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Physics/dynamics separation:

  • remove all references to dimensions.h from physics. nbp_lon (==iim) , nbp_lat (==jjm+1) and nbp_lev (==llm) from mod_grid_phy_lmdz should be used instead.
  • added module regular_lonlat_mod in phy_common to store information about the global (lon-lat) grid cell boundaries and centers.

EM
  • Property copyright set to
    Name of program: LMDZ
    Creation date: 1984
    Version: LMDZ5
    License: CeCILL version 2
    Holder: Laboratoire de m\'et\'eorologie dynamique, CNRS, UMR 8539
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  • Property svn:eol-style set to native
  • Property svn:executable set to *
  • Property svn:keywords set to Author Date Id Revision
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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  include "YOMCST.h"
44  REAL rlvcp, reps
45  ! Arguments:
46
47  INTEGER knon ! nombre de points a calculer
48  ! AM
49  REAL t2m(klon), t10m(klon) ! temperature a 2 et 10m
50  REAL q2m(klon), q10m(klon) ! q a 2 et 10m
51  REAL ustar(klon)
52  REAL wstar(klon) ! w*, convective velocity scale
53  REAL paprs(klon, klev+1) ! pression a inter-couche (Pa)
54  REAL pplay(klon, klev) ! pression au milieu de couche (Pa)
55  REAL flux_t(klon, klev), flux_q(klon, klev) ! Flux
56  REAL u(klon, klev) ! vitesse U (m/s)
57  REAL v(klon, klev) ! vitesse V (m/s)
58  REAL t(klon, klev) ! temperature (K)
59  REAL q(klon, klev) ! vapeur d'eau (kg/kg)
60  ! AM      REAL cd_h(klon) ! coefficient de friction au sol pour chaleur
61  ! AM      REAL cd_m(klon) ! coefficient de friction au sol pour vitesse
62
63  INTEGER isommet
64  ! um      PARAMETER (isommet=klev) ! limite max sommet pbl
65  REAL, PARAMETER :: vk = 0.35 ! Von Karman => passer a .41 ! cf U.Olgstrom
66  REAL, PARAMETER :: ricr = 0.4
67  REAL, PARAMETER :: fak = 8.5 ! b calcul du Prandtl et de dTetas
68  REAL, PARAMETER :: fakn = 7.2 ! a
69  REAL, PARAMETER :: onet = 1.0/3.0
70  REAL, PARAMETER :: t_coup = 273.15
71  REAL, PARAMETER :: zkmin = 0.01
72  REAL, PARAMETER :: betam = 15.0 ! pour Phim / h dans la S.L stable
73  REAL, PARAMETER :: betah = 15.0
74  REAL, PARAMETER :: betas = 5.0 ! Phit dans la S.L. stable (mais 2 formes / z/OBL<>1
75  REAL, PARAMETER :: sffrac = 0.1 ! S.L. = z/h < .1
76  REAL, PARAMETER :: usmin = 1.E-12
77  REAL, PARAMETER :: binm = betam*sffrac
78  REAL, PARAMETER :: binh = betah*sffrac
79  REAL, PARAMETER :: ccon = fak*sffrac*vk
80  REAL, PARAMETER :: b1 = 70., b2 = 20.
81  REAL, PARAMETER :: zref = 2. ! Niveau de ref a 2m peut eventuellement
82  ! etre choisi a 10m
83  REAL q_star, t_star
84  REAL b212, b2sr ! Lambert correlations T' q' avec T* q*
85
86  REAL z(klon, klev)
87  ! AM      REAL pcfm(klon,klev), pcfh(klon,klev)
88  INTEGER i, k, j
89  REAL zxt
90  ! AM      REAL zxt, zxq, zxu, zxv, zxmod, taux, tauy
91  ! AM      REAL zx_alf1, zx_alf2 ! parametres pour extrapolation
92  REAL khfs(klon) ! surface kinematic heat flux [mK/s]
93  REAL kqfs(klon) ! sfc kinematic constituent flux [m/s]
94  REAL heatv(klon) ! surface virtual heat flux
95  REAL rhino(klon, klev) ! bulk Richardon no. mais en Theta_v
96  LOGICAL unstbl(klon) ! pts w/unstbl pbl (positive virtual ht flx)
97  LOGICAL stblev(klon) ! stable pbl with levels within pbl
98  LOGICAL unslev(klon) ! unstbl pbl with levels within pbl
99  LOGICAL unssrf(klon) ! unstb pbl w/lvls within srf pbl lyr
100  LOGICAL unsout(klon) ! unstb pbl w/lvls in outer pbl lyr
101  LOGICAL check(klon) ! True=>chk if Richardson no.>critcal
102  LOGICAL omegafl(klon) ! flag de prolongerment cape pour pt Omega
103  REAL pblh(klon)
104  REAL pblt(klon)
105  REAL plcl(klon)
