source: LMDZ6/branches/Amaury_dev/libf/phylmd/cdrag_mod.F90 @ 5151

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Put YOMCST.h into modules

  • Property svn:executable set to *
  • Property svn:keywords set to Id
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Line 
1!$Id: cdrag_mod.F90 5144 2024-07-29 21:01:04Z abarral $
2
3
4MODULE cdrag_mod
5
6  ! This module contains some procedures for calculation of the cdrag
7  ! coefficients for turbulent diffusion at surface
8
9  IMPLICIT NONE
10
11CONTAINS
12
13  !****************************************************************************************
14
15  !r original routine svn3623
16
17  SUBROUTINE cdrag(knon, nsrf, &
18          speed, t1, q1, zgeop1, &
19          psol, pblh, tsurf, qsurf, z0m, z0h, &
20          ri_in, iri_in, &
21          cdm, cdh, zri, pref, prain, tsol, pat1)
22
23    USE dimphy
24    USE coare_cp_mod, ONLY: coare_cp
25    USE coare30_flux_cnrm_mod, ONLY: coare30_flux_cnrm
26    USE indice_sol_mod
27    USE lmdz_print_control, ONLY: lunout, prt_level
28    USE lmdz_ioipsl_getin_p, ONLY: getin_p
29    USE lmdz_atke_turbulence_ini, ONLY: smmin, ric, cinf, cepsilon, pr_slope, pr_asym, pr_neut
30    USE lmdz_clesphys
31    USE lmdz_yoethf
32    USE lmdz_yomcst
33
34    IMPLICIT NONE
35    ! ================================================================= c
36
37    ! Objet : calcul des cdrags pour le moment (pcfm) et
38    !         les flux de chaleur sensible et latente (pcfh) d'apr??s
39    !         Louis 1982, Louis 1979, King et al 2001
40    !         ou Zilitinkevich et al 2002  pour les cas stables, Louis 1979
41    !         et 1982 pour les cas instables
42
43    ! Modified history:
44    !  writting on the 20/05/2016
45    !  modified on the 13/12/2016 to be adapted to LMDZ6
46
47    ! References:
48    !   Louis, J. F., 1979: A parametric model of vertical eddy fluxes in the
49    !     atmosphere. Boundary-Layer Meteorology. 01/1979; 17(2):187-202.
50    !   Louis, J. F., Tiedtke, M. and Geleyn, J. F., 1982: `A short history of the
51    !     operational PBL parametrization at ECMWF'. Workshop on boundary layer
52    !     parametrization, November 1981, ECMWF, Reading, England.
53    !     Page: 19. Equations in Table 1.
54    !   Mascart P, Noilhan J, Giordani H 1995.A MODIFIED PARAMETERIZATION OF FLUX-PROFILE RELATIONSHIPS
55    !    IN THE SURFACE LAYER USING DIFFERENT ROUGHNESS LENGTH VALUES FOR HEAT AND MOMENTUM
56    !    Boundary-Layer Meteorology 72: 331-344
57    !   Anton Beljaars. May 1992. The parametrization of the planetary boundary layer.
58    !     European Centre for Medium-Range Weather Forecasts.
59    !     Equations: 110-113. Page 40.
60    !   Miller,M.J., A.C.M.Beljaars, T.N.Palmer. 1992. The sensitivity of the ECMWF
61    !     model to the parameterization of evaporation from the tropical oceans. J.
62    !     Climate, 5:418-434.
63    !   King J.C, Connolley, W.M ad Derbyshire S.H. 2001, Sensitivity of Modelled Antarctic climate
64    !   to surface and boundary-layer flux parametrizations
65    !   QJRMS, 127, pp 779-794
66
67    ! ================================================================= c
68    ! ================================================================= c
69    ! On choisit le couple de fonctions de correction avec deux flags:
70    ! Un pour les cas instables, un autre pour les cas stables
71
72    ! iflag_corr_insta:
73    !                   1: Louis 1979 avec les modifications de Mascart 1995 (z0/= z0h)
74    !                   2: Louis 1982
75    !                   3: Laurent Li
76
77    ! iflag_corr_sta:
78    !                   1: Louis 1979 avec les modifications de Mascart 1995 (z0/= z0h)
79    !                   2: Louis 1982
80    !                   3: Laurent Li
81    !                   4: King  2001 (SHARP)
82    !                   5: MO 1st order theory (allow collapse of turbulence)
83
84
85    !*****************************************************************
86    ! Parametres d'entree
87    !*****************************************************************
88
89    INTEGER, INTENT(IN) :: knon, nsrf ! nombre de points de grille sur l'horizontal + type de surface
90    REAL, DIMENSION(klon), INTENT(IN) :: speed    ! module du vent au 1er niveau du modele
91    REAL, DIMENSION(klon), INTENT(IN) :: zgeop1   ! geopotentiel au 1er niveau du modele
92    REAL, DIMENSION(klon), INTENT(IN) :: tsurf    ! Surface temperature (K)
93    REAL, DIMENSION(klon), INTENT(IN) :: qsurf    ! Surface humidity (Kg/Kg)
94    REAL, DIMENSION(klon), INTENT(INOUT) :: z0m, z0h ! Rugosity at surface (m)
95    REAL, DIMENSION(klon), INTENT(IN) :: ri_in ! Input Richardson 1st layer for first guess calculations of screen var.
