1 | SUBROUTINE thermcell_plume(ngrid,klev,ztv,zthl,po,zl,rhobarz, & |
---|
2 | & zlev,pplev,pphi,zpspsk,l_mix,r_aspect,alim_star, & |
---|
3 | & lalim,zmax_sec,f0,detr_star,entr_star,f_star,ztva, & |
---|
4 | & ztla,zqla,zqta,zha,zw2,zqsatth,lmix,linter,lev_out) |
---|
5 | |
---|
6 | !-------------------------------------------------------------------------- |
---|
7 | !thermcell_plume: calcule les valeurs de qt, thetal et w dans l ascendance |
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8 | !-------------------------------------------------------------------------- |
---|
9 | |
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10 | IMPLICIT NONE |
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11 | |
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12 | #include "YOMCST.h" |
---|
13 | #include "YOETHF.h" |
---|
14 | #include "FCTTRE.h" |
---|
15 | #include "iniprint.h" |
---|
16 | |
---|
17 | INTEGER ngrid,klev |
---|
18 | REAL ztv(ngrid,klev) |
---|
19 | REAL zthl(ngrid,klev) |
---|
20 | REAL po(ngrid,klev) |
---|
21 | REAL zl(ngrid,klev) |
---|
22 | REAL rhobarz(ngrid,klev) |
---|
23 | REAL zlev(ngrid,klev+1) |
---|
24 | REAL pplev(ngrid,klev+1) |
---|
25 | REAL pphi(ngrid,klev) |
---|
26 | REAL zpspsk(ngrid,klev) |
---|
27 | REAL alim_star(ngrid,klev) |
---|
28 | REAL zmax_sec(ngrid) |
---|
29 | REAL f0(ngrid) |
---|
30 | REAL l_mix |
---|
31 | REAL r_aspect |
---|
32 | INTEGER lalim(ngrid) |
---|
33 | integer lev_out ! niveau pour les print |
---|
34 | |
---|
35 | REAL ztva(ngrid,klev) |
---|
36 | REAL ztla(ngrid,klev) |
---|
37 | REAL zqla(ngrid,klev) |
---|
38 | REAL zqta(ngrid,klev) |
---|
39 | REAL zha(ngrid,klev) |
---|
40 | |
---|
41 | REAL detr_star(ngrid,klev) |
---|
42 | REAL entr_star(ngrid,klev) |
---|
43 | REAL detr(ngrid,klev) |
---|
44 | REAL entr(ngrid,klev) |
---|
45 | |
---|
46 | REAL zw2(ngrid,klev+1) |
---|
47 | REAL w_est(ngrid,klev+1) |
---|
48 | REAL f_star(ngrid,klev+1) |
---|
49 | REAL wa_moy(ngrid,klev+1) |
---|
50 | |
---|
51 | REAL ztva_est(ngrid,klev) |
---|
52 | REAL zqla_est(ngrid,klev) |
---|
53 | REAL zqsatth(ngrid,klev) |
---|
54 | |
---|
55 | REAL linter(ngrid) |
---|
56 | INTEGER lmix(ngrid) |
---|
57 | REAL wmaxa(ngrid) |
---|
58 | |
---|
59 | INTEGER ig,l,k |
---|
60 | |
---|
61 | real zcor,zdelta,zcvm5,qlbef |
---|
62 | real Tbef,qsatbef |
---|
63 | real dqsat_dT,DT,num,denom |
---|
64 | REAL REPS,RLvCp,DDT0 |
---|
65 | PARAMETER (DDT0=.01) |
---|
66 | logical Zsat |
---|
67 | |
---|
68 | Zsat=.false. |
---|
69 | ! Initialisation |
---|
70 | RLvCp = RLVTT/RCPD |
---|
71 | |
---|
72 | do l=1,klev |
---|
73 | do ig=1,ngrid |
---|
74 | zqla_est(ig,l)=0. |
---|
75 | ztva_est(ig,l)=ztva(ig,l) |
---|
76 | zqsatth(ig,l)=0. |
---|
77 | enddo |
---|
78 | enddo |
---|
79 | |
---|
80 | !AM:initialisations du thermique |
---|
81 | do k=1,klev |
---|
82 | do ig=1,ngrid |
---|
83 | ztva(ig,k)=ztv(ig,k) |
---|
84 | ztla(ig,k)=zthl(ig,k) |
---|
85 | zqla(ig,k)=0. |