106  ! AM      REAL cgh(klon,2:klev) ! counter-gradient term for heat [K/m]
107  ! AM      REAL cgq(klon,2:klev) ! counter-gradient term for constituents
108  ! AM      REAL cgs(klon,2:klev) ! counter-gradient star (cg/flux)
109  REAL unsobklen(klon) ! Monin-Obukhov lengh
110  ! AM      REAL ztvd, ztvu,
111  REAL zdu2
112  REAL therm(klon) ! thermal virtual temperature excess
113  REAL trmb1(klon), trmb2(klon), trmb3(klon)
114  ! Algorithme thermique
115  REAL s(klon, klev) ! [P/Po]^Kappa milieux couches
116  REAL th_th(klon) ! potential temperature of thermal
117  REAL the_th(klon) ! equivalent potential temperature of thermal
118  REAL qt_th(klon) ! total water  of thermal
119  REAL tbef(klon) ! T thermique niveau precedent
120  REAL qsatbef(klon)
121  LOGICAL zsat(klon) ! le thermique est sature
122  REAL cape(klon) ! Cape du thermique
123  REAL kape(klon) ! Cape locale
124  REAL eauliq(klon) ! Eau liqu integr du thermique
125  REAL ctei(klon) ! Critere d'instab d'entrainmt des nuages de CL
126  REAL the1, the2, aa, bb, zthvd, zthvu, xintpos, qqsat
127  ! IM 091204 BEG
128  REAL a1, a2, a3
129  ! IM 091204 END
130  REAL xhis, rnum, denom, th1, th2, thv1, thv2, ql2
131  REAL dqsat_dt, qsat2, qt1, q2, t1, t2, xnull, delt_the
132  REAL delt_qt, delt_2, quadsat, spblh, reduc
133
134  REAL phiminv(klon) ! inverse phi function for momentum
135  REAL phihinv(klon) ! inverse phi function for heat
136  REAL wm(klon) ! turbulent velocity scale for momentum
137  REAL fak1(klon) ! k*ustar*pblh
138  REAL fak2(klon) ! k*wm*pblh
139  REAL fak3(klon) ! fakn*wstar/wm
140  REAL pblk(klon) ! level eddy diffusivity for momentum
141  REAL pr(klon) ! Prandtl number for eddy diffusivities
142  REAL zl(klon) ! zmzp / Obukhov length
143  REAL zh(klon) ! zmzp / pblh
144  REAL zzh(klon) ! (1-(zmzp/pblh))**2
145  REAL zm(klon) ! current level height
146  REAL zp(klon) ! current level height + one level up
147  REAL zcor, zdelta, zcvm5
148  ! AM      REAL zxqs
149  REAL fac, pblmin, zmzp, term
150
151  include "YOETHF.h"
152  include "FCTTRE.h"
153
154
155
156  ! initialisations (Anne)
157  isommet = klev
158  th_th(:) = 0.
159  q_star = 0
160  t_star = 0
161
162
163  b212 = sqrt(b1*b2)
164  b2sr = sqrt(b2)
165
166  ! ============================================================
167  ! Fonctions thermo implicites
168  ! ============================================================
169  ! +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
170  ! Tetens : pression partielle de vap d'eau e_sat(T)
171  ! =================================================
172  ! ++ e_sat(T) = r2*exp( r3*(T-Tf)/(T-r4) ) id a r2*FOEWE
173  ! ++ avec :
174  ! ++ Tf = 273.16 K  (Temp de fusion de la glace)
175  ! ++ r2 = 611.14 Pa
176  ! ++ r3 = 17.269 (liquide) 21.875 (solide) adim
177  ! ++ r4 = 35.86             7.66           Kelvin
178  ! ++  q_sat = eps*e_sat/(p-(1-eps)*e_sat)
179  ! ++ deriv� :
180  ! ++ =========
181  ! ++                   r3*(Tf-r4)*q_sat(T,p)
182  ! ++ d_qsat_dT = --------------------------------
183  ! ++             (T-r4)^2*( 1-(1-eps)*e_sat(T)/p )
184  ! ++ pour zcvm5=Lv, c'est FOEDE
185  ! ++ Rq :(1.-REPS)*esarg/Parg id a RETV*Qsat
186  ! ------------------------------------------------------------------
187
188  ! Initialisation
189  rlvcp = rlvtt/rcpd
190  reps = rd/rv
191
192
193  ! DO i = 1, klon
194  ! pcfh(i,1) = cd_h(i)
195  ! pcfm(i,1) = cd_m(i)
196  ! ENDDO
197  ! DO k = 2, klev
198  ! DO i = 1, klon
199  ! pcfh(i,k) = zkmin
200  ! pcfm(i,k) = zkmin
201  ! cgs(i,k) = 0.0
202  ! cgh(i,k) = 0.0
203  ! cgq(i,k) = 0.0
204  ! ENDDO
205  ! ENDDO
206
207  ! Calculer les hauteurs de chaque couche
208  ! (geopotentielle Int_dp/ro = Int_[Rd.T.dp/p] z = geop/g)
209  ! pourquoi ne pas utiliser Phi/RG ?
