Changeset 2155 for LMDZ5


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Nov 25, 2014, 4:15:06 PM (10 years ago)
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jyg
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wake.F90 : differential effect of PBL set to zero ; it is assumed to be accounted for by Turbulent diffusion and Thermal schemes

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  • LMDZ5/trunk/libf/phylmd/wake.F90

    r2078 r2155  
    10891089          ! print*,'dtKE= ',dtKE(i,k),' dqKE= ',dqKE(i,k)
    10901090
    1091           dtpbl(i, k) = (wdtpbl(i,k)/sigmaw(i)-udtpbl(i,k)/(1.-sigmaw(i)))
    1092           dqpbl(i, k) = (wdqpbl(i,k)/sigmaw(i)-udqpbl(i,k)/(1.-sigmaw(i)))
     1091!jyg<
     1092!!
     1093!!---------------------------------------------------------------
     1094!! The change of delta_T due to PBL (vertical diffusion plus thermal plumes)
     1095!! is accounted for by the PBL and the Thermals schemes. It is now set to zero
     1096!! within the Wake scheme.
     1097!!---------------------------------------------------------------
     1098          dtPBL(i,k) = 0.
     1099          dqPBL(i,k) = 0.
     1100!
     1101!!          dtPBL(i,k)=wdtPBL(i,k) - udtPBL(i,k)
     1102!!          dqPBL(i,k)=wdqPBL(i,k) - udqPBL(i,k)
     1103!
     1104!!          dtpbl(i, k) = (wdtpbl(i,k)/sigmaw(i)-udtpbl(i,k)/(1.-sigmaw(i)))
     1105!!          dqpbl(i, k) = (wdqpbl(i,k)/sigmaw(i)-udqpbl(i,k)/(1.-sigmaw(i)))
    10931106          ! print*,'dtPBL= ',dtPBL(i,k),' dqPBL= ',dqPBL(i,k)
     1107!>jyg
     1108!
    10941109
    10951110          ! cc nrlmd          Prise en compte du taux de mortalité
     
    18051820END SUBROUTINE wake_vec_modulation
    18061821
    1807 SUBROUTINE wake_scal(p, ph, ppi, dtime, sigd_con, te0, qe0, omgb, dtdwn, &
    1808     dqdwn, amdwn, amup, dta, dqa, wdtpbl, wdqpbl, udtpbl, udqpbl, deltatw, &
    1809     deltaqw, dth, hw, sigmaw, wape, fip, gfl, dtls, dqls, ktopw, omgbdth, &
    1810     dp_omgb, wdens, tu, qu, dtke, dqke, dtpbl, dqpbl, omg, dp_deltomg, &
    1811     spread, cstar, d_deltat_gw, d_deltatw2, d_deltaqw2)
    1812 
    1813   ! **************************************************************
    1814   ! *
    1815   ! WAKE                                                        *
    1816   ! retour a un Pupper fixe                                *
    1817   ! *
    1818   ! written by   :  GRANDPEIX Jean-Yves   09/03/2000            *
    1819   ! modified by :   ROEHRIG Romain        01/29/2007            *
    1820   ! **************************************************************
    1821 
    1822   USE dimphy
    1823   IMPLICIT NONE
    1824   ! ============================================================================
    1825 
    1826 
    1827   ! But : Decrire le comportement des poches froides apparaissant dans les
    1828   ! grands systemes convectifs, et fournir l'energie disponible pour
    1829   ! le declenchement de nouvelles colonnes convectives.
    1830 
    1831   ! Variables d'etat : deltatw    : ecart de temperature wake-undisturbed
    1832   ! area
    1833   ! deltaqw    : ecart d'humidite wake-undisturbed area
    1834   ! sigmaw     : fraction d'aire occupee par la poche.
    1835 
    1836   ! Variable de sortie :
    1837 
    1838   ! wape : WAke Potential Energy
    1839   ! fip  : Front Incident Power (W/m2) - ALP
    1840   ! gfl  : Gust Front Length per unit area (m-1)
    1841   ! dtls : large scale temperature tendency due to wake
    1842   ! dqls : large scale humidity tendency due to wake
    1843   ! hw   : hauteur de la poche
    1844   ! dp_omgb : vertical gradient of large scale omega
    1845   ! omgbdth: flux of Delta_Theta transported by LS omega
    1846   ! dtKE   : differential heating (wake - unpertubed)
    1847   ! dqKE   : differential moistening (wake - unpertubed)
    1848   ! omg    : Delta_omg =vertical velocity diff. wake-undist. (Pa/s)
    1849   ! dp_deltomg  : vertical gradient of omg (s-1)
    1850   ! spread  : spreading term in dt_wake and dq_wake
    1851   ! deltatw     : updated temperature difference (T_w-T_u).
    1852   ! deltaqw     : updated humidity difference (q_w-q_u).
    1853   ! sigmaw      : updated wake fractional area.
    1854   ! d_deltat_gw : delta T tendency due to GW
    1855 
    1856   ! Variables d'entree :
    1857 
    1858   ! aire : aire de la maille
    1859   ! te0  : temperature dans l'environnement  (K)
    1860   ! qe0  : humidite dans l'environnement     (kg/kg)
    1861   ! omgb : vitesse verticale moyenne sur la maille (Pa/s)
    1862   ! dtdwn: source de chaleur due aux descentes (K/s)
    1863   ! dqdwn: source d'humidite due aux descentes (kg/kg/s)
    1864   ! dta  : source de chaleur due courants satures et detrain  (K/s)
    1865   ! dqa  : source d'humidite due aux courants satures et detra (kg/kg/s)
    1866   ! amdwn: flux de masse total des descentes, par unite de
    1867   ! surface de la maille (kg/m2/s)
    1868   ! amup : flux de masse total des ascendances, par unite de
    1869   ! surface de la maille (kg/m2/s)
    1870   ! p    : pressions aux milieux des couches (Pa)
    1871   ! ph   : pressions aux interfaces (Pa)
    1872   ! ppi  : (p/p_0)**kapa (adim)
    1873   ! dtime: increment temporel (s)
    1874 
    1875   ! Variables internes :
    1876 
    1877   ! rhow : masse volumique de la poche froide
    1878   ! rho  : environment density at P levels
    1879   ! rhoh : environment density at Ph levels
    1880   ! te   : environment temperature | may change within
    1881   ! qe   : environment humidity    | sub-time-stepping
    1882   ! the  : environment potential temperature
    1883   ! thu  : potential temperature in undisturbed area
    1884   ! tu   :  temperature  in undisturbed area
    1885   ! qu   : humidity in undisturbed area
    1886   ! dp_omgb: vertical gradient og LS omega
    1887   ! omgbw  : wake average vertical omega
    1888   ! dp_omgbw: vertical gradient of omgbw
    1889   ! omgbdq : flux of Delta_q transported by LS omega
    1890   ! dth  : potential temperature diff. wake-undist.
