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2! $Id: alpale_th.F90 5142 2024-07-29 13:07:34Z abarral $
3
4SUBROUTINE alpale_th( dtime, lmax_th, t_seri, cell_area,  &
5                       cin, s2, n2, strig,  &
6                       ale_bl_trig, ale_bl_stat, ale_bl,  &
7                       alp_bl, alp_bl_stat, &
8                       proba_notrig, random_notrig, birth_rate)
9
10! **************************************************************
11! *
12! ALPALE_TH                                                    *
13! *
14! *
15! written by   : Jean-Yves Grandpeix, 11/05/2016              *
16! modified by :                                               *
17! **************************************************************
18
19  USE dimphy
20  USE lmdz_ioipsl_getin_p, ONLY: getin_p
21  USE lmdz_print_control, ONLY: mydebug=>debug , lunout, prt_level
22  USE lmdz_abort_physic, ONLY: abort_physic
23  USE lmdz_alpale
24  USE lmdz_cv, ONLY: cv_feed
25
26  IMPLICIT NONE
27
28!================================================================
29! Auteur(s)   : Jean-Yves Grandpeix, 11/05/2016
30! Objet : Contribution of the thermal scheme to Ale and Alp
31!================================================================
32
33! Input arguments
34!----------------
35  REAL, INTENT(IN)                                           :: dtime
36  REAL, DIMENSION(klon), INTENT(IN)                          :: cell_area
37  INTEGER, DIMENSION(klon), INTENT(IN)                       :: lmax_th
38  REAL, DIMENSION(klon,klev), INTENT(IN)                     :: t_seri
39  REAL, DIMENSION(klon), INTENT(IN)                          :: ale_bl_stat
40  REAL, DIMENSION(klon), INTENT(IN)                          :: cin
41  REAL, DIMENSION(klon), INTENT(IN)                          :: s2, n2, strig
42                                                               
43  REAL, DIMENSION(klon), INTENT(INOUT)                       :: ale_bl_trig, ale_bl
44  REAL, DIMENSION(klon), INTENT(INOUT)                       :: alp_bl
45  REAL, DIMENSION(klon), INTENT(INOUT)                       :: alp_bl_stat
46  REAL, DIMENSION(klon), INTENT(INOUT)                       :: proba_notrig
47
48  REAL, DIMENSION(klon), INTENT(OUT)                         :: random_notrig
49
50  REAL, DIMENSION(klon), INTENT(OUT)                         :: birth_rate
51
52! Local variables
53!----------------
54  INTEGER                                                    :: i
55  LOGICAL, SAVE                                              :: first = .TRUE.
56  LOGICAL, SAVE                                              :: multiply_proba_notrig = .FALSE.
57  REAL, SAVE                                                 :: random_notrig_max=1.
58  REAL, SAVE                                                 :: cv_feed_area
59  REAL                                                       :: birth_number
60  REAL, DIMENSION(klon)                                      :: ale_bl_ref
61  REAL, DIMENSION(klon)                                      :: tau_trig
62
63    !$OMP THREADPRIVATE(multiply_proba_notrig)
64    !$OMP THREADPRIVATE(random_notrig_max)
65    !$OMP THREADPRIVATE(cv_feed_area)
66    !$OMP THREADPRIVATE(first)
67
68 REAL umexp  ! expression of (1.-exp(-x))/x valid for all x, especially when x->0
69 REAL x
70
71     CHARACTER (LEN=20) :: modname='alpale_th'
72     CHARACTER (LEN=80) :: abort_message
73     
74 umexp(x) = max(sign(1.,x-1.e-3),0.)*(1.-exp(-x))/max(x,1.e-3) + &
75            (1.-max(sign(1.,x-1.e-3),0.))*(1.-0.5*x*(1.-x/3.*(1.-0.25*x)))  !!! correct formula            (jyg)
76!!!            (1.-max(sign(1.,x-1.e-3),0.))*(-0.5*x*(1.-x/3.*(1.-0.25*x))) !!! bug introduced by mistake  (jyg)
77!!!            (1.-max(sign(1.,x-1.e-3),0.))*(1.-0.5*x*(1.-x/3.*(1.-0.25*x)))  !!! initial correct formula (jyg)
78
79!+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
80!  JYG, 20160513 : Introduction of the Effective Lifting Power (ELP), which
81! takes into account the area (cv_feed_area) covered by thermals contributing
82! to each cumulonimbus.