210  DO i = 1, knon
211    z(i, 1) = rd*t(i, 1)/(0.5*(paprs(i,1)+pplay(i,1)))*(paprs(i,1)-pplay(i,1) &
212      )/rg
213    s(i, 1) = (pplay(i,1)/paprs(i,1))**rkappa
214  END DO
215  ! s(k) = [pplay(k)/ps]^kappa
216  ! + + + + + + + + + pplay  <-> s(k)   t  dp=pplay(k-1)-pplay(k)
217
218  ! -----------------  paprs <-> sig(k)
219
220  ! + + + + + + + + + pplay  <-> s(k-1)
221
222
223  ! + + + + + + + + + pplay  <-> s(1)   t  dp=paprs-pplay   z(1)
224
225  ! -----------------  paprs <-> sig(1)
226
227  DO k = 2, klev
228    DO i = 1, knon
229      z(i, k) = z(i, k-1) + rd*0.5*(t(i,k-1)+t(i,k))/paprs(i, k)*(pplay(i,k-1 &
230        )-pplay(i,k))/rg
231      s(i, k) = (pplay(i,k)/paprs(i,1))**rkappa
232    END DO
233  END DO
234  ! ++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
235  ! ++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
236  ! +++  Determination des grandeurs de surface  +++++++++++++++++++++
237  ! ++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
238  ! ++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
239  DO i = 1, knon
240    ! AM         IF (thermcep) THEN
241    ! AM           zdelta=MAX(0.,SIGN(1.,RTT-tsol(i)))
242    ! zcvm5 = R5LES*RLVTT*(1.-zdelta) + R5IES*RLSTT*zdelta
243    ! zcvm5 = zcvm5 / RCPD / (1.0+RVTMP2*q(i,1))
244    ! AM           zxqs= r2es * FOEEW(tsol(i),zdelta)/paprs(i,1)
245    ! AM           zxqs=MIN(0.5,zxqs)
246    ! AM           zcor=1./(1.-retv*zxqs)
247    ! AM           zxqs=zxqs*zcor
248    ! AM         ELSE
249    ! AM           IF (tsol(i).LT.t_coup) THEN
250    ! AM              zxqs = qsats(tsol(i)) / paprs(i,1)
251    ! AM           ELSE
252    ! AM              zxqs = qsatl(tsol(i)) / paprs(i,1)
253    ! AM           ENDIF
254    ! AM         ENDIF
255    ! niveau de reference bulk; mais ici, c,a pourrait etre le niveau de ref
256    ! du thermique
257    ! AM        zx_alf1 = 1.0
258    ! AM        zx_alf2 = 1.0 - zx_alf1
259    ! AM        zxt = (t(i,1)+z(i,1)*RG/RCPD/(1.+RVTMP2*q(i,1)))
260    ! AM     .        *(1.+RETV*q(i,1))*zx_alf1
261    ! AM     .      + (t(i,2)+z(i,2)*RG/RCPD/(1.+RVTMP2*q(i,2)))
262    ! AM     .        *(1.+RETV*q(i,2))*zx_alf2
263    ! AM        zxu = u(i,1)*zx_alf1+u(i,2)*zx_alf2
264    ! AM        zxv = v(i,1)*zx_alf1+v(i,2)*zx_alf2
265    ! AM        zxq = q(i,1)*zx_alf1+q(i,2)*zx_alf2
266    ! AM
267    ! AMAM           zxu = u10m(i)
268    ! AMAM           zxv = v10m(i)
269    ! AMAM           zxmod = 1.0+SQRT(zxu**2+zxv**2)
270    ! AM Niveau de ref choisi a 2m
271    zxt = t2m(i)
272
273    ! ***************************************************
274    ! attention, il doit s'agir de <w'theta'>
275    ! ;Calcul de tcls virtuel et de w'theta'virtuel
276    ! ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
277    ! tcls=tcls*(1+.608*qcls)
278
279    ! ;Pour avoir w'theta',
280    ! ; il faut diviser par ro.Cp
281    ! Cp=Cpd*(1+0.84*qcls)
282    ! fcs=fcs/(ro_surf*Cp)
283    ! ;On transforme w'theta' en w'thetav'
284    ! Lv=(2.501-0.00237*(tcls-273.15))*1.E6
285    ! xle=xle/(ro_surf*Lv)
286    ! fcsv=fcs+.608*xle*tcls
287    ! ***************************************************
288    ! AM        khfs(i) = (tsol(i)*(1.+RETV*q(i,1))-zxt) *zxmod*cd_h(i)
289    ! AM        kqfs(i) = (zxqs-zxq) *zxmod*cd_h(i) * beta(i)
290    ! AM
291    ! dif khfs est deja w't'_v / heatv(i) = khfs(i) + RETV*zxt*kqfs(i)
