source: LMDZ5/branches/Cold_pool_death/libf/phylmd/wake.F90 @ 4106

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Old work on cold pool death.

  • Property copyright set to
    Name of program: LMDZ
    Creation date: 1984
    Version: LMDZ5
    License: CeCILL version 2
    Holder: Laboratoire de m\'et\'eorologie dynamique, CNRS, UMR 8539
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Line 
1
2! $Id: wake.F90 3899 2021-05-14 17:12:13Z acozic $
3
4SUBROUTINE wake(znatsurf, p, ph, pi, dtime, &
5                te0, qe0, omgb, &
6                dtdwn, dqdwn, amdwn, amup, dta, dqa, &
7                sigd_con, &
8                deltatw, deltaqw, sigmaw, wdens, &                          ! state variables
9                dth, hw, wape, fip, gfl, &
10                dtls, dqls, ktopw, omgbdth, dp_omgb, tu, qu, &
11                dtke, dqke, omg, dp_deltomg, spread, cstar, &
12                d_deltat_gw, &
13                d_deltatw2, d_deltaqw2, d_sigmaw2, d_wdens2, itap)                ! tendencies
14
15
16  ! **************************************************************
17  ! *
18  ! WAKE                                                        *
19  ! retour a un Pupper fixe                                *
20  ! *
21  ! written by   :  GRANDPEIX Jean-Yves   09/03/2000            *
22  ! modified by :   ROEHRIG Romain        01/29/2007            *
23  ! **************************************************************
24
25  USE ioipsl_getin_p_mod, ONLY : getin_p
26  USE dimphy
27  use mod_phys_lmdz_para
28  use cold_pool_death_m, only: cold_pool_death
29  USE print_control_mod, ONLY: prt_level
30  use write_field_phy, only: WriteField_phy
31  use phys_local_var_mod, only: zxtsol, q_seri, sens_w
32  use phys_output_var_mod, only: wake_lifetime, wake_final_radius, &
33       wake_final_height
34
35  IMPLICIT NONE
36  ! ============================================================================
37
38
39  ! But : Decrire le comportement des poches froides apparaissant dans les
40  ! grands systemes convectifs, et fournir l'energie disponible pour
41  ! le declenchement de nouvelles colonnes convectives.
42
43  ! State variables :
44  ! deltatw    : temperature difference between wake and off-wake regions
45  ! deltaqw    : specific humidity difference between wake and off-wake regions
46  ! sigmaw     : fractional area covered by wakes.
47  ! wdens      : number of wakes per unit area
48
49  ! Variable de sortie :
50
51  ! wape : WAke Potential Energy
52  ! fip  : Front Incident Power (W/m2) - ALP
53  ! gfl  : Gust Front Length per unit area (m-1)
54  ! dtls : large scale temperature tendency due to wake
55  ! dqls : large scale humidity tendency due to wake
56  ! hw   : hauteur de la poche
57  ! dp_omgb : vertical gradient of large scale omega
58  ! wdens   : densite de poches
59  ! omgbdth: flux of Delta_Theta transported by LS omega
60  ! dtKE   : differential heating (wake - unpertubed)
61  ! dqKE   : differential moistening (wake - unpertubed)
62  ! omg    : Delta_omg =vertical velocity diff. wake-undist. (Pa/s)
63  ! dp_deltomg  : vertical gradient of omg (s-1)
64  ! spread  : spreading term in d_t_wake and d_q_wake
65  ! deltatw     : updated temperature difference (T_w-T_u).
66  ! deltaqw     : updated humidity difference (q_w-q_u).
67  ! sigmaw      : updated wake fractional area.
68  ! d_deltat_gw : delta T tendency due to GW
69
70  ! Variables d'entree :
71
72  ! aire : aire de la maille
73  ! te0  : temperature dans l'environnement  (K)
74  ! qe0  : humidite dans l'environnement     (kg/kg)
75  ! omgb : vitesse verticale moyenne sur la maille (Pa/s)
76  ! dtdwn: source de chaleur due aux descentes (K/s)
77  ! dqdwn: source d'humidite due aux descentes (kg/kg/s)
78  ! dta  : source de chaleur due courants satures et detrain  (K/s)
79  ! dqa  : source d'humidite due aux courants satures et detra (kg/kg/s)
80  ! amdwn: flux de masse total des descentes, par unite de
81  ! surface de la maille (kg/m2/s)
82  ! amup : flux de masse total des ascendances, par unite de
83  ! surface de la maille (kg/m2/s)
84  ! p    : pressions aux milieux des couches (Pa)
85  ! ph   : pressions aux interfaces (Pa)
86  ! pi  : (p/p_0)**kapa (adim)
87  ! dtime: increment temporel (s)
88
89  ! Variables internes :
90
91  ! rhow : masse volumique de la poche froide
92  ! rho  : environment density at P levels
93  ! rhoh : environment density at Ph levels
94  ! te   : environment temperature | may change within
95  ! qe   : environment humidity    | sub-time-stepping
96  ! the  : environment potential temperature
97  ! thu  : potential temperature in undisturbed area
98  ! tu   :  temperature  in undisturbed area
99  ! qu   : humidity in undisturbed area
100  ! dp_omgb: vertical gradient og LS omega
101  ! omgbw  : wake average vertical omega
102  ! dp_omgbw: vertical gradient of omgbw
103  ! omgbdq : flux of Delta_q transported by LS omega
104  ! dth  : potential temperature diff. wake-undist.
105  ! th1  : first pot. temp. for vertical advection (=thu)
106  ! th2  : second pot. temp. for vertical advection (=thw)
107  ! q1   : first humidity for vertical advection
108  ! q2   : second humidity for vertical advection
109  ! d_deltatw   : terme de redistribution pour deltatw
110  ! d_deltaqw   : terme de redistribution pour deltaqw
111  ! deltatw0   : deltatw initial
112  ! deltaqw0   : deltaqw initial
113  ! hw0    : hw initial
114  ! sigmaw0: sigmaw initial
115  ! amflux : horizontal mass flux through wake boundary
116  ! wdens_ref: initial number of wakes per unit area (3D) or per
117  ! unit length (2D), at the beginning of each time step
118  ! Tgw    : 1 sur la période de onde de gravité
119  ! Cgw    : vitesse de propagation de onde de gravité
120  ! LL     : distance entre 2 poches
121
122  ! -------------------------------------------------------------------------
123  ! Déclaration de variables
124  ! -------------------------------------------------------------------------
125
126  include "YOMCST.h"
127  include "cvthermo.h"
128
129  ! Arguments en entree
130  ! --------------------
131
132  INTEGER, DIMENSION (klon),        INTENT(IN)          :: znatsurf
133  REAL, DIMENSION (klon, klev),     INTENT(IN)          :: p, pi
134  REAL, DIMENSION (klon, klev+1),   INTENT(IN)          :: ph
135  REAL, DIMENSION (klon, klev),     INTENT(IN)          :: omgb
136  REAL,                             INTENT(IN)          :: dtime
137  REAL, DIMENSION (klon, klev),     INTENT(IN)          :: te0, qe0
138  REAL, DIMENSION (klon, klev),     INTENT(IN)          :: dtdwn, dqdwn
139  REAL, DIMENSION (klon, klev),     INTENT(IN)          :: amdwn, amup
140  REAL, DIMENSION (klon, klev),     INTENT(IN)          :: dta, dqa
141  REAL, DIMENSION (klon),           INTENT(IN)          :: sigd_con
142
143  !
144  ! Input/Output
145  ! State variables
146  REAL, DIMENSION (klon, klev),     INTENT(INOUT)       :: deltatw, deltaqw
147  REAL, DIMENSION (klon),           INTENT(INOUT)       :: sigmaw
148  REAL, DIMENSION (klon),           INTENT(INOUT)       :: wdens
149
150  ! Sorties
151  ! --------
152
153  REAL, DIMENSION (klon, klev),     INTENT(OUT)         :: dth
154  REAL, DIMENSION (klon, klev),     INTENT(OUT)         :: tu, qu
155  REAL, DIMENSION (klon, klev),     INTENT(OUT)         :: dtls, dqls
156  REAL, DIMENSION (klon, klev),     INTENT(OUT)         :: dtke, dqke
157  REAL, DIMENSION (klon, klev),     INTENT(OUT)         :: spread
158  REAL, DIMENSION (klon, klev),     INTENT(OUT)         :: omgbdth, omg
159  REAL, DIMENSION (klon, klev),     INTENT(OUT)         :: dp_omgb, dp_deltomg
160  REAL, DIMENSION (klon, klev),     INTENT(OUT)         :: d_deltat_gw
161  REAL, DIMENSION (klon),           INTENT(OUT)         :: hw, wape, fip, gfl, cstar
162  INTEGER, DIMENSION (klon),        INTENT(OUT)         :: ktopw
163  ! Tendencies of state variables
164  REAL, DIMENSION (klon, klev),     INTENT(OUT)         :: d_deltatw2, d_deltaqw2
165  REAL, DIMENSION (klon),           INTENT(OUT)         :: d_sigmaw2, d_wdens2
166  integer, intent(in):: itap ! index of call to physiq
167
168  ! Variables internes
169  ! -------------------
170
171  ! Variables à fixer
172  INTEGER, SAVE                                         :: igout
173  !$OMP THREADPRIVATE(igout)
