(i,k) = the(i,k) + (1.-sigmaw(i))*dth(i,k)   ! wake
838        q1(i,k) = qe(i,k) - sigmaw(i)     *deltaqw(i,k) ! undisturbed area
839        q2(i,k) = qe(i,k) + (1.-sigmaw(i))*deltaqw(i,k) ! wake
840       ENDIF
841      ENDDO
842      ENDDO
843
844      DO i=1,klon
845       D_Th1(i,1) = 0.
846       D_Th2(i,1) = 0.
847       D_dth(i,1) = 0.
848       D_q1(i,1) = 0.
849       D_q2(i,1) = 0.
850       D_dq(i,1) = 0.
851      ENDDO
852
853      DO k= 2,klev
854      DO i = 1,klon
855       IF( wk_adv(i) .AND. k .LE. kupper(i)+1) THEN
856        D_Th1(i,k) = Th1(i,k-1)-Th1(i,k)
857        D_Th2(i,k) = Th2(i,k-1)-Th2(i,k)
858        D_dth(i,k) = dth(i,k-1)-dth(i,k)
859        D_q1(i,k) = q1(i,k-1)-q1(i,k)
860        D_q2(i,k) = q2(i,k-1)-q2(i,k)
861        D_dq(i,k) = deltaqw(i,k-1)-deltaqw(i,k)
862       ENDIF
863      ENDDO
864      ENDDO
865
866      DO i=1,klon
867        IF( wk_adv(i)) THEN
868         omgbdth(i,1) = 0.
869         omgbdq(i,1) = 0.
870        ENDIF
871      ENDDO
872
873      DO k= 2,klev
874      DO i = 1,klon
875       IF( wk_adv(i) .AND. k .LE. kupper(i)+1) THEN  !   loop on interfaces
876        omgbdth(i,k) = omgb(i,k)*(    dth(i,k-1) -     dth(i,k))
877        omgbdq(i,k)  = omgb(i,k)*(deltaqw(i,k-1) - deltaqw(i,k))
878       ENDIF
879      ENDDO
880      ENDDO
881c
882c-----------------------------------------------------------------
883      DO k= 1,klev
884      DO i = 1,klon
885       IF( wk_adv(i) .AND. k .LE. kupper(i)-1) THEN
886c-----------------------------------------------------------------
887c
888c   Compute redistribution (advective) term
889c
890         d_deltatw(i,k) =
891     $             dtimesub/(Ph(i,k)-Ph(i,k+1))*(
892     $       RRd1*omg(i,k  )*sigmaw(i)     *D_Th1(i,k)
893     $      -RRd2*omg(i,k+1)*(1.-sigmaw(i))*D_Th2(i,k+1)
894     $      -(1.-alpha_up(i,k))*omgbdth(i,k) - alpha_up(i,k+1)*
895     $      omgbdth(i,k+1))*ppi(i,k)
896c         print*,'d_deltatw=',d_deltatw(i,k)
897c
898         d_deltaqw(i,k) =
899     $             dtimesub/(Ph(i,k)-Ph(i,k+1))*(
900     $       RRd1*omg(i,k  )*sigmaw(i)     *D_q1(i,k)
901     $      -RRd2*omg(i,k+1)*(1.-sigmaw(i))*D_q2(i,k+1)
902     $      -(1.-alpha_up(i,k))*omgbdq(i,k) - alpha_up(i,k+1)*
903     $      omgbdq(i,k+1))
904c         print*,'d_deltaqw=',d_deltaqw(i,k)
905c
906c   and increment large scale tendencies
907c
908
909c
910C
911CC -----------------------------------------------------------------
912         d_te(i,k) =  dtimesub*(
913     $        ( RRe1(i)*omg(i,k  )*sigmaw(i)     *D_Th1(i,k)
914     $         -RRe2(i)*omg(i,k+1)*(1.-sigmaw(i))*D_Th2(i,k+1) )
915     $               /(Ph(i,k)-Ph(i,k+1))
916     $         -sigmaw(i)*(1.-sigmaw(i))*dth(i,k)*dp_deltomg(i,k)
917     $                      )*ppi(i,k)
918c
919         d_qe(i,k) =  dtimesub*(
920     $        ( RRe1(i)*omg(i,k  )*sigmaw(i)     *D_q1(i,k)
921     $         -RRe2(i)*omg(i,k+1)*(1.-sigmaw(i))*D_q2(i,k+1) )
922     $               /(Ph(i,k)-Ph(i,k+1))
923     $         -sigmaw(i)*(1.-sigmaw(i))*deltaqw(i,k)*dp_deltomg(i,k)
924     $                      )
925       ENDIF
926
927c-------------------------------------------------------------------
928      ENDDO
929      ENDDO
930c------------------------------------------------------------------
931C
932C   Increment state variables
933
934      DO k= 1,klev
935      DO i = 1,klon
936       IF( wk_adv(i) .AND. k .LE. kupper(i)-1) THEN
937c
938c Coefficient de répartition
939
940        Crep(i,k)=Crep_sol*(ph(i,kupper(i))-ph(i,k))/(ph(i,kupper(i))
941     $          -ph(i,1))
942        Crep(i,k)=Crep(i,k)+Crep_upper*(ph(i,1)-ph(i,k))/(p(i,1)-
943     $          ph(i,kupper(i)))
944       
945
946c Reintroduce compensating subsidence term.
947
948c        dtKE(k)=(dtdwn(k)*Crep(k))/sigmaw
949c        dtKE(k)=dtKE(k)-(dtdwn(k)*(1-Crep(k))+dta(k))
950c     .                   /(1-sigmaw)
951c        dqKE(k)=(dqdwn(k)*Crep(k))/sigmaw
952c        dqKE(k)=dqKE(k)-(dqdwn(k)*(1-Crep(k))+dqa(k))
953c     .                   /(1-sigmaw)
954c
955c        dtKE(k)=(dtdwn(k)*Crep(k)+(1-Crep(k))*dta(k))/sigmaw
956c        dtKE(k)=dtKE(k)-(dtdwn(k)*(1-Crep(k))+dta(k)*Crep(k))
957c     .                   /(1-sigmaw)
958c        dqKE(k)=(dqdwn(k)*Crep(k)+(1-Crep(k))*dqa(k))/sigmaw
959c        dqKE(k)=dqKE(k)-(dqdwn(k)*(1-Crep(k))+dqa(k)*Crep(k))
960c     .                   /(1-sigmaw)
961
962        dtKE(i,k)=(dtdwn(i,k)/sigmaw(i) - dta(i,k)/(1.-sigmaw(i)))
963        dqKE(i,k)=(dqdwn(i,k)/sigmaw(i) - dqa(i,k)/(1.-sigmaw(i)))
964c        print*,'dtKE=',dtKE(k)
965c        print*,'dqKE=',dqKE(k)
966c
967        dtPBL(i,k)=(wdtPBL(i,k)/sigmaw(i) - udtPBL(i,k)/(1.-sigmaw(i)))
968        dqPBL(i,k)=(wdqPBL(i,k)/sigmaw(i) - udqPBL(i,k)/(1.-sigmaw(i)))
969c
970        spread(i,k) = (1.-sigmaw(i))*dp_deltomg(i,k)+gfl(i)*Cstar(i)/
971     $  sigmaw(i)
972
973
974c ajout d'un effet onde de gravité -Tgw(k)*deltatw(k) 03/02/06 YU Jingmei
975
976        d_deltat_gw(i,k)=d_deltat_gw(i,k)-Tgw(i,k)*deltatw(i,k)*
977     $  dtimesub
978        ff(i)=d_deltatw(i,k)/dtimesub
979
980c Sans GW
981c
982c        deltatw(k)=deltatw(k)+dtimesub*(ff+dtKE(k)-spread(k)*deltatw(k))
983c
984c GW formule 1
985c
986c        deltatw(k) = deltatw(k)+dtimesub*
987c     $         (ff+dtKE(k) - spread(k)*deltatw(k)-Tgw(k)*deltatw(k))
988c
989c GW formule 2
990
991        IF (dtimesub*Tgw(i,k).lt.1.e-10) THEN
992          d_deltatw(i,k) = dtimesub*
993     $          (ff(i)+dtKE(i,k)+dtPBL(i,k)
994     $          - spread(i,k)*deltatw(i,k)-Tgw(i,k)*deltatw(i,k))
995        ELSE
996           d_deltatw(i,k) = 1/Tgw(i,k)*(1-exp(-dtimesub*
997     $          Tgw(i,k)))*
998     $          (ff(i)+dtKE(i,k)+dtPBL(i,k)
999     $          - spread(i,k)*deltatw(i,k)-Tgw(i,k)*deltatw(i,k))
1000        ENDIF
1001
1002        dth(i,k) = deltatw(i,k)/ppi(i,k)
1003
1004        gg(i)=d_deltaqw(i,k)/dtimesub
1005
1006       d_deltaqw(i,k) = dtimesub*(gg(i)+ dqKE(i,k)+dqPBL(i,k)
1007     $                            - spread(i,k)*deltaqw(i,k))
1008
1009       d_deltatw2(i,k)=d_deltatw2(i,k)+d_deltatw(i,k)
1010       d_deltaqw2(i,k)=d_deltaqw2(i,k)+d_deltaqw(i,k)
1011       ENDIF
1012      ENDDO
1013      ENDDO
1014
1015C
1016C   Scale tendencies so that water vapour remains positive in w and x.
