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1MODULE lmdz_thermcell_alp
2! $Id: thermcell_main.F90 2351 2015-08-25 15:14:59Z emillour $
3!
4CONTAINS
5
6      SUBROUTINE thermcell_alp(ngrid,nlay,ptimestep  &                         ! in
7     &                  ,pplay,pplev  &                                        ! in
8     &                  ,fm0,entr0,lmax  &                                     ! in
9     &                  ,pbl_tke,pctsrf,omega,airephy &                        ! in
10     &                  ,zw2,fraca &                                           ! in
11     &                  ,pcon,rhobarz,wth3,wmax_sec,lalim,fm,alim_star,zmax &  ! in
12!
13     &                  ,ale_bl,alp_bl,lalim_conv,wght_th &                    ! out
14     &                  ,zlcl,fraca0,w0,w_conv,therm_tke_max0,env_tke_max0 &   ! out
15     &                  ,n2,s2,ale_bl_stat &                                   ! out
16     &                  ,therm_tke_max,env_tke_max &                           ! out
17     &                  ,alp_bl_det,alp_bl_fluct_m,alp_bl_fluct_tke &          ! out
18     &                  ,alp_bl_conv,alp_bl_stat &                             ! out
19     &)
20
21      USE indice_sol_mod
22      USE lmdz_thermcell_main, ONLY : thermcell_tke_transport
23      IMPLICIT NONE
24
25!=======================================================================
26!
27!   Auteurs: Catherine Rio
28!   Modifications :
29!   Nicolas Rochetin et Jean-Yves Grandpeix
30!         pour la fermeture stochastique. 2012
31!   Frédéric Hourdin :
32!         netoyage informatique. 2022
33!   
34!=======================================================================
35!-----------------------------------------------------------------------
36!   declarations:
37!   -------------
38
39      INCLUDE "YOMCST.h"
40      INCLUDE "YOETHF.h"
41      INCLUDE "FCTTRE.h"
42      INCLUDE "alpale.h"
43
44!   arguments:
45!   ----------
46
47!------Entrees
48      integer, intent(in) :: ngrid,nlay
49      real, intent(in) :: ptimestep
50      real, intent(in) :: pplay(ngrid,nlay),pplev(ngrid,nlay+1)
51      integer, intent(in), dimension(ngrid) ::lmax,lalim
52      real, intent(in), dimension(ngrid) :: zmax
53      real, intent(in), dimension(ngrid,nlay+1) :: zw2
54      real, intent(in), dimension(ngrid,nlay+1) :: fraca
55      real, intent(in), dimension(ngrid,nlay) :: wth3
56      real, intent(in), dimension(ngrid,nlay) :: rhobarz
57      real, intent(in), dimension(ngrid) :: wmax_sec
58      real, intent(in), dimension(ngrid,nlay) :: entr0
59      real, intent(in), dimension(ngrid,nlay+1) :: fm0,fm
60      real, intent(in), dimension(ngrid) :: pcon
61      real, intent(in), dimension(ngrid,nlay) :: alim_star
62      real, intent(in), dimension(ngrid,nlay+1,nbsrf) :: pbl_tke
63      real, intent(in), dimension(ngrid,nbsrf) :: pctsrf
64      real, intent(in), dimension(ngrid,nlay) :: omega
65      real, intent(in), dimension(ngrid) :: airephy
66!------Sorties
67      real, intent(out), dimension(ngrid) :: ale_bl,alp_bl
68      real, intent(out), dimension(ngrid,nlay) :: wght_th
69      integer, intent(out), dimension(ngrid) :: lalim_conv
70      real, intent(out), dimension(ngrid) :: zlcl,fraca0,w0,w_conv
71      real, intent(out), dimension(ngrid) :: therm_tke_max0,env_tke_max0,n2,s2,ale_bl_stat
72      real, intent(out), dimension(ngrid,nlay) :: therm_tke_max,env_tke_max
73      real, intent(out), dimension(ngrid) :: alp_bl_det,alp_bl_fluct_m,alp_bl_fluct_tke
74      real, intent(out), dimension(ngrid) :: alp_bl_conv,alp_bl_stat
75
76!=============================================================================================
77!------Local
78!=============================================================================================
79
80      REAL susqr2pi, reuler
81      INTEGER ig,k,l