174  REAL                                                  :: alon
175  LOGICAL, SAVE                                         :: first = .TRUE.
176  !$OMP THREADPRIVATE(first)
177!jyg<
178!!  REAL, SAVE                                            :: stark, wdens_ref, coefgw, alpk
179  REAL, SAVE, DIMENSION(2)                              :: wdens_ref
180  REAL, SAVE                                            :: stark, coefgw, alpk
181!>jyg
182  REAL, SAVE                                            :: crep_upper, crep_sol 
183  !$OMP THREADPRIVATE(stark, wdens_ref, coefgw, alpk, crep_upper, crep_sol)
184
185  LOGICAL, SAVE                                         :: flag_wk_check_trgl
186  !$OMP THREADPRIVATE(flag_wk_check_trgl)
187
188  REAL                                                  :: delta_t_min
189  INTEGER                                               :: nsub
190  REAL                                                  :: dtimesub
191  REAL                                                  :: sigmad, hwmin, wapecut
192  REAL                                                  :: sigmaw_max
193  REAL                                                  :: dens_rate
194  REAL                                                  :: wdens0
195  ! IM 080208
196  LOGICAL, DIMENSION (klon)                             :: gwake
197
198  ! Variables de sauvegarde
199  REAL, DIMENSION (klon, klev)                          :: deltatw0
200  REAL, DIMENSION (klon, klev)                          :: deltaqw0
201  REAL, DIMENSION (klon, klev)                          :: te, qe
202  REAL, DIMENSION (klon)                                :: sigmaw0
203!!  REAL, DIMENSION (klon)                                :: sigmaw1
204
205  ! Variables pour les GW
206  REAL, DIMENSION (klon)                                :: ll
207  REAL, DIMENSION (klon, klev)                          :: n2
208  REAL, DIMENSION (klon, klev)                          :: cgw
209  REAL, DIMENSION (klon, klev)                          :: tgw
210
211  ! Variables liées au calcul de hw
212  REAL, DIMENSION (klon)                                :: ptop_provis, ptop, ptop_new
213  REAL, DIMENSION (klon)                                :: sum_dth
214  REAL, DIMENSION (klon)                                :: dthmin
215  REAL, DIMENSION (klon)                                :: z, dz, hw0
216  INTEGER, DIMENSION (klon)                             :: ktop, kupper
217
218  ! Variables liées au test de la forme triangulaire du profil de Delta_theta
219  REAL, DIMENSION (klon)                                :: sum_half_dth
220  REAL, DIMENSION (klon)                                :: dz_half
221
222  ! Sub-timestep tendencies and related variables
223  REAL, DIMENSION (klon, klev)                          :: d_deltatw, d_deltaqw
224  REAL, DIMENSION (klon, klev)                          :: d_te, d_qe
225  REAL, DIMENSION (klon)                                :: d_sigmaw, alpha
226  REAL, DIMENSION (klon)                                :: q0_min, q1_min
227  LOGICAL, DIMENSION (klon)                             :: wk_adv, ok_qx_qw
228  REAL, SAVE                                            :: epsilon
229  !$OMP THREADPRIVATE(epsilon)
230  DATA epsilon/1.E-15/
231
232  ! Autres variables internes
233  INTEGER                                               ::isubstep, k, i
234
235  REAL                                                  :: sigmaw_targ
236
237  REAL, DIMENSION (klon)                                :: sum_thu, sum_tu, sum_qu, sum_thvu
238  REAL, DIMENSION (klon)                                :: sum_dq, sum_rho
239  REAL, DIMENSION (klon)                                :: sum_dtdwn, sum_dqdwn
240  REAL, DIMENSION (klon)                                :: av_thu, av_tu, av_qu, av_thvu
241  REAL, DIMENSION (klon)                                :: av_dth, av_dq, av_rho
242  REAL, DIMENSION (klon)                                :: av_dtdwn, av_dqdwn
243
244  REAL, DIMENSION (klon, klev)                          :: rho, rhow
245  REAL, DIMENSION (klon, klev+1)                        :: rhoh
246  REAL, DIMENSION (klon, klev)                          :: rhow_moyen
247  REAL, DIMENSION (klon, klev)                          :: zh
248  REAL, DIMENSION (klon, klev+1)                        :: zhh
249  REAL, DIMENSION (klon, klev)                          :: epaisseur1, epaisseur2
250
251  REAL, DIMENSION (klon, klev)                          :: the, thu
252
253  REAL, DIMENSION (klon, klev)                          :: omgbw
254  REAL, DIMENSION (klon)                                :: pupper
255  REAL, DIMENSION (klon)                                :: omgtop
256  REAL, DIMENSION (klon, klev)                          :: dp_omgbw
257  REAL, DIMENSION (klon)                                :: ztop, dztop
258  REAL, DIMENSION (klon, klev)                          :: alpha_up
259
260  REAL, DIMENSION (klon)                                :: rre1, rre2
261  REAL                                                  :: rrd1, rrd2
262  REAL, DIMENSION (klon, klev)                          :: th1, th2, q1, q2
263  REAL, DIMENSION (klon, klev)                          :: d_th1, d_th2, d_dth
264  REAL, DIMENSION (klon, klev)                          :: d_q1, d_q2, d_dq
265  REAL, DIMENSION (klon, klev)                          :: omgbdq
266
267  REAL, DIMENSION (klon)                                :: ff, gg
268  REAL, DIMENSION (klon)                                :: wape2, cstar2, heff
269                                                       
270  REAL, DIMENSION (klon, klev)                          :: crep
271                                                       
272  REAL, DIMENSION (klon, klev)                          :: ppi
273
274  ! cc nrlmd
275  REAL, DIMENSION (klon)                                :: death_rate
276!!  REAL, DIMENSION (klon)                                :: nat_rate
277  REAL, DIMENSION (klon, klev)                          :: entr
278  REAL, DIMENSION (klon, klev)                          :: detr
279
280  REAL, DIMENSION(klon)                                 :: sigmaw_in   ! pour les prints
281
282  real:: z_cp0  = 1000. ! initial height of cold pool, in m
283  !$omp THREADPRIVATE(z_cp0)
284
285  real:: r0  = 2000. ! initial radius of cold pool, in m
286  !$omp THREADPRIVATE(r0)
287
288  real:: h0  = 1000. ! initial height of environmental boundary layer, in m
289  !$omp THREADPRIVATE(h0)
290
291  real:: eps_cp = 0.06 ! entrainment coefficient at the border of the cold pool
292  !$omp THREADPRIVATE(eps_cp)
293
294  real:: beta = 0.2 ! entrainment at the top of the mixed layer
295  !$omp THREADPRIVATE(beta)
296
297  logical:: av_thvu_constant = .true.
298  !$omp THREADPRIVATE(av_thvu_constant)
299
300  real:: k_star = 0.68
301  !$omp THREADPRIVATE(k_star)
302
303  real rate_uns(klon) ! mass rate in one unsaturated downdraft, in kg s-1
304  real theta_vs(klon) ! virtual potential temperature at the surface, in K
305
306  real theta_v_uns(klon)
307  ! virtual potential temperature of the unsaturated downdraft, in K
308   
309  integer return_code(klon)
310
311  ! -------------------------------------------------------------------------
312  ! Initialisations
313  ! -------------------------------------------------------------------------
314
315  ! print*, 'wake initialisations'
316
317  ! Essais d'initialisation avec sigmaw = 0.02 et hw = 10.
318  ! -------------------------------------------------------------------------
319
320  DATA wapecut, sigmad, hwmin/5., .02, 10./
321  ! cc nrlmd
322  DATA sigmaw_max/0.4/
323  DATA dens_rate/0.1/
324  ! cc
325  ! Longueur de maille (en m)
326  ! -------------------------------------------------------------------------
327
328  ! ALON = 3.e5
329  alon = 1.E6
330
331
332  ! Configuration de coefgw,stark,wdens (22/02/06 by YU Jingmei)
333
334  ! coefgw : Coefficient pour les ondes de gravité
335  ! stark : Coefficient k dans Cstar=k*sqrt(2*WAPE)
336  ! wdens : Densité de poche froide par maille
337  ! -------------------------------------------------------------------------
338
339  ! cc nrlmd      coefgw=10
340  ! coefgw=1
341  ! wdens0 = 1.0/(alon**2)
342  ! cc nrlmd      wdens = 1.0/(alon**2)
343  ! cc nrlmd      stark = 0.50
344  ! CRtest
345  ! cc nrlmd      alpk=0.1
346  ! alpk = 1.0
347  ! alpk = 0.5
348  ! alpk = 0.05
349
350 if (first) then
351
352  igout = klon/2+1/klon
353
354  crep_upper = 0.9
355  crep_sol = 1.0
356
357  ! cc nrlmd Lecture du fichier wake_param.data
358  stark=0.33
359  CALL getin_p('stark',stark)
360  alpk=0.25
361  CALL getin_p('alpk',alpk)
362!jyg<
363!!  wdens_ref=8.E-12
364!!  CALL getin_p('wdens_ref',wdens_ref)
365  wdens_ref(1)=8.E-12
366  wdens_ref(2)=8.E-12
367  CALL getin_p('wdens_ref_o',wdens_ref(1))    !wake number per unit area ; ocean
368  CALL getin_p('wdens_ref_l',wdens_ref(2))    !wake number per unit area ; land
369!>jyg
370  coefgw=4.
371  CALL getin_p('coefgw',coefgw)
372
373  WRITE(*,*) 'stark=', stark
374  WRITE(*,*) 'alpk=', alpk
375!jyg<
376!!  WRITE(*,*) 'wdens_ref=', wdens_ref
377  WRITE(*,*) 'wdens_ref_o=', wdens_ref(1)
378  WRITE(*,*) 'wdens_ref_l=', wdens_ref(2)
379!>jyg
380  WRITE(*,*) 'coefgw=', coefgw
381
382  flag_wk_check_trgl=.false.
383  CALL getin_p('flag_wk_check_trgl ', flag_wk_check_trgl)
384  WRITE(*,*) 'flag_wk_check_trgl=', flag_wk_check_trgl
385
386  CALL getin_p('z_cp0', z_cp0)
387  CALL getin_p('r0', r0)
388  CALL getin_p('h0', h0)
389  CALL getin_p('eps_cp', eps_cp)
390  CALL getin_p('beta', beta)
391  CALL getin_p('av_thvu_constant', av_thvu_constant)
392  CALL getin_p('k_star', k_star)
393  first=.false.
394 endif
395
396  ! Initialisation de toutes des densites a wdens_ref.
397  ! Les densites peuvent evoluer si les poches debordent
398  ! (voir au tout debut de la boucle sur les substeps)
399!jyg<
400!!  wdens(:) = wdens_ref
401  DO i = 1,klon
402    wdens(i) = wdens_ref(znatsurf(i)+1)
403  ENDDO
404!>jyg
405
406  ! print*,'stark',stark
407  ! print*,'alpk',alpk
408  ! print*,'wdens',wdens
409  ! print*,'coefgw',coefgw
410  ! cc
411  ! Minimum value for |T_wake - T_undist|. Used for wake top definition
412  ! -------------------------------------------------------------------------
413
414  delta_t_min = 0.2
415
416  ! 1. - Save initial values, initialize tendencies, initialize output fields
417  ! ------------------------------------------------------------------------
418
419!jyg<
420!!  DO k = 1, klev
421!!    DO i = 1, klon
422!!      ppi(i, k) = pi(i, k)
423!!      deltatw0(i, k) = deltatw(i, k)
424!!      deltaqw0(i, k) = deltaqw(i, k)
425!!      te(i, k) = te0(i, k)
426!!      qe(i, k) = qe0(i, k)
427!!      dtls(i, k) = 0.
428!!      dqls(i, k) = 0.
429!!      d_deltat_gw(i, k) = 0.
430!!      d_te(i, k) = 0.
431!!      d_qe(i, k) = 0.
432!!      d_deltatw(i, k) = 0.
433!!      d_deltaqw(i, k) = 0.
434!!      ! IM 060508 beg
435!!      d_deltatw2(i, k) = 0.
436!!      d_deltaqw2(i, k) = 0.
437!!      ! IM 060508 end
438!!    END DO
439!!  END DO
440      ppi(:,:) = pi(:,:)
441      deltatw0(:,:) = deltatw(:,:)
442      deltaqw0(:,:) = deltaqw(:,:)
443      te(:,:) = te0(:,:)
444      qe(:,:) = qe0(:,:)
445      dtls(:,:) = 0.
446      dqls(:,:) = 0.
447      d_deltat_gw(:,:) = 0.
448      d_te(:,:) = 0.
449      d_qe(:,:) = 0.
450      d_deltatw(:,:) = 0.
451      d_deltaqw(:,:) = 0.
452      d_deltatw2(:,:) = 0.
453      d_deltaqw2(:,:) = 0.
454!!  DO i = 1, klon
455!!   sigmaw_in(i) = sigmaw(i)
456!!  END DO
457   sigmaw_in(:) = sigmaw(:)
458!>jyg
459
460  ! sigmaw1=sigmaw
461  ! IF (sigd_con.GT.sigmaw1) THEN
462  ! print*, 'sigmaw,sigd_con', sigmaw, sigd_con
463  ! ENDIF
464  DO i = 1, klon
465    ! c      sigmaw(i) = amax1(sigmaw(i),sigd_con(i))
466!jyg<
467!!    sigmaw(i) = amax1(sigmaw(i), sigmad)
468!!    sigmaw(i) = amin1(sigmaw(i), 0.99)
469    sigmaw_targ = min(max(sigmaw(i), sigmad),0.99)
470    d_sigmaw2(i) = sigmaw_targ - sigmaw(i)
471    sigmaw(i) = sigmaw_targ
472!>jyg
473    sigmaw0(i) = sigmaw(i)
474    wape(i) = 0.
475    wape2(i) = 0.
476    d_sigmaw(i) = 0.
477    d_wdens2(i) = 0.
478    ktopw(i) = 0
479  END DO
480!
481!<jyg
482dth(:,:) = 0.
483tu(:,:) = 0.
484qu(:,:) = 0.
485dtke(:,:) = 0.
486dqke(:,:) = 0.
487spread(:,:) = 0.
488omgbdth(:,:) = 0.
489omg(:,:) = 0.
490dp_omgb(:,:) = 0.
491dp_deltomg(:,:) = 0.
492hw(:) = 0.
493wape(:) = 0.
494fip(:) = 0.
495gfl(:) = 0.
496cstar(:) = 0.
497ktopw(:) = 0
498!
499!  Vertical advection local variables
500omgbw(:,:) = 0.
501omgtop(:) = 0
502dp_omgbw(:,:) = 0.
503omgbdq(:,:) = 0.
504!>jyg
505!
506  IF (prt_level>=10) THEN
507    PRINT *, 'wake-1, sigmaw(igout) ', sigmaw(igout)
508    PRINT *, 'wake-1, deltatw(igout,k) ', (k,deltatw(igout,k), k=1,klev)
509    PRINT *, 'wake-1, deltaqw(igout,k) ', (k,deltaqw(igout,k), k=1,klev)
510    PRINT *, 'wake-1, dowwdraughts, amdwn(igout,k) ', (k,amdwn(igout,k), k=1,klev)
511    PRINT *, 'wake-1, dowwdraughts, dtdwn(igout,k) ', (k,dtdwn(igout,k), k=1,klev)
512    PRINT *, 'wake-1, dowwdraughts, dqdwn(igout,k) ', (k,dqdwn(igout,k), k=1,klev)
513    PRINT *, 'wake-1, updraughts, amup(igout,k) ', (k,amup(igout,k), k=1,klev)
514    PRINT *, 'wake-1, updraughts, dta(igout,k) ', (k,dta(igout,k), k=1,klev)
515    PRINT *, 'wake-1, updraughts, dqa(igout,k) ', (k,dqa(igout,k), k=1,klev)
516  ENDIF
517
518  ! 2. - Prognostic part
519  ! --------------------
520
521
522  ! 2.1 - Undisturbed area and Wake integrals
523  ! ---------------------------------------------------------
524
525  DO i = 1, klon
526    z(i) = 0.