1017C
1018      call wake_vec_modulation(klon,klev,wk_adv,epsilon,qe,d_qe,deltaqw,
1019     $                d_deltaqw,sigmaw,d_sigmaw,alpha)
1020c
1021      DO k = 1,klev
1022      DO i = 1,klon
1023       IF( wk_adv(i) .AND. k .LE. kupper(i)) THEN
1024        d_te(i,k)=alpha(i)*d_te(i,k)
1025        d_qe(i,k)=alpha(i)*d_qe(i,k)
1026        d_deltatw(i,k)=alpha(i)*d_deltatw(i,k)
1027        d_deltaqw(i,k)=alpha(i)*d_deltaqw(i,k)
1028        d_deltat_gw(i,k)=alpha(i)*d_deltat_gw(i,k)
1029       ENDIF
1030      ENDDO
1031      ENDDO
1032      DO i = 1,klon
1033       IF( wk_adv(i)) THEN
1034        d_sigmaw(i)=alpha(i)*d_sigmaw(i)
1035       ENDIF
1036      ENDDO
1037
1038C   Update large scale variables and wake variables
1039cIM 060208 manque DO i + remplace DO k=1,kupper(i)
1040cIM 060208     DO k = 1,kupper(i)
1041      DO k= 1,klev
1042      DO i = 1,klon
1043       IF( wk_adv(i) .AND. k .LE. kupper(i)) THEN
1044        dtls(i,k)=dtls(i,k)+d_te(i,k)
1045        dqls(i,k)=dqls(i,k)+d_qe(i,k)
1046       ENDIF
1047      ENDDO
1048      ENDDO
1049      DO k= 1,klev
1050      DO i = 1,klon
1051       IF( wk_adv(i) .AND. k .LE. kupper(i)) THEN
1052        te(i,k) = te0(i,k) + dtls(i,k)
1053        qe(i,k) = qe0(i,k) + dqls(i,k)
1054        the(i,k) = te(i,k)/ppi(i,k)
1055        deltatw(i,k) = deltatw(i,k)+d_deltatw(i,k)
1056        deltaqw(i,k) = deltaqw(i,k)+d_deltaqw(i,k)
1057        dth(i,k) = deltatw(i,k)/ppi(i,k)
1058       ENDIF
1059      ENDDO
1060      ENDDO
1061      DO i = 1,klon
1062       IF( wk_adv(i)) THEN
1063        sigmaw(i) = sigmaw(i)+d_sigmaw(i)
1064       ENDIF
1065      ENDDO
1066c
1067C
1068c     Determine Ptop from buoyancy integral
1069c     ---------------------------------------
1070c
1071c-     1/ Pressure of the level where dth changes sign.
1072c
1073      DO i=1,klon
1074       IF ( wk_adv(i)) THEN
1075        Ptop_provis(i)=ph(i,1)
1076       ENDIF
1077      ENDDO
1078c
1079      DO k= 2,klev
1080      DO i=1,klon
1081        IF ( wk_adv(i) .AND.
1082     $       Ptop_provis(i) .EQ. ph(i,1) .AND.
1083     $      dth(i,k) .GT. -delta_t_min .and.
1084     $      dth(i,k-1).LT. -delta_t_min) THEN
1085          Ptop_provis(i) = ((dth(i,k)+delta_t_min)*p(i,k-1)
1086     $          - (dth(i,k-1)+delta_t_min)*p(i,k)) /(dth(i,k)
1087     $          - dth(i,k-1))
1088        ENDIF
1089      ENDDO
1090      ENDDO
1091c
1092c-     2/ dth integral
1093c
1094      DO i=1,klon
1095       sum_dth(i) = 0.
1096       dthmin(i) = -delta_t_min
1097       z(i) = 0.
1098      ENDDO
1099
1100      DO k = 1,klev
1101      DO i=1,klon
1102       IF ( wk_adv(i)) THEN
1103        dz(i) = -(amax1(ph(i,k+1),Ptop_provis(i))-Ph(i,k))/(rho(i,k)*rg)
1104        IF (dz(i) .gt. 0) THEN
1105         z(i) = z(i)+dz(i)
1106         sum_dth(i) = sum_dth(i) + dth(i,k)*dz(i)
1107         dthmin(i) = amin1(dthmin(i),dth(i,k))
1108        ENDIF
1109       ENDIF
1110      ENDDO
1111      ENDDO
1112c
1113c-     3/ height of triangle with area= sum_dth and base = dthmin
1114
1115      DO i=1,klon
1116       IF ( wk_adv(i)) THEN
1117         hw(i) = 2.*sum_dth(i)/amin1(dthmin(i),-0.5)
1118         hw(i) = amax1(hwmin,hw(i))
1119       ENDIF
1120      ENDDO
1121c
1122c-     4/ now, get Ptop
1123c
1124      DO i=1,klon
1125       ktop(i) = 0
1126       z(i)=0.
1127      ENDDO
1128c
1129      DO k = 1,klev
1130      DO i=1,klon
1131       IF ( wk_adv(i)) THEN
1132        dz(i) = amin1(-(ph(i,k+1)-Ph(i,k))/(rho(i,k)*rg),hw(i)-z(i))
1133        IF (dz(i) .gt. 0) THEN
1134         z(i) = z(i)+dz(i)
1135         Ptop(i) = Ph(i,k)-rho(i,k)*rg*dz(i)
1136         ktop(i) = k
1137        ENDIF
1138       ENDIF
1139      ENDDO
1140      ENDDO
1141c
1142c      4.5/Correct ktop and ptop
1143c
1144      DO i=1,klon
1145       IF ( wk_adv(i)) THEN
1146        Ptop_new(i)=ptop(i)
1147       ENDIF
1148      ENDDO
1149c
1150      DO k= klev,2,-1
1151      DO i=1,klon
1152cIM v3JYG; IF (k .GE. ktop(i)
1153       IF ( wk_adv(i) .AND.
1154     $      k .LE. ktop(i) .AND.
1155     $      ptop_new(i) .EQ. ptop(i) .AND.
1156     $      dth(i,k) .GT. -delta_t_min .and.
1157     $      dth(i,k-1).LT. -delta_t_min) THEN
1158          Ptop_new(i) = ((dth(i,k)+delta_t_min)*p(i,k-1)
1159     $          - (dth(i,k-1)+delta_t_min)*p(i,k)) /(dth(i,k)
1160     $          - dth(i,k-1))
1161        ENDIF
1162      ENDDO
1163      ENDDO
1164c
1165c
1166      DO i=1,klon
1167       IF ( wk_adv(i)) THEN
1168        ptop(i) = ptop_new(i)
1169       ENDIF
1170      ENDDO
1171
1172      DO k=klev,1,-1
1173      DO i=1,klon
1174        IF (ph(i,k+1) .LT. ptop(i)) ktop(i)=k
1175      ENDDO
1176      ENDDO
1177c
1178c      5/ Set deltatw & deltaqw to 0 above kupper
1179c
1180      DO k = 1,klev
1181      DO i=1,klon
1182        IF ( wk_adv(i) .AND. k .GE. kupper(i)) THEN
1183         deltatw(i,k) = 0.
1184         deltaqw(i,k) = 0.
1185        ENDIF
1186      ENDDO
1187      ENDDO
1188c
1189C
1190c-------------Cstar computation---------------------------------
1191      DO i=1, klon
1192      sum_thu(i) = 0.
1193      sum_tu(i) = 0.
1194      sum_qu(i) = 0.
1195      sum_thvu(i) = 0.
1196      sum_dth(i) = 0.
1197      sum_dq(i) = 0.
1198      sum_rho(i) = 0.
1199      sum_dtdwn(i) = 0.
1200      sum_dqdwn(i) = 0.
1201
1202      av_thu(i) = 0.
1203      av_tu(i) =0.
1204      av_qu(i) =0.
1205      av_thvu(i) = 0.
1206      av_dth(i) = 0.
1207      av_dq(i) = 0.
1208      av_rho(i) =0.
1209      av_dtdwn(i) =0.
1210      av_dqdwn(i) = 0.
1211      ENDDO
1212C
1213C Integrals (and wake top level number)
1214C --------------------------------------
1215C
1216C Initialize sum_thvu to 1st level virt. pot. temp.
1217
1218      DO i=1,klon
1219      z(i) = 1.
1220      dz(i) = 1.
1221      sum_thvu(i) =  thu(i,1)*(1.+eps*qu(i,1))*dz(i)
1222      sum_dth(i) = 0.
1223      ENDDO
1224
1225      DO k = 1,klev
1226      DO i=1,klon
1227        dz(i) = -(max(ph(i,k+1),ptop(i))-ph(i,k))/(rho(i,k)*rg)
1228        IF (dz(i) .GT. 0) THEN
1229         z(i) = z(i)+dz(i)
1230         sum_thu(i) = sum_thu(i) + thu(i,k)*dz(i)
1231         sum_tu(i) = sum_tu(i) + tu(i,k)*dz(i)
1232         sum_qu(i) = sum_qu(i) + qu(i,k)*dz(i)
1233         sum_thvu(i) = sum_thvu(i) + thu(i,k)*(1.+eps*qu(i,k))*dz(i)
1234         sum_dth(i) = sum_dth(i) + dth(i,k)*dz(i)
1235         sum_dq(i) = sum_dq(i) + deltaqw(i,k)*dz(i)
1236         sum_rho(i) = sum_rho(i) + rhow(i,k)*dz(i)
1237         sum_dtdwn(i) = sum_dtdwn(i) + dtdwn(i,k)*dz(i)
1238         sum_dqdwn(i) = sum_dqdwn(i) + dqdwn(i,k)*dz(i)
1239        ENDIF
1240      ENDDO
1241      ENDDO
1242c
1243      DO i=1,klon
1244        hw0(i) = z(i)
1245      ENDDO
1246c
1247C
1248C - WAPE and mean forcing computation
1249C ---------------------------------------
1250C
1251C ---------------------------------------
1252C
1253C Means
1254
1255      DO i=1,klon
1256       av_thu(i) = sum_thu(i)/hw0(i)
1257       av_tu(i) = sum_tu(i)/hw0(i)
1258       av_qu(i) = sum_qu(i)/hw0(i)
1259       av_thvu(i) = sum_thvu(i)/hw0(i)
1260       av_dth(i) = sum_dth(i)/hw0(i)
1261       av_dq(i) = sum_dq(i)/hw0(i)
1262       av_rho(i) = sum_rho(i)/hw0(i)
1263       av_dtdwn(i) = sum_dtdwn(i)/hw0(i)
1264       av_dqdwn(i) = sum_dqdwn(i)/hw0(i)
1265c
1266       wape(i) = - rg*hw0(i)*(av_dth(i)
1267     $     + eps*(av_thu(i)*av_dq(i)+av_dth(i)*av_qu(i)+av_dth(i)*
1268     $     av_dq(i) ))/av_thvu(i)
1269      ENDDO
1270C
1271C Filter out bad wakes
1272
1273      DO k = 1,klev
1274       DO i=1,klon
1275        IF ( wape(i) .LT. 0.) THEN
1276          deltatw(i,k) = 0.