---|
86 | zqta(ig,k)=po(ig,k) |
---|
87 | enddo |
---|
88 | enddo |
---|
89 | do k=1,klev |
---|
90 | do ig=1,ngrid |
---|
91 | detr_star(ig,k)=0. |
---|
92 | entr_star(ig,k)=0. |
---|
93 | detr(ig,k)=0. |
---|
94 | entr(ig,k)=0. |
---|
95 | enddo |
---|
96 | enddo |
---|
97 | if (prt_level.ge.1) print*,'7 OK convect8' |
---|
98 | do k=1,klev+1 |
---|
99 | do ig=1,ngrid |
---|
100 | zw2(ig,k)=0. |
---|
101 | w_est(ig,k)=0. |
---|
102 | f_star(ig,k)=0. |
---|
103 | wa_moy(ig,k)=0. |
---|
104 | enddo |
---|
105 | enddo |
---|
106 | |
---|
107 | if (prt_level.ge.1) print*,'8 OK convect8' |
---|
108 | do ig=1,ngrid |
---|
109 | linter(ig)=1. |
---|
110 | lmix(ig)=1 |
---|
111 | wmaxa(ig)=0. |
---|
112 | enddo |
---|
113 | |
---|
114 | !----------------------------------------------------------------------------------- |
---|
115 | !boucle de calcul de la vitesse verticale dans le thermique |
---|
116 | !----------------------------------------------------------------------------------- |
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117 | do l=1,klev-1 |
---|
118 | do ig=1,ngrid |
---|
119 | if (ztv(ig,l).gt.ztv(ig,l+1) & |
---|
120 | & .and.alim_star(ig,l).gt.1.e-10 & |
---|
121 | & .and.zw2(ig,l).lt.1e-10) then |
---|
122 | ztla(ig,l)=zthl(ig,l) |
---|
123 | zqta(ig,l)=po(ig,l) |
---|
124 | zqla(ig,l)=zl(ig,l) |
---|
125 | f_star(ig,l+1)=alim_star(ig,l) |
---|
126 | zw2(ig,l+1)=2.*RG*(ztv(ig,l)-ztv(ig,l+1))/ztv(ig,l+1) & |
---|
127 | & *(zlev(ig,l+1)-zlev(ig,l)) & |
---|
128 | & *0.4*pphi(ig,l)/(pphi(ig,l+1)-pphi(ig,l)) |
---|
129 | w_est(ig,l+1)=zw2(ig,l+1) |
---|
130 | ! |
---|
131 | else if ((zw2(ig,l).ge.1e-10).and. & |
---|
132 | & (f_star(ig,l)+alim_star(ig,l)).gt.1.e-10) then |
---|
133 | !estimation du detrainement a partir de la geometrie du pas precedent |
---|
134 | !tests sur la definition du detr |
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135 | !calcul de detr_star et entr_star |
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136 | |
---|
137 | |
---|
138 | |
---|
139 | !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! |
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140 | ! FH le test miraculeux de Catherine ? Le bout du tunel ? |
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141 | ! w_est(ig,3)=zw2(ig,2)* & |
---|
142 | ! & ((f_star(ig,2))**2) & |
---|
143 | ! & /(f_star(ig,2)+alim_star(ig,2))**2+ & |
---|
144 | ! & 2.*RG*(ztva(ig,1)-ztv(ig,2))/ztv(ig,2) & |
---|
145 | ! & *(zlev(ig,3)-zlev(ig,2)) |
---|
146 | ! if (l.gt.2) then |
---|
147 | !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! |
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148 | |
---|
149 | if (l.gt.2) then |
---|
150 | w_est(ig,3)=zw2(ig,2)* & |
---|
151 | & ((f_star(ig,2))**2) & |
---|
152 | & /(f_star(ig,2)+alim_star(ig,2))**2+ & |
---|
153 | & 2.*RG*(ztva(ig,2)-ztv(ig,2))/ztv(ig,2) & |
---|
154 | & *(zlev(ig,3)-zlev(ig,2)) |
---|
155 | |
---|
156 | |
---|
