source: LMDZ5/trunk/libf/phylmd/cdrag.F90 @ 2245

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Revisite de la formule des flux de surface
(en priorité sur l'océan) en tenant compte des bourrasques de
vent et de la différence entre les hauteurs de rugosités pour
la quantité de mouvement, l'enthalpie et éventuellement l'humidité.

Etape 2 :

  • Séparation des z0 pour la quantité de mouvement et l'enthalpie.

rugs (ou frugs, rugos, yrugos ...) disparait au profit de z0m, z0h.
Les variables qui étaient à la fois dans pbl_surface_init et

  • dans l'interface de pbl_surface sont suprimées de pbl_surface_init.

On travaille directement pour ces variables (evap, z0, qsol, agesno)
avec les versions de phys_state_var_mod (qui étaient
précédemment dans phys_local_var_mod

  • Nouveaux paramètres de contrôle :
    • iflag_z0_oce (par défaut 0, et seule option active jusque là)
    • z0m_seaice_omp, z0h_seaice_omp, comme leur nom l'indique (utilisées dans surf_landice
    • z0min appliqué sur z0m et z0h dans pbl_surface
  • Introduction des fonction phyeta0_get et phyetat0_srf pour lire

les conditions de initiales dans startphy.
Du coup une seule ligne suffit pour lire et contrôler d'éventuels
problèmes.

  • Pour la variable fxrugs, elle est remplacée par z0m(:,nbsrf+1)

Ce choix déjà utilisé pour d'autres variables pourrait être
systématiser pour alléger l'interface de pbl_surface_mod.

  • Dans les sorties, les variables rugs* ont été remplacées par

des z0m* et z0h*

  • Nettoyage des anciens alb1/alb2 dans les lectures/écritures

des états de redémarrage (et dans pbl_surface_mod.F90).

