! ! $Id: fisrtilp.F90 2507 2016-05-04 14:36:48Z acozic $ ! ! SUBROUTINE fisrtilp(dtime,paprs,pplay,t,q,ptconv,ratqs, & d_t, d_q, d_ql, d_qi, rneb, radliq, rain, snow, & pfrac_impa, pfrac_nucl, pfrac_1nucl, & frac_impa, frac_nucl, beta, & prfl, psfl, rhcl, zqta, fraca, & ztv, zpspsk, ztla, zthl, iflag_cld_th, & iflag_ice_thermo) ! USE dimphy USE icefrac_lsc_mod ! compute ice fraction (JBM 3/14) USE print_control_mod, ONLY: prt_level, lunout IMPLICIT none !====================================================================== ! Auteur(s): Z.X. Li (LMD/CNRS) ! Date: le 20 mars 1995 ! Objet: condensation et precipitation stratiforme. ! schema de nuage ! Fusion de fisrt (physique sursaturation, P. LeVan K. Laval) ! et ilp (il pleut, L. Li) ! Principales parties: ! P1> Evaporation de la precipitation (qui vient du niveau k+1) ! P2> Formation du nuage (en k) ! P3> Formation de la precipitation (en k) !====================================================================== !====================================================================== include "YOMCST.h" include "fisrtilp.h" include "nuage.h" ! JBM (3/14) ! ! Principaux inputs: ! REAL dtime ! intervalle du temps (s) REAL paprs(klon,klev+1) ! pression a inter-couche REAL pplay(klon,klev) ! pression au milieu de couche REAL t(klon,klev) ! temperature (K) REAL q(klon,klev) ! humidite specifique (kg/kg) ! ! Principaux outputs: ! REAL d_t(klon,klev) ! incrementation de la temperature (K) REAL d_q(klon,klev) ! incrementation de la vapeur d'eau REAL d_ql(klon,klev) ! incrementation de l'eau liquide REAL d_qi(klon,klev) ! incrementation de l'eau glace REAL rneb(klon,klev) ! fraction nuageuse REAL radliq(klon,klev) ! eau liquide utilisee dans rayonnements REAL rhcl(klon,klev) ! humidite relative en ciel clair REAL rain(klon) ! pluies (mm/s) REAL snow(klon) ! neige (mm/s) REAL prfl(klon,klev+1) ! flux d'eau precipitante aux interfaces (kg/m2/s) REAL psfl(klon,klev+1) ! flux d'eau precipitante aux interfaces (kg/m2/s) ! ! Autres arguments ! REAL ztv(klon,klev) REAL zqta(klon,klev),fraca(klon,klev) REAL sigma1(klon,klev),sigma2(klon,klev) REAL qltot(klon,klev),ctot(klon,klev) REAL zpspsk(klon,klev),ztla(klon,klev) REAL zthl(klon,klev) REAL ztfondue, qsl, qsi logical lognormale(klon) logical ice_thermo !AA ! Coeffients de fraction lessivee : pour OFF-LINE ! REAL pfrac_nucl(klon,klev) REAL pfrac_1nucl(klon,klev) REAL pfrac_impa(klon,klev) ! ! Fraction d'aerosols lessivee par impaction et par nucleation ! POur ON-LINE ! REAL frac_impa(klon,klev) REAL frac_nucl(klon,klev) real zct ,zcl !AA ! ! Options du programme: ! REAL seuil_neb ! un nuage existe vraiment au-dela PARAMETER (seuil_neb=0.001) INTEGER ninter ! sous-intervals pour la precipitation INTEGER ncoreczq INTEGER iflag_cld_th INTEGER iflag_ice_thermo PARAMETER (ninter=5) LOGICAL evap_prec ! evaporation de la pluie PARAMETER (evap_prec=.TRUE.) REAL ratqs(klon,klev) ! determine la largeur de distribution de vapeur logical ptconv(klon,klev) ! determine la largeur de distribution de vapeur real zpdf_sig(klon),zpdf_k(klon),zpdf_delta(klon) real Zpdf_a(klon),zpdf_b(klon),zpdf_e1(klon),zpdf_e2(klon) real erf REAL qcloud(klon) ! LOGICAL cpartiel ! condensation partielle PARAMETER (cpartiel=.TRUE.) REAL t_coup PARAMETER (t_coup=234.0) ! ! Variables locales: ! INTEGER i, k, n, kk REAL zqs(klon), zdqs(klon), zdelta, zcor, zcvm5 REAL Tbef(klon),qlbef(klon),DT(klon),num,denom LOGICAL convergence(klon) REAL DDT0 PARAMETER (DDT0=.01) INTEGER n_i(klon), iter REAL cste REAL zrfl(klon), zrfln(klon), zqev, zqevt REAL zifl(klon), zifln(klon), zqev0,zqevi, zqevti REAL zoliq(klon), zcond(klon), zq(klon), zqn(klon), zdelq REAL zoliqp(klon), zoliqi(klon) REAL zt(klon) ! JBM (3/14) nexpo is replaced by exposant_glace ! REAL nexpo ! exponentiel pour glace/eau ! INTEGER, PARAMETER :: nexpo=6 INTEGER exposant_glace_old REAL t_glace_min_old REAL zdz(klon),zrho(klon),ztot , zrhol(klon) REAL zchau ,zfroi ,zfice(klon),zneb(klon) REAL zmelt, zpluie, zice, zcondold PARAMETER (ztfondue=278.15) REAL dzfice(klon) REAL zsolid !!!! ! Variables pour Bergeron REAL zcp, coef1, DeltaT REAL zqpreci(klon), zqprecl(klon) ! LOGICAL appel1er SAVE appel1er !