source: LMDZ6/branches/Amaury_dev/libf/phylmd/lmdz_thermcell_main.F90 @ 5441

Last change on this file since 5441 was 5158, checked in by abarral, 5 months ago

Add missing klon on strataer_emiss_mod.F90
Correct various missing explicit declarations
Replace tabs by spaces (tabs are not part of the fortran charset)
Continue cleaning modules
Removed unused arguments and variables

  • 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
    See the license file in the root directory
  • Property svn:eol-style set to native
  • Property svn:keywords set to Author Date Id Revision
File size: 36.5 KB
Line 
1MODULE lmdz_thermcell_main
2  ! $Id: lmdz_thermcell_main.F90 5158 2024-08-02 12:12:03Z fhourdin $
3
4  ! A REGARDER !!!!!!!!!!!!!!!!!
5  ! ATTENTION : zpspsk est inout et out mais c'est pas forcement pour de bonnes raisons (FH, 2023)
6  ! ATTENTION : dans thermcell_env, on condense potentiellement de l'eau. Mais comme on ne mélange pas l'eau liquide supposant qu'il n'y en n'a pas, c'est potentiellement un souci
7CONTAINS
8
9  SUBROUTINE thermcell_main(itap, ngrid, nlay, ptimestep  &
10            , pplay,pplev, pphi, debut  &
11            , puwind, pvwind,ptemp, p_o, ptemp_env, po_env  &
12            , pduadj,pdvadj, pdtadj, pdoadj  &
13            , fm0, entr0,detr0, zqta, zqla, lmax  &
14            , ratqscth,ratqsdiff, zqsatth  &
15            , zmax0, f0, zw2,fraca, ztv &
16            , zpspsk, ztla, zthl,ztva &
17            , pcon, rhobarz, wth3, wmax_sec,lalim, fm, alim_star, zmax, zcong &
18#ifdef ISO         
19        ,xtpo,xtpdoadj &
20#endif         
21            )
22
23
24
25    ! USE necessaires pour les lignes importees de thermcell_env
26    USE lmdz_thermcell_ini, ONLY: thermcell_ini, dqimpl, dvdq, prt_level, lunout, prt_level
27    USE lmdz_thermcell_ini, ONLY: iflag_thermals_closure, iflag_thermals_ed, tau_thermals, r_aspect_thermals
28    USE lmdz_thermcell_ini, ONLY: iflag_thermals_down, fact_thermals_down
29    USE lmdz_thermcell_ini, ONLY: iflag_thermals_tenv
30    USE lmdz_thermcell_ini, ONLY: RD, RG
31
32    USE lmdz_thermcell_down, ONLY: thermcell_updown_dq
33    USE lmdz_thermcell_closure, ONLY: thermcell_closure
34    USE lmdz_thermcell_dq, ONLY: thermcell_dq
35    USE lmdz_thermcell_dry, ONLY: thermcell_dry
36    USE lmdz_thermcell_dv2, ONLY: thermcell_dv2
37    USE lmdz_thermcell_env, ONLY: thermcell_env
38    USE lmdz_thermcell_flux2, ONLY: thermcell_flux2
39    USE lmdz_thermcell_height, ONLY: thermcell_height
40    USE lmdz_thermcell_plume, ONLY: thermcell_plume
41    USE lmdz_thermcell_plume_6A, ONLY: thermcell_plume_6A, thermcell_plume_5B
42
43    ! USE necessaires pour les lignes importees de thermcell_env
44    USE lmdz_thermcell_ini, ONLY: RLvCp, RKAPPA, RETV
45    USE lmdz_thermcell_qsat, ONLY: thermcell_qsat
46    USE lmdz_abort_physic, ONLY: abort_physic
47
48
49#ifdef ISO
50  USE infotrac_phy, ONLY: ntiso
51#ifdef ISOVERIF
52  USE isotopes_mod, ONLY: iso_eau,iso_HDO
53  USE isotopes_verif_mod, ONLY: iso_verif_egalite, &
54        iso_verif_aberrant_encadre
55#endif
56#endif
57
58
59    IMPLICIT NONE
60
61    !=======================================================================
62    !   Auteurs: Frederic Hourdin, Catherine Rio, Anne Mathieu
63    !   Version du 09.02.07
64    !   Calcul du transport vertical dans la couche limite en presence
65    !   de "thermiques" explicitement representes avec processus nuageux
66
67    !   Reecriture a partir d'un listing papier a Habas, le 14/02/00
68
69    !   le thermique est suppose homogene et dissipe par melange avec
70    !   son environnement. la longueur l_mix controle l'efficacite du
71    !   melange
72
73    !   Le calcul du transport des differentes especes se fait en prenant
74    !   en compte:
75    !     1. un flux de masse montant
76    !     2. un flux de masse descendant
77    !     3. un entrainement
78    !     4. un detrainement
79
80    ! Modif 2013/01/04 (FH hourdin@lmd.jussieu.fr)
81    !    Introduction of an implicit computation of vertical advection in
82    !    the environment of thermal plumes in thermcell_dq
83    !    impl =     0 : explicit, 1 : implicit, -1 : old version
84    !    controled by iflag_thermals =
85    !       15, 16 run with impl=-1 : numerical convergence with NPv3
86    !       17, 18 run with impl=1  : more stable
87    !    15 and 17 correspond to the activation of the stratocumulus "bidouille"
88
89    ! Using
90    !    abort_physic
91    !    iso_verif_aberrant_encadre
92    !    iso_verif_egalite
93    !    test_ltherm
94    !    thermcell_closure
95    !    thermcell_dq
96    !    thermcell_dry
97    !    thermcell_dv2
98    !    thermcell_env