527    ktop(i) = 0
528    kupper(i) = 0
529    sum_thu(i) = 0.
530    sum_tu(i) = 0.
531    sum_qu(i) = 0.
532    sum_thvu(i) = 0.
533    sum_dth(i) = 0.
534    sum_dq(i) = 0.
535    sum_rho(i) = 0.
536    sum_dtdwn(i) = 0.
537    sum_dqdwn(i) = 0.
538
539    av_thu(i) = 0.
540    av_tu(i) = 0.
541    av_qu(i) = 0.
542    av_thvu(i) = 0.
543    av_dth(i) = 0.
544    av_dq(i) = 0.
545    av_rho(i) = 0.
546    av_dtdwn(i) = 0.
547    av_dqdwn(i) = 0.
548  END DO
549
550  ! Distance between wakes
551  DO i = 1, klon
552    ll(i) = (1-sqrt(sigmaw(i)))/sqrt(wdens(i))
553  END DO
554  ! Potential temperatures and humidity
555  ! ----------------------------------------------------------
556  DO k = 1, klev
557    DO i = 1, klon
558      ! write(*,*)'wake 1',i,k,rd,te(i,k)
559      rho(i, k) = p(i, k)/(rd*te(i,k))
560      ! write(*,*)'wake 2',rho(i,k)
561      IF (k==1) THEN
562        ! write(*,*)'wake 3',i,k,rd,te(i,k)
563        rhoh(i, k) = ph(i, k)/(rd*te(i,k))
564        ! write(*,*)'wake 4',i,k,rd,te(i,k)
565        zhh(i, k) = 0
566      ELSE
567        ! write(*,*)'wake 5',rd,(te(i,k)+te(i,k-1))
568        rhoh(i, k) = ph(i, k)*2./(rd*(te(i,k)+te(i,k-1)))
569        ! write(*,*)'wake 6',(-rhoh(i,k)*RG)+zhh(i,k-1)
570        zhh(i, k) = (ph(i,k)-ph(i,k-1))/(-rhoh(i,k)*rg) + zhh(i, k-1)
571      END IF
572      ! write(*,*)'wake 7',ppi(i,k)
573      the(i, k) = te(i, k)/ppi(i, k)
574      thu(i, k) = (te(i,k)-deltatw(i,k)*sigmaw(i))/ppi(i, k)
575      tu(i, k) = te(i, k) - deltatw(i, k)*sigmaw(i)
576      qu(i, k) = qe(i, k) - deltaqw(i, k)*sigmaw(i)
577      ! write(*,*)'wake 8',(rd*(te(i,k)+deltatw(i,k)))
578      rhow(i, k) = p(i, k)/(rd*(te(i,k)+deltatw(i,k)))
579      dth(i, k) = deltatw(i, k)/ppi(i, k)
580    END DO
581  END DO
582
583  DO k = 1, klev - 1
584    DO i = 1, klon
585      IF (k==1) THEN
586        n2(i, k) = 0
587      ELSE
588        n2(i, k) = amax1(0., -rg**2/the(i,k)*rho(i,k)*(the(i,k+1)-the(i,k-1))/ &
589                             (p(i,k+1)-p(i,k-1)))
590      END IF
591      zh(i, k) = (zhh(i,k)+zhh(i,k+1))/2
592
593      cgw(i, k) = sqrt(n2(i,k))*zh(i, k)
594      tgw(i, k) = coefgw*cgw(i, k)/ll(i)
595    END DO
596  END DO
597
598  DO i = 1, klon
599    n2(i, klev) = 0
600    zh(i, klev) = 0
601    cgw(i, klev) = 0
602    tgw(i, klev) = 0
603  END DO
604
605  ! Calcul de la masse volumique moyenne de la colonne   (bdlmd)
606  ! -----------------------------------------------------------------
607
608  DO k = 1, klev
609    DO i = 1, klon
610      epaisseur1(i, k) = 0.
611      epaisseur2(i, k) = 0.
612    END DO
613  END DO
614
615  DO i = 1, klon
616    epaisseur1(i, 1) = -(ph(i,2)-ph(i,1))/(rho(i,1)*rg) + 1.
617    epaisseur2(i, 1) = -(ph(i,2)-ph(i,1))/(rho(i,1)*rg) + 1.
618    rhow_moyen(i, 1) = rhow(i, 1)
619  END DO
620
621  DO k = 2, klev
622    DO i = 1, klon
623      epaisseur1(i, k) = -(ph(i,k+1)-ph(i,k))/(rho(i,k)*rg) + 1.
624      epaisseur2(i, k) = epaisseur2(i, k-1) + epaisseur1(i, k)
625      rhow_moyen(i, k) = (rhow_moyen(i,k-1)*epaisseur2(i,k-1)+rhow(i,k)* &
626        epaisseur1(i,k))/epaisseur2(i, k)
627    END DO
628  END DO
629
630
631  ! Choose an integration bound well above wake top
632  ! -----------------------------------------------------------------
633
634  ! Pupper = 50000.  ! melting level
635  ! Pupper = 60000.
636  ! Pupper = 80000.  ! essais pour case_e
637  DO i = 1, klon
638    pupper(i) = 0.6*ph(i, 1)
639    pupper(i) = max(pupper(i), 45000.)
640    ! cc        Pupper(i) = 60000.
641  END DO
642
643
644  ! Determine Wake top pressure (Ptop) from buoyancy integral
645  ! --------------------------------------------------------
646
647  ! -1/ Pressure of the level where dth becomes less than delta_t_min.
648
649  DO i = 1, klon
650    ptop_provis(i) = ph(i, 1)
651  END DO
652  DO k = 2, klev
653    DO i = 1, klon
654
655      ! IM v3JYG; ptop_provis(i).LT. ph(i,1)
656
657      IF (dth(i,k)>-delta_t_min .AND. dth(i,k-1)<-delta_t_min .AND. &
658          ptop_provis(i)==ph(i,1)) THEN
659        ptop_provis(i) = ((dth(i,k)+delta_t_min)*p(i,k-1)- &
660                          (dth(i,k-1)+delta_t_min)*p(i,k))/(dth(i,k)-dth(i,k-1))
661      END IF
662    END DO
663  END DO
664
665  ! -2/ dth integral
666
667  DO i = 1, klon
668    sum_dth(i) = 0.
669    dthmin(i) = -delta_t_min
670    z(i) = 0.
671  END DO
672
673  DO k = 1, klev
674    DO i = 1, klon
675      dz(i) = -(amax1(ph(i,k+1),ptop_provis(i))-ph(i,k))/(rho(i,k)*rg)
676      IF (dz(i)>0) THEN
677        z(i) = z(i) + dz(i)
678        sum_dth(i) = sum_dth(i) + dth(i, k)*dz(i)
679        dthmin(i) = amin1(dthmin(i), dth(i,k))
680      END IF
681    END DO
682  END DO
683
684  ! -3/ height of triangle with area= sum_dth and base = dthmin
685
686  DO i = 1, klon
687    hw0(i) = 2.*sum_dth(i)/amin1(dthmin(i), -0.5)
688    hw0(i) = amax1(hwmin, hw0(i))
689  END DO
690
691  ! -4/ now, get Ptop
692
693  DO i = 1, klon
694    z(i) = 0.
695    ptop(i) = ph(i, 1)
696  END DO
697
698  DO k = 1, klev
699    DO i = 1, klon
700      dz(i) = amin1(-(ph(i,k+1)-ph(i,k))/(rho(i,k)*rg), hw0(i)-z(i))
701      IF (dz(i)>0) THEN
702        z(i) = z(i) + dz(i)
703        ptop(i) = ph(i, k) - rho(i, k)*rg*dz(i)
704      END IF
705    END DO
706  END DO
707
708  IF (prt_level>=10) THEN
709    PRINT *, 'wake-2, ptop_provis(igout), ptop(igout) ', ptop_provis(igout), ptop(igout)
710  ENDIF
711
712
713  ! -5/ Determination de ktop et kupper
714
715  DO k = klev, 1, -1
716    DO i = 1, klon
717      IF (ph(i,k+1)<ptop(i)) ktop(i) = k
718      IF (ph(i,k+1)<pupper(i)) kupper(i) = k
719    END DO
720  END DO
721
722  ! On evite kupper = 1 et kupper = klev
723  DO i = 1, klon
724    kupper(i) = max(kupper(i), 2)
725    kupper(i) = min(kupper(i), klev-1)
726  END DO
727
728
729  ! -6/ Correct ktop and ptop
730
731  DO i = 1, klon
732    ptop_new(i) = ptop(i)
733  END DO
734  DO k = klev, 2, -1
735    DO i = 1, klon
736      IF (k<=ktop(i) .AND. ptop_new(i)==ptop(i) .AND. &
737          dth(i,k)>-delta_t_min .AND. dth(i,k-1)<-delta_t_min) THEN
738        ptop_new(i) = ((dth(i,k)+delta_t_min)*p(i,k-1)-(dth(i, &
739          k-1)+delta_t_min)*p(i,k))/(dth(i,k)-dth(i,k-1))
740      END IF
741    END DO
742  END DO
743
744  DO i = 1, klon
745    ptop(i) = ptop_new(i)
746  END DO
747
748  DO k = klev, 1, -1
749    DO i = 1, klon
750      IF (ph(i,k+1)<ptop(i)) ktop(i) = k
751    END DO
752  END DO
753
754  IF (prt_level>=10) THEN
755    PRINT *, 'wake-3, ktop(igout), kupper(igout) ', ktop(igout), kupper(igout)
756  ENDIF
757
758  ! -5/ Set deltatw & deltaqw to 0 above kupper
759
760  DO k = 1, klev
761    DO i = 1, klon
762      IF (k>=kupper(i)) THEN
763        deltatw(i, k) = 0.
764        deltaqw(i, k) = 0.
765        d_deltatw2(i,k) = -deltatw0(i,k)
766        d_deltaqw2(i,k) = -deltaqw0(i,k)
767      END IF
768    END DO
769  END DO
770
771
772  ! Vertical gradient of LS omega
773
774  DO k = 1, klev
775    DO i = 1, klon
776      IF (k<=kupper(i)) THEN
777        dp_omgb(i, k) = (omgb(i,k+1)-omgb(i,k))/(ph(i,k+1)-ph(i,k))
778      END IF
779    END DO
780  END DO
781
782  ! Integrals (and wake top level number)
783  ! --------------------------------------
784
785  ! Initialize sum_thvu to 1st level virt. pot. temp.
786
787  DO i = 1, klon
788    z(i) = 1.
789    dz(i) = 1.
790    sum_thvu(i) = thu(i, 1)*(1.+epsim1*qu(i,1))*dz(i)
791    sum_dth(i) = 0.
