source: LMDZ.3.3/branches/rel-LF/libf/phylmd/clouds_gno.F @ 4122

Last change on this file since 4122 was 546, checked in by lmdzadmin, 20 years ago

Suite des adaptations au portage sur SGI et VPP pour Prism (Caubel & Demory)
LF

  • Property svn:eol-style set to native
  • Property svn:executable set to *
  • Property svn:keywords set to Author Date Id Revision
File size: 8.0 KB
RevLine 
[381]1C
2C================================================================================
3C
4      SUBROUTINE CLOUDS_GNO(klon,ND,R,RS,QSUB,PTCONV,RATQSC,CLDF)
5      IMPLICIT NONE
6C     
7C--------------------------------------------------------------------------------
8C
9C Inputs:
10C
11C  ND----------: Number of vertical levels
12C  R--------ND-: Domain-averaged mixing ratio of total water
13C  RS-------ND-: Mean saturation humidity mixing ratio within the gridbox
14C  QSUB-----ND-: Mixing ratio of condensed water within clouds associated
15C                with SUBGRID-SCALE condensation processes (here, it is
16C                predicted by the convection scheme)
17C Outputs:
18C
19C  PTCONV-----ND-: Point convectif = TRUE
20C  RATQSC-----ND-: Largeur normalisee de la distribution
21C  CLDF-----ND-: Fraction nuageuse
22C
23C--------------------------------------------------------------------------------
24
25
26      INTEGER klon,ND
27      REAL R(klon,ND),  RS(klon,ND), QSUB(klon,ND)
28      LOGICAL PTCONV(klon,ND)
29      REAL RATQSC(klon,ND)
30      REAL CLDF(klon,ND)
31
32c -- parameters controlling the iteration:
33c --    nmax    : maximum nb of iterations (hopefully never reached)
34c --    epsilon : accuracy of the numerical resolution
35c --    vmax    : v-value above which we use an asymptotic expression for ERF(v)
36
37      INTEGER nmax
38      PARAMETER ( nmax = 10)
39      REAL epsilon, vmax0, vmax(klon)
40      PARAMETER ( epsilon = 0.02, vmax0 = 2.0 )
41
42      REAL min_mu, min_Q
43      PARAMETER ( min_mu =  1.e-12, min_Q=1.e-12 )
44     
45      INTEGER i,K, n, m
46      REAL mu(klon), qsat(klon), delta(klon), beta(klon)
47      real zu2(klon),zv2(klon)
48      REAL xx(klon), aux(klon), coeff(klon), block(klon)
49      REAL  dist(klon), fprime(klon), det(klon)
[495]50      REAL pi, u(klon), v(klon), erfcu(klon), erfcv(klon)
[381]51      REAL  xx1(klon), xx2(klon)
52      real erf,kkk
[495]53      real sqrtpi,sqrt2,zx1,zx2,exdel
[381]54c lconv = true si le calcul a converge (entre autre si qsub < min_q)
55       LOGICAL lconv(klon)
56
57
58      pi = ACOS(-1.)
[495]59      sqrtpi=sqrt(pi)
60      sqrt2=sqrt(2.)
[381]61
62      ptconv=.false.
63      ratqsc=0.
[546]64      CLDF = 0.
[381]65
66      DO 500 K = 1, ND
67
68                                    do i=1,klon ! vector
69      mu(i) = R(i,K)
70      mu(i) = MAX(mu(i),min_mu)
71      qsat(i) = RS(i,K)
72      qsat(i) = MAX(qsat(i),min_mu)
73      delta(i) = log(mu(i)/qsat(i))
74                                    enddo ! vector
75
76C
77C ***          There is no subgrid-scale condensation;        ***
78C ***   the scheme becomes equivalent to an "all-or-nothing"  ***
79C ***             large-scale condensation scheme.            ***
80C
81
82C
83C ***     Some condensation is produced at the subgrid-scale       ***
84C ***                                                              ***
85C ***       PDF = generalized log-normal distribution (GNO)        ***
86C ***   (k<0 because a lower bound is considered for the PDF)      ***
87C ***                                                              ***
88C ***  -> Determine x (the parameter k of the GNO PDF) such        ***
89C ***  that the contribution of subgrid-scale processes to         ***
90C ***  the in-cloud water content is equal to QSUB(K)              ***
91C ***  (equations (13), (14), (15) + Appendix B of the paper)      ***
92C ***                                                              ***
93C ***    Here, an iterative method is used for this purpose        ***
94C ***    (other numerical methods might be more efficient)         ***
95C ***                                                              ***
96C ***          NB: the "error function" is called ERF              ***
97C ***                 (ERF in double precision)                   ***
98C
99
100c  On commence par eliminer les cas pour lesquels on n'a pas
101c  suffisamment d'eau nuageuse.
102
103                                    do i=1,klon ! vector
104
105      IF ( QSUB(i,K) .lt. min_Q ) THEN
106        ptconv(i,k)=.false.
107        ratqsc(i,k)=0.
108        lconv(i)  = .true.
109
110c   Rien on a deja initialise
111
112      ELSE
113
114        lconv(i)  = .FALSE.
115        vmax(i) = vmax0
116