$OMP THREADPRIVATE(appel1er) ! !--------------------------------------------------------------- ! !AA Variables traceurs: !AA Provisoire !!! Parametres alpha du lessivage !AA A priori on a 4 scavenging # possibles ! REAL a_tr_sca(4) save a_tr_sca !$OMP THREADPRIVATE(a_tr_sca) ! ! Variables intermediaires ! REAL zalpha_tr REAL zfrac_lessi REAL zprec_cond(klon) !AA ! RomP >>> 15 nov 2012 REAL beta(klon,klev) ! taux de conversion de l'eau cond ! RomP <<< REAL zmair, zcpair, zcpeau ! Pour la conversion eau-neige REAL zlh_solid(klon), zm_solid !--------------------------------------------------------------- ! ! Fonctions en ligne: ! REAL fallvs,fallvc ! Vitesse de chute pour cristaux de glace ! (Heymsfield & Donner, 1990) REAL zzz include "YOETHF.h" include "FCTTRE.h" fallvc (zzz) = 3.29/2.0 * ((zzz)**0.16) * ffallv_con fallvs (zzz) = 3.29/2.0 * ((zzz)**0.16) * ffallv_lsc ! DATA appel1er /.TRUE./ !ym !CR: pour iflag_ice_thermo=2, on active que la convection ! ice_thermo = iflag_ice_thermo .GE. 1 ice_thermo = (iflag_ice_thermo .EQ. 1).OR.(iflag_ice_thermo .GE. 3) zdelq=0.0 if (prt_level>9)write(lunout,*)'NUAGES4 A. JAM' IF (appel1er) THEN ! WRITE(lunout,*) 'fisrtilp, ninter:', ninter WRITE(lunout,*) 'fisrtilp, evap_prec:', evap_prec WRITE(lunout,*) 'fisrtilp, cpartiel:', cpartiel IF (ABS(dtime/REAL(ninter)-360.0).GT.0.001) THEN WRITE(lunout,*) 'fisrtilp: Ce n est pas prevu, voir Z.X.Li', dtime WRITE(lunout,*) 'Je prefere un sous-intervalle de 6 minutes' ! CALL abort ENDIF appel1er = .FALSE. ! !AA initialiation provisoire a_tr_sca(1) = -0.5 a_tr_sca(2) = -0.5 a_tr_sca(3) = -0.5 a_tr_sca(4) = -0.5 ! !AA Initialisation a 1 des coefs des fractions lessivees ! !cdir collapse DO k = 1, klev DO i = 1, klon pfrac_nucl(i,k)=1. pfrac_1nucl(i,k)=1. pfrac_impa(i,k)=1. beta(i,k)=0. !RomP initialisation ENDDO ENDDO ENDIF ! test sur appel1er ! !MAf Initialisation a 0 de zoliq ! DO i = 1, klon ! zoliq(i)=0. ! ENDDO ! Determiner les nuages froids par leur temperature ! nexpo regle la raideur de la transition eau liquide / eau glace. ! !CR: on est oblige de definir des valeurs fisrt car les valeurs de newmicro ne sont pas les memes par defaut IF (iflag_t_glace.EQ.0) THEN ! ztglace = RTT - 15.0 t_glace_min_old = RTT - 15.0 !AJ< IF (ice_thermo) THEN ! nexpo = 2 exposant_glace_old = 2 ELSE ! nexpo = 6 exposant_glace_old = 6 ENDIF ENDIF !! RLVTT = 2.501e6 ! pas de redefinition des constantes physiques (jyg) !! RLSTT = 2.834e6 ! pas de redefinition des constantes physiques (jyg) !>AJ !cc nexpo = 1 ! ! Initialiser les sorties: ! !cdir collapse DO k = 1, klev+1 DO i = 1, klon prfl(i,k) = 0.0 psfl(i,k) = 0.0 ENDDO ENDDO !cdir collapse DO k = 1, klev DO i = 1, klon d_t(i,k) = 0.0 d_q(i,k) = 0.0 d_ql(i,k) = 0.0 d_qi(i,k) = 0.0 rneb(i,k) = 0.0 radliq(i,k) = 0.0 frac_nucl(i,k) = 1. frac_impa(i,k) = 1. ENDDO ENDDO DO i = 1, klon rain(i) = 0.0 snow(i) = 0.0 zoliq(i)=0. ! ENDDO ! ! Initialiser le flux de precipitation a zero ! ! DO i = 1, klon zrfl(i) = 0.0 zifl(i) = 0.0 zneb(i) = seuil_neb ENDDO ! ! !AA Pour plus de securite zalpha_tr = 0. zfrac_lessi = 0. !AA================================================================== ! ncoreczq=0 ! BOUCLE VERTICALE (DU HAUT VERS LE BAS) ! DO k = klev, 1, -1 ! !AA=============================================================== ! ! Initialisation temperature et vapeur DO i = 1, klon zt(i)=t(i,k) zq(i)=q(i,k) ENDDO ! ! Calculer la varition de temp. de l'air du a la chaleur sensible ! transporter par la pluie. ! Il resterait a rajouter cet effet de la chaleur sensible sur les ! flux de surface, du a la diff. de temp. entre le 1er niveau et la ! surface. ! IF(k.LE.klevm1) THEN DO i = 1, klon !IM zmair=(paprs(i,k)-paprs(i,k+1))/RG zcpair=RCPD*(1.0+RVTMP2*zq(i)) zcpeau=RCPD*RVTMP2 zt(i) = ( (t(i,k+1)+d_t(i,k+1))*zrfl(i)*dtime*zcpeau & + zmair*zcpair*zt(i) ) & / (zmair*zcpair + zrfl(i)*dtime*zcpeau) ! C WRITE (6,*) 'cppluie ', zt(i)-(t(i,k+1)+d_t(i,k+1)) ENDDO ENDIF ! ---------------------------------------------------------------- ! P1> Debut evaporation de la precipitation ! ---------------------------------------------------------------- IF (evap_prec) THEN DO i = 1, klon !AJ< !! IF (zrfl(i) .GT.0.) THEN IF (zrfl(i)+zifl(i).GT.0.) THEN !