source: LMDZ5/branches/LMDZ5_SPLA/libf/phylmd/hbtm.F90 @ 4934

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fixed source form. The conversion was done using the polish mode of
the NAG Fortran Compiler.

In addition to converting to free source form, the processing of the
files also:

-- indented the code (including comments);

-- set Fortran keywords to uppercase, and set all other identifiers
to lower case;

-- added qualifiers to end statements (for example "end subroutine
conflx", instead of "end");

-- changed the terminating statements of all DO loops so that each
loop ends with an ENDDO statement (instead of a labeled continue).

-- replaced #include by include.
  • 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
    See the license file in the root directory
  • Property svn:eol-style set to native
  • Property svn:executable set to *
  • Property svn:keywords set to Author Date Id Revision
File size: 27.0 KB
Line 
1
2! $Header$
3
4
5SUBROUTINE hbtm(knon, paprs, pplay, t2m, t10m, q2m, q10m, ustar, wstar, &
6    flux_t, flux_q, u, v, t, q, pblh, cape, eauliq, ctei, pblt, therm, trmb1, &
7    trmb2, trmb3, plcl)
8  USE dimphy
9  IMPLICIT NONE
10
11  ! ***************************************************************
12  ! *                                                             *
13  ! * HBTM2   D'apres Holstag&Boville et Troen&Mahrt              *
14  ! *                 JAS 47              BLM                     *
15  ! * Algorithme These Anne Mathieu                               *
16  ! * Critere d'Entrainement Peter Duynkerke (JAS 50)             *
17  ! * written by  : Anne MATHIEU & Alain LAHELLEC, 22/11/99       *
18  ! * features : implem. exces Mathieu                            *
19  ! ***************************************************************
20  ! * mods : decembre 99 passage th a niveau plus bas. voir fixer *
21  ! * la prise du th a z/Lambda = -.2 (max Ray)                   *
22  ! * Autre algo : entrainement ~ Theta+v =cste mais comment=>The?*
23  ! * on peut fixer q a .7qsat(cf non adiab)=>T2 et The2          *
24  ! * voir aussi //KE pblh = niveau The_e ou l = env.             *
25  ! ***************************************************************
26  ! * fin therm a la HBTM passage a forme Mathieu 12/09/2001      *
27  ! ***************************************************************
28  ! *
29
30
31  ! AM Fev 2003
32  ! Adaptation a LMDZ version couplee
33
34  ! Pour le moment on fait passer en argument les grdeurs de surface :
35  ! flux, t,q2m, t,q10m, on va utiliser systematiquement les grdeurs a 2m ms
36  ! on garde la possibilite de changer si besoin est (jusqu'a present la
37  ! forme de HB avec le 1er niveau modele etait conservee)
38
39
40
41
42
43  ! ym#include "dimensions.h"
44  ! ym#include "dimphy.h"
45  include "YOMCST.h"
46  REAL rlvcp, reps
47  ! Arguments:
48
49  INTEGER knon ! nombre de points a calculer
50  ! AM
51  REAL t2m(klon), t10m(klon) ! temperature a 2 et 10m
52  REAL q2m(klon), q10m(klon) ! q a 2 et 10m
53  REAL ustar(klon)
54  REAL wstar(klon) ! w*, convective velocity scale
55  REAL paprs(klon, klev+1) ! pression a inter-couche (Pa)
56  REAL pplay(klon, klev) ! pression au milieu de couche (Pa)
57  REAL flux_t(klon, klev), flux_q(klon, klev) ! Flux
58  REAL u(klon, klev) ! vitesse U (m/s)
59  REAL v(klon, klev) ! vitesse V (m/s)
60  REAL t(klon, klev) ! temperature (K)
61  REAL q(klon, klev) ! vapeur d'eau (kg/kg)
62  ! AM      REAL cd_h(klon) ! coefficient de friction au sol pour chaleur
63  ! AM      REAL cd_m(klon) ! coefficient de friction au sol pour vitesse
64
65  INTEGER isommet
66  ! um      PARAMETER (isommet=klev) ! limite max sommet pbl
67  REAL, PARAMETER :: vk = 0.35 ! Von Karman => passer a .41 ! cf U.Olgstrom
68  REAL, PARAMETER :: ricr = 0.4
69  REAL, PARAMETER :: fak = 8.5 ! b calcul du Prandtl et de dTetas
70  REAL, PARAMETER :: fakn = 7.2 ! a
71  REAL, PARAMETER :: onet = 1.0/3.0
72  REAL, PARAMETER :: t_coup = 273.15
73  REAL, PARAMETER :: zkmin = 0.01
74  REAL, PARAMETER :: betam = 15.0 ! pour Phim / h dans la S.L stable
75  REAL, PARAMETER :: betah = 15.0
76  REAL, PARAMETER :: betas = 5.0 ! Phit dans la S.L. stable (mais 2 formes / z/OBL<>1
77  REAL, PARAMETER :: sffrac = 0.1 ! S.L. = z/h < .1
78  REAL, PARAMETER :: usmin = 1.E-12
79  REAL, PARAMETER :: binm = betam*sffrac
80  REAL, PARAMETER :: binh = betah*sffrac
81  REAL, PARAMETER :: ccon = fak*sffrac*vk
82  REAL, PARAMETER :: b1 = 70., b2 = 20.
83  REAL, PARAMETER :: zref = 2. ! Niveau de ref a 2m peut eventuellement
84  ! etre choisi a 10m
85  REAL q_star, t_star
86  REAL b212, b2sr ! Lambert correlations T' q' avec T* q*
87
88  REAL z(klon, klev)
89  ! AM      REAL pcfm(klon,klev), pcfh(klon,klev)
90  INTEGER i, k, j
91  REAL zxt
92  ! AM      REAL zxt, zxq, zxu, zxv, zxmod, taux, tauy
93  ! AM      REAL zx_alf1, zx_alf2 ! parametres pour extrapolation
94  REAL khfs(klon) ! surface kinematic heat flux [mK/s]
95  REAL kqfs(klon) ! sfc kinematic constituent flux [m/s]
96  REAL heatv(klon) ! surface virtual heat flux
97  REAL rhino(klon, klev) ! bulk Richardon no. mais en Theta_v
98  LOGICAL unstbl(klon) ! pts w/unstbl pbl (positive virtual ht flx)
99  LOGICAL stblev(klon) ! stable pbl with levels within pbl
100  LOGICAL unslev(klon) ! unstbl pbl with levels within pbl
101  LOGICAL unssrf(klon) ! unstb pbl w/lvls within srf pbl lyr
102  LOGICAL unsout(klon) ! unstb pbl w/lvls in outer pbl lyr
103  LOGICAL check(klon) ! True=>chk if Richardson no.>critcal
104  LOGICAL omegafl(klon) ! flag de prolongerment cape pour pt Omega
105  REAL pblh(klon)
106  REAL pblt(klon)
107  REAL plcl(klon)
108  ! AM      REAL cgh(klon,2:klev) ! counter-gradient term for heat [K/m]
109  ! AM      REAL cgq(klon,2:klev) ! counter-gradient term for constituents
110  ! AM      REAL cgs(klon,2:klev) ! counter-gradient star (cg/flux)
111  REAL unsobklen(klon) ! Monin-Obukhov lengh
112  ! AM      REAL ztvd, ztvu,
113  REAL zdu2
114  REAL therm(klon) ! thermal virtual temperature excess
115  REAL trmb1(klon), trmb2(klon), trmb3(klon)
116  ! Algorithme thermique
117  REAL s(klon, klev) ! [P/Po]^Kappa milieux couches
118  REAL th_th(klon) ! potential temperature of thermal
119  REAL the_th(klon) ! equivalent potential temperature of thermal
120  REAL qt_th(klon) ! total water  of thermal
121  REAL tbef(klon) ! T thermique niveau precedent
122  REAL qsatbef(klon)
123  LOGICAL zsat(klon) ! le thermique est sature
124  REAL cape(klon) ! Cape du thermique
125  REAL kape(klon) ! Cape locale
126  REAL eauliq(klon) ! Eau liqu integr du thermique
127  REAL ctei(klon) ! Critere d'instab d'entrainmt des nuages de CL
128  REAL the1, the2, aa, bb, zthvd, zthvu, xintpos, qqsat
129  ! IM 091204 BEG
130  REAL a1, a2, a3
131  ! IM 091204 END
132  REAL xhis, rnum, denom, th1, th2, thv1, thv2, ql2
133  REAL dqsat_dt, qsat2, qt1, q2, t1, t2, xnull, delt_the
134  REAL delt_qt, delt_2, quadsat, spblh, reduc
135
136  REAL phiminv(klon) ! inverse phi function for momentum
137  REAL phihinv(klon) ! inverse phi function for heat
138  REAL wm(klon) ! turbulent velocity scale for momentum
139  REAL fak1(klon) ! k*ustar*pblh
140  REAL fak2(klon) ! k*wm*pblh
141  REAL fak3(klon) ! fakn*wstar/wm
142  REAL pblk(klon) ! level eddy diffusivity for momentum
143  REAL pr(klon) ! Prandtl number for eddy diffusivities
144  REAL zl(klon) ! zmzp / Obukhov length
145  REAL zh(klon) ! zmzp / pblh
146  REAL zzh(klon) ! (1-(zmzp/pblh))**2
147  REAL zm(klon) ! current level height
148  REAL zp(klon) ! current level height + one level up
149  REAL zcor, zdelta, zcvm5
150  ! AM      REAL zxqs
151  REAL fac, pblmin, zmzp, term
152
153  include "YOETHF.h"
154  include "FCTTRE.h"
155
156
157
158  ! initialisations (Anne)
159  isommet = klev
160  th_th(:) = 0.