292    ! AM calcule de Ro = paprs(i,1)/Rd zxt
293    ! AM convention >0 vers le bas ds lmdz
294    khfs(i) = -flux_t(i, 1)*zxt*rd/(rcpd*paprs(i,1))
295    kqfs(i) = -flux_q(i, 1)*zxt*rd/(paprs(i,1))
296    ! AM   verifier que khfs et kqfs sont bien de la forme w'l'
297    heatv(i) = khfs(i) + 0.608*zxt*kqfs(i)
298    ! a comparer aussi aux sorties de clqh : flux_T/RoCp et flux_q/RoLv
299    ! AM        heatv(i) = khfs(i)
300    ! AM ustar est en entree
301    ! AM        taux = zxu *zxmod*cd_m(i)
302    ! AM        tauy = zxv *zxmod*cd_m(i)
303    ! AM        ustar(i) = SQRT(taux**2+tauy**2)
304    ! AM        ustar(i) = MAX(SQRT(ustar(i)),0.01)
305    ! Theta et qT du thermique sans exces (interpolin vers surf)
306    ! chgt de niveau du thermique (jeudi 30/12/1999)
307    ! (interpolation lineaire avant integration phi_h)
308    ! AM        qT_th(i) = zxqs*beta(i) + 4./z(i,1)*(q(i,1)-zxqs*beta(i))
309    ! AM        qT_th(i) = max(qT_th(i),q(i,1))
310    qt_th(i) = q2m(i)
311    ! n The_th restera la Theta du thermique sans exces jusqu'a 2eme calcul
312    ! n reste a regler convention P) pour Theta
313    ! The_th(i) = tsol(i) + 4./z(i,1)*(t(i,1)-tsol(i))
314    ! -                      + RLvCp*qT_th(i)
315    ! AM        Th_th(i) = tsol(i) + 4./z(i,1)*(t(i,1)-tsol(i))
316    th_th(i) = t2m(i)
317  END DO
318
319  DO i = 1, knon
320    rhino(i, 1) = 0.0 ! Global Richardson
321    check(i) = .TRUE.
322    pblh(i) = z(i, 1) ! on initialise pblh a l'altitude du 1er niveau
323    plcl(i) = 6000.
324    ! Lambda = -u*^3 / (alpha.g.kvon.<w'Theta'v>
325    unsobklen(i) = -rg*vk*heatv(i)/(t(i,1)*max(ustar(i),usmin)**3)
326    trmb1(i) = 0.
327    trmb2(i) = 0.
328    trmb3(i) = 0.
329  END DO
330
331
332  ! ++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
333  ! PBL height calculation:
334  ! Search for level of pbl. Scan upward until the Richardson number between
335  ! the first level and the current level exceeds the "critical" value.
336  ! (bonne idee Nu de separer le Ric et l'exces de temp du thermique)
337  ! ++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
338  fac = 100.0
339  DO k = 2, isommet
340    DO i = 1, knon
341      IF (check(i)) THEN
342        ! pourquoi / niveau 1 (au lieu du sol) et le terme en u*^2 ?
343        ! test     zdu2 =
344        ! (u(i,k)-u(i,1))**2+(v(i,k)-v(i,1))**2+fac*ustar(i)**2
345        zdu2 = u(i, k)**2 + v(i, k)**2
346        zdu2 = max(zdu2, 1.0E-20)
347        ! Theta_v environnement
348        zthvd = t(i, k)/s(i, k)*(1.+retv*q(i,k))
349
350        ! therm Theta_v sans exces (avec hypothese fausse de H&B, sinon,
351        ! passer par Theta_e et virpot)
352        ! zthvu=t(i,1)/s(i,1)*(1.+RETV*q(i,1))
353        ! AM         zthvu = Th_th(i)*(1.+RETV*q(i,1))
354        zthvu = th_th(i)*(1.+retv*qt_th(i))
355        ! Le Ri par Theta_v
356        ! AM         rhino(i,k) = (z(i,k)-z(i,1))*RG*(zthvd-zthvu)
357        ! AM     .               /(zdu2*0.5*(zthvd+zthvu))
358        ! AM On a nveau de ref a 2m ???
359        rhino(i, k) = (z(i,k)-zref)*rg*(zthvd-zthvu)/(zdu2*0.5*(zthvd+zthvu))
360
361        IF (rhino(i,k)>=ricr) THEN
362          pblh(i) = z(i, k-1) + (z(i,k-1)-z(i,k))*(ricr-rhino(i,k-1))/(rhino( &
363            i,k-1)-rhino(i,k))
364          ! test04
365          pblh(i) = pblh(i) + 100.