1277          deltaqw(i,k) = 0.
1278          dth(i,k) = 0.
1279        ENDIF
1280       ENDDO
1281      ENDDO
1282c
1283      DO i=1,klon
1284      IF ( wape(i) .LT. 0.) THEN
1285        wape(i) = 0.
1286        Cstar(i) = 0.
1287        hw(i) = hwmin
1288        sigmaw(i) = max(sigmad,sigd_con(i))
1289        fip(i) = 0.
1290        gwake(i) = .FALSE.
1291      ELSE
1292        Cstar(i) = stark*sqrt(2.*wape(i))
1293        gwake(i) = .TRUE.
1294      ENDIF
1295      ENDDO
1296
1297       ENDDO      ! end sub-timestep loop
1298C
1299C -----------------------------------------------------------------
1300c   Get back to tendencies per second
1301c
1302      DO k = 1,klev
1303      DO i=1,klon
1304        IF ( wk_adv(i) .AND. k .LE. kupper(i)-1) THEN
1305         dtls(i,k) = dtls(i,k)/dtime
1306         dqls(i,k) = dqls(i,k)/dtime
1307         d_deltatw2(i,k)=d_deltatw2(i,k)/dtime
1308         d_deltaqw2(i,k)=d_deltaqw2(i,k)/dtime
1309         d_deltat_gw(i,k) = d_deltat_gw(i,k)/dtime
1310        ENDIF
1311      ENDDO
1312      ENDDO
1313c
1314c
1315c----------------------------------------------------------
1316c   Determine wake final state; recompute wape, cstar, ktop;
1317c   filter out bad wakes.
1318c----------------------------------------------------------
1319c
1320C 2.1 - Undisturbed area and Wake integrals
1321C ---------------------------------------------------------
1322
1323      DO i=1,klon
1324        z(i) = 0.
1325        sum_thu(i) = 0.
1326        sum_tu(i) = 0.
1327        sum_qu(i) = 0.
1328        sum_thvu(i) = 0.
1329        sum_dth(i) = 0.
1330        sum_dq(i) = 0.
1331        sum_rho(i) = 0.
1332        sum_dtdwn(i) = 0.
1333        sum_dqdwn(i) = 0.
1334
1335        av_thu(i) = 0.
1336        av_tu(i) =0.
1337        av_qu(i) =0.
1338        av_thvu(i) = 0.
1339        av_dth(i) = 0.
1340        av_dq(i) = 0.
1341        av_rho(i) =0.
1342        av_dtdwn(i) =0.
1343        av_dqdwn(i) = 0.
1344      ENDDO
1345C Potential temperatures and humidity
1346c----------------------------------------------------------
1347
1348      DO k =1,klev
1349      DO i=1,klon
1350       IF ( wk_adv(i)) THEN
1351        rho(i,k) = p(i,k)/(rd*te(i,k))
1352        IF(k .eq. 1) THEN
1353          rhoh(i,k) = ph(i,k)/(rd*te(i,k))
1354          zhh(i,k)=0
1355        ELSE
1356          rhoh(i,k) = ph(i,k)*2./(rd*(te(i,k)+te(i,k-1)))
1357          zhh(i,k)=(ph(i,k)-ph(i,k-1))/(-rhoh(i,k)*RG)+zhh(i,k-1)
1358        ENDIF
1359        the(i,k) = te(i,k)/ppi(i,k)
1360        thu(i,k) = (te(i,k) - deltatw(i,k)*sigmaw(i))/ppi(i,k)
1361        tu(i,k) = te(i,k) - deltatw(i,k)*sigmaw(i)
1362        qu(i,k)  =  qe(i,k) - deltaqw(i,k)*sigmaw(i)
1363        rhow(i,k) = p(i,k)/(rd*(te(i,k)+deltatw(i,k)))
1364        dth(i,k) = deltatw(i,k)/ppi(i,k)
1365       ENDIF
1366      ENDDO
1367      ENDDO
1368
1369C Integrals (and wake top level number)
1370C -----------------------------------------------------------
1371
1372C Initialize sum_thvu to 1st level virt. pot. temp.
1373
1374      DO i=1,klon
1375       IF ( wk_adv(i)) THEN
1376        z(i) = 1.
1377        dz(i) = 1.
1378        sum_thvu(i) =  thu(i,1)*(1.+eps*qu(i,1))*dz(i)
1379        sum_dth(i) = 0.
1380      ENDIF
1381      ENDDO
1382
1383      DO k = 1,klev
1384      DO i=1,klon
1385       IF ( wk_adv(i)) THEN
1386        dz(i) = -(amax1(ph(i,k+1),ptop(i))-ph(i,k))/(rho(i,k)*rg)
1387        IF (dz(i) .GT. 0) THEN
1388         z(i) = z(i)+dz(i)
1389         sum_thu(i) = sum_thu(i) + thu(i,k)*dz(i)
1390         sum_tu(i) = sum_tu(i) + tu(i,k)*dz(i)
1391         sum_qu(i) = sum_qu(i) + qu(i,k)*dz(i)
1392         sum_thvu(i) = sum_thvu(i) + thu(i,k)*(1.+eps*qu(i,k))*dz(i)
1393         sum_dth(i) = sum_dth(i) + dth(i,k)*dz(i)
1394         sum_dq(i) = sum_dq(i) + deltaqw(i,k)*dz(i)
1395         sum_rho(i) = sum_rho(i) + rhow(i,k)*dz(i)
1396         sum_dtdwn(i) = sum_dtdwn(i) + dtdwn(i,k)*dz(i)
1397         sum_dqdwn(i) = sum_dqdwn(i) + dqdwn(i,k)*dz(i)
1398        ENDIF
1399       ENDIF
1400      ENDDO
1401      ENDDO
1402c
1403      DO i=1,klon
1404       IF ( wk_adv(i)) THEN
1405        hw0(i) = z(i)
1406       ENDIF
1407      ENDDO
1408c
1409C - WAPE and mean forcing computation
1410C-------------------------------------------------------------
1411
1412C Means
1413
1414      DO i=1, klon
1415       IF ( wk_adv(i)) THEN
1416        av_thu(i) = sum_thu(i)/hw0(i)
1417        av_tu(i) = sum_tu(i)/hw0(i)
1418        av_qu(i) = sum_qu(i)/hw0(i)
1419        av_thvu(i) = sum_thvu(i)/hw0(i)
1420        av_dth(i) = sum_dth(i)/hw0(i)
1421        av_dq(i) = sum_dq(i)/hw0(i)
1422        av_rho(i) = sum_rho(i)/hw0(i)
1423        av_dtdwn(i) = sum_dtdwn(i)/hw0(i)
1424        av_dqdwn(i) = sum_dqdwn(i)/hw0(i)
1425
1426        wape2(i) = - rg*hw0(i)*(av_dth(i)
1427     $     + eps*(av_thu(i)*av_dq(i)+av_dth(i)*av_qu(i)+
1428     $     av_dth(i)*av_dq(i) ))/av_thvu(i)
1429       ENDIF
1430      ENDDO
1431
1432C Prognostic variable update
1433C ------------------------------------------------------------
1434
1435C Filter out bad wakes
1436c
1437      DO k = 1,klev
1438      DO i=1,klon
1439        IF ( wk_adv(i) .AND. wape2(i) .LT. 0.) THEN
1440          deltatw(i,k) = 0.
1441          deltaqw(i,k) = 0.
1442          dth(i,k) = 0.
1443        ENDIF
1444      ENDDO
1445      ENDDO
1446c
1447
1448      DO i=1, klon
1449       IF ( wk_adv(i)) THEN
1450       IF ( wape2(i) .LT. 0.) THEN
1451        wape2(i) = 0.
1452        Cstar2(i) = 0.
1453        hw(i) = hwmin
1454        sigmaw(i) = amax1(sigmad,sigd_con(i))
1455        fip(i) = 0.
1456        gwake(i) = .FALSE.
1457      ELSE
1458        if(prt_level.ge.10) print*,'wape2>0'
1459        Cstar2(i) = stark*sqrt(2.*wape2(i))
1460        gwake(i) = .TRUE.
1461      ENDIF
1462      ENDIF
1463      ENDDO
1464c
1465      DO i=1, klon
1466       IF ( wk_adv(i)) THEN
1467        ktopw(i) = ktop(i)
1468       ENDIF
1469      ENDDO
1470c
1471      DO i=1, klon
1472       IF ( wk_adv(i)) THEN
1473       IF (ktopw(i) .gt. 0 .and. gwake(i)) then
1474
1475Cjyg1     Utilisation d'un h_efficace constant ( ~ feeding layer)
1476ccc       heff = 600.
1477C      Utilisation de la hauteur hw
1478cc       heff = 0.7*hw
1479       heff(i) = hw(i)
1480
1481       FIP(i) = 0.5*rho(i,ktopw(i))*Cstar2(i)**3*heff(i)*2*
1482     $      sqrt(sigmaw(i)*wdens*3.14)
1483       FIP(i) = alpk * FIP(i)
1484Cjyg2
1485       ELSE
1486         FIP(i) = 0.
1487       ENDIF
1488       ENDIF
1489      ENDDO
1490c
1491C   Limitation de sigmaw
1492c
1493C   sécurité : si le wake occuppe plus de 90 % de la surface de la maille,
1494C              alors il disparait en se mélangeant à la partie undisturbed
1495c
1496      sigmaw_max = 0.9
1497      DO k = 1,klev
1498       DO i=1, klon
1499c correction NICOLAS     $     ((wape(i).ge.wape2(i)).and.(wape2(i).le.1.0))) THEN
1500!         print*,'wape wape2 ktopw OK_qx_qw =',
1501!     $           wape(i),wape2(i),ktopw(i),OK_qx_qw(i)
1502         IF ((sigmaw(i).GT.sigmaw_max).or.
1503     $     ((wape(i).ge.wape2(i)).and.(wape2(i).le.1.0)).or.