99    !    thermcell_flux2
100    !    thermcell_height
101    !    thermcell_plume
102    !    thermcell_plume_5B
103    !    thermcell_plume_6A
104
105    !=======================================================================
106
107
108    !-----------------------------------------------------------------------
109    !   declarations:
110    !   -------------
111
112
113    !   arguments:
114    !   ----------
115    INTEGER, INTENT(IN) :: itap, ngrid, nlay
116    REAL, INTENT(IN) :: ptimestep
117    REAL, INTENT(IN), DIMENSION(ngrid, nlay) :: ptemp, puwind, pvwind, pplay, pphi, ptemp_env, po_env
118    ! ATTENTION : zpspsk est inout et out mais c'est pas forcement pour de bonnes raisons (FH, 2023)
119    REAL, INTENT(IN), DIMENSION(ngrid, nlay) :: p_o
120    REAL, INTENT(OUT), DIMENSION(ngrid, nlay) :: zpspsk
121    REAL, INTENT(IN), DIMENSION(ngrid, nlay + 1) :: pplev
122    INTEGER, INTENT(OUT), DIMENSION(ngrid) :: lmax
123    REAL, INTENT(OUT), DIMENSION(ngrid, nlay) :: pdtadj, pduadj, pdvadj, pdoadj, entr0, detr0
124    REAL, INTENT(OUT), DIMENSION(ngrid, nlay) :: ztla, zqla, zqta, zqsatth, zthl
125    REAL, INTENT(OUT), DIMENSION(ngrid, nlay + 1) :: fm0, zw2, fraca
126    REAL, INTENT(INOUT), DIMENSION(ngrid) :: zmax0, f0
127    REAL, INTENT(OUT), DIMENSION(ngrid, nlay) :: ztva, ztv
128    logical, INTENT(IN) :: debut
129    REAL, INTENT(OUT), DIMENSION(ngrid, nlay) :: ratqscth, ratqsdiff
130
131    REAL, INTENT(OUT), DIMENSION(ngrid) :: pcon
132    REAL, INTENT(OUT), DIMENSION(ngrid, nlay) :: rhobarz, wth3
133    REAL, INTENT(OUT), DIMENSION(ngrid) :: wmax_sec
134    INTEGER, INTENT(OUT), DIMENSION(ngrid) :: lalim
135    REAL, INTENT(OUT), DIMENSION(ngrid, nlay + 1) :: fm
136    REAL, INTENT(OUT), DIMENSION(ngrid, nlay) :: alim_star
137    REAL, INTENT(OUT), DIMENSION(ngrid) :: zmax, zcong
138
139    !   local:
140    !   ------
141
142    INTEGER, save :: igout = 1
143    !$OMP THREADPRIVATE(igout)
144    INTEGER, save :: lunout1 = 6
145    !$OMP THREADPRIVATE(lunout1)
146    INTEGER, save :: lev_out = 10
147    !$OMP THREADPRIVATE(lev_out)
148
149    REAL lambda, zf, zf2, var, vardiff, CHI
150    INTEGER ig, k, l, ierr, ll
151    LOGICAL sorties
152    REAL, DIMENSION(ngrid) :: linter, zmix, zmax_sec, lintercong
153    INTEGER, DIMENSION(ngrid) :: lmin, lmix, lmix_bis, nivcon, lcong
154    REAL, DIMENSION(ngrid, nlay) :: ztva_est
155    REAL, DIMENSION(ngrid, nlay) :: deltaz, zlay, zdthladj, zu, zv, z_o, zl, zva, zua, z_oa
156    REAL, DIMENSION(ngrid, nlay) :: ztemp_env ! temperarure liquide de l'environnement
157    REAL, DIMENSION(ngrid, nlay) :: zta, zha, q2, wq, wthl, wthv, thetath2, wth2
158    REAL, DIMENSION(ngrid, nlay) :: rho, masse
159    REAL, DIMENSION(ngrid, nlay + 1) :: zw_est, zlev
160    REAL, DIMENSION(ngrid) :: wmax, wmax_tmp
161    REAL, DIMENSION(ngrid, nlay + 1) :: f_star
162    REAL, DIMENSION(ngrid, nlay) :: entr, detr, entr_star, detr_star, alim_star_clos
163    REAL, DIMENSION(ngrid, nlay) :: zqsat, csc
164    REAL, DIMENSION(ngrid) :: zcon, zcon2, alim_star_tot, f
165    REAL, DIMENSION(ngrid, nlay) :: entrdn, detrdn
166    logical, DIMENSION(ngrid, nlay) :: mask
167
168    CHARACTER (LEN = 20) :: modname = 'thermcell_main'
169    CHARACTER (LEN = 80) :: abort_message
170
171
172#ifdef ISO
173      REAL xtpo(ntiso,ngrid,nlay),xtpdoadj(ntiso,ngrid,nlay)
174      REAL xtzo(ntiso,ngrid,nlay)
175      REAL xtpdoadj_tmp(ngrid,nlay)
176      REAL xtpo_tmp(ngrid,nlay)
177      REAL xtzo_tmp(ngrid,nlay)
178      INTEGER ixt
179#endif
180
181    !-----------------------------------------------------------------------
182    !   initialisation:
183    !   ---------------
184
185    fm = 0. ; entr = 0. ; detr = 0.
186
187    IF (prt_level>=1) PRINT*, 'thermcell_main V4'
188
189    sorties = .TRUE.
190    IF(ngrid/=ngrid) THEN
191      PRINT*
192      PRINT*, 'STOP dans convadj'
193      PRINT*, 'ngrid    =', ngrid
194      PRINT*, 'ngrid  =', ngrid
195    ENDIF
196
197    !PRINT*,'thermcell_main debut'
198    !     WRITE(lunout,*)'WARNING thermcell_main f0=max(f0,1.e-2)'
199    DO ig = 1, ngrid
200      f0(ig) = max(f0(ig), 1.e-2)
201      zmax0(ig) = max(zmax0(ig), 40.)
202      !IMmarche pas ?!       if (f0(ig)<1.e-2) f0(ig)=1.e-2
203    enddo
204
205    IF (prt_level>=20) THEN
206      DO ig = 1, ngrid
207        PRINT*, 'th_main ig f0', ig, f0(ig)
208      enddo
209    endif
210
211    !-----------------------------------------------------------------------
212    ! Calcul de T,q,ql a partir de Tl et qT dans l environnement
213    !   --------------------------------------------------------------------
214
215    ! On condense l'eau liquide si besoin.