157 | !--------------------------------------------------------------------------- |
---|
158 | !calcul de l entrainement et du detrainement lateral |
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159 | !--------------------------------------------------------------------------- |
---|
160 | ! |
---|
161 | !test:estimation de ztva_new_est sans entrainement |
---|
162 | Tbef=ztla(ig,l-1)*zpspsk(ig,l) |
---|
163 | zdelta=MAX(0.,SIGN(1.,RTT-Tbef)) |
---|
164 | qsatbef= R2ES * FOEEW(Tbef,zdelta)/pplev(ig,l) |
---|
165 | qsatbef=MIN(0.5,qsatbef) |
---|
166 | zcor=1./(1.-retv*qsatbef) |
---|
167 | qsatbef=qsatbef*zcor |
---|
168 | Zsat = (max(0.,zqta(ig,l-1)-qsatbef) .gt. 1.e-10) |
---|
169 | if (Zsat) then |
---|
170 | qlbef=max(0.,zqta(ig,l-1)-qsatbef) |
---|
171 | DT = 0.5*RLvCp*qlbef |
---|
172 | do while (abs(DT).gt.DDT0) |
---|
173 | Tbef=Tbef+DT |
---|
174 | zdelta=MAX(0.,SIGN(1.,RTT-Tbef)) |
---|
175 | qsatbef= R2ES * FOEEW(Tbef,zdelta)/pplev(ig,l) |
---|
176 | qsatbef=MIN(0.5,qsatbef) |
---|
177 | zcor=1./(1.-retv*qsatbef) |
---|
178 | qsatbef=qsatbef*zcor |
---|
179 | qlbef=zqta(ig,l-1)-qsatbef |
---|
180 | |
---|
181 | zdelta=MAX(0.,SIGN(1.,RTT-Tbef)) |
---|
182 | zcvm5=R5LES*(1.-zdelta) + R5IES*zdelta |
---|
183 | zcor=1./(1.-retv*qsatbef) |
---|
184 | dqsat_dT=FOEDE(Tbef,zdelta,zcvm5,qsatbef,zcor) |
---|
185 | num=-Tbef+ztla(ig,l-1)*zpspsk(ig,l)+RLvCp*qlbef |
---|
186 | denom=1.+RLvCp*dqsat_dT |
---|
187 | DT=num/denom |
---|
188 | enddo |
---|
189 | zqla_est(ig,l) = max(0.,zqta(ig,l-1)-qsatbef) |
---|
190 | endif |
---|
191 | ztva_est(ig,l) = ztla(ig,l-1)*zpspsk(ig,l)+RLvCp*zqla_est(ig,l) |
---|
192 | ztva_est(ig,l) = ztva_est(ig,l)/zpspsk(ig,l) |
---|
193 | ztva_est(ig,l) = ztva_est(ig,l)*(1.+RETV*(zqta(ig,l-1) & |
---|
194 | & -zqla_est(ig,l))-zqla_est(ig,l)) |
---|
195 | |
---|
196 | w_est(ig,l+1)=zw2(ig,l)* & |
---|
197 | & ((f_star(ig,l))**2) & |
---|
198 | & /(f_star(ig,l)+alim_star(ig,l))**2+ & |
---|
199 | & 2.*RG*(ztva_est(ig,l)-ztv(ig,l))/ztv(ig,l) & |
---|
200 | & *(zlev(ig,l+1)-zlev(ig,l)) |
---|
201 | if (w_est(ig,l+1).lt.0.) then |
---|
202 | w_est(ig,l+1)=zw2(ig,l) |
---|
203 | endif |
---|
204 | ! |
---|
205 | !calcul du detrainement |
---|
206 | if ((w_est(ig,l+1).gt.w_est(ig,l)).and. & |
---|
207 | & (zlev(ig,l+1).lt.zmax_sec(ig)).and. & |
---|
208 | & (zqla(ig,l-1).lt.1.e-10)) then |
---|
209 | detr_star(ig,l)=MAX(0.,(rhobarz(ig,l+1) & |
---|
210 | & *sqrt(w_est(ig,l+1))*sqrt(l_mix*zlev(ig,l+1)) & |
---|
211 | & -rhobarz(ig,l)*sqrt(w_est(ig,l))*sqrt(l_mix*zlev(ig,l))) & |
---|
212 | & /(r_aspect*zmax_sec(ig))) |
---|
213 | if (prt_level.ge.20) print*,'coucou calcul detr 1' |
---|
214 | else if ((zlev(ig,l+1).lt.zmax_sec(ig)).and. & |
---|
215 | & (zqla(ig,l-1).lt.1.e-10)) then |
---|
216 | detr_star(ig,l)=-f0(ig)*f_star(ig,lmix(ig)) & |
---|
217 | & /(rhobarz(ig,lmix(ig))*wmaxa(ig))* & |
---|
218 | & (rhobarz(ig,l+1)*sqrt(w_est(ig,l+1)) & |
---|
219 | & *((zmax_sec(ig)-zlev(ig,l+1))/ & |
