1 | ! |
---|
2 | ! $Id: thermcell_plume.F90 1503 2011-03-23 11:57:52Z oboucher $ |
---|
3 | ! |
---|
4 | SUBROUTINE thermcell_plume(itap,ngrid,klev,ptimestep,ztv,zthl,po,zl,rhobarz, & |
---|
5 | & zlev,pplev,pphi,zpspsk,alim_star,alim_star_tot, & |
---|
6 | & lalim,f0,detr_star,entr_star,f_star,csc,ztva, & |
---|
7 | & ztla,zqla,zqta,zha,zw2,w_est,ztva_est,zqsatth,lmix,lmix_bis,linter & |
---|
8 | & ,lev_out,lunout1,igout) |
---|
9 | |
---|
10 | !-------------------------------------------------------------------------- |
---|
11 | !thermcell_plume: calcule les valeurs de qt, thetal et w dans l ascendance |
---|
12 | !-------------------------------------------------------------------------- |
---|
13 | |
---|
14 | IMPLICIT NONE |
---|
15 | |
---|
16 | #include "YOMCST.h" |
---|
17 | #include "YOETHF.h" |
---|
18 | #include "FCTTRE.h" |
---|
19 | #include "iniprint.h" |
---|
20 | #include "thermcell.h" |
---|
21 | |
---|
22 | INTEGER itap |
---|
23 | INTEGER lunout1,igout |
---|
24 | INTEGER ngrid,klev |
---|
25 | REAL ptimestep |
---|
26 | REAL ztv(ngrid,klev) |
---|
27 | REAL zthl(ngrid,klev) |
---|
28 | REAL po(ngrid,klev) |
---|
29 | REAL zl(ngrid,klev) |
---|
30 | REAL rhobarz(ngrid,klev) |
---|
31 | REAL zlev(ngrid,klev+1) |
---|
32 | REAL pplev(ngrid,klev+1) |
---|
33 | REAL pphi(ngrid,klev) |
---|
34 | REAL zpspsk(ngrid,klev) |
---|
35 | REAL alim_star(ngrid,klev) |
---|
36 | REAL f0(ngrid) |
---|
37 | INTEGER lalim(ngrid) |
---|
38 | integer lev_out ! niveau pour les print |
---|
39 | integer nbpb |
---|
40 | real zcon2(ngrid) |
---|
41 | |
---|
42 | real alim_star_tot(ngrid) |
---|
43 | |
---|
44 | REAL ztva(ngrid,klev) |
---|
45 | REAL ztla(ngrid,klev) |
---|
46 | REAL zqla(ngrid,klev) |
---|
47 | REAL zqta(ngrid,klev) |
---|
48 | REAL zha(ngrid,klev) |
---|
49 | |
---|
50 | REAL detr_star(ngrid,klev) |
---|
51 | REAL coefc |
---|
52 | REAL entr_star(ngrid,klev) |
---|
53 | REAL detr(ngrid,klev) |
---|
54 | REAL entr(ngrid,klev) |
---|
55 | |
---|
56 | REAL csc(ngrid,klev) |
---|
57 | |
---|
58 | REAL zw2(ngrid,klev+1) |
---|
59 | REAL w_est(ngrid,klev+1) |
---|
60 | REAL f_star(ngrid,klev+1) |
---|
61 | REAL wa_moy(ngrid,klev+1) |
---|
62 | |
---|
63 | REAL ztva_est(ngrid,klev) |
---|
64 | REAL zqla_est(ngrid,klev) |
---|
65 | REAL zqsatth(ngrid,klev) |
---|
66 | REAL zta_est(ngrid,klev) |
---|
67 | REAL zdw2 |
---|
68 | REAL zw2modif |
---|
69 | REAL zeps |
---|
70 | |
---|
71 | REAL linter(ngrid) |
---|
72 | INTEGER lmix(ngrid) |
---|
73 | INTEGER lmix_bis(ngrid) |
---|
74 | REAL wmaxa(ngrid) |
---|
75 | |
---|
76 | INTEGER ig,l,k |
---|
77 | |
---|
78 | real zdz,zfact,zbuoy,zalpha,zdrag |
---|
79 | real zcor,zdelta,zcvm5,qlbef |
---|
80 | real Tbef,qsatbef |
---|
81 | real dqsat_dT,DT,num,denom |
---|
82 | REAL REPS,RLvCp,DDT0 |
---|
83 | PARAMETER (DDT0=.01) |
---|
84 | logical Zsat |
---|
85 | LOGICAL active(ngrid),activetmp(ngrid) |
---|
86 | REAL fact_gamma,fact_epsilon,fact_gamma2 |
---|
87 | REAL c2(ngrid,klev) |
---|
88 | REAL a1,m |
---|
89 | |
---|
90 | REAL zw2fact,expa |
---|
91 | Zsat=.false. |
---|
92 | ! Initialisation |
---|
93 | RLvCp = RLVTT/RCPD |
---|
94 | |
---|
95 | |
---|
96 | fact_epsilon=0.002 |
---|
97 | a1=2./3. |
---|
98 | fact_gamma=0.9 |
---|
99 | zfact=fact_gamma/(1+fact_gamma) |
---|
100 | fact_gamma2=zfact |
---|
101 | expa=0. |
---|
102 | |
---|
103 | |
---|
104 | ! Initialisations des variables reeles |
---|
105 | if (1==1) then |
---|
106 | ztva(:,:)=ztv(:,:) |
---|
107 | ztva_est(:,:)=ztva(:,:) |
---|
108 | ztla(:,:)=zthl(:,:) |
---|
109 | zqta(:,:)=po(:,:) |
---|
110 | zha(:,:) = ztva(:,:) |
---|
111 | else |
---|
112 | ztva(:,:)=0. |
---|
113 | ztva_est(:,:)=0. |
---|
114 | ztla(:,:)=0. |
---|
115 | zqta(:,:)=0. |
---|
116 | zha(:,:) =0. |
---|
117 | endif |
---|
118 | |
---|
119 | zqla_est(:,:)=0. |
---|
120 | zqsatth(:,:)=0. |
---|
121 | zqla(:,:)=0. |
---|
122 | detr_star(:,:)=0. |
---|
123 | entr_star(:,:)=0. |
---|
124 | alim_star(:,:)=0. |
---|
125 | alim_star_tot(:)=0. |
---|
126 | csc(:,:)=0. |
---|
127 | detr(:,:)=0. |
---|
128 | entr(:,:)=0. |
---|
129 | zw2(:,:)=0. |
---|
130 | w_est(:,:)=0. |
---|
131 | f_star(:,:)=0. |
---|
132 | wa_moy(:,:)=0. |
---|
133 | linter(:)=1. |
---|
134 | linter(:)=1. |
---|
135 | |
---|
136 | ! Initialisation des variables entieres |
---|
137 | lmix(:)=1 |
---|
138 | lmix_bis(:)=2 |
---|
139 | wmaxa(:)=0. |
---|
140 | lalim(:)=1 |
---|
141 | |
---|
142 | !------------------------------------------------------------------------- |
---|
143 | ! On ne considere comme actif que les colonnes dont les deux premieres |
---|
144 | ! couches sont instables. |
---|
145 | !------------------------------------------------------------------------- |
---|
146 | active(:)=ztv(:,1)>ztv(:,2) |
---|
147 | |
---|
148 | !------------------------------------------------------------------------- |
---|
149 | ! Definition de l'alimentation a l'origine dans thermcell_init |
---|