792  END DO
793
794  DO k = 1, klev
795    DO i = 1, klon
796      dz(i) = -(amax1(ph(i,k+1),ptop(i))-ph(i,k))/(rho(i,k)*rg)
797      IF (dz(i)>0) THEN
798        z(i) = z(i) + dz(i)
799        sum_thu(i) = sum_thu(i) + thu(i, k)*dz(i)
800        sum_tu(i) = sum_tu(i) + tu(i, k)*dz(i)
801        sum_qu(i) = sum_qu(i) + qu(i, k)*dz(i)
802        sum_thvu(i) = sum_thvu(i) + thu(i, k)*(1.+epsim1*qu(i,k))*dz(i)
803        sum_dth(i) = sum_dth(i) + dth(i, k)*dz(i)
804        sum_dq(i) = sum_dq(i) + deltaqw(i, k)*dz(i)
805        sum_rho(i) = sum_rho(i) + rhow(i, k)*dz(i)
806        sum_dtdwn(i) = sum_dtdwn(i) + dtdwn(i, k)*dz(i)
807        sum_dqdwn(i) = sum_dqdwn(i) + dqdwn(i, k)*dz(i)
808      END IF
809    END DO
810  END DO
811
812  DO i = 1, klon
813    hw0(i) = z(i)
814  END DO
815
816
817  ! 2.1 - WAPE and mean forcing computation
818  ! ---------------------------------------
819
820  ! ---------------------------------------
821
822  ! Means
823
824  DO i = 1, klon
825    av_thu(i) = sum_thu(i)/hw0(i)
826    av_tu(i) = sum_tu(i)/hw0(i)
827    av_qu(i) = sum_qu(i)/hw0(i)
828    av_thvu(i) = sum_thvu(i)/hw0(i)
829    ! av_thve = sum_thve/hw0
830    av_dth(i) = sum_dth(i)/hw0(i)
831    av_dq(i) = sum_dq(i)/hw0(i)
832    av_rho(i) = sum_rho(i)/hw0(i)
833    av_dtdwn(i) = sum_dtdwn(i)/hw0(i)
834    av_dqdwn(i) = sum_dqdwn(i)/hw0(i)
835
836    wape(i) = -rg*hw0(i)*(av_dth(i)+ &
837        epsim1*(av_thu(i)*av_dq(i)+av_dth(i)*av_qu(i)+av_dth(i)*av_dq(i)))/av_thvu(i)
838
839  END DO
840
841  ! 2.2 Prognostic variable update
842  ! ------------------------------
843
844  ! Filter out bad wakes
845
846  DO k = 1, klev
847    DO i = 1, klon
848      IF (wape(i)<0.) THEN
849        deltatw(i, k) = 0.
850        deltaqw(i, k) = 0.
851        dth(i, k) = 0.
852        d_deltatw2(i,k) = -deltatw0(i,k)
853        d_deltaqw2(i,k) = -deltaqw0(i,k)
854      END IF
855    END DO
856  END DO
857
858  DO i = 1, klon
859    IF (wape(i)<0.) THEN
860      wape(i) = 0.
861      cstar(i) = 0.
862      hw(i) = hwmin
863!jyg<
864!!      sigmaw(i) = amax1(sigmad, sigd_con(i))
865      sigmaw_targ = max(sigmad, sigd_con(i))
866      d_sigmaw2(i) = d_sigmaw2(i) + sigmaw_targ - sigmaw(i)
867      sigmaw(i) = sigmaw_targ
868!>jyg
869      fip(i) = 0.
870      gwake(i) = .FALSE.
871    ELSE
872      cstar(i) = stark*sqrt(2.*wape(i))
873      gwake(i) = .TRUE.
874    END IF
875  END DO
876
877
878  ! Check qx and qw positivity
879  ! --------------------------
880  DO i = 1, klon
881    q0_min(i) = min((qe(i,1)-sigmaw(i)*deltaqw(i,1)),  &
882                    (qe(i,1)+(1.-sigmaw(i))*deltaqw(i,1)))
883  END DO
884  DO k = 2, klev
885    DO i = 1, klon
886      q1_min(i) = min((qe(i,k)-sigmaw(i)*deltaqw(i,k)), &
887                      (qe(i,k)+(1.-sigmaw(i))*deltaqw(i,k)))
888      IF (q1_min(i)<=q0_min(i)) THEN
889        q0_min(i) = q1_min(i)
890      END IF
891    END DO
892  END DO
893
894  DO i = 1, klon
895    ok_qx_qw(i) = q0_min(i) >= 0.
896    alpha(i) = 1.
897  END DO
898
899  IF (prt_level>=10) THEN
900    PRINT *, 'wake-4, sigmaw(igout), cstar(igout), wape(igout), ktop(igout) ', &
901                      sigmaw(igout), cstar(igout), wape(igout), ktop(igout)
902  ENDIF
903
904
905  ! C -----------------------------------------------------------------
906  ! Sub-time-stepping
907  ! -----------------
908
909  nsub = 10
910  dtimesub = dtime/nsub
911
912  ! ------------------------------------------------------------
913  DO isubstep = 1, nsub
914    ! ------------------------------------------------------------
915
916    ! wk_adv is the logical flag enabling wake evolution in the time advance
917    ! loop
918    DO i = 1, klon
919      wk_adv(i) = ok_qx_qw(i) .AND. alpha(i) >= 1.
920    END DO
921    IF (prt_level>=10) THEN
922      PRINT *, 'wake-4.1, isubstep,wk_adv(igout),cstar(igout),wape(igout), ptop(igout) ', &
923                          isubstep,wk_adv(igout),cstar(igout),wape(igout), ptop(igout)
924    ENDIF
925
926    ! cc nrlmd   Ajout d'un recalcul de wdens dans le cas d'un entrainement
927    ! négatif de ktop à kupper --------
928    ! cc           On calcule pour cela une densité wdens0 pour laquelle on
929    ! aurait un entrainement nul ---
930    DO i = 1, klon
931      ! c       print *,' isubstep,wk_adv(i),cstar(i),wape(i) ',
932      ! c     $           isubstep,wk_adv(i),cstar(i),wape(i)
933      IF (wk_adv(i) .AND. cstar(i)>0.01) THEN
934        omg(i, kupper(i)+1) = -rg*amdwn(i, kupper(i)+1)/sigmaw(i) + &
935                               rg*amup(i, kupper(i)+1)/(1.-sigmaw(i))
936        wdens0 = (sigmaw(i)/(4.*3.14))* &
937          ((1.-sigmaw(i))*omg(i,kupper(i)+1)/((ph(i,1)-pupper(i))*cstar(i)))**(2)
938        IF (wdens(i)<=wdens0*1.1) THEN
939          wdens(i) = wdens0
940        END IF
941        ! c        print*,'omg(i,kupper(i)+1),wdens0,wdens(i),cstar(i)
942        ! c     $     ,ph(i,1)-pupper(i)',
943        ! c     $             omg(i,kupper(i)+1),wdens0,wdens(i),cstar(i)
944        ! c     $     ,ph(i,1)-pupper(i)
945      END IF
946    END DO
947
948    ! cc nrlmd
949
950    DO i = 1, klon
951      IF (wk_adv(i)) THEN
952        gfl(i) = 2.*sqrt(3.14*wdens(i)*sigmaw(i))
953!jyg<
954!!        sigmaw(i) = amin1(sigmaw(i), sigmaw_max)
955        sigmaw_targ = min(sigmaw(i), sigmaw_max)
956        d_sigmaw2(i) = d_sigmaw2(i) + sigmaw_targ - sigmaw(i)
957        sigmaw(i) = sigmaw_targ
958!>jyg
959      END IF
960    END DO
961
962    DO i = 1, klon
963      IF (wk_adv(i)) THEN
964        ! cc nrlmd          Introduction du taux de mortalité des poches et
965        ! test sur sigmaw_max=0.4
966        ! cc         d_sigmaw(i) = gfl(i)*Cstar(i)*dtimesub
967        IF (sigmaw(i)>=sigmaw_max) THEN
968          death_rate(i) = gfl(i)*cstar(i)/sigmaw(i)
969        ELSE
970          death_rate(i) = 0.
971        END IF
972
973        d_sigmaw(i) = gfl(i)*cstar(i)*dtimesub - death_rate(i)*sigmaw(i)* &
974          dtimesub
975        ! $              - nat_rate(i)*sigmaw(i)*dtimesub
976        ! c        print*, 'd_sigmaw(i),sigmaw(i),gfl(i),Cstar(i),wape(i),
977        ! c     $  death_rate(i),ktop(i),kupper(i)',
978        ! c     $                d_sigmaw(i),sigmaw(i),gfl(i),Cstar(i),wape(i),
979        ! c     $  death_rate(i),ktop(i),kupper(i)
980
981        ! sigmaw(i) =sigmaw(i) + gfl(i)*Cstar(i)*dtimesub
982        ! sigmaw(i) =min(sigmaw(i),0.99)     !!!!!!!!
983        ! wdens = wdens0/(10.*sigmaw)
984        ! sigmaw =max(sigmaw,sigd_con)
985        ! sigmaw =max(sigmaw,sigmad)
986      END IF
987    END DO
988
989    ! calcul de la difference de vitesse verticale poche - zone non perturbee
990    ! IM 060208 differences par rapport au code initial; init. a 0 dp_deltomg
991    ! IM 060208 et omg sur les niveaux de 1 a klev+1, alors que avant l'on definit
992    ! IM 060208 au niveau k=1..?
993    !JYG 161013 Correction : maintenant omg est dimensionne a klev.
994    DO k = 1, klev
995      DO i = 1, klon
996        IF (wk_adv(i)) THEN !!! nrlmd
997          dp_deltomg(i, k) = 0.
998        END IF
999      END DO
1000    END DO
1001    DO k = 1, klev
1002      DO i = 1, klon
1003        IF (wk_adv(i)) THEN !!! nrlmd
1004          omg(i, k) = 0.
1005        END IF
1006      END DO
1007    END DO
1008
1009    DO i = 1, klon
1010      IF (wk_adv(i)) THEN
1011        z(i) = 0.
1012        omg(i, 1) = 0.
1013        dp_deltomg(i, 1) = -(gfl(i)*cstar(i))/(sigmaw(i)*(1-sigmaw(i)))
1014      END IF
1015    END DO
1016
1017    DO k = 2, klev
1018      DO i = 1, klon
1019        IF (wk_adv(i) .AND. k<=ktop(i)) THEN
1020          dz(i) = -(ph(i,k)-ph(i,k-1))/(rho(i,k-1)*rg)
1021          z(i) = z(i) + dz(i)
1022          dp_deltomg(i, k) = dp_deltomg(i, 1)
1023          omg(i, k) = dp_deltomg(i, 1)*z(i)
1024        END IF
1025      END DO
1026    END DO
1027
1028    DO i = 1, klon
1029      IF (wk_adv(i)) THEN
1030        dztop(i) = -(ptop(i)-ph(i,ktop(i)))/(rho(i,ktop(i))*rg)
1031        ztop(i) = z(i) + dztop(i)
1032        omgtop(i) = dp_deltomg(i, 1)*ztop(i)
1033      END IF
1034    END DO
1035
1036    IF (prt_level>=10) THEN
1037      PRINT *, 'wake-4.2, omg(igout,k) ', (k,omg(igout,k), k=1,klev)
1038      PRINT *, 'wake-4.2, omgtop(igout), ptop(igout), ktop(igout) ', &
1039                          omgtop(igout), ptop(igout), ktop(igout)
1040    ENDIF
1041
1042    ! -----------------
1043    ! From m/s to Pa/s
1044    ! -----------------
1045
1046    DO i = 1, klon
1047      IF (wk_adv(i)) THEN
1048        omgtop(i) = -rho(i, ktop(i))*rg*omgtop(i)
1049        dp_deltomg(i, 1) = omgtop(i)/(ptop(i)-ph(i,1))
1050      END IF
1051    END DO
1052
1053    DO k = 1, klev
1054      DO i = 1, klon
1055        IF (wk_adv(i) .AND. k<=ktop(i)) THEN
1056          omg(i, k) = -rho(i, k)*rg*omg(i, k)
1057          dp_deltomg(i, k) = dp_deltomg(i, 1)
1058        END IF
1059      END DO
1060    END DO
1061
1062    ! raccordement lineaire de omg de ptop a pupper
1063
1064    DO i = 1, klon
1065      IF (wk_adv(i) .AND. kupper(i)>ktop(i)) THEN
1066        omg(i, kupper(i)+1) = -rg*amdwn(i, kupper(i)+1)/sigmaw(i) + &
1067          rg*amup(i, kupper(i)+1)/(1.-sigmaw(i))
1068        dp_deltomg(i, kupper(i)) = (omgtop(i)-omg(i,kupper(i)+1))/ &
1069          (ptop(i)-pupper(i))
1070      END IF
1071    END DO
1072
1073    ! c      DO i=1,klon
1074    ! c        print*,'Pente entre 0 et kupper (référence)'
1075    ! c     $           ,omg(i,kupper(i)+1)/(pupper(i)-ph(i,1))
1076    ! c        print*,'Pente entre ktop et kupper'
1077    ! c     $   ,(omg(i,kupper(i)+1)-omgtop(i))/(pupper(i)-ptop(i))
1078    ! c      ENDDO
1079    ! c
1080    DO k = 1, klev
1081      DO i = 1, klon
1082        IF (wk_adv(i) .AND. k>ktop(i) .AND. k<=kupper(i)) THEN
1083          dp_deltomg(i, k) = dp_deltomg(i, kupper(i))
1084          omg(i, k) = omgtop(i) + (ph(i,k)-ptop(i))*dp_deltomg(i, kupper(i))
1085        END IF
1086      END DO
1087    END DO
1088!!    print *,'omg(igout,k) ', (k,omg(igout,k),k=1,klev)
1089    ! cc nrlmd
1090    ! c      DO i=1,klon
1091    ! c      print*,'deltaw_ktop,deltaw_conv',omgtop(i),omg(i,kupper(i)+1)
1092    ! c      END DO
1093    ! cc
1094
1095
1096    ! --    Compute wake average vertical velocity omgbw
1097
1098
1099    DO k = 1, klev
1100      DO i = 1, klon
1101        IF (wk_adv(i)) THEN
1102          omgbw(i, k) = omgb(i, k) + (1.-sigmaw(i))*omg(i, k)
1103        END IF
1104      END DO
1105    END DO
1106    ! --    and its vertical gradient dp_omgbw
1107
1108    DO k = 1, klev-1
1109      DO i = 1, klon
1110        IF (wk_adv(i)) THEN
1111          dp_omgbw(i, k) = (omgbw(i,k+1)-omgbw(i,k))/(ph(i,k+1)-ph(i,k))
1112        END IF
1113      END DO
1114    END DO
1115    DO i = 1, klon
1116      IF (wk_adv(i)) THEN
1117          dp_omgbw(i, klev) = 0.
