| 1 | subroutine thermcell_dq(ngrid,nlay,impl,ptimestep,fm,entr, & |
|---|
| 2 | & masse,q,dq,qa,lev_out) |
|---|
| 3 | implicit none |
|---|
| 4 | |
|---|
| 5 | #include "iniprint.h" |
|---|
| 6 | !======================================================================= |
|---|
| 7 | ! |
|---|
| 8 | ! Calcul du transport verticale dans la couche limite en presence |
|---|
| 9 | ! de "thermiques" explicitement representes |
|---|
| 10 | ! calcul du dq/dt une fois qu'on connait les ascendances |
|---|
| 11 | ! |
|---|
| 12 | ! Modif 2013/01/04 (FH hourdin@lmd.jussieu.fr) |
|---|
| 13 | ! Introduction of an implicit computation of vertical advection in |
|---|
| 14 | ! the environment of thermal plumes in thermcell_dq |
|---|
| 15 | ! impl = 0 : explicit, 1 : implicit, -1 : old version |
|---|
| 16 | ! |
|---|
| 17 | !======================================================================= |
|---|
| 18 | |
|---|
| 19 | integer ngrid,nlay,impl |
|---|
| 20 | |
|---|
| 21 | real ptimestep |
|---|
| 22 | real masse(ngrid,nlay),fm(ngrid,nlay+1) |
|---|
| 23 | real entr(ngrid,nlay) |
|---|
| 24 | real q(ngrid,nlay) |
|---|
| 25 | real dq(ngrid,nlay) |
|---|
| 26 | integer lev_out ! niveau pour les print |
|---|
| 27 | |
|---|
| 28 | real qa(ngrid,nlay),detr(ngrid,nlay),wqd(ngrid,nlay+1) |
|---|
| 29 | |
|---|
| 30 | real zzm |
|---|
| 31 | |
|---|
| 32 | integer ig,k |
|---|
| 33 | real cfl |
|---|
| 34 | |
|---|
| 35 | real qold(ngrid,nlay),fqa(ngrid,nlay+1) |
|---|
| 36 | integer niter,iter |
|---|
| 37 | CHARACTER (LEN=20) :: modname='thermcell_dq' |
|---|
| 38 | CHARACTER (LEN=80) :: abort_message |
|---|
| 39 | |
|---|
| 40 | |
|---|
| 41 | ! Old explicite scheme |
|---|
| 42 | if (impl==-1) then |
|---|
| 43 | call thermcell_dq_o(ngrid,nlay,ptimestep,fm,entr, & |
|---|
| 44 | & masse,q,dq,qa,lev_out) |
|---|
| 45 | return |
|---|
| 46 | endif |
|---|
| 47 | |
|---|
| 48 | ! Calcul du critere CFL pour l'advection dans la subsidence |
|---|
| 49 | cfl = 0. |
|---|
| 50 | do k=1,nlay |
|---|
| 51 | do ig=1,ngrid |
|---|
| 52 | zzm=masse(ig,k)/ptimestep |
|---|
| 53 | cfl=max(cfl,fm(ig,k)/zzm) |
|---|
| 54 | if (entr(ig,k).gt.zzm) then |
|---|
| 55 | print*,'entr dt > m ',entr(ig,k)*ptimestep,masse(ig,k) |
|---|
| 56 | abort_message = '' |
|---|
| 57 | CALL abort_gcm (modname,abort_message,1) |
|---|
| 58 | endif |
|---|
| 59 | enddo |
|---|
| 60 | enddo |
|---|
| 61 | |
|---|
| 62 | qold=q |
|---|
| 63 | |
|---|
| 64 | |
|---|
| 65 | if (prt_level.ge.1) print*,'Q2 THERMCEL_DQ 0' |
|---|
| 66 | |
|---|
| 67 | ! calcul du detrainement |
|---|
| 68 | do k=1,nlay |
|---|
| 69 | do ig=1,ngrid |
|---|
| 70 | detr(ig,k)=fm(ig,k)-fm(ig,k+1)+entr(ig,k) |
|---|
| 71 | ! print*,'Q2 DQ ',detr(ig,k),fm(ig,k),entr(ig,k) |
|---|
| 72 | !test |
|---|
| 73 | if (detr(ig,k).lt.0.) then |