216    ! En fait on arrive ici d'habitude (jusque 6A) après réévaporation
217    ! Dans une nouvelle mouture, on passe les profiles
218    ! avant la couche limite : iflag_thermals_tenv=1
219    !     dés le début de la physique : iflag_thermals_tenv=2
220    ! Mais même pour 2) on ne veut sans doute pas réévaporer.
221    ! On veut comparer thetav dans le thermique, après condensation,
222    ! avec le theta_v effectif de l'environnement.
223
224    IF (iflag_thermals_tenv - 10 * (iflag_thermals_tenv / 10) == 0) THEN
225      CALL thermcell_env(ngrid, nlay, p_o, ptemp_env, puwind, pvwind, pplay, &
226              pplev, z_o, ztemp_env, zl, ztv, zthl, zu, zv, zpspsk, zqsat, lcong, lintercong, lev_out)
227
228    else
229
230      ! Chantier en cours : ne pas effacer (Fredho). 15 septembre 2023
231      ! Dans la version originale de thermcell_env, on condense l'eau de l'environnement
232      ! pour calculer une temperature potentielle liquide.
233      ! On en déduit un Theta v.
234
235      ! ...
236      ! contenu de thermcell_env
237      !    SUBROUTINE thermcell_env(ngrid,nlay,po,pt,pu,pv,pplay,  &
238      ! &           pplev,zo,zh,zl,ztv,zthl,zu,zv,zpspsk,pqsat,lev_out)
239      ! contenu thermcell_env : CALL thermcell_qsat(ngrid*nlay,mask,pplev,pt,po,pqsat)
240      ! contenu thermcell_env : do ll=1,nlay
241      ! contenu thermcell_env :    do ig=1,ngrid
242      ! contenu thermcell_env :       zl(ig,ll) = max(0.,po(ig,ll)-pqsat(ig,ll))
243      ! contenu thermcell_env :       zh(ig,ll) = pt(ig,ll)+RLvCp*zl(ig,ll)         !   T = Tl + Lv/Cp ql
244      ! contenu thermcell_env :       zo(ig,ll) = po(ig,ll)-zl(ig,ll)
245      ! contenu thermcell_env :    enddo
246      ! contenu thermcell_env : enddo
247      ! contenu thermcell_env : do ll=1,nlay
248      ! contenu thermcell_env :    do ig=1,ngrid
249      ! contenu thermcell_env :        zpspsk(ig,ll)=(pplay(ig,ll)/100000.)**RKAPPA
250      ! contenu thermcell_env :        zu(ig,ll)=pu(ig,ll)
251      ! contenu thermcell_env :        zv(ig,ll)=pv(ig,ll)
252      ! contenu thermcell_env :          ztv(ig,ll)=zh(ig,ll)/zpspsk(ig,ll)
253      ! contenu thermcell_env :          ztv(ig,ll)=ztv(ig,ll)*(1.+RETV*(zo(ig,ll))-zl(ig,ll))
254      ! contenu thermcell_env :          zthl(ig,ll)=pt(ig,ll)/zpspsk(ig,ll)
255      ! contenu thermcell_env :    enddo
256      ! contenu thermcell_env : enddo
257
258      DO l = 1, nlay
259        DO ig = 1, ngrid
260          zl(ig, l) = 0.
261          zu(ig, l) = puwind(ig, l)
262          zv(ig, l) = pvwind(ig, l)
263          ztemp_env(ig, l) = ptemp_env(ig, l)
264          zpspsk(ig, l) = (pplay(ig, l) / 100000.)**RKAPPA
265          ztv(ig, l) = ztemp_env(ig, l) / zpspsk(ig, l)
266          ztv(ig, l) = ztv(ig, l) * (1. + RETV * po_env(ig, l))
267          zthl(ig, l) = ptemp(ig, l) / zpspsk(ig, l)
268          mask(ig, l) = .TRUE.
269        enddo
270      enddo
271      CALL thermcell_qsat(ngrid * nlay, mask, pplev, ptemp_env, p_o, zqsat)
272
273    endif
274
275    IF (prt_level>=1) PRINT*, 'thermcell_main apres thermcell_env'
276
277    !------------------------------------------------------------------------
278    !                       --------------------
279
280
281    !                       + + + + + + + + + + +
282
283
284    !  wa, fraca, wd, fracd --------------------   zlev(2), rhobarz
285    !  wh,wt,wo ...
286
287    !                       + + + + + + + + + + +  zh,zu,zv,z_o,rho
288
289
290    !                       --------------------   zlev(1)
291    !                       \\\\\\\\\\\\\\\\\\\\
292
293
294    !-----------------------------------------------------------------------
295    !   Calcul des altitudes des couches
296    !-----------------------------------------------------------------------
297
298    DO l = 2, nlay
299      zlev(:, l) = 0.5 * (pphi(:, l) + pphi(:, l - 1)) / RG
300    enddo
301    zlev(:, 1) = 0.