366          pblt(i) = t(i, k-1) + (t(i,k)-t(i,k-1))*(pblh(i)-z(i,k-1))/(z(i,k)- &
367            z(i,k-1))
368          check(i) = .FALSE.
369        END IF
370      END IF
371    END DO
372  END DO
373
374
375  ! Set pbl height to maximum value where computation exceeds number of
376  ! layers allowed
377
378  DO i = 1, knon
379    IF (check(i)) pblh(i) = z(i, isommet)
380  END DO
381
382  ! Improve estimate of pbl height for the unstable points.
383  ! Find unstable points (sensible heat flux is upward):
384
385  DO i = 1, knon
386    IF (heatv(i)>0.) THEN
387      unstbl(i) = .TRUE.
388      check(i) = .TRUE.
389    ELSE
390      unstbl(i) = .FALSE.
391      check(i) = .FALSE.
392    END IF
393  END DO
394
395  ! For the unstable case, compute velocity scale and the
396  ! convective temperature excess:
397
398  DO i = 1, knon
399    IF (check(i)) THEN
400      phiminv(i) = (1.-binm*pblh(i)*unsobklen(i))**onet
401      ! ***************************************************
402      ! Wm ? et W* ? c'est la formule pour z/h < .1
403      ! ;Calcul de w* ;;
404      ! ;;;;;;;;;;;;;;;;
405      ! w_star=((g/tcls)*fcsv*z(ind))^(1/3.) [ou prendre la premiere approx
406      ! de h)
407      ! ;; CALCUL DE wm ;;
408      ! ;;;;;;;;;;;;;;;;;;
409      ! ; Ici on considerera que l'on est dans la couche de surf jusqu'a 100m
410      ! ; On prend svt couche de surface=0.1*h mais on ne connait pas h
411      ! ;;;;;;;;;;;Dans la couche de surface
412      ! if (z(ind) le 20) then begin
413      ! Phim=(1.-15.*(z(ind)/L))^(-1/3.)
414      ! wm=u_star/Phim
415      ! ;;;;;;;;;;;En dehors de la couche de surface
416      ! endif else if (z(ind) gt 20) then begin
417      ! wm=(u_star^3+c1*w_star^3)^(1/3.)
418      ! endif
419      ! ***************************************************
420      wm(i) = ustar(i)*phiminv(i)
421      ! ======================================================================
422      ! valeurs de Dominique Lambert de la campagne SEMAPHORE :
423      ! <T'^2> = 100.T*^2; <q'^2> = 20.q*^2 a 10m
424      ! <Tv'^2> = (1+1.2q).100.T* + 1.2Tv.sqrt(20*100).T*.q* +
425      ! (.608*Tv)^2*20.q*^2;
426      ! et dTetavS = sqrt(<Tv'^2>) ainsi calculee.
427      ! avec : T*=<w'T'>_s/w* et q*=<w'q'>/w*
428      ! !!! on peut donc utiliser w* pour les fluctuations <-> Lambert
429      ! (leur corellation pourrait dependre de beta par ex)
430      ! if fcsv(i,j) gt 0 then begin
431      ! dTetavs=b1*(1.+2.*.608*q_10(i,j))*(fcs(i,j)/wm(i,j))^2+$
432      ! (.608*Thetav_10(i,j))^2*b2*(xle(i,j)/wm(i,j))^2+$
433      ! 2.*.608*thetav_10(i,j)*sqrt(b1*b2)*(xle(i,j)/wm(i,j))*(fcs(i,j)/wm(i,j))
434      ! dqs=b2*(xle(i,j)/wm(i,j))^2
435      ! theta_s(i,j)=thetav_10(i,j)+sqrt(dTetavs)
436      ! q_s(i,j)=q_10(i,j)+sqrt(dqs)
437      ! endif else begin
438      ! Theta_s(i,j)=thetav_10(i,j)
439      ! q_s(i,j)=q_10(i,j)
440      ! endelse
441      ! ======================================================================
442
443      ! HBTM        therm(i) = heatv(i)*fak/wm(i)
444      ! forme Mathieu :
445      q_star = kqfs(i)/wm(i)
446      t_star = khfs(i)/wm(i)
447      ! IM 091204 BEG
448      IF (1==0) THEN
449        IF (t_star<0. .OR. q_star<0.) THEN
450          PRINT *, 'i t_star q_star khfs kqfs wm', i, t_star, q_star, &
