| 1 | SUBROUTINE stdlevvar(klon, knon, nsrf, zxli, & |
|---|
| 2 | u1, v1, t1, q1, z1, & |
|---|
| 3 | ts1, qsurf, rugos, psol, pat1, & |
|---|
| 4 | t_2m, q_2m, u_10m) |
|---|
| 5 | IMPLICIT NONE |
|---|
| 6 | !------------------------------------------------------------------------- |
|---|
| 7 | ! |
|---|
| 8 | ! Objet : calcul de la temperature et l'humidite relative a 2m et du |
|---|
| 9 | ! module du vent a 10m a partir des relations de Dyer-Businger et |
|---|
| 10 | ! des equations de Louis. |
|---|
| 11 | ! |
|---|
| 12 | ! Reference : Hess, Colman et McAvaney (1995) |
|---|
| 13 | ! |
|---|
| 14 | ! I. Musat, 01.07.2002 |
|---|
| 15 | !------------------------------------------------------------------------- |
|---|
| 16 | ! |
|---|
| 17 | ! klon----input-I- dimension de la grille physique (= nb_pts_latitude X nb_pts_longitude) |
|---|
| 18 | ! knon----input-I- nombre de points pour un type de surface |
|---|
| 19 | ! nsrf----input-I- indice pour le type de surface; voir indicesol.inc |
|---|
| 20 | ! zxli----input-L- TRUE si calcul des cdrags selon Laurent Li |
|---|
| 21 | ! u1------input-R- vent zonal au 1er niveau du modele |
|---|
| 22 | ! v1------input-R- vent meridien au 1er niveau du modele |
|---|
| 23 | ! t1------input-R- temperature de l'air au 1er niveau du modele |
|---|
| 24 | ! q1------input-R- humidite relative au 1er niveau du modele |
|---|
| 25 | ! z1------input-R- geopotentiel au 1er niveau du modele |
|---|
| 26 | ! ts1-----input-R- temperature de l'air a la surface |
|---|
| 27 | ! qsurf---input-R- humidite relative a la surface |
|---|
| 28 | ! rugos---input-R- rugosite |
|---|
| 29 | ! psol----input-R- pression au sol |
|---|
| 30 | ! pat1----input-R- pression au 1er niveau du modele |
|---|
| 31 | ! |
|---|
| 32 | ! t_2m---output-R- temperature de l'air a 2m |
|---|
| 33 | ! q_2m---output-R- humidite relative a 2m |
|---|
| 34 | ! u_10m--output-R- vitesse du vent a 10m |
|---|
| 35 | ! |
|---|
| 36 | INTEGER, intent(in) :: klon, knon, nsrf |
|---|
| 37 | LOGICAL, intent(in) :: zxli |
|---|
| 38 | REAL, dimension(klon), intent(in) :: u1, v1, t1, q1, z1, ts1 |
|---|
| 39 | REAL, dimension(klon), intent(in) :: qsurf, rugos |
|---|
| 40 | REAL, dimension(klon), intent(in) :: psol, pat1 |
|---|
| 41 | ! |
|---|
| 42 | REAL, dimension(klon), intent(out) :: t_2m, q_2m, u_10m |
|---|
| 43 | !------------------------------------------------------------------------- |
|---|
| 44 | #include "YOMCST.inc" |
|---|
| 45 | !IM PLUS |
|---|
| 46 | #include "YOETHF.inc" |
|---|
| 47 | ! |
|---|
| 48 | ! Quelques constantes et options: |
|---|
| 49 | ! |
|---|
| 50 | ! RKAR : constante de von Karman |
|---|
| 51 | REAL, PARAMETER :: RKAR=0.40 |
|---|
| 52 | ! niter : nombre iterations calcul "corrector" |
|---|
| 53 | ! INTEGER, parameter :: niter=6, ncon=niter-1 |