>AJ ! Calcul du qsat IF (thermcep) THEN zdelta=MAX(0.,SIGN(1.,RTT-zt(i))) zqs(i)= R2ES*FOEEW(zt(i),zdelta)/pplay(i,k) zqs(i)=MIN(0.5,zqs(i)) zcor=1./(1.-RETV*zqs(i)) zqs(i)=zqs(i)*zcor ELSE IF (zt(i) .LT. t_coup) THEN zqs(i) = qsats(zt(i)) / pplay(i,k) ELSE zqs(i) = qsatl(zt(i)) / pplay(i,k) ENDIF ENDIF ENDIF ! (zrfl(i)+zifl(i).GT.0.) ENDDO !AJ< IF (.NOT. ice_thermo) THEN DO i = 1, klon !AJ< !! IF (zrfl(i) .GT.0.) THEN IF (zrfl(i)+zifl(i).GT.0.) THEN !>AJ ! Evap max pour ne pas saturer la fraction sous le nuage zqev = MAX (0.0, (zqs(i)-zq(i))*zneb(i) ) ! Calcul de l'evaporation du flux de precip herite ! d'au-dessus zqevt = coef_eva * (1.0-zq(i)/zqs(i)) * SQRT(zrfl(i)) & * (paprs(i,k)-paprs(i,k+1))/pplay(i,k)*zt(i)*RD/RG zqevt = MAX(0.0,MIN(zqevt,zrfl(i))) & * RG*dtime/(paprs(i,k)-paprs(i,k+1)) ! Seuil pour ne pas saturer la fraction sous le nuage zqev = MIN (zqev, zqevt) ! Nouveau flux de precip zrfln(i) = zrfl(i) - zqev*(paprs(i,k)-paprs(i,k+1)) & /RG/dtime ! Aucun flux liquide pour T < t_coup IF (zt(i) .LT. t_coup.and.reevap_ice) zrfln(i)=0. ! Nouvelle vapeur zq(i) = zq(i) - (zrfln(i)-zrfl(i)) & * (RG/(paprs(i,k)-paprs(i,k+1)))*dtime ! Nouvelle temperature (chaleur latente) zt(i) = zt(i) + (zrfln(i)-zrfl(i)) & * (RG/(paprs(i,k)-paprs(i,k+1)))*dtime & * RLVTT/RCPD/(1.0+RVTMP2*zq(i)) zrfl(i) = zrfln(i) zifl(i) = 0. ENDIF ! (zrfl(i)+zifl(i).GT.0.) ENDDO ! ELSE ! (.NOT. ice_thermo) ! DO i = 1, klon !AJ< !! IF (zrfl(i) .GT.0.) THEN IF (zrfl(i)+zifl(i).GT.0.) THEN !>AJ !JAM !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ! Modification de l'evaporation avec la glace ! Differentiation entre precipitation liquide et solide !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ! Evap max pour ne pas saturer la fraction sous le nuage zqev0 = MAX (0.0, (zqs(i)-zq(i))*zneb(i) ) ! zqev0 = MAX (0.0, zqs(i)-zq(i) ) !JAM !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ! On differencie qsat pour l'eau et la glace ! Si zdelta=1. --> glace ! Si zdelta=0. --> eau liquide !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ! Calcul du qsat par rapport a l'eau liquide qsl= R2ES*FOEEW(zt(i),0.)/pplay(i,k) qsl= MIN(0.5,qsl) zcor= 1./(1.-RETV*qsl) qsl= qsl*zcor ! Calcul de l'evaporation du flux de precip herite ! d'au-dessus ! Formulation en racine du flux de precip ! (Klemp & Wilhelmson, 1978; Sundqvist, 1988) zqevt = 1.*coef_eva*(1.0-zq(i)/qsl)*SQRT(zrfl(i)) & *(paprs(i,k)-paprs(i,k+1))/pplay(i,k)*zt(i)*RD/RG zqevt = MAX(0.0,MIN(zqevt,zrfl(i))) & *RG*dtime/(paprs(i,k)-paprs(i,k+1)) ! Calcul du qsat par rapport a la glace qsi= R2ES*FOEEW(zt(i),1.)/pplay(i,k) qsi= MIN(0.5,qsi) zcor= 1./(1.-RETV*qsi) qsi= qsi*zcor ! Calcul de la sublimation du flux de precip solide herite ! d'au-dessus zqevti = 1.*coef_eva*(1.0-zq(i)/qsi)*SQRT(zifl(i)) & *(paprs(i,k)-paprs(i,k+1))/pplay(i,k)*zt(i)*RD/RG zqevti = MAX(0.0,MIN(zqevti,zifl(i))) & *RG*dtime/(paprs(i,k)-paprs(i,k+1)) !JAM!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ! Verification sur l'evaporation ! On s'assure qu'on ne sature pas ! la fraction sous le nuage sinon on ! repartit zqev0 en gardant la proportion ! liquide / glace !