302    zlev(:, nlay + 1) = (2. * pphi(:, nlay) - pphi(:, nlay - 1)) / RG
303    DO l = 1, nlay
304      zlay(:, l) = pphi(:, l) / RG
305    enddo
306    DO l = 1, nlay
307      deltaz(:, l) = zlev(:, l + 1) - zlev(:, l)
308    enddo
309
310    !-----------------------------------------------------------------------
311    !   Calcul des densites et masses
312    !-----------------------------------------------------------------------
313
314    rho(:, :) = pplay(:, :) / (zpspsk(:, :) * RD * ztv(:, :))
315    IF (prt_level>=10) WRITE(lunout, *) 'WARNING thermcell_main rhobarz(:,1)=rho(:,1)'
316    rhobarz(:, 1) = rho(:, 1)
317    DO l = 2, nlay
318      rhobarz(:, l) = 0.5 * (rho(:, l) + rho(:, l - 1))
319    enddo
320    DO l = 1, nlay
321      masse(:, l) = (pplev(:, l) - pplev(:, l + 1)) / RG
322    enddo
323    IF (prt_level>=1) PRINT*, 'thermcell_main apres initialisation'
324
325    !------------------------------------------------------------------
326
327    !             /|\
328    !    --------  |  F_k+1 -------
329    !                              ----> D_k
330    !             /|\              <---- E_k , A_k
331    !    --------  |  F_k ---------
332    !                              ----> D_k-1
333    !                              <---- E_k-1 , A_k-1
334
335
336
337
338
339    !    ---------------------------
340
341    !    ----- F_lmax+1=0 ----------         \
342    !            lmax     (zmax)              |
343    !    ---------------------------          |
344    !                                         |
345    !    ---------------------------          |
346    !                                         |
347    !    ---------------------------          |
348    !                                         |
349    !    ---------------------------          |
350    !                                         |
351    !    ---------------------------          |
352    !                                         |  E
353    !    ---------------------------          |  D
354    !                                         |
355    !    ---------------------------          |
356    !                                         |
357    !    ---------------------------  \       |
358    !            lalim                 |      |
359    !    ---------------------------   |      |
360    !                                  |      |
361    !    ---------------------------   |      |
362    !                                  | A    |
363    !    ---------------------------   |      |
364    !                                  |      |
365    !    ---------------------------   |      |
366    !    lmin  (=1 pour le moment)     |      |
367    !    ----- F_lmin=0 ------------  /      /
368
369    !    ---------------------------
370    !    //////////////////////////
371
372
373    !=============================================================================
374    !  Calculs initiaux ne faisant pas intervenir les changements de phase
375    !=============================================================================
376
377    !------------------------------------------------------------------
378    !  1. alim_star est le profil vertical de l'alimentation a la base du
379    !     panache thermique, calcule a partir de la flotabilite de l'air sec
380    !  2. lmin et lalim sont les indices inferieurs et superieurs de alim_star
381    !------------------------------------------------------------------
382
383    entr_star = 0. ; detr_star = 0. ; alim_star = 0. ; alim_star_tot = 0.
384    lmin = 1
385
386    !-----------------------------------------------------------------------------
387    !  3. wmax_sec et zmax_sec sont les vitesses et altitudes maximum d'un
388    !     panache sec conservatif (e=d=0) alimente selon alim_star
389    !     Il s'agit d'un calcul de type CAPE
390    !     zmax_sec est utilise pour determiner la geometrie du thermique.
391    !------------------------------------------------------------------------------
392    !---------------------------------------------------------------------------------
393    !calcul du melange et des variables dans le thermique
394    !--------------------------------------------------------------------------------
395
396    IF (prt_level>=1) PRINT*, 'avant thermcell_plume ', lev_out
397
398    !=====================================================================
399    ! Old version of thermcell_plume in thermcell_plume_6A.F90
400    ! It includes both thermcell_plume_6A and thermcell_plume_5B corresponding
401    ! to the 5B and 6A versions used for CMIP5 and CMIP6.
402    ! The latest was previously named thermcellV1_plume.
403    ! The new thermcell_plume is a clean version (removing obsolete
404    ! options) of thermcell_plume_6A.
405    ! The 3 versions are controled by
406    ! flag_thermals_ed <= 9 thermcell_plume_6A
407    !                  <= 19 thermcell_plume_5B
408    !                  else thermcell_plume (default 20 for convergence with 6A)
409    ! Fredho
410    !=====================================================================
411
412    IF (iflag_thermals_ed<=9) THEN
413      !         PRINT*,'THERM NOUVELLE/NOUVELLE Arnaud'
414      CALL thermcell_plume_6A(itap, ngrid, nlay, ptimestep, ztv, zthl, p_o, zl, rhobarz, &
415              zlev, pplev, pphi, zpspsk, alim_star, alim_star_tot, &
416              lalim, f0, detr_star, entr_star, f_star, csc, ztva, &
417              ztla, zqla, zqta, zha, zw2, zw_est, ztva_est, zqsatth, lmix, lmix_bis, linter &
418              , lev_out, lunout1, igout)
419
420    elseif (iflag_thermals_ed<=19) THEN
421      !        PRINT*,'THERM RIO et al 2010, version d Arnaud'
422      CALL thermcell_plume_5B(itap, ngrid, nlay, ptimestep, ztv, zthl, p_o, zl, rhobarz, &
423              zlev, pplev, pphi, zpspsk, alim_star, alim_star_tot, &
424              lalim, f0, detr_star, entr_star, f_star, csc, ztva, &
425              ztla, zqla, zqta, zha, zw2, zw_est, ztva_est, zqsatth, lmix, lmix_bis, linter &
426              , lev_out, lunout1, igout)
427    else
428      CALL thermcell_plume(itap, ngrid, nlay, ptimestep, ztv, zthl, p_o, zl, rhobarz, &
429              zlev, pplev, pphi, zpspsk, alim_star, alim_star_tot, &
430              lalim, f0, detr_star, entr_star, f_star, csc, ztva, &
431              ztla, zqla, zqta, zha, zw2, zw_est, ztva_est, zqsatth, lmix, lmix_bis, linter &
432              , lev_out, lunout1, igout)
433    endif
434
435    IF (prt_level>=1) PRINT*, 'apres thermcell_plume ', lev_out
436
437    CALL test_ltherm(ngrid, nlay, pplay, lalim, ztv, p_o, ztva, zqla, f_star, zw2, 'thermcell_plum lalim ')
438    CALL test_ltherm(ngrid, nlay, pplay, lmix, ztv, p_o, ztva, zqla, f_star, zw2, 'thermcell_plum lmix  ')
439
440    IF (prt_level>=1) PRINT*, 'thermcell_main apres thermcell_plume'
441    IF (prt_level>=10) THEN
442      WRITE(lunout1, *) 'Dans thermcell_main 2'
443      WRITE(lunout1, *) 'lmin ', lmin(igout)
444      WRITE(lunout1, *) 'lalim ', lalim(igout)
445      WRITE(lunout1, *) ' ig l alim_star entr_star detr_star f_star '
446      WRITE(lunout1, '(i6,i4,4e15.5)') (igout, l, alim_star(igout, l), entr_star(igout, l), detr_star(igout, l) &
447              , f_star(igout, l + 1), l = 1, nint(linter(igout)) + 5)
448    endif
449
450    !-------------------------------------------------------------------------------
451    ! Calcul des caracteristiques du thermique:zmax,zmix,wmax
452    !-------------------------------------------------------------------------------
453
454    CALL thermcell_height(ngrid, nlay, lalim, lmin, linter, lcong, lintercong, lmix, zw2, &
455            zlev, lmax, zmax, zmax0, zmix, wmax, zcong)
456    ! Attention, w2 est transforme en sa racine carree dans cette routine
457    ! Le probleme vient du fait que linter et lmix sont souvent egaux a 1.