|---|
| 54 | INTEGER, parameter :: niter=2, ncon=niter-1 |
|---|
| 55 | ! |
|---|
| 56 | ! Variables locales |
|---|
| 57 | INTEGER :: i, n |
|---|
| 58 | REAL :: zref |
|---|
| 59 | REAL, dimension(klon) :: speed |
|---|
| 60 | ! tpot : temperature potentielle |
|---|
| 61 | REAL, dimension(klon) :: tpot |
|---|
| 62 | REAL, dimension(klon) :: zri1, cdran |
|---|
| 63 | REAL, dimension(klon) :: cdram, cdrah |
|---|
| 64 | ! ri1 : nb. de Richardson entre la surface --> la 1ere couche |
|---|
| 65 | REAL, dimension(klon) :: ri1 |
|---|
| 66 | REAL, dimension(klon) :: ustar, testar, qstar |
|---|
| 67 | REAL, dimension(klon) :: zdte, zdq |
|---|
| 68 | ! lmon : longueur de Monin-Obukhov selon Hess, Colman and McAvaney |
|---|
| 69 | DOUBLE PRECISION, dimension(klon) :: lmon |
|---|
| 70 | DOUBLE PRECISION, parameter :: eps=1.0D-20 |
|---|
| 71 | REAL, dimension(klon) :: delu, delte, delq |
|---|
| 72 | REAL, dimension(klon) :: u_zref, te_zref, q_zref |
|---|
| 73 | REAL, dimension(klon) :: temp, pref |
|---|
| 74 | LOGICAL :: okri |
|---|
| 75 | REAL, dimension(klon) :: u_zref_p, te_zref_p, temp_p, q_zref_p |
|---|
| 76 | !convertgence |
|---|
| 77 | REAL, dimension(klon) :: te_zref_con, q_zref_con |
|---|
| 78 | REAL, dimension(klon) :: u_zref_c, te_zref_c, temp_c, q_zref_c |
|---|
| 79 | REAL, dimension(klon) :: ok_pred, ok_corr |
|---|
| 80 | REAL, dimension(klon) :: conv_te, conv_q |
|---|
| 81 | !------------------------------------------------------------------------- |
|---|
| 82 | DO i=1, knon |
|---|
| 83 | speed(i)=SQRT(u1(i)**2+v1(i)**2) |
|---|
| 84 | ri1(i) = 0.0 |
|---|
| 85 | ENDDO |
|---|
| 86 | ! |
|---|
| 87 | okri=.FALSE. |
|---|
| 88 | CALL coefcdrag(klon, knon, nsrf, zxli, & |
|---|
| 89 | speed, t1, q1, z1, psol, & |
|---|
| 90 | ts1, qsurf, rugos, okri, ri1, & |
|---|
| 91 | cdram, cdrah, cdran, zri1, pref) |
|---|
| 92 | ! |
|---|
| 93 | !---------Star variables---------------------------------------------------- |
|---|
| 94 | ! |
|---|
| 95 | DO i = 1, knon |
|---|
| 96 | ri1(i) = zri1(i) |
|---|
| 97 | tpot(i) = t1(i)* (psol(i)/pat1(i))**RKAPPA |
|---|
| 98 | ustar(i) = sqrt(cdram(i) * speed(i) * speed(i)) |
|---|
| 99 | zdte(i) = tpot(i) - ts1(i) |
|---|
| 100 | zdq(i) = max(q1(i),0.0) - max(qsurf(i),0.0) |
|---|
| 101 | ! |
|---|
| 102 | testar(i) = (cdrah(i) * zdte(i) * speed(i))/ustar(i) |
|---|
| 103 | qstar(i) = (cdrah(i) * zdq(i) * speed(i))/ustar(i) |
|---|
| 104 | lmon(i) = (ustar(i) * ustar(i) * tpot(i))/ & |
|---|
| 105 | (RKAR * RG * testar(i)) |
|---|
| 106 | ENDDO |
|---|
| 107 | ! |
|---|
| 108 | !----------First aproximation of variables at zref -------------------------- |
|---|
| 109 | zref = 2.0 |
|---|
| 110 | CALL screenp(klon, knon, nsrf, speed, tpot, q1, & |
|---|
| 111 | ts1, qsurf, rugos, lmon, & |
