| 1 | SUBROUTINE fisrtilp(dtime,paprs,pplay,t,q, |
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| 2 | s d_t, d_q, d_ql, rneb, radliq, rain, snow, |
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| 3 | s prfl, psfl) |
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| 4 | c |
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| 5 | IMPLICIT none |
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| 6 | c====================================================================== |
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| 7 | c Auteur(s): Z.X. Li (LMD/CNRS) |
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| 8 | c Date: le 20 mars 1995 |
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| 9 | c Objet: condensation et precipitation stratiforme. |
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| 10 | c schema de nuage |
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| 11 | c====================================================================== |
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| 12 | c====================================================================== |
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| 13 | #include "dimensions.h" |
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| 14 | #include "dimphy.h" |
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| 15 | #include "YOMCST.h" |
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| 16 | c |
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| 17 | c Arguments: |
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| 18 | c |
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| 19 | REAL dtime ! intervalle du temps (s) |
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| 20 | REAL paprs(klon,klev+1) ! pression a inter-couche |
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| 21 | REAL pplay(klon,klev) ! pression au milieu de couche |
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| 22 | REAL t(klon,klev) ! temperature (K) |
|---|
| 23 | REAL q(klon,klev) ! humidite specifique (kg/kg) |
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| 24 | REAL d_t(klon,klev) ! incrementation de la temperature (K) |
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| 25 | REAL d_q(klon,klev) ! incrementation de la vapeur d'eau |
|---|
| 26 | REAL d_ql(klon,klev) ! incrementation de l'eau liquide |
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| 27 | REAL rneb(klon,klev) ! fraction nuageuse |
|---|
| 28 | REAL radliq(klon,klev) ! eau liquide utilisee dans rayonnements |
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| 29 | REAL rain(klon) ! pluies (mm/s) |
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| 30 | REAL snow(klon) ! neige (mm/s) |
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| 31 | REAL prfl(klon,klev+1) ! flux d'eau precipitante aux interfaces (kg/m2/s) |
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| 32 | REAL psfl(klon,klev+1) ! flux d'eau precipitante aux interfaces (kg/m2/s) |