161  q_star = 0
162  t_star = 0
163
164
165  b212 = sqrt(b1*b2)
166  b2sr = sqrt(b2)
167
168  ! ============================================================
169  ! Fonctions thermo implicites
170  ! ============================================================
171  ! +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
172  ! Tetens : pression partielle de vap d'eau e_sat(T)
173  ! =================================================
174  ! ++ e_sat(T) = r2*exp( r3*(T-Tf)/(T-r4) ) id a r2*FOEWE
175  ! ++ avec :
176  ! ++ Tf = 273.16 K  (Temp de fusion de la glace)
177  ! ++ r2 = 611.14 Pa
178  ! ++ r3 = 17.269 (liquide) 21.875 (solide) adim
179  ! ++ r4 = 35.86             7.66           Kelvin
180  ! ++  q_sat = eps*e_sat/(p-(1-eps)*e_sat)
181  ! ++ deriv� :
182  ! ++ =========
183  ! ++                   r3*(Tf-r4)*q_sat(T,p)
184  ! ++ d_qsat_dT = --------------------------------
185  ! ++             (T-r4)^2*( 1-(1-eps)*e_sat(T)/p )
186  ! ++ pour zcvm5=Lv, c'est FOEDE
187  ! ++ Rq :(1.-REPS)*esarg/Parg id a RETV*Qsat
188  ! ------------------------------------------------------------------
189
190  ! Initialisation
191  rlvcp = rlvtt/rcpd
192  reps = rd/rv
193
194
195  ! DO i = 1, klon
196  ! pcfh(i,1) = cd_h(i)
197  ! pcfm(i,1) = cd_m(i)
198  ! ENDDO
199  ! DO k = 2, klev
200  ! DO i = 1, klon
201  ! pcfh(i,k) = zkmin
202  ! pcfm(i,k) = zkmin
203  ! cgs(i,k) = 0.0
204  ! cgh(i,k) = 0.0
205  ! cgq(i,k) = 0.0
206  ! ENDDO
207  ! ENDDO
208
209  ! Calculer les hauteurs de chaque couche
210  ! (geopotentielle Int_dp/ro = Int_[Rd.T.dp/p] z = geop/g)
211  ! pourquoi ne pas utiliser Phi/RG ?
212  DO i = 1, knon
213    z(i, 1) = rd*t(i, 1)/(0.5*(paprs(i,1)+pplay(i,1)))*(paprs(i,1)-pplay(i,1) &
214      )/rg
215    s(i, 1) = (pplay(i,1)/paprs(i,1))**rkappa
216  END DO
217  ! s(k) = [pplay(k)/ps]^kappa
218  ! + + + + + + + + + pplay  <-> s(k)   t  dp=pplay(k-1)-pplay(k)
219
220  ! -----------------  paprs <-> sig(k)
221
222  ! + + + + + + + + + pplay  <-> s(k-1)
223
224
225  ! + + + + + + + + + pplay  <-> s(1)   t  dp=paprs-pplay   z(1)
226
227  ! -----------------  paprs <-> sig(1)
228
229  DO k = 2, klev
230    DO i = 1, knon
231      z(i, k) = z(i, k-1) + rd*0.5*(t(i,k-1)+t(i,k))/paprs(i, k)*(pplay(i,k-1 &
232        )-pplay(i,k))/rg
233      s(i, k) = (pplay(i,k)/paprs(i,1))**rkappa
234    END DO
235  END DO
236  ! ++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
237  ! ++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
238  ! +++  Determination des grandeurs de surface  +++++++++++++++++++++
239  ! ++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
240  ! ++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
241  DO i = 1, knon
242    ! AM         IF (thermcep) THEN
243    ! AM           zdelta=MAX(0.,SIGN(1.,RTT-tsol(i)))
244    ! zcvm5 = R5LES*RLVTT*(1.-zdelta) + R5IES*RLSTT*zdelta
245    ! zcvm5 = zcvm5 / RCPD / (1.0+RVTMP2*q(i,1))
246    ! AM           zxqs= r2es * FOEEW(tsol(i),zdelta)/paprs(i,1)
247    ! AM           zxqs=MIN(0.5,zxqs)
248    ! AM           zcor=1./(1.-retv*zxqs)
249    ! AM           zxqs=zxqs*zcor
250    ! AM         ELSE
251    ! AM           IF (tsol(i).LT.t_coup) THEN
252    ! AM              zxqs = qsats(tsol(i)) / paprs(i,1)
253    ! AM           ELSE
254    ! AM              zxqs = qsatl(tsol(i)) / paprs(i,1)
255    ! AM           ENDIF
256    ! AM         ENDIF
257    ! niveau de reference bulk; mais ici, c,a pourrait etre le niveau de ref
258    ! du thermique
259    ! AM        zx_alf1 = 1.0
260    ! AM        zx_alf2 = 1.0 - zx_alf1
261    ! AM        zxt = (t(i,1)+z(i,1)*RG/RCPD/(1.+RVTMP2*q(i,1)))