1118      END IF
1119    END DO
1120
1121    ! --    Upstream coefficients for omgb velocity
1122    ! --    (alpha_up(k) is the coefficient of the value at level k)
1123    ! --    (1-alpha_up(k) is the coefficient of the value at level k-1)
1124    DO k = 1, klev
1125      DO i = 1, klon
1126        IF (wk_adv(i)) THEN
1127          alpha_up(i, k) = 0.
1128          IF (omgb(i,k)>0.) alpha_up(i, k) = 1.
1129        END IF
1130      END DO
1131    END DO
1132
1133    ! Matrix expressing [The,deltatw] from  [Th1,Th2]
1134
1135    DO i = 1, klon
1136      IF (wk_adv(i)) THEN
1137        rre1(i) = 1. - sigmaw(i)
1138        rre2(i) = sigmaw(i)
1139      END IF
1140    END DO
1141    rrd1 = -1.
1142    rrd2 = 1.
1143
1144    ! --    Get [Th1,Th2], dth and [q1,q2]
1145
1146    DO k = 1, klev
1147      DO i = 1, klon
1148        IF (wk_adv(i) .AND. k<=kupper(i)+1) THEN
1149          dth(i, k) = deltatw(i, k)/ppi(i, k)
1150          th1(i, k) = the(i, k) - sigmaw(i)*dth(i, k) ! undisturbed area
1151          th2(i, k) = the(i, k) + (1.-sigmaw(i))*dth(i, k) ! wake
1152          q1(i, k) = qe(i, k) - sigmaw(i)*deltaqw(i, k) ! undisturbed area
1153          q2(i, k) = qe(i, k) + (1.-sigmaw(i))*deltaqw(i, k) ! wake
1154        END IF
1155      END DO
1156    END DO
1157
1158    DO i = 1, klon
1159      IF (wk_adv(i)) THEN !!! nrlmd
1160        d_th1(i, 1) = 0.
1161        d_th2(i, 1) = 0.
1162        d_dth(i, 1) = 0.
1163        d_q1(i, 1) = 0.
1164        d_q2(i, 1) = 0.
1165        d_dq(i, 1) = 0.
1166      END IF
1167    END DO
1168
1169    DO k = 2, klev
1170      DO i = 1, klon
1171        IF (wk_adv(i) .AND. k<=kupper(i)+1) THEN
1172          d_th1(i, k) = th1(i, k-1) - th1(i, k)
1173          d_th2(i, k) = th2(i, k-1) - th2(i, k)
1174          d_dth(i, k) = dth(i, k-1) - dth(i, k)
1175          d_q1(i, k) = q1(i, k-1) - q1(i, k)
1176          d_q2(i, k) = q2(i, k-1) - q2(i, k)
1177          d_dq(i, k) = deltaqw(i, k-1) - deltaqw(i, k)
1178        END IF
1179      END DO
1180    END DO
1181
1182    DO i = 1, klon
1183      IF (wk_adv(i)) THEN
1184        omgbdth(i, 1) = 0.
1185        omgbdq(i, 1) = 0.
1186      END IF
1187    END DO
1188
1189    DO k = 2, klev
1190      DO i = 1, klon
1191        IF (wk_adv(i) .AND. k<=kupper(i)+1) THEN !   loop on interfaces
1192          omgbdth(i, k) = omgb(i, k)*(dth(i,k-1)-dth(i,k))
1193          omgbdq(i, k) = omgb(i, k)*(deltaqw(i,k-1)-deltaqw(i,k))
1194        END IF
1195      END DO
1196    END DO
1197
1198    IF (prt_level>=10) THEN
1199      PRINT *, 'wake-4.3, th1(igout,k) ', (k,th1(igout,k), k=1,klev)
1200      PRINT *, 'wake-4.3, th2(igout,k) ', (k,th2(igout,k), k=1,klev)
1201      PRINT *, 'wake-4.3, dth(igout,k) ', (k,dth(igout,k), k=1,klev)
1202      PRINT *, 'wake-4.3, omgbdth(igout,k) ', (k,omgbdth(igout,k), k=1,klev)
1203    ENDIF
1204
1205    ! -----------------------------------------------------------------
1206    DO k = 1, klev-1
1207      DO i = 1, klon
1208        IF (wk_adv(i) .AND. k<=kupper(i)-1) THEN
1209          ! -----------------------------------------------------------------
1210
1211          ! Compute redistribution (advective) term
1212
1213          d_deltatw(i, k) = dtimesub/(ph(i,k)-ph(i,k+1))* &
1214            (rrd1*omg(i,k)*sigmaw(i)*d_th1(i,k) - &
1215             rrd2*omg(i,k+1)*(1.-sigmaw(i))*d_th2(i,k+1)- &
1216             (1.-alpha_up(i,k))*omgbdth(i,k)- &
1217             alpha_up(i,k+1)*omgbdth(i,k+1))*ppi(i, k)
1218!           print*,'d_deltatw=', k, d_deltatw(i,k)
1219
1220          d_deltaqw(i, k) = dtimesub/(ph(i,k)-ph(i,k+1))* &
1221            (rrd1*omg(i,k)*sigmaw(i)*d_q1(i,k)- &
1222             rrd2*omg(i,k+1)*(1.-sigmaw(i))*d_q2(i,k+1)- &
1223             (1.-alpha_up(i,k))*omgbdq(i,k)- &
1224             alpha_up(i,k+1)*omgbdq(i,k+1))
1225!           print*,'d_deltaqw=', k, d_deltaqw(i,k)
1226
1227          ! and increment large scale tendencies
1228
1229
1230
1231
1232          ! C
1233          ! -----------------------------------------------------------------
1234          d_te(i, k) = dtimesub*((rre1(i)*omg(i,k)*sigmaw(i)*d_th1(i,k)- &
1235                                  rre2(i)*omg(i,k+1)*(1.-sigmaw(i))*d_th2(i,k+1))/ &
1236                                 (ph(i,k)-ph(i,k+1)) &
1237                                 -sigmaw(i)*(1.-sigmaw(i))*dth(i,k)*(omg(i,k)-omg(i,k+1))/ &
1238                                 (ph(i,k)-ph(i,k+1)) )*ppi(i, k)
1239
1240          d_qe(i, k) = dtimesub*((rre1(i)*omg(i,k)*sigmaw(i)*d_q1(i,k)- &
1241                                  rre2(i)*omg(i,k+1)*(1.-sigmaw(i))*d_q2(i,k+1))/ &
1242                                 (ph(i,k)-ph(i,k+1)) &
1243                                 -sigmaw(i)*(1.-sigmaw(i))*deltaqw(i,k)*(omg(i,k)-omg(i,k+1))/ &
1244                                 (ph(i,k)-ph(i,k+1)) )
1245        ELSE IF (wk_adv(i) .AND. k==kupper(i)) THEN
1246          d_te(i, k) = dtimesub*(rre1(i)*omg(i,k)*sigmaw(i)*d_th1(i,k)/(ph(i,k)-ph(i,k+1)))*ppi(i, k)
1247
1248          d_qe(i, k) = dtimesub*(rre1(i)*omg(i,k)*sigmaw(i)*d_q1(i,k)/(ph(i,k)-ph(i,k+1)))
1249
1250        END IF
1251        ! cc
1252      END DO
1253    END DO
1254    ! ------------------------------------------------------------------
1255
1256    IF (prt_level>=10) THEN
1257      PRINT *, 'wake-4.3, d_deltatw(igout,k) ', (k,d_deltatw(igout,k), k=1,klev)
1258      PRINT *, 'wake-4.3, d_deltaqw(igout,k) ', (k,d_deltaqw(igout,k), k=1,klev)
1259    ENDIF
1260
1261    ! Increment state variables
1262
1263    DO k = 1, klev
1264      DO i = 1, klon
1265        ! cc nrlmd       IF( wk_adv(i) .AND. k .LE. kupper(i)-1) THEN
1266        IF (wk_adv(i) .AND. k<=kupper(i)) THEN
1267          ! cc
1268
1269
1270
1271          ! Coefficient de répartition
1272
1273          crep(i, k) = crep_sol*(ph(i,kupper(i))-ph(i,k))/ &
1274            (ph(i,kupper(i))-ph(i,1))
1275          crep(i, k) = crep(i, k) + crep_upper*(ph(i,1)-ph(i,k))/ &
1276            (p(i,1)-ph(i,kupper(i)))
1277
1278
1279          ! Reintroduce compensating subsidence term.
1280
1281          ! dtKE(k)=(dtdwn(k)*Crep(k))/sigmaw
1282          ! dtKE(k)=dtKE(k)-(dtdwn(k)*(1-Crep(k))+dta(k))
1283          ! .                   /(1-sigmaw)
1284          ! dqKE(k)=(dqdwn(k)*Crep(k))/sigmaw
1285          ! dqKE(k)=dqKE(k)-(dqdwn(k)*(1-Crep(k))+dqa(k))
1286          ! .                   /(1-sigmaw)
1287
1288          ! dtKE(k)=(dtdwn(k)*Crep(k)+(1-Crep(k))*dta(k))/sigmaw
1289          ! dtKE(k)=dtKE(k)-(dtdwn(k)*(1-Crep(k))+dta(k)*Crep(k))
1290          ! .                   /(1-sigmaw)
1291          ! dqKE(k)=(dqdwn(k)*Crep(k)+(1-Crep(k))*dqa(k))/sigmaw
1292          ! dqKE(k)=dqKE(k)-(dqdwn(k)*(1-Crep(k))+dqa(k)*Crep(k))
1293          ! .                   /(1-sigmaw)
1294
1295          dtke(i, k) = (dtdwn(i,k)/sigmaw(i)-dta(i,k)/(1.-sigmaw(i)))
1296          dqke(i, k) = (dqdwn(i,k)/sigmaw(i)-dqa(i,k)/(1.-sigmaw(i)))
1297          ! print*,'dtKE= ',dtKE(i,k),' dqKE= ',dqKE(i,k)
1298
1299!
1300
1301          ! cc nrlmd          Prise en compte du taux de mortalité
1302          ! cc               Définitions de entr, detr
1303          detr(i, k) = 0.