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| 33 | c |
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| 34 | c Options du programme: |
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| 35 | c |
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| 36 | REAL seuil_neb ! un nuage existe vraiment au-dela |
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| 37 | PARAMETER (seuil_neb=0.001) |
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| 38 | REAL ct ! inverse du temps pour qu'un nuage precipite |
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| 39 | PARAMETER (ct=1./1800.) |
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| 40 | REAL cl ! seuil de precipitation |
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| 41 | PARAMETER (cl=2.0e-4) |
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| 42 | INTEGER ninter ! sous-intervals pour la precipitation |
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| 43 | PARAMETER (ninter=5) |
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| 44 | LOGICAL evap_prec ! evaporation de la pluie |
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| 45 | PARAMETER (evap_prec=.TRUE.) |
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| 46 | REAL coef_eva |
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| 47 | PARAMETER (coef_eva=2.0E-05) |
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| 48 | LOGICAL calcrat ! calculer ratqs au lieu de fixer sa valeur |
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| 49 | REAL ratqs ! determine la largeur de distribution de vapeur |
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| 50 | PARAMETER (calcrat=.TRUE.) |
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| 51 | REAL zx_min, rat_max |
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| 52 | PARAMETER (zx_min=1.0, rat_max=0.01) |
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| 53 | REAL zx_max, rat_min |
|---|
| 54 | PARAMETER (zx_max=0.1, rat_min=0.3) |
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| 55 | REAL zx |
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| 56 | c |
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| 57 | LOGICAL cpartiel ! condensation partielle |
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| 58 | PARAMETER (cpartiel=.TRUE.) |
|---|
| 59 | REAL t_coup |
|---|
| 60 | PARAMETER (t_coup=234.0) |
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| 61 | c |
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| 62 | c Variables locales: |
|---|
| 63 | c |
|---|
| 64 | INTEGER i, k, n |
|---|
| 65 | REAL zqs(klon), zdqs(klon), zdelta, zcor, zcvm5 |
|---|
| 66 | REAL zrfl(klon), zrfln(klon), zqev, zqevt |
|---|
| 67 | REAL zoliq(klon), zcond(klon), zq(klon), zqn(klon), zdelq |
|---|
| 68 | REAL ztglace, zt(klon) |
|---|
| 69 | INTEGER nexpo ! exponentiel pour glace/eau |
|---|
| 70 | REAL zdz(klon),zrho(klon),ztot(klon), zrhol(klon) |
|---|
| 71 | REAL zchau(klon),zfroi(klon),zfice(klon),zneb(klon) |
|---|
| 72 | c |