262    ! AM     .        *(1.+RETV*q(i,1))*zx_alf1
263    ! AM     .      + (t(i,2)+z(i,2)*RG/RCPD/(1.+RVTMP2*q(i,2)))
264    ! AM     .        *(1.+RETV*q(i,2))*zx_alf2
265    ! AM        zxu = u(i,1)*zx_alf1+u(i,2)*zx_alf2
266    ! AM        zxv = v(i,1)*zx_alf1+v(i,2)*zx_alf2
267    ! AM        zxq = q(i,1)*zx_alf1+q(i,2)*zx_alf2
268    ! AM
269    ! AMAM           zxu = u10m(i)
270    ! AMAM           zxv = v10m(i)
271    ! AMAM           zxmod = 1.0+SQRT(zxu**2+zxv**2)
272    ! AM Niveau de ref choisi a 2m
273    zxt = t2m(i)
274
275    ! ***************************************************
276    ! attention, il doit s'agir de <w'theta'>
277    ! ;Calcul de tcls virtuel et de w'theta'virtuel
278    ! ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
279    ! tcls=tcls*(1+.608*qcls)
280
281    ! ;Pour avoir w'theta',
282    ! ; il faut diviser par ro.Cp
283    ! Cp=Cpd*(1+0.84*qcls)
284    ! fcs=fcs/(ro_surf*Cp)
285    ! ;On transforme w'theta' en w'thetav'
286    ! Lv=(2.501-0.00237*(tcls-273.15))*1.E6
287    ! xle=xle/(ro_surf*Lv)
288    ! fcsv=fcs+.608*xle*tcls
289    ! ***************************************************
290    ! AM        khfs(i) = (tsol(i)*(1.+RETV*q(i,1))-zxt) *zxmod*cd_h(i)
291    ! AM        kqfs(i) = (zxqs-zxq) *zxmod*cd_h(i) * beta(i)
292    ! AM
293    ! dif khfs est deja w't'_v / heatv(i) = khfs(i) + RETV*zxt*kqfs(i)
294    ! AM calcule de Ro = paprs(i,1)/Rd zxt
295    ! AM convention >0 vers le bas ds lmdz
296    khfs(i) = -flux_t(i, 1)*zxt*rd/(rcpd*paprs(i,1))
297    kqfs(i) = -flux_q(i, 1)*zxt*rd/(paprs(i,1))
298    ! AM   verifier que khfs et kqfs sont bien de la forme w'l'
299    heatv(i) = khfs(i) + 0.608*zxt*kqfs(i)
300    ! a comparer aussi aux sorties de clqh : flux_T/RoCp et flux_q/RoLv
301    ! AM        heatv(i) = khfs(i)
302    ! AM ustar est en entree
303    ! AM        taux = zxu *zxmod*cd_m(i)
304    ! AM        tauy = zxv *zxmod*cd_m(i)
305    ! AM        ustar(i) = SQRT(taux**2+tauy**2)
306    ! AM        ustar(i) = MAX(SQRT(ustar(i)),0.01)
307    ! Theta et qT du thermique sans exces (interpolin vers surf)
308    ! chgt de niveau du thermique (jeudi 30/12/1999)
309    ! (interpolation lineaire avant integration phi_h)
310    ! AM        qT_th(i) = zxqs*beta(i) + 4./z(i,1)*(q(i,1)-zxqs*beta(i))
311    ! AM        qT_th(i) = max(qT_th(i),q(i,1))
312    qt_th(i) = q2m(i)
313    ! n The_th restera la Theta du thermique sans exces jusqu'a 2eme calcul
314    ! n reste a regler convention P) pour Theta
315    ! The_th(i) = tsol(i) + 4./z(i,1)*(t(i,1)-tsol(i))
316    ! -                      + RLvCp*qT_th(i)
317    ! AM        Th_th(i) = tsol(i) + 4./z(i,1)*(t(i,1)-tsol(i))
318    th_th(i) = t2m(i)
319  END DO
320
321  DO i = 1, knon
322    rhino(i, 1) = 0.0 ! Global Richardson
323    check(i) = .TRUE.
324    pblh(i) = z(i, 1) ! on initialise pblh a l'altitude du 1er niveau
325    plcl(i) = 6000.
326    ! Lambda = -u*^3 / (alpha.g.kvon.<w'Theta'v>
327    unsobklen(i) = -rg*vk*heatv(i)/(t(i,1)*max(ustar(i),usmin)**3)
328    trmb1(i) = 0.
329    trmb2(i) = 0.
330    trmb3(i) = 0.
331  END DO
332
333
334  ! ++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
335  ! PBL height calculation:
336  ! Search for level of pbl. Scan upward until the Richardson number between
337  ! the first level and the current level exceeds the "critical" value.
338  ! (bonne idee Nu de separer le Ric et l'exces de temp du thermique)
339  ! ++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
340  fac = 100.0
341  DO k = 2, isommet
342    DO i = 1, knon
343      IF (check(i)) THEN
344        ! pourquoi / niveau 1 (au lieu du sol) et le terme en u*^2 ?