96    INTEGER, INTENT(IN) :: iri_in! iflag to activate cdrag calculation using ri1
97    REAL, DIMENSION(klon), INTENT(IN) :: t1       ! Temperature au premier niveau (K)
98    REAL, DIMENSION(klon), INTENT(IN) :: q1       ! humidite specifique au premier niveau (kg/kg)
99    REAL, DIMENSION(klon), INTENT(IN) :: psol     ! pression au sol
100
101    !------------------ Rajout pour COARE (OT2018) --------------------
102    REAL, DIMENSION(klon), INTENT(INOUT) :: pblh  !hauteur de CL
103    REAL, DIMENSION(klon), INTENT(IN) :: prain !rapport au precipitation
104    REAL, DIMENSION(klon), INTENT(IN) :: tsol  !SST imposé sur la surface oceanique
105    REAL, DIMENSION(klon), INTENT(IN) :: pat1  !pression premier lev
106
107
108
109    ! Parametres de sortie
110    !******************************************************************
111    REAL, DIMENSION(klon), INTENT(OUT) :: cdm   ! Drag coefficient for momentum
112    REAL, DIMENSION(klon), INTENT(OUT) :: cdh   ! Drag coefficient for heat flux
113    REAL, DIMENSION(klon), INTENT(OUT) :: zri   ! Richardson number
114    REAL, DIMENSION(klon), INTENT(INOUT) :: pref  ! Pression au niveau zgeop/RG
115
116    ! Variables Locales
117    !******************************************************************
118
119    REAL, PARAMETER :: CKAP = 0.40, CKAPT = 0.42
120    REAL                   CEPDU2
121    REAL                   ALPHA
122    REAL                   CB, CC, CD, C2, C3
123    REAL                   MU, CM, CH, B, CMstar, CHstar
124    REAL                   PM, PH, BPRIME
125    INTEGER                ng_q1                      ! Number of grids that q1 < 0.0
126    INTEGER                ng_qsurf                   ! Number of grids that qsurf < 0.0
127    INTEGER                i, k
128    REAL                   zdu2, ztsolv
129    REAL                   ztvd, zscf
130    REAL                   zucf, zcr
131    REAL, DIMENSION(klon) :: FM, FH                   ! stability functions
132    REAL, DIMENSION(klon) :: cdmn, cdhn               ! Drag coefficient in neutral conditions
133    REAL zzzcd
134    REAL, DIMENSION(klon) :: sm, prandtl              ! Stability function from atke turbulence scheme
135    REAL                  ri0, ri1, cn                ! to have dimensionless term in sm and prandtl
136
137    !------------------ Rajout (OT2018) --------------------
138    !------------------ Rajout pour les appelles BULK (OT) --------------------
