source: LMDZ6/trunk/libf/phylmd/calcul_fluxs_mod.F90 @ 4096

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    Name of program: LMDZ
    Creation date: 1984
    Version: LMDZ5
    License: CeCILL version 2
    Holder: Laboratoire de m\'et\'eorologie dynamique, CNRS, UMR 8539
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RevLine 
[782]1!
[2538]2! $Id: calcul_fluxs_mod.F90 3815 2021-02-01 14:30:57Z lguez $
3!
[782]4MODULE calcul_fluxs_mod
5
[3319]6  IMPLICIT NONE
[782]7
8CONTAINS
9  SUBROUTINE calcul_fluxs( knon, nisurf, dtime, &
[2254]10       tsurf, p1lay, cal, beta, cdragh, cdragq, ps, &
[782]11       precip_rain, precip_snow, snow, qsurf, &
[2240]12       radsol, dif_grnd, t1lay, q1lay, u1lay, v1lay, gustiness, &
[2254]13       fqsat, petAcoef, peqAcoef, petBcoef, peqBcoef, &
[2538]14       tsurf_new, evap, fluxlat, fluxsens, dflux_s, dflux_l, &
[3815]15       sens_prec_liq, sens_prec_sol, lat_prec_liq, lat_prec_sol, rhoa)
[2538]16 
[782]17   
18    USE dimphy, ONLY : klon
[1785]19    USE indice_sol_mod
[3815]20    use sens_heat_rain_m, only: sens_heat_rain
[782]21
[2240]22    INCLUDE "clesphys.h"
23
[782]24! Cette routine calcule les fluxs en h et q a l'interface et eventuellement
25! une temperature de surface (au cas ou ok_veget = false)
26!
27! L. Fairhead 4/2000
28!
29! input:
30!   knon         nombre de points a traiter
31!   nisurf       surface a traiter
32!   tsurf        temperature de surface
33!   p1lay        pression 1er niveau (milieu de couche)
34!   cal          capacite calorifique du sol
35!   beta         evap reelle
[2254]36!   cdragh       coefficient d'echange temperature
37!   cdragq       coefficient d'echange evaporation
[782]38!   ps           pression au sol
39!   precip_rain  precipitations liquides
40!   precip_snow  precipitations solides
41!   snow         champs hauteur de neige
42!   runoff       runoff en cas de trop plein
43!   petAcoef     coeff. A de la resolution de la CL pour t
44!   peqAcoef     coeff. A de la resolution de la CL pour q
45!   petBcoef     coeff. B de la resolution de la CL pour t
46!   peqBcoef     coeff. B de la resolution de la CL pour q
47!   radsol       rayonnement net aus sol (LW + SW)
48!   dif_grnd     coeff. diffusion vers le sol profond
49!
50! output:
51!   tsurf_new    temperature au sol
52!   qsurf        humidite de l'air au dessus du sol
53!   fluxsens     flux de chaleur sensible
54!   fluxlat      flux de chaleur latente
55!   dflux_s      derivee du flux de chaleur sensible / Ts
56!   dflux_l      derivee du flux de chaleur latente  / Ts
[2538]57!   sens_prec_liq flux sensible lié aux echanges de precipitations liquides
58!   sens_prec_sol                                    precipitations solides
59!   lat_prec_liq  flux latent lié aux echanges de precipitations liquides
60!   lat_prec_sol                                  precipitations solides
[782]61
[793]62    INCLUDE "YOETHF.h"
63    INCLUDE "FCTTRE.h"
64    INCLUDE "YOMCST.h"
[782]65
66! Parametres d'entree
67!****************************************************************************************
68    INTEGER, INTENT(IN)                  :: knon, nisurf
69    REAL   , INTENT(IN)                  :: dtime
70    REAL, DIMENSION(klon), INTENT(IN)    :: petAcoef, peqAcoef
71    REAL, DIMENSION(klon), INTENT(IN)    :: petBcoef, peqBcoef
72    REAL, DIMENSION(klon), INTENT(IN)    :: ps, q1lay
[2254]73    REAL, DIMENSION(klon), INTENT(IN)    :: tsurf, p1lay, cal, beta, cdragh,cdragq
