source: LMDZ4/trunk/libf/phylmd/wake.F @ 894

Last change on this file since 894 was 879, checked in by Laurent Fairhead, 17 years ago

Suite de la bascule vers une physique avec thermiques, nouvelle convection, poche froide ...
LF

  • Property svn:eol-style set to native
  • Property svn:keywords set to Author Date Id Revision
File size: 30.0 KB
Line 
1      Subroutine WAKE (p,ph,ppi,dtime,sigd_con
2     :                ,te0,qe0,omgb,ibas
3     :                ,dtdwn,dqdwn,amdwn,amup,dta,dqa
4     :                ,wdtPBL,wdqPBL,udtPBL,udqPBL
5     o                ,deltatw,deltaqw,dth,hw,sigmaw,wape,fip,gfl
6     o                ,dtls,dqls
7     o                ,ktopw,omgbdth,dp_omgb,wdens
8     o                ,tu,qu
9     o                ,dtKE,dqKE
10     o                ,dtPBL,dqPBL
11     o                ,omg,dp_deltomg,spread
12     o                ,Cstar,d_deltat_gw
13     o                ,d_deltatw2,d_deltaqw2)
14
15***************************************************************
16*                                                             *
17* WAKE                                                        *
18*      retour a un Pupper fixe                                *
19*                                                             *
20* written by   :  GRANDPEIX Jean-Yves   09/03/2000            *
21* modified by :   ROEHRIG Romain        01/29/2007            *
22***************************************************************
23c
24      IMPLICIT none
25c============================================================================
26C
27C
28C   But : Decrire le comportement des poches froides apparaissant dans les
29C        grands systemes convectifs, et fournir l'energie disponible pour
30C        le declenchement de nouvelles colonnes convectives.
31C
32C   Variables d'etat : deltatw    : ecart de temperature wake-undisturbed area
33C                      deltaqw    : ecart d'humidite wake-undisturbed area
34C                      sigmaw     : fraction d'aire occupee par la poche.
35C
36C   Variable de sortie :
37c
38c                        wape : WAke Potential Energy
39c                        fip  : Front Incident Power (W/m2) - ALP
40c                        gfl  : Gust Front Length per unit area (m-1)
41C                        dtls : large scale temperature tendency due to wake
42C                        dqls : large scale humidity tendency due to wake
43C                        hw   : hauteur de la poche
44C                     dp_omgb : vertical gradient of large scale omega
45C                      omgbdth: flux of Delta_Theta transported by LS omega
46C                      dtKE   : differential heating (wake - unpertubed)
47C                      dqKE   : differential moistening (wake - unpertubed)
48C                      omg    : Delta_omg =vertical velocity diff. wake-undist. (Pa/s)
49C                 dp_deltomg  : vertical gradient of omg (s-1)
50C                     spread  : spreading term in dt_wake and dq_wake
51C                 deltatw     : updated temperature difference (T_w-T_u).
52C                 deltaqw     : updated humidity difference (q_w-q_u).
53C                 sigmaw      : updated wake fractional area.
54C                 d_deltat_gw : delta T tendency due to GW
55c
56C   Variables d'entree :
57c
58c                        aire : aire de la maille
59c                        te0  : temperature dans l'environnement  (K)
60C                        qe0  : humidite dans l'environnement     (kg/kg)
61C                        omgb : vitesse verticale moyenne sur la maille (Pa/s)
62C                        ibas : cloud base level number
63C                        dtdwn: source de chaleur due aux descentes (K/s)
64C                        dqdwn: source d'humidite due aux descentes (kg/kg/s)
65C                        dta  : source de chaleur due courants satures et detrain  (K/s)
66C                        dqa  : source d'humidite due aux courants satures et detra (kg/kg/s)
67C                        amdwn: flux de masse total des descentes, par unite de
68C                                surface de la maille (kg/m2/s)
69C                        amup : flux de masse total des ascendances, par unite de
70C                                surface de la maille (kg/m2/s)
71C                        p    : pressions aux milieux des couches (Pa)
72C                        ph   : pressions aux interfaces (Pa)
73C                        ppi  : (p/p_0)**kapa (adim)
74C                        dtime: increment temporel (s)
75c
76C   Variables internes :
77c
78c                        rhow : masse volumique de la poche froide
79C                        rho  : environment density at P levels
80C                        rhoh : environment density at Ph levels
81C                        te   : environment temperature | may change within
82C                        qe   : environment humidity    | sub-time-stepping
83C                        the  : environment potential temperature
84C                        thu  : potential temperature in undisturbed area
85C                        tu   :  temperature  in undisturbed area
86C                        qu   : humidity in undisturbed area
87C                      dp_omgb: vertical gradient og LS omega
88C                      omgbw  : wake average vertical omega
89C                     dp_omgbw: vertical gradient of omgbw
90C                      omgbdq : flux of Delta_q transported by LS omega
91C                        dth  : potential temperature diff. wake-undist.