458    wmax_tmp = 0.
459    DO  l = 1, nlay
460      wmax_tmp(:) = max(wmax_tmp(:), zw2(:, l))
461    enddo
462    !     PRINT*,"ZMAX ",lalim,lmin,linter,lmix,lmax,zmax,zmax0,zmix,wmax
463
464    CALL test_ltherm(ngrid, nlay, pplay, lalim, ztv, p_o, ztva, zqla, f_star, zw2, 'thermcell_heig lalim ')
465    CALL test_ltherm(ngrid, nlay, pplay, lmin, ztv, p_o, ztva, zqla, f_star, zw2, 'thermcell_heig lmin  ')
466    CALL test_ltherm(ngrid, nlay, pplay, lmix, ztv, p_o, ztva, zqla, f_star, zw2, 'thermcell_heig lmix  ')
467    CALL test_ltherm(ngrid, nlay, pplay, lmax, ztv, p_o, ztva, zqla, f_star, zw2, 'thermcell_heig lmax  ')
468
469    IF (prt_level>=1) PRINT*, 'thermcell_main apres thermcell_height'
470
471    !-------------------------------------------------------------------------------
472    ! Fermeture,determination de f
473    !-------------------------------------------------------------------------------
474
475    CALL thermcell_dry(ngrid, nlay, zlev, pphi, ztv, alim_star, &
476            lalim, lmin, zmax_sec, wmax_sec)
477
478    CALL test_ltherm(ngrid, nlay, pplay, lmin, ztv, p_o, ztva, zqla, f_star, zw2, 'thermcell_dry  lmin  ')
479    CALL test_ltherm(ngrid, nlay, pplay, lalim, ztv, p_o, ztva, zqla, f_star, zw2, 'thermcell_dry  lalim ')
480
481    IF (prt_level>=1) PRINT*, 'thermcell_main apres thermcell_dry'
482    IF (prt_level>=10) THEN
483      WRITE(lunout1, *) 'Dans thermcell_main 1b'
484      WRITE(lunout1, *) 'lmin ', lmin(igout)
485      WRITE(lunout1, *) 'lalim ', lalim(igout)
486      WRITE(lunout1, *) ' ig l alim_star entr_star detr_star f_star '
487      WRITE(lunout1, '(i6,i4,e15.5)') (igout, l, alim_star(igout, l) &
488              , l = 1, lalim(igout) + 4)
489    endif
490
491
492
493
494    ! Choix de la fonction d'alimentation utilisee pour la fermeture.
495    ! Apparemment sans importance
496    alim_star_clos(:, :) = alim_star(:, :)
497    alim_star_clos(:, :) = entr_star(:, :) + alim_star(:, :)
498
499    !CR Appel de la fermeture seche
500    IF (iflag_thermals_closure==1) THEN
501      CALL thermcell_closure(ngrid, nlay, r_aspect_thermals, ptimestep, rho, &
502              zlev, lalim, alim_star_clos, zmax_sec, wmax_sec, f)
503
504      !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
505      ! Appel avec les zmax et wmax tenant compte de la condensation
506      ! Semble moins bien marcher
507    ELSE IF (iflag_thermals_closure==2) THEN
508      CALL thermcell_closure(ngrid, nlay, r_aspect_thermals, ptimestep, rho, &
509              zlev, lalim, alim_star, zmax, wmax, f)
510
511    endif
512
513    !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
514
515    IF(prt_level>=1)PRINT*, 'thermcell_closure apres thermcell_closure'
516
517    IF (tau_thermals>1.) THEN
518      lambda = exp(-ptimestep / tau_thermals)
519      f0 = (1. - lambda) * f + lambda * f0
520    else
521      f0 = f
522    endif
523
524    ! Test valable seulement en 1D mais pas genant
525    IF (.NOT. (f0(1)>=0.)) THEN
526      abort_message = '.NOT. (f0(1).ge.0.)'
527      CALL abort_physic (modname, abort_message, 1)
528    endif
529
530    !-------------------------------------------------------------------------------
531    !deduction des flux
532
533    CALL thermcell_flux2(ngrid, nlay, ptimestep, masse, &
534            lalim, lmax, alim_star, &
535            entr_star, detr_star, f, rhobarz, zlev, zw2, fm, entr, &
536            detr, zqla, lev_out, lunout1, igout)
537
538    !IM 060508    &       detr,zqla,zmax,lev_out,lunout,igout)
539
540    IF (prt_level>=1) PRINT*, 'thermcell_main apres thermcell_flux'
541    CALL test_ltherm(ngrid, nlay, pplay, lalim, ztv, p_o, ztva, zqla, f_star, zw2, 'thermcell_flux lalim ')
542    CALL test_ltherm(ngrid, nlay, pplay, lmax, ztv, p_o, ztva, zqla, f_star, zw2, 'thermcell_flux lmax  ')
543
544    !------------------------------------------------------------------
545    !   On ne prend pas directement les profils issus des calculs precedents
546    !   mais on s'autorise genereusement une relaxation vers ceci avec
547    !   une constante de temps tau_thermals (typiquement 1800s).
548    !------------------------------------------------------------------
549
550    IF (tau_thermals>1.) THEN
551      lambda = exp(-ptimestep / tau_thermals)
552      fm0 = (1. - lambda) * fm + lambda * fm0
553      entr0 = (1. - lambda) * entr + lambda * entr0
554      detr0 = (1. - lambda) * detr + lambda * detr0
555    else
556      fm0 = fm
557      entr0 = entr
558      detr0 = detr
559    endif
560
561    !------------------------------------------------------------------
562    ! Calcul de la fraction de l'ascendance
563    !------------------------------------------------------------------
564    DO ig = 1, ngrid
565      fraca(ig, 1) = 0.