    1891   ! th1  : first pot. temp. for vertical advection (=thu)
    1892   ! th2  : second pot. temp. for vertical advection (=thw)
    1893   ! q1   : first humidity for vertical advection
    1894   ! q2   : second humidity for vertical advection
    1895   ! d_deltatw   : terme de redistribution pour deltatw
    1896   ! d_deltaqw   : terme de redistribution pour deltaqw
    1897   ! deltatw0   : deltatw initial
    1898   ! deltaqw0   : deltaqw initial
    1899   ! hw0    : hw initial
    1900   ! sigmaw0: sigmaw initial
    1901   ! amflux : horizontal mass flux through wake boundary
    1902   ! wdens  : number of wakes per unit area (3D) or per
    1903   ! unit length (2D)
    1904   ! Tgw    : 1 sur la période de onde de gravité
    1905   ! Cgw    : vitesse de propagation de onde de gravité
    1906   ! LL     : distance entre 2 poches
    1907 
    1908   ! -------------------------------------------------------------------------
    1909   ! Déclaration de variables
    1910   ! -------------------------------------------------------------------------
    1911 
    1912   include "dimensions.h"
    1913   ! ccc      include "dimphy.h"
    1914   include "YOMCST.h"
    1915   include "cvthermo.h"
    1916   include "iniprint.h"
    1917 
    1918   ! Arguments en entree
    1919   ! --------------------
    1920 
    1921   REAL p(klev), ph(klev+1), ppi(klev)
    1922   REAL dtime
    1923   REAL te0(klev), qe0(klev)
    1924   REAL omgb(klev+1)
    1925   REAL dtdwn(klev), dqdwn(klev)
    1926   REAL wdtpbl(klev), wdqpbl(klev)
    1927   REAL udtpbl(klev), udqpbl(klev)
    1928   REAL amdwn(klev), amup(klev)
    1929   REAL dta(klev), dqa(klev)
    1930   REAL sigd_con
    1931 
    1932   ! Sorties
    1933   ! --------
    1934 
    1935   REAL deltatw(klev), deltaqw(klev), dth(klev)
    1936   REAL tu(klev), qu(klev)
    1937   REAL dtls(klev), dqls(klev)
    1938   REAL dtke(klev), dqke(klev)
    1939   REAL dtpbl(klev), dqpbl(klev)
    1940   REAL spread(klev)
    1941   REAL d_deltatgw(klev)
    1942   REAL d_deltatw2(klev), d_deltaqw2(klev)
    1943   REAL omgbdth(klev+1), omg(klev+1)
    1944   REAL dp_omgb(klev), dp_deltomg(klev)
    1945   REAL d_deltat_gw(klev)
    1946   REAL hw, sigmaw, wape, fip, gfl, cstar
    1947   INTEGER ktopw
    1948 
    1949   ! Variables internes
    1950   ! -------------------
    1951 
    1952   ! Variables à fixer
    1953   REAL alon
    1954   REAL coefgw
    1955   REAL wdens0, wdens
    1956   REAL stark
    1957   REAL alpk
    1958   REAL delta_t_min
    1959   REAL pupper
    1960   INTEGER nsub
    1961   REAL dtimesub
    1962   REAL sigmad, hwmin
    1963 
    1964   ! Variables de sauvegarde
    1965   REAL deltatw0(klev)
    1966   REAL deltaqw0(klev)
    1967   REAL te(klev), qe(klev)
    1968   REAL sigmaw0, sigmaw1
    1969 
    1970   ! Variables pour les GW
    1971   REAL ll
    1972   REAL n2(klev)
    1973   REAL cgw(klev)
    1974   REAL tgw(klev)
    1975 
    1976   ! Variables liées au calcul de hw
    1977   REAL ptop_provis, ptop, ptop_new
    1978   REAL sum_dth
    1979   REAL dthmin
    1980   REAL z, dz, hw0
    1981   INTEGER ktop, kupper
    1982 
    1983   ! Autres variables internes
    1984   INTEGER isubstep, k
    1985 
    1986   REAL sum_thu, sum_tu, sum_qu, sum_thvu
    1987   REAL sum_dq, sum_rho
    1988   REAL sum_dtdwn, sum_dqdwn
    1989   REAL av_thu, av_tu, av_qu, av_thvu
    1990   REAL av_dth, av_dq, av_rho
    1991   REAL av_dtdwn, av_dqdwn
    1992 
    1993   REAL rho(klev), rhoh(klev+1), rhow(klev)
    1994   REAL rhow_moyen(klev)
    1995   REAL zh(klev), zhh(klev+1)
    1996   REAL epaisseur1(klev), epaisseur2(klev)
    1997 
    1998   REAL the(klev), thu(klev)
    1999 
    2000   REAL d_deltatw(klev), d_deltaqw(klev)
    2001 
    2002   REAL omgbw(klev+1), omgtop
    2003   REAL dp_omgbw(klev)
    2004   REAL ztop, dztop
    2005   REAL alpha_up(klev)
    2006 
    2007   REAL rre1, rre2, rrd1, rrd2
    2008   REAL th1(klev), th2(klev), q1(klev), q2(klev)
    2009   REAL d_th1(klev), d_th2(klev), d_dth(klev)
    2010   REAL d_q1(klev), d_q2(klev), d_dq(klev)
    2011   REAL omgbdq(klev)
    2012 
    2013   REAL ff, gg
    2014   REAL wape2, cstar2, heff
    2015 
    2016   REAL crep(klev)
    2017   REAL crep_upper, crep_sol
    2018 
    2019   ! -------------------------------------------------------------------------
    2020   ! Initialisations
    2021   ! -------------------------------------------------------------------------
    2022 
    2023   ! print*, 'wake initialisations'
    2024 
    2025   ! Essais d'initialisation avec sigmaw = 0.02 et hw = 10.