|---|
| 73 | LOGICAL appel1er |
|---|
| 74 | SAVE appel1er |
|---|
| 75 | c |
|---|
| 76 | c Fonctions en ligne: |
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| 77 | c |
|---|
| 78 | REAL fallv ! vitesse de chute pour crystaux de glace |
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| 79 | REAL zzz |
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| 80 | #include "YOETHF.h" |
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| 81 | #include "FCTTRE.h" |
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| 82 | CCC fallv (zzz) = 3.29/3.0 * ((zzz)**0. |
|---|
| 83 | fallv (zzz) = 3.29 * ((zzz)**0.16) |
|---|
| 84 | c |
|---|
| 85 | DATA appel1er /.TRUE./ |
|---|
| 86 | c |
|---|
| 87 | IF (appel1er) THEN |
|---|
| 88 | PRINT*, 'fisrtilp, calcrat:', calcrat |
|---|
| 89 | PRINT*, 'fisrtilp, ninter:', ninter |
|---|
| 90 | PRINT*, 'fisrtilp, evap_prec:', evap_prec |
|---|
| 91 | PRINT*, 'fisrtilp, cpartiel:', cpartiel |
|---|
| 92 | IF (ABS(dtime/FLOAT(ninter)-360.0).GT.0.001) THEN |
|---|
| 93 | PRINT*, 'fisrtilp: Ce n est pas prevu, voir Z.X.Li', dtime |
|---|
| 94 | PRINT*, 'Je prefere un sous-intervalle de 6 minutes' |
|---|
| 95 | CALL abort |
|---|
| 96 | ENDIF |
|---|
| 97 | appel1er = .FALSE. |
|---|
| 98 | ENDIF |
|---|
| 99 | c |
|---|
| 100 | c Determiner les nuages froids par leur temperature |
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| 101 | c |
|---|
| 102 | ztglace = RTT - 15.0 |
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| 103 | nexpo = 6 |
|---|
| 104 | ccc nexpo = 1 |
|---|
| 105 | c |
|---|
| 106 | c Initialiser les sorties: |
|---|
| 107 | c |
|---|
| 108 | DO k = 1, klev+1 |
|---|
| 109 | DO i = 1, klon |
|---|
| 110 | prfl(i,k) = 0.0 |
|---|
| 111 | psfl(i,k) = 0.0 |
|---|
| 112 | ENDDO |
|---|
| 113 | ENDDO |
|---|
| 114 | DO k = 1, klev |
|---|
| 115 | DO i = 1, klon |
|---|
| 116 | d_t(i,k) = 0.0 |
|---|
| 117 | d_q(i,k) = 0.0 |
|---|
| 118 | d_ql(i,k) = 0.0 |
|---|
| 119 | rneb(i,k) = 0.0 |
|---|
| 120 | radliq(i,k) = 0.0 |
|---|
| 121 | ENDDO |
|---|
| 122 | ENDDO |
|---|
| 123 | DO i = 1, klon |
|---|
| 124 | rain(i) = 0.0 |
|---|
| 125 | snow(i) = 0.0 |
|---|
| 126 | ENDDO |
|---|
| 127 | c |
|---|
| 128 | c Initialiser le flux de precipitation a zero |
|---|
| 129 | c |
|---|
| 130 | DO i = 1, klon |
|---|
| 131 | zrfl(i) = 0.0 |
|---|
| 132 | zneb(i) = seuil_neb |
|---|
| 133 | ENDDO |
|---|
| 134 | c |
|---|
| 135 | c Boucle verticale (du haut vers le bas) |
|---|
| 136 | c |
|---|
| 137 | DO 9999 k = klev, 1, -1 |
|---|
| 138 | c |
|---|
| 139 | DO i = 1, klon |
|---|
| 140 | zt(i)=t(i,k) |
|---|
| 141 | zq(i)=q(i,k) |
|---|
| 142 | ENDDO |
|---|
| 143 | c |
|---|
| 144 | c Calculer l'evaporation de la precipitation |
|---|
| 145 | c |
|---|
| 146 | IF (evap_prec) THEN |
|---|
| 147 | DO i = 1, klon |
|---|
| 148 | IF (zrfl(i) .GT.0.) THEN |
|---|
| 149 | IF (thermcep) THEN |
|---|
| 150 | zdelta=MAX(0.,SIGN(1.,RTT-zt(i))) |
|---|
| 151 | zqs(i)= R2ES*FOEEW(zt(i),zdelta)/pplay(i,k) |
|---|
| 152 | zqs(i)=MIN(0.5,zqs(i)) |