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! IF (zqevt+zqevti.GT.zqev0) THEN zqev=zqev0*zqevt/(zqevt+zqevti) zqevi=zqev0*zqevti/(zqevt+zqevti) ELSE IF (zqevt+zqevti.GT.0.) THEN zqev=MIN(zqev0*zqevt/(zqevt+zqevti),zqevt) zqevi=MIN(zqev0*zqevti/(zqevt+zqevti),zqevti) ELSE zqev=0. zqevi=0. ENDIF ENDIF ! Nouveaux flux de precip liquide et solide zrfln(i) = Max(0.,zrfl(i) - zqev*(paprs(i,k)-paprs(i,k+1)) & /RG/dtime) zifln(i) = Max(0.,zifl(i) - zqevi*(paprs(i,k)-paprs(i,k+1)) & /RG/dtime) ! Mise a jour de la vapeur, temperature et flux de precip zq(i) = zq(i) - (zrfln(i)+zifln(i)-zrfl(i)-zifl(i)) & * (RG/(paprs(i,k)-paprs(i,k+1)))*dtime zt(i) = zt(i) + (zrfln(i)-zrfl(i)) & * (RG/(paprs(i,k)-paprs(i,k+1)))*dtime & * RLVTT/RCPD/(1.0+RVTMP2*zq(i)) & + (zifln(i)-zifl(i)) & * (RG/(paprs(i,k)-paprs(i,k+1)))*dtime & * RLSTT/RCPD/(1.0+RVTMP2*zq(i)) zrfl(i) = zrfln(i) zifl(i) = zifln(i) !CR ATTENTION: deplacement de la fonte de la glace !jyg : Bug !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! jyg !!! zmelt = ((zt(i)-273.15)/(ztfondue-273.15))**2 !!!!!!!!! jyg !jyg : Bug !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! jyg zmelt = ((zt(i)-273.15)/(ztfondue-273.15)) ! jyg zmelt = MIN(MAX(zmelt,0.),1.) ! Fusion de la glace zrfl(i)=zrfl(i)+zmelt*zifl(i) zifl(i)=zifl(i)*(1.-zmelt) ! print*,zt(i),'octavio1' ! Chaleur latente de fusion zt(i)=zt(i)-zifl(i)*zmelt*(RG*dtime)/(paprs(i,k)-paprs(i,k+1)) & *RLMLT/RCPD/(1.0+RVTMP2*zq(i)) ! print*,zt(i),zrfl(i),zifl(i),zmelt,'octavio2' !fin CR ENDIF ! (zrfl(i)+zifl(i).GT.0.) ENDDO ENDIF ! (.NOT. ice_thermo) ! ---------------------------------------------------------------- ! Fin evaporation de la precipitation ! ---------------------------------------------------------------- ENDIF ! (evap_prec) ! ! Calculer Qs et L/Cp*dQs/dT: ! IF (thermcep) THEN DO i = 1, klon zdelta = MAX(0.,SIGN(1.,RTT-zt(i))) zcvm5 = R5LES*RLVTT*(1.-zdelta) + R5IES*RLSTT*zdelta zcvm5 = zcvm5 /RCPD/(1.0+RVTMP2*zq(i)) zqs(i) = R2ES*FOEEW(zt(i),zdelta)/pplay(i,k) zqs(i) = MIN(0.5,zqs(i)) zcor = 1./(1.-RETV*zqs(i)) zqs(i) = zqs(i)*zcor zdqs(i) = FOEDE(zt(i),zdelta,zcvm5,zqs(i),zcor) ENDDO ELSE DO i = 1, klon IF (zt(i).LT.t_coup) THEN zqs(i) = qsats(zt(i))/pplay(i,k) zdqs(i) = dqsats(zt(i),zqs(i)) ELSE zqs(i) = qsatl(zt(i))/pplay(i,k) zdqs(i) = dqsatl(zt(i),zqs(i)) ENDIF ENDDO ENDIF ! ! Determiner la condensation partielle et calculer la quantite ! de l'eau condensee: ! !verification de la valeur de iflag_fisrtilp_qsat pour iflag_ice_thermo=1 ! if ((iflag_ice_thermo.eq.1).and.(iflag_fisrtilp_qsat.ne.0)) then ! write(*,*) " iflag_ice_thermo==1 requires iflag_fisrtilp_qsat==0", & ! " but iflag_fisrtilp_qsat=",iflag_fisrtilp_qsat, ". Might as well stop here." ! stop ! endif ! ---------------------------------------------------------------- ! P2> Formation du nuage ! ---------------------------------------------------------------- IF (cpartiel) THEN ! print*,'Dans partiel k=',k ! ! Calcul de l'eau condensee et de la fraction nuageuse et de l'eau ! nuageuse a partir des PDF de Sandrine Bony. ! rneb : fraction nuageuse ! zqn : eau totale dans le nuage ! zcond : eau condensee moyenne dans la maille. ! on prend en compte le réchauffement qui diminue la partie ! condensee ! ! Version avec les raqts if (iflag_pdf.eq.0) then ! version creneau de (Li, 1998) do i=1,klon zdelq = min(ratqs(i,k),0.99) * zq(i) rneb(i,k) = (zq(i)+zdelq-zqs(i)) / (2.0*zdelq) zqn(i) = (zq(i)+zdelq+zqs(i))/2.0 enddo else ! ! Version avec les nouvelles PDFs. do i=1,klon if(zq(i).lt.1.e-15) then ncoreczq=ncoreczq+1 zq(i)=1.e-15 endif enddo if (iflag_cld_th>=5) then call cloudth(klon,klev,k,ztv, & zq,zqta,fraca, & qcloud,ctot,zpspsk,paprs,ztla,zthl, & ratqs,zqs,t) do i=1,klon rneb(i,k)=ctot(i,k) zqn(i)=qcloud(i) enddo endif if (iflag_cld_th <= 4) then lognormale = .true. elseif (iflag_cld_th >= 6) then ! lognormale en l'absence des thermiques lognormale = fraca(:,k) < 1e-10 else ! Dans le cas iflag_cld_th=5, on prend systématiquement la ! bi-gaussienne lognormale = .false. end if !CR: variation de qsat avec T en presence de glace ou non !initialisations do i=1,klon DT(i) = 0. n_i(i)=0 Tbef(i)=zt(i) qlbef(i)=0. enddo !Boucle iterative: ATTENTION, l'option -1 n'est plus activable ici if (iflag_fisrtilp_qsat.ge.0) then ! Iteration pour condensation avec variation de qsat(T) ! ----------------------------------------------------- do iter=1,iflag_fisrtilp_qsat+1 do i=1,klon ! do while ((abs(DT(i)).gt.DDT0).or.