|---|
| 74 | entr(ig,k)=entr(ig,k)-detr(ig,k) |
|---|
| 75 | detr(ig,k)=0. |
|---|
| 76 | ! print*,'detr2<0!!!','ig=',ig,'k=',k,'f=',fm(ig,k), |
|---|
| 77 | ! s 'f+1=',fm(ig,k+1),'e=',entr(ig,k),'d=',detr(ig,k) |
|---|
| 78 | endif |
|---|
| 79 | if (fm(ig,k+1).lt.0.) then |
|---|
| 80 | ! print*,'fm2<0!!!' |
|---|
| 81 | endif |
|---|
| 82 | if (entr(ig,k).lt.0.) then |
|---|
| 83 | ! print*,'entr2<0!!!' |
|---|
| 84 | endif |
|---|
| 85 | enddo |
|---|
| 86 | enddo |
|---|
| 87 | |
|---|
| 88 | ! Computation of tracer concentrations in the ascending plume |
|---|
| 89 | do ig=1,ngrid |
|---|
| 90 | qa(ig,1)=q(ig,1) |
|---|
| 91 | enddo |
|---|
| 92 | |
|---|
| 93 | do k=2,nlay |
|---|
| 94 | do ig=1,ngrid |
|---|
| 95 | if ((fm(ig,k+1)+detr(ig,k))*ptimestep.gt. & |
|---|
| 96 | & 1.e-5*masse(ig,k)) then |
|---|
| 97 | qa(ig,k)=(fm(ig,k)*qa(ig,k-1)+entr(ig,k)*q(ig,k)) & |
|---|
| 98 | & /(fm(ig,k+1)+detr(ig,k)) |
|---|
| 99 | else |
|---|
| 100 | qa(ig,k)=q(ig,k) |
|---|
| 101 | endif |
|---|
| 102 | if (qa(ig,k).lt.0.) then |
|---|
| 103 | ! print*,'qa<0!!!' |
|---|
| 104 | endif |
|---|
| 105 | if (q(ig,k).lt.0.) then |
|---|
| 106 | ! print*,'q<0!!!' |
|---|
| 107 | endif |
|---|
| 108 | enddo |
|---|
| 109 | enddo |
|---|
| 110 | |
|---|
| 111 | ! Plume vertical flux |
|---|
| 112 | do k=2,nlay-1 |
|---|
| 113 | fqa(:,k)=fm(:,k)*qa(:,k-1) |
|---|
| 114 | enddo |
|---|
| 115 | fqa(:,1)=0. ; fqa(:,nlay)=0. |
|---|
| 116 | |
|---|
| 117 | |
|---|
| 118 | ! Trace species evolution |
|---|
| 119 | if (impl==0) then |
|---|
| 120 | do k=1,nlay-1 |
|---|
| 121 | q(:,k)=q(:,k)+(fqa(:,k)-fqa(:,k+1)-fm(:,k)*q(:,k)+fm(:,k+1)*q(:,k+1)) & |
|---|
| 122 | & *ptimestep/masse(:,k) |
|---|
| 123 | enddo |
|---|
| 124 | else |
|---|
| 125 | do k=nlay-1,1,-1 |
|---|
| 126 | q(:,k)=(masse(:,k)*q(:,k)/ptimestep+fqa(:,k)-fqa(:,k+1)+fm(:,k+1)*q(:,k+1)) & |
|---|
| 127 | & /(fm(:,k)+masse(:,k)/ptimestep) |
|---|
| 128 | enddo |
|---|
| 129 | endif |
|---|
| 130 | |
|---|
| 131 | ! Tendencies |
|---|
| 132 | do k=1,nlay |
|---|
| 133 | do ig=1,ngrid |
|---|
| 134 | dq(ig,k)=(q(ig,k)-qold(ig,k))/ptimestep |
|---|
| 135 | q(ig,k)=qold(ig,k) |
|---|
| 136 | enddo |
|---|
| 137 | enddo |
|---|
| 138 | |
|---|
| 139 | return |
|---|
| 140 | end |
|---|
| 141 | |
|---|
| 142 | !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! |
|---|
| 143 | ! Obsolete version kept for convergence with Cmip5 NPv3.1 simulations |
|---|
| 144 | !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! |
|---|
| 145 | |
|---|
| 146 | subroutine thermcell_dq_o(ngrid,nlay,ptimestep,fm,entr, & |
|---|
| 147 | & masse,q,dq,qa,lev_out) |
|---|
| 148 | implicit none |
|---|
| 149 | |
|---|
| 150 | #include "iniprint.h" |
|---|
| 151 | !======================================================================= |