---|
220 | & ((zmax_sec(ig)-zlev(ig,lmix(ig)))))**2. & |
---|
221 | & -rhobarz(ig,l)*sqrt(w_est(ig,l)) & |
---|
222 | & *((zmax_sec(ig)-zlev(ig,l))/ & |
---|
223 | & ((zmax_sec(ig)-zlev(ig,lmix(ig)))))**2.) |
---|
224 | if (prt_level.ge.20) print*,'coucou calcul detr 2' |
---|
225 | else |
---|
226 | detr_star(ig,l)=0.002*f0(ig)*f_star(ig,l) & |
---|
227 | & *(zlev(ig,l+1)-zlev(ig,l)) |
---|
228 | if (prt_level.ge.20) print*,'coucou calcul detr 3' |
---|
229 | |
---|
230 | endif |
---|
231 | detr_star(ig,l)=detr_star(ig,l)/f0(ig) |
---|
232 | ! |
---|
233 | !calcul de entr_star |
---|
234 | ! |
---|
235 | ! Deplacement du calcul de entr_star pour eviter d'avoir aussi |
---|
236 | ! entr_star > fstar. |
---|
237 | ! Redeplacer suite a la transformation du cas detr>f |
---|
238 | ! FH |
---|
239 | if(l.gt.lalim(ig)) then |
---|
240 | entr_star(ig,l)=0.4*detr_star(ig,l) |
---|
241 | else |
---|
242 | |
---|
243 | ! FH : |
---|
244 | ! Cette ligne doit permettre de garantir qu'on a toujours un flux = 1 |
---|
245 | ! en haut de la couche d'alimentation. |
---|
246 | ! A remettre en questoin a la premiere occasion mais ca peut aider a |
---|
247 | ! ecrire un code robuste. |
---|
248 | ! Que ce soit avec ca ou avec l'ancienne facon de faire (e* = 0 mais |
---|
249 | ! d* non nul) on a une discontinuité de e* ou d* en haut de la couche |
---|
250 | ! d'alimentation, ce qui n'est pas forcement heureux. |
---|
251 | entr_star(ig,l)=max(detr_star(ig,l)-alim_star(ig,l),0.) |
---|
252 | detr_star(ig,l)=entr_star(ig,l) |
---|
253 | endif |
---|
254 | |
---|
255 | ! |
---|
256 | if (detr_star(ig,l).gt.f_star(ig,l)) then |
---|
257 | |
---|
258 | ! Ce test est là entre autres parce qu'on passe par des valeurs |
---|
259 | ! delirantes de detr_star. |
---|
260 | ! ca vaut sans doute le coup de verifier pourquoi. |
---|
261 | |
---|
262 | detr_star(ig,l)=f_star(ig,l) |
---|
263 | if (l.gt.lalim(ig)+1) then |
---|
264 | entr_star(ig,l)=0. |
---|
265 | alim_star(ig,l)=0. |
---|
266 | ! FH ajout pour forcer a stoper le thermique juste sous le sommet |
---|
267 | ! de la couche (voir calcul de finter) |
---|
268 | zw2(ig,l+1)=-1.e-10 |
---|
269 | linter(ig)=l+1 |
---|
270 | else |
---|
271 | entr_star(ig,l)=detr_star(ig,l) |
---|
272 | endif |
---|
273 | endif |
---|
274 | |
---|
275 | else |
---|
276 | detr_star(ig,l)=0. |
---|
277 | entr_star(ig,l)=0. |
---|
278 | endif |
---|
279 | |
---|
280 | !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! |
---|
281 | ! FH inutile si on conserve comme on l'a fait plus haut entr=detr |
---|
282 | ! dans la couche d'alimentation |
---|
283 | !pas d entrainement dans la couche alim |
---|
284 | ! if ((l.le.lalim(ig))) then |
---|
285 | ! entr_star(ig,l)=0. |
---|
286 | ! endif |
---|
287 | !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! |
---|
288 | ! |
---|
289 | !prise en compte du detrainement et de l entrainement dans le calcul du flux |
---|