(n_i(i).eq.0)) convergence(i)=abs(DT(i)).gt.DDT0 if ((convergence(i).or.(n_i(i).eq.0)).and.lognormale(i)) then Tbef(i)=Tbef(i)+DT(i) if (.not.ice_thermo) then zdelta = MAX(0.,SIGN(1.,RTT-Tbef(i))) else if (iflag_t_glace.eq.0) then zdelta = MAX(0.,SIGN(1.,t_glace_min_old-Tbef(i))) else if (iflag_t_glace.ge.1) then zdelta = MAX(0.,SIGN(1.,t_glace_min-Tbef(i))) endif endif ! Calcul des PDF lognormales zcvm5 = R5LES*RLVTT*(1.-zdelta) + R5IES*RLSTT*zdelta zcvm5 = zcvm5 /RCPD/(1.0+RVTMP2*zq(i)) zqs(i) = R2ES*FOEEW(Tbef(i),zdelta)/pplay(i,k) zqs(i) = MIN(0.5,zqs(i)) zcor = 1./(1.-RETV*zqs(i)) zqs(i) = zqs(i)*zcor zdqs(i) = FOEDE(Tbef(i),zdelta,zcvm5,zqs(i),zcor) zpdf_sig(i)=ratqs(i,k)*zq(i) zpdf_k(i)=-sqrt(log(1.+(zpdf_sig(i)/zq(i))**2)) zpdf_delta(i)=log(zq(i)/zqs(i)) zpdf_a(i)=zpdf_delta(i)/(zpdf_k(i)*sqrt(2.)) zpdf_b(i)=zpdf_k(i)/(2.*sqrt(2.)) zpdf_e1(i)=zpdf_a(i)-zpdf_b(i) zpdf_e1(i)=sign(min(abs(zpdf_e1(i)),5.),zpdf_e1(i)) zpdf_e1(i)=1.-erf(zpdf_e1(i)) zpdf_e2(i)=zpdf_a(i)+zpdf_b(i) zpdf_e2(i)=sign(min(abs(zpdf_e2(i)),5.),zpdf_e2(i)) zpdf_e2(i)=1.-erf(zpdf_e2(i)) if (zpdf_e1(i).lt.1.e-10) then rneb(i,k)=0. zqn(i)=zqs(i) else rneb(i,k)=0.5*zpdf_e1(i) zqn(i)=zq(i)*zpdf_e2(i)/zpdf_e1(i) endif endif !convergence enddo ! boucle en i if (.not. ice_thermo) then do i=1,klon if ((convergence(i).or.(n_i(i).eq.0)).and.lognormale(i)) then qlbef(i)=max(0.,zqn(i)-zqs(i)) num=-Tbef(i)+zt(i)+rneb(i,k)*RLVTT/RCPD/(1.0+RVTMP2*zq(i))*qlbef(i) denom=1.+rneb(i,k)*zdqs(i) DT(i)=num/denom n_i(i)=n_i(i)+1 endif enddo else ! Iteration pour convergence avec qsat(T) if (iflag_t_glace.ge.1) then CALL icefrac_lsc(klon,zt(:),pplay(:,k)/paprs(:,1),zfice(:)) endif do i=1,klon if ((convergence(i).or.(n_i(i).eq.0)).and.lognormale(i)) then if (iflag_t_glace.eq.0) then zfice(i) = 1.0 - (Tbef(i)-t_glace_min_old) / (RTT-t_glace_min_old) zfice(i) = MIN(MAX(zfice(i),0.0),1.0) zfice(i) = zfice(i)**exposant_glace_old dzfice(i)= exposant_glace_old * zfice(i)**(exposant_glace_old-1) / (t_glace_min_old - RTT) endif if (iflag_t_glace.ge.1) then dzfice(i)= exposant_glace * zfice(i)**(exposant_glace-1) / (t_glace_min - t_glace_max) endif if ((zfice(i).eq.0).or.(zfice(i).eq.1)) then dzfice(i)=0. endif if (zfice(i).lt.1) then cste=RLVTT else cste=RLSTT endif qlbef(i)=max(0.,zqn(i)-zqs(i)) num=-Tbef(i)+zt(i)+rneb(i,k)*((1-zfice(i))*RLVTT+zfice(i)*RLSTT)/RCPD/(1.0+RVTMP2*zq(i))*qlbef(i) denom=1.+rneb(i,k)*((1-zfice(i))*RLVTT+zfice(i)*RLSTT)/cste*zdqs(i) & -(RLSTT-RLVTT)/RCPD/(1.0+RVTMP2*zq(i))*rneb(i,k)*qlbef(i)*dzfice(i) DT(i)=num/denom n_i(i)=n_i(i)+1 endif ! fin convergence enddo ! fin boucle i endif !ice_thermo ! endif ! enddo enddo ! iter=1,iflag_fisrtilp_qsat+1 ! Fin d'iteration pour condensation avec variation de qsat(T) ! ----------------------------------------------------------- endif endif ! iflag_pdf ! if (iflag_fisrtilp_qsat.eq.-1) then !------------------------------------------ !CR: ATTENTION option fausse mais a existe: ! pour la re-activer, prendre iflag_fisrtilp_qsat=0 et ! activer les lignes suivantes: IF (1.eq.0) THEN DO i=1,klon IF (rneb(i,k) .LE. 0.0) THEN zqn(i) = 0.0 rneb(i,k) = 0.0 zcond(i) = 0.0 rhcl(i,k)=zq(i)/zqs(i) ELSE IF (rneb(i,k) .GE. 1.0) THEN zqn(i) = zq(i) rneb(i,k) = 1.0 zcond(i) = MAX(0.0,zqn(i)-zqs(i))/(1+zdqs(i)) rhcl(i,k)=1.0 ELSE zcond(i) = MAX(0.0,zqn(i)-zqs(i))*rneb(i,k)/(1+zdqs(i)) rhcl(i,k)=(zqs(i)+zq(i)-zdelq)/2./zqs(i) ENDIF ENDDO ENDIF !