|---|
| 152 | ! |
|---|
| 153 | ! Calcul du transport verticale dans la couche limite en presence |
|---|
| 154 | ! de "thermiques" explicitement representes |
|---|
| 155 | ! calcul du dq/dt une fois qu'on connait les ascendances |
|---|
| 156 | ! |
|---|
| 157 | !======================================================================= |
|---|
| 158 | |
|---|
| 159 | integer ngrid,nlay |
|---|
| 160 | |
|---|
| 161 | real ptimestep |
|---|
| 162 | real masse(ngrid,nlay),fm(ngrid,nlay+1) |
|---|
| 163 | real entr(ngrid,nlay) |
|---|
| 164 | real q(ngrid,nlay) |
|---|
| 165 | real dq(ngrid,nlay) |
|---|
| 166 | integer lev_out ! niveau pour les print |
|---|
| 167 | |
|---|
| 168 | real qa(ngrid,nlay),detr(ngrid,nlay),wqd(ngrid,nlay+1) |
|---|
| 169 | |
|---|
| 170 | real zzm |
|---|
| 171 | |
|---|
| 172 | integer ig,k |
|---|
| 173 | real cfl |
|---|
| 174 | |
|---|
| 175 | real qold(ngrid,nlay) |
|---|
| 176 | real ztimestep |
|---|
| 177 | integer niter,iter |
|---|
| 178 | CHARACTER (LEN=20) :: modname='thermcell_dq' |
|---|
| 179 | CHARACTER (LEN=80) :: abort_message |
|---|
| 180 | |
|---|
| 181 | |
|---|
| 182 | |
|---|
| 183 | ! Calcul du critere CFL pour l'advection dans la subsidence |
|---|
| 184 | cfl = 0. |
|---|
| 185 | do k=1,nlay |
|---|
| 186 | do ig=1,ngrid |
|---|
| 187 | zzm=masse(ig,k)/ptimestep |
|---|
| 188 | cfl=max(cfl,fm(ig,k)/zzm) |
|---|
| 189 | if (entr(ig,k).gt.zzm) then |
|---|
| 190 | print*,'entr dt > m ',entr(ig,k)*ptimestep,masse(ig,k) |
|---|
| 191 | abort_message = '' |
|---|
| 192 | CALL abort_gcm (modname,abort_message,1) |
|---|
| 193 | endif |
|---|
| 194 | enddo |
|---|
| 195 | enddo |
|---|
| 196 | |
|---|
| 197 | !IM 090508 print*,'CFL CFL CFL CFL ',cfl |
|---|
| 198 | |
|---|
| 199 | #undef CFL |
|---|
| 200 | #ifdef CFL |
|---|
| 201 | ! On subdivise le calcul en niter pas de temps. |
|---|
| 202 | niter=int(cfl)+1 |
|---|
| 203 | #else |
|---|
| 204 | niter=1 |
|---|
| 205 | #endif |
|---|
| 206 | |
|---|
| 207 | ztimestep=ptimestep/niter |
|---|
| 208 | qold=q |
|---|
| 209 | |
|---|
| 210 | |
|---|
| 211 | do iter=1,niter |
|---|
| 212 | if (prt_level.ge.1) print*,'Q2 THERMCEL_DQ 0' |
|---|
| 213 | |
|---|
| 214 | ! calcul du detrainement |
|---|
| 215 | do k=1,nlay |
|---|
| 216 | do ig=1,ngrid |
|---|
| 217 | detr(ig,k)=fm(ig,k)-fm(ig,k+1)+entr(ig,k) |
|---|
| 218 | ! print*,'Q2 DQ ',detr(ig,k),fm(ig,k),entr(ig,k) |
|---|
| 219 | !test |
|---|
| 220 | if (detr(ig,k).lt.0.) then |
|---|
| 221 | entr(ig,k)=entr(ig,k)-detr(ig,k) |
|---|
| 222 | detr(ig,k)=0. |
|---|
| 223 | ! print*,'detr2<0!!!','ig=',ig,'k=',k,'f=',fm(ig,k), |
|---|
| 224 | ! s 'f+1=',fm(ig,k+1),'e=',entr(ig,k),'d=',detr(ig,k) |
|---|
| 225 | endif |
|---|
| 226 | if (fm(ig,k+1).lt.0.) then |
|---|