150 | !------------------------------------------------------------------------- |
---|
151 | do l=1,klev-1 |
---|
152 | do ig=1,ngrid |
---|
153 | if (ztv(ig,l)> ztv(ig,l+1) .and. ztv(ig,1)>=ztv(ig,l) ) then |
---|
154 | alim_star(ig,l)=MAX((ztv(ig,l)-ztv(ig,l+1)),0.) & |
---|
155 | & *sqrt(zlev(ig,l+1)) |
---|
156 | lalim(ig)=l+1 |
---|
157 | alim_star_tot(ig)=alim_star_tot(ig)+alim_star(ig,l) |
---|
158 | endif |
---|
159 | enddo |
---|
160 | enddo |
---|
161 | do l=1,klev |
---|
162 | do ig=1,ngrid |
---|
163 | if (alim_star_tot(ig) > 1.e-10 ) then |
---|
164 | alim_star(ig,l)=alim_star(ig,l)/alim_star_tot(ig) |
---|
165 | endif |
---|
166 | enddo |
---|
167 | enddo |
---|
168 | alim_star_tot(:)=1. |
---|
169 | |
---|
170 | |
---|
171 | !------------------------------------------------------------------------------ |
---|
172 | ! Calcul dans la premiere couche |
---|
173 | ! On decide dans cette version que le thermique n'est actif que si la premiere |
---|
174 | ! couche est instable. |
---|
175 | ! Pourrait etre change si on veut que le thermiques puisse se déclencher |
---|
176 | ! dans une couche l>1 |
---|
177 | !------------------------------------------------------------------------------ |
---|
178 | do ig=1,ngrid |
---|
179 | ! Le panache va prendre au debut les caracteristiques de l'air contenu |
---|
180 | ! dans cette couche. |
---|
181 | if (active(ig)) then |
---|
182 | ztla(ig,1)=zthl(ig,1) |
---|
183 | zqta(ig,1)=po(ig,1) |
---|
184 | zqla(ig,1)=zl(ig,1) |
---|
185 | !cr: attention, prise en compte de f*(1)=1 |
---|
186 | f_star(ig,2)=alim_star(ig,1) |
---|
187 | zw2(ig,2)=2.*RG*(ztv(ig,1)-ztv(ig,2))/ztv(ig,2) & |
---|
188 | & *(zlev(ig,2)-zlev(ig,1)) & |
---|
189 | & *0.4*pphi(ig,1)/(pphi(ig,2)-pphi(ig,1)) |
---|
190 | w_est(ig,2)=zw2(ig,2) |
---|
191 | endif |
---|
192 | enddo |
---|
193 | ! |
---|
194 | |
---|
195 | !============================================================================== |
---|
196 | !boucle de calcul de la vitesse verticale dans le thermique |
---|
197 | !============================================================================== |
---|
198 | do l=2,klev-1 |
---|
199 | !============================================================================== |
---|
200 | |
---|
201 | |
---|
202 | ! On decide si le thermique est encore actif ou non |
---|
203 | ! AFaire : Il faut sans doute ajouter entr_star a alim_star dans ce test |
---|
204 | do ig=1,ngrid |
---|
205 | active(ig)=active(ig) & |
---|
206 | & .and. zw2(ig,l)>1.e-10 & |
---|
207 | & .and. f_star(ig,l)+alim_star(ig,l)>1.e-10 |
---|
208 | enddo |
---|
209 | |
---|
210 | |
---|
211 | |
---|
212 | ! Premier calcul de la vitesse verticale a partir de la temperature |
---|
213 | ! potentielle virtuelle |
---|
214 | ! if (1.eq.1) then |
---|
215 | ! w_est(ig,3)=zw2(ig,2)* & |
---|
216 | ! & ((f_star(ig,2))**2) & |
---|
217 | ! & /(f_star(ig,2)+alim_star(ig,2))**2+ & |
---|
218 | ! & 2.*RG*(ztva(ig,2)-ztv(ig,2))/ztv(ig,2) & |
---|
219 | ! & *(zlev(ig,3)-zlev(ig,2)) |
---|
220 | ! endif |
---|
221 | |
---|
222 | |
---|
223 | !--------------------------------------------------------------------------- |
---|
224 | ! calcul des proprietes thermodynamiques et de la vitesse de la couche l |
---|
225 | ! sans tenir compte du detrainement et de l'entrainement dans cette |
---|
226 | ! couche |
---|
227 | ! Ici encore, on doit pouvoir ajouter entr_star (qui peut etre calculer |
---|
228 | ! avant) a l'alimentation pour avoir un calcul plus propre |
---|
229 | !--------------------------------------------------------------------------- |
---|
230 | |
---|
231 | call thermcell_condens(ngrid,active, & |
---|
232 | & zpspsk(:,l),pplev(:,l),ztla(:,l-1),zqta(:,l-1),zqla_est(:,l)) |
---|
233 | |
---|
234 | do ig=1,ngrid |
---|
235 | if(active(ig)) then |
---|
236 | ztva_est(ig,l) = ztla(ig,l-1)*zpspsk(ig,l)+RLvCp*zqla_est(ig,l) |
---|
237 | zta_est(ig,l)=ztva_est(ig,l) |
---|
238 | ztva_est(ig,l) = ztva_est(ig,l)/zpspsk(ig,l) |
---|
239 | ztva_est(ig,l) = ztva_est(ig,l)*(1.+RETV*(zqta(ig,l-1) & |
---|
240 | & -zqla_est(ig,l))-zqla_est(ig,l)) |
---|
241 | |
---|
242 | if (1.eq.0) then |
---|
243 | !calcul de w_est sans prendre en compte le drag |
---|
244 | w_est(ig,l+1)=zw2(ig,l)* & |
---|
245 | & ((f_star(ig,l))**2) & |
---|
246 | & /(f_star(ig,l)+alim_star(ig,l))**2+ & |
---|
247 | & 2.*RG*(ztva_est(ig,l)-ztv(ig,l))/ztv(ig,l) & |
---|
248 | & *(zlev(ig,l+1)-zlev(ig,l)) |
---|
249 | else |
---|
250 | |
---|
251 | zdz=zlev(ig,l+1)-zlev(ig,l) |
---|
252 | zalpha=f0(ig)*f_star(ig,l)/sqrt(w_est(ig,l))/rhobarz(ig,l) |
---|
253 | zbuoy=RG*(ztva_est(ig,l)-ztv(ig,l))/ztv(ig,l) |
---|
254 | zdrag=fact_epsilon/(zalpha**expa) |
---|
255 | zw2fact=zbuoy/zdrag*a1 |
---|
256 | w_est(ig,l+1)=(w_est(ig,l)-zw2fact)*exp(-2.*zdrag/(1+fact_gamma)*zdz) & |
---|
257 | & +zw2fact |
---|
258 | |
---|
259 | endif |
---|
260 | |
---|
261 | if (w_est(ig,l+1).lt.0.) then |
---|
262 | w_est(ig,l+1)=zw2(ig,l) |
---|
263 | endif |