290 | f_star(ig,l+1)=f_star(ig,l)+alim_star(ig,l)+entr_star(ig,l) & |
---|
291 | & -detr_star(ig,l) |
---|
292 | |
---|
293 | !test sur le signe de f_star |
---|
294 | if (f_star(ig,l+1).gt.1.e-10) then |
---|
295 | !---------------------------------------------------------------------------- |
---|
296 | !calcul de la vitesse verticale en melangeant Tl et qt du thermique |
---|
297 | !--------------------------------------------------------------------------- |
---|
298 | ! |
---|
299 | Zsat=.false. |
---|
300 | ztla(ig,l)=(f_star(ig,l)*ztla(ig,l-1)+ & |
---|
301 | & (alim_star(ig,l)+entr_star(ig,l))*zthl(ig,l)) & |
---|
302 | & /(f_star(ig,l+1)+detr_star(ig,l)) |
---|
303 | ! |
---|
304 | zqta(ig,l)=(f_star(ig,l)*zqta(ig,l-1)+ & |
---|
305 | & (alim_star(ig,l)+entr_star(ig,l))*po(ig,l)) & |
---|
306 | & /(f_star(ig,l+1)+detr_star(ig,l)) |
---|
307 | ! |
---|
308 | Tbef=ztla(ig,l)*zpspsk(ig,l) |
---|
309 | zdelta=MAX(0.,SIGN(1.,RTT-Tbef)) |
---|
310 | qsatbef= R2ES * FOEEW(Tbef,zdelta)/pplev(ig,l) |
---|
311 | qsatbef=MIN(0.5,qsatbef) |
---|
312 | zcor=1./(1.-retv*qsatbef) |
---|
313 | qsatbef=qsatbef*zcor |
---|
314 | Zsat = (max(0.,zqta(ig,l)-qsatbef) .gt. 1.e-10) |
---|
315 | if (Zsat) then |
---|
316 | qlbef=max(0.,zqta(ig,l)-qsatbef) |
---|
317 | DT = 0.5*RLvCp*qlbef |
---|
318 | do while (abs(DT).gt.DDT0) |
---|
319 | Tbef=Tbef+DT |
---|
320 | zdelta=MAX(0.,SIGN(1.,RTT-Tbef)) |
---|
321 | qsatbef= R2ES * FOEEW(Tbef,zdelta)/pplev(ig,l) |
---|
322 | qsatbef=MIN(0.5,qsatbef) |
---|
323 | zcor=1./(1.-retv*qsatbef) |
---|
324 | qsatbef=qsatbef*zcor |
---|
325 | qlbef=zqta(ig,l)-qsatbef |
---|
326 | |
---|
327 | zdelta=MAX(0.,SIGN(1.,RTT-Tbef)) |
---|
328 | zcvm5=R5LES*(1.-zdelta) + R5IES*zdelta |
---|
329 | zcor=1./(1.-retv*qsatbef) |
---|
330 | dqsat_dT=FOEDE(Tbef,zdelta,zcvm5,qsatbef,zcor) |
---|
331 | num=-Tbef+ztla(ig,l)*zpspsk(ig,l)+RLvCp*qlbef |
---|
332 | denom=1.+RLvCp*dqsat_dT |
---|
333 | DT=num/denom |
---|
334 | enddo |
---|
335 | zqla(ig,l) = max(0.,qlbef) |
---|
336 | endif |
---|
337 | ! |
---|
338 | ! on ecrit de maniere conservative (sat ou non) |
---|
339 | ! T = Tl +Lv/Cp ql |
---|
340 | ztva(ig,l) = ztla(ig,l)*zpspsk(ig,l)+RLvCp*zqla(ig,l) |
---|
341 | ztva(ig,l) = ztva(ig,l)/zpspsk(ig,l) |
---|
342 | !on rajoute le calcul de zha pour diagnostiques (temp potentielle) |
---|
343 | zha(ig,l) = ztva(ig,l) |
---|
344 | ztva(ig,l) = ztva(ig,l)*(1.+RETV*(zqta(ig,l) & |
---|
345 | & -zqla(ig,l))-zqla(ig,l)) |
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346 | |
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347 | !on ecrit zqsat |
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348 | zqsatth(ig,l)=qsatbef |
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349 | !calcul de vitesse |
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350 | zw2(ig,l+1)=zw2(ig,l)* & |
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351 | & ((f_star(ig,l))**2) & |