    2026   ! -------------------------------------------------------------------------
    2027 
    2028   DATA sigmad, hwmin/.02, 10./
    2029 
    2030   ! Longueur de maille (en m)
    2031   ! -------------------------------------------------------------------------
    2032 
    2033   ! ALON = 3.e5
    2034   alon = 1.E6
    2035 
    2036 
    2037   ! Configuration de coefgw,stark,wdens (22/02/06 by YU Jingmei)
    2038 
    2039   ! coefgw : Coefficient pour les ondes de gravité
    2040   ! stark : Coefficient k dans Cstar=k*sqrt(2*WAPE)
    2041   ! wdens : Densité de poche froide par maille
    2042   ! -------------------------------------------------------------------------
    2043 
    2044   coefgw = 10
    2045   ! coefgw=1
    2046   ! wdens0 = 1.0/(alon**2)
    2047   wdens = 1.0/(alon**2)
    2048   stark = 0.50
    2049   ! CRtest
    2050   alpk = 0.1
    2051   ! alpk = 1.0
    2052   ! alpk = 0.5
    2053   ! alpk = 0.05
    2054   crep_upper = 0.9
    2055   crep_sol = 1.0
    2056 
    2057 
    2058   ! Minimum value for |T_wake - T_undist|. Used for wake top definition
    2059   ! -------------------------------------------------------------------------
    2060 
    2061   delta_t_min = 0.2
    2062 
    2063 
    2064   ! 1. - Save initial values and initialize tendencies
    2065   ! --------------------------------------------------
    2066 
    2067   DO k = 1, klev
    2068     deltatw0(k) = deltatw(k)
    2069     deltaqw0(k) = deltaqw(k)
    2070     te(k) = te0(k)
    2071     qe(k) = qe0(k)
    2072     dtls(k) = 0.
    2073     dqls(k) = 0.
    2074     d_deltat_gw(k) = 0.
    2075     d_deltatw2(k) = 0.
    2076     d_deltaqw2(k) = 0.
    2077   END DO
    2078   ! sigmaw1=sigmaw
    2079   ! IF (sigd_con.GT.sigmaw1) THEN
    2080   ! print*, 'sigmaw,sigd_con', sigmaw, sigd_con
    2081   ! ENDIF
    2082   sigmaw = max(sigmaw, sigd_con)
    2083   sigmaw = max(sigmaw, sigmad)
    2084   sigmaw = min(sigmaw, 0.99)
    2085   sigmaw0 = sigmaw
    2086   ! wdens=wdens0/(10.*sigmaw)
    2087   ! IF (sigd_con.GT.sigmaw1) THEN
    2088   ! print*, 'sigmaw1,sigd1', sigmaw, sigd_con
    2089   ! ENDIF
    2090 
    2091   ! 2. - Prognostic part
    2092   ! =========================================================
    2093 
    2094   ! print *, 'prognostic wake computation'
    2095 
    2096 
    2097   ! 2.1 - Undisturbed area and Wake integrals
    2098   ! ---------------------------------------------------------
    2099 
    2100   z = 0.
    2101   ktop = 0
    2102   kupper = 0
    2103   sum_thu = 0.
    2104   sum_tu = 0.
    2105   sum_qu = 0.
    2106   sum_thvu = 0.
    2107   sum_dth = 0.
    2108   sum_dq = 0.
    2109   sum_rho = 0.
    2110   sum_dtdwn = 0.
    2111   sum_dqdwn = 0.
    2112 
    2113   av_thu = 0.
    2114   av_tu = 0.
    2115   av_qu = 0.
    2116   av_thvu = 0.
    2117   av_dth = 0.
    2118   av_dq = 0.
    2119   av_rho = 0.
    2120   av_dtdwn = 0.
    2121   av_dqdwn = 0.
    2122 
    2123   ! Potential temperatures and humidity
    2124   ! ----------------------------------------------------------
    2125 
    2126   DO k = 1, klev
    2127     rho(k) = p(k)/(rd*te(k))
    2128     IF (k==1) THEN
    2129       rhoh(k) = ph(k)/(rd*te(k))
    2130       zhh(k) = 0
    2131     ELSE
    2132       rhoh(k) = ph(k)*2./(rd*(te(k)+te(k-1)))
    2133       zhh(k) = (ph(k)-ph(k-1))/(-rhoh(k)*rg) + zhh(k-1)
    2134     END IF
    2135     the(k) = te(k)/ppi(k)
    2136     thu(k) = (te(k)-deltatw(k)*sigmaw)/ppi(k)
    2137     tu(k) = te(k) - deltatw(k)*sigmaw
    2138     qu(k) = qe(k) - deltaqw(k)*sigmaw
    2139     rhow(k) = p(k)/(rd*(te(k)+deltatw(k)))
    2140     dth(k) = deltatw(k)/ppi(k)
    2141     ll = (1-sqrt(sigmaw))/sqrt(wdens)
    2142   END DO
    2143 
    2144   DO k = 1, klev - 1
    2145     IF (k==1) THEN
    2146       n2(k) = 0
    2147     ELSE
    2148       n2(k) = max(0., -rg**2/the(k)*rho(k)*(the(k+1)-the(k-1))/(p(k+ &
    2149         1)-p(k-1)))
    2150     END IF
    2151     zh(k) = (zhh(k)+zhh(k+1))/2
    2152 
    2153     cgw(k) = sqrt(n2(k))*zh(k)
    2154     tgw(k) = coefgw*cgw(k)/ll
    2155   END DO
    2156 
    2157   n2(klev) = 0
    2158   zh(klev) = 0
    2159   cgw(klev) = 0
    2160   tgw(klev) = 0
    2161 
    2162   ! Calcul de la masse volumique moyenne de la colonne
    2163   ! -----------------------------------------------------------------
    2164 
    2165   DO k = 1, klev
    2166     epaisseur1(k) = 0.
    2167     epaisseur2(k) = 0.