139    REAL, DIMENSION(klon, 2) :: rugos_itm
140    REAL, DIMENSION(klon, 2) :: rugos_ith
141    REAL, PARAMETER :: tol_it_rugos = 1.e-4
142    REAL, DIMENSION(3) :: coeffs
143    LOGICAL :: mixte
144    REAL :: z_0m
145    REAL :: z_0h
146    REAL, DIMENSION(klon) :: cdmm
147    REAL, DIMENSION(klon) :: cdhh
148
149    !------------------RAJOUT POUR ECUME -------------------
150
151    REAL, DIMENSION(klon) :: PQSAT
152    REAL, DIMENSION(klon) :: PSFTH
153    REAL, DIMENSION(klon) :: PFSTQ
154    REAL, DIMENSION(klon) :: PUSTAR
155    REAL, DIMENSION(klon) :: PCD      ! Drag coefficient for momentum
156    REAL, DIMENSION(klon) :: PCDN     ! Drag coefficient for momentum
157    REAL, DIMENSION(klon) :: PCH      ! Drag coefficient for momentum
158    REAL, DIMENSION(klon) :: PCE      ! Drag coefficient for momentum
159    REAL, DIMENSION(klon) :: PRI
160    REAL, DIMENSION(klon) :: PRESA
161    REAL, DIMENSION(klon) :: PSSS
162
163    LOGICAL :: OPRECIP
164    LOGICAL :: OPWEBB
165    LOGICAL :: OPERTFLUX
166    LOGICAL :: LPRECIP
167    LOGICAL :: LPWG
168
169    LOGICAL, SAVE :: firstCALL = .TRUE.
170    !$OMP THREADPRIVATE(firstcall)
171    INTEGER, SAVE :: iflag_corr_sta
172    !$OMP THREADPRIVATE(iflag_corr_sta)
173    INTEGER, SAVE :: iflag_corr_insta
174    !$OMP THREADPRIVATE(iflag_corr_insta)
175    LOGICAL, SAVE :: ok_cdrag_iter
176    !$OMP THREADPRIVATE(ok_cdrag_iter)
177
178    !===================================================================c
179    ! Valeurs numeriques des constantes
180    !===================================================================c
181
182
183    ! Minimum du carre du vent
184
185    CEPDU2 = (0.1)**2
186
187    ! Louis 1982
188
189    CB = 5.0
190    CC = 5.0
191    CD = 5.0
192
193
194    ! King 2001
195
196    C2 = 0.25
197    C3 = 0.0625
198
199
200    ! Louis 1979
201
202    BPRIME = 4.7
203    B = 9.4
204
205
206    !MO
207
208    ALPHA = 5.0
209
210    ! Consistent with atke scheme
211    cn = (1. / sqrt(cepsilon))**(2. / 3.)
212    ri0 = 2. / rpi * (cinf - cn) * ric / cn
213    ri1 = -2. / rpi * (pr_asym - pr_neut) / pr_slope
214
215
216    ! ================================================================= c
217    ! Tests avant de commencer
218    ! Fuxing WANG, 04/03/2015
219    ! To check if there are negative q1, qsurf values.
220    !====================================================================c
221    ng_q1 = 0     ! Initialization
222    ng_qsurf = 0  ! Initialization
223    DO i = 1, knon
224      IF (q1(i)<0.0)     ng_q1 = ng_q1 + 1
225      IF (qsurf(i)<0.0)  ng_qsurf = ng_qsurf + 1
226    ENDDO
227    IF (ng_q1>0 .AND. prt_level > 5) THEN
228      WRITE(lunout, *)" *** Warning: Negative q1(humidity at 1st level) values in cdrag.F90 !"
229      WRITE(lunout, *)" The total number of the grids is: ", ng_q1
230      WRITE(lunout, *)" The negative q1 is set to zero "
231      !      abort_message="voir ci-dessus"
232      !      CALL abort_physic(modname,abort_message,1)
233    ENDIF
234    IF (ng_qsurf>0 .AND. prt_level > 5) THEN
235      WRITE(lunout, *)" *** Warning: Negative qsurf(humidity at surface) values in cdrag.F90 !"
236      WRITE(lunout, *)" The total number of the grids is: ", ng_qsurf
237      WRITE(lunout, *)" The negative qsurf is set to zero "
238      !      abort_message="voir ci-dessus"
239      !      CALL abort_physic(modname,abort_message,1)
240    ENDIF
241
242
243
244    !=============================================================================c
245    ! Calcul du cdrag
246    !=============================================================================c
247
248    ! On choisit les fonctions de stabilite utilisees au premier appel
249    !**************************************************************************
250    IF (firstcall) THEN
251      iflag_corr_sta = 2
252      iflag_corr_insta = 2
253      ok_cdrag_iter = .FALSE.
254
255      CALL getin_p('iflag_corr_sta', iflag_corr_sta)
256      CALL getin_p('iflag_corr_insta', iflag_corr_insta)
257      CALL getin_p('ok_cdrag_iter', ok_cdrag_iter)
258
259      firstCALL = .FALSE.