82      integer nsrf
83      real rhobarz0(ngrid)                    ! Densité au LCL
84      logical ok_lcl(ngrid)                   ! Existence du LCL des thermiques
85      integer klcl(ngrid)                     ! Niveau du LCL
86      real interp(ngrid)                      ! Coef d'interpolation pour le LCL
87!--Triggering
88      real, parameter :: su_cst=4e4              ! Surface unite: celle d'un updraft élémentaire
89      real, parameter :: hcoef=1             ! Coefficient directeur pour le calcul de s2
90      real, parameter :: hmincoef=0.3        ! Coefficient directeur pour l'ordonnée à l'origine pour le calcul de s2
91      real, parameter :: eps1=0.3            ! Fraction de surface occupée par la population 1 : eps1=n1*s1/(fraca0*Sd)
92      real, dimension(ngrid) :: hmin         ! Ordonnée à l'origine pour le calcul de s2
93      real, dimension(ngrid) :: zmax_moy     ! Hauteur moyenne des thermiques : zmax_moy = zlcl + 0.33 (zmax-zlcl)
94      real, parameter :: zmax_moy_coef=0.33
95      real, dimension(ngrid) :: depth        ! Epaisseur moyenne du cumulus
96      real, dimension(ngrid) ::  w_max                 ! Vitesse max statistique
97      real, dimension(ngrid) ::  s_max(ngrid)
98!--Closure
99      real, dimension(ngrid,nlay) :: pbl_tke_max       ! Profil de TKE moyenne
100      real, dimension(ngrid) :: pbl_tke_max0           ! TKE moyenne au LCL
101      real, dimension(ngrid,nlay) :: w_ls              ! Vitesse verticale grande échelle (m/s)
102      real, parameter :: coef_m=1.            ! On considère un rendement pour alp_bl_fluct_m
103      real, parameter :: coef_tke=1.          ! On considère un rendement pour alp_bl_fluct_tke
104      real :: zdp
105      real, dimension(ngrid) :: alp_int,dp_int
106      real, dimension(ngrid) :: fm_tot
107
108!------------------------------------------------------------
109!  Initialize output arrays related to stochastic triggering
110!------------------------------------------------------------
111  DO ig = 1,ngrid
112     zlcl(ig) = 0.
113     fraca0(ig) = 0.
114     w0(ig) = 0.
115     w_conv(ig) = 0.
116     therm_tke_max0(ig) = 0.
117     env_tke_max0(ig) = 0.
118     n2(ig) = 0.
119     s2(ig) = 0.
120     ale_bl_stat(ig) = 0.
121     alp_bl_det(ig) = 0.
122     alp_bl_fluct_m(ig) = 0.
123     alp_bl_fluct_tke(ig) = 0.
124     alp_bl_conv(ig) = 0.
125     alp_bl_stat(ig) = 0.
126  ENDDO
127  DO l = 1,nlay
128    DO ig = 1,ngrid
129     therm_tke_max(ig,l) = 0.
130     env_tke_max(ig,l) = 0.
131    ENDDO
132  ENDDO
133
134!------------Test sur le LCL des thermiques
135    do ig=1,ngrid
136      ok_lcl(ig)=.false.
137      if ( (pcon(ig) .gt. pplay(ig,nlay-1)) .and. (pcon(ig) .lt. pplay(ig,1)) ) ok_lcl(ig)=.true.
138    enddo
139
140!------------Localisation des niveaux entourant le LCL et du coef d'interpolation
141    do l=1,nlay-1
142      do ig=1,ngrid
143        if (ok_lcl(ig)) then
144!ATTENTION,zw2 calcule en pplev
145!          if ((pplay(ig,l) .ge. pcon(ig)) .and. (pplay(ig,l+1) .le. pcon(ig))) then
146!          klcl(ig)=l
147!          interp(ig)=(pcon(ig)-pplay(ig,klcl(ig)))/(pplay(ig,klcl(ig)+1)-pplay(ig,klcl(ig)))
148!          endif
149          if ((pplev(ig,l) .ge. pcon(ig)) .and. (pplev(ig,l+1) .le. pcon(ig))) then
150          klcl(ig)=l
151          interp(ig)=(pcon(ig)-pplev(ig,klcl(ig)))/(pplev(ig,klcl(ig)+1)-pplev(ig,klcl(ig)))
152          endif
153        endif
154      enddo
155    enddo
156
157    do ig =1,ngrid
158!CR:REHABILITATION ZMAX CONTINU
159     if (ok_lcl(ig)) then
160      rhobarz0(ig)=rhobarz(ig,klcl(ig))+(rhobarz(ig,klcl(ig)+1) &
161 &               -rhobarz(ig,klcl(ig)))*interp(ig)
162      zlcl(ig)=(pplev(ig,1)-pcon(ig))/(rhobarz0(ig)*RG)
163      zlcl(ig)=min(zlcl(ig),zmax(ig))   ! Si zlcl > zmax alors on pose zlcl = zmax
164     else
165      rhobarz0(ig)=0.