    2168   END DO
    2169 
    2170   epaisseur1(1) = -(ph(2)-ph(1))/(rho(1)*rg) + 1.
    2171   epaisseur2(1) = -(ph(2)-ph(1))/(rho(1)*rg) + 1.
    2172   rhow_moyen(1) = rhow(1)
    2173 
    2174   DO k = 2, klev
    2175     epaisseur1(k) = -(ph(k+1)-ph(k))/(rho(k)*rg) + 1.
    2176     epaisseur2(k) = epaisseur2(k-1) + epaisseur1(k)
    2177     rhow_moyen(k) = (rhow_moyen(k-1)*epaisseur2(k-1)+rhow(k)*epaisseur1(k))/ &
    2178       epaisseur2(k)
    2179   END DO
    2180 
    2181 
    2182   ! Choose an integration bound well above wake top
    2183   ! -----------------------------------------------------------------
    2184 
    2185   ! Pupper = 50000.  ! melting level
    2186   pupper = 60000.
    2187   ! Pupper = 70000.
    2188 
    2189 
    2190   ! Determine Wake top pressure (Ptop) from buoyancy integral
    2191   ! -----------------------------------------------------------------
    2192 
    2193   ! -1/ Pressure of the level where dth becomes less than delta_t_min.
    2194 
    2195   ptop_provis = ph(1)
    2196   DO k = 2, klev
    2197     IF (dth(k)>-delta_t_min .AND. dth(k-1)<-delta_t_min) THEN
    2198       ptop_provis = ((dth(k)+delta_t_min)*p(k-1)-(dth(k- &
    2199         1)+delta_t_min)*p(k))/(dth(k)-dth(k-1))
    2200       GO TO 25
    2201     END IF
    2202   END DO
    2203 25 CONTINUE
    2204 
    2205   ! -2/ dth integral
    2206 
    2207   sum_dth = 0.
    2208   dthmin = -delta_t_min
    2209   z = 0.
    2210 
    2211   DO k = 1, klev
    2212     dz = -(max(ph(k+1),ptop_provis)-ph(k))/(rho(k)*rg)
    2213     IF (dz<=0) GO TO 40
    2214     z = z + dz
    2215     sum_dth = sum_dth + dth(k)*dz
    2216     dthmin = min(dthmin, dth(k))
    2217   END DO
    2218 40 CONTINUE
    2219 
    2220   ! -3/ height of triangle with area= sum_dth and base = dthmin
    2221 
    2222   hw0 = 2.*sum_dth/min(dthmin, -0.5)
    2223   hw0 = max(hwmin, hw0)
    2224 
    2225   ! -4/ now, get Ptop
    2226 
    2227   z = 0.
    2228   ptop = ph(1)
    2229 
    2230   DO k = 1, klev
    2231     dz = min(-(ph(k+1)-ph(k))/(rho(k)*rg), hw0-z)
    2232     IF (dz<=0) GO TO 45
    2233     z = z + dz
    2234     ptop = ph(k) - rho(k)*rg*dz
    2235   END DO
    2236 45 CONTINUE
    2237 
    2238 
    2239   ! -5/ Determination de ktop et kupper
    2240 
    2241   DO k = klev, 1, -1
    2242     IF (ph(k+1)<ptop) ktop = k
    2243     IF (ph(k+1)<pupper) kupper = k
    2244   END DO
    2245 
    2246   ! -6/ Correct ktop and ptop
    2247 
    2248   ptop_new = ptop
    2249   DO k = ktop, 2, -1
    2250     IF (dth(k)>-delta_t_min .AND. dth(k-1)<-delta_t_min) THEN
    2251       ptop_new = ((dth(k)+delta_t_min)*p(k-1)-(dth(k-1)+delta_t_min)*p(k))/ &
    2252         (dth(k)-dth(k-1))
    2253       GO TO 225
    2254     END IF
    2255   END DO
    2256 225 CONTINUE
    2257 
    2258   ptop = ptop_new
    2259 
    2260   DO k = klev, 1, -1
    2261     IF (ph(k+1)<ptop) ktop = k
    2262   END DO
    2263 
    2264   ! Set deltatw & deltaqw to 0 above kupper
    2265   ! -----------------------------------------------------------
    2266 
    2267   DO k = kupper, klev
    2268     deltatw(k) = 0.
    2269     deltaqw(k) = 0.
    2270   END DO
    2271 
    2272 
    2273   ! Vertical gradient of LS omega
    2274   ! ------------------------------------------------------------
    2275 
    2276   DO k = 1, kupper
    2277     dp_omgb(k) = (omgb(k+1)-omgb(k))/(ph(k+1)-ph(k))
    2278   END DO
    2279 
    2280 
    2281   ! Integrals (and wake top level number)
    2282   ! -----------------------------------------------------------
    2283 
    2284   ! Initialize sum_thvu to 1st level virt. pot. temp.
    2285 
    2286   z = 1.
    2287   dz = 1.
    2288   sum_thvu = thu(1)*(1.+eps*qu(1))*dz
    2289   sum_dth = 0.
    2290 
    2291   DO k = 1, klev
    2292     dz = -(max(ph(k+1),ptop)-ph(k))/(rho(k)*rg)
    2293     IF (dz<=0) GO TO 50
    2294     z = z + dz
    2295     sum_thu = sum_thu + thu(k)*dz
    2296     sum_tu = sum_tu + tu(k)*dz
    2297     sum_qu = sum_qu + qu(k)*dz
    2298     sum_thvu = sum_thvu + thu(k)*(1.+eps*qu(k))*dz
    2299     sum_dth = sum_dth + dth(k)*dz
    2300     sum_dq = sum_dq + deltaqw(k)*dz
    2301     sum_rho = sum_rho + rhow(k)*dz
    2302     sum_dtdwn = sum_dtdwn + dtdwn(k)*dz
    2303     sum_dqdwn = sum_dqdwn + dqdwn(k)*dz
    2304   END DO
    2305 50 CONTINUE
    2306 
    2307   hw0 = z
    2308 
    2309   ! 2.1 - WAPE and mean forcing computation
    2310   ! -------------------------------------------------------------
    2311 
    2312   ! Means
    2313 
    2314   av_thu = sum_thu/hw0
    2315   av_tu = sum_tu/hw0
    2316   av_qu = sum_qu/hw0
    2317   av_thvu = sum_thvu/hw0
    2318   ! av_thve = sum_thve/hw0
    2319   av_dth = sum_dth/hw0
    2320   av_dq = sum_dq/hw0
    2321   av_rho = sum_rho/hw0
    2322   av_dtdwn = sum_dtdwn/hw0
    2323   av_dqdwn = sum_dqdwn/hw0
    2324 
    2325   wape = -rg*hw0*(av_dth+eps*(av_thu*av_dq+av_dth*av_qu+av_dth*av_dq))/ &
    2326     av_thvu
    2327 
    2328   ! 2.2 Prognostic variable update
    2329   ! ------------------------------------------------------------
    2330 
    2331   ! Filter out bad wakes
    2332 
    2333   IF (wape<0.) THEN
    2334     IF (prt_level>=10) PRINT *, 'wape<0'
    2335     wape = 0.