1504     $      (ktopw(i).le.2) .OR.
1505     $     .not. OK_qx_qw(i)) THEN
1506cIM cf NR/JYG 251108  $     ((wape(i).ge.wape2(i)).and.(wape2(i).le.1.0))) THEN
1507ccc      IF (sigmaw(i).GT.0.9) THEN
1508          dtls(i,k) = 0.
1509          dqls(i,k) = 0.
1510          deltatw(i,k) = 0.
1511          deltaqw(i,k) = 0.
1512        ENDIF
1513       ENDDO
1514      ENDDO
1515c
1516      DO i=1, klon
1517         IF ( (sigmaw(i).GT.sigmaw_max).or.
1518     $      ((wape(i).ge.wape2(i)).and.(wape2(i).le.1.0)).or.
1519     $      (ktopw(i).le.2) .OR.
1520     $     .not. OK_qx_qw(i)) THEN
1521! correction NICOLAS     $     ((wape(i).ge.wape2(i)).and.(wape2(i).le.1.0))) THEN
1522ccc      IF (sigmaw(i).GT.0.9) THEN
1523         wape(i) = 0.
1524         hw(i) = hwmin
1525         sigmaw(i) = sigmad
1526         fip(i) = 0.
1527        ELSE
1528         wape(i) = wape2(i)
1529        ENDIF
1530      ENDDO
1531c
1532c
1533      RETURN
1534      END
1535
1536      SUBROUTINE wake_vec_modulation(nlon,nl,wk_adv,epsilon,qe,d_qe,
1537     $           deltaqw,d_deltaqw,sigmaw,d_sigmaw,alpha)
1538c------------------------------------------------------
1539cDtermination du coefficient alpha tel que les tendances
1540c corriges alpha*d_G, pour toutes les grandeurs G, correspondent
1541c a une humidite positive dans la zone (x) et dans la zone (w).
1542c------------------------------------------------------
1543c
1544 
1545c  Input
1546      REAL qe(nlon,nl),d_qe(nlon,nl)
1547      REAL deltaqw(nlon,nl),d_deltaqw(nlon,nl)
1548      REAL sigmaw(nlon),d_sigmaw(nlon)
1549      LOGICAL wk_adv(nlon)
1550      INTEGER nl,nlon
1551c  Output
1552      REAL alpha(nlon)
1553c  Internal variables
1554      REAL alpha1(nlon)
1555      REAL x,a,b,c,discrim,zeta(nlon)
1556      REAL epsilon
1557!      DATA epsilon/1.e-9/
1558c
1559      DO k=1,nl
1560      DO i = 1,nlon
1561       IF (wk_adv(i)) THEN
1562        IF ((deltaqw(i,k)+d_deltaqw(i,k)).ge.0.) then
1563         zeta(i)=0.
1564        ELSE
1565         zeta(i)=1.
1566        END IF
1567       ENDIF
1568      ENDDO
1569      DO i = 1,nlon
1570       IF (wk_adv(i)) THEN
1571        x = qe(i,k)+(zeta(i)-sigmaw(i))*deltaqw(i,k)
1572     $   +d_qe(i,k)+(zeta(i)-sigmaw(i))*d_deltaqw(i,k)
1573     $   -d_sigmaw(i)*(deltaqw(i,k)+d_deltaqw(i,k))
1574      a=-d_sigmaw(i)*d_deltaqw(i,k)
1575      b=d_qe(i,k)+(zeta(i)-sigmaw(i))*d_deltaqw(i,k)
1576     $           -deltaqw(i,k)*d_sigmaw(i)
1577!      c=qe(i,k)+(zeta(i)-sigmaw(i))*deltaqw(i,k)-epsilon
1578       c=qe(i,k)+(zeta(i)-sigmaw(i))*deltaqw(i,k)
1579
1580      discrim=b*b-4.*a*c
1581!       print*,'ZETA *********************' 
1582!       print*,'zeta sigmaw ',zeta(:)
1583!       print*,'SIGMA *********************'
1584!       print*,'sigmaw ',sigmaw(:)
1585
1586!       print*,' x ************************'
1587!       print*,'x ',x
1588!       print*,'  a+b ************************'
1589!       print*,'a+b ',a+b
1590
1591!       print*,'a b c delta zeta ',a,b,c,discrim
1592        IF (a+b .GE. 0.) THEN
1593         alpha1(i)=1.
1594        ELSE
1595         IF (x .GE. 0.) THEN
1596            alpha1(i)=1.
1597         ELSE
1598!              IF (a .GE. 0.) THEN
1599              IF (a .GT. 0.) THEN
1600!       print*,'a b c delta zeta ',a,b,c,discrim,zeta(i)
1601!       print*,'-b+sqrt(discrim) ',-b+sqrt(discrim)
1602                 alpha1(i)=0.9*min(   (2.*c)/(-b+sqrt(discrim)),
1603     $                        (-b+sqrt(discrim))/(2.*a)   )
1604              ELSE IF (a.eq.0.) THEN
1605                 alpha1(i)=0.9*(-c/b)
1606              ELSE
1607!       print*,'a b c delta zeta ',a,b,c,discrim,zeta(i)
1608!       print*,'-b+sqrt(discrim) ',-b+sqrt(discrim)
1609                 alpha1(i)=0.9*max(   (2.*c)/(-b+sqrt(discrim)),
1610     $                        (-b+sqrt(discrim))/(2.*a)   )
1611              ENDIF
1612         ENDIF
1613        ENDIF
1614       ENDIF
1615      ENDDO
1616      ENDDO
1617c
1618      DO i = 1,nlon
1619       IF (wk_adv(i)) THEN
1620        alpha(i) = min(alpha(i),alpha1(i))
1621       ENDIF
1622      ENDDO
1623c
1624      return
1625      end
1626
1627      Subroutine WAKE_scal (p,ph,ppi,dtime,sigd_con
1628     :                ,te0,qe0,omgb
1629     :                ,dtdwn,dqdwn,amdwn,amup,dta,dqa
1630     :                ,wdtPBL,wdqPBL,udtPBL,udqPBL
1631     o                ,deltatw,deltaqw,dth,hw,sigmaw,wape,fip,gfl
1632     o                ,dtls,dqls
1633     o                ,ktopw,omgbdth,dp_omgb,wdens
1634     o                ,tu,qu
1635     o                ,dtKE,dqKE
1636     o                ,dtPBL,dqPBL
1637     o                ,omg,dp_deltomg,spread
1638     o                ,Cstar,d_deltat_gw
1639     o                ,d_deltatw2,d_deltaqw2)
1640
1641***************************************************************
1642*                                                             *
1643* WAKE                                                        *
1644*      retour a un Pupper fixe                                *
1645*                                                             *
1646* written by   :  GRANDPEIX Jean-Yves   09/03/2000            *
1647* modified by :   ROEHRIG Romain        01/29/2007            *
1648***************************************************************
1649c
1650      USE dimphy
1651      IMPLICIT none
1652c============================================================================
1653C
1654C
1655C   But : Decrire le comportement des poches froides apparaissant dans les
1656C        grands systemes convectifs, et fournir l'energie disponible pour
1657C        le declenchement de nouvelles colonnes convectives.
1658C
1659C   Variables d'etat : deltatw    : ecart de temperature wake-undisturbed area
1660C                      deltaqw    : ecart d'humidite wake-undisturbed area
1661C                      sigmaw     : fraction d'aire occupee par la poche.
1662C
1663C   Variable de sortie :
1664c
1665c                        wape : WAke Potential Energy
1666c                        fip  : Front Incident Power (W/m2) - ALP
1667c                        gfl  : Gust Front Length per unit area (m-1)
1668C                        dtls : large scale temperature tendency due to wake
1669C                        dqls : large scale humidity tendency due to wake
1670C                        hw   : hauteur de la poche
1671C                     dp_omgb : vertical gradient of large scale omega
1672C                      omgbdth: flux of Delta_Theta transported by LS omega
1673C                      dtKE   : differential heating (wake - unpertubed)
1674C                      dqKE   : differential moistening (wake - unpertubed)
1675C                      omg    : Delta_omg =vertical velocity diff. wake-undist. (Pa/s)
1676C                 dp_deltomg  : vertical gradient of omg (s-1)
1677C                     spread  : spreading term in dt_wake and dq_wake
1678C                 deltatw     : updated temperature difference (T_w-T_u).
1679C                 deltaqw     : updated humidity difference (q_w-q_u).
1680C                 sigmaw      : updated wake fractional area.
1681C                 d_deltat_gw : delta T tendency due to GW
1682c
1683C   Variables d'entree :
1684c
1685c                        aire : aire de la maille
1686c                        te0  : temperature dans l'environnement  (K)
1687C                        qe0  : humidite dans l'environnement     (kg/kg)
1688C                        omgb : vitesse verticale moyenne sur la maille (Pa/s)
1689C                        dtdwn: source de chaleur due aux descentes (K/s)
1690C                        dqdwn: source d'humidite due aux descentes (kg/kg/s)
1691C                        dta  : source de chaleur due courants satures et detrain  (K/s)
1692C                        dqa  : source d'humidite due aux courants satures et detra (kg/kg/s)
1693C                        amdwn: flux de masse total des descentes, par unite de
1694C                                surface de la maille (kg/m2/s)
1695C                        amup : flux de masse total des ascendances, par unite de
1696C                                surface de la maille (kg/m2/s)
1697C                        p    : pressions aux milieux des couches (Pa)
1698C                        ph   : pressions aux interfaces (Pa)
1699C                        ppi  : (p/p_0)**kapa (adim)
1700C                        dtime: increment temporel (s)
1701c
1702C   Variables internes :
1703c
1704c                        rhow : masse volumique de la poche froide
1705C                        rho  : environment density at P levels
1706C                        rhoh : environment density at Ph levels
1707C                        te   : environment temperature | may change within
1708C                        qe   : environment humidity    | sub-time-stepping
1709C                        the  : environment potential temperature
1710C                        thu  : potential temperature in undisturbed area
1711C                        tu   :  temperature  in undisturbed area
1712C                        qu   : humidity in undisturbed area
1713C                      dp_omgb: vertical gradient og LS omega
1714C                      omgbw  : wake average vertical omega
1715C                     dp_omgbw: vertical gradient of omgbw
1716C                      omgbdq : flux of Delta_q transported by LS omega
1717C                        dth  : potential temperature diff. wake-undist.
