| 1 | MODULE lmdz_thermcell_dq |
|---|
| 2 | CONTAINS |
|---|
| 3 | |
|---|
| 4 | subroutine thermcell_dq(ngrid,nlay,impl,ptimestep,fm,entr, & |
|---|
| 5 | & masse,q,dq,qa,lev_out) |
|---|
| 6 | USE print_control_mod, ONLY: prt_level |
|---|
| 7 | |
|---|
| 8 | implicit none |
|---|
| 9 | |
|---|
| 10 | !======================================================================= |
|---|
| 11 | ! |
|---|
| 12 | ! Calcul du transport verticale dans la couche limite en presence |
|---|
| 13 | ! de "thermiques" explicitement representes |
|---|
| 14 | ! calcul du dq/dt une fois qu'on connait les ascendances |
|---|
| 15 | ! |
|---|
| 16 | ! Modif 2013/01/04 (FH hourdin@lmd.jussieu.fr) |
|---|
| 17 | ! Introduction of an implicit computation of vertical advection in |
|---|
| 18 | ! the environment of thermal plumes in thermcell_dq |
|---|
| 19 | ! impl = 0 : explicit, 1 : implicit, -1 : old version |
|---|
| 20 | ! |
|---|
| 21 | !======================================================================= |
|---|
| 22 | |
|---|
| 23 | ! arguments |
|---|
| 24 | integer, intent(in) :: ngrid,nlay,impl |
|---|
| 25 | real, intent(in) :: ptimestep |
|---|
| 26 | real, intent(in), dimension(ngrid,nlay) :: masse |
|---|
| 27 | real, intent(inout), dimension(ngrid,nlay) :: entr,q |
|---|
| 28 | real, intent(in), dimension(ngrid,nlay+1) :: fm |
|---|
| 29 | real, intent(out), dimension(ngrid,nlay) :: dq,qa |
|---|
| 30 | integer, intent(in) :: lev_out ! niveau pour les print |
|---|
| 31 | |
|---|
| 32 | ! Local |
|---|
| 33 | real, dimension(ngrid,nlay) :: detr,qold |
|---|
| 34 | real, dimension(ngrid,nlay+1) :: wqd,fqa |
|---|
| 35 | real zzm |
|---|
| 36 | integer ig,k |
|---|
| 37 | real cfl |
|---|
| 38 | |
|---|
| 39 | integer niter,iter |
|---|
| 40 | CHARACTER (LEN=20) :: modname='thermcell_dq' |
|---|
| 41 | CHARACTER (LEN=80) :: abort_message |
|---|
| 42 | |
|---|
| 43 | |
|---|
| 44 | ! Old explicite scheme |
|---|
| 45 | if (impl<=-1) then |
|---|
| 46 | |
|---|
| 47 | call thermcell_dq_o(ngrid,nlay,impl,ptimestep,fm,entr, & |
|---|
| 48 | & masse,q,dq,qa,lev_out) |
|---|
| 49 | |
|---|
| 50 | else |
|---|
| 51 | |
|---|
| 52 | |
|---|
| 53 | ! Calcul du critere CFL pour l'advection dans la subsidence |
|---|
| 54 | cfl = 0. |
|---|
| 55 | do k=1,nlay |
|---|
| 56 | do ig=1,ngrid |
|---|
| 57 | zzm=masse(ig,k)/ptimestep |
|---|
| 58 | cfl=max(cfl,fm(ig,k)/zzm) |
|---|
| 59 | if (entr(ig,k).gt.zzm) then |
|---|
| 60 | print*,'entr*dt>m,1',k,entr(ig,k)*ptimestep,masse(ig,k) |
|---|
| 61 | abort_message = 'entr dt > m, 1st' |
|---|
| 62 | CALL abort_physic (modname,abort_message,1) |
|---|
| 63 | endif |
|---|
| 64 | enddo |
|---|
| 65 | enddo |
|---|
| 66 | |
|---|
| 67 | qold=q |
|---|
| 68 | |
|---|
| 69 | |
|---|
| 70 | if (prt_level.ge.1) print*,'Q2 THERMCEL_DQ 0' |
|---|
| 71 | |
|---|
| 72 | ! calcul du detrainement |
|---|
| 73 | do k=1,nlay |
|---|
| 74 | do ig=1,ngrid |
|---|
| 75 | detr(ig,k)=fm(ig,k)-fm(ig,k+1)+entr(ig,k) |