    2336     hw = hwmin
    2337     sigmaw = max(sigmad, sigd_con)
    2338     fip = 0.
    2339     DO k = 1, klev
    2340       deltatw(k) = 0.
    2341       deltaqw(k) = 0.
    2342       dth(k) = 0.
    2343     END DO
    2344   ELSE
    2345     IF (prt_level>=10) PRINT *, 'wape>0'
    2346     cstar = stark*sqrt(2.*wape)
    2347   END IF
    2348 
    2349   ! ------------------------------------------------------------------
    2350   ! Sub-time-stepping
    2351   ! ------------------------------------------------------------------
    2352 
    2353   ! nsub=36
    2354   nsub = 10
    2355   dtimesub = dtime/nsub
    2356 
    2357   ! ------------------------------------------------------------
    2358   DO isubstep = 1, nsub
    2359     ! ------------------------------------------------------------
    2360 
    2361     ! print*,'---------------','substep=',isubstep,'-------------'
    2362 
    2363     ! Evolution of sigmaw
    2364 
    2365 
    2366     gfl = 2.*sqrt(3.14*wdens*sigmaw)
    2367 
    2368     sigmaw = sigmaw + gfl*cstar*dtimesub
    2369     sigmaw = min(sigmaw, 0.99) !!!!!!!!
    2370     ! wdens = wdens0/(10.*sigmaw)
    2371     ! sigmaw =max(sigmaw,sigd_con)
    2372     ! sigmaw =max(sigmaw,sigmad)
    2373 
    2374     ! calcul de la difference de vitesse verticale poche - zone non perturbee
    2375 
    2376     z = 0.
    2377     dp_deltomg(1:klev) = 0.
    2378     omg(1:klev+1) = 0.
    2379 
    2380     omg(1) = 0.
    2381     dp_deltomg(1) = -(gfl*cstar)/(sigmaw*(1-sigmaw))
    2382 
    2383     DO k = 2, ktop
    2384       dz = -(ph(k)-ph(k-1))/(rho(k-1)*rg)
    2385       z = z + dz
    2386       dp_deltomg(k) = dp_deltomg(1)
    2387       omg(k) = dp_deltomg(1)*z
    2388     END DO
    2389 
    2390     dztop = -(ptop-ph(ktop))/(rho(ktop)*rg)
    2391     ztop = z + dztop
    2392     omgtop = dp_deltomg(1)*ztop
    2393 
    2394 
    2395     ! Conversion de la vitesse verticale de m/s a Pa/s
    2396 
    2397     omgtop = -rho(ktop)*rg*omgtop
    2398     dp_deltomg(1) = omgtop/(ptop-ph(1))
    2399 
    2400     DO k = 1, ktop
    2401       omg(k) = -rho(k)*rg*omg(k)
    2402       dp_deltomg(k) = dp_deltomg(1)
    2403     END DO
    2404 
    2405     ! raccordement lineaire de omg de ptop a pupper
    2406 
    2407     IF (kupper>ktop) THEN
    2408       omg(kupper+1) = -rg*amdwn(kupper+1)/sigmaw + rg*amup(kupper+1)/(1.- &
    2409         sigmaw)
    2410       dp_deltomg(kupper) = (omgtop-omg(kupper+1))/(ptop-pupper)
    2411       DO k = ktop + 1, kupper
    2412         dp_deltomg(k) = dp_deltomg(kupper)
    2413         omg(k) = omgtop + (ph(k)-ptop)*dp_deltomg(kupper)
    2414       END DO
    2415     END IF
    2416 
    2417     ! Compute wake average vertical velocity omgbw
    2418 
    2419     DO k = 1, klev + 1
    2420       omgbw(k) = omgb(k) + (1.-sigmaw)*omg(k)
    2421     END DO
    2422 
    2423     ! and its vertical gradient dp_omgbw
    2424 
    2425     DO k = 1, klev
    2426       dp_omgbw(k) = (omgbw(k+1)-omgbw(k))/(ph(k+1)-ph(k))
    2427     END DO
    2428 
    2429 
    2430     ! Upstream coefficients for omgb velocity
    2431     ! --    (alpha_up(k) is the coefficient of the value at level k)
    2432     ! --    (1-alpha_up(k) is the coefficient of the value at level k-1)
    2433 
    2434     DO k = 1, klev
    2435       alpha_up(k) = 0.
    2436       IF (omgb(k)>0.) alpha_up(k) = 1.
    2437     END DO
    2438 
    2439     ! Matrix expressing [The,deltatw] from  [Th1,Th2]
    2440 
    2441     rre1 = 1. - sigmaw
    2442     rre2 = sigmaw
    2443     rrd1 = -1.
    2444     rrd2 = 1.
    2445 
    2446     ! Get [Th1,Th2], dth and [q1,q2]
    2447 
    2448     DO k = 1, kupper + 1
    2449       dth(k) = deltatw(k)/ppi(k)
    2450       th1(k) = the(k) - sigmaw*dth(k) ! undisturbed area
    2451       th2(k) = the(k) + (1.-sigmaw)*dth(k) ! wake
    2452       q1(k) = qe(k) - sigmaw*deltaqw(k) ! undisturbed area
    2453       q2(k) = qe(k) + (1.-sigmaw)*deltaqw(k) ! wake
    2454     END DO
    2455 
    2456     d_th1(1) = 0.