1718C                        th1  : first pot. temp. for vertical advection (=thu)
1719C                        th2  : second pot. temp. for vertical advection (=thw)
1720C                        q1   : first humidity for vertical advection
1721C                        q2   : second humidity for vertical advection
1722C                     d_deltatw   : terme de redistribution pour deltatw
1723C                     d_deltaqw   : terme de redistribution pour deltaqw
1724C                      deltatw0   : deltatw initial
1725C                      deltaqw0   : deltaqw initial
1726C                      hw0    : hw initial
1727C                      sigmaw0: sigmaw initial
1728C                      amflux : horizontal mass flux through wake boundary
1729C                      wdens  : number of wakes per unit area (3D) or per
1730C                               unit length (2D)
1731C                      Tgw    : 1 sur la période de onde de gravité
1732c                      Cgw    : vitesse de propagation de onde de gravité
1733c                      LL     : distance entre 2 poches
1734
1735c-------------------------------------------------------------------------
1736c          Déclaration de variables
1737c-------------------------------------------------------------------------
1738
1739#include "dimensions.h"
1740cccc#include "dimphy.h"
1741#include "YOMCST.h"
1742#include "cvthermo.h"
1743#include "iniprint.h"
1744
1745c Arguments en entree
1746c--------------------
1747
1748      REAL p(klev),ph(klev+1),ppi(klev)
1749      REAL dtime
1750      REAL te0(klev),qe0(klev)
1751      REAL omgb(klev+1)
1752      REAL dtdwn(klev), dqdwn(klev)
1753      REAL wdtPBL(klev),wdqPBL(klev)
1754      REAL udtPBL(klev),udqPBL(klev)
1755      REAL amdwn(klev), amup(klev)
1756      REAL dta(klev), dqa(klev)
1757      REAL sigd_con
1758
1759c Sorties
1760c--------
1761
1762      REAL deltatw(klev), deltaqw(klev), dth(klev)
1763      REAL tu(klev), qu(klev)
1764      REAL dtls(klev), dqls(klev)
1765      REAL dtKE(klev), dqKE(klev)
1766      REAL dtPBL(klev), dqPBL(klev)
1767      REAL spread(klev)
1768      REAL d_deltatgw(klev)
1769      REAL d_deltatw2(klev), d_deltaqw2(klev)
1770      REAL omgbdth(klev+1), omg(klev+1)
1771      REAL dp_omgb(klev), dp_deltomg(klev)
1772      REAL d_deltat_gw(klev)
1773      REAL hw, sigmaw, wape, fip, gfl, Cstar
1774      INTEGER ktopw
1775
1776c Variables internes
1777c-------------------
1778
1779c Variables à fixer
1780      REAL ALON
1781      REAL coefgw
1782      REAL wdens0, wdens
1783      REAL stark
1784      REAL alpk
1785      REAL delta_t_min
1786      REAL Pupper
1787      INTEGER nsub
1788      REAL dtimesub
1789      REAL sigmad, hwmin
1790
1791c Variables de sauvegarde
1792      REAL deltatw0(klev)
1793      REAL deltaqw0(klev)
1794      REAL te(klev), qe(klev)
1795      REAL sigmaw0, sigmaw1
1796
1797c Variables pour les GW
1798      REAL LL
1799      REAL N2(klev)
1800      REAL Cgw(klev)
1801      REAL Tgw(klev)
1802
1803c Variables liées au calcul de hw
1804      REAL ptop_provis, ptop, ptop_new
1805      REAL sum_dth
1806      REAL dthmin
1807      REAL z, dz, hw0
1808      INTEGER ktop, kupper
1809
1810c Autres variables internes
1811      INTEGER isubstep, k
1812
1813      REAL sum_thu, sum_tu, sum_qu,sum_thvu
1814      REAL sum_dq, sum_rho
1815      REAL sum_dtdwn, sum_dqdwn
1816      REAL av_thu, av_tu, av_qu, av_thvu
1817      REAL av_dth, av_dq, av_rho
1818      REAL av_dtdwn, av_dqdwn
1819
1820      REAL rho(klev), rhoh(klev+1), rhow(klev)
1821      REAL rhow_moyen(klev)
1822      REAL zh(klev), zhh(klev+1)
1823      REAL epaisseur1(klev), epaisseur2(klev)
1824
1825      REAL the(klev), thu(klev)
1826
1827      REAL d_deltatw(klev), d_deltaqw(klev)
1828
1829      REAL omgbw(klev+1), omgtop
1830      REAL dp_omgbw(klev)
1831      REAL ztop, dztop
1832      REAL alpha_up(klev)
1833     
1834      REAL RRe1, RRe2, RRd1, RRd2
1835      REAL Th1(klev), Th2(klev), q1(klev), q2(klev)
1836      REAL D_Th1(klev), D_Th2(klev), D_dth(klev)
1837      REAL D_q1(klev), D_q2(klev), D_dq(klev)
1838      REAL omgbdq(klev)
1839
1840      REAL ff, gg
1841      REAL wape2, Cstar2, heff
1842
1843      REAL Crep(klev)
1844      REAL Crep_upper, Crep_sol
1845
1846C-------------------------------------------------------------------------
1847c         Initialisations
1848c-------------------------------------------------------------------------
1849
1850c      print*, 'wake initialisations'
1851
1852c   Essais d'initialisation avec sigmaw = 0.02 et hw = 10.
1853c-------------------------------------------------------------------------
1854
1855      DATA sigmad, hwmin /.02,10./
1856
1857C Longueur de maille (en m)
1858c-------------------------------------------------------------------------
1859
1860c      ALON = 3.e5
1861      ALON = 1.e6
1862
1863
1864C Configuration de coefgw,stark,wdens (22/02/06 by YU Jingmei)
1865c
1866c      coefgw : Coefficient pour les ondes de gravité
1867c       stark : Coefficient k dans Cstar=k*sqrt(2*WAPE)
1868c       wdens : Densité de poche froide par maille
1869c-------------------------------------------------------------------------
1870
1871      coefgw=10
1872c      coefgw=1
1873c      wdens0 = 1.0/(alon**2)   
1874      wdens = 1.0/(alon**2)       
1875      stark = 0.50
1876cCRtest
1877      alpk=0.1
1878c      alpk = 1.0
1879c      alpk = 0.5
1880c      alpk = 0.05
1881      Crep_upper=0.9
1882      Crep_sol=1.0
1883
1884
1885C Minimum value for |T_wake - T_undist|. Used for wake top definition
1886c-------------------------------------------------------------------------
1887
1888      delta_t_min = 0.2
1889
1890
1891C 1. - Save initial values and initialize tendencies
1892C --------------------------------------------------
1893
1894      DO k=1,klev
1895        deltatw0(k) = deltatw(k)
1896        deltaqw0(k)= deltaqw(k)
1897        te(k) = te0(k)
1898        qe(k) = qe0(k)
1899        dtls(k) = 0.
1900        dqls(k) = 0.
1901        d_deltat_gw(k)=0.
1902        d_deltatw2(k)=0.
1903        d_deltaqw2(k)=0.
1904      ENDDO
1905c      sigmaw1=sigmaw
1906c      IF (sigd_con.GT.sigmaw1) THEN
1907c      print*, 'sigmaw,sigd_con', sigmaw, sigd_con
1908c      ENDIF
1909      sigmaw = max(sigmaw,sigd_con)
1910      sigmaw = max(sigmaw,sigmad)
1911      sigmaw = min(sigmaw,0.99)
1912      sigmaw0 = sigmaw
1913c      wdens=wdens0/(10.*sigmaw)
1914c      IF (sigd_con.GT.sigmaw1) THEN
1915c      print*, 'sigmaw1,sigd1', sigmaw, sigd_con
1916c      ENDIF
1917
1918C 2. - Prognostic part
1919C =========================================================
1920
1921c      print *, 'prognostic wake computation'
1922
1923
1924C 2.1 - Undisturbed area and Wake integrals
1925C ---------------------------------------------------------
1926
1927      z = 0.
1928      ktop=0
1929      kupper = 0
1930      sum_thu = 0.
1931      sum_tu = 0.
1932      sum_qu = 0.
1933      sum_thvu = 0.
1934      sum_dth = 0.
1935      sum_dq = 0.
1936      sum_rho = 0.
1937      sum_dtdwn = 0.
1938      sum_dqdwn = 0.
1939
1940      av_thu = 0.
1941      av_tu =0.
1942      av_qu =0.
1943      av_thvu = 0.
1944      av_dth = 0.
1945      av_dq = 0.
1946      av_rho =0.
1947      av_dtdwn =0.
1948      av_dqdwn = 0.