451            khfs(i), kqfs(i), wm(i)
452        END IF
453      END IF
454      ! IM 091204 END
455      ! AM Nveau cde ref 2m =>
456      ! AM        therm(i) = sqrt( b1*(1.+2.*RETV*q(i,1))*t_star**2
457      ! AM     +             + (RETV*T(i,1))**2*b2*q_star**2
458      ! AM     +             + 2.*RETV*T(i,1)*b212*q_star*t_star
459      ! AM     +                 )
460      ! IM 091204 BEG
461      a1 = b1*(1.+2.*retv*qt_th(i))*t_star**2
462      a2 = (retv*th_th(i))**2*b2*q_star*q_star
463      a3 = 2.*retv*th_th(i)*b212*q_star*t_star
464      aa = a1 + a2 + a3
465      IF (1==0) THEN
466        IF (aa<0.) THEN
467          PRINT *, 'i a1 a2 a3 aa', i, a1, a2, a3, aa
468          PRINT *, 'i qT_th Th_th t_star q_star RETV b1 b2 b212', i, &
469            qt_th(i), th_th(i), t_star, q_star, retv, b1, b2, b212
470        END IF
471      END IF
472      ! IM 091204 END
473      therm(i) = sqrt(b1*(1.+2.*retv*qt_th(i))*t_star**2+(retv*th_th( &
474        i))**2*b2*q_star*q_star &  ! IM 101204  +             +
475                                   ! 2.*RETV*Th_th(i)*b212*q_star*t_star
476        +max(0.,2.*retv*th_th(i)*b212*q_star*t_star))
477
478      ! Theta et qT du thermique (forme H&B) avec exces
479      ! (attention, on ajoute therm(i) qui est virtuelle ...)
480      ! pourquoi pas sqrt(b1)*t_star ?
481      ! dqs = b2sr*kqfs(i)/wm(i)
482      qt_th(i) = qt_th(i) + b2sr*q_star
483      ! new on differre le calcul de Theta_e
484      ! The_th(i) = The_th(i) + therm(i) + RLvCp*qT_th(i)
485      ! ou:    The_th(i) = The_th(i) + sqrt(b1)*khfs(i)/wm(i) +
486      ! RLvCp*qT_th(i)
487      rhino(i, 1) = 0.0
488    END IF
489  END DO
490
491  ! +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
492  ! ++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
493  ! ++ Improve pblh estimate for unstable conditions using the +++++++
494  ! ++          convective temperature excess :                +++++++
495  ! ++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
496  ! +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
497
498  DO k = 2, isommet
499    DO i = 1, knon
500      IF (check(i)) THEN
501        ! test     zdu2 =
502        ! (u(i,k)-u(i,1))**2+(v(i,k)-v(i,1))**2+fac*ustar(i)**2
503        zdu2 = u(i, k)**2 + v(i, k)**2
504        zdu2 = max(zdu2, 1.0E-20)
505        ! Theta_v environnement
506        zthvd = t(i, k)/s(i, k)*(1.+retv*q(i,k))
507
508        ! et therm Theta_v (avec hypothese de constance de H&B,
509        ! zthvu=(t(i,1)+therm(i))/s(i,1)*(1.+RETV*q(i,1))
510        zthvu = th_th(i)*(1.+retv*qt_th(i)) + therm(i)
511
512
513        ! Le Ri par Theta_v
514        ! AM Niveau de ref 2m
515        ! AM         rhino(i,k) = (z(i,k)-z(i,1))*RG*(zthvd-zthvu)
516        ! AM     .               /(zdu2*0.5*(zthvd+zthvu))
517        rhino(i, k) = (z(i,k)-zref)*rg*(zthvd-zthvu)/(zdu2*0.5*(zthvd+zthvu))
518
519
520        IF (rhino(i,k)>=ricr) THEN
521          pblh(i) = z(i, k-1) + (z(i,k-1)-z(i,k))*(ricr-rhino(i,k-1))/(rhino( &
522            i,k-1)-rhino(i,k))
523          ! test04
524          pblh(i) = pblh(i) + 100.
525          pblt(i) = t(i, k-1) + (t(i,k)-t(i,k-1))*(pblh(i)-z(i,k-1))/(z(i,k)- &
526            z(i,k-1))
527          check(i) = .FALSE.
