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yamada4.F @ 2493

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Modifications faites à la physique pour la rendre parallele YM Une branche de travail LMDZ4_par_0 a été créée provisoirement afin de tester les modifs pleinement avant leurs inclusions dans le tronc principal LF
Property svn:eol-style set to `native` Property svn:keywords set to `Author Date Id Revision`
File size: 15.8 KB

Line
1	!
2	! $Header$
3	!
4	SUBROUTINE yamada4(ngrid,dt,g,rconst,plev,temp
5	s ,zlev,zlay,u,v,teta,cd,q2,km,kn,kq,ustar
6	s ,iflag_pbl)
7	use dimphy
8	IMPLICIT NONE
9	c.......................................................................
10	cym#include "dimensions.h"
11	cym#include "dimphy.h"
12	c.......................................................................
13	c
14	c dt : pas de temps
15	c g : g
16	c zlev : altitude a chaque niveau (interface inferieure de la couche
17	c de meme indice)
18	c zlay : altitude au centre de chaque couche
19	c u,v : vitesse au centre de chaque couche
20	c (en entree : la valeur au debut du pas de temps)
21	c teta : temperature potentielle au centre de chaque couche
22	c (en entree : la valeur au debut du pas de temps)
23	c cd : cdrag
24	c (en entree : la valeur au debut du pas de temps)
25	c q2 : $q^2$ au bas de chaque couche
26	c (en entree : la valeur au debut du pas de temps)
27	c (en sortie : la valeur a la fin du pas de temps)
28	c km : diffusivite turbulente de quantite de mouvement (au bas de chaque
29	c couche)
30	c (en sortie : la valeur a la fin du pas de temps)
31	c kn : diffusivite turbulente des scalaires (au bas de chaque couche)
32	c (en sortie : la valeur a la fin du pas de temps)
33	c
34	c iflag_pbl doit valoir entre 6 et 9
35	c l=6, on prend systematiquement une longueur d'equilibre
36	c iflag_pbl=6 : MY 2.0
37	c iflag_pbl=7 : MY 2.0.Fournier
38	c iflag_pbl=8 : MY 2.5
39	c iflag_pbl=9 : un test ?
40
41	c.......................................................................
42	REAL dt,g,rconst
43	real plev(klon,klev+1),temp(klon,klev)
44	real ustar(klon)
45	real kmin,qmin,pblhmin(klon),coriol(klon)
46	REAL zlev(klon,klev+1)
47	REAL zlay(klon,klev)
48	REAL u(klon,klev)
49	REAL v(klon,klev)
50	REAL teta(klon,klev)
51	REAL cd(klon)
52	REAL q2(klon,klev+1),qpre
53	REAL unsdz(klon,klev)
54	REAL unsdzdec(klon,klev+1)
55
56	REAL km(klon,klev+1)
57	REAL kmpre(klon,klev+1),tmp2
58	REAL mpre(klon,klev+1)
59	REAL kn(klon,klev+1)
60	REAL kq(klon,klev+1)
61	real ff(klon,klev+1),delta(klon,klev+1)
62	real aa(klon,klev+1),aa0,aa1
63	integer iflag_pbl,ngrid
64
65
66	integer nlay,nlev
67	cym PARAMETER (nlay=klev)
68	cym PARAMETER (nlev=klev+1)
69
70	logical first
71	integer ipas
72	save first,ipas
73	data first,ipas/.true.,0/
74
75
76	integer ig,k
77
78
79	real ri,zrif,zalpha,zsm,zsn
80	real rif(klon,klev+1),sm(klon,klev+1),alpha(klon,klev)
81
82	real m2(klon,klev+1),dz(klon,klev+1),zq,n2(klon,klev+1)
83	real dtetadz(klon,klev+1)
84	real m2cstat,mcstat,kmcstat
85	real l(klon,klev+1)
86	real,allocatable,save :: l0(:)
87
88	real sq(klon),sqz(klon),zz(klon,klev+1)
89	integer iter
90
91	real ric,rifc,b1,kap
92	save ric,rifc,b1,kap
93	data ric,rifc,b1,kap/0.195,0.191,16.6,0.4/
94
95	real frif,falpha,fsm
96	real fl,zzz,zl0,zq2,zn2
97
98	cym real rino(klon,klev+1),smyam(klon,klev),styam(klon,klev)
99	cym s ,lyam(klon,klev),knyam(klon,klev)
100	cym s ,w2yam(klon,klev),t2yam(klon,klev)
101	real,allocatable,save,dimension(:,:) :: rino,smyam,styam,lyam,
102	s knyam,w2yam,t2yam
103	cym common/pbldiag/rino,smyam,styam,lyam,knyam,w2yam,t2yam
104	logical,save :: firstcall=.true.
