source: LMDZ6/branches/LMDZ_ECRad/libf/phylmd/cdrag_mod.F90 @ 5403

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Merged trunk changes -r4488:4726 LMDZ_ECRad branch

  • Property svn:executable set to *
  • Property svn:keywords set to Id
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Line 
1!
2!$Id: cdrag_mod.F90 4727 2023-10-19 14:02:57Z abarral $
3!
4!
5MODULE cdrag_mod
6!
7! This module contains some procedures for calculation of the cdrag
8! coefficients for turbulent diffusion at surface
9!
10  IMPLICIT NONE
11
12CONTAINS
13!
14!****************************************************************************************
15!
16!r original routine svn3623
17!
18 SUBROUTINE cdrag(knon,  nsrf,   &
19     speed, t1,    q1,    zgeop1, &
20     psol, pblh,  tsurf, qsurf, z0m, z0h,  &
21     ri_in, iri_in, &
22     cdm,  cdh,  zri,   pref, prain, tsol , pat1)
23
24  USE dimphy
25  USE indice_sol_mod
26  USE print_control_mod, ONLY: lunout, prt_level
27  USE ioipsl_getin_p_mod, ONLY : getin_p
28  USE lmdz_atke_turbulence_ini, ONLY : ric, cinf, cepsilon, pr_slope, pr_asym, pr_neut
29
30  IMPLICIT NONE
31! ================================================================= c
32!
33! Objet : calcul des cdrags pour le moment (pcfm) et
34!         les flux de chaleur sensible et latente (pcfh) d'apr??s
35!         Louis 1982, Louis 1979, King et al 2001
36!         ou Zilitinkevich et al 2002  pour les cas stables, Louis 1979
37!         et 1982 pour les cas instables
38!
39! Modified history:
40!  writting on the 20/05/2016
41!  modified on the 13/12/2016 to be adapted to LMDZ6
42!
43! References:
44!   Louis, J. F., 1979: A parametric model of vertical eddy fluxes in the
45!     atmosphere. Boundary-Layer Meteorology. 01/1979; 17(2):187-202.
46!   Louis, J. F., Tiedtke, M. and Geleyn, J. F., 1982: `A short history of the
47!     operational PBL parametrization at ECMWF'. Workshop on boundary layer
48!     parametrization, November 1981, ECMWF, Reading, England.
49!     Page: 19. Equations in Table 1.
50!   Mascart P, Noilhan J, Giordani H 1995.A MODIFIED PARAMETERIZATION OF FLUX-PROFILE RELATIONSHIPS
51!    IN THE SURFACE LAYER USING DIFFERENT ROUGHNESS LENGTH VALUES FOR HEAT AND MOMENTUM
52!    Boundary-Layer Meteorology 72: 331-344
53!   Anton Beljaars. May 1992. The parametrization of the planetary boundary layer. 
54!     European Centre for Medium-Range Weather Forecasts.
55!     Equations: 110-113. Page 40.
56!   Miller,M.J., A.C.M.Beljaars, T.N.Palmer. 1992. The sensitivity of the ECMWF
57!     model to the parameterization of evaporation from the tropical oceans. J.
58!     Climate, 5:418-434.
59!   King J.C, Connolley, W.M ad Derbyshire S.H. 2001, Sensitivity of Modelled Antarctic climate
60!   to surface and boundary-layer flux parametrizations
61!   QJRMS, 127, pp 779-794
62!
63! ================================================================= c
64! ================================================================= c
65! On choisit le couple de fonctions de correction avec deux flags:
66! Un pour les cas instables, un autre pour les cas stables
67!
68! iflag_corr_insta:
69!                   1: Louis 1979 avec les modifications de Mascart 1995 (z0/= z0h)
70!                   2: Louis 1982
71!                   3: Laurent Li
72!
73! iflag_corr_sta:
74!                   1: Louis 1979 avec les modifications de Mascart 1995 (z0/= z0h)
75!                   2: Louis 1982
76!                   3: Laurent Li
77!                   4: King  2001 (SHARP)
78!                   5: MO 1st order theory (allow collapse of turbulence)
79!           
80!