1949
1950C Potential temperatures and humidity
1951c----------------------------------------------------------
1952
1953      DO k =1,klev
1954        rho(k) = p(k)/(rd*te(k))
1955        IF(k .eq. 1) THEN
1956          rhoh(k) = ph(k)/(rd*te(k))
1957          zhh(k)=0
1958        ELSE
1959          rhoh(k) = ph(k)*2./(rd*(te(k)+te(k-1)))
1960          zhh(k)=(ph(k)-ph(k-1))/(-rhoh(k)*RG)+zhh(k-1)
1961        ENDIF
1962        the(k) = te(k)/ppi(k)
1963        thu(k) = (te(k) - deltatw(k)*sigmaw)/ppi(k)
1964        tu(k) = te(k) - deltatw(k)*sigmaw
1965        qu(k)  =  qe(k) - deltaqw(k)*sigmaw
1966        rhow(k) = p(k)/(rd*(te(k)+deltatw(k)))
1967        dth(k) = deltatw(k)/ppi(k)
1968        LL = (1-sqrt(sigmaw))/sqrt(wdens)       
1969      ENDDO
1970       
1971      DO k = 1, klev-1
1972        IF(k.eq.1) THEN
1973          N2(k)=0
1974        ELSE
1975          N2(k)=max(0.,-RG**2/the(k)*rho(k)*(the(k+1)-the(k-1))
1976     $           /(p(k+1)-p(k-1)))
1977        ENDIF
1978        ZH(k)=(zhh(k)+zhh(k+1))/2
1979
1980        Cgw(k)=sqrt(N2(k))*ZH(k)
1981        Tgw(k)=coefgw*Cgw(k)/LL
1982      ENDDO
1983         
1984      N2(klev)=0
1985      ZH(klev)=0
1986      Cgw(klev)=0
1987      Tgw(klev)=0
1988
1989c  Calcul de la masse volumique moyenne de la colonne
1990c-----------------------------------------------------------------
1991
1992      DO k=1,klev
1993        epaisseur1(k)=0.
1994        epaisseur2(k)=0.
1995      ENDDO
1996
1997      epaisseur1(1)= -(Ph(2)-Ph(1))/(rho(1)*rg)+1.
1998      epaisseur2(1)= -(Ph(2)-Ph(1))/(rho(1)*rg)+1.
1999      rhow_moyen(1) = rhow(1)
2000
2001      DO k = 2, klev
2002        epaisseur1(k)= -(Ph(k+1)-Ph(k))/(rho(k)*rg) +1.
2003        epaisseur2(k)=epaisseur2(k-1)+epaisseur1(k)
2004        rhow_moyen(k) = (rhow_moyen(k-1)*epaisseur2(k-1)+
2005     $                 rhow(k)*epaisseur1(k))/epaisseur2(k)
2006      ENDDO
2007
2008
2009C Choose an integration bound well above wake top
2010c-----------------------------------------------------------------
2011
2012c       Pupper = 50000.  ! melting level
2013       Pupper = 60000.
2014c       Pupper = 70000.
2015
2016
2017C    Determine Wake top pressure (Ptop) from buoyancy integral
2018C-----------------------------------------------------------------
2019
2020c-1/ Pressure of the level where dth becomes less than delta_t_min.
2021
2022      Ptop_provis=ph(1)
2023      DO k= 2,klev
2024        IF (dth(k) .GT. -delta_t_min .and.
2025     $      dth(k-1).LT. -delta_t_min) THEN
2026          Ptop_provis = ((dth(k)+delta_t_min)*p(k-1)
2027     $          - (dth(k-1)+delta_t_min)*p(k)) /(dth(k) - dth(k-1))
2028          GO TO 25
2029        ENDIF
2030      ENDDO
203125    CONTINUE
2032
2033c-2/ dth integral
2034
2035      sum_dth = 0.
2036      dthmin = -delta_t_min
2037      z = 0.
2038
2039      DO k = 1,klev
2040        dz = -(max(ph(k+1),Ptop_provis)-Ph(k))/(rho(k)*rg)
2041        IF (dz .le. 0) GO TO 40
2042        z = z+dz
2043        sum_dth = sum_dth + dth(k)*dz
2044        dthmin = min(dthmin,dth(k))
2045      ENDDO
204640    CONTINUE
2047
2048c-3/ height of triangle with area= sum_dth and base = dthmin
2049
2050      hw0 = 2.*sum_dth/min(dthmin,-0.5)
2051      hw0 = max(hwmin,hw0)
2052
2053c-4/ now, get Ptop
2054
2055      z = 0.
2056      ptop = ph(1)
2057
2058      DO k = 1,klev
2059        dz = min(-(ph(k+1)-Ph(k))/(rho(k)*rg),hw0-z)
2060        IF (dz .le. 0) GO TO 45
2061        z = z+dz
2062        Ptop = Ph(k)-rho(k)*rg*dz
2063      ENDDO
206445    CONTINUE
2065
2066
2067C-5/ Determination de ktop et kupper
2068
2069      DO k=klev,1,-1
2070        IF (ph(k+1) .lt. ptop) ktop=k
2071        IF (ph(k+1) .lt. pupper) kupper=k
2072      ENDDO
2073
2074c-6/ Correct ktop and ptop
2075
2076      Ptop_new=ptop
2077      DO k= ktop,2,-1
2078        IF (dth(k) .GT. -delta_t_min .and.
2079     $      dth(k-1).LT. -delta_t_min) THEN
2080          Ptop_new = ((dth(k)+delta_t_min)*p(k-1)
2081     $          - (dth(k-1)+delta_t_min)*p(k)) /(dth(k) - dth(k-1))
2082          GO TO 225
2083        ENDIF
2084      ENDDO
2085225   CONTINUE
2086
2087      ptop = ptop_new
2088
2089      DO k=klev,1,-1
2090        IF (ph(k+1) .lt. ptop) ktop=k
2091      ENDDO
2092
2093c Set deltatw & deltaqw to 0 above kupper
2094c-----------------------------------------------------------
2095
2096      DO k = kupper,klev
2097        deltatw(k) = 0.
2098        deltaqw(k) = 0.
2099      ENDDO
2100
2101
2102C Vertical gradient of LS omega
2103C------------------------------------------------------------
2104
2105      DO k = 1,kupper
2106        dp_omgb(k) = (omgb(k+1) - omgb(k))/(ph(k+1)-ph(k))
2107      ENDDO
2108
2109
2110C Integrals (and wake top level number)
2111C -----------------------------------------------------------
2112
2113C Initialize sum_thvu to 1st level virt. pot. temp.
2114
2115      z = 1.
2116      dz = 1.
2117      sum_thvu =  thu(1)*(1.+eps*qu(1))*dz
2118      sum_dth = 0.
2119
2120      DO k = 1,klev
2121        dz = -(max(ph(k+1),Ptop)-Ph(k))/(rho(k)*rg)
2122        IF (dz .LE. 0) GO TO 50
2123        z = z+dz
2124        sum_thu = sum_thu + thu(k)*dz
2125        sum_tu = sum_tu + tu(k)*dz
2126        sum_qu = sum_qu + qu(k)*dz
2127        sum_thvu = sum_thvu + thu(k)*(1.+eps*qu(k))*dz
2128        sum_dth = sum_dth + dth(k)*dz
2129        sum_dq = sum_dq + deltaqw(k)*dz
2130        sum_rho = sum_rho + rhow(k)*dz
2131        sum_dtdwn = sum_dtdwn + dtdwn(k)*dz
2132        sum_dqdwn = sum_dqdwn + dqdwn(k)*dz
2133      ENDDO
213450    CONTINUE
2135
2136      hw0 = z
2137
2138C 2.1 - WAPE and mean forcing computation
2139C-------------------------------------------------------------
2140
2141C Means
2142
2143      av_thu = sum_thu/hw0
2144      av_tu = sum_tu/hw0
2145      av_qu = sum_qu/hw0
2146      av_thvu = sum_thvu/hw0
2147c      av_thve = sum_thve/hw0
2148      av_dth = sum_dth/hw0
2149      av_dq = sum_dq/hw0
2150      av_rho = sum_rho/hw0
2151      av_dtdwn = sum_dtdwn/hw0
2152      av_dqdwn = sum_dqdwn/hw0
2153
2154      wape = - rg*hw0*(av_dth
2155     $     + eps*(av_thu*av_dq+av_dth*av_qu+av_dth*av_dq ))/av_thvu
2156
2157C 2.2 Prognostic variable update
2158C ------------------------------------------------------------
2159
2160C Filter out bad wakes
2161
2162      IF ( wape .LT. 0.) THEN
2163        if(prt_level.ge.10) print*,'wape<0'
2164        wape = 0.
2165        hw = hwmin
2166        sigmaw = max(sigmad,sigd_con)
2167        fip = 0.
2168        DO k = 1,klev
2169          deltatw(k) = 0.
2170          deltaqw(k) = 0.
2171          dth(k) = 0.
2172        ENDDO
2173      ELSE
2174        if(prt_level.ge.10) print*,'wape>0'
2175        Cstar = stark*sqrt(2.*wape)
2176      ENDIF
2177
2178C------------------------------------------------------------------
2179C    Sub-time-stepping
2180C------------------------------------------------------------------
2181
2182c      nsub=36
2183      nsub=10
2184      dtimesub=dtime/nsub
2185
2186c------------------------------------------------------------
2187      DO isubstep = 1,nsub
2188c------------------------------------------------------------
2189
2190c        print*,'---------------','substep=',isubstep,'-------------'
2191
2192c  Evolution of sigmaw
2193
2194
2195        gfl = 2.*sqrt(3.14*wdens*sigmaw)           
2196
2197        sigmaw =sigmaw + gfl*Cstar*dtimesub
2198        sigmaw =min(sigmaw,0.99)     !!!!!!!!
2199c        wdens = wdens0/(10.*sigmaw)
2200c        sigmaw =max(sigmaw,sigd_con)
2201c        sigmaw =max(sigmaw,sigmad)
2202
2203c calcul de la difference de vitesse verticale poche - zone non perturbee
2204
2205        z= 0.
2206        dp_deltomg(1:klev)=0.
2207        omg(1:klev+1)=0.
2208
2209        omg(1) = 0.