92C                        th1  : first pot. temp. for vertical advection (=thu)
93C                        th2  : second pot. temp. for vertical advection (=thw)
94C                        q1   : first humidity for vertical advection
95C                        q2   : second humidity for vertical advection
96C                     d_deltatw   : terme de redistribution pour deltatw
97C                     d_deltaqw   : terme de redistribution pour deltaqw
98C                      deltatw0   : deltatw initial
99C                      deltaqw0   : deltaqw initial
100C                      hw0    : hw initial
101C                      sigmaw0: sigmaw initial
102C                      amflux : horizontal mass flux through wake boundary
103C                      wdens  : number of wakes per unit area (3D) or per
104C                               unit length (2D)
105C                      Tgw    : 1 sur la période de onde de gravité
106c                      Cgw    : vitesse de propagation de onde de gravité
107c                      LL     : distance entre 2 poches
108
109c-------------------------------------------------------------------------
110c          Déclaration de variables
111c-------------------------------------------------------------------------
112
113#include "dimensions.h"
114#include "dimphy.h"
115#include "YOMCST.h"
116#include "cvthermo.h"
117
118c Arguments en entree
119c--------------------
120
121      REAL p(klev),ph(klev+1),ppi(klev)
122      REAL dtime
123      REAL te0(klev),qe0(klev)
124      REAL omgb(klev+1)
125      INTEGER ibas
126      REAL dtdwn(klev), dqdwn(klev)
127      REAL wdtPBL(klev),wdqPBL(klev)
128      REAL udtPBL(klev),udqPBL(klev)
129      REAL amdwn(klev), amup(klev)
130      REAL dta(klev), dqa(klev)
131      REAL sigd_con
132
133c Sorties
134c--------
135
136      REAL deltatw(klev), deltaqw(klev), dth(klev)
137      REAL tu(klev), qu(klev)
138      REAL dtls(klev), dqls(klev)
139      REAL dtKE(klev), dqKE(klev)
140      REAL dtPBL(klev), dqPBL(klev)
141      REAL spread(klev)
142      REAL d_deltatgw(klev)
143      REAL d_deltatw2(klev), d_deltaqw2(klev)
144      REAL omgbdth(klev+1), omg(klev+1)
145      REAL dp_omgb(klev), dp_deltomg(klev)
146      REAL d_deltat_gw(klev)
147      REAL hw, sigmaw, wape, fip, gfl, Cstar
148      INTEGER ktopw
149
150c Variables internes
151c-------------------
152
153c Variables à fixer
154      REAL ALON
155      REAL coefgw
156      REAL wdens0, wdens
157      REAL stark
158      REAL alpk
159      REAL delta_t_min
160      REAL Pupper
161      INTEGER nsub
162      REAL dtimesub
163      REAL sigmad, hwmin
164
165c Variables de sauvegarde
166      REAL deltatw0(klev)
167      REAL deltaqw0(klev)
168      REAL te(klev), qe(klev)
169      REAL sigmaw0, sigmaw1
170
171c Variables pour les GW
172      REAL LL
173      REAL N2(klev)
174      REAL Cgw(klev)
175      REAL Tgw(klev)
176
177c Variables liées au calcul de hw
178      REAL ptop_provis, ptop, ptop_new
179      REAL sum_dth
180      REAL dthmin
181      REAL z, dz, hw0
182      INTEGER ktop, kupper
183
184c Autres variables internes
185      INTEGER isubstep, k
186
187      REAL sum_thu, sum_tu, sum_qu,sum_thvu
188      REAL sum_dq, sum_rho
189      REAL sum_dtdwn, sum_dqdwn
190      REAL av_thu, av_tu, av_qu, av_thvu
191      REAL av_dth, av_dq, av_rho
192      REAL av_dtdwn, av_dqdwn
193
194      REAL rho(klev), rhoh(klev+1), rhow(klev)
195      REAL rhow_moyen(klev)
196      REAL zh(klev), zhh(klev+1)
197      REAL epaisseur1(klev), epaisseur2(klev)
198
199      REAL pbase
200     
201      REAL the(klev), thu(klev)
202
203      REAL d_deltatw(klev), d_deltaqw(klev)
204
205      REAL omgbw(klev+1), omgtop
206      REAL dp_omgbw(klev)
207      REAL ztop, dztop
208      REAL alpha_up(klev)
209     
210      REAL RRe1, RRe2, RRd1, RRd2
211      REAL Th1(klev), Th2(klev), q1(klev), q2(klev)
212      REAL D_Th1(klev), D_Th2(klev), D_dth(klev)
213      REAL D_q1(klev), D_q2(klev), D_dq(klev)
214      REAL omgbdq(klev)
215
216      REAL ff, gg
217      REAL wape2, Cstar2, heff
218
219      REAL Crep(klev)
220      REAL Crep_upper, Crep_sol
221
222C-------------------------------------------------------------------------
223c         Initialisations
224c-------------------------------------------------------------------------
225
226c      print*, 'wake initialisations'
227
228c   Essais d'initialisation avec sigmaw = 0.02 et hw = 10.