81!*****************************************************************
82! Parametres d'entree
83!*****************************************************************
84 
85  INTEGER, INTENT(IN)                      :: knon, nsrf ! nombre de points de grille sur l'horizontal + type de surface
86  REAL, DIMENSION(klon), INTENT(IN)        :: speed    ! module du vent au 1er niveau du modele
87  REAL, DIMENSION(klon), INTENT(IN)        :: zgeop1   ! geopotentiel au 1er niveau du modele
88  REAL, DIMENSION(klon), INTENT(IN)        :: tsurf    ! Surface temperature (K)
89  REAL, DIMENSION(klon), INTENT(IN)        :: qsurf    ! Surface humidity (Kg/Kg)
90  REAL, DIMENSION(klon), INTENT(INOUT)     :: z0m, z0h ! Rugosity at surface (m)
91  REAL, DIMENSION(klon), INTENT(IN)        :: ri_in ! Input Richardson 1st layer for first guess calculations of screen var.
92  INTEGER, INTENT(IN)                      :: iri_in! iflag to activate cdrag calculation using ri1
93  REAL, DIMENSION(klon), INTENT(IN)        :: t1       ! Temperature au premier niveau (K)
94  REAL, DIMENSION(klon), INTENT(IN)        :: q1       ! humidite specifique au premier niveau (kg/kg)
95  REAL, DIMENSION(klon), INTENT(IN)        :: psol     ! pression au sol
96
97!------------------ Rajout pour COARE (OT2018) --------------------
98  REAL, DIMENSION(klon), INTENT(INOUT)     :: pblh  !hauteur de CL
99  REAL, DIMENSION(klon), INTENT(IN)        :: prain !rapport au precipitation
100  REAL, DIMENSION(klon), INTENT(IN)        :: tsol  !SST imposé sur la surface oceanique
101  REAL, DIMENSION(klon), INTENT(IN)        :: pat1  !pression premier lev
102
103
104
105! Parametres de sortie
106!******************************************************************
107  REAL, DIMENSION(klon), INTENT(OUT)       :: cdm   ! Drag coefficient for momentum
108  REAL, DIMENSION(klon), INTENT(OUT)       :: cdh   ! Drag coefficient for heat flux
109  REAL, DIMENSION(klon), INTENT(OUT)       :: zri   ! Richardson number
110  REAL, DIMENSION(klon), INTENT(INOUT)       :: pref  ! Pression au niveau zgeop/RG
111
112! Variables Locales
113!******************************************************************
114 
115
116  INCLUDE "YOMCST.h"
117  INCLUDE "YOETHF.h"
118  INCLUDE "clesphys.h"
119
120
121  REAL, PARAMETER       :: CKAP=0.40, CKAPT=0.42
122  REAL                   CEPDU2
123  REAL                   ALPHA
124  REAL                   CB,CC,CD,C2,C3
125  REAL                   MU, CM, CH, B, CMstar, CHstar
126  REAL                   PM, PH, BPRIME
127  INTEGER                ng_q1                      ! Number of grids that q1 < 0.0
128  INTEGER                ng_qsurf                   ! Number of grids that qsurf < 0.0
129  INTEGER                i, k
130  REAL                   zdu2, ztsolv
131  REAL                   ztvd, zscf
132  REAL                   zucf, zcr
133  REAL, DIMENSION(klon) :: FM, FH                   ! stability functions
134  REAL, DIMENSION(klon) :: cdmn, cdhn               ! Drag coefficient in neutral conditions
135  REAL zzzcd
136  REAL, DIMENSION(klon) :: sm, prandtl              ! Stability function from atke turbulence scheme
137  REAL                  ri0, ri1, cn                ! to have dimensionless term in sm and prandtl
138
139!------------------ Rajout (OT2018) --------------------
140!------------------ Rajout pour les appelles BULK (OT) --------------------
141  REAL, DIMENSION(klon,2) :: rugos_itm
142  REAL, DIMENSION(klon,2) :: rugos_ith
143  REAL, PARAMETER         :: tol_it_rugos=1.e-4
144  REAL, DIMENSION(3)      :: coeffs
145  LOGICAL                 :: mixte
146  REAL                    :: z_0m
147  REAL                    :: z_0h