83!   The use of ELP prevents singularities when the trigger probability tends to
84! zero. It is activated by iflag_clos_bl = 3.
85!   The ELP values are stored in the ALP_bl variable.
86
87!+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
88
89    IF (first) THEN
90      CALL getin_p('multiply_proba_notrig',multiply_proba_notrig)
91      IF (iflag_clos_bl < 3) THEN
92         random_notrig_max=1.
93         CALL getin_p('random_notrig_max',random_notrig_max)
94      ELSEIF (iflag_clos_bl == 3) THEN  ! (iflag_clos_bl .LT. 3)
95         cv_feed_area = 1.e10   ! m2
96         CALL getin_p('cv_feed_area', cv_feed_area)
97      ENDIF  !! (iflag_clos_bl .LT. 3)
98      first=.FALSE.
99    ENDIF
100
101!!
102!!   Control of the multiplication of no-trigger probabilities between calls
103!! to the convection scheme. If multiply_proba_notrig is .FALSE., THEN
104!! proba_notrig is set to 1 at each CALL to alpale_th, so that only the last CALL
105!! plays a role in the triggering of convection. If it is .TRUE., then propa_notrig
106!! is saved between calls to convection and is reset to 1 only after calling the
107!! convection scheme.
108!!    For instance, if the probability of no_trigger is 0.9 at each call, and if
109!! there are 3 calls to alpale_th between calls to the convection scheme, then the
110!! probability of triggering convection will be 0.1 (= 1.-0.9) if
111!! multiply_proba_notrig is .FALSE. and 0.271 (= 1.-0.9^3) if multiply_proba_notrig
112!! is .TRUE.
113!!
114    IF (.NOT.multiply_proba_notrig) THEN
115             DO i=1,klon
116                proba_notrig(i)=1.
117             ENDDO
118    ENDIF  !! (.NOT.multiply_proba_notrig)
119!!
120!!
121!---------------------------------------
122  IF (iflag_clos_bl < 3) THEN
123!---------------------------------------
124
125!      Original code (Nicolas Rochetin)
126!     --------------------------------
127          !cc nrlmd le 10/04/2012
128          !-----------Stochastic triggering-----------
129          IF (iflag_trig_bl>=1) THEN
130             IF (prt_level >= 10) THEN
131                WRITE(lunout,*)'cin, ale_bl_stat, alp_bl, alp_bl_stat ', &
132                     cin, ale_bl_stat, alp_bl, alp_bl_stat
133             ENDIF
134
135
136             !----Initialisations
137             do i=1,klon
138!!jyg                proba_notrig(i)=1.
139                random_notrig(i)=1e6*ale_bl_stat(i)-int(1e6*ale_bl_stat(i))
140                IF ( random_notrig(i) > random_notrig_max ) random_notrig(i)=0.
141                IF ( ale_bl_trig(i) < abs(cin(i))+1.e-10 ) THEN
142                   tau_trig(i)=tau_trig_shallow
143                else
144                   tau_trig(i)=tau_trig_deep
145                endif
146             enddo
147
148             IF (prt_level >= 10) THEN
149                WRITE(lunout,*)'random_notrig, tau_trig ', &
150                     random_notrig, tau_trig
151                WRITE(lunout,*)'s_trig,s2,n2 ', &
152                     s_trig,s2,n2
153             ENDIF
154
155             !Option pour re-activer l'ancien calcul de Ale_bl (iflag_trig_bl=2)
156             IF (iflag_trig_bl==1) THEN
157                !----Tirage al\'eatoire et calcul de ale_bl_trig
158                do i=1,klon
159                   IF ( (ale_bl_stat(i) > abs(cin(i))+1.e-10) )  THEN
160                      proba_notrig(i)=proba_notrig(i)* &
161                         (1.-exp(-strig(i)/s2(i)))**(n2(i)*dtime/tau_trig(i))
162                      !        print *, 'proba_notrig(i) ',proba_notrig(i)
163                      IF (random_notrig(i) >= proba_notrig(i)) THEN
164                         ale_bl_trig(i)=ale_bl_stat(i)
165                      else
166                         ale_bl_trig(i)=0.
