MODULE lmdz_thermcell_alp ! $Id: thermcell_main.F90 2351 2015-08-25 15:14:59Z emillour $ CONTAINS SUBROUTINE thermcell_alp(ngrid,nlay,ptimestep & ! in ,pplay,pplev & ! in ,fm0,entr0,lmax & ! in ,pbl_tke,pctsrf,omega,airephy & ! in ,zw2,fraca & ! in ,pcon,rhobarz,wth3,wmax_sec,lalim,fm,alim_star,zmax & ! in ,zcong,ale_bl,alp_bl,lalim_conv,wght_th & ! out ,zlcl,fraca0,w0,w_conv,therm_tke_max0,env_tke_max0 & ! out ,n2,s2,strig,ale_bl_stat & ! out ,therm_tke_max,env_tke_max & ! out ,alp_bl_det,alp_bl_fluct_m,alp_bl_fluct_tke & ! out ,alp_bl_conv,alp_bl_stat & ! out ) USE indice_sol_mod USE lmdz_thermcell_main, ONLY: thermcell_tke_transport USE lmdz_alpale IMPLICIT NONE !======================================================================= ! Auteurs: Catherine Rio ! Modifications : ! Nicolas Rochetin et Jean-Yves Grandpeix ! pour la fermeture stochastique. 2012 ! Frédéric Hourdin : ! netoyage informatique. 2022 !======================================================================= !----------------------------------------------------------------------- ! declarations: ! ------------- INCLUDE "YOMCST.h" INCLUDE "YOETHF.h" INCLUDE "FCTTRE.h" ! arguments: ! ---------- !------Entrees INTEGER, INTENT(IN) :: ngrid,nlay REAL, INTENT(IN) :: ptimestep REAL, INTENT(IN) :: pplay(ngrid,nlay),pplev(ngrid,nlay+1) INTEGER, INTENT(IN), DIMENSION(ngrid) ::lmax,lalim REAL, INTENT(IN), DIMENSION(ngrid) :: zmax, zcong REAL, INTENT(IN), DIMENSION(ngrid,nlay+1) :: zw2 REAL, INTENT(IN), DIMENSION(ngrid,nlay+1) :: fraca REAL, INTENT(IN), DIMENSION(ngrid,nlay) :: wth3 REAL, INTENT(IN), DIMENSION(ngrid,nlay) :: rhobarz REAL, INTENT(IN), DIMENSION(ngrid) :: wmax_sec REAL, INTENT(IN), DIMENSION(ngrid,nlay) :: entr0 REAL, INTENT(IN), DIMENSION(ngrid,nlay+1) :: fm0,fm REAL, INTENT(IN), DIMENSION(ngrid) :: pcon REAL, INTENT(IN), DIMENSION(ngrid,nlay) :: alim_star REAL, INTENT(IN), DIMENSION(ngrid,nlay+1,nbsrf) :: pbl_tke REAL, INTENT(IN), DIMENSION(ngrid,nbsrf) :: pctsrf REAL, INTENT(IN), DIMENSION(ngrid,nlay) :: omega REAL, INTENT(IN), DIMENSION(ngrid) :: airephy !------Sorties REAL, INTENT(OUT), DIMENSION(ngrid) :: ale_bl,alp_bl REAL, INTENT(OUT), DIMENSION(ngrid,nlay) :: wght_th INTEGER, INTENT(OUT), DIMENSION(ngrid) :: lalim_conv REAL, INTENT(OUT), DIMENSION(ngrid) :: zlcl,fraca0,w0,w_conv REAL, INTENT(OUT), DIMENSION(ngrid) :: therm_tke_max0,env_tke_max0,n2,s2,ale_bl_stat,strig REAL, INTENT(OUT), DIMENSION(ngrid,nlay) :: therm_tke_max,env_tke_max REAL, INTENT(OUT), DIMENSION(ngrid) :: alp_bl_det,alp_bl_fluct_m,alp_bl_fluct_tke REAL, INTENT(OUT), DIMENSION(ngrid) :: alp_bl_conv,alp_bl_stat !============================================================================================= !------Local !============================================================================================= REAL susqr2pi, reuler INTEGER ig,k,l INTEGER nsrf REAL rhobarz0(ngrid) ! Densité au LCL LOGICAL ok_lcl(ngrid) ! Existence du LCL des thermiques INTEGER klcl(ngrid) ! Niveau du LCL REAL interp(ngrid) ! Coef d'interpolation pour le LCL !