------------------------------------------ ! ELSE ! Calcul de l'eau in-cloud (zqn), ! moyenne dans la maille (zcond), ! fraction nuageuse (rneb) et ! humidite relative ciel-clair (rhcl) DO i=1,klon IF (rneb(i,k) .LE. 0.0) THEN zqn(i) = 0.0 rneb(i,k) = 0.0 zcond(i) = 0.0 rhcl(i,k)=zq(i)/zqs(i) ELSE IF (rneb(i,k) .GE. 1.0) THEN zqn(i) = zq(i) rneb(i,k) = 1.0 zcond(i) = MAX(0.0,zqn(i)-zqs(i)) rhcl(i,k)=1.0 ELSE zcond(i) = MAX(0.0,zqn(i)-zqs(i))*rneb(i,k) rhcl(i,k)=(zqs(i)+zq(i)-zdelq)/2./zqs(i) ENDIF ENDDO ! ENDIF ELSE ! de IF (cpartiel) ! Cas "tout ou rien" DO i = 1, klon IF (zq(i).GT.zqs(i)) THEN rneb(i,k) = 1.0 ELSE rneb(i,k) = 0.0 ENDIF zcond(i) = MAX(0.0,zq(i)-zqs(i))/(1.+zdqs(i)) ENDDO ENDIF ! ---------------------------------------------------------------- ! Fin de formation du nuage ! ---------------------------------------------------------------- ! ! Mise a jour vapeur d'eau DO i = 1, klon zq(i) = zq(i) - zcond(i) ! zt(i) = zt(i) + zcond(i) * RLVTT/RCPD ENDDO !AJ< ! Chaleur latente apres formation nuage ! ------------------------------------- IF (.NOT. ice_thermo) THEN if (iflag_fisrtilp_qsat.lt.1) then DO i = 1, klon zt(i) = zt(i) + zcond(i) * RLVTT/RCPD/(1.0+RVTMP2*zq(i)) ENDDO else if (iflag_fisrtilp_qsat.gt.0) then DO i= 1, klon zt(i) = zt(i) + zcond(i) * RLVTT/RCPD/(1.0+RVTMP2*(zq(i)+zcond(i))) ENDDO endif ELSE if (iflag_t_glace.ge.1) then CALL icefrac_lsc(klon,zt(:),pplay(:,k)/paprs(:,1),zfice(:)) endif if (iflag_fisrtilp_qsat.lt.1) then DO i = 1, klon ! JBM: icefrac_lsc is now a function contained in icefrac_lsc_mod ! zfice(i) = icefrac_lsc(zt(i), t_glace_min, & ! t_glace_max, exposant_glace) if (iflag_t_glace.eq.0) then zfice(i) = 1.0 - (zt(i)-t_glace_min_old) / (RTT-t_glace_min_old) zfice(i) = MIN(MAX(zfice(i),0.0),1.0) zfice(i) = zfice(i)**exposant_glace_old endif zt(i) = zt(i) + (1.-zfice(i))*zcond(i) * RLVTT/RCPD/(1.0+RVTMP2*zq(i)) & +zfice(i)*zcond(i) * RLSTT/RCPD/(1.0+RVTMP2*zq(i)) ENDDO else DO i=1, klon ! JBM: icefrac_lsc is now a function contained in icefrac_lsc_mod ! zfice(i) = icefrac_lsc(zt(i), t_glace_min, & ! t_glace_max, exposant_glace) if (iflag_t_glace.eq.0) then zfice(i) = 1.0 - (zt(i)-t_glace_min_old) / (RTT-t_glace_min_old) zfice(i) = MIN(MAX(zfice(i),0.0),1.0) zfice(i) = zfice(i)**exposant_glace_old endif zt(i) = zt(i) + (1.-zfice(i))*zcond(i) * RLVTT/RCPD/(1.0+RVTMP2*(zq(i)+zcond(i))) & +zfice(i)*zcond(i) * RLSTT/RCPD/(1.0+RVTMP2*(zq(i)+zcond(i))) ENDDO endif ! print*,zt(i),zrfl(i),zifl(i),'temp1' ENDIF !>AJ ! ---------------------------------------------------------------- ! P3> Formation des precipitations ! ---------------------------------------------------------------- ! ! Partager l'eau condensee en precipitation et eau liquide nuageuse ! ! Initialisation de zoliq (eau condensee moyenne dans la maille) DO i = 1, klon IF (rneb(i,k).GT.0.0) THEN zoliq(i) = zcond(i) zrho(i) = pplay(i,k) / zt(i) / RD zdz(i) = (paprs(i,k)-paprs(i,k+1)) / (zrho(i)*RG) ENDIF ENDDO !AJ< IF (.NOT. ice_thermo) THEN IF (iflag_t_glace.EQ.0) THEN DO i = 1, klon IF (rneb(i,k).GT.0.0) THEN zfice(i) = 1.0 - (zt(i)-t_glace_min_old) / (273.13-t_glace_min_old) zfice(i) = MIN(MAX(zfice(i),0.0),1.0) zfice(i) = zfice(i)**exposant_glace_old ! zfice(i) = zfice(i)**nexpo !! zfice(i)=0. ENDIF ENDDO ELSE ! of IF (iflag_t_glace.EQ.0) CALL icefrac_lsc(klon,zt(:),pplay(:,k)/paprs(:,1),zfice(:)) ! DO i = 1, klon ! IF (rneb(i,k).GT.0.0) THEN ! JBM: icefrac_lsc is now a function contained in icefrac_lsc_mod ! zfice(i) = icefrac_lsc(zt(i), t_glace_min, & ! t_glace_max, exposant_glace) ! ENDIF ! ENDDO ENDIF ENDIF ! Calcul de radliq (eau condensee pour le rayonnement) ! Iteration pour realiser une moyenne de l'eau nuageuse lors de la precip ! Remarque: ce n'est donc pas l'eau restante en fin de precip mais une ! eau moyenne restante dans le nuage sur la duree du pas de temps qui est ! transmise au rayonnement; ! ---------------------------------------------------------------- DO i = 1, klon IF (rneb(i,k).GT.0.0) THEN zneb(i) = MAX(rneb(i,k), seuil_neb) ! zt(i) = zt(i)+zcond(i)*zfice(i)*RLMLT/RCPD/(1.0+RVTMP2*zq(i)) ! print*,zt(i),'fractionglace' !