345        ! test     zdu2 =
346        ! (u(i,k)-u(i,1))**2+(v(i,k)-v(i,1))**2+fac*ustar(i)**2
347        zdu2 = u(i, k)**2 + v(i, k)**2
348        zdu2 = max(zdu2, 1.0E-20)
349        ! Theta_v environnement
350        zthvd = t(i, k)/s(i, k)*(1.+retv*q(i,k))
351
352        ! therm Theta_v sans exces (avec hypothese fausse de H&B, sinon,
353        ! passer par Theta_e et virpot)
354        ! zthvu=t(i,1)/s(i,1)*(1.+RETV*q(i,1))
355        ! AM         zthvu = Th_th(i)*(1.+RETV*q(i,1))
356        zthvu = th_th(i)*(1.+retv*qt_th(i))
357        ! Le Ri par Theta_v
358        ! AM         rhino(i,k) = (z(i,k)-z(i,1))*RG*(zthvd-zthvu)
359        ! AM     .               /(zdu2*0.5*(zthvd+zthvu))
360        ! AM On a nveau de ref a 2m ???
361        rhino(i, k) = (z(i,k)-zref)*rg*(zthvd-zthvu)/(zdu2*0.5*(zthvd+zthvu))
362
363        IF (rhino(i,k)>=ricr) THEN
364          pblh(i) = z(i, k-1) + (z(i,k-1)-z(i,k))*(ricr-rhino(i,k-1))/(rhino( &
365            i,k-1)-rhino(i,k))
366          ! test04
367          pblh(i) = pblh(i) + 100.
368          pblt(i) = t(i, k-1) + (t(i,k)-t(i,k-1))*(pblh(i)-z(i,k-1))/(z(i,k)- &
369            z(i,k-1))
370          check(i) = .FALSE.
371        END IF
372      END IF
373    END DO
374  END DO
375
376
377  ! Set pbl height to maximum value where computation exceeds number of
378  ! layers allowed
379
380  DO i = 1, knon
381    IF (check(i)) pblh(i) = z(i, isommet)
382  END DO
383
384  ! Improve estimate of pbl height for the unstable points.
385  ! Find unstable points (sensible heat flux is upward):
386
387  DO i = 1, knon
388    IF (heatv(i)>0.) THEN
389      unstbl(i) = .TRUE.
390      check(i) = .TRUE.
391    ELSE
392      unstbl(i) = .FALSE.
393      check(i) = .FALSE.
394    END IF
395  END DO
396
397  ! For the unstable case, compute velocity scale and the
398  ! convective temperature excess:
399
400  DO i = 1, knon
401    IF (check(i)) THEN
402      phiminv(i) = (1.-binm*pblh(i)*unsobklen(i))**onet
403      ! ***************************************************
404      ! Wm ? et W* ? c'est la formule pour z/h < .1
405      ! ;Calcul de w* ;;
406      ! ;;;;;;;;;;;;;;;;
407      ! w_star=((g/tcls)*fcsv*z(ind))^(1/3.) [ou prendre la premiere approx
408      ! de h)
409      ! ;; CALCUL DE wm ;;
410      ! ;;;;;;;;;;;;;;;;;;
411      ! ; Ici on considerera que l'on est dans la couche de surf jusqu'a 100m
412      ! ; On prend svt couche de surface=0.1*h mais on ne connait pas h
413      ! ;;;;;;;;;;;Dans la couche de surface
414      ! if (z(ind) le 20) then begin
415      ! Phim=(1.-15.*(z(ind)/L))^(-1/3.)
416      ! wm=u_star/Phim
417      ! ;;;;;;;;;;;En dehors de la couche de surface
418      ! endif else if (z(ind) gt 20) then begin
419      ! wm=(u_star^3+c1*w_star^3)^(1/3.)
420      ! endif
421      ! ***************************************************
422      wm(i) = ustar(i)*phiminv(i)
423      ! ======================================================================
424      ! valeurs de Dominique Lambert de la campagne SEMAPHORE :
425      ! <T'^2> = 100.T*^2; <q'^2> = 20.q*^2 a 10m
426      ! <Tv'^2> = (1+1.2q).100.T* + 1.2Tv.sqrt(20*100).T*.q* +
427      ! (.608*Tv)^2*20.q*^2;
428      ! et dTetavS = sqrt(<Tv'^2>) ainsi calculee.