2210        dp_deltomg(1) = -(gfl*Cstar)/(sigmaw * (1-sigmaw))
2211
2212        DO k=2,ktop
2213          dz = -(Ph(k)-Ph(k-1))/(rho(k-1)*rg)
2214          z = z+dz
2215          dp_deltomg(k)= dp_deltomg(1)
2216          omg(k)= dp_deltomg(1)*z
2217        ENDDO
2218
2219        dztop=-(Ptop-Ph(ktop))/(rho(ktop)*rg)
2220        ztop = z+dztop
2221        omgtop=dp_deltomg(1)*ztop
2222
2223
2224c Conversion de la vitesse verticale de m/s a Pa/s
2225
2226        omgtop = -rho(ktop)*rg*omgtop
2227        dp_deltomg(1) = omgtop/(ptop-ph(1))
2228
2229        DO k = 1,ktop
2230          omg(k) = - rho(k)*rg*omg(k)
2231          dp_deltomg(k) = dp_deltomg(1)
2232        ENDDO
2233
2234c   raccordement lineaire de omg de ptop a pupper
2235
2236      IF (kupper .GT. ktop) THEN
2237        omg(kupper+1) = - Rg*amdwn(kupper+1)/sigmaw
2238     $                + Rg*amup(kupper+1)/(1.-sigmaw)
2239        dp_deltomg(kupper) = (omgtop-omg(kupper+1))/(Ptop-Pupper)
2240        DO k=ktop+1,kupper
2241          dp_deltomg(k) = dp_deltomg(kupper)
2242          omg(k) = omgtop+(ph(k)-Ptop)*dp_deltomg(kupper)
2243        ENDDO
2244      ENDIF
2245
2246c   Compute wake average vertical velocity omgbw
2247
2248      DO k = 1,klev+1
2249        omgbw(k) = omgb(k)+(1.-sigmaw)*omg(k)
2250      ENDDO
2251
2252c  and its vertical gradient dp_omgbw
2253
2254      DO k = 1,klev
2255        dp_omgbw(k) = (omgbw(k+1)-omgbw(k))/(ph(k+1)-ph(k))
2256      ENDDO
2257
2258
2259c  Upstream coefficients for omgb velocity
2260c--    (alpha_up(k) is the coefficient of the value at level k)
2261c--    (1-alpha_up(k) is the coefficient of the value at level k-1)
2262
2263      DO k = 1,klev
2264       alpha_up(k) = 0.
2265       IF (omgb(k) .GT. 0.) alpha_up(k) = 1.
2266      ENDDO
2267
2268c  Matrix expressing [The,deltatw] from  [Th1,Th2]
2269
2270      RRe1 = 1.-sigmaw
2271      RRe2 = sigmaw
2272      RRd1 = -1.
2273      RRd2 = 1.
2274
2275c Get [Th1,Th2], dth and [q1,q2]
2276
2277      DO k = 1,kupper+1
2278        dth(k) = deltatw(k)/ppi(k)
2279        Th1(k) = the(k) - sigmaw     *dth(k)   ! undisturbed area
2280        Th2(k) = the(k) + (1.-sigmaw)*dth(k)   ! wake
2281        q1(k) = qe(k) - sigmaw     *deltaqw(k) ! undisturbed area
2282        q2(k) = qe(k) + (1.-sigmaw)*deltaqw(k) ! wake
2283      ENDDO
2284
2285      D_Th1(1) = 0.
2286      D_Th2(1) = 0.
2287      D_dth(1) = 0.
2288      D_q1(1) = 0.
2289      D_q2(1) = 0.
2290      D_dq(1) = 0.
2291
2292      DO k = 2,kupper+1 !   loop on interfaces
2293        D_Th1(k) = Th1(k-1)-Th1(k)
2294        D_Th2(k) = Th2(k-1)-Th2(k)
2295        D_dth(k) = dth(k-1)-dth(k)
2296        D_q1(k) = q1(k-1)-q1(k)
2297        D_q2(k) = q2(k-1)-q2(k)
2298        D_dq(k) = deltaqw(k-1)-deltaqw(k)
2299      ENDDO
2300
2301      omgbdth(1) = 0.
2302      omgbdq(1) = 0.
2303
2304      DO k = 2,kupper+1  !   loop on interfaces
2305        omgbdth(k) = omgb(k)*(    dth(k-1) -     dth(k))
2306        omgbdq(k)  = omgb(k)*(deltaqw(k-1) - deltaqw(k))
2307      ENDDO
2308
2309
2310c-----------------------------------------------------------------
2311      DO k=1,kupper-1
2312c-----------------------------------------------------------------
2313c
2314c   Compute redistribution (advective) term
2315c
2316         d_deltatw(k) =
2317     $             dtimesub/(Ph(k)-Ph(k+1))*(
2318     $       RRd1*omg(k  )*sigmaw     *D_Th1(k)
2319     $      -RRd2*omg(k+1)*(1.-sigmaw)*D_Th2(k+1)
2320     $      -(1.-alpha_up(k))*omgbdth(k) - alpha_up(k+1)*omgbdth(k+1)
2321     $                      )*ppi(k)
2322c         print*,'d_deltatw=',d_deltatw(k)
2323c
2324         d_deltaqw(k) =
2325     $             dtimesub/(Ph(k)-Ph(k+1))*(
2326     $       RRd1*omg(k  )*sigmaw     *D_q1(k)
2327     $      -RRd2*omg(k+1)*(1.-sigmaw)*D_q2(k+1)
2328     $      -(1.-alpha_up(k))*omgbdq(k) - alpha_up(k+1)*omgbdq(k+1)
2329     $                      )
2330c         print*,'d_deltaqw=',d_deltaqw(k)
2331c
2332c   and increment large scale tendencies
2333c
2334         dtls(k) = dtls(k) +
2335     $               dtimesub*(
2336     $        ( RRe1*omg(k  )*sigmaw     *D_Th1(k)
2337     $         -RRe2*omg(k+1)*(1.-sigmaw)*D_Th2(k+1) )
2338     $               /(Ph(k)-Ph(k+1))
2339     $         -sigmaw*(1.-sigmaw)*dth(k)*dp_deltomg(k)
2340     $                      )*ppi(k)
2341c         print*,'dtls=',dtls(k)
2342c
2343         dqls(k) = dqls(k) +
2344     $               dtimesub*(
2345     $        ( RRe1*omg(k  )*sigmaw     *D_q1(k)
2346     $         -RRe2*omg(k+1)*(1.-sigmaw)*D_q2(k+1) )
2347     $               /(Ph(k)-Ph(k+1))
2348     $         -sigmaw*(1.-sigmaw)*deltaqw(k)*dp_deltomg(k)
2349     $                      )
2350c         print*,'dqls=',dqls(k)
2351
2352c-------------------------------------------------------------------
2353      ENDDO
2354c------------------------------------------------------------------
2355
2356C   Increment state variables
2357
2358      DO k = 1,kupper-1
2359
2360c Coefficient de répartition
2361
2362        Crep(k)=Crep_sol*(ph(kupper)-ph(k))/(ph(kupper)-ph(1))
2363        Crep(k)=Crep(k)+Crep_upper*(ph(1)-ph(k))/(p(1)-ph(kupper))
2364       
2365
2366c Reintroduce compensating subsidence term.
2367
2368c        dtKE(k)=(dtdwn(k)*Crep(k))/sigmaw
2369c        dtKE(k)=dtKE(k)-(dtdwn(k)*(1-Crep(k))+dta(k))
2370c     .                   /(1-sigmaw)
2371c        dqKE(k)=(dqdwn(k)*Crep(k))/sigmaw
2372c        dqKE(k)=dqKE(k)-(dqdwn(k)*(1-Crep(k))+dqa(k))
2373c     .                   /(1-sigmaw)
2374c
2375c        dtKE(k)=(dtdwn(k)*Crep(k)+(1-Crep(k))*dta(k))/sigmaw
2376c        dtKE(k)=dtKE(k)-(dtdwn(k)*(1-Crep(k))+dta(k)*Crep(k))
2377c     .                   /(1-sigmaw)
2378c        dqKE(k)=(dqdwn(k)*Crep(k)+(1-Crep(k))*dqa(k))/sigmaw
2379c        dqKE(k)=dqKE(k)-(dqdwn(k)*(1-Crep(k))+dqa(k)*Crep(k))
2380c     .                   /(1-sigmaw)
2381
2382        dtKE(k)=(dtdwn(k)/sigmaw - dta(k)/(1.-sigmaw))
2383        dqKE(k)=(dqdwn(k)/sigmaw - dqa(k)/(1.-sigmaw))
2384c        print*,'dtKE=',dtKE(k)
2385c        print*,'dqKE=',dqKE(k)
2386c
2387        dtPBL(k)=(wdtPBL(k)/sigmaw - udtPBL(k)/(1.-sigmaw))
2388        dqPBL(k)=(wdqPBL(k)/sigmaw - udqPBL(k)/(1.-sigmaw))
2389c
2390        spread(k) = (1.-sigmaw)*dp_deltomg(k)+gfl*Cstar/sigmaw
2391c        print*,'spread=',spread(k)
2392
2393
2394c ajout d'un effet onde de gravité -Tgw(k)*deltatw(k) 03/02/06 YU Jingmei
2395
2396        d_deltat_gw(k)=d_deltat_gw(k)-Tgw(k)*deltatw(k)* dtimesub
2397c        print*,'d_delta_gw=',d_deltat_gw(k)
2398        ff=d_deltatw(k)/dtimesub
2399
2400c Sans GW
2401c
2402c        deltatw(k)=deltatw(k)+dtimesub*(ff+dtKE(k)-spread(k)*deltatw(k))
2403c
2404c GW formule 1
2405c
2406c        deltatw(k) = deltatw(k)+dtimesub*
2407c     $         (ff+dtKE(k) - spread(k)*deltatw(k)-Tgw(k)*deltatw(k))
2408c
2409c GW formule 2
2410
2411        IF (dtimesub*Tgw(k).lt.1.e-10) THEN
2412          deltatw(k) = deltatw(k)+dtimesub*
2413     $          (ff+dtKE(k)+dtPBL(k)
2414     $          - spread(k)*deltatw(k)-Tgw(k)*deltatw(k))
2415        ELSE
2416           deltatw(k) = deltatw(k)+1/Tgw(k)*(1-exp(-dtimesub*Tgw(k)))*
2417     $          (ff+dtKE(k)+dtPBL(k)
2418     $          - spread(k)*deltatw(k)-Tgw(k)*deltatw(k))
2419        ENDIF
2420   
2421        dth(k) = deltatw(k)/ppi(k)
2422
2423        gg=d_deltaqw(k)/dtimesub
2424
2425       deltaqw(k) = deltaqw(k) +
2426     $         dtimesub*(gg+ dqKE(k)+dqPBL(k) - spread(k)*deltaqw(k))
2427
2428       d_deltatw2(k)=d_deltatw2(k)+d_deltatw(k)
2429       d_deltaqw2(k)=d_deltaqw2(k)+d_deltaqw(k)
2430      ENDDO
2431
2432C   And update large scale variables
2433
2434      DO k = 1,kupper
2435        te(k) = te0(k) + dtls(k)
2436        qe(k) = qe0(k) + dqls(k)
2437        the(k) = te(k)/ppi(k)
2438      ENDDO
2439
2440c     Determine Ptop from buoyancy integral
2441c----------------------------------------------------------------------
2442
2443c-1/ Pressure of the level where dth changes sign.