1304
1305          entr(i, k) = detr(i, k) + gfl(i)*cstar(i) + &
1306            sigmaw(i)*(1.-sigmaw(i))*dp_deltomg(i, k)
1307
1308          spread(i, k) = (entr(i,k)-detr(i,k))/sigmaw(i)
1309          ! cc        spread(i,k) =
1310          ! (1.-sigmaw(i))*dp_deltomg(i,k)+gfl(i)*Cstar(i)/
1311          ! cc     $  sigmaw(i)
1312
1313
1314          ! ajout d'un effet onde de gravité -Tgw(k)*deltatw(k) 03/02/06 YU
1315          ! Jingmei
1316
1317          ! write(lunout,*)'wake.F ',i,k, dtimesub,d_deltat_gw(i,k),
1318          ! &  Tgw(i,k),deltatw(i,k)
1319          d_deltat_gw(i, k) = d_deltat_gw(i, k) - tgw(i, k)*deltatw(i, k)* &
1320            dtimesub
1321          ! write(lunout,*)'wake.F ',i,k, dtimesub,d_deltatw(i,k)
1322          ff(i) = d_deltatw(i, k)/dtimesub
1323
1324          ! Sans GW
1325
1326          ! deltatw(k)=deltatw(k)+dtimesub*(ff+dtKE(k)-spread(k)*deltatw(k))
1327
1328          ! GW formule 1
1329
1330          ! deltatw(k) = deltatw(k)+dtimesub*
1331          ! $         (ff+dtKE(k) - spread(k)*deltatw(k)-Tgw(k)*deltatw(k))
1332
1333          ! GW formule 2
1334
1335          IF (dtimesub*tgw(i,k)<1.E-10) THEN
1336            d_deltatw(i, k) = dtimesub*(ff(i)+dtke(i,k) - &
1337               entr(i,k)*deltatw(i,k)/sigmaw(i) - &
1338               (death_rate(i)*sigmaw(i)+detr(i,k))*deltatw(i,k)/(1.-sigmaw(i)) - & ! cc
1339               tgw(i,k)*deltatw(i,k) )
1340          ELSE
1341            d_deltatw(i, k) = 1/tgw(i, k)*(1-exp(-dtimesub*tgw(i,k)))* &
1342               (ff(i)+dtke(i,k) - &
1343                entr(i,k)*deltatw(i,k)/sigmaw(i) - &
1344                (death_rate(i)*sigmaw(i)+detr(i,k))*deltatw(i,k)/(1.-sigmaw(i)) - &
1345                tgw(i,k)*deltatw(i,k) )
1346          END IF
1347
1348          dth(i, k) = deltatw(i, k)/ppi(i, k)
1349
1350          gg(i) = d_deltaqw(i, k)/dtimesub
1351
1352          d_deltaqw(i, k) = dtimesub*(gg(i)+dqke(i,k) - &
1353            entr(i,k)*deltaqw(i,k)/sigmaw(i) - &
1354            (death_rate(i)*sigmaw(i)+detr(i,k))*deltaqw(i,k)/(1.-sigmaw(i)))
1355          ! cc
1356
1357          ! cc nrlmd
1358          ! cc       d_deltatw2(i,k)=d_deltatw2(i,k)+d_deltatw(i,k)
1359          ! cc       d_deltaqw2(i,k)=d_deltaqw2(i,k)+d_deltaqw(i,k)
1360          ! cc
1361        END IF
1362      END DO
1363    END DO
1364
1365
1366    ! Scale tendencies so that water vapour remains positive in w and x.
1367
1368    CALL wake_vec_modulation(klon, klev, wk_adv, epsilon, qe, d_qe, deltaqw, &
1369      d_deltaqw, sigmaw, d_sigmaw, alpha)
1370
1371    ! cc nrlmd
1372    ! c      print*,'alpha'
1373    ! c      do i=1,klon
1374    ! c         print*,alpha(i)
1375    ! c      end do
1376    ! cc
1377    DO k = 1, klev
1378      DO i = 1, klon
1379        IF (wk_adv(i) .AND. k<=kupper(i)) THEN
1380          d_te(i, k) = alpha(i)*d_te(i, k)
1381          d_qe(i, k) = alpha(i)*d_qe(i, k)
1382          d_deltatw(i, k) = alpha(i)*d_deltatw(i, k)
1383          d_deltaqw(i, k) = alpha(i)*d_deltaqw(i, k)
1384          d_deltat_gw(i, k) = alpha(i)*d_deltat_gw(i, k)
1385        END IF
1386      END DO
1387    END DO
1388    DO i = 1, klon
1389      IF (wk_adv(i)) THEN
1390        d_sigmaw(i) = alpha(i)*d_sigmaw(i)
1391      END IF
1392    END DO
1393
1394    ! Update large scale variables and wake variables
1395    ! IM 060208 manque DO i + remplace DO k=1,kupper(i)
1396    ! IM 060208     DO k = 1,kupper(i)
1397    DO k = 1, klev
1398      DO i = 1, klon
1399        IF (wk_adv(i) .AND. k<=kupper(i)) THEN
1400          dtls(i, k) = dtls(i, k) + d_te(i, k)
1401          dqls(i, k) = dqls(i, k) + d_qe(i, k)
1402          ! cc nrlmd
1403          d_deltatw2(i, k) = d_deltatw2(i, k) + d_deltatw(i, k)
1404          d_deltaqw2(i, k) = d_deltaqw2(i, k) + d_deltaqw(i, k)
1405          ! cc
1406        END IF
1407      END DO
1408    END DO
1409    DO k = 1, klev
1410      DO i = 1, klon
1411        IF (wk_adv(i) .AND. k<=kupper(i)) THEN
1412          te(i, k) = te0(i, k) + dtls(i, k)
1413          qe(i, k) = qe0(i, k) + dqls(i, k)
1414          the(i, k) = te(i, k)/ppi(i, k)
1415          deltatw(i, k) = deltatw(i, k) + d_deltatw(i, k)
1416          deltaqw(i, k) = deltaqw(i, k) + d_deltaqw(i, k)
1417          dth(i, k) = deltatw(i, k)/ppi(i, k)
1418          ! c      print*,'k,qx,qw',k,qe(i,k)-sigmaw(i)*deltaqw(i,k)
1419          ! c     $        ,qe(i,k)+(1-sigmaw(i))*deltaqw(i,k)
1420        END IF
1421      END DO
1422    END DO
1423    DO i = 1, klon
1424      IF (wk_adv(i)) THEN
1425        sigmaw(i) = sigmaw(i) + d_sigmaw(i)
1426!jyg<
1427        d_sigmaw2(i) = d_sigmaw2(i) + d_sigmaw(i)
1428!>jyg
1429      END IF
1430    END DO
1431
1432
1433    ! Determine Ptop from buoyancy integral
1434    ! ---------------------------------------
1435
1436    ! -     1/ Pressure of the level where dth changes sign.
1437
1438    DO i = 1, klon
1439      IF (wk_adv(i)) THEN
1440        ptop_provis(i) = ph(i, 1)
1441      END IF
1442    END DO
1443
1444    DO k = 2, klev
1445      DO i = 1, klon
1446        IF (wk_adv(i) .AND. ptop_provis(i)==ph(i,1) .AND. &
1447            dth(i,k)>-delta_t_min .AND. dth(i,k-1)<-delta_t_min) THEN
1448          ptop_provis(i) = ((dth(i,k)+delta_t_min)*p(i,k-1) - &
1449                            (dth(i,k-1)+delta_t_min)*p(i,k))/(dth(i,k)-dth(i,k-1))
1450        END IF
1451      END DO
1452    END DO
1453
1454    ! -     2/ dth integral
1455
1456    DO i = 1, klon
1457      IF (wk_adv(i)) THEN !!! nrlmd
1458        sum_dth(i) = 0.
1459        dthmin(i) = -delta_t_min
1460        z(i) = 0.
1461      END IF
1462    END DO
1463
1464    DO k = 1, klev
1465      DO i = 1, klon
1466        IF (wk_adv(i)) THEN
1467          dz(i) = -(amax1(ph(i,k+1),ptop_provis(i))-ph(i,k))/(rho(i,k)*rg)
1468          IF (dz(i)>0) THEN
1469            z(i) = z(i) + dz(i)
1470            sum_dth(i) = sum_dth(i) + dth(i, k)*dz(i)
1471            dthmin(i) = amin1(dthmin(i), dth(i,k))
1472          END IF
1473        END IF
1474      END DO
1475    END DO
1476
1477    ! -     3/ height of triangle with area= sum_dth and base = dthmin
1478
1479    DO i = 1, klon
1480      IF (wk_adv(i)) THEN
1481        hw(i) = 2.*sum_dth(i)/amin1(dthmin(i), -0.5)
1482        hw(i) = amax1(hwmin, hw(i))
1483      END IF
1484    END DO
1485
1486    ! -     4/ now, get Ptop
1487
1488    DO i = 1, klon
1489      IF (wk_adv(i)) THEN !!! nrlmd
1490        ktop(i) = 0
1491        z(i) = 0.
1492      END IF
1493    END DO
1494
1495    DO k = 1, klev
1496      DO i = 1, klon
1497        IF (wk_adv(i)) THEN
1498          dz(i) = amin1(-(ph(i,k+1)-ph(i,k))/(rho(i,k)*rg), hw(i)-z(i))
1499          IF (dz(i)>0) THEN
1500            z(i) = z(i) + dz(i)
1501            ptop(i) = ph(i, k) - rho(i, k)*rg*dz(i)
1502            ktop(i) = k
1503          END IF
1504        END IF
1505      END DO
1506    END DO
1507
1508    ! 4.5/Correct ktop and ptop
1509
1510    DO i = 1, klon
1511      IF (wk_adv(i)) THEN
1512        ptop_new(i) = ptop(i)
1513      END IF
1514    END DO
1515
1516    DO k = klev, 2, -1
1517      DO i = 1, klon
1518        ! IM v3JYG; IF (k .GE. ktop(i)
1519        IF (wk_adv(i) .AND. k<=ktop(i) .AND. ptop_new(i)==ptop(i) .AND. &
1520            dth(i,k)>-delta_t_min .AND. dth(i,k-1)<-delta_t_min) THEN
1521          ptop_new(i) = ((dth(i,k)+delta_t_min)*p(i,k-1) - &
1522                         (dth(i,k-1)+delta_t_min)*p(i,k))/(dth(i,k)-dth(i,k-1))
1523        END IF
1524      END DO
1525    END DO
1526
1527
1528    DO i = 1, klon
1529      IF (wk_adv(i)) THEN
1530        ptop(i) = ptop_new(i)
1531      END IF
1532    END DO
1533
1534    DO k = klev, 1, -1
1535      DO i = 1, klon
1536        IF (wk_adv(i)) THEN !!! nrlmd
1537          IF (ph(i,k+1)<ptop(i)) ktop(i) = k
1538        END IF
1539      END DO
1540    END DO
1541
1542    ! 5/ Set deltatw & deltaqw to 0 above kupper
1543
1544    DO k = 1, klev
1545      DO i = 1, klon
1546        IF (wk_adv(i) .AND. k>=kupper(i)) THEN
1547          deltatw(i, k) = 0.
1548          deltaqw(i, k) = 0.
1549          d_deltatw2(i,k) = -deltatw0(i,k)
1550          d_deltaqw2(i,k) = -deltaqw0(i,k)
1551        END IF
1552      END DO
1553    END DO
1554
1555
1556    ! -------------Cstar computation---------------------------------
1557    DO i = 1, klon
1558      IF (wk_adv(i)) THEN !!! nrlmd
1559        sum_thu(i) = 0.
1560        sum_tu(i) = 0.
1561        sum_qu(i) = 0.
1562        sum_thvu(i) = 0.
1563        sum_dth(i) = 0.
1564        sum_dq(i) = 0.
1565        sum_rho(i) = 0.
1566        sum_dtdwn(i) = 0.
1567        sum_dqdwn(i) = 0.
1568
1569        av_thu(i) = 0.
1570        av_tu(i) = 0.
1571        av_qu(i) = 0.
1572        av_thvu(i) = 0.
1573        av_dth(i) = 0.
1574        av_dq(i) = 0.
1575        av_rho(i) = 0.
1576        av_dtdwn(i) = 0.
1577        av_dqdwn(i) = 0.
1578      END IF
1579    END DO
1580
1581    ! Integrals (and wake top level number)
1582    ! --------------------------------------
1583
1584    ! Initialize sum_thvu to 1st level virt. pot. temp.
1585
1586    DO i = 1, klon
1587      IF (wk_adv(i)) THEN !!! nrlmd
1588        z(i) = 1.
1589        dz(i) = 1.
1590        sum_thvu(i) = thu(i, 1)*(1.+epsim1*qu(i,1))*dz(i)
1591        sum_dth(i) = 0.