[3815]74    REAL, DIMENSION(klon), INTENT(IN)    :: precip_rain, precip_snow
[782]75    REAL, DIMENSION(klon), INTENT(IN)    :: radsol, dif_grnd
[2240]76    REAL, DIMENSION(klon), INTENT(IN)    :: t1lay, u1lay, v1lay,gustiness
[2254]77    REAL,                  INTENT(IN)    :: fqsat ! correction factor on qsat (generally 0.98 over salty water, 1 everywhere else)
[782]78
[3815]79    real, intent(in), optional:: rhoa(:) ! (knon)
80    ! density of moist air  (kg / m3)
81
[782]82! Parametres entree-sorties
83!****************************************************************************************
84    REAL, DIMENSION(klon), INTENT(INOUT) :: snow  ! snow pas utile
85
86! Parametres sorties
87!****************************************************************************************
88    REAL, DIMENSION(klon), INTENT(OUT)   :: qsurf
89    REAL, DIMENSION(klon), INTENT(OUT)   :: tsurf_new, evap, fluxsens, fluxlat
90    REAL, DIMENSION(klon), INTENT(OUT)   :: dflux_s, dflux_l
[3815]91    REAL, intent(out), OPTIONAL:: sens_prec_liq(:), sens_prec_sol(:) ! (knon)
[2538]92    REAL, DIMENSION(klon), OPTIONAL      :: lat_prec_liq, lat_prec_sol
[782]93
94! Variables locales
95!****************************************************************************************
96    INTEGER                              :: i
97    REAL, DIMENSION(klon)                :: zx_mh, zx_nh, zx_oh
98    REAL, DIMENSION(klon)                :: zx_mq, zx_nq, zx_oq
[2254]99    REAL, DIMENSION(klon)                :: zx_pkh, zx_dq_s_dt, zx_qsat
100    REAL, DIMENSION(klon)                :: zx_sl, zx_coefh, zx_coefq, zx_wind
[782]101    REAL, DIMENSION(klon)                :: d_ts
102    REAL                                 :: zdelta, zcvm5, zx_qs, zcor, zx_dq_s_dh
103    REAL                                 :: qsat_new, q1_new
104    REAL, PARAMETER                      :: t_grnd = 271.35, t_coup = 273.15
105    REAL, PARAMETER                      :: max_eau_sol = 150.0
106    CHARACTER (len = 20)                 :: modname = 'calcul_fluxs'
107    LOGICAL                              :: fonte_neige
108    LOGICAL, SAVE                        :: check = .FALSE.
109    !$OMP THREADPRIVATE(check)
110
111! End definition
112!****************************************************************************************
113
114    IF (check) WRITE(*,*)'Entree ', modname,' surface = ',nisurf
115   
116    IF (check) THEN
117       WRITE(*,*)' radsol (min, max)', &
118            MINVAL(radsol(1:knon)), MAXVAL(radsol(1:knon))
119    ENDIF
120 
121! Traitement neige et humidite du sol
122!****************************************************************************************
123!
124!!$  WRITE(*,*)'test calcul_flux, surface ', nisurf
125!!PB test
126!!$    if (nisurf == is_oce) then
127!!$      snow = 0.
128!!$      qsol = max_eau_sol
129!!$    else
130!!$      where (precip_snow > 0.) snow = snow + (precip_snow * dtime)
131!!$      where (snow > epsilon(snow)) snow = max(0.0, snow - (evap * dtime))
132!!$!      snow = max(0.0, snow + (precip_snow - evap) * dtime)
133!!$      where (precip_rain > 0.) qsol = qsol + (precip_rain - evap) * dtime
134!!$    endif
135!!$    IF (nisurf /= is_ter) qsol = max_eau_sol
136
137
138!
139! Initialisation
140!****************************************************************************************
141    evap = 0.
142    fluxsens=0.
143    fluxlat=0.
144    dflux_s = 0.
[2254]145    dflux_l = 0.
[2538]146    if (PRESENT(lat_prec_liq)) lat_prec_liq = 0.
147    if (PRESENT(lat_prec_sol)) lat_prec_sol = 0.
[782]148!