105
106	frif(ri)=0.6588(ri+0.1776-sqrt(riri-0.3221*ri+0.03156))
107	falpha(ri)=1.318*(0.2231-ri)/(0.2341-ri)
108	fsm(ri)=1.96(0.1912-ri)(0.2341-ri)/((1.-ri)*(0.2231-ri))
109	fl(zzz,zl0,zq2,zn2)=
110	s max(min(l0(ig)kapzlev(ig,k)/(kap*zlev(ig,k)+l0(ig))
111	s ,0.5*sqrt(q2(ig,k))/sqrt(max(n2(ig,k),1.e-10))) ,1.)
112
113
114	nlay=klev
115	nlev=klev+1
116
117	if (firstcall) then
118	allocate(rino(klon,klev+1),smyam(klon,klev),styam(klon,klev))
119	allocate(lyam(klon,klev),knyam(klon,klev))
120	allocate(w2yam(klon,klev),t2yam(klon,klev))
121	allocate(l0(klon))
122	firstcall=.false.
123	endif
124
125
126	if (.not.(iflag_pbl.ge.6.and.iflag_pbl.le.9)) then
127	stop'probleme de coherence dans appel a MY'
128	endif
129
130	ipas=ipas+1
131	if (0.eq.1.and.first) then
132	do ig=1,1000
133	ri=(ig-800.)/500.
134	if (ri.lt.ric) then
135	zrif=frif(ri)
136	else
137	zrif=rifc
138	endif
139	if(zrif.lt.0.16) then
140	zalpha=falpha(zrif)
141	zsm=fsm(zrif)
142	else
143	zalpha=1.12
144	zsm=0.085
145	endif
146	c print*,ri,rif,zalpha,zsm
147	enddo
148	endif
149
150	c.......................................................................
151	c les increments verticaux
152	c.......................................................................
153	c
154	c!!!!! allerte !!!!!c
155	c!!!!! zlev n'est pas declare a nlev !!!!!c
156	c!!!!! ---->
157	DO ig=1,ngrid
158	zlev(ig,nlev)=zlay(ig,nlay)
159	& +( zlay(ig,nlay) - zlev(ig,nlev-1) )
160	ENDDO
161	c!!!!! <----
162	c!!!!! allerte !!!!!c
163	c
164	DO k=1,nlay
165	DO ig=1,ngrid
166	unsdz(ig,k)=1.E+0/(zlev(ig,k+1)-zlev(ig,k))
167	ENDDO
168	ENDDO
169	DO ig=1,ngrid
170	unsdzdec(ig,1)=1.E+0/(zlay(ig,1)-zlev(ig,1))
171	ENDDO
172	DO k=2,nlay
173	DO ig=1,ngrid
174	unsdzdec(ig,k)=1.E+0/(zlay(ig,k)-zlay(ig,k-1))
175	ENDDO
176	ENDDO
177	DO ig=1,ngrid
178	unsdzdec(ig,nlay+1)=1.E+0/(zlev(ig,nlay+1)-zlay(ig,nlay))
179	ENDDO
180	c
181	c.......................................................................