|---|
| 76 | ! print*,'Q2 DQ ',detr(ig,k),fm(ig,k),entr(ig,k) |
|---|
| 77 | !test |
|---|
| 78 | if (detr(ig,k).lt.0.) then |
|---|
| 79 | entr(ig,k)=entr(ig,k)-detr(ig,k) |
|---|
| 80 | detr(ig,k)=0. |
|---|
| 81 | ! print*,'detr2<0!!!','ig=',ig,'k=',k,'f=',fm(ig,k), |
|---|
| 82 | ! s 'f+1=',fm(ig,k+1),'e=',entr(ig,k),'d=',detr(ig,k) |
|---|
| 83 | endif |
|---|
| 84 | if (fm(ig,k+1).lt.0.) then |
|---|
| 85 | ! print*,'fm2<0!!!' |
|---|
| 86 | endif |
|---|
| 87 | if (entr(ig,k).lt.0.) then |
|---|
| 88 | ! print*,'entr2<0!!!' |
|---|
| 89 | endif |
|---|
| 90 | enddo |
|---|
| 91 | enddo |
|---|
| 92 | |
|---|
| 93 | ! Computation of tracer concentrations in the ascending plume |
|---|
| 94 | do ig=1,ngrid |
|---|
| 95 | qa(ig,1)=q(ig,1) |
|---|
| 96 | enddo |
|---|
| 97 | |
|---|
| 98 | do k=2,nlay |
|---|
| 99 | do ig=1,ngrid |
|---|
| 100 | if ((fm(ig,k+1)+detr(ig,k))*ptimestep.gt. & |
|---|
| 101 | & 1.e-5*masse(ig,k)) then |
|---|
| 102 | qa(ig,k)=(fm(ig,k)*qa(ig,k-1)+entr(ig,k)*q(ig,k)) & |
|---|
| 103 | & /(fm(ig,k+1)+detr(ig,k)) |
|---|
| 104 | else |
|---|
| 105 | qa(ig,k)=q(ig,k) |
|---|
| 106 | endif |
|---|
| 107 | if (qa(ig,k).lt.0.) then |
|---|
| 108 | ! print*,'qa<0!!!' |
|---|
| 109 | endif |
|---|
| 110 | if (q(ig,k).lt.0.) then |
|---|
| 111 | ! print*,'q<0!!!' |
|---|
| 112 | endif |
|---|
| 113 | enddo |
|---|
| 114 | enddo |
|---|
| 115 | |
|---|
| 116 | ! Plume vertical flux |
|---|
| 117 | do k=2,nlay-1 |
|---|
| 118 | fqa(:,k)=fm(:,k)*qa(:,k-1) |
|---|
| 119 | enddo |
|---|
| 120 | fqa(:,1)=0. ; fqa(:,nlay)=0. |
|---|
| 121 | |
|---|
| 122 | |
|---|
| 123 | ! Trace species evolution |
|---|
| 124 | if (impl==0) then |
|---|
| 125 | do k=1,nlay-1 |
|---|
| 126 | q(:,k)=q(:,k)+(fqa(:,k)-fqa(:,k+1)-fm(:,k)*q(:,k)+fm(:,k+1)*q(:,k+1)) & |
|---|
| 127 | & *ptimestep/masse(:,k) |
|---|
| 128 | enddo |
|---|
| 129 | else |
|---|
| 130 | do k=nlay-1,1,-1 |
|---|
| 131 | ! FH debut de modif : le calcul ci dessous modifiait numériquement |
|---|
| 132 | ! la concentration quand le flux de masse etait nul car on divisait |
|---|
| 133 | ! puis multipliait par masse/ptimestep. |
|---|
| 134 | ! q(:,k)=(masse(:,k)*q(:,k)/ptimestep+fqa(:,k)-fqa(:,k+1)+fm(:,k+1)*q(:,k+1)) & |
|---|
| 135 | ! & /(fm(:,k)+masse(:,k)/ptimestep) |
|---|
| 136 | q(:,k)=(q(:,k)+ptimestep/masse(:,k)*(fqa(:,k)-fqa(:,k+1)+fm(:,k+1)*q(:,k+1))) & |
|---|
| 137 | & /(1.+fm(:,k)*ptimestep/masse(:,k)) |
|---|
| 138 | ! FH fin de modif. |
|---|
| 139 | enddo |
|---|
| 140 | endif |
|---|
| 141 | |
|---|
| 142 | ! Tendencies |
|---|
| 143 | do k=1,nlay |
|---|
| 144 | do ig=1,ngrid |
|---|
| 145 | dq(ig,k)=(q(ig,k)-qold(ig,k))/ptimestep |
|---|
| 146 | q(ig,k)=qold(ig,k) |
|---|
| 147 | enddo |
|---|
| 148 | enddo |
|---|
| 149 | |
|---|
| 150 | endif ! impl=-1 |
|---|
| 151 | RETURN |
|---|
| 152 | end subroutine thermcell_dq |
|---|
| 153 | |
|---|
| 154 | |
|---|
| 155 | !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! |