File size: 9.7 KB
Line 
1!
2!$Id: cdrag.F90 ???? 2015-??-?? ??:??:??Z ? $
3!
4 SUBROUTINE cdrag( knon,  nsrf,   &
5     speed, t1,    q1,    zgeop1, &
6     psol,  tsurf, qsurf, z0m, z0h,  &
7     pcfm,  pcfh,  zri,   pref )
8
9  USE dimphy
10  USE indice_sol_mod
11  IMPLICIT NONE
12! ================================================================= c
13!
14! Objet : calcul des cdrags pour le moment (pcfm) et
15!         les flux de chaleur sensible et latente (pcfh).   
16!
17! Modified histroy:
18!   27-Jan-2014: richardson number inconsistant between
19!   coefcdrag.F90 and clcdrag.F90, Fuxing WANG wrote this subroutine
20!   by merging coefcdrag and clcdrag.
21!
22! References:
23!   Louis, J. F., 1979: A parametric model of vertical eddy fluxes in the
24!     atmosphere. Boundary-Layer Meteorology. 01/1979; 17(2):187-202.
25!   Louis, J. F., Tiedtke, M. and Geleyn, J. F., 1982: `A short history of the
26!     operational PBL parametrization at ECMWF'. Workshop on boundary layer
27!     parametrization, November 1981, ECMWF, Reading, England.
28!     Page: 19. Equations in Table 1.
29!   Anton Beljaars. May 1992. The parametrization of the planetary boundary layer. 
30!     European Centre for Medium-Range Weather Forecasts.
31!     Equations: 110-113. Page 40.
32!   Miller,M.J., A.C.M.Beljaars, T.N.Palmer. 1992. The sensitivity of the ECMWF
33!     model to the parameterization of evaporation from the tropical oceans. J.
34!     Climate, 5:418-434.
35!
36! ================================================================= c
37!
38! knon----input-I- nombre de points pour un type de surface
39! nsrf----input-I- indice pour le type de surface; voir indicesol.h
40! speed---input-R- module du vent au 1er niveau du modele
41! t1------input-R- temperature de l'air au 1er niveau du modele
42! q1------input-R- humidite de l'air au 1er niveau du modele
43! zgeop---input-R- geopotentiel au 1er niveau du modele
44! psol----input-R- pression au sol
45! tsurf---input-R- temperature de l'air a la surface
46! qsurf---input-R- humidite de l'air a la surface
47! z0m, z0h---input-R- rugosite
48!! u1, v1 are removed, speed is used. Fuxing WANG, 04/03/2015,
49!! u1------input-R- vent zonal au 1er niveau du modele
50!! v1------input-R- vent meridien au 1er niveau du modele
51!
52! pcfm---output-R- cdrag pour le moment
53! pcfh---output-R- cdrag pour les flux de chaleur latente et sensible
54! zri----output-R- Richardson number
55! pref---output-R- pression au niveau zgeop/RG
56!
57! Parameters:
58! ckap-----Karman constant
59! cb,cc,cd-parameters in Louis et al., 1982
60! ================================================================= c
61!
62!
63! Parametres d'entree
64!*****************************************************************
65  INTEGER, INTENT(IN)                      :: knon, nsrf
66  REAL, DIMENSION(klon), INTENT(IN)        :: speed ! module du vent au 1er niveau du modele
67  REAL, DIMENSION(klon), INTENT(IN)        :: zgeop1! geopotentiel au 1er niveau du modele
68  REAL, DIMENSION(klon), INTENT(IN)        :: psol  ! pression au sol
69  REAL, DIMENSION(klon), INTENT(IN)        :: t1    ! temperature at 1st level
70  REAL, DIMENSION(klon), INTENT(IN)        :: q1    ! humidity at 1st level
71  REAL, DIMENSION(klon), INTENT(IN)        :: tsurf ! Surface temperature (K)
72  REAL, DIMENSION(klon), INTENT(IN)        :: qsurf ! Surface humidity (Kg/Kg)
73  REAL, DIMENSION(klon), INTENT(IN)        :: z0m, z0h ! Rugosity at surface (m)
74!  paprs, pplay u1, v1: to be deleted