149! zx_qs = qsat en kg/kg
150!****************************************************************************************
151    DO i = 1, knon
152       zx_pkh(i) = (ps(i)/ps(i))**RKAPPA
153       IF (thermcep) THEN
154          zdelta=MAX(0.,SIGN(1.,rtt-tsurf(i)))
155          zcvm5 = R5LES*RLVTT*(1.-zdelta) + R5IES*RLSTT*zdelta
156          zcvm5 = zcvm5 / RCPD / (1.0+RVTMP2*q1lay(i))
157          zx_qs= r2es * FOEEW(tsurf(i),zdelta)/ps(i)
158          zx_qs=MIN(0.5,zx_qs)
159          zcor=1./(1.-retv*zx_qs)
160          zx_qs=zx_qs*zcor
161          zx_dq_s_dh = FOEDE(tsurf(i),zdelta,zcvm5,zx_qs,zcor) &
162               /RLVTT / zx_pkh(i)
163       ELSE
164          IF (tsurf(i).LT.t_coup) THEN
165             zx_qs = qsats(tsurf(i)) / ps(i)
166             zx_dq_s_dh = dqsats(tsurf(i),zx_qs)/RLVTT &
167                  / zx_pkh(i)
168          ELSE
169             zx_qs = qsatl(tsurf(i)) / ps(i)
170             zx_dq_s_dh = dqsatl(tsurf(i),zx_qs)/RLVTT &
171                  / zx_pkh(i)
172          ENDIF
173       ENDIF
174       zx_dq_s_dt(i) = RCPD * zx_pkh(i) * zx_dq_s_dh
175       zx_qsat(i) = zx_qs
[2254]176       zx_wind(i)=min_wind_speed+SQRT(gustiness(i)+u1lay(i)**2+v1lay(i)**2)
177       zx_coefh(i) = cdragh(i) * zx_wind(i) * p1lay(i)/(RD*t1lay(i))
178       zx_coefq(i) = cdragq(i) * zx_wind(i) * p1lay(i)/(RD*t1lay(i))
179!      zx_wind(i)=min_wind_speed+SQRT(gustiness(i)+u1lay(i)**2+v1lay(i)**2) &
180!                * p1lay(i)/(RD*t1lay(i))
181!      zx_coefh(i) = cdragh(i) * zx_wind(i)
182!      zx_coefq(i) = cdragq(i) * zx_wind(i)
[782]183    ENDDO
184
185
186! === Calcul de la temperature de surface ===
187! zx_sl = chaleur latente d'evaporation ou de sublimation
188!****************************************************************************************
189
190    DO i = 1, knon
191       zx_sl(i) = RLVTT
192       IF (tsurf(i) .LT. RTT) zx_sl(i) = RLSTT
193    ENDDO
194   
195
196    DO i = 1, knon
197! Q
[2254]198       zx_oq(i) = 1. - (beta(i) * zx_coefq(i) * peqBcoef(i) * dtime)
199       zx_mq(i) = beta(i) * zx_coefq(i) * &
200            (peqAcoef(i) -             &
201! conv num avec precedente version
202            fqsat * zx_qsat(i) + fqsat * zx_dq_s_dt(i) * tsurf(i))  &
203!           fqsat * ( zx_qsat(i) - zx_dq_s_dt(i) * tsurf(i)) ) &
[782]204            / zx_oq(i)
[2254]205       zx_nq(i) = beta(i) * zx_coefq(i) * (- fqsat * zx_dq_s_dt(i)) &
[782]206            / zx_oq(i)
207       
208! H
[2254]209       zx_oh(i) = 1. - (zx_coefh(i) * petBcoef(i) * dtime)
210       zx_mh(i) = zx_coefh(i) * petAcoef(i) / zx_oh(i)
211       zx_nh(i) = - (zx_coefh(i) * RCPD * zx_pkh(i))/ zx_oh(i)
[782]212     
213! Tsurface
214       tsurf_new(i) = (tsurf(i) + cal(i)/(RCPD * zx_pkh(i)) * dtime * &
215            (radsol(i) + zx_mh(i) + zx_sl(i) * zx_mq(i)) &
216            + dif_grnd(i) * t_grnd * dtime)/ &
217            ( 1. - dtime * cal(i)/(RCPD * zx_pkh(i)) * ( &
218            zx_nh(i) + zx_sl(i) * zx_nq(i)) & 
219            + dtime * dif_grnd(i))
220
221!
222! Y'a-t-il fonte de neige?
223!
224!    fonte_neige = (nisurf /= is_oce) .AND. &
225!     & (snow(i) > epsfra .OR. nisurf == is_sic .OR. nisurf == is_lic) &
226!     & .AND. (tsurf_new(i) >= RTT)
227!    if (fonte_neige) tsurf_new(i) = RTT 
228       d_ts(i) = tsurf_new(i) - tsurf(i)
229!    zx_h_ts(i) = tsurf_new(i) * RCPD * zx_pkh(i)
230!    zx_q_0(i) = zx_qsat(i) + zx_dq_s_dt(i) * d_ts(i)
231
232!== flux_q est le flux de vapeur d'eau: kg/(m**2 s)  positive vers bas
233!== flux_t est le flux de cpt (energie sensible): j/(m**2 s)
234       evap(i) = - zx_mq(i) - zx_nq(i) * tsurf_new(i)
235       fluxlat(i) = - evap(i) * zx_sl(i)
236       fluxsens(i) = zx_mh(i) + zx_nh(i) * tsurf_new(i)
237       
238! Derives des flux dF/dTs (W m-2 K-1):
239       dflux_s(i) = zx_nh(i)
240       dflux_l(i) = (zx_sl(i) * zx_nq(i))
241
242! Nouvelle valeure de l'humidite au dessus du sol
243       qsat_new=zx_qsat(i) + zx_dq_s_dt(i) * d_ts(i)
244       q1_new = peqAcoef(i) - peqBcoef(i)*evap(i)*dtime
245       qsurf(i)=q1_new*(1.-beta(i)) + beta(i)*qsat_new
246!