---|
264 | endif |
---|
265 | enddo |
---|
266 | |
---|
267 | !------------------------------------------------- |
---|
268 | !calcul des taux d'entrainement et de detrainement |
---|
269 | !------------------------------------------------- |
---|
270 | |
---|
271 | do ig=1,ngrid |
---|
272 | if (active(ig)) then |
---|
273 | zdz=zlev(ig,l+1)-zlev(ig,l) |
---|
274 | zbuoy=RG*(ztva_est(ig,l)-ztv(ig,l))/ztv(ig,l) |
---|
275 | |
---|
276 | ! estimation de la fraction couverte par les thermiques |
---|
277 | zalpha=f0(ig)*f_star(ig,l)/sqrt(w_est(ig,l))/rhobarz(ig,l) |
---|
278 | |
---|
279 | !calcul de la soumission papier |
---|
280 | ! Calcul du taux d'entrainement entr_star (epsilon) |
---|
281 | entr_star(ig,l)=f_star(ig,l)*zdz * ( zfact * MAX(0., & |
---|
282 | & a1*zbuoy/w_est(ig,l+1) & |
---|
283 | & - fact_epsilon/zalpha**expa ) & |
---|
284 | & +0. ) |
---|
285 | |
---|
286 | !calcul du taux de detrainment (delta) |
---|
287 | ! detr_star(ig,l)=f_star(ig,l)*zdz * ( & |
---|
288 | ! & MAX(1.e-3, & |
---|
289 | ! & -fact_gamma2*a1*zbuoy/w_est(ig,l+1) & |
---|
290 | ! & +0.01*(max(zqta(ig,l-1)-po(ig,l),0.)/(po(ig,l))/(w_est(ig,l+1)))**0.5 & |
---|
291 | ! & +0. )) |
---|
292 | |
---|
293 | m=0.5 |
---|
294 | |
---|
295 | detr_star(ig,l)=1.*f_star(ig,l)*zdz * & |
---|
296 | & MAX(5.e-4,-fact_gamma2*a1*(1./w_est(ig,l+1))*((1.-(1.-m)/(1.+70*zqta(ig,l-1)))*zbuoy & |
---|
297 | & -40*(1.-m)*(max(zqta(ig,l-1)-po(ig,l),0.))/(1.+70*zqta(ig,l-1)) ) ) |
---|
298 | |
---|
299 | ! detr_star(ig,l)=f_star(ig,l)*zdz * ( & |
---|
300 | ! & MAX(0.0, & |
---|
301 | ! & -fact_gamma2*a1*zbuoy/w_est(ig,l+1) & |
---|
302 | ! & +20*(max(zqta(ig,l-1)-po(ig,l),0.))**1*(zalpha/w_est(ig,l+1))**0.5 & |
---|
303 | ! & +0. )) |
---|
304 | |
---|
305 | |
---|
306 | ! En dessous de lalim, on prend le max de alim_star et entr_star pour |
---|
307 | ! alim_star et 0 sinon |
---|
308 | if (l.lt.lalim(ig)) then |
---|
309 | alim_star(ig,l)=max(alim_star(ig,l),entr_star(ig,l)) |
---|
310 | entr_star(ig,l)=0. |
---|
311 | endif |
---|
312 | |
---|
313 | !attention test |
---|
314 | ! if (detr_star(ig,l).gt.(f_star(ig,l)+alim_star(ig,l)+entr_star(ig,l))) then |
---|
315 | ! detr_star(ig,l)=f_star(ig,l)+alim_star(ig,l)+entr_star(ig,l) |
---|
316 | ! endif |
---|
317 | ! Calcul du flux montant normalise |
---|
318 | f_star(ig,l+1)=f_star(ig,l)+alim_star(ig,l)+entr_star(ig,l) & |
---|
319 | & -detr_star(ig,l) |
---|
320 | |
---|
321 | endif |
---|
322 | enddo |
---|
323 | |
---|
324 | !---------------------------------------------------------------------------- |
---|
325 | !calcul de la vitesse verticale en melangeant Tl et qt du thermique |
---|
326 | !--------------------------------------------------------------------------- |
---|
327 | activetmp(:)=active(:) .and. f_star(:,l+1)>1.e-10 |
---|
328 | do ig=1,ngrid |
---|
329 | if (activetmp(ig)) then |
---|
330 | Zsat=.false. |
---|
331 | ztla(ig,l)=(f_star(ig,l)*ztla(ig,l-1)+ & |
---|
332 | & (alim_star(ig,l)+entr_star(ig,l))*zthl(ig,l)) & |
---|
333 | & /(f_star(ig,l+1)+detr_star(ig,l)) |
---|
334 | zqta(ig,l)=(f_star(ig,l)*zqta(ig,l-1)+ & |
---|
335 | & (alim_star(ig,l)+entr_star(ig,l))*po(ig,l)) & |
---|
336 | & /(f_star(ig,l+1)+detr_star(ig,l)) |
---|
337 | |
---|
338 | endif |
---|
339 | enddo |
---|
340 | |
---|
341 | call thermcell_condens(ngrid,activetmp,zpspsk(:,l),pplev(:,l),ztla(:,l),zqta(:,l),zqla(:,l)) |
---|
342 | |
---|
343 | |
---|
344 | do ig=1,ngrid |
---|
345 | if (activetmp(ig)) then |
---|
346 | ! on ecrit de maniere conservative (sat ou non) |
---|
347 | ! T = Tl +Lv/Cp ql |
---|
348 | ztva(ig,l) = ztla(ig,l)*zpspsk(ig,l)+RLvCp*zqla(ig,l) |
---|
349 | ztva(ig,l) = ztva(ig,l)/zpspsk(ig,l) |
---|
350 | !on rajoute le calcul de zha pour diagnostiques (temp potentielle) |
---|
351 | zha(ig,l) = ztva(ig,l) |
---|
352 | ztva(ig,l) = ztva(ig,l)*(1.+RETV*(zqta(ig,l) & |
---|
353 | & -zqla(ig,l))-zqla(ig,l)) |
---|
354 | |
---|
355 | !on ecrit zqsat |
---|
356 | zqsatth(ig,l)=qsatbef |
---|
357 | |
---|
358 | !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! |
---|
359 | ! zw2(ig,l+1)=& |
---|
360 | ! & zw2(ig,l)*(1-fact_epsilon/(1.+fact_gamma)*2.*(zlev(ig,l+1)-zlev(ig,l))) & |
---|
361 | ! & +2.*RG*(ztva(ig,l)-ztv(ig,l))/ztv(ig,l) & |
---|
362 | ! & *1./(1.+fact_gamma) & |
---|
363 | ! & *(zlev(ig,l+1)-zlev(ig,l)) |
---|
364 | !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! |
---|
365 | ! La meme en plus modulaire : |
---|
366 | zbuoy=RG*(ztva(ig,l)-ztv(ig,l))/ztv(ig,l) |
---|
367 | zdz=zlev(ig,l+1)-zlev(ig,l) |
---|
368 | |
---|
369 | |
---|
370 | zeps=(entr_star(ig,l)+alim_star(ig,l))/(f_star(ig,l)*zdz) |
---|
371 | |
---|
372 | !if (1==0) then |
---|
373 | ! zw2modif=zw2(ig,l)*(1-fact_epsilon/(1.+fact_gamma)*2.*zdz) |
---|
374 | ! zdw2=2.*zbuoy/(1.+fact_gamma)*zdz |
---|
375 | ! zw2(ig,l+1)=zw2modif+zdw2 |
---|
376 | !else |
---|
377 | zdrag=fact_epsilon/(zalpha**expa) |
---|
378 | zw2fact=zbuoy/zdrag*a1 |
---|