1592      END IF
1593    END DO
1594
1595    DO k = 1, klev
1596      DO i = 1, klon
1597        IF (wk_adv(i)) THEN !!! nrlmd
1598          dz(i) = -(max(ph(i,k+1),ptop(i))-ph(i,k))/(rho(i,k)*rg)
1599          IF (dz(i)>0) THEN
1600            z(i) = z(i) + dz(i)
1601            sum_thu(i) = sum_thu(i) + thu(i, k)*dz(i)
1602            sum_tu(i) = sum_tu(i) + tu(i, k)*dz(i)
1603            sum_qu(i) = sum_qu(i) + qu(i, k)*dz(i)
1604            sum_thvu(i) = sum_thvu(i) + thu(i, k)*(1.+epsim1*qu(i,k))*dz(i)
1605            sum_dth(i) = sum_dth(i) + dth(i, k)*dz(i)
1606            sum_dq(i) = sum_dq(i) + deltaqw(i, k)*dz(i)
1607            sum_rho(i) = sum_rho(i) + rhow(i, k)*dz(i)
1608            sum_dtdwn(i) = sum_dtdwn(i) + dtdwn(i, k)*dz(i)
1609            sum_dqdwn(i) = sum_dqdwn(i) + dqdwn(i, k)*dz(i)
1610          END IF
1611        END IF
1612      END DO
1613    END DO
1614
1615    DO i = 1, klon
1616      IF (wk_adv(i)) THEN !!! nrlmd
1617        hw0(i) = z(i)
1618      END IF
1619    END DO
1620
1621
1622    ! - WAPE and mean forcing computation
1623    ! ---------------------------------------
1624
1625    ! ---------------------------------------
1626
1627    ! Means
1628
1629    DO i = 1, klon
1630      IF (wk_adv(i)) THEN !!! nrlmd
1631        av_thu(i) = sum_thu(i)/hw0(i)
1632        av_tu(i) = sum_tu(i)/hw0(i)
1633        av_qu(i) = sum_qu(i)/hw0(i)
1634        av_thvu(i) = sum_thvu(i)/hw0(i)
1635        av_dth(i) = sum_dth(i)/hw0(i)
1636        av_dq(i) = sum_dq(i)/hw0(i)
1637        av_rho(i) = sum_rho(i)/hw0(i)
1638        av_dtdwn(i) = sum_dtdwn(i)/hw0(i)
1639        av_dqdwn(i) = sum_dqdwn(i)/hw0(i)
1640
1641        wape(i) = -rg*hw0(i)*(av_dth(i)+epsim1*(av_thu(i)*av_dq(i) + &
1642                              av_dth(i)*av_qu(i)+av_dth(i)*av_dq(i)))/av_thvu(i)
1643      END IF
1644    END DO
1645
1646    ! Filter out bad wakes
1647
1648    DO k = 1, klev
1649      DO i = 1, klon
1650        IF (wk_adv(i)) THEN !!! nrlmd
1651          IF (wape(i)<0.) THEN
1652            deltatw(i, k) = 0.
1653            deltaqw(i, k) = 0.
1654            dth(i, k) = 0.
1655            d_deltatw2(i,k) = -deltatw0(i,k)
1656            d_deltaqw2(i,k) = -deltaqw0(i,k)
1657          END IF
1658        END IF
1659      END DO
1660    END DO
1661
1662    DO i = 1, klon
1663      IF (wk_adv(i)) THEN !!! nrlmd
1664        IF (wape(i)<0.) THEN
1665          wape(i) = 0.
1666          cstar(i) = 0.
1667          hw(i) = hwmin
1668!jyg<
1669!!          sigmaw(i) = max(sigmad, sigd_con(i))
1670          sigmaw_targ = max(sigmad, sigd_con(i))
1671          d_sigmaw2(i) = d_sigmaw2(i) + sigmaw_targ - sigmaw(i)
1672          sigmaw(i) = sigmaw_targ
1673!>jyg
1674          fip(i) = 0.
1675          gwake(i) = .FALSE.
1676        ELSE
1677          cstar(i) = stark*sqrt(2.*wape(i))
1678          gwake(i) = .TRUE.
1679        END IF
1680      END IF
1681    END DO
1682
1683  END DO ! end sub-timestep loop
1684
1685  IF (prt_level>=10) THEN
1686    PRINT *, 'wake-5, sigmaw(igout), cstar(igout), wape(igout), ptop(igout) ', &
1687                      sigmaw(igout), cstar(igout), wape(igout), ptop(igout)
1688  ENDIF
1689
1690
1691  ! ----------------------------------------------------------
1692  ! Determine wake final state; recompute wape, cstar, ktop;
1693  ! filter out bad wakes.
1694  ! ----------------------------------------------------------
1695
1696  ! 2.1 - Undisturbed area and Wake integrals
1697  ! ---------------------------------------------------------
1698
1699  DO i = 1, klon
1700    ! cc nrlmd       if (wk_adv(i)) then !!! nrlmd
1701    IF (ok_qx_qw(i)) THEN
1702      ! cc
1703      z(i) = 0.
1704      sum_thu(i) = 0.
1705      sum_tu(i) = 0.
1706      sum_qu(i) = 0.
1707      sum_thvu(i) = 0.
1708      sum_dth(i) = 0.
1709      sum_half_dth(i) = 0.
1710      sum_dq(i) = 0.
1711      sum_rho(i) = 0.
1712      sum_dtdwn(i) = 0.
1713      sum_dqdwn(i) = 0.
1714
1715      av_thu(i) = 0.
1716      av_tu(i) = 0.
1717      av_qu(i) = 0.
1718      av_thvu(i) = 0.
1719      av_dth(i) = 0.
1720      av_dq(i) = 0.
1721      av_rho(i) = 0.
1722      av_dtdwn(i) = 0.
1723      av_dqdwn(i) = 0.
1724
1725      dthmin(i) = -delta_t_min
1726    END IF
1727  END DO
1728  ! Potential temperatures and humidity
1729  ! ----------------------------------------------------------
1730
1731  DO k = 1, klev
1732    DO i = 1, klon
1733      ! cc nrlmd       IF ( wk_adv(i)) THEN
1734      IF (ok_qx_qw(i)) THEN
1735        ! cc
1736        rho(i, k) = p(i, k)/(rd*te(i,k))
1737        IF (k==1) THEN
1738          rhoh(i, k) = ph(i, k)/(rd*te(i,k))
1739          zhh(i, k) = 0
1740        ELSE
1741          rhoh(i, k) = ph(i, k)*2./(rd*(te(i,k)+te(i,k-1)))
1742          zhh(i, k) = (ph(i,k)-ph(i,k-1))/(-rhoh(i,k)*rg) + zhh(i, k-1)
1743        END IF
1744        the(i, k) = te(i, k)/ppi(i, k)
1745        thu(i, k) = (te(i,k)-deltatw(i,k)*sigmaw(i))/ppi(i, k)
1746        tu(i, k) = te(i, k) - deltatw(i, k)*sigmaw(i)
1747        qu(i, k) = qe(i, k) - deltaqw(i, k)*sigmaw(i)
1748        rhow(i, k) = p(i, k)/(rd*(te(i,k)+deltatw(i,k)))
1749        dth(i, k) = deltatw(i, k)/ppi(i, k)
1750      END IF
1751    END DO
1752  END DO
1753
1754  ! Integrals (and wake top level number)
1755  ! -----------------------------------------------------------
1756
1757  ! Initialize sum_thvu to 1st level virt. pot. temp.
1758
1759  DO i = 1, klon
1760    ! cc nrlmd       IF ( wk_adv(i)) THEN
1761    IF (ok_qx_qw(i)) THEN
1762      ! cc
1763      z(i) = 1.
1764      dz(i) = 1.
1765      dz_half(i) = 1.
1766      sum_thvu(i) = thu(i, 1)*(1.+epsim1*qu(i,1))*dz(i)
1767      sum_dth(i) = 0.
1768    END IF
1769  END DO
1770
1771  DO k = 1, klev
1772    DO i = 1, klon
1773      ! cc nrlmd       IF ( wk_adv(i)) THEN
1774      IF (ok_qx_qw(i)) THEN
1775        ! cc
1776        dz(i) = -(amax1(ph(i,k+1),ptop(i))-ph(i,k))/(rho(i,k)*rg)
1777        dz_half(i) = -(amax1(ph(i,k+1),0.5*(ptop(i)+ph(i,1)))-ph(i,k))/(rho(i,k)*rg)
1778        IF (dz(i)>0) THEN
1779          z(i) = z(i) + dz(i)
1780          sum_thu(i) = sum_thu(i) + thu(i, k)*dz(i)
1781          sum_tu(i) = sum_tu(i) + tu(i, k)*dz(i)
1782          sum_qu(i) = sum_qu(i) + qu(i, k)*dz(i)
1783          sum_thvu(i) = sum_thvu(i) + thu(i, k)*(1.+epsim1*qu(i,k))*dz(i)
1784          sum_dth(i) = sum_dth(i) + dth(i, k)*dz(i)
1785          sum_dq(i) = sum_dq(i) + deltaqw(i, k)*dz(i)
1786          sum_rho(i) = sum_rho(i) + rhow(i, k)*dz(i)
1787          sum_dtdwn(i) = sum_dtdwn(i) + dtdwn(i, k)*dz(i)
1788          sum_dqdwn(i) = sum_dqdwn(i) + dqdwn(i, k)*dz(i)
1789!
1790          dthmin(i) = min(dthmin(i), dth(i,k))
1791        END IF
1792        IF (dz_half(i)>0) THEN
1793          sum_half_dth(i) = sum_half_dth(i) + dth(i, k)*dz_half(i)
1794        END IF
1795      END IF
1796    END DO
1797  END DO
1798
1799  DO i = 1, klon
1800    ! cc nrlmd       IF ( wk_adv(i)) THEN
1801    IF (ok_qx_qw(i)) THEN
1802      ! cc
1803      hw0(i) = z(i)
1804    END IF
1805  END DO
1806
1807  ! - WAPE and mean forcing computation
1808  ! -------------------------------------------------------------
1809
1810  ! Means
1811
1812  DO i = 1, klon
1813    ! cc nrlmd       IF ( wk_adv(i)) THEN
1814    IF (ok_qx_qw(i)) THEN
1815      ! cc
1816      av_thu(i) = sum_thu(i)/hw0(i)
1817      av_tu(i) = sum_tu(i)/hw0(i)
1818      av_qu(i) = sum_qu(i)/hw0(i)
1819      av_thvu(i) = sum_thvu(i)/hw0(i)
1820      av_dth(i) = sum_dth(i)/hw0(i)
1821      av_dq(i) = sum_dq(i)/hw0(i)
1822      av_rho(i) = sum_rho(i)/hw0(i)
1823      av_dtdwn(i) = sum_dtdwn(i)/hw0(i)
1824      av_dqdwn(i) = sum_dqdwn(i)/hw0(i)
1825
1826      wape2(i) = -rg*hw0(i)*(av_dth(i)+epsim1*(av_thu(i)*av_dq(i) + &
1827                             av_dth(i)*av_qu(i)+av_dth(i)*av_dq(i)))/av_thvu(i)
1828    END IF
1829  END DO
1830
1831
1832
1833  ! Prognostic variable update
1834  ! ------------------------------------------------------------
1835
1836  ! Filter out bad wakes
1837
1838  IF (flag_wk_check_trgl) THEN
1839    ! Check triangular shape of dth profile
1840    DO i = 1, klon
1841      IF (ok_qx_qw(i)) THEN
1842        !! print *,'wake, hw0(i), dthmin(i) ', hw0(i), dthmin(i)
1843        !! print *,'wake, 2.*sum_dth(i)/(hw0(i)*dthmin(i)) ', &
1844        !!                2.*sum_dth(i)/(hw0(i)*dthmin(i))
1845        !! print *,'wake, sum_half_dth(i), sum_dth(i) ', &
1846        !!                sum_half_dth(i), sum_dth(i)
1847        IF ((hw0(i) < 1.) .or. (dthmin(i) >= -delta_t_min) ) THEN
1848          wape2(i) = -1.
1849          !! print *,'wake, rej 1'
1850        ELSE IF (abs(2.*sum_dth(i)/(hw0(i)*dthmin(i)) - 1.) > 0.5) THEN
1851          wape2(i) = -1.
1852          !! print *,'wake, rej 2'
1853        ELSE IF (abs(sum_half_dth(i)) < 0.5*abs(sum_dth(i)) ) THEN
1854          wape2(i) = -1.