75!  they were in the old clcdrag. Fuxing WANG, 04/03/2015
76!  REAL, DIMENSION(klon,klev+1), INTENT(IN) :: paprs
77!  REAL, DIMENSION(klon,klev), INTENT(IN)   :: pplay
78!  REAL, DIMENSION(klon), INTENT(IN)        :: u1, v1
79
80! Parametres de sortie
81!******************************************************************
82  REAL, DIMENSION(klon), INTENT(OUT)       :: pcfm  ! Drag coefficient for heat flux
83  REAL, DIMENSION(klon), INTENT(OUT)       :: pcfh  ! Drag coefficient for momentum
84  REAL, DIMENSION(klon), INTENT(OUT)       :: zri   ! Richardson number
85  REAL, DIMENSION(klon), INTENT(OUT)       :: pref  ! Pression au niveau zgeop/RG
86
87! Parametres local
88  INTEGER                                  :: ng_q1    ! Number of grids that q1 < 0.0
89  INTEGER                                  :: ng_qsurf ! Number of grids that qsurf < 0.0
90!  zgeop1, psol: to be deleted, they are inputs now. Fuxing WANG, 04/03/2015
91!  REAL, DIMENSION(klon)                    :: zgeop1! geopotentiel au 1er niveau du modele
92!  REAL, DIMENSION(klon)                    :: psol  ! pression au sol
93!
94! ================================================================= c
95!
96  INCLUDE "YOMCST.h"
97  INCLUDE "YOETHF.h"
98!  INCLUDE "indicesol.h"
99  INCLUDE "clesphys.h"
100  INCLUDE "iniprint.h"
101!
102! Quelques constantes et options:
103!!$PB      REAL, PARAMETER :: ckap=0.35, cb=5.0, cc=5.0, cd=5.0, cepdu2=(0.1)**2
104  REAL, PARAMETER :: CKAP=0.40, CB=5.0, CC=5.0, CD=5.0, CEPDU2 = (0.1)**2
105!
106! Variables locales :
107  INTEGER               :: i
108  REAL                  :: zdu2, ztsolv
109  REAL                  :: ztvd, zscf
110  REAL                  :: zucf, zcr
111  REAL                  :: friv, frih
112  REAL, DIMENSION(klon) :: zcfm1, zcfm2 ! Drag coefficient for momentum
113  REAL, DIMENSION(klon) :: zcfh1, zcfh2 ! Drag coefficient for heat flux
114  LOGICAL, PARAMETER    :: zxli=.FALSE. ! calcul des cdrags selon Laurent Li
115  REAL, DIMENSION(klon) :: zcdn_m, zcdn_h         ! Drag coefficient in neutral conditions
116!
117! Fonctions thermodynamiques et fonctions d'instabilite
118  REAL                  :: fsta, fins, x
119  fsta(x) = 1.0 / (1.0+10.0*x*(1+8.0*x))
120  fins(x) = SQRT(1.0-18.0*x)
121
122! ================================================================= c
123! Fuxing WANG, 04/03/2015, delete the calculation of zgeop1
124! (le geopotentiel du premier couche de modele).
125! zgeop1 is an input ivariable in this subroutine.
126!  DO i = 1, knon
127!     zgeop1(i) = RD * t1(i) / (0.5*(paprs(i,1)+pplay(i,1))) &
128!          * (paprs(i,1)-pplay(i,1))
129!  END DO
130! ================================================================= c
131!
132! Fuxing WANG, 04/03/2015
133! To check if there are negative q1, qsurf values.
134  ng_q1 = 0     ! Initialization
135  ng_qsurf = 0  ! Initialization
136  DO i = 1, knon
137     IF (q1(i).LT.0.0)     ng_q1 = ng_q1 + 1
138     IF (qsurf(i).LT.0.0)  ng_qsurf = ng_qsurf + 1
139  ENDDO
140  IF (ng_q1.GT.0) THEN
141      WRITE(lunout,*)" *** Warning: Negative q1(humidity at 1st level) values in cdrag.F90 !"
142      WRITE(lunout,*)" The total number of the grids is: ", ng_q1
143      WRITE(lunout,*)" The negative q1 is set to zero "
144!      abort_message="voir ci-dessus"
145!      CALL abort_gcm(modname,abort_message,1)
146  ENDIF
147  IF (ng_qsurf.GT.0) THEN
148      WRITE(lunout,*)" *** Warning: Negative qsurf(humidity at surface) values in cdrag.F90 !"
149      WRITE(lunout,*)" The total number of the grids is: ", ng_qsurf