2444
2445      Ptop_provis=ph(1)
2446
2447      DO k= 2,klev
2448        IF (dth(k) .GT. -delta_t_min .and.
2449     $      dth(k-1).LT. -delta_t_min) THEN
2450          Ptop_provis = ((dth(k)+delta_t_min)*p(k-1)
2451     $          - (dth(k-1)+delta_t_min)*p(k)) /(dth(k) - dth(k-1))
2452        GO TO 65
2453        ENDIF
2454      ENDDO
245565    CONTINUE
2456
2457c-2/ dth integral
2458
2459      sum_dth = 0.
2460      dthmin = -delta_t_min
2461      z = 0.
2462
2463      DO k = 1,klev
2464        dz = -(max(ph(k+1),Ptop_provis)-Ph(k))/(rho(k)*rg)
2465        IF (dz .le. 0) GO TO 70
2466        z = z+dz
2467        sum_dth = sum_dth + dth(k)*dz
2468        dthmin = min(dthmin,dth(k))
2469      ENDDO
247070    CONTINUE
2471
2472c-3/ height of triangle with area= sum_dth and base = dthmin
2473
2474      hw = 2.*sum_dth/min(dthmin,-0.5)
2475      hw = max(hwmin,hw)
2476
2477c-4/ now, get Ptop
2478
2479      ktop = 0
2480      z=0.
2481
2482      DO k = 1,klev
2483        dz = min(-(ph(k+1)-Ph(k))/(rho(k)*rg),hw-z)
2484        IF (dz .le. 0) GO TO 75
2485        z = z+dz
2486        Ptop = Ph(k)-rho(k)*rg*dz
2487        ktop = k
2488      ENDDO
248975    CONTINUE
2490
2491c-5/Correct ktop and ptop
2492
2493      Ptop_new=ptop
2494
2495      DO k= ktop,2,-1
2496        IF (dth(k) .GT. -delta_t_min .and.
2497     $      dth(k-1).LT. -delta_t_min) THEN
2498          Ptop_new = ((dth(k)+delta_t_min)*p(k-1)
2499     $          - (dth(k-1)+delta_t_min)*p(k)) /(dth(k) - dth(k-1))
2500          GO TO 275
2501        ENDIF
2502      ENDDO
2503275   CONTINUE
2504
2505      ptop = ptop_new
2506
2507      DO k=klev,1,-1
2508        IF (ph(k+1) .LT. ptop) ktop=k
2509      ENDDO
2510
2511c-6/ Set deltatw & deltaqw to 0 above kupper
2512
2513      DO k = kupper,klev
2514        deltatw(k) = 0.
2515        deltaqw(k) = 0.
2516      ENDDO
2517
2518c------------------------------------------------------------------
2519      ENDDO      ! end sub-timestep loop
2520C -----------------------------------------------------------------
2521
2522c   Get back to tendencies per second
2523
2524      DO k = 1,kupper-1
2525        dtls(k) = dtls(k)/dtime
2526        dqls(k) = dqls(k)/dtime
2527        d_deltatw2(k)=d_deltatw2(k)/dtime
2528        d_deltaqw2(k)=d_deltaqw2(k)/dtime
2529        d_deltat_gw(k) = d_deltat_gw(k)/dtime
2530      ENDDO
2531
2532C 2.1 - Undisturbed area and Wake integrals
2533C ---------------------------------------------------------
2534
2535      z = 0.
2536      sum_thu = 0.
2537      sum_tu = 0.
2538      sum_qu = 0.
2539      sum_thvu = 0.
2540      sum_dth = 0.
2541      sum_dq = 0.
2542      sum_rho = 0.
2543      sum_dtdwn = 0.
2544      sum_dqdwn = 0.
2545
2546      av_thu = 0.
2547      av_tu =0.
2548      av_qu =0.
2549      av_thvu = 0.
2550      av_dth = 0.
2551      av_dq = 0.
2552      av_rho =0.
2553      av_dtdwn =0.
2554      av_dqdwn = 0.
2555
2556C Potential temperatures and humidity
2557c----------------------------------------------------------
2558
2559      DO k =1,klev
2560        rho(k) = p(k)/(rd*te(k))
2561        IF(k .eq. 1) THEN
2562          rhoh(k) = ph(k)/(rd*te(k))
2563          zhh(k)=0
2564        ELSE
2565          rhoh(k) = ph(k)*2./(rd*(te(k)+te(k-1)))
2566          zhh(k)=(ph(k)-ph(k-1))/(-rhoh(k)*RG)+zhh(k-1)
2567        ENDIF
2568        the(k) = te(k)/ppi(k)
2569        thu(k) = (te(k) - deltatw(k)*sigmaw)/ppi(k)
2570        tu(k) = te(k) - deltatw(k)*sigmaw
2571        qu(k)  =  qe(k) - deltaqw(k)*sigmaw
2572        rhow(k) = p(k)/(rd*(te(k)+deltatw(k)))
2573        dth(k) = deltatw(k)/ppi(k)
2574       
2575      ENDDO
2576
2577C Integrals (and wake top level number)
2578C -----------------------------------------------------------
2579
2580C Initialize sum_thvu to 1st level virt. pot. temp.
2581
2582      z = 1.
2583      dz = 1.
2584      sum_thvu =  thu(1)*(1.+eps*qu(1))*dz
2585      sum_dth = 0.
2586
2587      DO k = 1,klev
2588        dz = -(max(ph(k+1),Ptop)-Ph(k))/(rho(k)*rg)
2589
2590        IF (dz .LE. 0) GO TO 51
2591        z = z+dz
2592        sum_thu = sum_thu + thu(k)*dz
2593        sum_tu = sum_tu + tu(k)*dz
2594        sum_qu = sum_qu + qu(k)*dz
2595        sum_thvu = sum_thvu + thu(k)*(1.+eps*qu(k))*dz
2596        sum_dth = sum_dth + dth(k)*dz
2597        sum_dq = sum_dq + deltaqw(k)*dz
2598        sum_rho = sum_rho + rhow(k)*dz
2599        sum_dtdwn = sum_dtdwn + dtdwn(k)*dz
2600        sum_dqdwn = sum_dqdwn + dqdwn(k)*dz
2601      ENDDO
2602 51   CONTINUE
2603
2604      hw0 = z
2605
2606C 2.1 - WAPE and mean forcing computation
2607C-------------------------------------------------------------
2608
2609C Means
2610
2611      av_thu = sum_thu/hw0
2612      av_tu = sum_tu/hw0
2613      av_qu = sum_qu/hw0
2614      av_thvu = sum_thvu/hw0
2615      av_dth = sum_dth/hw0
2616      av_dq = sum_dq/hw0
2617      av_rho = sum_rho/hw0
2618      av_dtdwn = sum_dtdwn/hw0
2619      av_dqdwn = sum_dqdwn/hw0
2620
2621      wape2 = - rg*hw0*(av_dth
2622     $     + eps*(av_thu*av_dq+av_dth*av_qu+av_dth*av_dq ))/av_thvu
2623
2624
2625C 2.2 Prognostic variable update
2626C ------------------------------------------------------------
2627
2628C Filter out bad wakes
2629
2630      IF ( wape2 .LT. 0.) THEN
2631        if(prt_level.ge.10) print*,'wape2<0'
2632        wape2 = 0.
2633        hw = hwmin
2634        sigmaw = max(sigmad,sigd_con)
2635        fip = 0.
2636        DO k = 1,klev
2637          deltatw(k) = 0.
2638          deltaqw(k) = 0.
2639          dth(k) = 0.
2640        ENDDO
2641      ELSE
2642        if(prt_level.ge.10) print*,'wape2>0'
2643        Cstar2 = stark*sqrt(2.*wape2)
2644
2645      ENDIF
2646
2647      ktopw = ktop
2648
2649      IF (ktopw .gt. 0) then
2650
2651Cjyg1     Utilisation d'un h_efficace constant ( ~ feeding layer)
2652ccc       heff = 600.
2653C      Utilisation de la hauteur hw
2654cc       heff = 0.7*hw
2655       heff = hw
2656
2657       FIP = 0.5*rho(ktopw)*Cstar2**3*heff*2*sqrt(sigmaw*wdens*3.14)
2658       FIP = alpk * FIP
2659Cjyg2
2660       ELSE
2661         FIP = 0.
2662       ENDIF
2663
2664
2665C   Limitation de sigmaw
2666c
2667C   sécurité : si le wake occuppe plus de 90 % de la surface de la maille,
2668C              alors il disparait en se mélangeant à la partie undisturbed
2669
2670! correction NICOLAS     .     ((wape.ge.wape2).and.(wape2.le.1.0))) THEN
2671      IF ((sigmaw.GT.0.9).or.
2672     .     ((wape.ge.wape2).and.(wape2.le.1.0)).or.(ktopw.le.2)) THEN
2673cIM cf NR/JYG 251108    .     ((wape.ge.wape2).and.(wape2.le.1.0))) THEN
2674c      IF (sigmaw.GT.0.9) THEN
2675        DO k = 1,klev
2676          dtls(k) = 0.
2677          dqls(k) = 0.
2678          deltatw(k) = 0.
2679          deltaqw(k) = 0.
2680        ENDDO
2681        wape = 0.
2682        hw = hwmin
2683        sigmaw = sigmad
2684        fip = 0.
2685      ENDIF
2686
2687      RETURN
2688      END
2689
2690
2691
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.