117        beta(i) = QSUB(i,K)/mu(i) + EXP( -MIN(0.0,delta(i)) )
118
119c --  roots of equation v > vmax:
120
121        det(i) = delta(i) + vmax(i)**2.
122        if (det(i).LE.0.0) vmax(i) = vmax0 + 1.0
123        det(i) = delta(i) + vmax(i)**2.
124
125        if (det(i).LE.0.) then
126          xx(i) = -0.0001
127        else
[495]128         zx1=-sqrt2*vmax(i)
129         zx2=SQRT(1.0+delta(i)/(vmax(i)**2.))
130         xx1(i)=zx1*(1.0-zx2)
131         xx2(i)=zx1*(1.0+zx2)
[381]132         xx(i) = 1.01 * xx1(i)
133         if ( xx1(i) .GE. 0.0 ) xx(i) = 0.5*xx2(i)
134        endif
135        if (delta(i).LT.0.) xx(i) = -0.5*SQRT(log(2.))
136
137      ENDIF
138
139                                    enddo       ! vector
140
141c----------------------------------------------------------------------
142c   Debut des nmax iterations pour trouver la solution.
143c----------------------------------------------------------------------
144
145      DO n = 1, nmax
146
147                                    do i=1,klon ! vector
148        if (.not.lconv(i)) then
149
[495]150          u(i) = delta(i)/(xx(i)*sqrt2) + xx(i)/(2.*sqrt2)
151          v(i) = delta(i)/(xx(i)*sqrt2) - xx(i)/(2.*sqrt2)
[381]152
153          IF ( v(i) .GT. vmax(i) ) THEN
154
155            IF (     ABS(u(i))  .GT. vmax(i)
156     :          .AND.  delta(i) .LT. 0. ) THEN
157
158c -- use asymptotic expression of erf for u and v large:
159c ( -> analytic solution for xx )
[495]160             exdel=beta(i)*EXP(delta(i))
161             aux(i) = 2.0*delta(i)*(1.-exdel)
162     :                       /(1.+exdel)
[381]163             if (aux(i).lt.0.) then
[495]164c                print*,'AUX(',i,',',k,')<0',aux(i),delta(i),beta(i)
[381]165                aux(i)=0.
166             endif
167             xx(i) = -SQRT(aux(i))
[495]168             block(i) = EXP(-v(i)*v(i)) / v(i) / sqrtpi
[381]169             dist(i) = 0.0
170             fprime(i) = 1.0
171
172            ELSE
173
174c -- erfv -> 1.0, use an asymptotic expression of erfv for v large:
175
[495]176             erfcu(i) = 1.0-ERF(u(i))
[381]177c  !!! ATTENTION : rajout d'un seuil pour l'exponentiel
[495]178             aux(i) = sqrtpi*erfcu(i)*EXP(min(v(i)*v(i),100.))
[381]179             coeff(i) = 1.0 - 1./2./(v(i)**2.) + 3./4./(v(i)**4.)
[495]180             block(i) = coeff(i) * EXP(-v(i)*v(i)) / v(i) / sqrtpi
[381]181             dist(i) = v(i) * aux(i) / coeff(i) - beta(i)
182             fprime(i) = 2.0 / xx(i) * (v(i)**2.)
183     :           * ( coeff(i)*EXP(-delta(i)) - u(i) * aux(i) )
184     :           / coeff(i) / coeff(i)
185           
186            ENDIF ! ABS(u)
187
188          ELSE
189
190c -- general case:
191
[495]192           erfcu(i) = 1.0-ERF(u(i))
193           erfcv(i) = 1.0-ERF(v(i))
194           block(i) = erfcv(i)
195           dist(i) = erfcu(i) / erfcv(i) - beta(i)
[381]196           zu2(i)=u(i)*u(i)
197           zv2(i)=v(i)*v(i)
198           if(zu2(i).gt.20..or. zv2(i).gt.20.) then
[495]199c              print*,'ATTENTION !!! xx(',i,') =', xx(i)
200c           print*,'ATTENTION !!! klon,ND,R,RS,QSUB,PTCONV,RATQSC,CLDF',
201c     .klon,ND,R(i,k),RS(i,k),QSUB(i,k),PTCONV(i,k),RATQSC(i,k),
202c     .CLDF(i,k)
203c              print*,'ATTENTION !!! zu2 zv2 =',zu2(i),zv2(i)
[381]204              zu2(i)=20.
205              zv2(i)=20.
206             fprime(i) = 0.
207           else
[495]208             fprime(i) = 2. /sqrtpi /xx(i) /erfcv(i)**2.
209     :           * (   erfcv(i)*v(i)*EXP(-zu2(i))
210     :               - erfcu(i)*u(i)*EXP(-zv2(i)) )
[381]211           endif
212          ENDIF ! x
213
214c -- test numerical convergence:
215
216c         print*,'avant test ',i,k,lconv(i),u(i),v(i)
217          if ( ABS(dist(i)/beta(i)) .LT. epsilon ) then
218c           print*,'v-u **2',(v(i)-u(i))**2
219c           print*,'exp v-u **2',exp((v(i)-u(i))**2)
220            ptconv(i,K) = .TRUE.
221            lconv(i)=.true.
222c  borne pour l'exponentielle
223            ratqsc(i,k)=min(2.*(v(i)-u(i))**2,20.)
224            ratqsc(i,k)=sqrt(exp(ratqsc(i,k))-1.)
225            CLDF(i,K) = 0.5 * block(i)
226          else
227            xx(i) = xx(i) - dist(i)/fprime(i)
228          endif
229c         print*,'apres test ',i,k,lconv(i)
230
231        endif ! lconv
232                                    enddo       ! vector
233
234c----------------------------------------------------------------------
235c   Fin des nmax iterations pour trouver la solution.
236        ENDDO ! n
237c----------------------------------------------------------------------
238
239500   CONTINUE  ! K
240
241       RETURN
242       END
243
244
245
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.