182
183	do k=2,klev
184	do ig=1,ngrid
185	dz(ig,k)=zlay(ig,k)-zlay(ig,k-1)
186	m2(ig,k)=((u(ig,k)-u(ig,k-1))2+(v(ig,k)-v(ig,k-1))2)
187	s /(dz(ig,k)*dz(ig,k))
188	dtetadz(ig,k)=(teta(ig,k)-teta(ig,k-1))/dz(ig,k)
189	n2(ig,k)=g2.dtetadz(ig,k)/(teta(ig,k-1)+teta(ig,k))
190	c n2(ig,k)=0.
191	ri=n2(ig,k)/max(m2(ig,k),1.e-10)
192	if (ri.lt.ric) then
193	rif(ig,k)=frif(ri)
194	else
195	rif(ig,k)=rifc
196	endif
197	if(rif(ig,k).lt.0.16) then
198	alpha(ig,k)=falpha(rif(ig,k))
199	sm(ig,k)=fsm(rif(ig,k))
200	else
201	alpha(ig,k)=1.12
202	sm(ig,k)=0.085
203	endif
204	zz(ig,k)=b1m2(ig,k)(1.-rif(ig,k))*sm(ig,k)
205	c print,'RIF L=',k,rif(ig,k),rialpha(ig,k)
206
207
208	enddo
209	enddo
210
211
212	c====================================================================
213	c Au premier appel, on determine l et q2 de facon iterative.
214	c iterration pour determiner la longueur de melange
215
216
217	if (first.or.iflag_pbl.eq.6) then
218	do ig=1,ngrid
219	l0(ig)=10.
220	enddo
221	do k=2,klev-1
222	do ig=1,ngrid
223	l(ig,k)=l0(ig)kapzlev(ig,k)/(kap*zlev(ig,k)+l0(ig))
224	enddo
225	enddo
226
227	do iter=1,10
228	do ig=1,ngrid
229	sq(ig)=1.e-10
230	sqz(ig)=1.e-10
231	enddo
232	do k=2,klev-1
233	do ig=1,ngrid
234	q2(ig,k)=l(ig,k)*2zz(ig,k)
235	l(ig,k)=fl(zlev(ig,k),l0(ig),q2(ig,k),n2(ig,k))
236	zq=sqrt(q2(ig,k))
237	sqz(ig)=sqz(ig)+zqzlev(ig,k)(zlay(ig,k)-zlay(ig,k-1))
238	sq(ig)=sq(ig)+zq*(zlay(ig,k)-zlay(ig,k-1))
239	enddo
240	enddo
241	do ig=1,ngrid
242	l0(ig)=0.2*sqz(ig)/sq(ig)
243	c l0(ig)=30.
244	enddo
245	c print*,'ITER=',iter,' L0=',l0
246
247	enddo
248
249	c print*,'Fin de l initialisation de q2 et l0'
250
251	endif ! first
252
253	c====================================================================
254	c Calcul de la longueur de melange.
255	c====================================================================
256
257	c Mise a jour de l0
258	do ig=1,ngrid
259	sq(ig)=1.e-10
260	sqz(ig)=1.e-10
261	enddo
262	do k=2,klev-1
263	do ig=1,ngrid
264	zq=sqrt(q2(ig,k))
265	sqz(ig)=sqz(ig)+zqzlev(ig,k)(zlay(ig,k)-zlay(ig,k-1))
266	sq(ig)=sq(ig)+zq*(zlay(ig,k)-zlay(ig,k-1))
267	enddo
268	enddo
269	do ig=1,ngrid
270	l0(ig)=0.2*sqz(ig)/sq(ig)
271	c l0(ig)=30.
