| 1 | SUBROUTINE thermcell_plume(ngrid,klev,ztv,zthl,po,zl,rhobarz, & |
|---|
| 2 | & zlev,pplev,pphi,zpspsk,l_mix,r_aspect,alim_star, & |
|---|
| 3 | & lentr,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 |
|---|
| 8 | !-------------------------------------------------------------------------- |
|---|
| 9 | |
|---|
| 10 | IMPLICIT NONE |
|---|
| 11 | |
|---|
| 12 | #include "YOMCST.h" |
|---|
| 13 | #include "YOETHF.h" |
|---|
| 14 | #include "FCTTRE.h" |
|---|
| 15 | |
|---|
| 16 | INTEGER ngrid,klev |
|---|
| 17 | REAL ztv(ngrid,klev) |
|---|
| 18 | REAL zthl(ngrid,klev) |
|---|
| 19 | REAL po(ngrid,klev) |
|---|
| 20 | REAL zl(ngrid,klev) |
|---|
| 21 | REAL rhobarz(ngrid,klev) |
|---|
| 22 | REAL zlev(ngrid,klev+1) |
|---|
| 23 | REAL pplev(ngrid,klev+1) |
|---|
| 24 | REAL pphi(ngrid,klev) |
|---|
| 25 | REAL zpspsk(ngrid,klev) |
|---|
| 26 | REAL alim_star(ngrid,klev) |
|---|
| 27 | REAL zmax_sec(ngrid) |
|---|
| 28 | REAL f0(ngrid) |
|---|
| 29 | REAL l_mix |
|---|
| 30 | REAL r_aspect |
|---|
| 31 | INTEGER lentr(ngrid) |
|---|
| 32 | integer lev_out ! niveau pour les print |
|---|
| 33 | |
|---|
| 34 | REAL ztva(ngrid,klev) |
|---|
| 35 | REAL ztla(ngrid,klev) |
|---|
| 36 | REAL zqla(ngrid,klev) |
|---|
| 37 | REAL zqta(ngrid,klev) |
|---|
| 38 | REAL zha(ngrid,klev) |
|---|
| 39 | |
|---|
| 40 | REAL detr_star(ngrid,klev) |
|---|
| 41 | REAL entr_star(ngrid,klev) |
|---|
| 42 | REAL detr(ngrid,klev) |
|---|
| 43 | REAL entr(ngrid,klev) |
|---|
| 44 | |
|---|
| 45 | REAL zw2(ngrid,klev+1) |
|---|
| 46 | REAL w_est(ngrid,klev+1) |
|---|
| 47 | REAL f_star(ngrid,klev+1) |
|---|
| 48 | REAL wa_moy(ngrid,klev+1) |
|---|
| 49 | |
|---|
| 50 | REAL ztva_est(ngrid,klev) |
|---|
| 51 | REAL zqla_est(ngrid,klev) |
|---|
| 52 | REAL zqsatth(ngrid,klev) |
|---|
| 53 | |
|---|
| 54 | REAL linter(ngrid) |
|---|
| 55 | INTEGER lmix(ngrid) |
|---|
| 56 | REAL wmaxa(ngrid) |
|---|
| 57 | |
|---|
| 58 | INTEGER ig,l,k |
|---|
| 59 | |
|---|
| 60 | real zcor,zdelta,zcvm5,qlbef |
|---|
| 61 | real Tbef,qsatbef |
|---|
| 62 | real dqsat_dT,DT,num,denom |
|---|
| 63 | REAL REPS,RLvCp,DDT0 |
|---|
| 64 | PARAMETER (DDT0=.01) |
|---|
| 65 | logical Zsat |
|---|
| 66 | |
|---|
| 67 | Zsat=.false. |
|---|
| 68 | ! Initialisation |
|---|
| 69 | RLvCp = RLVTT/RCPD |
|---|
| 70 | |
|---|
| 71 | do l=1,klev |
|---|
| 72 | do ig=1,ngrid |
|---|
| 73 | zqla_est(ig,l)=0. |
|---|
| 74 | ztva_est(ig,l)=ztva(ig,l) |
|---|
| 75 | zqsatth(ig,l)=0. |
|---|
| 76 | enddo |
|---|
| 77 | enddo |
|---|
| 78 | |
|---|
| 79 | !AM:initialisations du thermique |
|---|
| 80 | do k=1,klev |
|---|
| 81 | do ig=1,ngrid |
|---|
| 82 | ztva(ig,k)=ztv(ig,k) |
|---|