379 | zw2(ig,l+1)=(zw2(ig,l)-zw2fact)*exp(-2.*zdrag/(1+fact_gamma)*zdz) & |
---|
380 | & +zw2fact |
---|
381 | !endif |
---|
382 | |
---|
383 | endif |
---|
384 | enddo |
---|
385 | |
---|
386 | if (prt_level.ge.20) print*,'coucou calcul detr 460: ig, l',ig, l |
---|
387 | ! |
---|
388 | !--------------------------------------------------------------------------- |
---|
389 | !initialisations pour le calcul de la hauteur du thermique, de l'inversion et de la vitesse verticale max |
---|
390 | !--------------------------------------------------------------------------- |
---|
391 | |
---|
392 | nbpb=0 |
---|
393 | do ig=1,ngrid |
---|
394 | if (zw2(ig,l+1)>0. .and. zw2(ig,l+1).lt.1.e-10) then |
---|
395 | ! stop'On tombe sur le cas particulier de thermcell_dry' |
---|
396 | ! print*,'On tombe sur le cas particulier de thermcell_plume' |
---|
397 | nbpb=nbpb+1 |
---|
398 | zw2(ig,l+1)=0. |
---|
399 | linter(ig)=l+1 |
---|
400 | endif |
---|
401 | |
---|
402 | if (zw2(ig,l+1).lt.0.) then |
---|
403 | linter(ig)=(l*(zw2(ig,l+1)-zw2(ig,l)) & |
---|
404 | & -zw2(ig,l))/(zw2(ig,l+1)-zw2(ig,l)) |
---|
405 | zw2(ig,l+1)=0. |
---|
406 | endif |
---|
407 | |
---|
408 | wa_moy(ig,l+1)=sqrt(zw2(ig,l+1)) |
---|
409 | |
---|
410 | if (wa_moy(ig,l+1).gt.wmaxa(ig)) then |
---|
411 | ! lmix est le niveau de la couche ou w (wa_moy) est maximum |
---|
412 | !on rajoute le calcul de lmix_bis |
---|
413 | if (zqla(ig,l).lt.1.e-10) then |
---|
414 | lmix_bis(ig)=l+1 |
---|
415 | endif |
---|
416 | lmix(ig)=l+1 |
---|
417 | wmaxa(ig)=wa_moy(ig,l+1) |
---|
418 | endif |
---|
419 | enddo |
---|
420 | |
---|
421 | if (nbpb>0) then |
---|
422 | print*,'WARNING on tombe ',nbpb,' x sur un pb pour l=',l,' dans thermcell_plume' |
---|
423 | endif |
---|
424 | |
---|
425 | !========================================================================= |
---|
426 | ! FIN DE LA BOUCLE VERTICALE |
---|
427 | enddo |
---|
428 | !========================================================================= |
---|
429 | |
---|
430 | !on recalcule alim_star_tot |
---|
431 | do ig=1,ngrid |
---|
432 | alim_star_tot(ig)=0. |
---|
433 | enddo |
---|
434 | do ig=1,ngrid |
---|
435 | do l=1,lalim(ig)-1 |
---|
436 | alim_star_tot(ig)=alim_star_tot(ig)+alim_star(ig,l) |
---|
437 | enddo |
---|
438 | enddo |
---|
439 | |
---|
440 | |
---|
441 | if (prt_level.ge.20) print*,'coucou calcul detr 470: ig, l', ig, l |
---|
442 | |
---|
443 | |
---|
444 | return |
---|
445 | end |
---|
446 | |
---|
447 | !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! |
---|
448 | !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! |
---|
449 | !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! |
---|
450 | !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! |
---|
451 | !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! |
---|
452 | !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! |
---|
453 | SUBROUTINE thermcellV1_plume(itap,ngrid,klev,ptimestep,ztv,zthl,po,zl,rhobarz, & |
---|
454 | & zlev,pplev,pphi,zpspsk,alim_star,alim_star_tot, & |
---|
455 | & lalim,f0,detr_star,entr_star,f_star,csc,ztva, & |
---|
456 | & ztla,zqla,zqta,zha,zw2,w_est,ztva_est,zqsatth,lmix,lmix_bis,linter & |
---|
457 | & ,lev_out,lunout1,igout) |
---|
458 | |
---|
459 | !-------------------------------------------------------------------------- |
---|
460 | !thermcell_plume: calcule les valeurs de qt, thetal et w dans l ascendance |
---|
461 | ! Version conforme a l'article de Rio et al. 2010. |
---|
462 | ! Code ecrit par Catherine Rio, Arnaud Jam et Frederic Hourdin |
---|
463 | !-------------------------------------------------------------------------- |
---|
464 | |
---|
465 | IMPLICIT NONE |
---|
466 | |
---|
467 | #include "YOMCST.h" |
---|
468 | #include "YOETHF.h" |
---|
469 | #include "FCTTRE.h" |
---|
470 | #include "iniprint.h" |
---|
471 | #include "thermcell.h" |
---|
472 | |
---|
473 | INTEGER itap |
---|
474 | INTEGER lunout1,igout |
---|
475 | INTEGER ngrid,klev |
---|
476 | REAL ptimestep |
---|
477 | REAL ztv(ngrid,klev) |
---|
478 | REAL zthl(ngrid,klev) |
---|
479 | REAL po(ngrid,klev) |
---|
480 | REAL zl(ngrid,klev) |
---|
481 | REAL rhobarz(ngrid,klev) |
---|
482 | REAL zlev(ngrid,klev+1) |
---|
483 | REAL pplev(ngrid,klev+1) |
---|
484 | REAL pphi(ngrid,klev) |
---|
485 | REAL zpspsk(ngrid,klev) |
---|
486 | REAL alim_star(ngrid,klev) |
---|
487 | REAL f0(ngrid) |
---|
488 | INTEGER lalim(ngrid) |
---|
489 | integer lev_out ! niveau pour les print |
---|
490 | integer nbpb |
---|
491 | |
---|
492 | real alim_star_tot(ngrid) |
---|
493 | |
---|
494 | REAL ztva(ngrid,klev) |
---|
495 | REAL ztla(ngrid,klev) |
---|
496 | REAL zqla(ngrid,klev) |
---|
497 | REAL zqta(ngrid,klev) |
---|
498 | REAL zha(ngrid,klev) |
---|
499 | |
---|
500 | REAL detr_star(ngrid,klev) |
---|
501 | REAL coefc |
---|
502 | REAL entr_star(ngrid,klev) |
---|
503 | REAL detr(ngrid,klev) |
---|
504 | REAL entr(ngrid,klev) |
---|
505 | |
---|