429      ! avec : T*=<w'T'>_s/w* et q*=<w'q'>/w*
430      ! !!! on peut donc utiliser w* pour les fluctuations <-> Lambert
431      ! (leur corellation pourrait dependre de beta par ex)
432      ! if fcsv(i,j) gt 0 then begin
433      ! dTetavs=b1*(1.+2.*.608*q_10(i,j))*(fcs(i,j)/wm(i,j))^2+$
434      ! (.608*Thetav_10(i,j))^2*b2*(xle(i,j)/wm(i,j))^2+$
435      ! 2.*.608*thetav_10(i,j)*sqrt(b1*b2)*(xle(i,j)/wm(i,j))*(fcs(i,j)/wm(i,j))
436      ! dqs=b2*(xle(i,j)/wm(i,j))^2
437      ! theta_s(i,j)=thetav_10(i,j)+sqrt(dTetavs)
438      ! q_s(i,j)=q_10(i,j)+sqrt(dqs)
439      ! endif else begin
440      ! Theta_s(i,j)=thetav_10(i,j)
441      ! q_s(i,j)=q_10(i,j)
442      ! endelse
443      ! ======================================================================
444
445      ! HBTM        therm(i) = heatv(i)*fak/wm(i)
446      ! forme Mathieu :
447      q_star = kqfs(i)/wm(i)
448      t_star = khfs(i)/wm(i)
449      ! IM 091204 BEG
450      IF (1==0) THEN
451        IF (t_star<0. .OR. q_star<0.) THEN
452          PRINT *, 'i t_star q_star khfs kqfs wm', i, t_star, q_star, &
453            khfs(i), kqfs(i), wm(i)
454        END IF
455      END IF
456      ! IM 091204 END
457      ! AM Nveau cde ref 2m =>
458      ! AM        therm(i) = sqrt( b1*(1.+2.*RETV*q(i,1))*t_star**2
459      ! AM     +             + (RETV*T(i,1))**2*b2*q_star**2
460      ! AM     +             + 2.*RETV*T(i,1)*b212*q_star*t_star
461      ! AM     +                 )
462      ! IM 091204 BEG
463      a1 = b1*(1.+2.*retv*qt_th(i))*t_star**2
464      a2 = (retv*th_th(i))**2*b2*q_star*q_star
465      a3 = 2.*retv*th_th(i)*b212*q_star*t_star
466      aa = a1 + a2 + a3
467      IF (1==0) THEN
468        IF (aa<0.) THEN
469          PRINT *, 'i a1 a2 a3 aa', i, a1, a2, a3, aa
470          PRINT *, 'i qT_th Th_th t_star q_star RETV b1 b2 b212', i, &
471            qt_th(i), th_th(i), t_star, q_star, retv, b1, b2, b212
472        END IF
473      END IF
474      ! IM 091204 END
475      therm(i) = sqrt(b1*(1.+2.*retv*qt_th(i))*t_star**2+(retv*th_th( &
476        i))**2*b2*q_star*q_star &  ! IM 101204  +             +
477                                   ! 2.*RETV*Th_th(i)*b212*q_star*t_star
478        +max(0.,2.*retv*th_th(i)*b212*q_star*t_star))
479
480      ! Theta et qT du thermique (forme H&B) avec exces
481      ! (attention, on ajoute therm(i) qui est virtuelle ...)
482      ! pourquoi pas sqrt(b1)*t_star ?
483      ! dqs = b2sr*kqfs(i)/wm(i)
484      qt_th(i) = qt_th(i) + b2sr*q_star
485      ! new on differre le calcul de Theta_e
486      ! The_th(i) = The_th(i) + therm(i) + RLvCp*qT_th(i)
487      ! ou:    The_th(i) = The_th(i) + sqrt(b1)*khfs(i)/wm(i) +
488      ! RLvCp*qT_th(i)
489      rhino(i, 1) = 0.0
490    END IF
491  END DO
492
493  ! +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
494  ! ++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
495  ! ++ Improve pblh estimate for unstable conditions using the +++++++
496  ! ++          convective temperature excess :                +++++++
497  ! ++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
498  ! +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
499
500  DO k = 2, isommet
501    DO i = 1, knon
502      IF (check(i)) THEN
503        ! test     zdu2 =
504        ! (u(i,k)-u(i,1))**2+(v(i,k)-v(i,1))**2+fac*ustar(i)**2
505        zdu2 = u(i, k)**2 + v(i, k)**2
506        zdu2 = max(zdu2, 1.0E-20)
507        ! Theta_v environnement
508        zthvd = t(i, k)/s(i, k)*(1.+retv*q(i,k))
509
510        ! et therm Theta_v (avec hypothese de constance de H&B,
511        ! zthvu=(t(i,1)+therm(i))/s(i,1)*(1.+RETV*q(i,1))
512        zthvu = th_th(i)*(1.+retv*qt_th(i)) + therm(i)
513
514
515        ! Le Ri par Theta_v
516        ! AM Niveau de ref 2m
517        ! AM         rhino(i,k) = (z(i,k)-z(i,1))*RG*(zthvd-zthvu)
518        ! AM     .               /(zdu2*0.5*(zthvd+zthvu))
519        rhino(i, k) = (z(i,k)-zref)*rg*(zthvd-zthvu)/(zdu2*0.5*(zthvd+zthvu))
520
521
522        IF (rhino(i,k)>=ricr) THEN
523          pblh(i) = z(i, k-1) + (z(i,k-1)-z(i,k))*(ricr-rhino(i,k-1))/(rhino( &
524            i,k-1)-rhino(i,k))
525          ! test04
526          pblh(i) = pblh(i) + 100.
527          pblt(i) = t(i, k-1) + (t(i,k)-t(i,k-1))*(pblh(i)-z(i,k-1))/(z(i,k)- &
528            z(i,k-1))
529          check(i) = .FALSE.