229c-------------------------------------------------------------------------
230
231      DATA sigmad, hwmin /.02,10./
232
233C Longueur de maille (en m)
234c-------------------------------------------------------------------------
235
236c      ALON = 3.e5
237      ALON = 1.e6
238
239
240C Configuration de coefgw,stark,wdens (22/02/06 by YU Jingmei)
241c
242c      coefgw : Coefficient pour les ondes de gravité
243c       stark : Coefficient k dans Cstar=k*sqrt(2*WAPE)
244c       wdens : Densité de poche froide par maille
245c-------------------------------------------------------------------------
246
247      coefgw=10
248c      coefgw=1
249c      wdens0 = 1.0/(alon**2)   
250      wdens = 1.0/(alon**2)       
251      stark = 0.50
252cCRtest
253      alpk=0.1
254c      alpk = 1.0
255c      alpk = 0.5
256c      alpk = 0.05
257      Crep_upper=0.9
258      Crep_sol=1.0
259
260
261C Minimum value for |T_wake - T_undist|. Used for wake top definition
262c-------------------------------------------------------------------------
263
264      delta_t_min = 0.2
265
266
267C Cloud base
268c-------------------------------------------------------------------------
269
270      Pbase = P(ibas)
271
272
273C 1. - Save initial values and initialize tendencies
274C --------------------------------------------------
275
276      DO k=1,klev
277        deltatw0(k) = deltatw(k)
278        deltaqw0(k)= deltaqw(k)
279        te(k) = te0(k)
280        qe(k) = qe0(k)
281        dtls(k) = 0.
282        dqls(k) = 0.
283        d_deltat_gw(k)=0.
284        d_deltatw2(k)=0.
285        d_deltaqw2(k)=0.
286      ENDDO
287c      sigmaw1=sigmaw
288c      IF (sigd_con.GT.sigmaw1) THEN
289c      print*, 'sigmaw,sigd_con', sigmaw, sigd_con
290c      ENDIF
291      sigmaw = max(sigmaw,sigd_con)
292      sigmaw = max(sigmaw,sigmad)
293      sigmaw = min(sigmaw,0.99)
294      sigmaw0 = sigmaw
295c      wdens=wdens0/(10.*sigmaw)
296c      IF (sigd_con.GT.sigmaw1) THEN
297c      print*, 'sigmaw1,sigd1', sigmaw, sigd_con
298c      ENDIF
299
300C 2. - Prognostic part
301C =========================================================
302
303c      print *, 'prognostic wake computation'
304
305
306C 2.1 - Undisturbed area and Wake integrals
307C ---------------------------------------------------------
308
309      z = 0.
310      ktop=0
311      kupper = 0
312      sum_thu = 0.
313      sum_tu = 0.
314      sum_qu = 0.
315      sum_thvu = 0.
316      sum_dth = 0.
317      sum_dq = 0.
318      sum_rho = 0.
319      sum_dtdwn = 0.
320      sum_dqdwn = 0.
321
322      av_thu = 0.
323      av_tu =0.
324      av_qu =0.
325      av_thvu = 0.
326      av_dth = 0.
327      av_dq = 0.
328      av_rho =0.
329      av_dtdwn =0.
330      av_dqdwn = 0.
331
332C Potential temperatures and humidity
333c----------------------------------------------------------
334
335      DO k =1,klev
336        rho(k) = p(k)/(rd*te(k))
337        IF(k .eq. 1) THEN
338          rhoh(k) = ph(k)/(rd*te(k))
339          zhh(k)=0
340        ELSE
341          rhoh(k) = ph(k)*2./(rd*(te(k)+te(k-1)))
342          zhh(k)=(ph(k)-ph(k-1))/(-rhoh(k)*RG)+zhh(k-1)
343        ENDIF
344        the(k) = te(k)/ppi(k)
345        thu(k) = (te(k) - deltatw(k)*sigmaw)/ppi(k)
346        tu(k) = te(k) - deltatw(k)*sigmaw
347        qu(k)  =  qe(k) - deltaqw(k)*sigmaw
348        rhow(k) = p(k)/(rd*(te(k)+deltatw(k)))
349        dth(k) = deltatw(k)/ppi(k)
350        LL = (1-sqrt(sigmaw))/sqrt(wdens)       
351      ENDDO
352       
353      DO k = 1, klev-1
354        IF(k.eq.1) THEN
355          N2(k)=0
356        ELSE
357          N2(k)=max(0.,-RG**2/the(k)*rho(k)*(the(k+1)-the(k-1))
358     $           /(p(k+1)-p(k-1)))
359        ENDIF
360        ZH(k)=(zhh(k)+zhh(k+1))/2
361
362        Cgw(k)=sqrt(N2(k))*ZH(k)
363        Tgw(k)=coefgw*Cgw(k)/LL
364      ENDDO
365         
366      N2(klev)=0
367      ZH(klev)=0
368      Cgw(klev)=0
369      Tgw(klev)=0
370
371c  Calcul de la masse volumique moyenne de la colonne
372c-----------------------------------------------------------------
373
374      DO k=1,klev
375        epaisseur1(k)=0.
376        epaisseur2(k)=0.
377      ENDDO
378
379      epaisseur1(1)= -(Ph(2)-Ph(1))/(rho(1)*rg)+1.
380      epaisseur2(1)= -(Ph(2)-Ph(1))/(rho(1)*rg)+1.
381      rhow_moyen(1) = rhow(1)
382
383      DO k = 2, klev
384        epaisseur1(k)= -(Ph(k+1)-Ph(k))/(rho(k)*rg) +1.
385        epaisseur2(k)=epaisseur2(k-1)+epaisseur1(k)
386        rhow_moyen(k) = (rhow_moyen(k-1)*epaisseur2(k-1)+
387     $                 rhow(k)*epaisseur1(k))/epaisseur2(k)
388      ENDDO
389
390
391C Choose an integration bound well above wake top
392c-----------------------------------------------------------------
393
394c       Pupper = 50000.  ! melting level
395       Pupper = 60000.
396c       Pupper = 70000.