148  REAL, DIMENSION(klon)   :: cdmm
149  REAL, DIMENSION(klon)   :: cdhh
150
151!------------------RAJOUT POUR ECUME -------------------
152
153  REAL, DIMENSION(klon) :: PQSAT
154  REAL, DIMENSION(klon) :: PSFTH
155  REAL, DIMENSION(klon) :: PFSTQ
156  REAL, DIMENSION(klon) :: PUSTAR
157  REAL, DIMENSION(klon) :: PCD      ! Drag coefficient for momentum
158  REAL, DIMENSION(klon) :: PCDN     ! Drag coefficient for momentum
159  REAL, DIMENSION(klon) :: PCH      ! Drag coefficient for momentum
160  REAL, DIMENSION(klon) :: PCE      ! Drag coefficient for momentum
161  REAL, DIMENSION(klon) :: PRI
162  REAL, DIMENSION(klon) :: PRESA
163  REAL, DIMENSION(klon) :: PSSS
164
165  LOGICAL               :: OPRECIP
166  LOGICAL               :: OPWEBB
167  LOGICAL               :: OPERTFLUX
168  LOGICAL               :: LPRECIP
169  LOGICAL               :: LPWG
170
171
172
173  LOGICAL, SAVE :: firstcall = .TRUE.
174  !$OMP THREADPRIVATE(firstcall)
175  INTEGER, SAVE :: iflag_corr_sta
176  !$OMP THREADPRIVATE(iflag_corr_sta)
177  INTEGER, SAVE :: iflag_corr_insta
178  !$OMP THREADPRIVATE(iflag_corr_insta)
179  LOGICAL, SAVE :: ok_cdrag_iter
180  !$OMP THREADPRIVATE(ok_cdrag_iter)
181
182!===================================================================c
183! Valeurs numeriques des constantes
184!===================================================================c
185
186
187! Minimum du carre du vent
188
189 CEPDU2 = (0.1)**2
190
191! Louis 1982
192
193  CB=5.0
194  CC=5.0
195  CD=5.0
196
197
198! King 2001
199
200  C2=0.25
201  C3=0.0625
202
203 
204! Louis 1979
205
206  BPRIME=4.7
207  B=9.4
208 
209
210!MO
211
212  ALPHA=5.0
213
214! Consistent with atke scheme
215  cn=(1./sqrt(cepsilon))**(2./3.)
216  ri0=2./rpi*(cinf - cn)*ric/cn
217  ri1=-2./rpi * (pr_asym - pr_neut)/pr_slope
218
219
220! ================================================================= c
221! Tests avant de commencer
222! Fuxing WANG, 04/03/2015
223! To check if there are negative q1, qsurf values.
224!====================================================================c
225  ng_q1 = 0     ! Initialization
226  ng_qsurf = 0  ! Initialization
227  DO i = 1, knon
228     IF (q1(i).LT.0.0)     ng_q1 = ng_q1 + 1
229     IF (qsurf(i).LT.0.0)  ng_qsurf = ng_qsurf + 1
230  ENDDO
231  IF (ng_q1.GT.0 .and. prt_level > 5) THEN
232      WRITE(lunout,*)" *** Warning: Negative q1(humidity at 1st level) values in cdrag.F90 !"
233      WRITE(lunout,*)" The total number of the grids is: ", ng_q1
234      WRITE(lunout,*)" The negative q1 is set to zero "
235!      abort_message="voir ci-dessus"
236!      CALL abort_physic(modname,abort_message,1)
237  ENDIF
238  IF (ng_qsurf.GT.0 .and. prt_level > 5) THEN
239      WRITE(lunout,*)" *** Warning: Negative qsurf(humidity at surface) values in cdrag.F90 !"
240      WRITE(lunout,*)" The total number of the grids is: ", ng_qsurf
241      WRITE(lunout,*)" The negative qsurf is set to zero "
242!      abort_message="voir ci-dessus"
243!      CALL abort_physic(modname,abort_message,1)
244  ENDIF
245
246
247
248!=============================================================================c
249! Calcul du cdrag
250!=============================================================================c
251
252! On choisit les fonctions de stabilite utilisees au premier appel
253!**************************************************************************
254 IF (firstcall) THEN
255   iflag_corr_sta=2
256   iflag_corr_insta=2
257   ok_cdrag_iter = .FALSE.
258 
259   CALL getin_p('iflag_corr_sta',iflag_corr_sta)
260   CALL getin_p('iflag_corr_insta',iflag_corr_insta)
261   CALL getin_p('ok_cdrag_iter',ok_cdrag_iter)
262
263   firstcall = .FALSE.