530          ! IM 170305 BEG
531          IF (1==0) THEN
532            ! debug print -120;34       -34-        58 et    0;26 wamp
533            IF (i==950 .OR. i==192 .OR. i==624 .OR. i==118) THEN
534              PRINT *, ' i,Th_th,Therm,qT :', i, th_th(i), therm(i), qt_th(i)
535              q_star = kqfs(i)/wm(i)
536              t_star = khfs(i)/wm(i)
537              PRINT *, 'q* t*, b1,b2,b212 ', q_star, t_star, &
538                b1*(1.+2.*retv*qt_th(i))*t_star**2, &
539                (retv*th_th(i))**2*b2*q_star**2, 2.*retv*th_th(i)*b212*q_star &
540                *t_star
541              PRINT *, 'zdu2 ,100.*ustar(i)**2', zdu2, fac*ustar(i)**2
542            END IF
543          END IF !(1.EQ.0) THEN
544          ! IM 170305 END
545          ! q_star = kqfs(i)/wm(i)
546          ! t_star = khfs(i)/wm(i)
547          ! trmb1(i) = b1*(1.+2.*RETV*q(i,1))*t_star**2
548          ! trmb2(i) = (RETV*T(i,1))**2*b2*q_star**2
549          ! Omega now   trmb3(i) = 2.*RETV*T(i,1)*b212*q_star*t_star
550        END IF
551      END IF
552    END DO
553  END DO
554
555  ! Set pbl height to maximum value where computation exceeds number of
556  ! layers allowed
557
558  DO i = 1, knon
559    IF (check(i)) pblh(i) = z(i, isommet)
560  END DO
561
562  ! PBL height must be greater than some minimum mechanical mixing depth
563  ! Several investigators have proposed minimum mechanical mixing depth
564  ! relationships as a function of the local friction velocity, u*.  We
565  ! make use of a linear relationship of the form h = c u* where c=700.
566  ! The scaling arguments that give rise to this relationship most often
567  ! represent the coefficient c as some constant over the local coriolis
568  ! parameter.  Here we make use of the experimental results of Koracin
569  ! and Berkowicz (1988) [BLM, Vol 43] for wich they recommend 0.07/f
570  ! where f was evaluated at 39.5 N and 52 N.  Thus we use a typical mid
571  ! latitude value for f so that c = 0.07/f = 700.
572
573  DO i = 1, knon
574    pblmin = 700.0*ustar(i)
575    pblh(i) = max(pblh(i), pblmin)
576    ! par exemple :
577    pblt(i) = t(i, 2) + (t(i,3)-t(i,2))*(pblh(i)-z(i,2))/(z(i,3)-z(i,2))
578  END DO
579
580  ! ********************************************************************
581  ! pblh is now available; do preparation for diffusivity calculation :
582  ! ********************************************************************
583  DO i = 1, knon
584    check(i) = .TRUE.
585    zsat(i) = .FALSE.
586    ! omegafl utilise pour prolongement CAPE
587    omegafl(i) = .FALSE.
588    cape(i) = 0.
589    kape(i) = 0.
590    eauliq(i) = 0.
591    ctei(i) = 0.
592    pblk(i) = 0.0
593    fak1(i) = ustar(i)*pblh(i)*vk
594
595    ! Do additional preparation for unstable cases only, set temperature
596    ! and moisture perturbations depending on stability.
597    ! *** Rq: les formule sont prises dans leur forme CS ***
598    IF (unstbl(i)) THEN
599      ! AM Niveau de ref du thermique
600      ! AM          zxt=(t(i,1)-z(i,1)*0.5*RG/RCPD/(1.+RVTMP2*q(i,1)))
601      ! AM     .         *(1.+RETV*q(i,1))
602      zxt = (th_th(i)-zref*0.5*rg/rcpd/(1.+rvtmp2*qt_th(i)))* &
603        (1.+retv*qt_th(i))
604      phiminv(i) = (1.-binm*pblh(i)*unsobklen(i))**onet
605      phihinv(i) = sqrt(1.-binh*pblh(i)*unsobklen(i))
606      wm(i) = ustar(i)*phiminv(i)
607      fak2(i) = wm(i)*pblh(i)*vk
608      wstar(i) = (heatv(i)*rg*pblh(i)/zxt)**onet
609      fak3(i) = fakn*wstar(i)/wm(i)
610    ELSE
611      wstar(i) = 0.
612    END IF
613    ! Computes Theta_e for thermal (all cases : to be modified)
614    ! attention ajout therm(i) = virtuelle
615    the_th(i) = th_th(i) + therm(i) + rlvcp*qt_th(i)
616    ! ou:    The_th(i) = Th_th(i) + sqrt(b1)*khfs(i)/wm(i) + RLvCp*qT_th(i)
617  END DO
618
619  ! Main level loop to compute the diffusivities and
620  ! counter-gradient terms:
621
622  DO k = 2, isommet
623
624    ! Find levels within boundary layer:
625
626    DO i = 1, knon
627      unslev(i) = .FALSE.
628      stblev(i) = .FALSE.