167                      endif
168                      birth_rate(i) = n2(i)*exp(-strig(i)/s2(i))/(tau_trig(i)*cell_area(i))
169!!!                      birth_rate(i) = max(birth_rate(i),1.e-18)
170                   else
171!!jyg                      proba_notrig(i)=1.
172                      birth_rate(i) = 0.
173                      random_notrig(i)=0.
174                      ale_bl_trig(i)=0.
175                   endif
176                enddo
177
178             ELSE IF (iflag_trig_bl>=2) THEN
179                do i=1,klon
180                   IF ( (Ale_bl(i) > abs(cin(i))+1.e-10) )  THEN
181                      proba_notrig(i)=proba_notrig(i)* &
182                         (1.-exp(-strig(i)/s2(i)))**(n2(i)*dtime/tau_trig(i))
183                      !        print *, 'proba_notrig(i) ',proba_notrig(i)
184                      IF (random_notrig(i) >= proba_notrig(i)) THEN
185                         ale_bl_trig(i)=Ale_bl(i)
186                      else
187                         ale_bl_trig(i)=0.
188                      endif
189                      birth_rate(i) = n2(i)*exp(-strig(i)/s2(i))/(tau_trig(i)*cell_area(i))
190!!!                      birth_rate(i) = max(birth_rate(i),1.e-18)
191                   else
192!!jyg                      proba_notrig(i)=1.
193                      birth_rate(i) = 0.
194                      random_notrig(i)=0.
195                      ale_bl_trig(i)=0.
196                   endif
197                enddo
198
199             ENDIF
200
201             IF (prt_level >= 10) THEN
202                WRITE(lunout,*)'proba_notrig, ale_bl_trig ', &
203                     proba_notrig, ale_bl_trig
204             ENDIF
205
206          endif !(iflag_trig_bl)
207
208          !-----------Statistical closure-----------
209          IF (iflag_clos_bl==1) THEN
210             do i=1,klon
211                !CR: alp probabiliste
212                IF (ale_bl_trig(i)>0.) THEN
213                   alp_bl(i)=alp_bl(i)/(1.-min(proba_notrig(i),0.999))
214                endif
215             enddo
216
217          ELSE IF (iflag_clos_bl==2) THEN
218             !CR: alp calculee dans thermcell_main
219             do i=1,klon
220                alp_bl(i)=alp_bl_stat(i)
221             enddo
222
223          else
224
225             alp_bl_stat(:)=0.
226
227          endif !(iflag_clos_bl)
228
229!---------------------------------------
230  ELSEIF (iflag_clos_bl == 3) THEN  ! (iflag_clos_bl .LT. 3)
231!---------------------------------------
232
233!      New code with Effective Lifting Power
234!     -------------------------------------
235
236          !-----------Stochastic triggering-----------
237     IF (iflag_trig_bl>=1) THEN
238        IF (prt_level >= 10) THEN
239           WRITE(lunout,*)'cin, ale_bl_stat, alp_bl_stat ', &
240                cin, ale_bl_stat, alp_bl_stat
241        ENDIF
242
243        ! Use ale_bl_stat (Rochetin's code) or ale_bl (old code) according to
244        ! iflag_trig_bl value.