506 | REAL csc(ngrid,klev) |
---|
507 | |
---|
508 | REAL zw2(ngrid,klev+1) |
---|
509 | REAL w_est(ngrid,klev+1) |
---|
510 | REAL f_star(ngrid,klev+1) |
---|
511 | REAL wa_moy(ngrid,klev+1) |
---|
512 | |
---|
513 | REAL ztva_est(ngrid,klev) |
---|
514 | REAL zqla_est(ngrid,klev) |
---|
515 | REAL zqsatth(ngrid,klev) |
---|
516 | REAL zta_est(ngrid,klev) |
---|
517 | REAL ztemp(ngrid),zqsat(ngrid) |
---|
518 | REAL zdw2 |
---|
519 | REAL zw2modif |
---|
520 | REAL zw2fact |
---|
521 | REAL zeps(ngrid,klev) |
---|
522 | |
---|
523 | REAL linter(ngrid) |
---|
524 | INTEGER lmix(ngrid) |
---|
525 | INTEGER lmix_bis(ngrid) |
---|
526 | REAL wmaxa(ngrid) |
---|
527 | |
---|
528 | INTEGER ig,l,k |
---|
529 | |
---|
530 | real zdz,zbuoy(ngrid,klev),zalpha,gamma(ngrid,klev),zdqt(ngrid,klev),zw2m |
---|
531 | real zbuoybis |
---|
532 | real zcor,zdelta,zcvm5,qlbef,zdz2 |
---|
533 | real betalpha,zbetalpha |
---|
534 | real eps, afact |
---|
535 | REAL REPS,RLvCp,DDT0 |
---|
536 | PARAMETER (DDT0=.01) |
---|
537 | logical Zsat |
---|
538 | LOGICAL active(ngrid),activetmp(ngrid) |
---|
539 | REAL fact_gamma,fact_epsilon,fact_gamma2,fact_epsilon2 |
---|
540 | REAL c2(ngrid,klev) |
---|
541 | Zsat=.false. |
---|
542 | ! Initialisation |
---|
543 | |
---|
544 | RLvCp = RLVTT/RCPD |
---|
545 | fact_epsilon=0.002 |
---|
546 | betalpha=0.9 |
---|
547 | afact=2./3. |
---|
548 | |
---|
549 | zbetalpha=betalpha/(1.+betalpha) |
---|
550 | |
---|
551 | |
---|
552 | ! Initialisations des variables reeles |
---|
553 | if (1==0) then |
---|
554 | ztva(:,:)=ztv(:,:) |
---|
555 | ztva_est(:,:)=ztva(:,:) |
---|
556 | ztla(:,:)=zthl(:,:) |
---|
557 | zqta(:,:)=po(:,:) |
---|
558 | zha(:,:) = ztva(:,:) |
---|
559 | else |
---|
560 | ztva(:,:)=0. |
---|
561 | ztva_est(:,:)=0. |
---|
562 | ztla(:,:)=0. |
---|
563 | zqta(:,:)=0. |
---|
564 | zha(:,:) =0. |
---|
565 | endif |
---|
566 | |
---|
567 | zqla_est(:,:)=0. |
---|
568 | zqsatth(:,:)=0. |
---|
569 | zqla(:,:)=0. |
---|
570 | detr_star(:,:)=0. |
---|
571 | entr_star(:,:)=0. |
---|
572 | alim_star(:,:)=0. |
---|
573 | alim_star_tot(:)=0. |
---|
574 | csc(:,:)=0. |
---|
575 | detr(:,:)=0. |
---|
576 | entr(:,:)=0. |
---|
577 | zw2(:,:)=0. |
---|
578 | zbuoy(:,:)=0. |
---|
579 | gamma(:,:)=0. |
---|
580 | zeps(:,:)=0. |
---|
581 | w_est(:,:)=0. |
---|
582 | f_star(:,:)=0. |
---|
583 | wa_moy(:,:)=0. |
---|
584 | linter(:)=1. |
---|
585 | ! linter(:)=1. |
---|
586 | ! Initialisation des variables entieres |
---|
587 | lmix(:)=1 |
---|
588 | lmix_bis(:)=2 |
---|
589 | wmaxa(:)=0. |
---|
590 | lalim(:)=1 |
---|
591 | |
---|
592 | |
---|
593 | !------------------------------------------------------------------------- |
---|
594 | ! On ne considere comme actif que les colonnes dont les deux premieres |
---|
595 | ! couches sont instables. |
---|
596 | !------------------------------------------------------------------------- |
---|
597 | active(:)=ztv(:,1)>ztv(:,2) |
---|
598 | |
---|
599 | !------------------------------------------------------------------------- |
---|
600 | ! Definition de l'alimentation a l'origine dans thermcell_init |
---|
601 | !------------------------------------------------------------------------- |
---|
602 | do l=1,klev-1 |
---|
603 | do ig=1,ngrid |
---|
604 | if (ztv(ig,l)> ztv(ig,l+1) .and. ztv(ig,1)>=ztv(ig,l) ) then |
---|
605 | alim_star(ig,l)=MAX((ztv(ig,l)-ztv(ig,l+1)),0.) & |
---|
606 | & *sqrt(zlev(ig,l+1)) |
---|
607 | lalim(ig)=l+1 |
---|
608 | alim_star_tot(ig)=alim_star_tot(ig)+alim_star(ig,l) |
---|
609 | endif |
---|
610 | enddo |
---|
611 | enddo |
---|
612 | do l=1,klev |
---|
613 | do ig=1,ngrid |
---|
614 | if (alim_star_tot(ig) > 1.e-10 ) then |
---|
615 | alim_star(ig,l)=alim_star(ig,l)/alim_star_tot(ig) |
---|
616 | endif |
---|
617 | enddo |
---|
618 | enddo |
---|
619 | alim_star_tot(:)=1. |
---|
620 | |
---|
621 | |
---|
622 | |
---|
623 | !------------------------------------------------------------------------------ |
---|
624 | ! Calcul dans la premiere couche |
---|
625 | ! On decide dans cette version que le thermique n'est actif que si la premiere |
---|
626 | ! couche est instable. |
---|
627 | ! Pourrait etre change si on veut que le thermiques puisse se déclencher |
---|
628 | ! dans une couche l>1 |
---|
629 | !------------------------------------------------------------------------------ |
---|
630 | do ig=1,ngrid |
---|
631 | ! Le panache va prendre au debut les caracteristiques de l'air contenu |
---|
632 | ! dans cette couche. |
---|
633 | if (active(ig)) then |
---|
634 | ztla(ig,1)=zthl(ig,1) |
---|
635 | zqta(ig,1)=po(ig,1) |
---|
636 | zqla(ig,1)=zl(ig,1) |
---|
637 | !cr: attention, prise en compte de f*(1)=1 |
---|
638 | f_star(ig,2)=alim_star(ig,1) |
---|
639 | zw2(ig,2)=2.*RG*(ztv(ig,1)-ztv(ig,2))/ztv(ig,2) & |
---|
640 | & *(zlev(ig,2)-zlev(ig,1)) & |
---|
641 | & *0.4*pphi(ig,1)/(pphi(ig,2)-pphi(ig,1)) |
---|
642 | w_est(ig,2)=zw2(ig,2) |
---|
643 | endif |
---|
644 | enddo |