|---|
| 156 | ! Obsolete version kept for convergence with Cmip5 NPv3.1 simulations |
|---|
| 157 | !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! |
|---|
| 158 | |
|---|
| 159 | subroutine thermcell_dq_o(ngrid,nlay,impl,ptimestep,fm,entr, & |
|---|
| 160 | & masse,q,dq,qa,lev_out) |
|---|
| 161 | USE print_control_mod, ONLY: prt_level |
|---|
| 162 | USE lmdz_thermcell_ini, ONLY : thermals_subsid_advect_scheme,thermals_subsid_advect_more_than_one |
|---|
| 163 | implicit none |
|---|
| 164 | |
|---|
| 165 | !======================================================================= |
|---|
| 166 | ! |
|---|
| 167 | ! Calcul du transport verticale dans la couche limite en presence |
|---|
| 168 | ! de "thermiques" explicitement representes |
|---|
| 169 | ! calcul du dq/dt une fois qu'on connait les ascendances |
|---|
| 170 | ! |
|---|
| 171 | !======================================================================= |
|---|
| 172 | |
|---|
| 173 | integer ngrid,nlay,impl |
|---|
| 174 | |
|---|
| 175 | real ptimestep |
|---|
| 176 | real masse(ngrid,nlay),fm(ngrid,nlay+1) |
|---|
| 177 | real entr(ngrid,nlay) |
|---|
| 178 | real q(ngrid,nlay) |
|---|
| 179 | real dq(ngrid,nlay) |
|---|
| 180 | integer lev_out ! niveau pour les print |
|---|
| 181 | |
|---|
| 182 | real qa(ngrid,nlay),detr(ngrid,nlay),wqd(ngrid,nlay+1) |
|---|
| 183 | |
|---|
| 184 | real zzm |
|---|
| 185 | |
|---|
| 186 | integer ig,k |
|---|
| 187 | real cfl |
|---|
| 188 | |
|---|
| 189 | real qold(ngrid,nlay) |
|---|
| 190 | real ztimestep |
|---|
| 191 | integer niter,iter |
|---|
| 192 | CHARACTER (LEN=20) :: modname='thermcell_dq' |
|---|
| 193 | CHARACTER (LEN=80) :: abort_message |
|---|
| 194 | |
|---|
| 195 | |
|---|
| 196 | |
|---|
| 197 | ! Calcul du critere CFL pour l'advection dans la subsidence |
|---|
| 198 | cfl = 0. |
|---|
| 199 | do k=1,nlay |
|---|
| 200 | do ig=1,ngrid |
|---|
| 201 | zzm=masse(ig,k)/ptimestep |
|---|
| 202 | cfl=max(cfl,fm(ig,k)/zzm) |
|---|
| 203 | if (entr(ig,k).gt.zzm) then |
|---|
| 204 | print*,'entr*dt>m,2',k,entr(ig,k)*ptimestep,masse(ig,k) |
|---|
| 205 | abort_message = 'entr dt > m, 2nd' |
|---|
| 206 | CALL abort_physic (modname,abort_message,1) |
|---|
| 207 | endif |
|---|
| 208 | enddo |
|---|
| 209 | enddo |
|---|
| 210 | |
|---|
| 211 | |
|---|
| 212 | ! niter=int(cfl)+1 ! pour tourner avec un CFL différent en splitant |
|---|
| 213 | niter=1 |
|---|
| 214 | |
|---|
| 215 | ztimestep=ptimestep/niter |
|---|
| 216 | qold=q |
|---|
| 217 | |
|---|
| 218 | |
|---|
| 219 | do iter=1,niter |
|---|
| 220 | if (prt_level.ge.1) print*,'Q2 THERMCEL_DQ 0' |
|---|
| 221 | |
|---|
| 222 | ! calcul du detrainement |
|---|
| 223 | do k=1,nlay |
|---|
| 224 | do ig=1,ngrid |
|---|
| 225 | detr(ig,k)=fm(ig,k)-fm(ig,k+1)+entr(ig,k) |
|---|
| 226 | ! print*,'Q2 DQ ',detr(ig,k),fm(ig,k),entr(ig,k) |
|---|
| 227 | !test |
|---|
| 228 | if (detr(ig,k).lt.0.) then |
|---|
| 229 | entr(ig,k)=entr(ig,k)-detr(ig,k) |