| 83 | ztla(ig,k)=zthl(ig,k) |
|---|
| 84 | zqla(ig,k)=0. |
|---|
| 85 | zqta(ig,k)=po(ig,k) |
|---|
| 86 | enddo |
|---|
| 87 | enddo |
|---|
| 88 | do k=1,klev |
|---|
| 89 | do ig=1,ngrid |
|---|
| 90 | detr_star(ig,k)=0. |
|---|
| 91 | entr_star(ig,k)=0. |
|---|
| 92 | detr(ig,k)=0. |
|---|
| 93 | entr(ig,k)=0. |
|---|
| 94 | enddo |
|---|
| 95 | enddo |
|---|
| 96 | if (lev_out.ge.1) print*,'7 OK convect8' |
|---|
| 97 | do k=1,klev+1 |
|---|
| 98 | do ig=1,ngrid |
|---|
| 99 | zw2(ig,k)=0. |
|---|
| 100 | w_est(ig,k)=0. |
|---|
| 101 | f_star(ig,k)=0. |
|---|
| 102 | wa_moy(ig,k)=0. |
|---|
| 103 | enddo |
|---|
| 104 | enddo |
|---|
| 105 | |
|---|
| 106 | if (lev_out.ge.1) print*,'8 OK convect8' |
|---|
| 107 | do ig=1,ngrid |
|---|
| 108 | linter(ig)=1. |
|---|
| 109 | lmix(ig)=1 |
|---|
| 110 | wmaxa(ig)=0. |
|---|
| 111 | enddo |
|---|
| 112 | |
|---|
| 113 | !----------------------------------------------------------------------------------- |
|---|
| 114 | !boucle de calcul de la vitesse verticale dans le thermique |
|---|
| 115 | !----------------------------------------------------------------------------------- |
|---|
| 116 | do l=1,klev-1 |
|---|
| 117 | do ig=1,ngrid |
|---|
| 118 | if (ztv(ig,l).gt.ztv(ig,l+1) & |
|---|
| 119 | & .and.alim_star(ig,l).gt.1.e-10 & |
|---|
| 120 | & .and.zw2(ig,l).lt.1e-10) then |
|---|
| 121 | ztla(ig,l)=zthl(ig,l) |
|---|
| 122 | zqta(ig,l)=po(ig,l) |
|---|
| 123 | zqla(ig,l)=zl(ig,l) |
|---|
| 124 | f_star(ig,l+1)=alim_star(ig,l) |
|---|
| 125 | zw2(ig,l+1)=2.*RG*(ztv(ig,l)-ztv(ig,l+1))/ztv(ig,l+1) & |
|---|
| 126 | & *(zlev(ig,l+1)-zlev(ig,l)) & |
|---|
| 127 | & *0.4*pphi(ig,l)/(pphi(ig,l+1)-pphi(ig,l)) |
|---|
| 128 | w_est(ig,l+1)=zw2(ig,l+1) |
|---|
| 129 | ! |
|---|
| 130 | else if ((zw2(ig,l).ge.1e-10).and. & |
|---|
| 131 | & (f_star(ig,l)+alim_star(ig,l)).gt.1.e-10) then |
|---|
| 132 | !estimation du detrainement a partir de la geometrie du pas precedent |
|---|
| 133 | !tests sur la definition du detr |
|---|
| 134 | !calcul de detr_star et entr_star |
|---|
| 135 | w_est(ig,3)=zw2(ig,2)* & |
|---|
| 136 | & ((f_star(ig,2))**2) & |
|---|
| 137 | & /(f_star(ig,2)+alim_star(ig,2))**2+ & |
|---|
| 138 | & 2.*RG*(ztva(ig,1)-ztv(ig,2))/ztv(ig,2) & |
|---|
| 139 | & *(zlev(ig,3)-zlev(ig,2)) |
|---|
| 140 | if (l.gt.2) then |
|---|
| 141 | !--------------------------------------------------------------------------- |
|---|
| 142 | !calcul de l entrainement et du detrainement lateral |
|---|
| 143 | !--------------------------------------------------------------------------- |
|---|
| 144 | ! |
|---|
| 145 | !test:estimation de ztva_new_est sans entrainement |
|---|