166      zlcl(ig)=zmax(ig)
167     endif
168    enddo
169!!jyg fin
170
171!------------Calcul des propriétés du thermique au LCL
172  IF ( (iflag_trig_bl.ge.1) .or. (iflag_clos_bl.ge.1) ) THEN
173
174  !-----Initialisation de la TKE moyenne
175   do l=1,nlay
176    do ig=1,ngrid
177     pbl_tke_max(ig,l)=0.
178    enddo
179   enddo
180
181!-----Calcul de la TKE moyenne
182   do nsrf=1,nbsrf
183    do l=1,nlay
184     do ig=1,ngrid
185     pbl_tke_max(ig,l)=pctsrf(ig,nsrf)*pbl_tke(ig,l,nsrf)+pbl_tke_max(ig,l)
186     enddo
187    enddo
188   enddo
189
190!-----Initialisations des TKE dans et hors des thermiques
191   do l=1,nlay
192    do ig=1,ngrid
193    therm_tke_max(ig,l)=pbl_tke_max(ig,l)
194    env_tke_max(ig,l)=pbl_tke_max(ig,l)
195    enddo
196   enddo
197
198!-----Calcul de la TKE transportée par les thermiques : therm_tke_max
199   call thermcell_tke_transport(ngrid,nlay,ptimestep,fm0,entr0,  &  ! in
200  &           rg,pplev,therm_tke_max)                               ! out
201!   print *,' thermcell_tke_transport -> '   !!jyg
202
203!-----Calcul des profils verticaux de TKE hors thermiques : env_tke_max, et de la vitesse verticale grande échelle : W_ls
204   do l=1,nlay
205    do ig=1,ngrid
206     pbl_tke_max(ig,l)=fraca(ig,l)*therm_tke_max(ig,l)+(1.-fraca(ig,l))*env_tke_max(ig,l)         !  Recalcul de TKE moyenne aprés transport de TKE_TH
207     env_tke_max(ig,l)=(pbl_tke_max(ig,l)-fraca(ig,l)*therm_tke_max(ig,l))/(1.-fraca(ig,l))       !  Recalcul de TKE dans  l'environnement aprés transport de TKE_TH
208     w_ls(ig,l)=-1.*omega(ig,l)/(RG*rhobarz(ig,l))                                                !  Vitesse verticale de grande échelle
209    enddo
210   enddo
211!    print *,' apres w_ls = '   !!jyg
212
213  do ig=1,ngrid
214   if (ok_lcl(ig)) then
215     fraca0(ig)=fraca(ig,klcl(ig))+(fraca(ig,klcl(ig)+1) &
216 &             -fraca(ig,klcl(ig)))*interp(ig)
217     w0(ig)=zw2(ig,klcl(ig))+(zw2(ig,klcl(ig)+1) &
218 &         -zw2(ig,klcl(ig)))*interp(ig)
219     w_conv(ig)=w_ls(ig,klcl(ig))+(w_ls(ig,klcl(ig)+1) &
220 &             -w_ls(ig,klcl(ig)))*interp(ig)
221     therm_tke_max0(ig)=therm_tke_max(ig,klcl(ig)) &
222 &                     +(therm_tke_max(ig,klcl(ig)+1)-therm_tke_max(ig,klcl(ig)))*interp(ig)
223     env_tke_max0(ig)=env_tke_max(ig,klcl(ig))+(env_tke_max(ig,klcl(ig)+1) &
224 &                   -env_tke_max(ig,klcl(ig)))*interp(ig)
225     pbl_tke_max0(ig)=pbl_tke_max(ig,klcl(ig))+(pbl_tke_max(ig,klcl(ig)+1) &
226 &                   -pbl_tke_max(ig,klcl(ig)))*interp(ig)
227     if (therm_tke_max0(ig).ge.20.) therm_tke_max0(ig)=20.