|---|
| 153 | zcor=1./(1.-RETV*zqs(i)) |
|---|
| 154 | zqs(i)=zqs(i)*zcor |
|---|
| 155 | ELSE |
|---|
| 156 | IF (zt(i) .LT. t_coup) THEN |
|---|
| 157 | zqs(i) = qsats(zt(i)) / pplay(i,k) |
|---|
| 158 | ELSE |
|---|
| 159 | zqs(i) = qsatl(zt(i)) / pplay(i,k) |
|---|
| 160 | ENDIF |
|---|
| 161 | ENDIF |
|---|
| 162 | zqev = MAX (0.0, (zqs(i)-zq(i))*zneb(i) ) |
|---|
| 163 | zqevt = coef_eva * (1.0-zq(i)/zqs(i)) * SQRT(zrfl(i)) |
|---|
| 164 | . * (paprs(i,k)-paprs(i,k+1))/pplay(i,k)*zt(i)*RD/RG |
|---|
| 165 | zqevt = MAX(0.0,MIN(zqevt,zrfl(i))) |
|---|
| 166 | . * RG*dtime/(paprs(i,k)-paprs(i,k+1)) |
|---|
| 167 | zqev = MIN (zqev, zqevt) |
|---|
| 168 | zrfln(i) = zrfl(i) - zqev*(paprs(i,k)-paprs(i,k+1)) |
|---|
| 169 | . /RG/dtime |
|---|
| 170 | zq(i) = zq(i) - (zrfln(i)-zrfl(i)) |
|---|
| 171 | . * (RG/(paprs(i,k)-paprs(i,k+1)))*dtime |
|---|
| 172 | zt(i) = zt(i) + (zrfln(i)-zrfl(i)) |
|---|
| 173 | . * (RG/(paprs(i,k)-paprs(i,k+1)))*dtime |
|---|
| 174 | . * RLVTT/RCPD/(1.0+RVTMP2*zq(i)) |
|---|
| 175 | zrfl(i) = zrfln(i) |
|---|
| 176 | ENDIF |
|---|
| 177 | ENDDO |
|---|
| 178 | ENDIF |
|---|
| 179 | c |
|---|
| 180 | c Calculer Qs et L/Cp*dQs/dT: |
|---|
| 181 | c |
|---|
| 182 | IF (thermcep) THEN |
|---|
| 183 | DO i = 1, klon |
|---|
| 184 | zdelta = MAX(0.,SIGN(1.,RTT-zt(i))) |
|---|
| 185 | zcvm5 = R5LES*RLVTT*(1.-zdelta) + R5IES*RLSTT*zdelta |
|---|
| 186 | zcvm5 = zcvm5 /RCPD/(1.0+RVTMP2*zq(i)) |
|---|
| 187 | zqs(i) = R2ES*FOEEW(zt(i),zdelta)/pplay(i,k) |
|---|
| 188 | zqs(i) = MIN(0.5,zqs(i)) |
|---|
| 189 | zcor = 1./(1.-RETV*zqs(i)) |
|---|
| 190 | zqs(i) = zqs(i)*zcor |
|---|
| 191 | zdqs(i) = FOEDE(zt(i),zdelta,zcvm5,zqs(i),zcor) |
|---|
| 192 | ENDDO |
|---|
| 193 | ELSE |
|---|
| 194 | DO i = 1, klon |
|---|
| 195 | IF (zt(i).LT.t_coup) THEN |
|---|
| 196 | zqs(i) = qsats(zt(i))/pplay(i,k) |
|---|
| 197 | zdqs(i) = dqsats(zt(i),zqs(i)) |
|---|
| 198 | ELSE |
|---|
| 199 | zqs(i) = qsatl(zt(i))/pplay(i,k) |
|---|
| 200 | zdqs(i) = dqsatl(zt(i),zqs(i)) |
|---|
| 201 | ENDIF |
|---|
| 202 | ENDDO |
|---|
| 203 | ENDIF |
|---|
| 204 | c |
|---|
| 205 | c Determiner la condensation partielle et calculer la quantite |
|---|
| 206 | c de l'eau condensee: |
|---|
| 207 | c |
|---|
| 208 | IF (cpartiel) THEN |
|---|
| 209 | DO i = 1, klon |
|---|
| 210 | c |
|---|
| 211 | zx = pplay(i,k)/paprs(i,1) |
|---|
| 212 | zx = (zx_max-zx)/(zx_max-zx_min) |
|---|
| 213 | zx = MIN(MAX(zx,0.0),1.0) |
|---|
| 214 | zx = zx * zx * zx |
|---|
| 215 | ratqs = zx * (rat_max-rat_min) + rat_min |
|---|
| 216 | IF (.NOT.calcrat) ratqs=0.2 |
|---|
| 217 | c |
|---|
| 218 | zdelq = ratqs * zq(i) |
|---|
| 219 | rneb(i,k) = (zq(i)+zdelq-zqs(i)) / (2.0*zdelq) |
|---|
| 220 | zqn(i) = (zq(i)+zdelq+zqs(i))/2.0 |
|---|
| 221 | IF (rneb(i,k) .LE. 0.0) zqn(i) = 0.0 |
|---|
| 222 | IF (rneb(i,k) .GE. 1.0) zqn(i) = zq(i) |
|---|
| 223 | rneb(i,k) = MAX(0.0,MIN(1.0,rneb(i,k))) |
|---|
| 224 | zcond(i) = MAX(0.0,zqn(i)-zqs(i))*rneb(i,k)/(1.+zdqs(i)) |
|---|
| 225 | ENDDO |
|---|
