source: LMDZ6/branches/LMDZ_cdrag_LSCE/libf/phylmd/cdrag_mod.F90 @ 5456

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Needed for convergence
LF

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