1855          !! print *,'wake, rej 3'
1856        END IF
1857      END IF
1858    END DO
1859  END IF
1860
1861
1862  DO k = 1, klev
1863    DO i = 1, klon
1864      ! cc nrlmd        IF ( wk_adv(i) .AND. wape2(i) .LT. 0.) THEN
1865      IF (ok_qx_qw(i) .AND. wape2(i)<0.) THEN
1866        ! cc
1867        deltatw(i, k) = 0.
1868        deltaqw(i, k) = 0.
1869        dth(i, k) = 0.
1870        d_deltatw2(i,k) = -deltatw0(i,k)
1871        d_deltaqw2(i,k) = -deltaqw0(i,k)
1872      END IF
1873    END DO
1874  END DO
1875
1876
1877  DO i = 1, klon
1878    ! cc nrlmd       IF ( wk_adv(i)) THEN
1879    IF (ok_qx_qw(i)) THEN
1880      ! cc
1881      IF (wape2(i)<0.) THEN
1882        wape2(i) = 0.
1883        cstar2(i) = 0.
1884        hw(i) = hwmin
1885!jyg<
1886!!      sigmaw(i) = amax1(sigmad, sigd_con(i))
1887      sigmaw_targ = max(sigmad, sigd_con(i))
1888      d_sigmaw2(i) = d_sigmaw2(i) + sigmaw_targ - sigmaw(i)
1889      sigmaw(i) = sigmaw_targ
1890!>jyg
1891        fip(i) = 0.
1892        gwake(i) = .FALSE.
1893      ELSE
1894        IF (prt_level>=10) PRINT *, 'wape2>0'
1895        cstar2(i) = stark*sqrt(2.*wape2(i))
1896        gwake(i) = .TRUE.
1897      END IF
1898    END IF
1899  END DO
1900
1901  DO i = 1, klon
1902    ! cc nrlmd       IF ( wk_adv(i)) THEN
1903    IF (ok_qx_qw(i)) THEN
1904      ! cc
1905      ktopw(i) = ktop(i)
1906    END IF
1907  END DO
1908
1909  DO i = 1, klon
1910    ! cc nrlmd       IF ( wk_adv(i)) THEN
1911    IF (ok_qx_qw(i)) THEN
1912      ! cc
1913      IF (ktopw(i)>0 .AND. gwake(i)) THEN
1914
1915        ! jyg1     Utilisation d'un h_efficace constant ( ~ feeding layer)
1916        ! cc       heff = 600.
1917        ! Utilisation de la hauteur hw
1918        ! c       heff = 0.7*hw
1919        heff(i) = hw(i)
1920
1921        fip(i) = 0.5*rho(i, ktopw(i))*cstar2(i)**3*heff(i)*2* &
1922          sqrt(sigmaw(i)*wdens(i)*3.14)
1923        fip(i) = alpk*fip(i)
1924        ! jyg2
1925      ELSE
1926        fip(i) = 0.
1927      END IF
1928    END IF
1929  END DO
1930
1931  ! Limitation de sigmaw
1932
1933  ! cc nrlmd
1934  ! DO i=1,klon
1935  ! IF (OK_qx_qw(i)) THEN
1936  ! IF (sigmaw(i).GE.sigmaw_max) sigmaw(i)=sigmaw_max
1937  ! ENDIF
1938  ! ENDDO
1939  ! cc
1940  DO k = 1, klev
1941    DO i = 1, klon
1942
1943      ! cc nrlmd      On maintient désormais constant sigmaw en régime
1944      ! permanent
1945      ! cc      IF ((sigmaw(i).GT.sigmaw_max).or.
1946      IF (((wape(i)>=wape2(i)) .AND. (wape2(i)<=1.0)) .OR. (ktopw(i)<=2) .OR. &
1947          .NOT. ok_qx_qw(i)) THEN
1948        ! cc
1949        dtls(i, k) = 0.
1950        dqls(i, k) = 0.
1951        deltatw(i, k) = 0.
1952        deltaqw(i, k) = 0.
1953        d_deltatw2(i,k) = -deltatw0(i,k)
1954        d_deltaqw2(i,k) = -deltaqw0(i,k)
1955      END IF
1956    END DO
1957  END DO
1958
1959  ! cc nrlmd      On maintient désormais constant sigmaw en régime permanent
1960  DO i = 1, klon
1961    IF (((wape(i)>=wape2(i)) .AND. (wape2(i)<=1.0)) .OR. (ktopw(i)<=2) .OR. &
1962        .NOT. ok_qx_qw(i)) THEN
1963      ktopw(i) = 0
1964      wape(i) = 0.
1965      cstar(i) = 0.
1966!!jyg   Outside subroutine "Wake" hw and sigmaw are zero when there are no wakes
1967!!      hw(i) = hwmin                       !jyg
1968!!      sigmaw(i) = sigmad                  !jyg
1969      hw(i) = 0.                            !jyg
1970      sigmaw(i) = 0.                        !jyg
1971      fip(i) = 0.
1972    ELSE
1973      wape(i) = wape2(i)
1974      cstar(i) = cstar2(i)
1975    END IF
1976    ! c        print*,'wape wape2 ktopw OK_qx_qw =',
1977    ! c     $          wape(i),wape2(i),ktopw(i),OK_qx_qw(i)
1978  END DO
1979
1980  IF (prt_level>=10) THEN
1981    PRINT *, 'wake-6, wape wape2 ktopw OK_qx_qw =', &
1982                      wape(igout),wape2(igout),ktopw(igout),OK_qx_qw(igout)
1983  ENDIF
1984
1985
1986  ! -----------------------------------------------------------------
1987  ! Get back to tendencies per second
1988
1989  DO k = 1, klev
1990    DO i = 1, klon
1991
1992      ! cc nrlmd        IF ( wk_adv(i) .AND. k .LE. kupper(i)) THEN
1993!jyg<
1994!!      IF (ok_qx_qw(i) .AND. k<=kupper(i)) THEN
1995      IF (ok_qx_qw(i)) THEN
1996!>jyg
1997        ! cc
1998        dtls(i, k) = dtls(i, k)/dtime
1999        dqls(i, k) = dqls(i, k)/dtime
2000        d_deltatw2(i, k) = d_deltatw2(i, k)/dtime
2001        d_deltaqw2(i, k) = d_deltaqw2(i, k)/dtime
2002        d_deltat_gw(i, k) = d_deltat_gw(i, k)/dtime
2003        ! c      print*,'k,dqls,omg,entr,detr',k,dqls(i,k),omg(i,k),entr(i,k)
2004        ! c     $         ,death_rate(i)*sigmaw(i)
2005      END IF
2006    END DO
2007  END DO
2008!jyg<
2009  DO i = 1, klon
2010    d_sigmaw2(i) = d_sigmaw2(i)/dtime
2011    d_wdens2(i) = d_wdens2(i)/dtime
2012  ENDDO
2013!>jyg
2014
2015  do i = 1, klon
2016     if (ktopw(i) /= 0) then
2017        rate_uns(i) = - amdwn(i, ktopw(i)) / wdens(i)
2018     else
2019        rate_uns(i) = -1.
2020     end if
2021  end do
2022
2023  theta_vs = zxtsol * (1e5 / ph(:, 1))**rkappa * (1 + epsim1 * q_seri(:, 1))
2024
2025  forall (i = 1:klon, ktopw(i) /= 0 .and. theta_vs(i) >= av_thvu(i)) &
2026       theta_v_uns(i) = the(i, ktopw(i)) * (1. + epsim1 * qe(i, ktopw(i)))
2027 
2028  call WriteField_phy("thu", thu, klev)
2029  call WriteField_phy("qu", qu, klev)
2030  call WriteField_phy("av_thvu", av_thvu, 1)
2031  call WriteField_phy("ktopw", real(ktopw), 1)
2032  call WriteField_phy("wdens", wdens, 1)
2033  call WriteField_phy("av_rho", av_rho, 1)
2034  call WriteField_phy("rate_uns", rate_uns, 1)
2035  call WriteField_phy("theta_vs", theta_vs, 1)
2036  call WriteField_phy("the", the, klev)
2037  call WriteField_phy("qe", qe, klev)
2038
2039  do i = 1, klon
2040     call cold_pool_death(z_cp0, r0, h0, eps_cp, beta, av_thvu_constant, &
2041          k_star, av_thvu(i), rate_uns(i), theta_vs(i), theta_v_uns(i), &
2042          sens_w(i) / (av_rho(i) * rcpd * (theta_vs(i) - theta_v_uns(i))), &
2043          av_rho(i), return_code(i), wake_lifetime(i), wake_final_radius(i), &
2044          wake_final_height(i))
2045  end do
2046  if (any(return_code /= 0)) print *, &
2047       "cold_pool_death: return_code /= 0 somewhere, itap  = ", itap
2048
2049  RETURN
2050END SUBROUTINE wake
2051
2052SUBROUTINE wake_vec_modulation(nlon, nl, wk_adv, epsilon, qe, d_qe, deltaqw, &
2053    d_deltaqw, sigmaw, d_sigmaw, alpha)
2054  ! ------------------------------------------------------
2055  ! Dtermination du coefficient alpha tel que les tendances
2056  ! corriges alpha*d_G, pour toutes les grandeurs G, correspondent
2057  ! a une humidite positive dans la zone (x) et dans la zone (w).
2058  ! ------------------------------------------------------
2059  IMPLICIT NONE
2060
2061  ! Input
2062  REAL qe(nlon, nl), d_qe(nlon, nl)
2063  REAL deltaqw(nlon, nl), d_deltaqw(nlon, nl)
2064  REAL sigmaw(nlon), d_sigmaw(nlon)
2065  LOGICAL wk_adv(nlon)
2066  INTEGER nl, nlon
2067  ! Output
2068  REAL alpha(nlon)
2069  ! Internal variables
2070  REAL zeta(nlon, nl)
2071  REAL alpha1(nlon)
2072  REAL x, a, b, c, discrim
2073  REAL epsilon
2074  ! DATA epsilon/1.e-15/
2075  INTEGER i,k
2076
2077  DO k = 1, nl
2078    DO i = 1, nlon
2079      IF (wk_adv(i)) THEN
2080        IF ((deltaqw(i,k)+d_deltaqw(i,k))>=0.) THEN
2081          zeta(i, k) = 0.
2082        ELSE
2083          zeta(i, k) = 1.
2084        END IF
2085      END IF
2086    END DO
2087    DO i = 1, nlon
2088      IF (wk_adv(i)) THEN
2089        x = qe(i, k) + (zeta(i,k)-sigmaw(i))*deltaqw(i, k) + d_qe(i, k) + &
2090          (zeta(i,k)-sigmaw(i))*d_deltaqw(i, k) - d_sigmaw(i) * &
2091          (deltaqw(i,k)+d_deltaqw(i,k))
2092        a = -d_sigmaw(i)*d_deltaqw(i, k)
2093        b = d_qe(i, k) + (zeta(i,k)-sigmaw(i))*d_deltaqw(i, k) - &
2094          deltaqw(i, k)*d_sigmaw(i)
2095        c = qe(i, k) + (zeta(i,k)-sigmaw(i))*deltaqw(i, k) + epsilon
2096        discrim = b*b - 4.*a*c
2097        ! print*, 'x, a, b, c, discrim', x, a, b, c, discrim
2098        IF (a+b>=0.) THEN !! Condition suffisante pour la positivité de ovap
2099          alpha1(i) = 1.
2100        ELSE
2101          IF (x>=0.) THEN
2102            alpha1(i) = 1.
2103          ELSE
2104            IF (a>0.) THEN
2105              alpha1(i) = 0.9*min( (2.*c)/(-b+sqrt(discrim)),  &
2106                                   (-b+sqrt(discrim))/(2.*a) )
2107            ELSE IF (a==0.) THEN
2108              alpha1(i) = 0.9*(-c/b)
2109            ELSE
2110              ! print*,'a,b,c discrim',a,b,c discrim
2111              alpha1(i) = 0.9*max( (2.*c)/(-b+sqrt(discrim)),  &
2112                                   (-b+sqrt(discrim))/(2.*a))
2113            END IF
2114          END IF
2115        END IF
2116        alpha(i) = min(alpha(i), alpha1(i))
2117      END IF
2118    END DO
2119  END DO
2120
2121  RETURN
2122END SUBROUTINE wake_vec_modulation
2123
2124
2125
2126
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.