    2457     d_th2(1) = 0.
    2458     d_dth(1) = 0.
    2459     d_q1(1) = 0.
    2460     d_q2(1) = 0.
    2461     d_dq(1) = 0.
    2462 
    2463     DO k = 2, kupper + 1 !   loop on interfaces
    2464       d_th1(k) = th1(k-1) - th1(k)
    2465       d_th2(k) = th2(k-1) - th2(k)
    2466       d_dth(k) = dth(k-1) - dth(k)
    2467       d_q1(k) = q1(k-1) - q1(k)
    2468       d_q2(k) = q2(k-1) - q2(k)
    2469       d_dq(k) = deltaqw(k-1) - deltaqw(k)
    2470     END DO
    2471 
    2472     omgbdth(1) = 0.
    2473     omgbdq(1) = 0.
    2474 
    2475     DO k = 2, kupper + 1 !   loop on interfaces
    2476       omgbdth(k) = omgb(k)*(dth(k-1)-dth(k))
    2477       omgbdq(k) = omgb(k)*(deltaqw(k-1)-deltaqw(k))
    2478     END DO
    2479 
    2480 
    2481     ! -----------------------------------------------------------------
    2482     DO k = 1, kupper - 1
    2483       ! -----------------------------------------------------------------
    2484 
    2485       ! Compute redistribution (advective) term
    2486 
    2487       d_deltatw(k) = dtimesub/(ph(k)-ph(k+1))*(rrd1*omg(k)*sigmaw*d_th1(k)- &
    2488         rrd2*omg(k+1)*(1.-sigmaw)*d_th2(k+1)-(1.-alpha_up( &
    2489         k))*omgbdth(k)-alpha_up(k+1)*omgbdth(k+1))*ppi(k)
    2490       ! print*,'d_deltatw=',d_deltatw(k)
    2491 
    2492       d_deltaqw(k) = dtimesub/(ph(k)-ph(k+1))*(rrd1*omg(k)*sigmaw*d_q1(k)- &
    2493         rrd2*omg(k+1)*(1.-sigmaw)*d_q2(k+1)-(1.-alpha_up( &
    2494         k))*omgbdq(k)-alpha_up(k+1)*omgbdq(k+1))
    2495       ! print*,'d_deltaqw=',d_deltaqw(k)
    2496 
    2497       ! and increment large scale tendencies
    2498 
    2499       dtls(k) = dtls(k) + dtimesub*((rre1*omg(k)*sigmaw*d_th1(k)-rre2*omg(k+ &
    2500         1)*(1.-sigmaw)*d_th2(k+1))/(ph(k)-ph(k+1))-sigmaw*(1.-sigmaw)*dth(k)* &
    2501         dp_deltomg(k))*ppi(k)
    2502       ! print*,'dtls=',dtls(k)
    2503 
    2504       dqls(k) = dqls(k) + dtimesub*((rre1*omg(k)*sigmaw*d_q1(k)-rre2*omg(k+ &
    2505         1)*(1.-sigmaw)*d_q2(k+1))/(ph(k)-ph(k+1))-sigmaw*(1.-sigmaw)*deltaqw( &
    2506         k)*dp_deltomg(k))
    2507       ! print*,'dqls=',dqls(k)
    2508 
    2509       ! -------------------------------------------------------------------
    2510     END DO
    2511     ! ------------------------------------------------------------------
    2512 
    2513     ! Increment state variables
    2514 
    2515     DO k = 1, kupper - 1
    2516 
    2517       ! Coefficient de répartition
    2518 
    2519       crep(k) = crep_sol*(ph(kupper)-ph(k))/(ph(kupper)-ph(1))
    2520       crep(k) = crep(k) + crep_upper*(ph(1)-ph(k))/(p(1)-ph(kupper))
    2521 
    2522 
    2523       ! Reintroduce compensating subsidence term.
    2524 
    2525       ! dtKE(k)=(dtdwn(k)*Crep(k))/sigmaw
    2526       ! dtKE(k)=dtKE(k)-(dtdwn(k)*(1-Crep(k))+dta(k))
    2527       ! .                   /(1-sigmaw)
    2528       ! dqKE(k)=(dqdwn(k)*Crep(k))/sigmaw
    2529       ! dqKE(k)=dqKE(k)-(dqdwn(k)*(1-Crep(k))+dqa(k))
    2530       ! .                   /(1-sigmaw)
    2531 
    2532       ! dtKE(k)=(dtdwn(k)*Crep(k)+(1-Crep(k))*dta(k))/sigmaw
    2533       ! dtKE(k)=dtKE(k)-(dtdwn(k)*(1-Crep(k))+dta(k)*Crep(k))
    2534       ! .                   /(1-sigmaw)
    2535       ! dqKE(k)=(dqdwn(k)*Crep(k)+(1-Crep(k))*dqa(k))/sigmaw
    2536       ! dqKE(k)=dqKE(k)-(dqdwn(k)*(1-Crep(k))+dqa(k)*Crep(k))
    2537       ! .                   /(1-sigmaw)
    2538 
    2539       dtke(k) = (dtdwn(k)/sigmaw-dta(k)/(1.-sigmaw))
    2540       dqke(k) = (dqdwn(k)/sigmaw-dqa(k)/(1.-sigmaw))
    2541       ! print*,'dtKE=',dtKE(k)
    2542       ! print*,'dqKE=',dqKE(k)
    2543 
    2544       dtpbl(k) = (wdtpbl(k)/sigmaw-udtpbl(k)/(1.-sigmaw))
    2545       dqpbl(k) = (wdqpbl(k)/sigmaw-udqpbl(k)/(1.-sigmaw))
    2546 
    2547       spread(k) = (1.-sigmaw)*dp_deltomg(k) + gfl*cstar/sigmaw
    2548       ! print*,'spread=',spread(k)
    2549 
    2550 
    2551       ! ajout d'un effet onde de gravité -Tgw(k)*deltatw(k) 03/02/06 YU
    2552       ! Jingmei
    2553 
    2554       d_deltat_gw(k) = d_deltat_gw(k) - tgw(k)*deltatw(k)*dtimesub
    2555       ! print*,'d_delta_gw=',d_deltat_gw(k)
    2556       ff = d_deltatw(k)/dtimesub
    2557 
    2558       ! Sans GW
    2559 
    2560       ! deltatw(k)=deltatw(k)+dtimesub*(ff+dtKE(k)-spread(k)*deltatw(k))
    2561 
    2562       ! GW formule 1
    2563 