397
398
399C    Determine Wake top pressure (Ptop) from buoyancy integral
400C-----------------------------------------------------------------
401
402c-1/ Pressure of the level where dth becomes less than delta_t_min.
403
404      Ptop_provis=ph(1)
405      DO k= 2,klev
406        IF (dth(k) .GT. -delta_t_min .and.
407     $      dth(k-1).LT. -delta_t_min) THEN
408          Ptop_provis = ((dth(k)+delta_t_min)*p(k-1)
409     $          - (dth(k-1)+delta_t_min)*p(k)) /(dth(k) - dth(k-1))
410          GO TO 25
411        ENDIF
412      ENDDO
41325    CONTINUE
414
415c-2/ dth integral
416
417      sum_dth = 0.
418      dthmin = -delta_t_min
419      z = 0.
420
421      DO k = 1,klev
422        dz = -(max(ph(k+1),Ptop_provis)-Ph(k))/(rho(k)*rg)
423        IF (dz .le. 0) GO TO 40
424        z = z+dz
425        sum_dth = sum_dth + dth(k)*dz
426        dthmin = min(dthmin,dth(k))
427      ENDDO
42840    CONTINUE
429
430c-3/ height of triangle with area= sum_dth and base = dthmin
431
432      hw0 = 2.*sum_dth/min(dthmin,-0.5)
433      hw0 = max(hwmin,hw0)
434
435c-4/ now, get Ptop
436
437      z = 0.
438      ptop = ph(1)
439
440      DO k = 1,klev
441        dz = min(-(ph(k+1)-Ph(k))/(rho(k)*rg),hw0-z)
442        IF (dz .le. 0) GO TO 45
443        z = z+dz
444        Ptop = Ph(k)-rho(k)*rg*dz
445      ENDDO
44645    CONTINUE
447
448
449C-5/ Determination de ktop et kupper
450
451      DO k=klev,1,-1
452        IF (ph(k+1) .lt. ptop) ktop=k
453        IF (ph(k+1) .lt. pupper) kupper=k
454      ENDDO
455
456c-6/ Correct ktop and ptop
457
458      Ptop_new=ptop
459      DO k= ktop,2,-1
460        IF (dth(k) .GT. -delta_t_min .and.
461     $      dth(k-1).LT. -delta_t_min) THEN
462          Ptop_new = ((dth(k)+delta_t_min)*p(k-1)
463     $          - (dth(k-1)+delta_t_min)*p(k)) /(dth(k) - dth(k-1))
464          GO TO 225
465        ENDIF
466      ENDDO
467225   CONTINUE
468
469      ptop = ptop_new
470
471      DO k=klev,1,-1
472        IF (ph(k+1) .lt. ptop) ktop=k
473      ENDDO
474
475c Set deltatw & deltaqw to 0 above kupper
476c-----------------------------------------------------------
477
478      DO k = kupper,klev
479        deltatw(k) = 0.
480        deltaqw(k) = 0.
481      ENDDO
482
483
484C Vertical gradient of LS omega
485C------------------------------------------------------------
486
487      DO k = 1,kupper
488        dp_omgb(k) = (omgb(k+1) - omgb(k))/(ph(k+1)-ph(k))
489      ENDDO
490
491
492C Integrals (and wake top level number)
493C -----------------------------------------------------------
494
495C Initialize sum_thvu to 1st level virt. pot. temp.
496
497      z = 1.
498      dz = 1.
499      sum_thvu =  thu(1)*(1.+eps*qu(1))*dz
500      sum_dth = 0.
501
502      DO k = 1,klev
503        dz = -(max(ph(k+1),Ptop)-Ph(k))/(rho(k)*rg)
504        IF (dz .LE. 0) GO TO 50
505        z = z+dz
506        sum_thu = sum_thu + thu(k)*dz
507        sum_tu = sum_tu + tu(k)*dz
508        sum_qu = sum_qu + qu(k)*dz
509        sum_thvu = sum_thvu + thu(k)*(1.+eps*qu(k))*dz
510        sum_dth = sum_dth + dth(k)*dz
511        sum_dq = sum_dq + deltaqw(k)*dz
512        sum_rho = sum_rho + rhow(k)*dz
513        sum_dtdwn = sum_dtdwn + dtdwn(k)*dz
514        sum_dqdwn = sum_dqdwn + dqdwn(k)*dz
515      ENDDO
51650    CONTINUE
517
518      hw0 = z
519
520C 2.1 - WAPE and mean forcing computation
521C-------------------------------------------------------------
522
523C Means
524
525      av_thu = sum_thu/hw0
526      av_tu = sum_tu/hw0
527      av_qu = sum_qu/hw0
528      av_thvu = sum_thvu/hw0
529c      av_thve = sum_thve/hw0
530      av_dth = sum_dth/hw0
531      av_dq = sum_dq/hw0
532      av_rho = sum_rho/hw0
533      av_dtdwn = sum_dtdwn/hw0
534      av_dqdwn = sum_dqdwn/hw0
535
536      wape = - rg*hw0*(av_dth
537     $     + eps*(av_thu*av_dq+av_dth*av_qu+av_dth*av_dq ))/av_thvu
538
539C 2.2 Prognostic variable update
540C ------------------------------------------------------------
541
542C Filter out bad wakes
543
544      IF ( wape .LT. 0.) THEN
545        print*,'wape<0'
546        wape = 0.