| 146 | Tbef=ztla(ig,l-1)*zpspsk(ig,l) |
|---|
| 147 | zdelta=MAX(0.,SIGN(1.,RTT-Tbef)) |
|---|
| 148 | qsatbef= R2ES * FOEEW(Tbef,zdelta)/pplev(ig,l) |
|---|
| 149 | qsatbef=MIN(0.5,qsatbef) |
|---|
| 150 | zcor=1./(1.-retv*qsatbef) |
|---|
| 151 | qsatbef=qsatbef*zcor |
|---|
| 152 | Zsat = (max(0.,zqta(ig,l-1)-qsatbef) .gt. 1.e-10) |
|---|
| 153 | if (Zsat) then |
|---|
| 154 | qlbef=max(0.,zqta(ig,l-1)-qsatbef) |
|---|
| 155 | DT = 0.5*RLvCp*qlbef |
|---|
| 156 | do while (abs(DT).gt.DDT0) |
|---|
| 157 | Tbef=Tbef+DT |
|---|
| 158 | zdelta=MAX(0.,SIGN(1.,RTT-Tbef)) |
|---|
| 159 | qsatbef= R2ES * FOEEW(Tbef,zdelta)/pplev(ig,l) |
|---|
| 160 | qsatbef=MIN(0.5,qsatbef) |
|---|
| 161 | zcor=1./(1.-retv*qsatbef) |
|---|
| 162 | qsatbef=qsatbef*zcor |
|---|
| 163 | qlbef=zqta(ig,l-1)-qsatbef |
|---|
| 164 | |
|---|
| 165 | zdelta=MAX(0.,SIGN(1.,RTT-Tbef)) |
|---|
| 166 | zcvm5=R5LES*(1.-zdelta) + R5IES*zdelta |
|---|
| 167 | zcor=1./(1.-retv*qsatbef) |
|---|
| 168 | dqsat_dT=FOEDE(Tbef,zdelta,zcvm5,qsatbef,zcor) |
|---|
| 169 | num=-Tbef+ztla(ig,l-1)*zpspsk(ig,l)+RLvCp*qlbef |
|---|
| 170 | denom=1.+RLvCp*dqsat_dT |
|---|
| 171 | DT=num/denom |
|---|
| 172 | enddo |
|---|
| 173 | zqla_est(ig,l) = max(0.,zqta(ig,l-1)-qsatbef) |
|---|
| 174 | endif |
|---|
| 175 | ztva_est(ig,l) = ztla(ig,l-1)*zpspsk(ig,l)+RLvCp*zqla_est(ig,l) |
|---|
| 176 | ztva_est(ig,l) = ztva_est(ig,l)/zpspsk(ig,l) |
|---|
| 177 | ztva_est(ig,l) = ztva_est(ig,l)*(1.+RETV*(zqta(ig,l-1) & |
|---|
| 178 | & -zqla_est(ig,l))-zqla_est(ig,l)) |
|---|
| 179 | |
|---|
| 180 | w_est(ig,l+1)=zw2(ig,l)* & |
|---|
| 181 | & ((f_star(ig,l))**2) & |
|---|
| 182 | & /(f_star(ig,l)+alim_star(ig,l))**2+ & |
|---|
| 183 | & 2.*RG*(ztva_est(ig,l)-ztv(ig,l))/ztv(ig,l) & |
|---|
| 184 | & *(zlev(ig,l+1)-zlev(ig,l)) |
|---|
| 185 | if (w_est(ig,l+1).lt.0.) then |
|---|
| 186 | w_est(ig,l+1)=zw2(ig,l) |
|---|
| 187 | endif |
|---|
| 188 | ! |
|---|
| 189 | !calcul du detrainement |
|---|
| 190 | if ((w_est(ig,l+1).gt.w_est(ig,l)).and. & |
|---|
| 191 | & (zlev(ig,l+1).lt.zmax_sec(ig)).and. & |
|---|
| 192 | & (zqla(ig,l-1).lt.1.e-10)) then |
|---|
| 193 | detr_star(ig,l)=MAX(0.,(rhobarz(ig,l+1) & |
|---|
| 194 | & *sqrt(w_est(ig,l+1))*sqrt(l_mix*zlev(ig,l+1)) & |
|---|
| 195 | & -rhobarz(ig,l)*sqrt(w_est(ig,l))*sqrt(l_mix*zlev(ig,l))) & |
|---|
| 196 | & /(r_aspect*zmax_sec(ig))) |
|---|
| 197 | if (lev_out.ge.20) print*,'coucou calcul detr 1' |
|---|
| 198 | else if ((zlev(ig,l+1).lt.zmax_sec(ig)).and. & |
|---|
| 199 | & (zqla(ig,l-1).lt.1.e-10)) then |
|---|
| 200 | detr_star(ig,l)=-f0(ig)*f_star(ig,lmix(ig)) & |
|---|
| 201 | & /(rhobarz(ig,lmix(ig))*wmaxa(ig))* & |
|---|