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352 | & /(f_star(ig,l+1)+detr_star(ig,l))**2+ & |
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353 | & 2.*RG*(ztva(ig,l)-ztv(ig,l))/ztv(ig,l) & |
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354 | & *(zlev(ig,l+1)-zlev(ig,l)) |
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355 | |
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356 | endif |
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357 | endif |
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358 | ! |
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359 | !initialisations pour le calcul de la hauteur du thermique, de l'inversion et de la vitesse verticale max |
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360 | |
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361 | if (zw2(ig,l+1)>0. .and. zw2(ig,l+1).lt.1.e-10) then |
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362 | ! stop'On tombe sur le cas particulier de thermcell_dry' |
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363 | print*,'On tombe sur le cas particulier de thermcell_plume' |
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364 | zw2(ig,l+1)=0. |
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365 | linter(ig)=l+1 |
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366 | endif |
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367 | |
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368 | |
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369 | if (zw2(ig,l+1).lt.0.) then |
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370 | linter(ig)=(l*(zw2(ig,l+1)-zw2(ig,l)) & |
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371 | & -zw2(ig,l))/(zw2(ig,l+1)-zw2(ig,l)) |
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372 | zw2(ig,l+1)=0. |
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373 | endif |
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374 | |
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375 | wa_moy(ig,l+1)=sqrt(zw2(ig,l+1)) |
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376 | |
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377 | if (wa_moy(ig,l+1).gt.wmaxa(ig)) then |
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378 | ! lmix est le niveau de la couche ou w (wa_moy) est maximum |
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379 | lmix(ig)=l+1 |
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380 | wmaxa(ig)=wa_moy(ig,l+1) |
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381 | endif |
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382 | enddo |
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383 | enddo |
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384 | |
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385 | |
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386 | return |
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387 | end |
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