566      fraca(ig, nlay + 1) = 0.
567    enddo
568    DO l = 2, nlay
569      DO ig = 1, ngrid
570        IF (zw2(ig, l)>1.e-10) THEN
571          fraca(ig, l) = fm(ig, l) / (rhobarz(ig, l) * zw2(ig, l))
572        else
573          fraca(ig, l) = 0.
574        endif
575      enddo
576    enddo
577
578    !c------------------------------------------------------------------
579    !   calcul du transport vertical
580    !------------------------------------------------------------------
581    IF (iflag_thermals_down > 0) THEN
582      IF (debut) PRINT*, 'WARNING !!! routine thermcell_down en cours de developpement'
583      entrdn = fact_thermals_down * detr0
584      detrdn = fact_thermals_down * entr0
585      ! we want to transport potential temperature, total water and momentum
586      CALL thermcell_updown_dq(ngrid, nlay, ptimestep, lmax, entr0, detr0, entrdn, detrdn, masse, zthl, zdthladj)
587      CALL thermcell_updown_dq(ngrid, nlay, ptimestep, lmax, entr0, detr0, entrdn, detrdn, masse, p_o, pdoadj)
588      CALL thermcell_updown_dq(ngrid, nlay, ptimestep, lmax, entr0, detr0, entrdn, detrdn, masse, zu, pduadj)
589      CALL thermcell_updown_dq(ngrid, nlay, ptimestep, lmax, entr0, detr0, entrdn, detrdn, masse, zv, pdvadj)
590    ELSE
591      !--------------------------------------------------------------
592
593      ! Temperature potentielle liquide effectivement mélangée par les thermiques
594      DO ll = 1, nlay
595        DO ig = 1, ngrid
596          zthl(ig, ll) = ptemp(ig, ll) / zpspsk(ig, ll)
597        enddo
598      enddo
599      CALL thermcell_dq(ngrid, nlay, dqimpl, ptimestep, fm0, entr0, masse, &
600              zthl, zdthladj, zta, lev_out)
601
602      DO ll = 1, nlay
603        DO ig = 1, ngrid
604          z_o(ig, ll) = p_o(ig, ll)
605        enddo
606      enddo
607      CALL thermcell_dq(ngrid, nlay, dqimpl, ptimestep, fm0, entr0, masse, &
608              z_o, pdoadj, z_oa, lev_out)
609
610#ifdef ISO
611        ! C Risi: on utilise directement la meme routine
612        DO ixt=1,ntiso
613          DO ll=1,nlay
614            DO ig=1,ngrid
615                xtpo_tmp(ig,ll)=xtpo(ixt,ig,ll)
616                xtzo_tmp(ig,ll)=xtzo(ixt,ig,ll)
617            enddo
618          enddo
619          CALL thermcell_dq(ngrid,nlay,dqimpl,ptimestep,fm0,entr0,masse,  &
620                     xtpo_tmp,xtpdoadj_tmp,xtzo_tmp,lev_out)
621          DO ll=1,nlay
622            DO ig=1,ngrid
623                xtpdoadj(ixt,ig,ll)=xtpdoadj_tmp(ig,ll)
624            enddo
625          enddo
626        enddo
627#endif
628
629#ifdef ISO     
630#ifdef ISOVERIF
631      DO  ll=1,nlay
632        DO ig=1,ngrid
633          IF (iso_eau.gt.0) THEN
634              CALL iso_verif_egalite(xtpo(iso_eau,ig,ll), &
635            p_o(ig,ll),'thermcell_main 594')
636              CALL iso_verif_egalite(xtpdoadj(iso_eau,ig,ll), &
637            pdoadj(ig,ll),'thermcell_main 596')
638          endif
639          IF (iso_HDO.gt.0) THEN
640              CALL iso_verif_aberrant_encadre(xtpo(iso_hdo,ig,ll) &
641             /p_o(ig,ll),'thermcell_main 610')
642          endif
643        enddo
644      enddo !DO  ll=1,nlay
645      WRITE(*,*) 'thermcell_main 600 tmp: apres thermcell_dq'
646#endif     
647#endif
648
649
650      !------------------------------------------------------------------
651      !  calcul du transport vertical du moment horizontal
652      !------------------------------------------------------------------
653
654      !IM 090508
655      IF (dvdq == 0) THEN
656        ! Calcul du transport de V tenant compte d'echange par gradient
657        ! de pression horizontal avec l'environnement
658
659        CALL thermcell_dv2(ngrid, nlay, ptimestep, fm0, entr0, masse  &
660                !    &    ,fraca*dvdq,zmax &
661                , fraca, zmax &
662                , zu, zv, pduadj, pdvadj, zua, zva, lev_out)
663
664      else
665
666        ! calcul purement conservatif pour le transport de V
667        CALL thermcell_dq(ngrid, nlay, dqimpl, ptimestep, fm0, entr0, masse  &
668                , zu, pduadj, zua, lev_out)
669        CALL thermcell_dq(ngrid, nlay, dqimpl, ptimestep, fm0, entr0, masse  &
670                , zv, pdvadj, zva, lev_out)
671
672      endif
673    ENDIF
674
675    !     PRINT*,'13 OK convect8'
676    DO l = 1, nlay
677      DO ig = 1, ngrid
678        pdtadj(ig, l) = zdthladj(ig, l) * zpspsk(ig, l)
679      enddo
680    enddo
681
682    IF (prt_level>=1) PRINT*, '14 OK convect8'
683    !------------------------------------------------------------------
684    !   Calculs de diagnostiques pour les sorties
685    !------------------------------------------------------------------
686    !calcul de fraca pour les sorties
687
688    IF (sorties) THEN
689      IF (prt_level>=1) PRINT*, '14a OK convect8'
690      ! calcul du niveau de condensation
691      ! initialisation
692      DO ig = 1, ngrid
693        nivcon(ig) = 0
694        zcon(ig) = 0.