|---|
| 112 | ustar, testar, qstar, zref, & |
|---|
| 113 | delu, delte, delq) |
|---|
| 114 | ! |
|---|
| 115 | DO i = 1, knon |
|---|
| 116 | u_zref(i) = delu(i) |
|---|
| 117 | q_zref(i) = max(qsurf(i),0.0) + delq(i) |
|---|
| 118 | te_zref(i) = ts1(i) + delte(i) |
|---|
| 119 | temp(i) = te_zref(i) * (psol(i)/pat1(i))**(-RKAPPA) |
|---|
| 120 | q_zref_p(i) = q_zref(i) |
|---|
| 121 | ! te_zref_p(i) = te_zref(i) |
|---|
| 122 | temp_p(i) = temp(i) |
|---|
| 123 | ENDDO |
|---|
| 124 | ! |
|---|
| 125 | ! Iteration of the variables at the reference level zref : corrector calculation ; see Hess & McAvaney, 1995 |
|---|
| 126 | ! |
|---|
| 127 | DO n = 1, niter |
|---|
| 128 | ! |
|---|
| 129 | okri=.TRUE. |
|---|
| 130 | CALL screenc(klon, knon, nsrf, zxli, & |
|---|
| 131 | u_zref, temp, q_zref, zref, & |
|---|
| 132 | ts1, qsurf, rugos, psol, & |
|---|
| 133 | ustar, testar, qstar, okri, ri1, & |
|---|
| 134 | pref, delu, delte, delq) |
|---|
| 135 | ! |
|---|
| 136 | DO i = 1, knon |
|---|
| 137 | u_zref(i) = delu(i) |
|---|
| 138 | q_zref(i) = delq(i) + max(qsurf(i),0.0) |
|---|
| 139 | te_zref(i) = delte(i) + ts1(i) |
|---|
| 140 | ! |
|---|
| 141 | ! return to normal temperature |
|---|
| 142 | ! |
|---|
| 143 | temp(i) = te_zref(i) * (psol(i)/pref(i))**(-RKAPPA) |
|---|
| 144 | ! temp(i) = te_zref(i) - (zref* RG)/RCPD/ & |
|---|
| 145 | ! (1 + RVTMP2 * max(q_zref(i),0.0)) |
|---|
| 146 | ! |
|---|
| 147 | !IM +++ |
|---|
| 148 | ! IF(temp(i).GT.350.) THEN |
|---|
| 149 | ! WRITE(*,*) 'temp(i) GT 350 K !!',i,nsrf,temp(i) |
|---|
| 150 | ! ENDIF |
|---|
| 151 | !IM --- |
|---|
| 152 | ! |
|---|
| 153 | IF(n.EQ.ncon) THEN |
|---|
| 154 | te_zref_con(i) = te_zref(i) |
|---|
| 155 | q_zref_con(i) = q_zref(i) |
|---|
| 156 | ENDIF |
|---|
| 157 | ! |
|---|
| 158 | ENDDO |
|---|
| 159 | ! |
|---|
| 160 | ENDDO |
|---|
| 161 | ! |
|---|
| 162 | ! verifier le critere de convergence : 0.25% pour te_zref et 5% pour qe_zref |
|---|
| 163 | ! |
|---|
| 164 | DO i = 1, knon |
|---|
| 165 | conv_te(i) = (te_zref(i) - te_zref_con(i))/te_zref_con(i) |
|---|
| 166 | conv_q(i) = (q_zref(i) - q_zref_con(i))/q_zref_con(i) |
|---|
| 167 | !IM +++ |
|---|
| 168 | ! IF(abs(conv_te(i)).GE.0.0025.AND.abs(conv_q(i)).GE.0.05) THEN |
|---|
| 169 | ! PRINT*,'DIV','i=',i,te_zref_con(i),te_zref(i),conv_te(i), & |
|---|
| 170 | ! q_zref_con(i),q_zref(i),conv_q(i) |
|---|
| 171 | ! ENDIF |
|---|
| 172 | !IM --- |
|---|
| 173 | ENDDO |
|---|
| 174 | ! |
|---|
| 175 | DO i = 1, knon |
|---|
| 176 | q_zref_c(i) = q_zref(i) |
|---|
| 177 | temp_c(i) = temp(i) |
|---|
| 178 | ! |
|---|
| 179 | ! IF(zri1(i).LT.0.) THEN |
|---|
| 180 | ! IF(nsrf.EQ.1) THEN |
|---|
| 181 | ! ok_pred(i)=1. |
|---|
| 182 | ! ok_corr(i)=0. |
|---|
| 183 | ! ELSE |
|---|
| 184 | ! ok_pred(i)=0. |
|---|