264 ENDIF
265
266!------------------ Rajout (OT2018) --------------------
267!---------    Rajout pour itération sur rugosité     ----------------
268  rugos_itm(:,2) = z0m
269  rugos_itm(:,1) = 3.*tol_it_rugos*z0m
270
271  rugos_ith(:,2) = z0h !cp nouveau rugos_it
272  rugos_ith(:,1) = 3.*tol_it_rugos*z0h
273!--------------------------------------------------------------------
274
275!xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
276  DO i = 1, knon        ! Boucle sur l'horizontal
277!xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
278
279
280! calculs preliminaires:
281!***********************
282     
283     zdu2 = MAX(CEPDU2, speed(i)**2)
284     pref(i) = EXP(LOG(psol(i)) - zgeop1(i)/(RD*t1(i)* &
285          (1.+ RETV * max(q1(i),0.0))))           ! negative q1 set to zero
286     ztsolv = tsurf(i) * (1.0+RETV*max(qsurf(i),0.0))    ! negative qsurf set to zero
287     ztvd = (t1(i)+zgeop1(i)/RCPD/(1.+RVTMP2*q1(i))) &
288          *(1.+RETV*max(q1(i),0.0))                      ! negative q1 set to zero
289     
290!------------------ Rajout (OT2018) --------------------
291!--------------   ON DUPLIQUE POUR METTRE ITERATION SUR OCEAN    ------------------------     
292     IF (iri_in.EQ.1) THEN
293       zri(i) = ri_in(i)
294     ENDIF
295
296     IF (nsrf == is_oce) THEN
297       
298!------------------  Pour Core 2 choix Core Pur ou Core Mixte  --------------------
299       IF ((choix_bulk > 1 .AND. choix_bulk < 4) .AND. (nsrf .eq. is_oce)) THEN
300         IF(choix_bulk .eq. 2) THEN
301           mixte = .false.
302         ELSE
303            mixte = .true.
304         ENDIF
305         call clc_core_cp ( sqrt(zdu2),t1(i)-tsurf(i),q1(i)-qsurf(i),t1(i),q1(i),&
306             zgeop1(i)/RG, zgeop1(i)/RG,  zgeop1(i)/RG,&
307             psol(i),nit_bulk,mixte,&
308             coeffs,z_0m,z_0h)
309         cdmm(i) = coeffs(1)
310         cdhh(i) = coeffs(2)
311         cdm(i)=cdmm(i)
312         cdh(i)=cdhh(i)
313         write(*,*) "clc_core cd ch",cdmm(i),cdhh(i)
314
315!------------------                 Pour ECUME                 --------------------
316       ELSE IF ((choix_bulk .eq. 4) .and. (nsrf .eq. is_oce)) THEN
317         OPRECIP = .false.
318         OPWEBB  = .false.
319         OPERTFLUX = .false.
320         IF (nsrf .eq. is_oce) THEN
321           PSSS = 0.0
322         ENDIF
323         call ini_csts
324         call ecumev6_flux( z_0m,t1(i),tsurf(i),&
325             q1(i),qsurf(i),sqrt(zdu2),zgeop1(i)/RG,PSSS,zgeop1(i)/RG,&
326             psol(i),pat1(i), OPRECIP, OPWEBB,&
327             PSFTH,PFSTQ,PUSTAR,PCD,PCDN,&
328             PCH,PCE,PRI,PRESA,prain,&
329             z_0h,OPERTFLUX,coeffs)
330
331         cdmm(i) = coeffs(1)
332         cdhh(i) = coeffs(2)
333         cdm(i)=cdmm(i)
334         cdh(i)=cdhh(i)
335   
336         write(*,*) "ecume cd ch",cdmm(i),cdhh(i)
337
338!------------------                 Pour COARE CNRM                 --------------------
339       ELSE IF ((choix_bulk .eq. 5) .and. (nsrf .eq. is_oce)) THEN
340         LPRECIP = .false.
341         LPWG    = .false.
342         call ini_csts
343         call coare30_flux_cnrm(z_0m,t1(i),tsurf(i), q1(i),  &
344             sqrt(zdu2),zgeop1(i)/RG,zgeop1(i)/RG,psol(i),qsurf(i),PQSAT, &
345             PSFTH,PFSTQ,PUSTAR,PCD,PCDN,PCH,PCE,PRI, &
346             PRESA,prain,pat1(i),z_0h, LPRECIP, LPWG, coeffs)
347         cdmm(i) = coeffs(1)
348         cdhh(i) = coeffs(2)
349         cdm(i)=cdmm(i)
350         cdh(i)=cdhh(i)
351         write(*,*) "coare CNRM cd ch",cdmm(i),cdhh(i)
352
353!------------------                 Pour COARE Maison                 --------------------
354       ELSE IF ((choix_bulk .eq. 1) .and. (nsrf .eq. is_oce)) THEN
355         IF ( pblh(i) .eq. 0. ) THEN
356           pblh(i) = 1500.