695      enddo
696      !nouveau calcul
697      DO ig = 1, ngrid
698        ! WARNING !!! verifier que c'est bien ztemp_env qu'on veut là
699        CHI = ztemp_env(ig, 1) / (1669.0 - 122.0 * z_o(ig, 1) / zqsat(ig, 1) - ztemp_env(ig, 1))
700        pcon(ig) = pplay(ig, 1) * (z_o(ig, 1) / zqsat(ig, 1))**CHI
701      enddo
702      !IM   do k=1,nlay
703      DO k = 1, nlay - 1
704        DO ig = 1, ngrid
705          IF ((pcon(ig)<=pplay(ig, k))  &
706                  .AND.(pcon(ig)>pplay(ig, k + 1))) THEN
707            zcon2(ig) = zlay(ig, k) - (pcon(ig) - pplay(ig, k)) / (RG * rho(ig, k)) / 100.
708          endif
709        enddo
710      enddo
711      !IM
712      ierr = 0
713      DO ig = 1, ngrid
714        IF (pcon(ig)<=pplay(ig, nlay)) THEN
715          zcon2(ig) = zlay(ig, nlay) - (pcon(ig) - pplay(ig, nlay)) / (RG * rho(ig, nlay)) / 100.
716          ierr = 1
717        endif
718      enddo
719      !      if (ierr==1) THEN
720      !           abort_message = 'thermcellV0_main: les thermiques vont trop haut '
721      !           CALL abort_physic (modname,abort_message,1)
722      !      endif
723
724      IF (prt_level>=1) PRINT*, '14b OK convect8'
725      DO k = nlay, 1, -1
726        DO ig = 1, ngrid
727          IF (zqla(ig, k)>1e-10) THEN
728            nivcon(ig) = k
729            zcon(ig) = zlev(ig, k)
730          endif
731        enddo
732      enddo
733      IF (prt_level>=1) PRINT*, '14c OK convect8'
734      !calcul des moments
735      !initialisation
736      DO l = 1, nlay
737        DO ig = 1, ngrid
738          q2(ig, l) = 0.
739          wth2(ig, l) = 0.
740          wth3(ig, l) = 0.
741          ratqscth(ig, l) = 0.
742          ratqsdiff(ig, l) = 0.
743        enddo
744      enddo
745      IF (prt_level>=1) PRINT*, '14d OK convect8'
746      IF (prt_level>=10)WRITE(lunout, *)                                &
747              'WARNING thermcell_main wth2=0. si zw2 > 1.e-10'
748      DO l = 1, nlay
749        DO ig = 1, ngrid
750          zf = fraca(ig, l)
751          zf2 = zf / (1. - zf)
752
753          thetath2(ig, l) = zf2 * (ztla(ig, l) - zthl(ig, l))**2
754          IF(zw2(ig, l)>1.e-10) THEN
755            wth2(ig, l) = zf2 * (zw2(ig, l))**2
756          else
757            wth2(ig, l) = 0.
758          endif
759          wth3(ig, l) = zf2 * (1 - 2. * fraca(ig, l)) / (1 - fraca(ig, l))  &
760                  * zw2(ig, l) * zw2(ig, l) * zw2(ig, l)
761          q2(ig, l) = zf2 * (zqta(ig, l) * 1000. - p_o(ig, l) * 1000.)**2
762          !test: on calcul q2/p_o=ratqsc
763          ratqscth(ig, l) = sqrt(max(q2(ig, l), 1.e-6) / (p_o(ig, l) * 1000.))
764        enddo
765      enddo
766      !calcul des flux: q, thetal et thetav
767      DO l = 1, nlay
768        DO ig = 1, ngrid
769          wq(ig, l) = fraca(ig, l) * zw2(ig, l) * (zqta(ig, l) * 1000. - p_o(ig, l) * 1000.)
770          wthl(ig, l) = fraca(ig, l) * zw2(ig, l) * (ztla(ig, l) - zthl(ig, l))
771          wthv(ig, l) = fraca(ig, l) * zw2(ig, l) * (ztva(ig, l) - ztv(ig, l))
772        enddo
773      enddo
774
775      !calcul du ratqscdiff
776      IF (prt_level>=1) PRINT*, '14e OK convect8'
777      var = 0.
778      vardiff = 0.
779      ratqsdiff(:, :) = 0.
780
781      DO l = 1, nlay
782        DO ig = 1, ngrid
783          IF (l<=lalim(ig)) THEN
784            var = var + alim_star(ig, l) * zqta(ig, l) * 1000.
785          endif
786        enddo
787      enddo
788
789      IF (prt_level>=1) PRINT*, '14f OK convect8'
790
791      DO l = 1, nlay
792        DO ig = 1, ngrid
793          IF (l<=lalim(ig)) THEN
794            zf = fraca(ig, l)
795            zf2 = zf / (1. - zf)
796            vardiff = vardiff + alim_star(ig, l) * (zqta(ig, l) * 1000. - var)**2
797          endif
798        enddo
799      enddo
800
801      IF (prt_level>=1) PRINT*, '14g OK convect8'
802      DO l = 1, nlay
803        DO ig = 1, ngrid
804          ratqsdiff(ig, l) = sqrt(vardiff) / (p_o(ig, l) * 1000.)
805        enddo
806      enddo
807    endif
808
809    IF (prt_level>=1) PRINT*, 'thermcell_main FIN  OK'
810
811    !PRINT*,'thermcell_main fin'
812
813  END SUBROUTINE  thermcell_main
814
815  !=============================================================================
816  !/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
817  !=============================================================================
818  SUBROUTINE test_ltherm(ngrid, nlay, pplay, long, ztv, p_o, ztva, &  ! in
819          zqla, f_star, zw2, comment)                          ! in
820    !=============================================================================
821    USE lmdz_thermcell_ini, ONLY: prt_level
822    IMPLICIT NONE
823
824    INTEGER i, k, ngrid, nlay
825    REAL, INTENT(IN), DIMENSION(ngrid, nlay) :: pplay, ztv, p_o, ztva, zqla
826    REAL, INTENT(IN), DIMENSION(ngrid, nlay) :: f_star, zw2
827    INTEGER, INTENT(IN), DIMENSION(ngrid) :: long
828    REAL seuil
829    CHARACTER*21 comment
830
831    seuil = 0.25
832
833    IF (prt_level>=1) THEN
834      PRINT*, 'WARNING !!! TEST ', comment
835    endif
836    return
837
838    !  test sur la hauteur des thermiques ...