    2564       ! deltatw(k) = deltatw(k)+dtimesub*
    2565       ! $         (ff+dtKE(k) - spread(k)*deltatw(k)-Tgw(k)*deltatw(k))
    2566 
    2567       ! GW formule 2
    2568 
    2569       IF (dtimesub*tgw(k)<1.E-10) THEN
    2570         deltatw(k) = deltatw(k) + dtimesub*(ff+dtke(k)+dtpbl(k)-spread(k)* &
    2571           deltatw(k)-tgw(k)*deltatw(k))
    2572       ELSE
    2573         deltatw(k) = deltatw(k) + 1/tgw(k)*(1-exp(-dtimesub*tgw(k)))*(ff+dtke &
    2574           (k)+dtpbl(k)-spread(k)*deltatw(k)-tgw(k)*deltatw(k))
    2575       END IF
    2576 
    2577       dth(k) = deltatw(k)/ppi(k)
    2578 
    2579       gg = d_deltaqw(k)/dtimesub
    2580 
    2581       deltaqw(k) = deltaqw(k) + dtimesub*(gg+dqke(k)+dqpbl(k)-spread(k)* &
    2582         deltaqw(k))
    2583 
    2584       d_deltatw2(k) = d_deltatw2(k) + d_deltatw(k)
    2585       d_deltaqw2(k) = d_deltaqw2(k) + d_deltaqw(k)
    2586     END DO
    2587 
    2588     ! And update large scale variables
    2589 
    2590     DO k = 1, kupper
    2591       te(k) = te0(k) + dtls(k)
    2592       qe(k) = qe0(k) + dqls(k)
    2593       the(k) = te(k)/ppi(k)
    2594     END DO
    2595 
    2596     ! Determine Ptop from buoyancy integral
    2597     ! ----------------------------------------------------------------------
    2598 
    2599     ! -1/ Pressure of the level where dth changes sign.
    2600 
    2601     ptop_provis = ph(1)
    2602 
    2603     DO k = 2, klev
    2604       IF (dth(k)>-delta_t_min .AND. dth(k-1)<-delta_t_min) THEN
    2605         ptop_provis = ((dth(k)+delta_t_min)*p(k-1)-(dth(k- &
    2606           1)+delta_t_min)*p(k))/(dth(k)-dth(k-1))
    2607         GO TO 65
    2608       END IF
    2609     END DO
    2610 65  CONTINUE
    2611 
    2612     ! -2/ dth integral
    2613 
    2614     sum_dth = 0.
    2615     dthmin = -delta_t_min
    2616     z = 0.
    2617 
    2618     DO k = 1, klev
    2619       dz = -(max(ph(k+1),ptop_provis)-ph(k))/(rho(k)*rg)
    2620       IF (dz<=0) GO TO 70
    2621       z = z + dz
    2622       sum_dth = sum_dth + dth(k)*dz
    2623       dthmin = min(dthmin, dth(k))
    2624     END DO
    2625 70  CONTINUE
    2626 
    2627     ! -3/ height of triangle with area= sum_dth and base = dthmin
    2628 
    2629     hw = 2.*sum_dth/min(dthmin, -0.5)
    2630     hw = max(hwmin, hw)
    2631 
    2632     ! -4/ now, get Ptop
    2633 
    2634     ktop = 0
    2635     z = 0.
    2636 
    2637     DO k = 1, klev
    2638       dz = min(-(ph(k+1)-ph(k))/(rho(k)*rg), hw-z)
    2639       IF (dz<=0) GO TO 75
    2640       z = z + dz
    2641       ptop = ph(k) - rho(k)*rg*dz
    2642       ktop = k
    2643     END DO
    2644 75  CONTINUE
    2645 
    2646     ! -5/Correct ktop and ptop
    2647 
    2648     ptop_new = ptop
    2649 
    2650     DO k = ktop, 2, -1
    2651       IF (dth(k)>-delta_t_min .AND. dth(k-1)<-delta_t_min) THEN
    2652         ptop_new = ((dth(k)+delta_t_min)*p(k-1)-(dth(k-1)+delta_t_min)*p(k))/ &
    2653           (dth(k)-dth(k-1))
    2654         GO TO 275
    2655       END IF
    2656     END DO
    2657 275 CONTINUE
    2658 
    2659     ptop = ptop_new
    2660 
    2661     DO k = klev, 1, -1
    2662       IF (ph(k+1)<ptop) ktop = k
    2663     END DO
    2664 
    2665     ! -6/ Set deltatw & deltaqw to 0 above kupper
    2666 
    2667     DO k = kupper, klev
    2668       deltatw(k) = 0.
    2669       deltaqw(k) = 0.
    2670     END DO
    2671 
    2672     ! ------------------------------------------------------------------
    2673   END DO ! end sub-timestep loop
    2674   ! -----------------------------------------------------------------
    2675 
    2676   ! Get back to tendencies per second
    2677 
    2678   DO k = 1, kupper - 1
    2679     dtls(k) = dtls(k)/dtime
    2680     dqls(k) = dqls(k)/dtime
    2681     d_deltatw2(k) = d_deltatw2(k)/dtime
    2682     d_deltaqw2(k) = d_deltaqw2(k)/dtime
    2683     d_deltat_gw(k) = d_deltat_gw(k)/dtime
    2684   END DO
    2685 
    2686   ! 2.1 - Undisturbed area and Wake integrals
    2687   ! ---------------------------------------------------------
    2688 
    2689   z = 0.
    2690   sum_thu = 0.
    2691   sum_tu = 0.
    2692   sum_qu = 0.
    2693   sum_thvu = 0.
    2694   sum_dth = 0.
    2695   sum_dq = 0.
    2696   sum_rho = 0.
    2697   sum_dtdwn = 0.
    2698   sum_dqdwn = 0.
    2699 
    2700   av_thu = 0.
    2701   av_tu = 0.
    2702   av_qu = 0.