547        hw = hwmin
548        sigmaw = max(sigmad,sigd_con)
549        fip = 0.
550        DO k = 1,klev
551          deltatw(k) = 0.
552          deltaqw(k) = 0.
553          dth(k) = 0.
554        ENDDO
555      ELSE
556        print*,'wape>0'
557        Cstar = stark*sqrt(2.*wape)
558      ENDIF
559
560C------------------------------------------------------------------
561C    Sub-time-stepping
562C------------------------------------------------------------------
563
564c      nsub=36
565      nsub=10
566      dtimesub=dtime/nsub
567
568c------------------------------------------------------------
569      DO isubstep = 1,nsub
570c------------------------------------------------------------
571
572c        print*,'---------------','substep=',isubstep,'-------------'
573
574c  Evolution of sigmaw
575
576
577        gfl = 2.*sqrt(3.14*wdens*sigmaw)           
578
579        sigmaw =sigmaw + gfl*Cstar*dtimesub
580        sigmaw =min(sigmaw,0.99)     !!!!!!!!
581c        wdens = wdens0/(10.*sigmaw)
582c        sigmaw =max(sigmaw,sigd_con)
583c        sigmaw =max(sigmaw,sigmad)
584
585c calcul de la difference de vitesse verticale poche - zone non perturbee
586
587        z= 0.
588        dp_deltomg(1:klev)=0.
589        omg(1:klev+1)=0.
590
591        omg(1) = 0.
592        dp_deltomg(1) = -(gfl*Cstar)/(sigmaw * (1-sigmaw))
593
594        DO k=2,ktop
595          dz = -(Ph(k)-Ph(k-1))/(rho(k-1)*rg)
596          z = z+dz
597          dp_deltomg(k)= dp_deltomg(1)
598          omg(k)= dp_deltomg(1)*z
599        ENDDO
600
601        dztop=-(Ptop-Ph(ktop))/(rho(ktop)*rg)
602        ztop = z+dztop
603        omgtop=dp_deltomg(1)*ztop
604
605
606c Conversion de la vitesse verticale de m/s a Pa/s
607
608        omgtop = -rho(ktop)*rg*omgtop
609        dp_deltomg(1) = omgtop/(ptop-ph(1))
610
611        DO k = 1,ktop
612          omg(k) = - rho(k)*rg*omg(k)
613          dp_deltomg(k) = dp_deltomg(1)
614        ENDDO
615
616c   raccordement lineaire de omg de ptop a pupper
617
618      IF (kupper .GT. ktop) THEN
619        omg(kupper+1) = - Rg*amdwn(kupper+1)/sigmaw
620     $                + Rg*amup(kupper+1)/(1.-sigmaw)
621        dp_deltomg(kupper) = (omgtop-omg(kupper+1))/(Ptop-Pupper)
622        DO k=ktop+1,kupper
623          dp_deltomg(k) = dp_deltomg(kupper)
624          omg(k) = omgtop+(ph(k)-Ptop)*dp_deltomg(kupper)
625        ENDDO
626      ENDIF
627
628c   Compute wake average vertical velocity omgbw
629
630      DO k = 1,klev+1
631        omgbw(k) = omgb(k)+(1.-sigmaw)*omg(k)
632      ENDDO
633
634c  and its vertical gradient dp_omgbw
635
636      DO k = 1,klev
637        dp_omgbw(k) = (omgbw(k+1)-omgbw(k))/(ph(k+1)-ph(k))
638      ENDDO
639
640
641c  Upstream coefficients for omgb velocity
642c--    (alpha_up(k) is the coefficient of the value at level k)
643c--    (1-alpha_up(k) is the coefficient of the value at level k-1)
644
645      DO k = 1,klev
646       alpha_up(k) = 0.
647       IF (omgb(k) .GT. 0.) alpha_up(k) = 1.
648      ENDDO
649
650c  Matrix expressing [The,deltatw] from  [Th1,Th2]
651
652      RRe1 = 1.-sigmaw
653      RRe2 = sigmaw
654      RRd1 = -1.
655      RRd2 = 1.
656
657c Get [Th1,Th2], dth and [q1,q2]
658
659      DO k = 1,kupper+1
660        dth(k) = deltatw(k)/ppi(k)
661        Th1(k) = the(k) - sigmaw     *dth(k)   ! undisturbed area
662        Th2(k) = the(k) + (1.-sigmaw)*dth(k)   ! wake
663        q1(k) = qe(k) - sigmaw     *deltaqw(k) ! undisturbed area
664        q2(k) = qe(k) + (1.-sigmaw)*deltaqw(k) ! wake
665      ENDDO
666
667      D_Th1(1) = 0.
668      D_Th2(1) = 0.
669      D_dth(1) = 0.
670      D_q1(1) = 0.
671      D_q2(1) = 0.
672      D_dq(1) = 0.
673
674      DO k = 2,kupper+1 !   loop on interfaces
675        D_Th1(k) = Th1(k-1)-Th1(k)
676        D_Th2(k) = Th2(k-1)-Th2(k)
677        D_dth(k) = dth(k-1)-dth(k)
678        D_q1(k) = q1(k-1)-q1(k)
679        D_q2(k) = q2(k-1)-q2(k)
680        D_dq(k) = deltaqw(k-1)-deltaqw(k)
681      ENDDO
682
683      omgbdth(1) = 0.