260    ENDIF
261
262    !------------------ Rajout (OT2018) --------------------
263    !---------    Rajout pour itération sur rugosité     ----------------
264    rugos_itm(:, 2) = z0m
265    rugos_itm(:, 1) = 3. * tol_it_rugos * z0m
266
267    rugos_ith(:, 2) = z0h !cp nouveau rugos_it
268    rugos_ith(:, 1) = 3. * tol_it_rugos * z0h
269    !--------------------------------------------------------------------
270
271    !xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
272    DO i = 1, knon        ! Boucle sur l'horizontal
273      !xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
274
275
276      ! calculs preliminaires:
277      !***********************
278
279      zdu2 = MAX(CEPDU2, speed(i)**2)
280      pref(i) = EXP(LOG(psol(i)) - zgeop1(i) / (RD * t1(i) * &
281              (1. + RETV * max(q1(i), 0.0))))           ! negative q1 set to zero
282      ztsolv = tsurf(i) * (1.0 + RETV * max(qsurf(i), 0.0))    ! negative qsurf set to zero
283      ztvd = (t1(i) + zgeop1(i) / RCPD / (1. + RVTMP2 * q1(i))) &
284              * (1. + RETV * max(q1(i), 0.0))                      ! negative q1 set to zero
285
286      !------------------ Rajout (OT2018) --------------------
287      !--------------   ON DUPLIQUE POUR METTRE ITERATION SUR OCEAN    ------------------------
288      IF (iri_in==1) THEN
289        zri(i) = ri_in(i)
290      ENDIF
291
292      IF (nsrf == is_oce) THEN
293
294        !------------------  Pour Core 2 choix Core Pur ou Core Mixte  --------------------
295        IF ((choix_bulk > 1 .AND. choix_bulk < 4) .AND. (nsrf == is_oce)) THEN
296          IF(choix_bulk == 2) THEN
297            mixte = .FALSE.
298          ELSE
299            mixte = .TRUE.
300          ENDIF
301          CALL clc_core_cp (sqrt(zdu2), t1(i) - tsurf(i), q1(i) - qsurf(i), t1(i), q1(i), &
302                  zgeop1(i) / RG, zgeop1(i) / RG, zgeop1(i) / RG, &
303                  psol(i), nit_bulk, mixte, &
304                  coeffs, z_0m, z_0h)
305          cdmm(i) = coeffs(1)
306          cdhh(i) = coeffs(2)
307          cdm(i) = cdmm(i)
308          cdh(i) = cdhh(i)
309          WRITE(*, *) "clc_core cd ch", cdmm(i), cdhh(i)
310
311          !------------------                 Pour ECUME                 --------------------
312        ELSE IF ((choix_bulk == 4) .AND. (nsrf == is_oce)) THEN
313          OPRECIP = .FALSE.
314          OPWEBB = .FALSE.
315          OPERTFLUX = .FALSE.
316          IF (nsrf == is_oce) THEN
317            PSSS = 0.0
318          ENDIF
319          CALL ini_csts
320          CALL ecumev6_flux(z_0m, t1(i), tsurf(i), &
321                  q1(i), qsurf(i), sqrt(zdu2), zgeop1(i) / RG, PSSS, zgeop1(i) / RG, &
322                  psol(i), pat1(i), OPRECIP, OPWEBB, &
323                  PSFTH, PFSTQ, PUSTAR, PCD, PCDN, &
324                  PCH, PCE, PRI, PRESA, prain, &
325                  z_0h, OPERTFLUX, coeffs)
326
327          cdmm(i) = coeffs(1)
328          cdhh(i) = coeffs(2)
329          cdm(i) = cdmm(i)
330          cdh(i) = cdhh(i)
331
332          WRITE(*, *) "ecume cd ch", cdmm(i), cdhh(i)
333
334          !------------------                 Pour COARE CNRM                 --------------------
335        ELSE IF ((choix_bulk == 5) .AND. (nsrf == is_oce)) THEN
336          LPRECIP = .FALSE.
337          LPWG = .FALSE.
338          CALL ini_csts
339          block
340            REAL, DIMENSION(1) :: z0m_1d, z_0h_1d, sqrt_zdu2_1d, zgeop1_rg_1d  ! convert scalar to 1D for call
341            z0m_1d = z0m
342            z_0h_1d = z0h
343            sqrt_zdu2_1d = sqrt(zdu2)
344            zgeop1_rg_1d = zgeop1(i) / RG
345            CALL coare30_flux_cnrm(z0m_1d, t1(i), tsurf(i), q1(i), &
346                    sqrt_zdu2_1d, zgeop1_rg_1d, zgeop1_rg_1d, psol(i), qsurf(i), PQSAT, &
347                    PSFTH, PFSTQ, PUSTAR, PCD, PCDN, PCH, PCE, PRI, &
348                    PRESA, prain, pat1(i), z_0h_1d, LPRECIP, LPWG, coeffs)
349
350          end block
351          cdmm(i) = coeffs(1)
352          cdhh(i) = coeffs(2)
353          cdm(i) = cdmm(i)
354          cdh(i) = cdhh(i)
355          WRITE(*, *) "coare CNRM cd ch", cdmm(i), cdhh(i)
356
357          !------------------                 Pour COARE Maison                 --------------------
358        ELSE IF ((choix_bulk == 1) .AND. (nsrf == is_oce)) THEN
359          IF (pblh(i) == 0.) THEN
360            pblh(i) = 1500.