228     if (env_tke_max0(ig).ge.20.) env_tke_max0(ig)=20.
229     if (pbl_tke_max0(ig).ge.20.) pbl_tke_max0(ig)=20.
230   else
231     fraca0(ig)=0.
232     w0(ig)=0.
233!!jyg le 27/04/2012
234!!     zlcl(ig)=0.
235!!
236   endif
237  enddo
238
239  ENDIF ! IF ( (iflag_trig_bl.ge.1) .or. (iflag_clos_bl.ge.1) )
240!  print *,'ENDIF  ( (iflag_trig_bl.ge.1) .or. (iflag_clos_bl.ge.1) ) '    !!jyg
241
242!------------Triggering------------------
243  IF (iflag_trig_bl.ge.1) THEN
244
245!-----Initialisations
246   depth(:)=0.
247   n2(:)=0.
248   s2(:)=100. ! some low value, arbitrary
249   s_max(:)=0.
250
251!-----Epaisseur du nuage (depth) et détermination de la queue du spectre de panaches (n2,s2) et du panache le plus gros (s_max)
252   do ig=1,ngrid
253     zmax_moy(ig)=zlcl(ig)+zmax_moy_coef*(zmax(ig)-zlcl(ig))
254     depth(ig)=zmax_moy(ig)-zlcl(ig)
255     hmin(ig)=hmincoef*zlcl(ig)
256     if (depth(ig).ge.10.) then
257       s2(ig)=(hcoef*depth(ig)+hmin(ig))**2
258       n2(ig)=(1.-eps1)*fraca0(ig)*airephy(ig)/s2(ig)
259!!
260!!jyg le 27/04/2012
261!!       s_max(ig)=s2(ig)*log(n2(ig))
262!!       if (n2(ig) .lt. 1) s_max(ig)=0.
263       s_max(ig)=s2(ig)*log(max(n2(ig),1.))
264!!fin jyg
265     else
266       n2(ig)=0.
267       s_max(ig)=0.
268     endif
269   enddo
270!   print *,'avant Calcul de Wmax '    !!jyg
271
272   susqr2pi=su_cst*sqrt(2.*Rpi)
273   reuler=exp(1.)
274   do ig=1,ngrid
275     if ( (depth(ig).ge.10.) .and. (s_max(ig).gt.susqr2pi*reuler) ) then
276      w_max(ig)=w0(ig)*(1.+sqrt(2.*log(s_max(ig)/susqr2pi)-log(2.*log(s_max(ig)/susqr2pi))))
277      ale_bl_stat(ig)=0.5*w_max(ig)**2
278     else
279      w_max(ig)=0.
280      ale_bl_stat(ig)=0.
281     endif
282   enddo
283
284  ENDIF ! iflag_trig_bl
285!  print *,'ENDIF  iflag_trig_bl'    !!jyg
286
287!------------Closure------------------
288
289  IF (iflag_clos_bl.ge.2) THEN
290
291!-----Calcul de ALP_BL_STAT
292  do ig=1,ngrid
293  alp_bl_det(ig)=0.5*coef_m*rhobarz0(ig)*(w0(ig)**3)*fraca0(ig)*(1.-2.*fraca0(ig))/((1.-fraca0(ig))**2)
294  alp_bl_fluct_m(ig)=1.5*rhobarz0(ig)*fraca0(ig)*(w_conv(ig)+coef_m*w0(ig))* &
295 &                   (w0(ig)**2)
296  alp_bl_fluct_tke(ig)=3.*coef_m*rhobarz0(ig)*w0(ig)*fraca0(ig)*(therm_tke_max0(ig)-env_tke_max0(ig)) &
297 &                    +3.*rhobarz0(ig)*w_conv(ig)*pbl_tke_max0(ig)
298    if (iflag_clos_bl.ge.2) then
299    alp_bl_conv(ig)=1.5*coef_m*rhobarz0(ig)*fraca0(ig)*(fraca0(ig)/(1.-fraca0(ig)))*w_conv(ig)* &
300 &                   (w0(ig)**2)
301    else
302    alp_bl_conv(ig)=0.