--Triggering REAL, parameter :: su_cst=4e4 ! Surface unite: celle d'un updraft élémentaire REAL, parameter :: hcoef=1 ! Coefficient directeur pour le calcul de s2 REAL, parameter :: hmincoef=0.3 ! Coefficient directeur pour l'ordonnée à l'origine pour le calcul de s2 REAL, parameter :: eps1=0.3 ! Fraction de surface occupée par la population 1 : eps1=n1*s1/(fraca0*Sd) REAL, DIMENSION(ngrid) :: hmin ! Ordonnée à l'origine pour le calcul de s2 REAL, DIMENSION(ngrid) :: zmax_moy ! Hauteur moyenne des thermiques : zmax_moy = zlcl + 0.33 (zmax-zlcl) REAL, parameter :: zmax_moy_coef=0.33 REAL, DIMENSION(ngrid) :: depth ! Epaisseur moyenne du cumulus REAL, DIMENSION(ngrid) :: zcong_moy REAL, DIMENSION(ngrid) :: w_max ! Vitesse max statistique REAL, DIMENSION(ngrid) :: s_max(ngrid) !--Closure REAL, DIMENSION(ngrid,nlay) :: pbl_tke_max ! Profil de TKE moyenne REAL, DIMENSION(ngrid) :: pbl_tke_max0 ! TKE moyenne au LCL REAL, DIMENSION(ngrid,nlay) :: w_ls ! Vitesse verticale grande échelle (m/s) REAL, parameter :: coef_m=1. ! On considère un rendement pour alp_bl_fluct_m REAL, parameter :: coef_tke=1. ! On considère un rendement pour alp_bl_fluct_tke REAL :: zdp REAL, DIMENSION(ngrid) :: alp_int,dp_int REAL, DIMENSION(ngrid) :: fm_tot !------------------------------------------------------------ ! Initialize output arrays related to stochastic triggering !------------------------------------------------------------ DO ig = 1,ngrid zlcl(ig) = 0. fraca0(ig) = 0. w0(ig) = 0. w_conv(ig) = 0. therm_tke_max0(ig) = 0. env_tke_max0(ig) = 0. n2(ig) = 0. s2(ig) = 0. ale_bl_stat(ig) = 0. strig(ig) = 0. alp_bl_det(ig) = 0. alp_bl_fluct_m(ig) = 0. alp_bl_fluct_tke(ig) = 0. alp_bl_conv(ig) = 0. alp_bl_stat(ig) = 0. ENDDO DO l = 1,nlay DO ig = 1,ngrid therm_tke_max(ig,l) = 0. env_tke_max(ig,l) = 0. ENDDO ENDDO !------------Test sur le LCL des thermiques do ig=1,ngrid ok_lcl(ig)=.FALSE. IF ( (pcon(ig) > pplay(ig,nlay-1)) .AND. (pcon(ig) < pplay(ig,1)) ) ok_lcl(ig)=.TRUE. enddo !------------Localisation des niveaux entourant le LCL et du coef d'interpolation do l=1,nlay-1 do ig=1,ngrid IF (ok_lcl(ig)) THEN !ATTENTION,zw2 calcule en pplev ! if ((pplay(ig,l) .ge. pcon(ig)) .AND. (pplay(ig,l+1) .le. pcon(ig))) THEN ! klcl(ig)=l ! interp(ig)=(pcon(ig)-pplay(ig,klcl(ig)))/(pplay(ig,klcl(ig)+1)-pplay(ig,klcl(ig))) ! endif IF ((pplev(ig,l) >= pcon(ig)) .AND. (pplev(ig,l+1) <= pcon(ig))) THEN klcl(ig)=l interp(ig)=(pcon(ig)-pplev(ig,klcl(ig)))/(pplev(ig,klcl(ig)+1)-pplev(ig,klcl(ig))) endif endif enddo enddo do ig =1,ngrid !CR:REHABILITATION ZMAX CONTINU IF (ok_lcl(ig)) THEN rhobarz0(ig)=rhobarz(ig,klcl(ig))+(rhobarz(ig,klcl(ig)+1) & -rhobarz(ig,klcl(ig)))*interp(ig) zlcl(ig)=(pplev(ig,1)-pcon(ig))/(rhobarz0(ig)*RG) zlcl(ig)=min(zlcl(ig),zmax(ig)) ! Si zlcl > zmax alors on pose zlcl = zmax else rhobarz0(ig)=0. zlcl(ig)=zmax(ig) endif enddo !!jyg fin !