---|
645 | ! |
---|
646 | |
---|
647 | !============================================================================== |
---|
648 | !boucle de calcul de la vitesse verticale dans le thermique |
---|
649 | !============================================================================== |
---|
650 | do l=2,klev-1 |
---|
651 | !============================================================================== |
---|
652 | |
---|
653 | |
---|
654 | ! On decide si le thermique est encore actif ou non |
---|
655 | ! AFaire : Il faut sans doute ajouter entr_star a alim_star dans ce test |
---|
656 | do ig=1,ngrid |
---|
657 | active(ig)=active(ig) & |
---|
658 | & .and. zw2(ig,l)>1.e-10 & |
---|
659 | & .and. f_star(ig,l)+alim_star(ig,l)>1.e-10 |
---|
660 | enddo |
---|
661 | |
---|
662 | |
---|
663 | |
---|
664 | !--------------------------------------------------------------------------- |
---|
665 | ! calcul des proprietes thermodynamiques et de la vitesse de la couche l |
---|
666 | ! sans tenir compte du detrainement et de l'entrainement dans cette |
---|
667 | ! couche |
---|
668 | ! C'est a dire qu'on suppose |
---|
669 | ! ztla(l)=ztla(l-1) et zqta(l)=zqta(l-1) |
---|
670 | ! Ici encore, on doit pouvoir ajouter entr_star (qui peut etre calculer |
---|
671 | ! avant) a l'alimentation pour avoir un calcul plus propre |
---|
672 | !--------------------------------------------------------------------------- |
---|
673 | |
---|
674 | ztemp(:)=zpspsk(:,l)*ztla(:,l-1) |
---|
675 | call thermcell_qsat(ngrid,active,pplev(:,l),ztemp,zqta(:,l-1),zqsat(:)) |
---|
676 | |
---|
677 | do ig=1,ngrid |
---|
678 | ! print*,'active',active(ig),ig,l |
---|
679 | if(active(ig)) then |
---|
680 | zqla_est(ig,l)=max(0.,zqta(ig,l-1)-zqsat(ig)) |
---|
681 | ztva_est(ig,l) = ztla(ig,l-1)*zpspsk(ig,l)+RLvCp*zqla_est(ig,l) |
---|
682 | zta_est(ig,l)=ztva_est(ig,l) |
---|
683 | ztva_est(ig,l) = ztva_est(ig,l)/zpspsk(ig,l) |
---|
684 | ztva_est(ig,l) = ztva_est(ig,l)*(1.+RETV*(zqta(ig,l-1) & |
---|
685 | & -zqla_est(ig,l))-zqla_est(ig,l)) |
---|
686 | |
---|
687 | !------------------------------------------------ |
---|
688 | !AJAM:nouveau calcul de w² |
---|
689 | !------------------------------------------------ |
---|
690 | zdz=zlev(ig,l+1)-zlev(ig,l) |
---|
691 | zbuoy(ig,l)=RG*(ztva_est(ig,l)-ztv(ig,l))/ztv(ig,l) |
---|
692 | |
---|
693 | zw2fact=fact_epsilon*2.*zdz/(1.+betalpha) |
---|
694 | zdw2=(afact)*zbuoy(ig,l)/(fact_epsilon) |
---|
695 | w_est(ig,l+1)=Max(0.0001,exp(-zw2fact)*(w_est(ig,l)-zdw2)+zdw2) |
---|
696 | |
---|
697 | |
---|
698 | if (w_est(ig,l+1).lt.0.) then |
---|
699 | w_est(ig,l+1)=zw2(ig,l) |
---|
700 | endif |
---|
701 | endif |
---|
702 | enddo |
---|
703 | |
---|
704 | |
---|
705 | !------------------------------------------------- |
---|
706 | !calcul des taux d'entrainement et de detrainement |
---|
707 | !------------------------------------------------- |
---|
708 | |
---|
709 | do ig=1,ngrid |
---|
710 | if (active(ig)) then |
---|
711 | |
---|
712 | zw2m=max(0.5*(w_est(ig,l)+w_est(ig,l+1)),0.1) |
---|
713 | zw2m=w_est(ig,l+1) |
---|
714 | zdz=zlev(ig,l+1)-zlev(ig,l) |
---|
715 | zbuoy(ig,l)=RG*(ztva_est(ig,l)-ztv(ig,l))/ztv(ig,l) |
---|
716 | ! zbuoybis=zbuoy(ig,l)+RG*0.1/300. |
---|
717 | zbuoybis=zbuoy(ig,l) |
---|
718 | zalpha=f0(ig)*f_star(ig,l)/sqrt(w_est(ig,l+1))/rhobarz(ig,l) |
---|
719 | zdqt(ig,l)=max(zqta(ig,l-1)-po(ig,l),0.)/po(ig,l) |
---|
720 | |
---|
721 | |
---|
722 | entr_star(ig,l)=f_star(ig,l)*zdz* zbetalpha*MAX(0., & |
---|
723 | & afact*zbuoybis/zw2m - fact_epsilon ) |
---|
724 | |
---|
725 | |
---|
726 | detr_star(ig,l)=f_star(ig,l)*zdz & |
---|
727 | & *MAX(1.e-3, -afact*zbetalpha*zbuoy(ig,l)/zw2m & |
---|
728 | & + 0.012*(zdqt(ig,l)/zw2m)**0.5 ) |
---|
729 | |
---|
730 | ! En dessous de lalim, on prend le max de alim_star et entr_star pour |
---|
731 | ! alim_star et 0 sinon |
---|
732 | if (l.lt.lalim(ig)) then |
---|
733 | alim_star(ig,l)=max(alim_star(ig,l),entr_star(ig,l)) |
---|
734 | entr_star(ig,l)=0. |
---|
735 | endif |
---|
736 | |
---|
737 | ! Calcul du flux montant normalise |
---|
738 | f_star(ig,l+1)=f_star(ig,l)+alim_star(ig,l)+entr_star(ig,l) & |
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739 | & -detr_star(ig,l) |
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740 | |
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741 | endif |
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742 | enddo |
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743 | |
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744 | |
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745 | !---------------------------------------------------------------------------- |
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746 | !calcul de la vitesse verticale en melangeant Tl et qt du thermique |
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747 | !--------------------------------------------------------------------------- |