>AJ radliq(i,k) = zoliq(i)/REAL(ninter+1) ENDIF ENDDO ! DO n = 1, ninter DO i = 1, klon IF (rneb(i,k).GT.0.0) THEN zrhol(i) = zrho(i) * zoliq(i) / zneb(i) ! Initialization of zpluie and zice: zpluie=0 zice=0 IF (zneb(i).EQ.seuil_neb) THEN ztot = 0.0 ELSE ! quantite d'eau a eliminer: zchau (Sundqvist, 1978) ! meme chose pour la glace: zfroi (Zender & Kiehl, 1997) if (ptconv(i,k)) then zcl =cld_lc_con zct =1./cld_tau_con zfroi = dtime/REAL(ninter)/zdz(i)*zoliq(i) & *fallvc(zrhol(i)) * zfice(i) else zcl =cld_lc_lsc zct =1./cld_tau_lsc zfroi = dtime/REAL(ninter)/zdz(i)*zoliq(i) & *fallvs(zrhol(i)) * zfice(i) endif zchau = zct *dtime/REAL(ninter) * zoliq(i) & *(1.0-EXP(-(zoliq(i)/zneb(i)/zcl )**2)) *(1.-zfice(i)) !AJ< IF (.NOT. ice_thermo) THEN ztot = zchau + zfroi ELSE zpluie = MIN(MAX(zchau,0.0),zoliq(i)*(1.-zfice(i))) zice = MIN(MAX(zfroi,0.0),zoliq(i)*zfice(i)) ztot = zpluie + zice ENDIF !>AJ ztot = MAX(ztot ,0.0) ENDIF ztot = MIN(ztot,zoliq(i)) !AJ< ! zoliqp = MAX(zoliq(i)*(1.-zfice(i))-1.*zpluie , 0.0) ! zoliqi = MAX(zoliq(i)*zfice(i)-1.*zice , 0.0) zoliqp(i) = MAX(zoliq(i)*(1.-zfice(i))-1.*zpluie , 0.0) zoliqi(i) = MAX(zoliq(i)*zfice(i)-1.*zice , 0.0) zoliq(i) = MAX(zoliq(i)-ztot , 0.0) !>AJ radliq(i,k) = radliq(i,k) + zoliq(i)/REAL(ninter+1) ENDIF ENDDO ! i = 1,klon ENDDO ! n = 1,ninter ! ---------------------------------------------------------------- ! IF (.NOT. ice_thermo) THEN DO i = 1, klon IF (rneb(i,k).GT.0.0) THEN d_ql(i,k) = zoliq(i) zrfl(i) = zrfl(i)+ MAX(zcond(i)-zoliq(i),0.0) & * (paprs(i,k)-paprs(i,k+1))/(RG*dtime) ENDIF ENDDO ELSE ! !CR&JYG< ! On prend en compte l'effet Bergeron dans les flux de precipitation : ! Si T < 0 C, alors les precipitations liquides sont converties en glace, ce qui ! provoque un accroissement de temperature DeltaT. L'effet de DeltaT sur le condensat ! et les precipitations est grossierement pris en compte en linearisant les equations ! et en approximant le processus de precipitation liquide par un processus a seuil. ! On fait l'hypothese que le condensat nuageux n'est pas modifié dans cette opération. ! Le condensat precipitant liquide est supprime (dans la limite DeltaT<273-T). ! Le condensat precipitant solide est augmente. ! La vapeur d'eau est augmentee. ! IF ((iflag_bergeron .EQ. 2)) THEN DO i = 1, klon IF (rneb(i,k) .GT. 0.0) THEN zqpreci(i)=(zcond(i)-zoliq(i))*zfice(i) zqprecl(i)=(zcond(i)-zoliq(i))*(1.-zfice(i)) zcp=RCPD*(1.0+RVTMP2*(zq(i)+zcond(i))) coef1 = RLMLT*zdqs(i)/RLVTT DeltaT = max( min( RTT-zt(i), RLMLT*zqprecl(i)/zcp/(1.+coef1) ) , 0.) zqpreci(i) = zqpreci(i) + zcp/RLMLT*DeltaT zqprecl(i) = max( zqprecl(i) - zcp/RLMLT*(1.+coef1)*DeltaT, 0. ) zcond(i) = max( zcond(i) - zcp/RLVTT*zdqs(i)*DeltaT, 0. ) zq(i) = zq(i) + zcp/RLVTT*zdqs(i)*DeltaT zt(i) = zt(i) + DeltaT ENDIF ! rneb(i,k) .GT. 0.0 ENDDO DO i = 1, klon IF (rneb(i,k).GT.0.0) THEN d_ql(i,k) = (1-zfice(i))*zoliq(i) d_qi(i,k) = zfice(i)*zoliq(i) zrfl(i) = zrfl(i)+ zqprecl(i) & *(paprs(i,k)-paprs(i,k+1))/(RG*dtime) zifl(i) = zifl(i)+ zqpreci(i) & *(paprs(i,k)-paprs(i,k+1))/(RG*dtime) ENDIF ENDDO !! ELSE ! iflag_bergeron !>CR&JYG !! DO i = 1, klon IF (rneb(i,k).GT.0.0) THEN !CR on prend en compte la phase glace if (.not.ice_thermo) then d_ql(i,k) = zoliq(i) d_qi(i,k) = 0. else d_ql(i,k) = (1-zfice(i))*zoliq(i) d_qi(i,k) = zfice(i)*zoliq(i) endif !AJ< zrfl(i) = zrfl(i)+ MAX(zcond(i)*(1.-zfice(i))-zoliqp(i),0.0) & *(paprs(i,k)-paprs(i,k+1))/(RG*dtime) zifl(i) = zifl(i)+ MAX(zcond(i)*zfice(i)-zoliqi(i),0.0) & *(paprs(i,k)-paprs(i,k+1))/(RG*dtime) ! zrfl(i) = zrfl(i)+ zpluie & ! *(paprs(i,k)-paprs(i,k+1))/(RG*dtime) ! zifl(i) = zifl(i)+ zice & ! *(paprs(i,k)-paprs(i,k+1))/(RG*dtime) !CR : on prend en compte l'effet Bergeron dans les flux de precipitation IF ((iflag_bergeron .EQ. 1) .AND. (zt(i) .LT. 273.15)) THEN zsolid = zrfl(i) zifl(i) = zifl(i)+zrfl(i) zrfl(i) = 0. zt(i)=zt(i)+zsolid*(RG*dtime)/(paprs(i,k)-paprs(i,k+1)) & *(RLSTT-RLVTT)/RCPD/(1.0+RVTMP2*zq(i)) ENDIF ! (iflag_bergeron .EQ. 1) .AND. (zt(i) .LT. 273.15) !RC ENDIF ! rneb(i,k).GT.0.0 ENDDO ENDIF ! iflag_bergeron .EQ. 2 ENDIF ! .NOT. ice_thermo !CR: la fonte est faite au debut ! IF (ice_thermo) THEN ! DO i = 1, klon ! zmelt = ((zt(i)-273.15)/(ztfondue-273.15))**2 ! zmelt = MIN(MAX(zmelt,0.),1.) ! zrfl(i)=zrfl(i)+zmelt*zifl(i) ! zifl(i)=zifl(i)*(1.