684      omgbdq(1) = 0.
685
686      DO k = 2,kupper+1  !   loop on interfaces
687        omgbdth(k) = omgb(k)*(    dth(k-1) -     dth(k))
688        omgbdq(k)  = omgb(k)*(deltaqw(k-1) - deltaqw(k))
689      ENDDO
690
691
692c-----------------------------------------------------------------
693      DO k=1,kupper-1
694c-----------------------------------------------------------------
695c
696c   Compute redistribution (advective) term
697c
698         d_deltatw(k) =
699     $             dtimesub/(Ph(k)-Ph(k+1))*(
700     $       RRd1*omg(k  )*sigmaw     *D_Th1(k)
701     $      -RRd2*omg(k+1)*(1.-sigmaw)*D_Th2(k+1)
702     $      -(1.-alpha_up(k))*omgbdth(k) - alpha_up(k+1)*omgbdth(k+1)
703     $                      )*ppi(k)
704c         print*,'d_deltatw=',d_deltatw(k)
705c
706         d_deltaqw(k) =
707     $             dtimesub/(Ph(k)-Ph(k+1))*(
708     $       RRd1*omg(k  )*sigmaw     *D_q1(k)
709     $      -RRd2*omg(k+1)*(1.-sigmaw)*D_q2(k+1)
710     $      -(1.-alpha_up(k))*omgbdq(k) - alpha_up(k+1)*omgbdq(k+1)
711     $                      )
712c         print*,'d_deltaqw=',d_deltaqw(k)
713c
714c   and increment large scale tendencies
715c
716         dtls(k) = dtls(k) +
717     $               dtimesub*(
718     $        ( RRe1*omg(k  )*sigmaw     *D_Th1(k)
719     $         -RRe2*omg(k+1)*(1.-sigmaw)*D_Th2(k+1) )
720     $               /(Ph(k)-Ph(k+1))
721     $         -sigmaw*(1.-sigmaw)*dth(k)*dp_deltomg(k)
722     $                      )*ppi(k)
723c         print*,'dtls=',dtls(k)
724c
725         dqls(k) = dqls(k) +
726     $               dtimesub*(
727     $        ( RRe1*omg(k  )*sigmaw     *D_q1(k)
728     $         -RRe2*omg(k+1)*(1.-sigmaw)*D_q2(k+1) )
729     $               /(Ph(k)-Ph(k+1))
730     $         -sigmaw*(1.-sigmaw)*deltaqw(k)*dp_deltomg(k)
731     $                      )
732c         print*,'dqls=',dqls(k)
733
734c-------------------------------------------------------------------
735      ENDDO
736c------------------------------------------------------------------
737
738C   Increment state variables
739
740      DO k = 1,kupper-1
741
742c Coefficient de répartition
743
744        Crep(k)=Crep_sol*(ph(kupper)-ph(k))/(ph(kupper)-ph(1))
745        Crep(k)=Crep(k)+Crep_upper*(ph(1)-ph(k))/(p(1)-ph(kupper))
746       
747
748c Reintroduce compensating subsidence term.
749
750c        dtKE(k)=(dtdwn(k)*Crep(k))/sigmaw
751c        dtKE(k)=dtKE(k)-(dtdwn(k)*(1-Crep(k))+dta(k))
752c     .                   /(1-sigmaw)
753c        dqKE(k)=(dqdwn(k)*Crep(k))/sigmaw
754c        dqKE(k)=dqKE(k)-(dqdwn(k)*(1-Crep(k))+dqa(k))
755c     .                   /(1-sigmaw)
756c
757c        dtKE(k)=(dtdwn(k)*Crep(k)+(1-Crep(k))*dta(k))/sigmaw
758c        dtKE(k)=dtKE(k)-(dtdwn(k)*(1-Crep(k))+dta(k)*Crep(k))
759c     .                   /(1-sigmaw)
760c        dqKE(k)=(dqdwn(k)*Crep(k)+(1-Crep(k))*dqa(k))/sigmaw
761c        dqKE(k)=dqKE(k)-(dqdwn(k)*(1-Crep(k))+dqa(k)*Crep(k))
762c     .                   /(1-sigmaw)
763
764        dtKE(k)=(dtdwn(k)/sigmaw - dta(k)/(1.-sigmaw))
765        dqKE(k)=(dqdwn(k)/sigmaw - dqa(k)/(1.-sigmaw))
766c        print*,'dtKE=',dtKE(k)
767c        print*,'dqKE=',dqKE(k)
768c
769        dtPBL(k)=(wdtPBL(k)/sigmaw - udtPBL(k)/(1.-sigmaw))
770        dqPBL(k)=(wdqPBL(k)/sigmaw - udqPBL(k)/(1.-sigmaw))
771c
772        spread(k) = (1.-sigmaw)*dp_deltomg(k)+gfl*Cstar/sigmaw
773c        print*,'spread=',spread(k)
774
775
776c ajout d'un effet onde de gravité -Tgw(k)*deltatw(k) 03/02/06 YU Jingmei
777
778        d_deltat_gw(k)=d_deltat_gw(k)-Tgw(k)*deltatw(k)* dtimesub
779c        print*,'d_delta_gw=',d_deltat_gw(k)
780        ff=d_deltatw(k)/dtimesub
781
782c Sans GW
783c
784c        deltatw(k)=deltatw(k)+dtimesub*(ff+dtKE(k)-spread(k)*deltatw(k))
785c
786c GW formule 1
787c