361          ENDIF
362          WRITE(*, *) "debug size", size(coeffs)
363          CALL coare_cp(sqrt(zdu2), t1(i) - tsurf(i), q1(i) - qsurf(i), &
364                  t1(i), q1(i), &
365                  zgeop1(i) / RG, zgeop1(i) / RG, zgeop1(i) / RG, &
366                  psol(i), pblh(i), &
367                  nit_bulk, &
368                  coeffs, z_0m, z_0h)
369          cdmm(i) = coeffs(1)
370          cdhh(i) = coeffs(3)
371          cdm(i) = cdmm(i)
372          cdh(i) = cdhh(i)
373          WRITE(*, *) "coare cd ch", cdmm(i), cdhh(i)
374        ELSE
375          !------------------                 Pour La param LMDZ (ocean)              --------------------
376          zri(i) = zgeop1(i) * (ztvd - ztsolv) / (zdu2 * ztvd)
377          IF (iri_in==1) THEN
378            zri(i) = ri_in(i)
379          ENDIF
380        ENDIF
381
382
383        !----------------------- Rajout des itérations --------------
384        DO  k = 1, nit_bulk
385
386          ! Coefficients CD neutres : k^2/ln(z/z0) et k^2/(ln(z/z0)*ln(z/z0h)):
387          !********************************************************************
388          zzzcd = CKAP / LOG(1. + zgeop1(i) / (RG * rugos_itm(i, 2)))
389          cdmn(i) = zzzcd * zzzcd
390          cdhn(i) = zzzcd * (CKAP / LOG(1. + zgeop1(i) / (RG * rugos_ith(i, 2))))
391
392          ! Calcul des fonctions de stabilite FMs, FHs, FMi, FHi :
393          !*******************************************************
394          IF (zri(i) < 0.) THEN
395            SELECT CASE (iflag_corr_insta)
396            CASE (1) ! Louis 1979 + Mascart 1995
397              MU = LOG(MAX(z0m(i) / z0h(i), 0.01))
398              CMstar = 6.8741 + 2.6933 * MU - 0.3601 * (MU**2) + 0.0154 * (MU**3)
399              PM = 0.5233 - 0.0815 * MU + 0.0135 * (MU**2) - 0.001 * (MU**3)
400              CHstar = 3.2165 + 4.3431 * MU + 0.536 * (MU**2) - 0.0781 * (MU**3)
401              PH = 0.5802 - 0.1571 * MU + 0.0327 * (MU**2) - 0.0026 * (MU**3)
402              CH = CHstar * B * CKAP / LOG(z0m(i) + zgeop1(i) / (RG * z0m(i))) &
403                      * CKAPT / LOG(z0h(i) + zgeop1(i) / (RG * z0h(i)))       &
404                      * ((zgeop1(i) / (RG * z0h(i)))**PH)
405              CM = CMstar * B * CKAP / LOG(z0m(i) + zgeop1(i) / (RG * z0m(i))) &
406                      * CKAP / LOG(z0m(i) + zgeop1(i) / (RG * z0m(i)))         &
407                      * ((zgeop1(i) / (RG * z0m(i)))**PM)
408              FM(i) = 1. - B * zri(i) / (1. + CM * SQRT(ABS(zri(i))))
409              FH(i) = 1. - B * zri(i) / (1. + CH * SQRT(ABS(zri(i))))
410            CASE (2) ! Louis 1982
411              zucf = 1. / (1. + 3.0 * CB * CC * cdmn(i) * SQRT(ABS(zri(i)) &
412                      * (1.0 + zgeop1(i) / (RG * z0m(i)))))
413              FM(i) = AMAX1((1. - 2.0 * CB * zri(i) * zucf), f_ri_cd_min)
414              FH(i) = AMAX1((1. - 3.0 * CB * zri(i) * zucf), f_ri_cd_min)
415            CASE (3) ! Laurent Li
416              FM(i) = MAX(SQRT(1.0 - 18.0 * zri(i)), f_ri_cd_min)
417              FH(i) = MAX(SQRT(1.0 - 18.0 * zri(i)), f_ri_cd_min)
418            CASE (6) ! Consistent with turbulence scheme (in stationary case) derived in atke (2023)
419              sm(i) = 2. / rpi * (cinf - cn) * atan(-zri(i) / ri0) + cn
420              prandtl(i) = -2. / rpi * (pr_asym - pr_neut) * atan(zri(i) / ri1) + pr_neut
421              FM(i) = MAX((sm(i)**(3. / 2.) * sqrt(cepsilon) * (1 - zri(i) / prandtl(i))**(1. / 2.)), f_ri_cd_min)
422              FH(i) = MAX((FM(i) / prandtl(i)), f_ri_cd_min)
423            CASE default ! Louis 1982
424              zucf = 1. / (1. + 3.0 * CB * CC * cdmn(i) * SQRT(ABS(zri(i)) &
425                      * (1.0 + zgeop1(i) / (RG * z0m(i)))))
426              FM(i) = AMAX1((1. - 2.0 * CB * zri(i) * zucf), f_ri_cd_min)
427              FH(i) = AMAX1((1. - 3.0 * CB * zri(i) * zucf), f_ri_cd_min)
428            END SELECT
429            ! Calcul des drags
430            cdmm(i) = cdmn(i) * FM(i)
431            cdhh(i) = f_cdrag_ter * cdhn(i) * FH(i)
432            ! Traitement particulier des cas oceaniques
433            ! on applique Miller et al 1992 en l'absence de gustiness
434            IF (nsrf == is_oce) THEN
435              !            cdh(i)=f_cdrag_oce*cdhn(i)*FH(i)
436              IF (iflag_gusts==0) THEN
437                zcr = (0.0016 / (cdmn(i) * SQRT(zdu2))) * ABS(ztvd - ztsolv)**(1. / 3.)
