source: LMDZ6/trunk/libf/phylmd/cdrag_mod.F90 @ 5020

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petites corrections dans les routines atke

  • Property svn:executable set to *
  • Property svn:keywords set to Id
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Line 
1!
2!$Id: cdrag_mod.F90 4777 2023-12-18 22:03:57Z acozic $
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 : smmin, 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(smmin,cn*(1.-zri(i)/ric))
475                           ! prandlt expression from venayagamoorthy and stretch 2010, Li et al 2019
476                  prandtl(i) = pr_neut*exp(-pr_slope/pr_neut*zri(i)+zri(i)/pr_neut) &
477                                + zri(i) * pr_slope
478                  FM(i) = MAX((sm(i)**(3./2.) * sqrt(cepsilon) * (1 - zri(i) / prandtl(i))**(1./2.)),f_ri_cd_min)
479                  FH(i) = MAX((FM(i) / prandtl(i)), f_ri_cd_min)
480             CASE default ! Louis 1982
481                  zscf = SQRT(1.+CD*ABS(zri(i)))
482                  FM(i)= AMAX1(1. / (1.+2.*CB*zri(i)/zscf), f_ri_cd_min)
483                  FH(i)= AMAX1(1./ (1.+3.*CB*zri(i)*zscf), f_ri_cd_min )
484           END SELECT
485
486! Calcul des drags
487           
488           cdmm(i)=cdmn(i)*FM(i)
489           cdhh(i)=f_cdrag_ter*cdhn(i)*FH(i)
490           
491           IF (choix_bulk == 0) THEN
492             cdm(i)=cdmn(i)*FM(i)
493             cdh(i)=f_cdrag_ter*cdhn(i)*FH(i)
494           ENDIF
495
496           IF (nsrf.EQ.is_oce) THEN
497             cdhh(i)=f_cdrag_oce*cdhn(i)*FH(i)
498             cdmm(i)=MIN(cdmm(i),cdmmax)
499             cdhh(i)=MIN(cdhh(i),cdhmax)
500           ENDIF
501           IF (ok_cdrag_iter) THEN
502             rugos_itm(i,1) = rugos_itm(i,2)
503             rugos_ith(i,1) = rugos_ith(i,2)
504             rugos_itm(i,2) =  0.018*cdmm(i) * (speed(i))/RG  &
505                              +  0.11*14e-6 / SQRT(cdmm(i) * zdu2)
506
507!---------- Version SEPARATION DES Z0 ----------------------
508             IF (iflag_z0_oce==0) THEN
509               rugos_ith(i,2) = rugos_itm(i,2)
510             ELSE IF (iflag_z0_oce==1) THEN
511               rugos_ith(i,2) = 0.40*14e-6 / SQRT(cdmm(i) * zdu2)
512             ENDIF
513           ENDIF
514         ENDIF
515         IF (ok_cdrag_iter) THEN
516           rugos_itm(i,2) = MAX(1.5e-05,rugos_itm(i,2))
517           rugos_ith(i,2) = MAX(1.5e-05,rugos_ith(i,2))
518         ENDIF
519       ENDDO
520       IF (nsrf.EQ.is_oce) THEN
521         cdm(i)=MIN(cdmm(i),cdmmax)
522         cdh(i)=MIN(cdhh(i),cdhmax)
523       ENDIF
524       z0m = rugos_itm(:,2)
525       z0h = rugos_ith(:,2)
526     ELSE ! (nsrf == is_oce)
527       zri(i) = zgeop1(i)*(ztvd-ztsolv)/(zdu2*ztvd)
528       IF (iri_in.EQ.1) THEN
529         zri(i) = ri_in(i)
530       ENDIF
531
532! Coefficients CD neutres : k^2/ln(z/z0) et k^2/(ln(z/z0)*ln(z/z0h)):
533!********************************************************************
534       zzzcd=CKAP/LOG(1.+zgeop1(i)/(RG*z0m(i)))
535       cdmn(i) = zzzcd*zzzcd
536       cdhn(i) = zzzcd*(CKAP/LOG(1.+zgeop1(i)/(RG*z0h(i))))
537
538
539! Calcul des fonctions de stabilit?? FMs, FHs, FMi, FHi :
540!*******************************************************
541!''''''''''''''
542! Cas instables
543!''''''''''''''