    2703   av_thvu = 0.
    2704   av_dth = 0.
    2705   av_dq = 0.
    2706   av_rho = 0.
    2707   av_dtdwn = 0.
    2708   av_dqdwn = 0.
    2709 
    2710   ! Potential temperatures and humidity
    2711   ! ----------------------------------------------------------
    2712 
    2713   DO k = 1, klev
    2714     rho(k) = p(k)/(rd*te(k))
    2715     IF (k==1) THEN
    2716       rhoh(k) = ph(k)/(rd*te(k))
    2717       zhh(k) = 0
    2718     ELSE
    2719       rhoh(k) = ph(k)*2./(rd*(te(k)+te(k-1)))
    2720       zhh(k) = (ph(k)-ph(k-1))/(-rhoh(k)*rg) + zhh(k-1)
    2721     END IF
    2722     the(k) = te(k)/ppi(k)
    2723     thu(k) = (te(k)-deltatw(k)*sigmaw)/ppi(k)
    2724     tu(k) = te(k) - deltatw(k)*sigmaw
    2725     qu(k) = qe(k) - deltaqw(k)*sigmaw
    2726     rhow(k) = p(k)/(rd*(te(k)+deltatw(k)))
    2727     dth(k) = deltatw(k)/ppi(k)
    2728 
    2729   END DO
    2730 
    2731   ! Integrals (and wake top level number)
    2732   ! -----------------------------------------------------------
    2733 
    2734   ! Initialize sum_thvu to 1st level virt. pot. temp.
    2735 
    2736   z = 1.
    2737   dz = 1.
    2738   sum_thvu = thu(1)*(1.+eps*qu(1))*dz
    2739   sum_dth = 0.
    2740 
    2741   DO k = 1, klev
    2742     dz = -(max(ph(k+1),ptop)-ph(k))/(rho(k)*rg)
    2743 
    2744     IF (dz<=0) GO TO 51
    2745     z = z + dz
    2746     sum_thu = sum_thu + thu(k)*dz
    2747     sum_tu = sum_tu + tu(k)*dz
    2748     sum_qu = sum_qu + qu(k)*dz
    2749     sum_thvu = sum_thvu + thu(k)*(1.+eps*qu(k))*dz
    2750     sum_dth = sum_dth + dth(k)*dz
    2751     sum_dq = sum_dq + deltaqw(k)*dz
    2752     sum_rho = sum_rho + rhow(k)*dz
    2753     sum_dtdwn = sum_dtdwn + dtdwn(k)*dz
    2754     sum_dqdwn = sum_dqdwn + dqdwn(k)*dz
    2755   END DO
    2756 51 CONTINUE
    2757 
    2758   hw0 = z
    2759 
    2760   ! 2.1 - WAPE and mean forcing computation
    2761   ! -------------------------------------------------------------
    2762 
    2763   ! Means
    2764 
    2765   av_thu = sum_thu/hw0
    2766   av_tu = sum_tu/hw0
    2767   av_qu = sum_qu/hw0
    2768   av_thvu = sum_thvu/hw0
    2769   av_dth = sum_dth/hw0
    2770   av_dq = sum_dq/hw0
    2771   av_rho = sum_rho/hw0
    2772   av_dtdwn = sum_dtdwn/hw0
    2773   av_dqdwn = sum_dqdwn/hw0
    2774 
    2775   wape2 = -rg*hw0*(av_dth+eps*(av_thu*av_dq+av_dth*av_qu+av_dth*av_dq))/ &
    2776     av_thvu
    2777 
    2778 
    2779   ! 2.2 Prognostic variable update
    2780   ! ------------------------------------------------------------
    2781 
    2782   ! Filter out bad wakes
    2783 
    2784   IF (wape2<0.) THEN
    2785     IF (prt_level>=10) PRINT *, 'wape2<0'
    2786     wape2 = 0.
    2787     hw = hwmin
    2788     sigmaw = max(sigmad, sigd_con)
    2789     fip = 0.
    2790     DO k = 1, klev
    2791       deltatw(k) = 0.
    2792       deltaqw(k) = 0.
    2793       dth(k) = 0.
    2794     END DO
    2795   ELSE
    2796     IF (prt_level>=10) PRINT *, 'wape2>0'
    2797     cstar2 = stark*sqrt(2.*wape2)
    2798 
    2799   END IF
    2800 
    2801   ktopw = ktop
    2802 
    2803   IF (ktopw>0) THEN
    2804 
    2805     ! jyg1     Utilisation d'un h_efficace constant ( ~ feeding layer)
    2806     ! cc       heff = 600.
    2807     ! Utilisation de la hauteur hw
    2808     ! c       heff = 0.7*hw
    2809     heff = hw
    2810 
    2811     fip = 0.5*rho(ktopw)*cstar2**3*heff*2*sqrt(sigmaw*wdens*3.14)
    2812     fip = alpk*fip
    2813     ! jyg2
    2814   ELSE
    2815     fip = 0.
    2816   END IF
    2817 
    2818 
    2819   ! Limitation de sigmaw
    2820 
    2821   ! sécurité : si le wake occuppe plus de 90 % de la surface de la maille,
    2822   ! alors il disparait en se mélangeant à la partie undisturbed
    2823 
    2824   ! correction NICOLAS     .     ((wape.ge.wape2).and.(wape2.le.1.0))) THEN
    2825   IF ((sigmaw>0.9) .OR. ((wape>=wape2) .AND. (wape2<= &
    2826       1.0)) .OR. (ktopw<=2)) THEN
    2827     ! IM cf NR/JYG 251108    .     ((wape.ge.wape2).and.(wape2.le.1.0))) THEN
    2828     ! IF (sigmaw.GT.0.9) THEN
    2829     DO k = 1, klev
    2830       dtls(k) = 0.
    2831       dqls(k) = 0.
    2832       deltatw(k) = 0.
    2833       deltaqw(k) = 0.
    2834     END DO
    2835     wape = 0.
    2836     hw = hwmin
    2837     sigmaw = sigmad
    2838     fip = 0.
    2839   END IF
    2840 
    2841   RETURN
    2842 END SUBROUTINE wake_scal
    2843 
    2844 
    2845 
     1822
Note: See TracChangeset for help on using the changeset viewer.