247! en cas de fonte de neige
248!
249!    if (fonte_neige) then
250!      bilan_f = radsol(i) + fluxsens(i) - (zx_sl(i) * evap (i)) - &
251!     &          dif_grnd(i) * (tsurf_new(i) - t_grnd) - &
252!     &          RCPD * (zx_pkh(i))/cal(i)/dtime * (tsurf_new(i) - tsurf(i))
253!      bilan_f = max(0., bilan_f)
254!      fq_fonte = bilan_f / zx_sl(i)
255!      snow(i) = max(0., snow(i) - fq_fonte * dtime)
256!      qsol(i) = qsol(i) + (fq_fonte * dtime)
257!    endif
258!!$    if (nisurf == is_ter)  &
259!!$     &  run_off(i) = run_off(i) + max(qsol(i) - max_eau_sol, 0.0)
260!!$    qsol(i) = min(qsol(i), max_eau_sol)
[2538]261!
262! calcul de l'enthalpie des precipitations liquides et solides
[3815]263       if (PRESENT(sens_prec_liq)) sens_prec_liq(i) &
264            = - sens_heat_rain(precip_rain(i) + precip_snow(i), t1lay(i), &
265            q1lay(i), rhoa(i), rlvtt, tsurf_new(i), ps(i))
266       if (PRESENT(sens_prec_sol)) sens_prec_sol(i) = 0.
267       ! On calcule par rapport a T=0
268       !! sens_prec_liq(i) = rcw * (t1lay(i) - RTT) * precip_rain(i)
269       !! sens_prec_sol(i) = rcs * (t1lay(i) - RTT) * precip_snow(i)
270
[2538]271       if (PRESENT(lat_prec_liq))                    &
272         lat_prec_liq(i) =  precip_rain(i) * (RLVTT - RLVTT)
273       if (PRESENT(lat_prec_sol))                    &
274         lat_prec_sol(i) = precip_snow(i) * (RLSTT - RLVTT)
[782]275    ENDDO
[2538]276
277   
[3815]278!**************************************************************************
[782]279!
280  END SUBROUTINE calcul_fluxs
[1067]281!
282!****************************************************************************************
283!
284  SUBROUTINE calcul_flux_wind(knon, dtime, &
[2240]285       u0, v0, u1, v1, gustiness, cdrag_m, &
[1067]286       AcoefU, AcoefV, BcoefU, BcoefV, &
287       p1lay, t1lay, &
288       flux_u1, flux_v1)
[782]289
[1067]290    USE dimphy
291    INCLUDE "YOMCST.h"
[2240]292    INCLUDE "clesphys.h"
[1067]293
294! Input arguments
295!****************************************************************************************
296    INTEGER, INTENT(IN)                  :: knon
297    REAL, INTENT(IN)                     :: dtime
298    REAL, DIMENSION(klon), INTENT(IN)    :: u0, v0  ! u and v at niveau 0
[2240]299    REAL, DIMENSION(klon), INTENT(IN)    :: u1, v1, gustiness  ! u and v at niveau 1
[1067]300    REAL, DIMENSION(klon), INTENT(IN)    :: cdrag_m ! cdrag pour momentum
301    REAL, DIMENSION(klon), INTENT(IN)    :: AcoefU, AcoefV, BcoefU, BcoefV
302    REAL, DIMENSION(klon), INTENT(IN)    :: p1lay   ! pression 1er niveau (milieu de couche)
303    REAL, DIMENSION(klon), INTENT(IN)    :: t1lay   ! temperature
304! Output arguments
305!****************************************************************************************
306    REAL, DIMENSION(klon), INTENT(OUT)   :: flux_u1
307    REAL, DIMENSION(klon), INTENT(OUT)   :: flux_v1
308
309! Local variables
310!****************************************************************************************
311    INTEGER                              :: i
312    REAL                                 :: mod_wind, buf
313
314!****************************************************************************************
315! Calculate the surface flux
316!
317!****************************************************************************************
318    DO i=1,knon
[2240]319       mod_wind = min_wind_speed + SQRT(gustiness(i)+(u1(i) - u0(i))**2 + (v1(i)-v0(i))**2)
[1067]320       buf = cdrag_m(i) * mod_wind * p1lay(i)/(RD*t1lay(i))
321       flux_u1(i) = (AcoefU(i) - u0(i)) / (1/buf - BcoefU(i)*dtime )
322       flux_v1(i) = (AcoefV(i) - v0(i)) / (1/buf - BcoefV(i)*dtime )
323    END DO
324
325  END SUBROUTINE calcul_flux_wind
326!
327!****************************************************************************************
328!
[782]329END MODULE calcul_fluxs_mod
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.