357         ENDIF
358         write(*,*) "debug size",size(coeffs)
359         call coare_cp(sqrt(zdu2),t1(i)-tsurf(i),q1(i)-qsurf(i),&
360               t1(i),q1(i),&
361               zgeop1(i)/RG,zgeop1(i)/RG,zgeop1(i)/RG,&
362               psol(i), pblh(i),&
363               nit_bulk,&
364               coeffs,z_0m,z_0h)
365         cdmm(i) = coeffs(1)
366         cdhh(i) = coeffs(3)
367         cdm(i)=cdmm(i)
368         cdh(i)=cdhh(i)
369         write(*,*) "coare cd ch",cdmm(i),cdhh(i)
370       ELSE
371!------------------                 Pour La param LMDZ (ocean)              --------------------
372         zri(i) = zgeop1(i)*(ztvd-ztsolv)/(zdu2*ztvd)
373         IF (iri_in.EQ.1) THEN
374           zri(i) = ri_in(i)
375         ENDIF
376       ENDIF
377     
378
379!----------------------- Rajout des itérations --------------
380       DO  k=1,nit_bulk
381
382! Coefficients CD neutres : k^2/ln(z/z0) et k^2/(ln(z/z0)*ln(z/z0h)):
383!********************************************************************
384         zzzcd=CKAP/LOG(1.+zgeop1(i)/(RG*rugos_itm(i,2)))
385         cdmn(i) = zzzcd*zzzcd
386         cdhn(i) = zzzcd*(CKAP/LOG(1.+zgeop1(i)/(RG*rugos_ith(i,2))))
387
388! Calcul des fonctions de stabilite FMs, FHs, FMi, FHi :
389!*******************************************************
390         IF (zri(i) .LT. 0.) THEN   
391           SELECT CASE (iflag_corr_insta)
392             CASE (1) ! Louis 1979 + Mascart 1995
393                  MU=LOG(MAX(z0m(i)/z0h(i),0.01))
394                  CMstar=6.8741+2.6933*MU-0.3601*(MU**2)+0.0154*(MU**3)
395                  PM=0.5233-0.0815*MU+0.0135*(MU**2)-0.001*(MU**3)
396                  CHstar=3.2165+4.3431*MU+0.536*(MU**2)-0.0781*(MU**3)
397                  PH=0.5802-0.1571*MU+0.0327*(MU**2)-0.0026*(MU**3)
398                  CH=CHstar*B*CKAP/LOG(z0m(i)+zgeop1(i)/(RG*z0m(i))) &
399                     & * CKAPT/LOG(z0h(i)+zgeop1(i)/(RG*z0h(i)))       &
400                     & * ((zgeop1(i)/(RG*z0h(i)))**PH)
401                  CM=CMstar*B*CKAP/LOG(z0m(i)+zgeop1(i)/(RG*z0m(i))) &
402                     & *CKAP/LOG(z0m(i)+zgeop1(i)/(RG*z0m(i)))         &
403                     & * ((zgeop1(i)/(RG*z0m(i)))**PM)
404                  FM(i)=1.-B*zri(i)/(1.+CM*SQRT(ABS(zri(i))))
405                  FH(i)=1.-B*zri(i)/(1.+CH*SQRT(ABS(zri(i))))
406             CASE (2) ! Louis 1982
407                  zucf = 1./(1.+3.0*CB*CC*cdmn(i)*SQRT(ABS(zri(i)) &
408                        *(1.0+zgeop1(i)/(RG*z0m(i)))))
409                  FM(i) = AMAX1((1.-2.0*CB*zri(i)*zucf),f_ri_cd_min)
410                  FH(i) = AMAX1((1.-3.0*CB*zri(i)*zucf),f_ri_cd_min)
411             CASE (3) ! Laurent Li
412                  FM(i) = MAX(SQRT(1.0-18.0*zri(i)),f_ri_cd_min)
413                  FH(i) = MAX(SQRT(1.0-18.0*zri(i)),f_ri_cd_min)
414             CASE (6) ! Consistent with turbulence scheme (in stationary case) derived in atke (2023)
415                  sm(i) = 2./rpi * (cinf - cn) * atan(-zri(i)/ri0) + cn
416                  prandtl(i) = -2./rpi * (pr_asym - pr_neut) * atan(zri(i)/ri1) + pr_neut
417                  FM(i) = MAX((sm(i)**(3./2.) * sqrt(cepsilon) * (1 - zri(i) / prandtl(i))**(1./2.)),f_ri_cd_min)
418                  FH(i) = MAX((FM(i) / prandtl(i)), f_ri_cd_min)
419             CASE default ! Louis 1982
420                  zucf = 1./(1.+3.0*CB*CC*cdmn(i)*SQRT(ABS(zri(i)) &
421                         *(1.0+zgeop1(i)/(RG*z0m(i)))))
422                  FM(i) = AMAX1((1.-2.0*CB*zri(i)*zucf),f_ri_cd_min)
423                  FH(i) = AMAX1((1.-3.0*CB*zri(i)*zucf),f_ri_cd_min)
424           END SELECT
425! Calcul des drags
426           cdmm(i)=cdmn(i)*FM(i)
427           cdhh(i)=f_cdrag_ter*cdhn(i)*FH(i)
428! Traitement particulier des cas oceaniques
429! on applique Miller et al 1992 en l'absence de gustiness
430           IF (nsrf == is_oce) THEN
431!            cdh(i)=f_cdrag_oce*cdhn(i)*FH(i)
432             IF (iflag_gusts==0) THEN
433               zcr = (0.0016/(cdmn(i)*SQRT(zdu2)))*ABS(ztvd-ztsolv)**(1./3.)