788c        deltatw(k) = deltatw(k)+dtimesub*
789c     $         (ff+dtKE(k) - spread(k)*deltatw(k)-Tgw(k)*deltatw(k))
790c
791c GW formule 2
792
793        IF (dtimesub*Tgw(k).lt.1.e-10) THEN
794          deltatw(k) = deltatw(k)+dtimesub*
795     $          (ff+dtKE(k)+dtPBL(k)
796     $          - spread(k)*deltatw(k)-Tgw(k)*deltatw(k))
797        ELSE
798           deltatw(k) = deltatw(k)+1/Tgw(k)*(1-exp(-dtimesub*Tgw(k)))*
799     $          (ff+dtKE(k)+dtPBL(k)
800     $          - spread(k)*deltatw(k)-Tgw(k)*deltatw(k))
801        ENDIF
802   
803        dth(k) = deltatw(k)/ppi(k)
804
805        gg=d_deltaqw(k)/dtimesub
806
807       deltaqw(k) = deltaqw(k) +
808     $         dtimesub*(gg+ dqKE(k)+dqPBL(k) - spread(k)*deltaqw(k))
809
810       d_deltatw2(k)=d_deltatw2(k)+d_deltatw(k)
811       d_deltaqw2(k)=d_deltaqw2(k)+d_deltaqw(k)
812      ENDDO
813
814C   And update large scale variables
815
816      DO k = 1,kupper
817        te(k) = te0(k) + dtls(k)
818        qe(k) = qe0(k) + dqls(k)
819        the(k) = te(k)/ppi(k)
820      ENDDO
821
822c     Determine Ptop from buoyancy integral
823c----------------------------------------------------------------------
824
825c-1/ Pressure of the level where dth changes sign.
826
827      Ptop_provis=ph(1)
828
829      DO k= 2,klev
830        IF (dth(k) .GT. -delta_t_min .and.
831     $      dth(k-1).LT. -delta_t_min) THEN
832          Ptop_provis = ((dth(k)+delta_t_min)*p(k-1)
833     $          - (dth(k-1)+delta_t_min)*p(k)) /(dth(k) - dth(k-1))
834        GO TO 65
835        ENDIF
836      ENDDO
83765    CONTINUE
838
839c-2/ dth integral
840
841      sum_dth = 0.
842      dthmin = -delta_t_min
843      z = 0.
844
845      DO k = 1,klev
846        dz = -(max(ph(k+1),Ptop_provis)-Ph(k))/(rho(k)*rg)
847        IF (dz .le. 0) GO TO 70
848        z = z+dz
849        sum_dth = sum_dth + dth(k)*dz
850        dthmin = min(dthmin,dth(k))
851      ENDDO
85270    CONTINUE
853
854c-3/ height of triangle with area= sum_dth and base = dthmin
855
856      hw = 2.*sum_dth/min(dthmin,-0.5)
857      hw = max(hwmin,hw)
858
859c-4/ now, get Ptop
860
861      ktop = 0
862      z=0.
863
864      DO k = 1,klev
865        dz = min(-(ph(k+1)-Ph(k))/(rho(k)*rg),hw-z)
866        IF (dz .le. 0) GO TO 75
867        z = z+dz
868        Ptop = Ph(k)-rho(k)*rg*dz
869        ktop = k
870      ENDDO
87175    CONTINUE
872
873c-5/Correct ktop and ptop
874
875      Ptop_new=ptop
876
877      DO k= ktop,2,-1
878        IF (dth(k) .GT. -delta_t_min .and.
879     $      dth(k-1).LT. -delta_t_min) THEN
880          Ptop_new = ((dth(k)+delta_t_min)*p(k-1)
881     $          - (dth(k-1)+delta_t_min)*p(k)) /(dth(k) - dth(k-1))
882          GO TO 275
883        ENDIF
884      ENDDO
885275   CONTINUE
886
887      ptop = ptop_new
888
889      DO k=klev,1,-1
890        IF (ph(k+1) .LT. ptop) ktop=k
891      ENDDO
892
893c-6/ Set deltatw & deltaqw to 0 above kupper
894
895      DO k = kupper,klev
896        deltatw(k) = 0.
897        deltaqw(k) = 0.
898      ENDDO
899
900c------------------------------------------------------------------
901      ENDDO      ! end sub-timestep loop
902C -----------------------------------------------------------------
903
904c   Get back to tendencies per second
905
906      DO k = 1,kupper-1
907        dtls(k) = dtls(k)/dtime
908        dqls(k) = dqls(k)/dtime
909        d_deltatw2(k)=d_deltatw2(k)/dtime
910        d_deltaqw2(k)=d_deltaqw2(k)/dtime
911        d_deltat_gw(k) = d_deltat_gw(k)/dtime
912      ENDDO
913
914C 2.1 - Undisturbed area and Wake integrals
915C ---------------------------------------------------------
916
917      z = 0.
918      sum_thu = 0.
919      sum_tu = 0.
920      sum_qu = 0.
921      sum_thvu = 0.
922      sum_dth = 0.
923      sum_dq = 0.
924      sum_rho = 0.
925      sum_dtdwn = 0.