| 226 | ELSE |
|---|
| 227 | DO i = 1, klon |
|---|
| 228 | IF (zq(i).GT.zqs(i)) THEN |
|---|
| 229 | rneb(i,k) = 1.0 |
|---|
| 230 | ELSE |
|---|
| 231 | rneb(i,k) = 0.0 |
|---|
| 232 | ENDIF |
|---|
| 233 | zcond(i) = MAX(0.0,zq(i)-zqs(i))/(1.+zdqs(i)) |
|---|
| 234 | ENDDO |
|---|
| 235 | ENDIF |
|---|
| 236 | c |
|---|
| 237 | DO i = 1, klon |
|---|
| 238 | zq(i) = zq(i) - zcond(i) |
|---|
| 239 | zt(i) = zt(i) + zcond(i) * RLVTT/RCPD |
|---|
| 240 | ENDDO |
|---|
| 241 | c |
|---|
| 242 | c Partager l'eau condensee en precipitation et eau liquide nuageuse |
|---|
| 243 | c |
|---|
| 244 | DO i = 1, klon |
|---|
| 245 | IF (rneb(i,k).GT.0.0) THEN |
|---|
| 246 | zoliq(i) = zcond(i) |
|---|
| 247 | zrho(i) = pplay(i,k) / zt(i) / RD |
|---|
| 248 | zdz(i) = (paprs(i,k)-paprs(i,k+1)) / (zrho(i)*RG) |
|---|
| 249 | zfice(i) = 1.0 - (zt(i)-ztglace) / (273.13-ztglace) |
|---|
| 250 | zfice(i) = MIN(MAX(zfice(i),0.0),1.0) |
|---|
| 251 | zfice(i) = zfice(i)**nexpo |
|---|
| 252 | zneb(i) = MAX(rneb(i,k), seuil_neb) |
|---|
| 253 | radliq(i,k) = zoliq(i)/FLOAT(ninter+1) |
|---|
| 254 | ENDIF |
|---|
| 255 | ENDDO |
|---|
| 256 | c |
|---|
| 257 | DO n = 1, ninter |
|---|
| 258 | DO i = 1, klon |
|---|
| 259 | IF (rneb(i,k).GT.0.0) THEN |
|---|
| 260 | zchau(i) = ct*dtime/FLOAT(ninter) * zoliq(i) |
|---|
| 261 | . * (1.0-EXP(-(zoliq(i)/zneb(i)/cl)**2)) *(1.-zfice(i)) |
|---|
| 262 | zrhol(i) = zrho(i) * zoliq(i) / zneb(i) |
|---|
| 263 | zfroi(i) = dtime/FLOAT(ninter)/zdz(i)*zoliq(i) |
|---|
| 264 | . *fallv(zrhol(i)) * zfice(i) |
|---|
| 265 | ztot(i) = zchau(i) + zfroi(i) |
|---|
| 266 | IF (zneb(i).EQ.seuil_neb) ztot(i) = 0.0 |
|---|
| 267 | ztot(i) = MIN(MAX(ztot(i),0.0),zoliq(i)) |
|---|
| 268 | zoliq(i) = MAX(zoliq(i)-ztot(i), 0.0) |
|---|
| 269 | radliq(i,k) = radliq(i,k) + zoliq(i)/FLOAT(ninter+1) |
|---|
| 270 | ENDIF |
|---|
| 271 | ENDDO |
|---|
| 272 | ENDDO |
|---|
| 273 | c |
|---|
| 274 | DO i = 1, klon |
|---|
| 275 | IF (rneb(i,k).GT.0.0) THEN |
|---|
| 276 | d_ql(i,k) = zoliq(i) |
|---|
| 277 | zrfl(i) = zrfl(i)+ MAX(zcond(i)-zoliq(i),0.0) |
|---|
| 278 | . * (paprs(i,k)-paprs(i,k+1))/(RG*dtime) |
|---|
| 279 | IF (zt(i).LT.RTT) THEN |
|---|
| 280 | psfl(i,k)=zrfl(i) |
|---|
| 281 | ELSE |
|---|
| 282 | prfl(i,k)=zrfl(i) |
|---|
| 283 | ENDIF |
|---|
| 284 | ENDIF |
|---|
| 285 | ENDDO |
|---|
| 286 | |
|---|
| 287 | c |
|---|
| 288 | c Calculer les tendances de q et de t: |
|---|
| 289 | c |
|---|
| 290 | DO i = 1, klon |
|---|
| 291 | d_q(i,k) = zq(i) - q(i,k) |
|---|
| 292 | d_t(i,k) = zt(i) - t(i,k) |
|---|
| 293 | ENDDO |
|---|
| 294 | c |
|---|
| 295 | 9999 CONTINUE |
|---|
| 296 | c |
|---|
| 297 | c Pluie ou neige au sol selon la temperature de la 1ere couche |
|---|
| 298 | c |
|---|
| 299 | DO i = 1, klon |
|---|
| 300 | IF ((t(i,1)+d_t(i,1)) .LT. RTT) THEN |
|---|
| 301 | snow(i) = zrfl(i) |
|---|
| 302 | ELSE |
|---|
| 303 | rain(i) = zrfl(i) |
|---|
| 304 | ENDIF |
|---|
| 305 | ENDDO |
|---|
| 306 | c |
|---|
| 307 | RETURN |
|---|
| 308 | END |
|---|