150      WRITE(lunout,*)" The negative qsurf is set to zero "
151!      abort_message="voir ci-dessus"
152!      CALL abort_gcm(modname,abort_message,1)
153  ENDIF
154
155! Calculer le frottement au sol (Cdrag)
156  DO i = 1, knon
157!------------------------------------------------------------
158! u1, v1 are replaced by speed. Fuxing WANG, 04/03/2015,
159!     zdu2 = MAX(CEPDU2,u1(i)**2+v1(i)**2)
160!------------------------------------------------------------
161     zdu2 = MAX(CEPDU2, speed(i)**2)
162!     psol(i) = paprs(i,1)
163     pref(i) = EXP(LOG(psol(i)) - zgeop1(i)/(RD*t1(i)* &
164                 (1.+ RETV * max(q1(i),0.0))))  ! negative q1 set to zero
165!------------ the old calculations in clcdrag----------------
166!     ztsolv = tsurf(i) * (1.0+RETV*qsurf(i))
167!     ztvd = (t1(i)+zgeop1(i)/RCPD/(1.+RVTMP2*q1(i))) &
168!          *(1.+RETV*q1(i))
169!------------------------------------------------------------
170! Fuxing WANG, 04/03/2015, in this revised version,
171! the negative qsurf and q1 are set to zero (as in coefcdrag)
172     ztsolv = tsurf(i) * (1.0+RETV*max(qsurf(i),0.0)) ! negative qsurf set to zero
173     ztvd = (t1(i)+zgeop1(i)/RCPD/(1.+RVTMP2*q1(i))) &
174          *(1.+RETV*max(q1(i),0.0)) ! negative q1 set to zero
175     zri(i) = zgeop1(i)*(ztvd-ztsolv)/(zdu2*ztvd)
176
177
178! Coefficients CD neutres pour m et h
179     zcdn_m(i) = (CKAP/LOG(1.+zgeop1(i)/(RG*z0m(i))))**2
180     zcdn_h(i) = (CKAP/LOG(1.+zgeop1(i)/(RG*z0h(i))))**2
181
182     IF (zri(i) .GT. 0.) THEN      ! situation stable
183        zri(i) = MIN(20.,zri(i))
184        IF (.NOT.zxli) THEN
185           zscf = SQRT(1.+CD*ABS(zri(i)))
186           friv = AMAX1(1. / (1.+2.*CB*zri(i)/ZSCF), f_ri_cd_min)
187           zcfm1(i) = zcdn_m(i) * friv
188           frih = AMAX1(1./ (1.+3.*CB*zri(i)*ZSCF), f_ri_cd_min )
189!!$ PB     zcfh1(i) = zcdn(i) * frih
190!!$ PB     zcfh1(i) = f_cdrag_stable * zcdn(i) * frih
191           zcfh1(i) = f_cdrag_ter * zcdn_h(i) * frih
192           IF(nsrf.EQ.is_oce) zcfh1(i) = f_cdrag_oce * zcdn_h(i) * frih
193!!$ PB
194           pcfm(i) = zcfm1(i)
195           pcfh(i) = zcfh1(i)
196        ELSE
197           pcfm(i) = zcdn_m(i)* fsta(zri(i))
198           pcfh(i) = zcdn_h(i)* fsta(zri(i))
199        ENDIF
200     ELSE                          ! situation instable
201        IF (.NOT.zxli) THEN
202           zucf = 1./(1.+3.0*CB*CC*zcdn_m(i)*SQRT(ABS(zri(i)) &
203                *(1.0+zgeop1(i)/(RG*z0m(i)))))
204           zcfm2(i) = zcdn_m(i)*amax1((1.-2.0*CB*zri(i)*zucf),f_ri_cd_min)
205!!$ PB     zcfh2(i) = zcdn_h(i)*amax1((1.-3.0*cb*zri(i)*zucf),f_ri_cd_min)
206           zcfh2(i) = f_cdrag_ter*zcdn_h(i)*amax1((1.-3.0*CB*zri(i)*zucf),f_ri_cd_min)
207           pcfm(i) = zcfm2(i)
208           pcfh(i) = zcfh2(i)
209        ELSE
210           pcfm(i) = zcdn_m(i)* fins(zri(i))
211           pcfh(i) = zcdn_h(i)* fins(zri(i))
212        ENDIF
213! cdrah sur l'ocean cf. Miller et al. (1992)
214        zcr = (0.0016/(zcdn_m(i)*SQRT(zdu2)))*ABS(ztvd-ztsolv)**(1./3.)
215        IF(nsrf.EQ.is_oce) pcfh(i) =f_cdrag_oce* zcdn_h(i)*(1.0+zcr**1.25)**(1./1.25)
216     ENDIF
217  END DO
218
219! ================================================================= c
220     
221  ! IM cf JLD : on seuille cdrag_m et cdrag_h
222  IF (nsrf == is_oce) THEN
223     DO i=1,knon
224        pcfm(i)=MIN(pcfm(i),cdmmax)
225        pcfh(i)=MIN(pcfh(i),cdhmax)
226     END DO
227  END IF
228
229END SUBROUTINE cdrag
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.