438                cdhh(i) = f_cdrag_oce * cdhn(i) * (1.0 + zcr**1.25)**(1. / 1.25)
439              ENDIF
440              cdmm(i) = MIN(cdmm(i), cdmmax)
441              cdhh(i) = MIN(cdhh(i), cdhmax)
442              !             WRITE(*,*) "LMDZ cd ch",cdmm(i),cdhh(i)
443            END IF
444          ELSE
445
446            !'''''''''''''''
447            ! Cas stables :
448            !'''''''''''''''
449            zri(i) = MIN(20., zri(i))
450            SELECT CASE (iflag_corr_sta)
451            CASE (1) ! Louis 1979 + Mascart 1995
452              FM(i) = MAX(1. / ((1 + BPRIME * zri(i))**2), f_ri_cd_min)
453              FH(i) = FM(i)
454            CASE (2) ! Louis 1982
455              zscf = SQRT(1. + CD * ABS(zri(i)))
456              FM(i) = AMAX1(1. / (1. + 2. * CB * zri(i) / zscf), f_ri_cd_min)
457              FH(i) = AMAX1(1. / (1. + 3. * CB * zri(i) * zscf), f_ri_cd_min)
458            CASE (3) ! Laurent Li
459              FM(i) = MAX(1.0 / (1.0 + 10.0 * zri(i) * (1 + 8.0 * zri(i))), f_ri_cd_min)
460              FH(i) = FM(i)
461            CASE (4)  ! King 2001
462              IF (zri(i) < C2 / 2.) THEN
463                FM(i) = MAX((1. - zri(i) / C2)**2, f_ri_cd_min)
464                FH(i) = FM(i)
465              ELSE
466                FM(i) = MAX(C3 * ((C2 / zri(i))**2), f_ri_cd_min)
467                FH(i) = FM(i)
468              ENDIF
469            CASE (5) ! MO
470              IF (zri(i) < 1. / alpha) THEN
471                FM(i) = MAX((1. - alpha * zri(i))**2, f_ri_cd_min)
472                FH(i) = FM(i)
473              else
474                FM(i) = MAX(1E-7, f_ri_cd_min)
475                FH(i) = FM(i)
476              endif
477            CASE (6) ! Consistent with turbulence scheme (in stationary case) derived in atke (2023)
478              sm(i) = MAX(smmin, cn * (1. - zri(i) / ric))
479              ! prandlt expression from venayagamoorthy and stretch 2010, Li et al 2019
480              prandtl(i) = pr_neut * exp(-pr_slope / pr_neut * zri(i) + zri(i) / pr_neut) &
481                      + zri(i) * pr_slope
482              FM(i) = MAX((sm(i)**(3. / 2.) * sqrt(cepsilon) * (1 - zri(i) / prandtl(i))**(1. / 2.)), f_ri_cd_min)
483              FH(i) = MAX((FM(i) / prandtl(i)), f_ri_cd_min)
484            CASE default ! Louis 1982
485              zscf = SQRT(1. + CD * ABS(zri(i)))
486              FM(i) = AMAX1(1. / (1. + 2. * CB * zri(i) / zscf), f_ri_cd_min)
487              FH(i) = AMAX1(1. / (1. + 3. * CB * zri(i) * zscf), f_ri_cd_min)
488            END SELECT
489
490            ! Calcul des drags
491
492            cdmm(i) = cdmn(i) * FM(i)
493            cdhh(i) = f_cdrag_ter * cdhn(i) * FH(i)
494
495            IF (choix_bulk == 0) THEN
496              cdm(i) = cdmn(i) * FM(i)
497              cdh(i) = f_cdrag_ter * cdhn(i) * FH(i)
498            ENDIF
499
500            IF (nsrf==is_oce) THEN
501              cdhh(i) = f_cdrag_oce * cdhn(i) * FH(i)
502              cdmm(i) = MIN(cdmm(i), cdmmax)
503              cdhh(i) = MIN(cdhh(i), cdhmax)
504            ENDIF
505            IF (ok_cdrag_iter) THEN
506              rugos_itm(i, 1) = rugos_itm(i, 2)
507              rugos_ith(i, 1) = rugos_ith(i, 2)