629      zm(i) = z(i, k-1)
630      zp(i) = z(i, k)
631      IF (zkmin==0.0 .AND. zp(i)>pblh(i)) zp(i) = pblh(i)
632      IF (zm(i)<pblh(i)) THEN
633        zmzp = 0.5*(zm(i)+zp(i))
634        ! debug
635        ! if (i.EQ.1864) then
636        ! print*,'i,pblh(1864),obklen(1864)',i,pblh(i),obklen(i)
637        ! endif
638
639        zh(i) = zmzp/pblh(i)
640        zl(i) = zmzp*unsobklen(i)
641        zzh(i) = 0.
642        IF (zh(i)<=1.0) zzh(i) = (1.-zh(i))**2
643
644        ! stblev for points zm < plbh and stable and neutral
645        ! unslev for points zm < plbh and unstable
646
647        IF (unstbl(i)) THEN
648          unslev(i) = .TRUE.
649        ELSE
650          stblev(i) = .TRUE.
651        END IF
652      END IF
653    END DO
654    ! print*,'fin calcul niveaux'
655
656    ! Stable and neutral points; set diffusivities; counter-gradient
657    ! terms zero for stable case:
658
659    DO i = 1, knon
660      IF (stblev(i)) THEN
661        IF (zl(i)<=1.) THEN
662          pblk(i) = fak1(i)*zh(i)*zzh(i)/(1.+betas*zl(i))
663        ELSE
664          pblk(i) = fak1(i)*zh(i)*zzh(i)/(betas+zl(i))
665        END IF
666        ! pcfm(i,k) = pblk(i)
667        ! pcfh(i,k) = pcfm(i,k)
668      END IF
669    END DO
670
671    ! unssrf, unstable within surface layer of pbl
672    ! unsout, unstable within outer   layer of pbl
673
674    DO i = 1, knon
675      unssrf(i) = .FALSE.
676      unsout(i) = .FALSE.
677      IF (unslev(i)) THEN
678        IF (zh(i)<sffrac) THEN
679          unssrf(i) = .TRUE.
680        ELSE
681          unsout(i) = .TRUE.
682        END IF
683      END IF
684    END DO
685
686    ! Unstable for surface layer; counter-gradient terms zero
687
688    DO i = 1, knon
689      IF (unssrf(i)) THEN
690        term = (1.-betam*zl(i))**onet
691        pblk(i) = fak1(i)*zh(i)*zzh(i)*term
692        pr(i) = term/sqrt(1.-betah*zl(i))
693      END IF
694    END DO
695    ! print*,'fin counter-gradient terms zero'
696
697    ! Unstable for outer layer; counter-gradient terms non-zero:
698
699    DO i = 1, knon
700      IF (unsout(i)) THEN
701        pblk(i) = fak2(i)*zh(i)*zzh(i)
702        ! cgs(i,k) = fak3(i)/(pblh(i)*wm(i))
703        ! cgh(i,k) = khfs(i)*cgs(i,k)
704        pr(i) = phiminv(i)/phihinv(i) + ccon*fak3(i)/fak
705        ! cgq(i,k) = kqfs(i)*cgs(i,k)
706      END IF
707    END DO
708    ! print*,'fin counter-gradient terms non zero'
709
710    ! For all unstable layers, compute diffusivities and ctrgrad ter m
711
712    ! DO i = 1, knon
713    ! IF (unslev(i)) THEN
714    ! pcfm(i,k) = pblk(i)
715    ! pcfh(i,k) = pblk(i)/pr(i)
716    ! etc cf original
717    ! ENDIF
718    ! ENDDO
719
720    ! For all layers, compute integral info and CTEI
721
722    DO i = 1, knon
723      IF (check(i) .OR. omegafl(i)) THEN
724        IF (.NOT. zsat(i)) THEN
725          ! Th2 = The_th(i) - RLvCp*qT_th(i)
726          th2 = th_th(i)
727          t2 = th2*s(i, k)
728          ! thermodyn functions
729          zdelta = max(0., sign(1.,rtt-t2))
730          qqsat = r2es*foeew(t2, zdelta)/pplay(i, k)
731          qqsat = min(0.5, qqsat)
732          zcor = 1./(1.-retv*qqsat)
733          qqsat = qqsat*zcor
734
735          IF (qqsat<qt_th(i)) THEN
736            ! on calcule lcl
737            IF (k==2) THEN
738              plcl(i) = z(i, k)
739            ELSE
740              plcl(i) = z(i, k-1) + (z(i,k-1)-z(i,k))*(qt_th(i)-qsatbef(i))/( &
741                qsatbef(i)-qqsat)
742            END IF
743            zsat(i) = .TRUE.
744            tbef(i) = t2
745          END IF
746
747          qsatbef(i) = qqsat ! bug dans la version orig ???
748        END IF
749        ! amn ???? cette ligne a deja ete faite normalement ?
750      END IF
751      ! print*,'hbtm2 i,k=',i,k
752    END DO
753  END DO ! end of level loop
754  ! IM 170305 BEG
755  IF (1==0) THEN
756    PRINT *, 'hbtm2  ok'
757  END IF !(1.EQ.0) THEN
758  ! IM 170305 END
759  RETURN
760END SUBROUTINE hbtm
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.