839    DO i = 1, ngrid
840      !IMtemp           if (pplay(i,long(i)).lt.seuil*pplev(i,1)) THEN
841      IF (prt_level>=10) THEN
842        PRINT*, 'WARNING ', comment, ' au point ', i, ' K= ', long(i)
843        PRINT*, '  K  P(MB)  THV(K)     Qenv(g/kg)THVA        QLA(g/kg)   F*        W2'
844        DO k = 1, nlay
845          WRITE(6, '(i3,7f10.3)') k, pplay(i, k), ztv(i, k), 1000 * p_o(i, k), ztva(i, k), 1000 * zqla(i, k), f_star(i, k), zw2(i, k)
846        enddo
847      endif
848    enddo
849
850    RETURN
851  end
852
853  ! nrlmd le 10/04/2012   Transport de la TKE par le thermique moyen pour la fermeture en ALP
854  !                       On transporte pbl_tke pour donner therm_tke
855  !                       Copie conforme de la SUBROUTINE DTKE dans physiq.F ecrite par Frederic Hourdin
856
857  !=======================================================================
858  !///////////////////////////////////////////////////////////////////////
859  !=======================================================================
860
861  SUBROUTINE thermcell_tke_transport(&
862          ngrid, nlay, ptimestep, fm0, entr0, rg, pplev, &   ! in
863          therm_tke_max)                                ! out
864    USE lmdz_thermcell_ini, ONLY: prt_level
865    IMPLICIT NONE
866
867    !=======================================================================
868
869    !   Calcul du transport verticale dans la couche limite en presence
870    !   de "thermiques" explicitement representes
871    !   calcul du dq/dt une fois qu'on connait les ascendances
872
873    !=======================================================================
874
875    INTEGER ngrid, nlay
876
877    REAL, INTENT(IN) :: ptimestep
878    REAL, INTENT(IN), DIMENSION(ngrid, nlay + 1) :: fm0, pplev
879    REAL, INTENT(IN), DIMENSION(ngrid, nlay) :: entr0
880    REAL, INTENT(IN) :: rg
881    REAL, INTENT(OUT), DIMENSION(ngrid, nlay) :: therm_tke_max
882
883    REAL detr0(ngrid, nlay)
884    REAL masse0(ngrid, nlay)
885    REAL masse(ngrid, nlay), fm(ngrid, nlay + 1)
886    REAL entr(ngrid, nlay)
887    REAL q(ngrid, nlay)
888    INTEGER lev_out                           ! niveau pour les print
889
890    REAL qa(ngrid, nlay), detr(ngrid, nlay), wqd(ngrid, nlay + 1)
891    INTEGER ig, k
892
893    lev_out = 0
894
895    IF (prt_level>=1) PRINT*, 'Q2 THERMCEL_DQ 0'
896
897    !   calcul du detrainement
898    DO k = 1, nlay
899      detr0(:, k) = fm0(:, k) - fm0(:, k + 1) + entr0(:, k)
900      masse0(:, k) = (pplev(:, k) - pplev(:, k + 1)) / RG
901    enddo
902
903
904    ! Decalage vertical des entrainements et detrainements.
905    masse(:, 1) = 0.5 * masse0(:, 1)
906    entr(:, 1) = 0.5 * entr0(:, 1)
907    detr(:, 1) = 0.5 * detr0(:, 1)
908    fm(:, 1) = 0.
909    DO k = 1, nlay - 1
910      masse(:, k + 1) = 0.5 * (masse0(:, k) + masse0(:, k + 1))
911      entr(:, k + 1) = 0.5 * (entr0(:, k) + entr0(:, k + 1))
912      detr(:, k + 1) = 0.5 * (detr0(:, k) + detr0(:, k + 1))
913      fm(:, k + 1) = fm(:, k) + entr(:, k) - detr(:, k)
914    enddo
915    fm(:, nlay + 1) = 0.
916
917    q(:, :) = therm_tke_max(:, :)
918    !!! nrlmd le 16/09/2010
919    DO ig = 1, ngrid
920      qa(ig, 1) = q(ig, 1)
921    enddo
922    !!!
923
924    IF (1==1) THEN
925      DO k = 2, nlay
926        DO ig = 1, ngrid
927          IF ((fm(ig, k + 1) + detr(ig, k)) * ptimestep>  &
928                  1.e-5 * masse(ig, k)) THEN
929            qa(ig, k) = (fm(ig, k) * qa(ig, k - 1) + entr(ig, k) * q(ig, k))  &
930                    / (fm(ig, k + 1) + detr(ig, k))
931          else
932            qa(ig, k) = q(ig, k)
933          endif
934          IF (qa(ig, k)<0.) THEN
935            !               PRINT*,'qa<0!!!'
936          endif
937          IF (q(ig, k)<0.) THEN
938            !               PRINT*,'q<0!!!'
939          endif
940        enddo
941      enddo
942
943      ! Calcul du flux subsident
944
945      DO k = 2, nlay
946        DO ig = 1, ngrid
947          wqd(ig, k) = fm(ig, k) * q(ig, k)
948          IF (wqd(ig, k)<0.) THEN
949            !               PRINT*,'wqd<0!!!'
950          endif
951        enddo
952      enddo
953      DO ig = 1, ngrid
954        wqd(ig, 1) = 0.
955        wqd(ig, nlay + 1) = 0.
956      enddo
957
958      ! Calcul des tendances
959      DO k = 1, nlay
960        DO ig = 1, ngrid
961          q(ig, k) = q(ig, k) + (detr(ig, k) * qa(ig, k) - entr(ig, k) * q(ig, k)  &
962                  - wqd(ig, k) + wqd(ig, k + 1))  &
963                  * ptimestep / masse(ig, k)
964        enddo
965      enddo
966
967    endif
968
969    therm_tke_max(:, :) = q(:, :)
970
971    RETURN
972    !!! fin nrlmd le 10/04/2012
973  end
974
975END MODULE lmdz_thermcell_main
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.