-zmelt) ! print*,zt(i),'octavio1' ! zt(i)=zt(i)-zifl(i)*zmelt*(RG*dtime)/(paprs(i,k)-paprs(i,k+1)) & ! *RLMLT/RCPD/(1.0+RVTMP2*zq(i)) ! print*,zt(i),zrfl(i),zifl(i),zmelt,'octavio2' ! ENDDO ! ENDIF IF (.NOT. ice_thermo) THEN DO i = 1, klon IF (zt(i).LT.RTT) THEN psfl(i,k)=zrfl(i) ELSE prfl(i,k)=zrfl(i) ENDIF ENDDO ELSE ! JAM************************************************* ! Revoir partie ci-dessous: a quoi servent psfl et prfl? ! ***************************************************** DO i = 1, klon ! IF (zt(i).LT.RTT) THEN psfl(i,k)=zifl(i) ! ELSE prfl(i,k)=zrfl(i) ! ENDIF !>AJ ENDDO ENDIF ! ---------------------------------------------------------------- ! Fin de formation des precipitations ! ---------------------------------------------------------------- ! ! ! Calculer les tendances de q et de t: ! DO i = 1, klon d_q(i,k) = zq(i) - q(i,k) d_t(i,k) = zt(i) - t(i,k) ENDDO ! !AA--------------- Calcul du lessivage stratiforme ------------- DO i = 1,klon ! if(zcond(i).gt.zoliq(i)+1.e-10) then beta(i,k) = (zcond(i)-zoliq(i))/zcond(i)/dtime else beta(i,k) = 0. endif zprec_cond(i) = MAX(zcond(i)-zoliq(i),0.0) & * (paprs(i,k)-paprs(i,k+1))/RG IF (rneb(i,k).GT.0.0.and.zprec_cond(i).gt.0.) THEN !AA lessivage nucleation LMD5 dans la couche elle-meme IF (iflag_t_glace.EQ.0) THEN if (t(i,k) .GE. t_glace_min_old) THEN zalpha_tr = a_tr_sca(3) else zalpha_tr = a_tr_sca(4) endif ELSE ! of IF (iflag_t_glace.EQ.0) if (t(i,k) .GE. t_glace_min) THEN zalpha_tr = a_tr_sca(3) else zalpha_tr = a_tr_sca(4) endif ENDIF zfrac_lessi = 1. - EXP(zalpha_tr*zprec_cond(i)/zneb(i)) pfrac_nucl(i,k)=pfrac_nucl(i,k)*(1.-zneb(i)*zfrac_lessi) frac_nucl(i,k)= 1.-zneb(i)*zfrac_lessi ! ! nucleation avec un facteur -1 au lieu de -0.5 zfrac_lessi = 1. - EXP(-zprec_cond(i)/zneb(i)) pfrac_1nucl(i,k)=pfrac_1nucl(i,k)*(1.-zneb(i)*zfrac_lessi) ENDIF ! ENDDO ! boucle sur i ! !AA Lessivage par impaction dans les couches en-dessous DO kk = k-1, 1, -1 DO i = 1, klon IF (rneb(i,k).GT.0.0.and.zprec_cond(i).gt.0.) THEN IF (iflag_t_glace.EQ.0) THEN if (t(i,kk) .GE. t_glace_min_old) THEN zalpha_tr = a_tr_sca(1) else zalpha_tr = a_tr_sca(2) endif ELSE ! of IF (iflag_t_glace.EQ.0) if (t(i,kk) .GE. t_glace_min) THEN zalpha_tr = a_tr_sca(1) else zalpha_tr = a_tr_sca(2) endif ENDIF zfrac_lessi = 1. - EXP(zalpha_tr*zprec_cond(i)/zneb(i)) pfrac_impa(i,kk)=pfrac_impa(i,kk)*(1.-zneb(i)*zfrac_lessi) frac_impa(i,kk)= 1.-zneb(i)*zfrac_lessi ENDIF ENDDO ENDDO ! !AA=============================================================== ! FIN DE LA BOUCLE VERTICALE end DO ! !AA================================================================== ! ! Pluie ou neige au sol selon la temperature de la 1ere couche ! !CR: si la thermo de la glace est active, on calcule zifl directement IF (.NOT.ice_thermo) THEN DO i = 1, klon IF ((t(i,1)+d_t(i,1)) .LT. RTT) THEN !AJ< ! snow(i) = zrfl(i) snow(i) = zrfl(i)+zifl(i) !>AJ zlh_solid(i) = RLSTT-RLVTT ELSE rain(i) = zrfl(i) zlh_solid(i) = 0. ENDIF ENDDO ELSE DO i = 1, klon snow(i) = zifl(i) rain(i) = zrfl(i) ENDDO ENDIF ! ! For energy conservation : when snow is present, the solification ! latent heat is considered. !CR: si thermo de la glace, neige deja prise en compte IF (.not.ice_thermo) THEN DO k = 1, klev DO i = 1, klon zcpair=RCPD*(1.0+RVTMP2*(q(i,k)+d_q(i,k))) zmair=(paprs(i,k)-paprs(i,k+1))/RG zm_solid = (prfl(i,k)-prfl(i,k+1)+psfl(i,k)-psfl(i,k+1))*dtime d_t(i,k) = d_t(i,k) + zlh_solid(i) *zm_solid / (zcpair*zmair) END DO END DO ENDIF ! if (ncoreczq>0) then WRITE(lunout,*)'WARNING : ZQ dans fisrtilp ',ncoreczq,' val < 1.e-15.' endif END SUBROUTINE fisrtilp