528          ! IM 170305 BEG
529          IF (1==0) THEN
530            ! debug print -120;34       -34-        58 et    0;26 wamp
531            IF (i==950 .OR. i==192 .OR. i==624 .OR. i==118) THEN
532              PRINT *, ' i,Th_th,Therm,qT :', i, th_th(i), therm(i), qt_th(i)
533              q_star = kqfs(i)/wm(i)
534              t_star = khfs(i)/wm(i)
535              PRINT *, 'q* t*, b1,b2,b212 ', q_star, t_star, &
536                b1*(1.+2.*retv*qt_th(i))*t_star**2, &
537                (retv*th_th(i))**2*b2*q_star**2, 2.*retv*th_th(i)*b212*q_star &
538                *t_star
539              PRINT *, 'zdu2 ,100.*ustar(i)**2', zdu2, fac*ustar(i)**2
540            END IF
541          END IF !(1.EQ.0) THEN
542          ! IM 170305 END
543          ! q_star = kqfs(i)/wm(i)
544          ! t_star = khfs(i)/wm(i)
545          ! trmb1(i) = b1*(1.+2.*RETV*q(i,1))*t_star**2
546          ! trmb2(i) = (RETV*T(i,1))**2*b2*q_star**2
547          ! Omega now   trmb3(i) = 2.*RETV*T(i,1)*b212*q_star*t_star
548        END IF
549      END IF
550    END DO
551  END DO
552
553  ! Set pbl height to maximum value where computation exceeds number of
554  ! layers allowed
555
556  DO i = 1, knon
557    IF (check(i)) pblh(i) = z(i, isommet)
558  END DO
559
560  ! PBL height must be greater than some minimum mechanical mixing depth
561  ! Several investigators have proposed minimum mechanical mixing depth
562  ! relationships as a function of the local friction velocity, u*.  We
563  ! make use of a linear relationship of the form h = c u* where c=700.
564  ! The scaling arguments that give rise to this relationship most often
565  ! represent the coefficient c as some constant over the local coriolis
566  ! parameter.  Here we make use of the experimental results of Koracin
567  ! and Berkowicz (1988) [BLM, Vol 43] for wich they recommend 0.07/f
568  ! where f was evaluated at 39.5 N and 52 N.  Thus we use a typical mid
569  ! latitude value for f so that c = 0.07/f = 700.
570
571  DO i = 1, knon
572    pblmin = 700.0*ustar(i)
573    pblh(i) = max(pblh(i), pblmin)
574    ! par exemple :
575    pblt(i) = t(i, 2) + (t(i,3)-t(i,2))*(pblh(i)-z(i,2))/(z(i,3)-z(i,2))
576  END DO
577
578  ! ********************************************************************
579  ! pblh is now available; do preparation for diffusivity calculation :
580  ! ********************************************************************
581  DO i = 1, knon
582    check(i) = .TRUE.
583    zsat(i) = .FALSE.
584    ! omegafl utilise pour prolongement CAPE
585    omegafl(i) = .FALSE.
586    cape(i) = 0.
587    kape(i) = 0.
588    eauliq(i) = 0.
589    ctei(i) = 0.
590    pblk(i) = 0.0
591    fak1(i) = ustar(i)*pblh(i)*vk
592
593    ! Do additional preparation for unstable cases only, set temperature
594    ! and moisture perturbations depending on stability.
595    ! *** Rq: les formule sont prises dans leur forme CS ***
596    IF (unstbl(i)) THEN
597      ! AM Niveau de ref du thermique
598      ! AM          zxt=(t(i,1)-z(i,1)*0.5*RG/RCPD/(1.+RVTMP2*q(i,1)))
599      ! AM     .         *(1.+RETV*q(i,1))
600      zxt = (th_th(i)-zref*0.5*rg/rcpd/(1.+rvtmp2*qt_th(i)))* &
601        (1.+retv*qt_th(i))
602      phiminv(i) = (1.-binm*pblh(i)*unsobklen(i))**onet
603      phihinv(i) = sqrt(1.-binh*pblh(i)*unsobklen(i))
604      wm(i) = ustar(i)*phiminv(i)
605      fak2(i) = wm(i)*pblh(i)*vk
606      wstar(i) = (heatv(i)*rg*pblh(i)/zxt)**onet
607      fak3(i) = fakn*wstar(i)/wm(i)
608    ELSE
609      wstar(i) = 0.
610    END IF
611    ! Computes Theta_e for thermal (all cases : to be modified)
612    ! attention ajout therm(i) = virtuelle
613    the_th(i) = th_th(i) + therm(i) + rlvcp*qt_th(i)
614    ! ou:    The_th(i) = Th_th(i) + sqrt(b1)*khfs(i)/wm(i) + RLvCp*qT_th(i)
615  END DO
616
617  ! Main level loop to compute the diffusivities and
618  ! counter-gradient terms:
619
620  DO k = 2, isommet
621
622    ! Find levels within boundary layer:
623
624    DO i = 1, knon
625      unslev(i) = .FALSE.
626      stblev(i) = .FALSE.
627      zm(i) = z(i, k-1)
628      zp(i) = z(i, k)
629      IF (zkmin==0.0 .AND. zp(i)>pblh(i)) zp(i) = pblh(i)
630      IF (zm(i)<pblh(i)) THEN
631        zmzp = 0.5*(zm(i)+zp(i))
632        ! debug
633        ! if (i.EQ.1864) then
634        ! print*,'i,pblh(1864),obklen(1864)',i,pblh(i),obklen(i)
635        ! endif
636
637        zh(i) = zmzp/pblh(i)
638        zl(i) = zmzp*unsobklen(i)
639        zzh(i) = 0.