434               cdhh(i) =f_cdrag_oce* cdhn(i)*(1.0+zcr**1.25)**(1./1.25)
435             ENDIF
436             cdmm(i)=MIN(cdmm(i),cdmmax)
437             cdhh(i)=MIN(cdhh(i),cdhmax)
438!             write(*,*) "LMDZ cd ch",cdmm(i),cdhh(i)
439           END IF
440         ELSE                         
441
442!'''''''''''''''
443! Cas stables :
444!'''''''''''''''
445           zri(i) = MIN(20.,zri(i))
446           SELECT CASE (iflag_corr_sta)
447             CASE (1) ! Louis 1979 + Mascart 1995
448                  FM(i)=MAX(1./((1+BPRIME*zri(i))**2),f_ri_cd_min)
449                  FH(i)=FM(i)
450             CASE (2) ! Louis 1982
451                  zscf = SQRT(1.+CD*ABS(zri(i)))
452                  FM(i)= AMAX1(1. / (1.+2.*CB*zri(i)/zscf), f_ri_cd_min)
453                  FH(i)= AMAX1(1./ (1.+3.*CB*zri(i)*zscf), f_ri_cd_min )
454             CASE (3) ! Laurent Li
455                  FM(i)=MAX(1.0 / (1.0+10.0*zri(i)*(1+8.0*zri(i))),f_ri_cd_min)
456                  FH(i)=FM(i)
457             CASE (4)  ! King 2001
458                  IF (zri(i) .LT. C2/2.) THEN
459                    FM(i)=MAX((1.-zri(i)/C2)**2,f_ri_cd_min)
460                    FH(i)=  FM(i)
461                  ELSE
462                    FM(i)=MAX(C3*((C2/zri(i))**2),f_ri_cd_min)
463                    FH(i)= FM(i)
464                  ENDIF
465             CASE (5) ! MO
466                  if (zri(i) .LT. 1./alpha) then
467                    FM(i)=MAX((1.-alpha*zri(i))**2,f_ri_cd_min)
468                    FH(i)=FM(i)
469                  else
470                    FM(i)=MAX(1E-7,f_ri_cd_min)
471                    FH(i)=FM(i)
472                  endif
473             CASE (6) ! Consistent with turbulence scheme (in stationary case) derived in atke (2023)
474                  sm(i) = MAX(0.,cn*(1.-zri(i)/ric))
475                  prandtl(i) = pr_neut + zri(i) * pr_slope
476                  FM(i) = MAX((sm(i)**(3./2.) * sqrt(cepsilon) * (1 - zri(i) / prandtl(i))**(1./2.)),f_ri_cd_min)
477                  FH(i) = MAX((FM(i) / prandtl(i)), f_ri_cd_min)
478             CASE default ! Louis 1982
479                  zscf = SQRT(1.+CD*ABS(zri(i)))
480                  FM(i)= AMAX1(1. / (1.+2.*CB*zri(i)/zscf), f_ri_cd_min)
481                  FH(i)= AMAX1(1./ (1.+3.*CB*zri(i)*zscf), f_ri_cd_min )
482           END SELECT
483
484! Calcul des drags
485           
486           cdmm(i)=cdmn(i)*FM(i)
487           cdhh(i)=f_cdrag_ter*cdhn(i)*FH(i)
488           
489           IF (choix_bulk == 0) THEN
490             cdm(i)=cdmn(i)*FM(i)
491             cdh(i)=f_cdrag_ter*cdhn(i)*FH(i)
492           ENDIF
493
494           IF (nsrf.EQ.is_oce) THEN
495             cdhh(i)=f_cdrag_oce*cdhn(i)*FH(i)
496             cdmm(i)=MIN(cdmm(i),cdmmax)
497             cdhh(i)=MIN(cdhh(i),cdhmax)
498           ENDIF
499           IF (ok_cdrag_iter) THEN
500             rugos_itm(i,1) = rugos_itm(i,2)
501             rugos_ith(i,1) = rugos_ith(i,2)
502             rugos_itm(i,2) =  0.018*cdmm(i) * (speed(i))/RG  &