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748 | activetmp(:)=active(:) .and. f_star(:,l+1)>1.e-10 |
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749 | do ig=1,ngrid |
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750 | if (activetmp(ig)) then |
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751 | Zsat=.false. |
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752 | ztla(ig,l)=(f_star(ig,l)*ztla(ig,l-1)+ & |
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753 | & (alim_star(ig,l)+entr_star(ig,l))*zthl(ig,l)) & |
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754 | & /(f_star(ig,l+1)+detr_star(ig,l)) |
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755 | zqta(ig,l)=(f_star(ig,l)*zqta(ig,l-1)+ & |
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756 | & (alim_star(ig,l)+entr_star(ig,l))*po(ig,l)) & |
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757 | & /(f_star(ig,l+1)+detr_star(ig,l)) |
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758 | |
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759 | endif |
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760 | enddo |
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761 | |
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762 | ztemp(:)=zpspsk(:,l)*ztla(:,l) |
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763 | call thermcell_qsat(ngrid,activetmp,pplev(:,l),ztemp,zqta(:,l),zqsatth(:,l)) |
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764 | |
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765 | do ig=1,ngrid |
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766 | if (activetmp(ig)) then |
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767 | ! on ecrit de maniere conservative (sat ou non) |
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768 | ! T = Tl +Lv/Cp ql |
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769 | zqla(ig,l)=max(0.,zqta(ig,l)-zqsatth(ig,l)) |
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770 | ztva(ig,l) = ztla(ig,l)*zpspsk(ig,l)+RLvCp*zqla(ig,l) |
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771 | ztva(ig,l) = ztva(ig,l)/zpspsk(ig,l) |
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772 | !on rajoute le calcul de zha pour diagnostiques (temp potentielle) |
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773 | zha(ig,l) = ztva(ig,l) |
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774 | ztva(ig,l) = ztva(ig,l)*(1.+RETV*(zqta(ig,l) & |
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775 | & -zqla(ig,l))-zqla(ig,l)) |
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776 | zbuoy(ig,l)=RG*(ztva(ig,l)-ztv(ig,l))/ztv(ig,l) |
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777 | zdz=zlev(ig,l+1)-zlev(ig,l) |
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778 | zeps(ig,l)=(entr_star(ig,l)+alim_star(ig,l))/(f_star(ig,l)*zdz) |
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779 | |
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780 | zw2fact=fact_epsilon*2.*zdz/(1.+betalpha) |
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781 | zdw2=afact*zbuoy(ig,l)/(fact_epsilon) |
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782 | zw2(ig,l+1)=Max(0.0001,exp(-zw2fact)*(zw2(ig,l)-zdw2)+zdw2) |
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783 | endif |
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784 | enddo |
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785 | |
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786 | if (prt_level.ge.20) print*,'coucou calcul detr 460: ig, l',ig, l |
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787 | ! |
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788 | !--------------------------------------------------------------------------- |
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789 | !initialisations pour le calcul de la hauteur du thermique, de l'inversion et de la vitesse verticale max |
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790 | !--------------------------------------------------------------------------- |
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791 | |
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792 | nbpb=0 |
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793 | do ig=1,ngrid |
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794 | if (zw2(ig,l+1)>0. .and. zw2(ig,l+1).lt.1.e-10) then |
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795 | ! stop'On tombe sur le cas particulier de thermcell_dry' |
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796 | ! print*,'On tombe sur le cas particulier de thermcell_plume' |
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797 | nbpb=nbpb+1 |
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798 | zw2(ig,l+1)=0. |
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799 | linter(ig)=l+1 |
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800 | endif |