303    endif
304  alp_bl_stat(ig)=alp_bl_det(ig)+alp_bl_fluct_m(ig)+alp_bl_fluct_tke(ig)+alp_bl_conv(ig)
305  enddo
306
307!-----Sécurité ALP infinie
308  do ig=1,ngrid
309   if (fraca0(ig).gt.0.98) alp_bl_stat(ig)=2.
310  enddo
311
312  ENDIF ! (iflag_clos_bl.ge.2)
313
314!!! fin nrlmd le 10/04/2012
315
316!      print*,'avant calcul ale et alp'
317!calcul de ALE et ALP pour la convection
318      alp_bl(:)=0.
319      ale_bl(:)=0.
320!          print*,'ALE,ALP ,l,zw2(ig,l),ale_bl(ig),alp_bl(ig)'
321      do l=1,nlay
322      do ig=1,ngrid
323           alp_bl(ig)=max(alp_bl(ig),0.5*rhobarz(ig,l)*wth3(ig,l) )
324           ale_bl(ig)=max(ale_bl(ig),0.5*zw2(ig,l)**2)
325!          print*,'ALE,ALP',l,zw2(ig,l),ale_bl(ig),alp_bl(ig)
326      enddo
327      enddo
328
329! ale sec (max de wmax/2 sous la zone d'inhibition) dans
330! le cas iflag_trig_bl=3
331      IF (iflag_trig_bl==3) ale_bl(:)=0.5*wmax_sec(:)**2
332
333!test:calcul de la ponderation des couches pour KE
334!initialisations
335
336      fm_tot(:)=0.
337      wght_th(:,:)=1.
338      lalim_conv(:)=lalim(:)
339
340      do k=1,nlay
341         do ig=1,ngrid
342            if (k<=lalim_conv(ig)) fm_tot(ig)=fm_tot(ig)+fm(ig,k)
343         enddo
344      enddo
345
346! assez bizarre car, si on est dans la couche d'alim et que alim_star et
347! plus petit que 1.e-10, on prend wght_th=1.
348      do k=1,nlay
349         do ig=1,ngrid
350            if (k<=lalim_conv(ig).and.alim_star(ig,k)>1.e-10) then
351               wght_th(ig,k)=alim_star(ig,k)
352            endif
353         enddo
354      enddo
355
356!      print*,'apres wght_th'
357!test pour prolonger la convection
358      do ig=1,ngrid
359!v1d  if ((alim_star(ig,1).lt.1.e-10).and.(therm)) then
360      if ((alim_star(ig,1).lt.1.e-10)) then
361      lalim_conv(ig)=1
362      wght_th(ig,1)=1.
363!      print*,'lalim_conv ok',lalim_conv(ig),wght_th(ig,1)
364      endif
365      enddo
366
367!------------------------------------------------------------------------
368! Modif CR/FH 20110310 : alp integree sur la verticale.
369! Integrale verticale de ALP.
370! wth3 etant aux niveaux inter-couches, on utilise d play comme masse des
371! couches
372!------------------------------------------------------------------------
373
374      alp_int(:)=0.
375      dp_int(:)=0.
376      do l=2,nlay
377        do ig=1,ngrid
378           if(l.LE.lmax(ig)) THEN
379           zdp=pplay(ig,l-1)-pplay(ig,l)
380           alp_int(ig)=alp_int(ig)+0.5*rhobarz(ig,l)*wth3(ig,l)*zdp
381           dp_int(ig)=dp_int(ig)+zdp
382           endif
383        enddo
384      enddo
385
386      if (iflag_coupl>=3 .and. iflag_coupl<=5) then
387      do ig=1,ngrid
388!valeur integree de alp_bl * 0.5:
389        if (dp_int(ig)>0.) then
390        alp_bl(ig)=alp_int(ig)/dp_int(ig)
391        endif
392      enddo!
393      endif
394
395
396! Facteur multiplicatif sur alp_bl
397      alp_bl(:)=alp_bl_k*alp_bl(:)
398
399!------------------------------------------------------------------------
400
401
402
403      return
404      end
405END MODULE lmdz_thermcell_alp
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.