272	enddo
273	c print*,'ITER=',iter,' L0=',l0
274	c calcul de l(z)
275	do k=2,klev
276	do ig=1,ngrid
277	l(ig,k)=fl(zlev(ig,k),l0(ig),q2(ig,k),n2(ig,k))
278	if(first) then
279	q2(ig,k)=l(ig,k)*2zz(ig,k)
280	endif
281	enddo
282	enddo
283
284	c====================================================================
285	c Yamada 2.0
286	c====================================================================
287	if (iflag_pbl.eq.6) then
288
289	do k=2,klev
290	do ig=1,ngrid
291	q2(ig,k)=l(ig,k)*2zz(ig,k)
292	enddo
293	enddo
294
295
296	else if (iflag_pbl.eq.7) then
297	c====================================================================
298	c Yamada 2.Fournier
299	c====================================================================
300
301	c Calcul de l, km, au pas precedent
302	do k=2,klev
303	do ig=1,ngrid
304	c print*,'SMML=',sm(ig,k),l(ig,k)
305	delta(ig,k)=q2(ig,k)/(l(ig,k)*2sm(ig,k))
306	kmpre(ig,k)=l(ig,k)sqrt(q2(ig,k))sm(ig,k)
307	mpre(ig,k)=sqrt(m2(ig,k))
308	c print*,'0L=',k,l(ig,k),delta(ig,k),km(ig,k)
309	enddo
310	enddo
311
312	do k=2,klev-1
313	do ig=1,ngrid
314	m2cstat=max(alpha(ig,k)*n2(ig,k)+delta(ig,k)/b1,1.e-12)
315	mcstat=sqrt(m2cstat)
316
317	c print*,'M2 L=',k,mpre(ig,k),mcstat
318	c
319	c -----{puis on ecrit la valeur de q qui annule l'equation de m
320	c supposee en q3}
321	c
322	IF (k.eq.2) THEN
323	kmcstat=1.E+0 / mcstat
324	& ( unsdz(ig,k)kmpre(ig,k+1)
325	& *mpre(ig,k+1)
326	& +unsdz(ig,k-1)
327	& *cd(ig)
328	& ( sqrt(u(ig,3)2+v(ig,3)*2)
329	& -mcstat/unsdzdec(ig,k)
330	& -mpre(ig,k+1)/unsdzdec(ig,k+1) )**2)
331	& /( unsdz(ig,k)+unsdz(ig,k-1) )
332	ELSE
333	kmcstat=1.E+0 / mcstat
334	& ( unsdz(ig,k)kmpre(ig,k+1)
335	& *mpre(ig,k+1)
336	& +unsdz(ig,k-1)*kmpre(ig,k-1)
337	& *mpre(ig,k-1) )
338	& /( unsdz(ig,k)+unsdz(ig,k-1) )
339	ENDIF
340	c print*,'T2 L=',k,tmp2
341	tmp2=kmcstat
342	& /( sm(ig,k)/q2(ig,k) )
343	& /l(ig,k)
344	q2(ig,k)=max(tmp2,1.e-12)**(2./3.)
345	c print*,'Q2 L=',k,q2(ig,k)
346	c
347	enddo
348	enddo
349
350	else if (iflag_pbl.ge.8) then
351	c====================================================================
352	c Yamada 2.5 a la Didi
353	c====================================================================
354
355
356	c Calcul de l, km, au pas precedent
357	do k=2,klev
358	do ig=1,ngrid
359	c print*,'SMML=',sm(ig,k),l(ig,k)
360	delta(ig,k)=q2(ig,k)/(l(ig,k)*2sm(ig,k))
361	if (delta(ig,k).lt.1.e-20) then
362	c print*,'ATTENTION L=',k,' Delta=',delta(ig,k)
363	delta(ig,k)=1.e-20
364	endif
365	km(ig,k)=l(ig,k)sqrt(q2(ig,k))sm(ig,k)
366	aa0=
367	s (m2(ig,k)-alpha(ig,k)*n2(ig,k)-delta(ig,k)/b1)
368	aa1=
369	s (m2(ig,k)*(1.-rif(ig,k))-delta(ig,k)/b1)
370	c abder print*,'AA L=',k,aa0,aa1,aa1/max(m2(ig,k),1.e-20)
371	aa(ig,k)=aa1dt/(delta(ig,k)l(ig,k))
372	c print*,'0L=',k,l(ig,k),delta(ig,k),km(ig,k)