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801 | |
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802 | if (zw2(ig,l+1).lt.0.) then |
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803 | linter(ig)=(l*(zw2(ig,l+1)-zw2(ig,l)) & |
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804 | & -zw2(ig,l))/(zw2(ig,l+1)-zw2(ig,l)) |
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805 | zw2(ig,l+1)=0. |
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806 | endif |
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807 | |
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808 | wa_moy(ig,l+1)=sqrt(zw2(ig,l+1)) |
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809 | |
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810 | if (wa_moy(ig,l+1).gt.wmaxa(ig)) then |
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811 | ! lmix est le niveau de la couche ou w (wa_moy) est maximum |
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812 | !on rajoute le calcul de lmix_bis |
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813 | if (zqla(ig,l).lt.1.e-10) then |
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814 | lmix_bis(ig)=l+1 |
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815 | endif |
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816 | lmix(ig)=l+1 |
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817 | wmaxa(ig)=wa_moy(ig,l+1) |
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818 | endif |
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819 | enddo |
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820 | |
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821 | if (nbpb>0) then |
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822 | print*,'WARNING on tombe ',nbpb,' x sur un pb pour l=',l,' dans thermcell_plume' |
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823 | endif |
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824 | |
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825 | !========================================================================= |
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826 | ! FIN DE LA BOUCLE VERTICALE |
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827 | enddo |
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828 | !========================================================================= |
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829 | |
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830 | !on recalcule alim_star_tot |
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831 | do ig=1,ngrid |
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832 | alim_star_tot(ig)=0. |
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833 | enddo |
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834 | do ig=1,ngrid |
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835 | do l=1,lalim(ig)-1 |
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836 | alim_star_tot(ig)=alim_star_tot(ig)+alim_star(ig,l) |
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837 | enddo |
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838 | enddo |
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839 | |
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840 | |
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841 | if (prt_level.ge.20) print*,'coucou calcul detr 470: ig, l', ig, l |
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842 | |
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843 | #undef wrgrads_thermcell |
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844 | #ifdef wrgrads_thermcell |
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845 | call wrgradsfi(1,klev,entr_star(igout,1:klev),'esta ','esta ') |
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846 | call wrgradsfi(1,klev,detr_star(igout,1:klev),'dsta ','dsta ') |
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847 | call wrgradsfi(1,klev,zbuoy(igout,1:klev),'buoy ','buoy ') |
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848 | call wrgradsfi(1,klev,zdqt(igout,1:klev),'dqt ','dqt ') |
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849 | call wrgradsfi(1,klev,w_est(igout,1:klev),'w_est ','w_est ') |
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850 | call wrgradsfi(1,klev,w_est(igout,2:klev+1),'w_es2 ','w_es2 ') |
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851 | call wrgradsfi(1,klev,zw2(igout,1:klev),'zw2A ','zw2A ') |
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852 | #endif |
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853 | |
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854 | |
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855 | return |
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856 | end |
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857 | |
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