245        IF (iflag_trig_bl==1) then         ! use ale_bl_stat (Rochetin computation)
246         do i=1,klon
247              ale_bl_ref(i)=ale_bl_stat(i)
248         enddo
249        ELSE IF (iflag_trig_bl>=2) then    ! use ale_bl (old computation)
250         do i=1,klon
251              ale_bl_ref(i)=Ale_bl(i)
252         enddo
253        ENDIF ! (iflag_trig_bl.EQ.1)
254
255
256        !----Initializations and random number generation
257        do i=1,klon
258!!jyg           proba_notrig(i)=1.
259           random_notrig(i)=1e6*ale_bl_stat(i)-int(1e6*ale_bl_stat(i))
260           IF ( ale_bl_trig(i) < abs(cin(i))+1.e-10 ) THEN
261              tau_trig(i)=tau_trig_shallow
262           else
263              tau_trig(i)=tau_trig_deep
264           endif
265        enddo
266
267        IF (prt_level >= 10) THEN
268           WRITE(lunout,*)'random_notrig, tau_trig ', &
269                random_notrig, tau_trig
270           WRITE(lunout,*)'s_trig,s2,n2 ', &
271                s_trig,s2,n2
272        ENDIF
273
274        !----alp_bl computation
275        do i=1,klon
276           IF ( (ale_bl_ref(i) > abs(cin(i))+1.e-10) )  THEN
277              birth_number = n2(i)*exp(-strig(i)/s2(i))
278              birth_rate(i) = birth_number/(tau_trig(i)*cell_area(i))
279!!!              birth_rate(i) = max(birth_rate(i),1.e-18)
280              proba_notrig(i)=proba_notrig(i)*exp(-birth_number*dtime/tau_trig(i))
281              Alp_bl(i) = Alp_bl(i)* &
282                          umexp(-birth_number*cv_feed_area/cell_area(i))/ &
283                          umexp(-birth_number*dtime/tau_trig(i))*  &
284                          tau_trig(i)*cv_feed_area/(dtime*cell_area(i))
285          else
286!!jyg              proba_notrig(i)=1.
287              birth_rate(i)=0.
288              random_notrig(i)=0.
289              alp_bl(i)=0.
290           endif
291        enddo
292
293        !----ale_bl_trig computation
294         do i=1,klon
295           IF (random_notrig(i) >= proba_notrig(i)) THEN
296              ale_bl_trig(i)=ale_bl_ref(i)
297           else
298              ale_bl_trig(i)=0.
299           endif
300         enddo
301
302        IF (prt_level >= 10) THEN
303           WRITE(lunout,*)'proba_notrig, ale_bl_trig ', &
304                proba_notrig, ale_bl_trig
305        ENDIF
306
307     endif !(iflag_trig_bl .ge. 1)
308
309!---------------------------------------
310  ENDIF ! (iflag_clos_bl .LT. 3)
311!---------------------------------------
312
313          IF (prt_level >= 10) THEN
314             WRITE(lunout,*)'alpale_th: ale_bl_trig, alp_bl_stat, birth_rate ', &
315                      ale_bl_trig(1), alp_bl_stat(1), birth_rate(1)
316          ENDIF
317
318          !cc fin nrlmd le 10/04/2012
319
320          !IM/FH: 2011/02/23
321          ! Couplage Thermiques/Emanuel seulement si T<0
322          IF (iflag_coupl==2) THEN
323             IF (prt_level >= 10) THEN
324                WRITE(lunout,*)'Couplage Thermiques/Emanuel seulement si T<0'
325             ENDIF
326             do i=1,klon
327                IF (t_seri(i,lmax_th(i))>273.) THEN
328                   Ale_bl(i)=0.
329                endif
330             enddo
331!    print *,'In order to run with iflag_coupl=2, you have to comment out the following stop '
332!             STOP
333             abort_message='In order to run with iflag_coupl=2, you have to comment out the following abort'
334             CALL abort_physic(modname,abort_message,1)
335          endif
336   RETURN
337   END
338
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.