| 202 | & (rhobarz(ig,l+1)*sqrt(w_est(ig,l+1)) & |
|---|
| 203 | & *((zmax_sec(ig)-zlev(ig,l+1))/ & |
|---|
| 204 | & ((zmax_sec(ig)-zlev(ig,lmix(ig)))))**2. & |
|---|
| 205 | & -rhobarz(ig,l)*sqrt(w_est(ig,l)) & |
|---|
| 206 | & *((zmax_sec(ig)-zlev(ig,l))/ & |
|---|
| 207 | & ((zmax_sec(ig)-zlev(ig,lmix(ig)))))**2.) |
|---|
| 208 | if (lev_out.ge.20) print*,'coucou calcul detr 2' |
|---|
| 209 | else |
|---|
| 210 | detr_star(ig,l)=0.002*f0(ig)*f_star(ig,l) & |
|---|
| 211 | & *(zlev(ig,l+1)-zlev(ig,l)) |
|---|
| 212 | if (lev_out.ge.20) print*,'coucou calcul detr 3' |
|---|
| 213 | |
|---|
| 214 | endif |
|---|
| 215 | detr_star(ig,l)=detr_star(ig,l)/f0(ig) |
|---|
| 216 | ! |
|---|
| 217 | !calcul de entr_star |
|---|
| 218 | ! |
|---|
| 219 | if (detr_star(ig,l).gt.f_star(ig,l)) then |
|---|
| 220 | detr_star(ig,l)=f_star(ig,l) |
|---|
| 221 | !a decommenter ou pas? |
|---|
| 222 | ! entr_star(ig,l)=0. |
|---|
| 223 | endif |
|---|
| 224 | |
|---|
| 225 | ! Deplacement du calcul de entr_star pour eviter d'avoir aussi |
|---|
| 226 | ! entr_star > fstar. |
|---|
| 227 | ! FH |
|---|
| 228 | entr_star(ig,l)=0.4*detr_star(ig,l) |
|---|
| 229 | ! |
|---|
| 230 | else |
|---|
| 231 | detr_star(ig,l)=0. |
|---|
| 232 | entr_star(ig,l)=0. |
|---|
| 233 | endif |
|---|
| 234 | !pas d entrainement dans la couche alim |
|---|
| 235 | if ((l.lt.lentr(ig))) then |
|---|
| 236 | entr_star(ig,l)=0. |
|---|
| 237 | endif |
|---|
| 238 | ! |
|---|
| 239 | !prise en compte du detrainement et de l entrainement dans le calcul du flux |
|---|
| 240 | f_star(ig,l+1)=f_star(ig,l)+alim_star(ig,l)+entr_star(ig,l) & |
|---|
| 241 | & -detr_star(ig,l) |
|---|
| 242 | |
|---|
| 243 | !test sur le signe de f_star |
|---|
| 244 | if (f_star(ig,l+1).gt.1.e-10) then |
|---|
| 245 | !---------------------------------------------------------------------------- |
|---|
| 246 | !calcul de la vitesse verticale en melangeant Tl et qt du thermique |
|---|
| 247 | !--------------------------------------------------------------------------- |
|---|
| 248 | ! |
|---|
| 249 | Zsat=.false. |
|---|
| 250 | ztla(ig,l)=(f_star(ig,l)*ztla(ig,l-1)+ & |
|---|
| 251 | & (alim_star(ig,l)+entr_star(ig,l))*zthl(ig,l)) & |
|---|
| 252 | & /(f_star(ig,l+1)+detr_star(ig,l)) |
|---|
| 253 | ! |
|---|
| 254 | zqta(ig,l)=(f_star(ig,l)*zqta(ig,l-1)+ & |
|---|
| 255 | & (alim_star(ig,l)+entr_star(ig,l))*po(ig,l)) & |
|---|
| 256 | & /(f_star(ig,l+1)+detr_star(ig,l)) |
|---|
| 257 | ! |
|---|
| 258 | Tbef=ztla(ig,l)*zpspsk(ig,l) |
|---|
| 259 | zdelta=MAX(0.,SIGN(1.,RTT-Tbef)) |
|---|
| 260 | qsatbef= R2ES * FOEEW(Tbef,zdelta)/pplev(ig,l) |
|---|
| 261 | qsatbef=MIN(0.5,qsatbef) |
|---|
| 262 | zcor=1./(1.-retv*qsatbef) |