503                              +  0.11*14e-6 / SQRT(cdmm(i) * zdu2)
504
505!---------- Version SEPARATION DES Z0 ----------------------
506             IF (iflag_z0_oce==0) THEN
507               rugos_ith(i,2) = rugos_itm(i,2)
508             ELSE IF (iflag_z0_oce==1) THEN
509               rugos_ith(i,2) = 0.40*14e-6 / SQRT(cdmm(i) * zdu2)
510             ENDIF
511           ENDIF
512         ENDIF
513         IF (ok_cdrag_iter) THEN
514           rugos_itm(i,2) = MAX(1.5e-05,rugos_itm(i,2))
515           rugos_ith(i,2) = MAX(1.5e-05,rugos_ith(i,2))
516         ENDIF
517       ENDDO
518       IF (nsrf.EQ.is_oce) THEN
519         cdm(i)=MIN(cdmm(i),cdmmax)
520         cdh(i)=MIN(cdhh(i),cdhmax)
521       ENDIF
522       z0m = rugos_itm(:,2)
523       z0h = rugos_ith(:,2)
524     ELSE ! (nsrf == is_oce)
525       zri(i) = zgeop1(i)*(ztvd-ztsolv)/(zdu2*ztvd)
526       IF (iri_in.EQ.1) THEN
527         zri(i) = ri_in(i)
528       ENDIF
529
530! Coefficients CD neutres : k^2/ln(z/z0) et k^2/(ln(z/z0)*ln(z/z0h)):
531!********************************************************************
532       zzzcd=CKAP/LOG(1.+zgeop1(i)/(RG*z0m(i)))
533       cdmn(i) = zzzcd*zzzcd
534       cdhn(i) = zzzcd*(CKAP/LOG(1.+zgeop1(i)/(RG*z0h(i))))
535
536
537! Calcul des fonctions de stabilit?? FMs, FHs, FMi, FHi :
538!*******************************************************
539!''''''''''''''
540! Cas instables
541!''''''''''''''
542       IF (zri(i) .LT. 0.) THEN   
543         SELECT CASE (iflag_corr_insta)
544           CASE (1) ! Louis 1979 + Mascart 1995
545                MU=LOG(MAX(z0m(i)/z0h(i),0.01))
546                CMstar=6.8741+2.6933*MU-0.3601*(MU**2)+0.0154*(MU**3)
547                PM=0.5233-0.0815*MU+0.0135*(MU**2)-0.001*(MU**3)
548                CHstar=3.2165+4.3431*MU+0.536*(MU**2)-0.0781*(MU**3)
549                PH=0.5802-0.1571*MU+0.0327*(MU**2)-0.0026*(MU**3)
550                CH=CHstar*B*CKAP/LOG(z0m(i)+zgeop1(i)/(RG*z0m(i))) &
551                   & * CKAPT/LOG(z0h(i)+zgeop1(i)/(RG*z0h(i)))       &
552                   & * ((zgeop1(i)/(RG*z0h(i)))**PH)
553                CM=CMstar*B*CKAP/LOG(z0m(i)+zgeop1(i)/(RG*z0m(i))) &
554                   & *CKAP/LOG(z0m(i)+zgeop1(i)/(RG*z0m(i)))         &
555                   & * ((zgeop1(i)/(RG*z0m(i)))**PM)
556                FM(i)=1.-B*zri(i)/(1.+CM*SQRT(ABS(zri(i))))
557                FH(i)=1.-B*zri(i)/(1.+CH*SQRT(ABS(zri(i))))
558           CASE (2) ! Louis 1982
559                zucf = 1./(1.+3.0*CB*CC*cdmn(i)*SQRT(ABS(zri(i)) &
560                       *(1.0+zgeop1(i)/(RG*z0m(i)))))
561                FM(i) = AMAX1((1.-2.0*CB*zri(i)*zucf),f_ri_cd_min)
562                FH(i) = AMAX1((1.-3.0*CB*zri(i)*zucf),f_ri_cd_min)
563           CASE (3) ! Laurent Li
564                FM(i) = MAX(SQRT(1.0-18.0*zri(i)),f_ri_cd_min)
565                FH(i) = MAX(SQRT(1.0-18.0*zri(i)),f_ri_cd_min)
566           CASE (6) ! Consistent with turbulence scheme (in stationary case) derived in atke (2023)
567                 sm(i) = 2./rpi * (cinf - cn) * atan(-zri(i)/ri0) + cn