544       IF (zri(i) .LT. 0.) THEN   
545         SELECT CASE (iflag_corr_insta)
546           CASE (1) ! Louis 1979 + Mascart 1995
547                MU=LOG(MAX(z0m(i)/z0h(i),0.01))
548                CMstar=6.8741+2.6933*MU-0.3601*(MU**2)+0.0154*(MU**3)
549                PM=0.5233-0.0815*MU+0.0135*(MU**2)-0.001*(MU**3)
550                CHstar=3.2165+4.3431*MU+0.536*(MU**2)-0.0781*(MU**3)
551                PH=0.5802-0.1571*MU+0.0327*(MU**2)-0.0026*(MU**3)
552                CH=CHstar*B*CKAP/LOG(z0m(i)+zgeop1(i)/(RG*z0m(i))) &
553                   & * CKAPT/LOG(z0h(i)+zgeop1(i)/(RG*z0h(i)))       &
554                   & * ((zgeop1(i)/(RG*z0h(i)))**PH)
555                CM=CMstar*B*CKAP/LOG(z0m(i)+zgeop1(i)/(RG*z0m(i))) &
556                   & *CKAP/LOG(z0m(i)+zgeop1(i)/(RG*z0m(i)))         &
557                   & * ((zgeop1(i)/(RG*z0m(i)))**PM)
558                FM(i)=1.-B*zri(i)/(1.+CM*SQRT(ABS(zri(i))))
559                FH(i)=1.-B*zri(i)/(1.+CH*SQRT(ABS(zri(i))))
560           CASE (2) ! Louis 1982
561                zucf = 1./(1.+3.0*CB*CC*cdmn(i)*SQRT(ABS(zri(i)) &
562                       *(1.0+zgeop1(i)/(RG*z0m(i)))))
563                FM(i) = AMAX1((1.-2.0*CB*zri(i)*zucf),f_ri_cd_min)
564                FH(i) = AMAX1((1.-3.0*CB*zri(i)*zucf),f_ri_cd_min)
565           CASE (3) ! Laurent Li
566                FM(i) = MAX(SQRT(1.0-18.0*zri(i)),f_ri_cd_min)
567                FH(i) = MAX(SQRT(1.0-18.0*zri(i)),f_ri_cd_min)
568           CASE (6) ! Consistent with turbulence scheme (in stationary case) derived in atke (2023)
569                 sm(i) = 2./rpi * (cinf - cn) * atan(-zri(i)/ri0) + cn
570                 prandtl(i) = -2./rpi * (pr_asym - pr_neut) * atan(zri(i)/ri1) + pr_neut
571                 FM(i) = MAX((sm(i)**(3./2.) * sqrt(cepsilon) * (1 - zri(i) / prandtl(i))**(1./2.)),f_ri_cd_min)
572                 FH(i) = MAX((FM(i) / prandtl(i)), f_ri_cd_min)
573           CASE default ! Louis 1982
574                zucf = 1./(1.+3.0*CB*CC*cdmn(i)*SQRT(ABS(zri(i)) &
575                      *(1.0+zgeop1(i)/(RG*z0m(i)))))
576                FM(i) = AMAX1((1.-2.0*CB*zri(i)*zucf),f_ri_cd_min)
577                FH(i) = AMAX1((1.-3.0*CB*zri(i)*zucf),f_ri_cd_min)
578         END SELECT
579! Calcul des drags
580         cdm(i)=cdmn(i)*FM(i)
581         cdh(i)=f_cdrag_ter*cdhn(i)*FH(i)
582       ELSE                         
583!'''''''''''''''
584! Cas stables :
585!'''''''''''''''
586         zri(i) = MIN(20.,zri(i))
587         SELECT CASE (iflag_corr_sta)
588           CASE (1) ! Louis 1979 + Mascart 1995
589                FM(i)=MAX(1./((1+BPRIME*zri(i))**2),f_ri_cd_min)
590                FH(i)=FM(i)
591           CASE (2) ! Louis 1982
592                zscf = SQRT(1.+CD*ABS(zri(i)))
593                FM(i)= AMAX1(1. / (1.+2.*CB*zri(i)/zscf), f_ri_cd_min)
594                FH(i)= AMAX1(1./ (1.+3.*CB*zri(i)*zscf), f_ri_cd_min )
595           CASE (3) ! Laurent Li
596                FM(i)=MAX(1.0 / (1.0+10.0*zri(i)*(1+8.0*zri(i))),f_ri_cd_min)
597                FH(i)=FM(i)
598           CASE (4)  ! King 2001
599                if (zri(i) .LT. C2/2.) then
600                  FM(i)=MAX((1.-zri(i)/C2)**2,f_ri_cd_min)
601                  FH(i)=  FM(i)
602                else
603                  FM(i)=MAX(C3*((C2/zri(i))**2),f_ri_cd_min)
604                  FH(i)= FM(i)
605                endif
606           CASE (5) ! MO
607                if (zri(i) .LT. 1./alpha) then
608                  FM(i)=MAX((1.-alpha*zri(i))**2,f_ri_cd_min)
609                  FH(i)=FM(i)
610                else
611                  FM(i)=MAX(1E-7,f_ri_cd_min)
612                  FH(i)=FM(i)
613                endif
614           CASE (6) ! Consistent with turbulence scheme (in stationary case) derived in atke (2023)
615                sm(i) = MAX(0.,cn*(1.-zri(i)/ric))
616                prandtl(i) = pr_neut + zri(i) * pr_slope
617                FM(i) = MAX((sm(i)**(3./2.) * sqrt(cepsilon) * (1 - zri(i) / prandtl(i))**(1./2.)),f_ri_cd_min)
618                FH(i) = MAX((FM(i) / prandtl(i)), f_ri_cd_min)
619           CASE default ! Louis 1982
620                zscf = SQRT(1.+CD*ABS(zri(i)))
621                FM(i)= AMAX1(1. / (1.+2.*CB*zri(i)/zscf), f_ri_cd_min)
622                FH(i)= AMAX1(1./ (1.+3.*CB*zri(i)*zscf), f_ri_cd_min )
623         END SELECT
624! Calcul des drags
625         cdm(i)=cdmn(i)*FM(i)
626         cdh(i)=f_cdrag_ter*cdhn(i)*FH(i)
627       ENDIF
628     ENDIF ! fin du if (nsrf == is_oce)
629  END DO   !  Fin de la boucle sur l'horizontal
630
631END SUBROUTINE cdrag
632
633END MODULE cdrag_mod
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.