|---|
| 263 | qsatbef=qsatbef*zcor |
|---|
| 264 | Zsat = (max(0.,zqta(ig,l)-qsatbef) .gt. 1.e-10) |
|---|
| 265 | if (Zsat) then |
|---|
| 266 | qlbef=max(0.,zqta(ig,l)-qsatbef) |
|---|
| 267 | DT = 0.5*RLvCp*qlbef |
|---|
| 268 | do while (abs(DT).gt.DDT0) |
|---|
| 269 | Tbef=Tbef+DT |
|---|
| 270 | zdelta=MAX(0.,SIGN(1.,RTT-Tbef)) |
|---|
| 271 | qsatbef= R2ES * FOEEW(Tbef,zdelta)/pplev(ig,l) |
|---|
| 272 | qsatbef=MIN(0.5,qsatbef) |
|---|
| 273 | zcor=1./(1.-retv*qsatbef) |
|---|
| 274 | qsatbef=qsatbef*zcor |
|---|
| 275 | qlbef=zqta(ig,l)-qsatbef |
|---|
| 276 | |
|---|
| 277 | zdelta=MAX(0.,SIGN(1.,RTT-Tbef)) |
|---|
| 278 | zcvm5=R5LES*(1.-zdelta) + R5IES*zdelta |
|---|
| 279 | zcor=1./(1.-retv*qsatbef) |
|---|
| 280 | dqsat_dT=FOEDE(Tbef,zdelta,zcvm5,qsatbef,zcor) |
|---|
| 281 | num=-Tbef+ztla(ig,l)*zpspsk(ig,l)+RLvCp*qlbef |
|---|
| 282 | denom=1.+RLvCp*dqsat_dT |
|---|
| 283 | DT=num/denom |
|---|
| 284 | enddo |
|---|
| 285 | zqla(ig,l) = max(0.,qlbef) |
|---|
| 286 | endif |
|---|
| 287 | ! |
|---|
| 288 | ! on ecrit de maniere conservative (sat ou non) |
|---|
| 289 | ! T = Tl +Lv/Cp ql |
|---|
| 290 | ztva(ig,l) = ztla(ig,l)*zpspsk(ig,l)+RLvCp*zqla(ig,l) |
|---|
| 291 | ztva(ig,l) = ztva(ig,l)/zpspsk(ig,l) |
|---|
| 292 | !on rajoute le calcul de zha pour diagnostiques (temp potentielle) |
|---|
| 293 | zha(ig,l) = ztva(ig,l) |
|---|
| 294 | ztva(ig,l) = ztva(ig,l)*(1.+RETV*(zqta(ig,l) & |
|---|
| 295 | & -zqla(ig,l))-zqla(ig,l)) |
|---|
| 296 | |
|---|
| 297 | !on ecrit zqsat |
|---|
| 298 | zqsatth(ig,l)=qsatbef |
|---|
| 299 | !calcul de vitesse |
|---|
| 300 | zw2(ig,l+1)=zw2(ig,l)* & |
|---|
| 301 | & ((f_star(ig,l))**2) & |
|---|
| 302 | & /(f_star(ig,l+1)+detr_star(ig,l))**2+ & |
|---|
| 303 | & 2.*RG*(ztva(ig,l)-ztv(ig,l))/ztv(ig,l) & |
|---|
| 304 | & *(zlev(ig,l+1)-zlev(ig,l)) |
|---|
| 305 | |
|---|
| 306 | endif |
|---|
| 307 | endif |
|---|
| 308 | ! |
|---|
| 309 | !initialisations pour le calcul de la hauteur du thermique, de l'inversion et de la vitesse verticale max |
|---|
| 310 | if (zw2(ig,l+1).lt.0.) then |
|---|
| 311 | linter(ig)=(l*(zw2(ig,l+1)-zw2(ig,l)) & |
|---|
| 312 | & -zw2(ig,l))/(zw2(ig,l+1)-zw2(ig,l)) |
|---|
| 313 | zw2(ig,l+1)=0. |
|---|
| 314 | else |
|---|
| 315 | wa_moy(ig,l+1)=sqrt(zw2(ig,l+1)) |
|---|
| 316 | endif |
|---|
| 317 | if (wa_moy(ig,l+1).gt.wmaxa(ig)) then |
|---|
| 318 | ! lmix est le niveau de la couche ou w (wa_moy) est maximum |
|---|
| 319 | lmix(ig)=l+1 |
|---|
| 320 | wmaxa(ig)=wa_moy(ig,l+1) |
|---|
| 321 | endif |
|---|
| 322 | enddo |
|---|
| 323 | enddo |
|---|
| 324 | |
|---|
| 325 | |
|---|
| 326 | return |
|---|
| 327 | end |
|---|