640        IF (zh(i)<=1.0) zzh(i) = (1.-zh(i))**2
641
642        ! stblev for points zm < plbh and stable and neutral
643        ! unslev for points zm < plbh and unstable
644
645        IF (unstbl(i)) THEN
646          unslev(i) = .TRUE.
647        ELSE
648          stblev(i) = .TRUE.
649        END IF
650      END IF
651    END DO
652    ! print*,'fin calcul niveaux'
653
654    ! Stable and neutral points; set diffusivities; counter-gradient
655    ! terms zero for stable case:
656
657    DO i = 1, knon
658      IF (stblev(i)) THEN
659        IF (zl(i)<=1.) THEN
660          pblk(i) = fak1(i)*zh(i)*zzh(i)/(1.+betas*zl(i))
661        ELSE
662          pblk(i) = fak1(i)*zh(i)*zzh(i)/(betas+zl(i))
663        END IF
664        ! pcfm(i,k) = pblk(i)
665        ! pcfh(i,k) = pcfm(i,k)
666      END IF
667    END DO
668
669    ! unssrf, unstable within surface layer of pbl
670    ! unsout, unstable within outer   layer of pbl
671
672    DO i = 1, knon
673      unssrf(i) = .FALSE.
674      unsout(i) = .FALSE.
675      IF (unslev(i)) THEN
676        IF (zh(i)<sffrac) THEN
677          unssrf(i) = .TRUE.
678        ELSE
679          unsout(i) = .TRUE.
680        END IF
681      END IF
682    END DO
683
684    ! Unstable for surface layer; counter-gradient terms zero
685
686    DO i = 1, knon
687      IF (unssrf(i)) THEN
688        term = (1.-betam*zl(i))**onet
689        pblk(i) = fak1(i)*zh(i)*zzh(i)*term
690        pr(i) = term/sqrt(1.-betah*zl(i))
691      END IF
692    END DO
693    ! print*,'fin counter-gradient terms zero'
694
695    ! Unstable for outer layer; counter-gradient terms non-zero:
696
697    DO i = 1, knon
698      IF (unsout(i)) THEN
699        pblk(i) = fak2(i)*zh(i)*zzh(i)
700        ! cgs(i,k) = fak3(i)/(pblh(i)*wm(i))
701        ! cgh(i,k) = khfs(i)*cgs(i,k)
702        pr(i) = phiminv(i)/phihinv(i) + ccon*fak3(i)/fak
703        ! cgq(i,k) = kqfs(i)*cgs(i,k)
704      END IF
705    END DO
706    ! print*,'fin counter-gradient terms non zero'
707
708    ! For all unstable layers, compute diffusivities and ctrgrad ter m
709
710    ! DO i = 1, knon
711    ! IF (unslev(i)) THEN
712    ! pcfm(i,k) = pblk(i)
713    ! pcfh(i,k) = pblk(i)/pr(i)
714    ! etc cf original
715    ! ENDIF
716    ! ENDDO
717
718    ! For all layers, compute integral info and CTEI
719
720    DO i = 1, knon
721      IF (check(i) .OR. omegafl(i)) THEN
722        IF (.NOT. zsat(i)) THEN
723          ! Th2 = The_th(i) - RLvCp*qT_th(i)
724          th2 = th_th(i)
725          t2 = th2*s(i, k)
726          ! thermodyn functions
727          zdelta = max(0., sign(1.,rtt-t2))
728          qqsat = r2es*foeew(t2, zdelta)/pplay(i, k)
729          qqsat = min(0.5, qqsat)
730          zcor = 1./(1.-retv*qqsat)
731          qqsat = qqsat*zcor
732
733          IF (qqsat<qt_th(i)) THEN
734            ! on calcule lcl
735            IF (k==2) THEN
736              plcl(i) = z(i, k)
737            ELSE
738              plcl(i) = z(i, k-1) + (z(i,k-1)-z(i,k))*(qt_th(i)-qsatbef(i))/( &
739                qsatbef(i)-qqsat)
740            END IF
741            zsat(i) = .TRUE.
742            tbef(i) = t2
743          END IF
744
745          qsatbef(i) = qqsat ! bug dans la version orig ???
746        END IF
747        ! amn ???? cette ligne a deja ete faite normalement ?
748      END IF
749      ! print*,'hbtm2 i,k=',i,k
750    END DO
751  END DO ! end of level loop
752  ! IM 170305 BEG
753  IF (1==0) THEN
754    PRINT *, 'hbtm2  ok'
755  END IF !(1.EQ.0) THEN
756  ! IM 170305 END
757  RETURN
758END SUBROUTINE hbtm
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.