568                 prandtl(i) = -2./rpi * (pr_asym - pr_neut) * atan(zri(i)/ri1) + pr_neut
569                 FM(i) = MAX((sm(i)**(3./2.) * sqrt(cepsilon) * (1 - zri(i) / prandtl(i))**(1./2.)),f_ri_cd_min)
570                 FH(i) = MAX((FM(i) / prandtl(i)), f_ri_cd_min)
571           CASE default ! Louis 1982
572                zucf = 1./(1.+3.0*CB*CC*cdmn(i)*SQRT(ABS(zri(i)) &
573                      *(1.0+zgeop1(i)/(RG*z0m(i)))))
574                FM(i) = AMAX1((1.-2.0*CB*zri(i)*zucf),f_ri_cd_min)
575                FH(i) = AMAX1((1.-3.0*CB*zri(i)*zucf),f_ri_cd_min)
576         END SELECT
577! Calcul des drags
578         cdm(i)=cdmn(i)*FM(i)
579         cdh(i)=f_cdrag_ter*cdhn(i)*FH(i)
580       ELSE                         
581!'''''''''''''''
582! Cas stables :
583!'''''''''''''''
584         zri(i) = MIN(20.,zri(i))
585         SELECT CASE (iflag_corr_sta)
586           CASE (1) ! Louis 1979 + Mascart 1995
587                FM(i)=MAX(1./((1+BPRIME*zri(i))**2),f_ri_cd_min)
588                FH(i)=FM(i)
589           CASE (2) ! Louis 1982
590                zscf = SQRT(1.+CD*ABS(zri(i)))
591                FM(i)= AMAX1(1. / (1.+2.*CB*zri(i)/zscf), f_ri_cd_min)
592                FH(i)= AMAX1(1./ (1.+3.*CB*zri(i)*zscf), f_ri_cd_min )
593           CASE (3) ! Laurent Li
594                FM(i)=MAX(1.0 / (1.0+10.0*zri(i)*(1+8.0*zri(i))),f_ri_cd_min)
595                FH(i)=FM(i)
596           CASE (4)  ! King 2001
597                if (zri(i) .LT. C2/2.) then
598                  FM(i)=MAX((1.-zri(i)/C2)**2,f_ri_cd_min)
599                  FH(i)=  FM(i)
600                else
601                  FM(i)=MAX(C3*((C2/zri(i))**2),f_ri_cd_min)
602                  FH(i)= FM(i)
603                endif
604           CASE (5) ! MO
605                if (zri(i) .LT. 1./alpha) then
606                  FM(i)=MAX((1.-alpha*zri(i))**2,f_ri_cd_min)
607                  FH(i)=FM(i)
608                else
609                  FM(i)=MAX(1E-7,f_ri_cd_min)
610                  FH(i)=FM(i)
611                endif
612           CASE (6) ! Consistent with turbulence scheme (in stationary case) derived in atke (2023)
613                sm(i) = MAX(0.,cn*(1.-zri(i)/ric))
614                prandtl(i) = pr_neut + zri(i) * pr_slope
615                FM(i) = MAX((sm(i)**(3./2.) * sqrt(cepsilon) * (1 - zri(i) / prandtl(i))**(1./2.)),f_ri_cd_min)
616                FH(i) = MAX((FM(i) / prandtl(i)), f_ri_cd_min)
617           CASE default ! Louis 1982
618                zscf = SQRT(1.+CD*ABS(zri(i)))
619                FM(i)= AMAX1(1. / (1.+2.*CB*zri(i)/zscf), f_ri_cd_min)
620                FH(i)= AMAX1(1./ (1.+3.*CB*zri(i)*zscf), f_ri_cd_min )
621         END SELECT
622! Calcul des drags
623         cdm(i)=cdmn(i)*FM(i)
624         cdh(i)=f_cdrag_ter*cdhn(i)*FH(i)
625       ENDIF
626     ENDIF ! fin du if (nsrf == is_oce)
627  END DO   !  Fin de la boucle sur l'horizontal
628
629END SUBROUTINE cdrag
630
631END MODULE cdrag_mod
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.