373	qpre=sqrt(q2(ig,k))
374	if (iflag_pbl.eq.8 ) then
375	if (aa(ig,k).gt.0.) then
376	q2(ig,k)=(qpre+aa(ig,k)qpreqpre)**2
377	else
378	q2(ig,k)=(qpre/(1.-aa(ig,k)qpre))*2
379	endif
380	else ! iflag_pbl=9
381	if (aa(ig,k)*qpre.gt.0.9) then
382	q2(ig,k)=(qpre10.)*2
383	else
384	q2(ig,k)=(qpre/(1.-aa(ig,k)qpre))*2
385	endif
386	endif
387	q2(ig,k)=min(max(q2(ig,k),1.e-10),1.e4)
388	c print,'Q2 L=',k,q2(ig,k),qpreqpre
389	enddo
390	enddo
391
392	endif ! Fin du cas 8
393
394	c print*,'OK8'
395
396	c====================================================================
397	c Calcul des coefficients de mélange
398	c====================================================================
399	do k=2,klev
400	c print*,'k=',k
401	do ig=1,ngrid
402	cabde print*,'KML=',l(ig,k),q2(ig,k),sm(ig,k)
403	zq=sqrt(q2(ig,k))
404	km(ig,k)=l(ig,k)zqsm(ig,k)
405	kn(ig,k)=km(ig,k)*alpha(ig,k)
406	kq(ig,k)=l(ig,k)zq0.2
407	c print*,'KML=',km(ig,k),kn(ig,k)
408	enddo
409	enddo
410
411	c if (iflag_pbl.ge.7..and.0.eq.1) then
412	c q2(:,1)=q2(:,2)
413	c call vdif_q2(dt,g,rconst,plev,temp,kq,q2)
414	c endif
415
416	c Traitement des cas noctrunes avec l'introduction d'une longueur
417	c minilale.
418
419	c====================================================================
420	c Traitement particulier pour les cas tres stables.
421	c D'apres Holtslag Boville.
422
423	print*,'YAMADA4 0'
424
425	do ig=1,ngrid
426	coriol(ig)=1.e-4
427	pblhmin(ig)=0.07*ustar(ig)/max(abs(coriol(ig)),2.546e-5)
428	enddo
429
430	print*,'pblhmin ',pblhmin
431	CTest a remettre 21 11 02
432	c test abd 13 05 02 if(0.eq.1) then
433	if(1.eq.1) then
434	do k=2,klev
435	do ig=1,klon
436	if (teta(ig,2).gt.teta(ig,1)) then
437	qmin=ustar(ig)(max(1.-zlev(ig,k)/pblhmin(ig),0.))*2
438	kmin=kapzlev(ig,k)qmin
439	else
440	kmin=-1. ! kmin n'est utilise que pour les SL stables.
441	endif
442	if (kn(ig,k).lt.kmin.or.km(ig,k).lt.kmin) then
443	c print*,'Seuil min Km K=',k,kmin,km(ig,k),kn(ig,k)
444	c s ,sqrt(q2(ig,k)),pblhmin(ig),qmin/sm(ig,k)
445	kn(ig,k)=kmin
446	km(ig,k)=kmin
447	kq(ig,k)=kmin
448	c la longueur de melange est suposee etre l= kap z
449	c K=l q Sm d'ou q2=(K/l Sm)**2
450	q2(ig,k)=(qmin/sm(ig,k))**2
451	endif
452	enddo
453	enddo
454	endif
455
456	print*,'YAMADA4 1'
457	c Diagnostique pour stokage
458
459	rino=rif
460	smyam(:,1:klev)=sm(:,1:klev)
461	styam=sm(:,1:klev)*alpha(:,1:klev)
462	lyam(1:klon,1:klev)=l(:,1:klev)
463	knyam(1:klon,1:klev)=kn(:,1:klev)
464
465	c Estimations de w'2 et T'2 d'apres Abdela et McFarlane
466
467	if(1.eq.0)then
468	w2yam=q2(:,1:klev)*0.24
469	s +lyam(:,1:klev)5.17kn(:,1:klev)*n2(:,1:klev)
470	s /sqrt(q2(:,1:klev))
471
472	t2yam=9.1kn(:,1:klev)dtetadz(:,1:klev)**2/sqrt(q2(:,1:klev))
473	s *lyam(:,1:klev)
474	endif
475
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