| 185 | ! ok_corr(i)=1. |
|---|
| 186 | ! ENDIF |
|---|
| 187 | ! ELSE |
|---|
| 188 | ! ok_pred(i)=0. |
|---|
| 189 | ! ok_corr(i)=1. |
|---|
| 190 | ! ENDIF |
|---|
| 191 | ! |
|---|
| 192 | ok_pred(i)=0. |
|---|
| 193 | ok_corr(i)=1. |
|---|
| 194 | ! |
|---|
| 195 | t_2m(i) = temp_p(i) * ok_pred(i) + temp_c(i) * ok_corr(i) |
|---|
| 196 | q_2m(i) = q_zref_p(i) * ok_pred(i) + q_zref_c(i) * ok_corr(i) |
|---|
| 197 | !IM +++ |
|---|
| 198 | ! IF(n.EQ.niter) THEN |
|---|
| 199 | ! IF(t_2m(i).LT.t1(i).AND.t_2m(i).LT.ts1(i)) THEN |
|---|
| 200 | ! PRINT*,' BAD t2m LT ',i,nsrf,t_2m(i),t1(i),ts1(i) |
|---|
| 201 | ! ELSEIF(t_2m(i).GT.t1(i).AND.t_2m(i).GT.ts1(i)) THEN |
|---|
| 202 | ! PRINT*,' BAD t2m GT ',i,nsrf,t_2m(i),t1(i),ts1(i) |
|---|
| 203 | ! ENDIF |
|---|
| 204 | ! ENDIF |
|---|
| 205 | !IM --- |
|---|
| 206 | ENDDO |
|---|
| 207 | ! |
|---|
| 208 | ! |
|---|
| 209 | !----------First aproximation of variables at zref -------------------------- |
|---|
| 210 | ! |
|---|
| 211 | zref = 10.0 |
|---|
| 212 | CALL screenp(klon, knon, nsrf, speed, tpot, q1, & |
|---|
| 213 | ts1, qsurf, rugos, lmon, & |
|---|
| 214 | ustar, testar, qstar, zref, & |
|---|
| 215 | delu, delte, delq) |
|---|
| 216 | ! |
|---|
| 217 | DO i = 1, knon |
|---|
| 218 | u_zref(i) = delu(i) |
|---|
| 219 | q_zref(i) = max(qsurf(i),0.0) + delq(i) |
|---|
| 220 | te_zref(i) = ts1(i) + delte(i) |
|---|
| 221 | temp(i) = te_zref(i) * (psol(i)/pat1(i))**(-RKAPPA) |
|---|
| 222 | ! temp(i) = te_zref(i) - (zref* RG)/RCPD/ & |
|---|
| 223 | ! (1 + RVTMP2 * max(q_zref(i),0.0)) |
|---|
| 224 | u_zref_p(i) = u_zref(i) |
|---|
| 225 | ENDDO |
|---|
| 226 | ! |
|---|
| 227 | ! Iteration of the variables at the reference level zref : corrector ; see Hess & McAvaney, 1995 |
|---|
| 228 | ! |
|---|
| 229 | DO n = 1, niter |
|---|
| 230 | ! |
|---|
| 231 | okri=.TRUE. |
|---|
| 232 | CALL screenc(klon, knon, nsrf, zxli, & |
|---|
| 233 | u_zref, temp, q_zref, zref, & |
|---|
| 234 | ts1, qsurf, rugos, psol, & |
|---|
| 235 | ustar, testar, qstar, okri, ri1, & |
|---|
| 236 | pref, delu, delte, delq) |
|---|
| 237 | ! |
|---|
| 238 | DO i = 1, knon |
|---|
| 239 | u_zref(i) = delu(i) |
|---|
| 240 | q_zref(i) = delq(i) + max(qsurf(i),0.0) |
|---|
| 241 | te_zref(i) = delte(i) + ts1(i) |
|---|
| 242 | temp(i) = te_zref(i) * (psol(i)/pref(i))**(-RKAPPA) |
|---|
| 243 | ! temp(i) = te_zref(i) - (zref* RG)/RCPD/ & |
|---|
| 244 | ! (1 + RVTMP2 * max(q_zref(i),0.0)) |
|---|
| 245 | ENDDO |
|---|
| 246 | ! |
|---|
| 247 | ENDDO |
|---|
| 248 | ! |
|---|
| 249 | DO i = 1, knon |
|---|
| 250 | u_zref_c(i) = u_zref(i) |
|---|
| 251 | ! |
|---|
| 252 | u_10m(i) = u_zref_p(i) * ok_pred(i) + u_zref_c(i) * ok_corr(i) |
|---|
| 253 | ENDDO |
|---|
| 254 | ! |
|---|
| 255 | RETURN |
|---|
| 256 | END subroutine stdlevvar |
|---|