| 227 | ! print*,'fm2<0!!!' |
|---|
| 228 | endif |
|---|
| 229 | if (entr(ig,k).lt.0.) then |
|---|
| 230 | ! print*,'entr2<0!!!' |
|---|
| 231 | endif |
|---|
| 232 | enddo |
|---|
| 233 | enddo |
|---|
| 234 | |
|---|
| 235 | ! calcul de la valeur dans les ascendances |
|---|
| 236 | do ig=1,ngrid |
|---|
| 237 | qa(ig,1)=q(ig,1) |
|---|
| 238 | enddo |
|---|
| 239 | |
|---|
| 240 | do k=2,nlay |
|---|
| 241 | do ig=1,ngrid |
|---|
| 242 | if ((fm(ig,k+1)+detr(ig,k))*ztimestep.gt. & |
|---|
| 243 | & 1.e-5*masse(ig,k)) then |
|---|
| 244 | qa(ig,k)=(fm(ig,k)*qa(ig,k-1)+entr(ig,k)*q(ig,k)) & |
|---|
| 245 | & /(fm(ig,k+1)+detr(ig,k)) |
|---|
| 246 | else |
|---|
| 247 | qa(ig,k)=q(ig,k) |
|---|
| 248 | endif |
|---|
| 249 | if (qa(ig,k).lt.0.) then |
|---|
| 250 | ! print*,'qa<0!!!' |
|---|
| 251 | endif |
|---|
| 252 | if (q(ig,k).lt.0.) then |
|---|
| 253 | ! print*,'q<0!!!' |
|---|
| 254 | endif |
|---|
| 255 | enddo |
|---|
| 256 | enddo |
|---|
| 257 | |
|---|
| 258 | ! Calcul du flux subsident |
|---|
| 259 | |
|---|
| 260 | do k=2,nlay |
|---|
| 261 | do ig=1,ngrid |
|---|
| 262 | #undef centre |
|---|
| 263 | #ifdef centre |
|---|
| 264 | wqd(ig,k)=fm(ig,k)*0.5*(q(ig,k-1)+q(ig,k)) |
|---|
| 265 | #else |
|---|
| 266 | |
|---|
| 267 | #define plusqueun |
|---|
| 268 | #ifdef plusqueun |
|---|
| 269 | ! Schema avec advection sur plus qu'une maille. |
|---|
| 270 | zzm=masse(ig,k)/ztimestep |
|---|
| 271 | if (fm(ig,k)>zzm) then |
|---|
| 272 | wqd(ig,k)=zzm*q(ig,k)+(fm(ig,k)-zzm)*q(ig,k+1) |
|---|
| 273 | else |
|---|
| 274 | wqd(ig,k)=fm(ig,k)*q(ig,k) |
|---|
| 275 | endif |
|---|
| 276 | #else |
|---|
| 277 | wqd(ig,k)=fm(ig,k)*q(ig,k) |
|---|
| 278 | #endif |
|---|
| 279 | #endif |
|---|
| 280 | |
|---|
| 281 | if (wqd(ig,k).lt.0.) then |
|---|
| 282 | ! print*,'wqd<0!!!' |
|---|
| 283 | endif |
|---|
| 284 | enddo |
|---|
| 285 | enddo |
|---|
| 286 | do ig=1,ngrid |
|---|
| 287 | wqd(ig,1)=0. |
|---|
| 288 | wqd(ig,nlay+1)=0. |
|---|
| 289 | enddo |
|---|
| 290 | |
|---|
| 291 | |
|---|
| 292 | ! Calcul des tendances |
|---|
| 293 | do k=1,nlay |
|---|
| 294 | do ig=1,ngrid |
|---|
| 295 | q(ig,k)=q(ig,k)+(detr(ig,k)*qa(ig,k)-entr(ig,k)*q(ig,k) & |
|---|
| 296 | & -wqd(ig,k)+wqd(ig,k+1)) & |
|---|
| 297 | & *ztimestep/masse(ig,k) |
|---|
| 298 | ! if (dq(ig,k).lt.0.) then |
|---|
| 299 | ! print*,'dq<0!!!' |
|---|
| 300 | ! endif |
|---|
| 301 | enddo |
|---|
| 302 | enddo |
|---|
| 303 | |
|---|
| 304 | |
|---|
| 305 | enddo |
|---|
| 306 | |
|---|
| 307 | |
|---|
| 308 | ! Calcul des tendances |
|---|
| 309 | do k=1,nlay |
|---|
| 310 | do ig=1,ngrid |
|---|
| 311 | dq(ig,k)=(q(ig,k)-qold(ig,k))/ptimestep |
|---|
| 312 | q(ig,k)=qold(ig,k) |
|---|
| 313 | enddo |
|---|
| 314 | enddo |
|---|
| 315 | |
|---|
| 316 | return |
|---|
| 317 | end |
|---|