926      sum_dqdwn = 0.
927
928      av_thu = 0.
929      av_tu =0.
930      av_qu =0.
931      av_thvu = 0.
932      av_dth = 0.
933      av_dq = 0.
934      av_rho =0.
935      av_dtdwn =0.
936      av_dqdwn = 0.
937
938C Potential temperatures and humidity
939c----------------------------------------------------------
940
941      DO k =1,klev
942        rho(k) = p(k)/(rd*te(k))
943        IF(k .eq. 1) THEN
944          rhoh(k) = ph(k)/(rd*te(k))
945          zhh(k)=0
946        ELSE
947          rhoh(k) = ph(k)*2./(rd*(te(k)+te(k-1)))
948          zhh(k)=(ph(k)-ph(k-1))/(-rhoh(k)*RG)+zhh(k-1)
949        ENDIF
950        the(k) = te(k)/ppi(k)
951        thu(k) = (te(k) - deltatw(k)*sigmaw)/ppi(k)
952        tu(k) = te(k) - deltatw(k)*sigmaw
953        qu(k)  =  qe(k) - deltaqw(k)*sigmaw
954        rhow(k) = p(k)/(rd*(te(k)+deltatw(k)))
955        dth(k) = deltatw(k)/ppi(k)
956       
957      ENDDO
958
959C Integrals (and wake top level number)
960C -----------------------------------------------------------
961
962C Initialize sum_thvu to 1st level virt. pot. temp.
963
964      z = 1.
965      dz = 1.
966      sum_thvu =  thu(1)*(1.+eps*qu(1))*dz
967      sum_dth = 0.
968
969      DO k = 1,klev
970        dz = -(max(ph(k+1),Ptop)-Ph(k))/(rho(k)*rg)
971
972        IF (dz .LE. 0) GO TO 51
973        z = z+dz
974        sum_thu = sum_thu + thu(k)*dz
975        sum_tu = sum_tu + tu(k)*dz
976        sum_qu = sum_qu + qu(k)*dz
977        sum_thvu = sum_thvu + thu(k)*(1.+eps*qu(k))*dz
978        sum_dth = sum_dth + dth(k)*dz
979        sum_dq = sum_dq + deltaqw(k)*dz
980        sum_rho = sum_rho + rhow(k)*dz
981        sum_dtdwn = sum_dtdwn + dtdwn(k)*dz
982        sum_dqdwn = sum_dqdwn + dqdwn(k)*dz
983      ENDDO
984 51   CONTINUE
985
986      hw0 = z
987
988C 2.1 - WAPE and mean forcing computation
989C-------------------------------------------------------------
990
991C Means
992
993      av_thu = sum_thu/hw0
994      av_tu = sum_tu/hw0
995      av_qu = sum_qu/hw0
996      av_thvu = sum_thvu/hw0
997      av_dth = sum_dth/hw0
998      av_dq = sum_dq/hw0
999      av_rho = sum_rho/hw0
1000      av_dtdwn = sum_dtdwn/hw0
1001      av_dqdwn = sum_dqdwn/hw0
1002
1003      wape2 = - rg*hw0*(av_dth
1004     $     + eps*(av_thu*av_dq+av_dth*av_qu+av_dth*av_dq ))/av_thvu
1005
1006
1007C 2.2 Prognostic variable update
1008C ------------------------------------------------------------
1009
1010C Filter out bad wakes
1011
1012      IF ( wape2 .LT. 0.) THEN
1013        print*,'wape2<0'
1014        wape2 = 0.
1015        hw = hwmin
1016        sigmaw = max(sigmad,sigd_con)
1017        fip = 0.
1018        DO k = 1,klev
1019          deltatw(k) = 0.
1020          deltaqw(k) = 0.
1021          dth(k) = 0.
1022        ENDDO
1023      ELSE
1024        print*,'wape2>0'
1025        Cstar2 = stark*sqrt(2.*wape2)
1026
1027      ENDIF
1028
1029      ktopw = ktop
1030
1031      IF (ktopw .gt. 0) then
1032
1033Cjyg1     Utilisation d'un h_efficace constant ( ~ feeding layer)
1034ccc       heff = 600.
1035C      Utilisation de la hauteur hw
1036cc       heff = 0.7*hw
1037       heff = hw
1038
1039       FIP = 0.5*rho(ktopw)*Cstar2**3*heff*2*sqrt(sigmaw*wdens*3.14)
1040       FIP = alpk * FIP
1041Cjyg2
1042       ELSE
1043         FIP = 0.
1044       ENDIF
1045
1046
1047C   Limitation de sigmaw
1048c
1049C   sécurité : si le wake occuppe plus de 90 % de la surface de la maille,
1050C              alors il disparait en se mélangeant à la partie undisturbed
1051
1052      IF ((sigmaw.GT.0.9).or.
1053     .     ((wape.ge.wape2).and.(wape2.le.1.0))) THEN
1054c      IF (sigmaw.GT.0.9) THEN
1055        DO k = 1,klev
1056          dtls(k) = 0.
1057          dqls(k) = 0.
1058          deltatw(k) = 0.
1059          deltaqw(k) = 0.
1060        ENDDO
1061        wape = 0.
1062        hw = hwmin
1063        sigmaw = sigmad
1064        fip = 0.
1065      ENDIF
1066
1067      RETURN
1068      END
1069
1070
1071
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.