508              rugos_itm(i, 2) = 0.018 * cdmm(i) * (speed(i)) / RG  &
509                      + 0.11 * 14e-6 / SQRT(cdmm(i) * zdu2)
510
511              !---------- Version SEPARATION DES Z0 ----------------------
512              IF (iflag_z0_oce==0) THEN
513                rugos_ith(i, 2) = rugos_itm(i, 2)
514              ELSE IF (iflag_z0_oce==1) THEN
515                rugos_ith(i, 2) = 0.40 * 14e-6 / SQRT(cdmm(i) * zdu2)
516              ENDIF
517            ENDIF
518          ENDIF
519          IF (ok_cdrag_iter) THEN
520            rugos_itm(i, 2) = MAX(1.5e-05, rugos_itm(i, 2))
521            rugos_ith(i, 2) = MAX(1.5e-05, rugos_ith(i, 2))
522          ENDIF
523        ENDDO
524        IF (nsrf==is_oce) THEN
525          cdm(i) = MIN(cdmm(i), cdmmax)
526          cdh(i) = MIN(cdhh(i), cdhmax)
527        ENDIF
528        z0m = rugos_itm(:, 2)
529        z0h = rugos_ith(:, 2)
530      ELSE ! (nsrf == is_oce)
531        zri(i) = zgeop1(i) * (ztvd - ztsolv) / (zdu2 * ztvd)
532        IF (iri_in==1) THEN
533          zri(i) = ri_in(i)
534        ENDIF
535
536        ! Coefficients CD neutres : k^2/ln(z/z0) et k^2/(ln(z/z0)*ln(z/z0h)):
537        !********************************************************************
538        zzzcd = CKAP / LOG(1. + zgeop1(i) / (RG * z0m(i)))
539        cdmn(i) = zzzcd * zzzcd
540        cdhn(i) = zzzcd * (CKAP / LOG(1. + zgeop1(i) / (RG * z0h(i))))
541
542
543        ! Calcul des fonctions de stabilit?? FMs, FHs, FMi, FHi :
544        !*******************************************************
545        !''''''''''''''
546        ! Cas instables
547        !''''''''''''''
548        IF (zri(i) < 0.) THEN
549          SELECT CASE (iflag_corr_insta)
550          CASE (1) ! Louis 1979 + Mascart 1995
551            MU = LOG(MAX(z0m(i) / z0h(i), 0.01))
552            CMstar = 6.8741 + 2.6933 * MU - 0.3601 * (MU**2) + 0.0154 * (MU**3)
553            PM = 0.5233 - 0.0815 * MU + 0.0135 * (MU**2) - 0.001 * (MU**3)
554            CHstar = 3.2165 + 4.3431 * MU + 0.536 * (MU**2) - 0.0781 * (MU**3)
555            PH = 0.5802 - 0.1571 * MU + 0.0327 * (MU**2) - 0.0026 * (MU**3)
556            CH = CHstar * B * CKAP / LOG(z0m(i) + zgeop1(i) / (RG * z0m(i))) &
557                    * CKAPT / LOG(z0h(i) + zgeop1(i) / (RG * z0h(i)))       &
558                    * ((zgeop1(i) / (RG * z0h(i)))**PH)
559            CM = CMstar * B * CKAP / LOG(z0m(i) + zgeop1(i) / (RG * z0m(i))) &
560                    * CKAP / LOG(z0m(i) + zgeop1(i) / (RG * z0m(i)))         &
561                    * ((zgeop1(i) / (RG * z0m(i)))**PM)
562            FM(i) = 1. - B * zri(i) / (1. + CM * SQRT(ABS(zri(i))))
563            FH(i) = 1. - B * zri(i) / (1. + CH * SQRT(ABS(zri(i))))
564          CASE (2) ! Louis 1982
565            zucf = 1. / (1. + 3.0 * CB * CC * cdmn(i) * SQRT(ABS(zri(i)) &
566                    * (1.0 + zgeop1(i) / (RG * z0m(i)))))
567            FM(i) = AMAX1((1. - 2.0 * CB * zri(i) * zucf), f_ri_cd_min)
568            FH(i) = AMAX1((1. - 3.0 * CB * zri(i) * zucf), f_ri_cd_min)
569          CASE (3) ! Laurent Li
570            FM(i) = MAX(SQRT(1.0 - 18.0 * zri(i)), f_ri_cd_min)
571            FH(i) = MAX(SQRT(1.0 - 18.0 * zri(i)), f_ri_cd_min)