|---|
| 230 | detr(ig,k)=0. |
|---|
| 231 | ! print*,'detr2<0!!!','ig=',ig,'k=',k,'f=',fm(ig,k), |
|---|
| 232 | ! s 'f+1=',fm(ig,k+1),'e=',entr(ig,k),'d=',detr(ig,k) |
|---|
| 233 | endif |
|---|
| 234 | if (fm(ig,k+1).lt.0.) then |
|---|
| 235 | ! print*,'fm2<0!!!' |
|---|
| 236 | endif |
|---|
| 237 | if (entr(ig,k).lt.0.) then |
|---|
| 238 | ! print*,'entr2<0!!!' |
|---|
| 239 | endif |
|---|
| 240 | enddo |
|---|
| 241 | enddo |
|---|
| 242 | |
|---|
| 243 | ! calcul de la valeur dans les ascendances |
|---|
| 244 | do ig=1,ngrid |
|---|
| 245 | qa(ig,1)=q(ig,1) |
|---|
| 246 | enddo |
|---|
| 247 | |
|---|
| 248 | do k=2,nlay |
|---|
| 249 | do ig=1,ngrid |
|---|
| 250 | if ((fm(ig,k+1)+detr(ig,k))*ztimestep.gt. & |
|---|
| 251 | & 1.e-5*masse(ig,k)) then |
|---|
| 252 | qa(ig,k)=(fm(ig,k)*qa(ig,k-1)+entr(ig,k)*q(ig,k)) & |
|---|
| 253 | & /(fm(ig,k+1)+detr(ig,k)) |
|---|
| 254 | else |
|---|
| 255 | qa(ig,k)=q(ig,k) |
|---|
| 256 | endif |
|---|
| 257 | if (qa(ig,k).lt.0.) then |
|---|
| 258 | ! print*,'qa<0!!!' |
|---|
| 259 | endif |
|---|
| 260 | if (q(ig,k).lt.0.) then |
|---|
| 261 | ! print*,'q<0!!!' |
|---|
| 262 | endif |
|---|
| 263 | enddo |
|---|
| 264 | enddo |
|---|
| 265 | |
|---|
| 266 | ! Calcul du flux subsident |
|---|
| 267 | |
|---|
| 268 | if ( thermals_subsid_advect_scheme == 'center' ) then |
|---|
| 269 | do k=2,nlay |
|---|
| 270 | do ig=1,ngrid |
|---|
| 271 | wqd(ig,k)=fm(ig,k)*0.5*(q(ig,k-1)+q(ig,k)) |
|---|
| 272 | enddo |
|---|
| 273 | enddo |
|---|
| 274 | else ! upstream scheme (default and recomanded) |
|---|
| 275 | do k=2,nlay |
|---|
| 276 | do ig=1,ngrid |
|---|
| 277 | zzm=masse(ig,k)/ztimestep |
|---|
| 278 | if ( fm(ig,k)<=zzm .or. thermals_subsid_advect_more_than_one == 0 ) then |
|---|
| 279 | wqd(ig,k)=fm(ig,k)*q(ig,k) |
|---|
| 280 | else |
|---|
| 281 | wqd(ig,k)=zzm*q(ig,k)+(fm(ig,k)-zzm)*q(ig,k+1) |
|---|
| 282 | endif |
|---|
| 283 | enddo |
|---|
| 284 | enddo |
|---|
| 285 | endif |
|---|
| 286 | do ig=1,ngrid |
|---|
| 287 | wqd(ig,1)=0. |
|---|
| 288 | wqd(ig,nlay+1)=0. |
|---|
| 289 | enddo |
|---|
| 290 | |
|---|
| 291 | |
|---|
| 292 | ! Calcul des tendances |
|---|
| 293 | do k=1,nlay |
|---|
| 294 | do ig=1,ngrid |
|---|
| 295 | q(ig,k)=q(ig,k)+(detr(ig,k)*qa(ig,k)-entr(ig,k)*q(ig,k) & |
|---|
| 296 | & -wqd(ig,k)+wqd(ig,k+1)) & |
|---|
| 297 | & *ztimestep/masse(ig,k) |
|---|
| 298 | ! if (dq(ig,k).lt.0.) then |
|---|
| 299 | ! print*,'dq<0!!!' |
|---|
| 300 | ! endif |
|---|
| 301 | enddo |
|---|
| 302 | enddo |
|---|
| 303 | |
|---|
| 304 | |
|---|
| 305 | enddo |
|---|
| 306 | |
|---|
| 307 | |
|---|
| 308 | ! Calcul des tendances |
|---|
| 309 | do k=1,nlay |
|---|
| 310 | do ig=1,ngrid |
|---|
| 311 | dq(ig,k)=(q(ig,k)-qold(ig,k))/ptimestep |
|---|
| 312 | q(ig,k)=qold(ig,k) |
|---|
| 313 | enddo |
|---|
| 314 | enddo |
|---|
| 315 | |
|---|
| 316 | return |
|---|
| 317 | end subroutine thermcell_dq_o |
|---|
| 318 | END MODULE lmdz_thermcell_dq |
|---|