572          CASE (6) ! Consistent with turbulence scheme (in stationary case) derived in atke (2023)
573            sm(i) = 2. / rpi * (cinf - cn) * atan(-zri(i) / ri0) + cn
574            prandtl(i) = -2. / rpi * (pr_asym - pr_neut) * atan(zri(i) / ri1) + pr_neut
575            FM(i) = MAX((sm(i)**(3. / 2.) * sqrt(cepsilon) * (1 - zri(i) / prandtl(i))**(1. / 2.)), f_ri_cd_min)
576            FH(i) = MAX((FM(i) / prandtl(i)), f_ri_cd_min)
577          CASE default ! Louis 1982
578            zucf = 1. / (1. + 3.0 * CB * CC * cdmn(i) * SQRT(ABS(zri(i)) &
579                    * (1.0 + zgeop1(i) / (RG * z0m(i)))))
580            FM(i) = AMAX1((1. - 2.0 * CB * zri(i) * zucf), f_ri_cd_min)
581            FH(i) = AMAX1((1. - 3.0 * CB * zri(i) * zucf), f_ri_cd_min)
582          END SELECT
583          ! Calcul des drags
584          cdm(i) = cdmn(i) * FM(i)
585          cdh(i) = f_cdrag_ter * cdhn(i) * FH(i)
586        ELSE
587          !'''''''''''''''
588          ! Cas stables :
589          !'''''''''''''''
590          zri(i) = MIN(20., zri(i))
591          SELECT CASE (iflag_corr_sta)
592          CASE (1) ! Louis 1979 + Mascart 1995
593            FM(i) = MAX(1. / ((1 + BPRIME * zri(i))**2), f_ri_cd_min)
594            FH(i) = FM(i)
595          CASE (2) ! Louis 1982
596            zscf = SQRT(1. + CD * ABS(zri(i)))
597            FM(i) = AMAX1(1. / (1. + 2. * CB * zri(i) / zscf), f_ri_cd_min)
598            FH(i) = AMAX1(1. / (1. + 3. * CB * zri(i) * zscf), f_ri_cd_min)
599          CASE (3) ! Laurent Li
600            FM(i) = MAX(1.0 / (1.0 + 10.0 * zri(i) * (1 + 8.0 * zri(i))), f_ri_cd_min)
601            FH(i) = FM(i)
602          CASE (4)  ! King 2001
603            IF (zri(i) < C2 / 2.) THEN
604              FM(i) = MAX((1. - zri(i) / C2)**2, f_ri_cd_min)
605              FH(i) = FM(i)
606            else
607              FM(i) = MAX(C3 * ((C2 / zri(i))**2), f_ri_cd_min)
608              FH(i) = FM(i)
609            endif
610          CASE (5) ! MO
611            IF (zri(i) < 1. / alpha) THEN
612              FM(i) = MAX((1. - alpha * zri(i))**2, f_ri_cd_min)
613              FH(i) = FM(i)
614            else
615              FM(i) = MAX(1E-7, f_ri_cd_min)
616              FH(i) = FM(i)
617            endif
618          CASE (6) ! Consistent with turbulence scheme (in stationary case) derived in atke (2023)
619            sm(i) = MAX(0., cn * (1. - zri(i) / ric))
620            prandtl(i) = pr_neut + zri(i) * pr_slope
621            FM(i) = MAX((sm(i)**(3. / 2.) * sqrt(cepsilon) * (1 - zri(i) / prandtl(i))**(1. / 2.)), f_ri_cd_min)
622            FH(i) = MAX((FM(i) / prandtl(i)), f_ri_cd_min)
623          CASE default ! Louis 1982
624            zscf = SQRT(1. + CD * ABS(zri(i)))
625            FM(i) = AMAX1(1. / (1. + 2. * CB * zri(i) / zscf), f_ri_cd_min)
626            FH(i) = AMAX1(1. / (1. + 3. * CB * zri(i) * zscf), f_ri_cd_min)
627          END SELECT
628          ! Calcul des drags
629          cdm(i) = cdmn(i) * FM(i)
630          cdh(i) = f_cdrag_ter * cdhn(i) * FH(i)
631        ENDIF
632      ENDIF ! fin du if (nsrf == is_oce)
633    END DO   !  Fin de la boucle sur l'horizontal
634
635  END SUBROUTINE cdrag
636
637END MODULE cdrag_mod
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.