------------Calcul des propriétés du thermique au LCL IF ( (iflag_trig_bl>=1) .OR. (iflag_clos_bl>=1) ) THEN !-----Initialisation de la TKE moyenne do l=1,nlay do ig=1,ngrid pbl_tke_max(ig,l)=0. enddo enddo !-----Calcul de la TKE moyenne do nsrf=1,nbsrf do l=1,nlay do ig=1,ngrid pbl_tke_max(ig,l)=pctsrf(ig,nsrf)*pbl_tke(ig,l,nsrf)+pbl_tke_max(ig,l) enddo enddo enddo !-----Initialisations des TKE dans et hors des thermiques do l=1,nlay do ig=1,ngrid therm_tke_max(ig,l)=pbl_tke_max(ig,l) env_tke_max(ig,l)=pbl_tke_max(ig,l) enddo enddo !-----Calcul de la TKE transportée par les thermiques : therm_tke_max CALL thermcell_tke_transport(ngrid,nlay,ptimestep,fm0,entr0, & ! in rg,pplev,therm_tke_max) ! out ! print *,' thermcell_tke_transport -> ' !!jyg !-----Calcul des profils verticaux de TKE hors thermiques : env_tke_max, et de la vitesse verticale grande échelle : W_ls do l=1,nlay do ig=1,ngrid pbl_tke_max(ig,l)=fraca(ig,l)*therm_tke_max(ig,l)+(1.-fraca(ig,l))*env_tke_max(ig,l) ! Recalcul de TKE moyenne après transport de TKE_TH env_tke_max(ig,l)=(pbl_tke_max(ig,l)-fraca(ig,l)*therm_tke_max(ig,l))/(1.-fraca(ig,l)) ! Recalcul de TKE dans l'environnement après transport de TKE_TH w_ls(ig,l)=-1.*omega(ig,l)/(RG*rhobarz(ig,l)) ! Vitesse verticale de grande échelle enddo enddo ! print *,' apres w_ls = ' !!jyg do ig=1,ngrid IF (ok_lcl(ig)) THEN fraca0(ig)=fraca(ig,klcl(ig))+(fraca(ig,klcl(ig)+1) & -fraca(ig,klcl(ig)))*interp(ig) w0(ig)=zw2(ig,klcl(ig))+(zw2(ig,klcl(ig)+1) & -zw2(ig,klcl(ig)))*interp(ig) w_conv(ig)=w_ls(ig,klcl(ig))+(w_ls(ig,klcl(ig)+1) & -w_ls(ig,klcl(ig)))*interp(ig) therm_tke_max0(ig)=therm_tke_max(ig,klcl(ig)) & +(therm_tke_max(ig,klcl(ig)+1)-therm_tke_max(ig,klcl(ig)))*interp(ig) env_tke_max0(ig)=env_tke_max(ig,klcl(ig))+(env_tke_max(ig,klcl(ig)+1) & -env_tke_max(ig,klcl(ig)))*interp(ig) pbl_tke_max0(ig)=pbl_tke_max(ig,klcl(ig))+(pbl_tke_max(ig,klcl(ig)+1) & -pbl_tke_max(ig,klcl(ig)))*interp(ig) IF (therm_tke_max0(ig)>=20.) therm_tke_max0(ig)=20. IF (env_tke_max0(ig)>=20.) env_tke_max0(ig)=20. IF (pbl_tke_max0(ig)>=20.) pbl_tke_max0(ig)=20. else fraca0(ig)=0. w0(ig)=0. !!jyg le 27/04/2012 !! zlcl(ig)=0. !! endif enddo ENDIF ! IF ( (iflag_trig_bl.ge.1) .OR. (iflag_clos_bl.ge.1) ) ! print *,'ENDIF ( (iflag_trig_bl.ge.1) .OR. (iflag_clos_bl.ge.1) ) ' !!jyg !------------Triggering------------------ IF (iflag_trig_bl>=1) THEN !-----Initialisations depth(:)=0. n2(:)=0. s2(:)=100. ! some low value, arbitrary s_max(:)=0. !-----Epaisseur du nuage (depth) et détermination de la queue du spectre de panaches (n2,s2) et du panache le plus gros (s_max) do ig=1,ngrid zmax_moy(ig)=zlcl(ig)+zmax_moy_coef*(zmax(ig)-zlcl(ig)) depth(ig)=zmax_moy(ig)-zlcl(ig) hmin(ig)=hmincoef*zlcl(ig) IF (depth(ig)>=10.) THEN s2(ig)=(hcoef*depth(ig)+hmin(ig))**2 n2(ig)=(1.-eps1)*fraca0(ig)*airephy(ig)/s2(ig) !! !!jyg le 27/04/2012 !! s_max(ig)=s2(ig)*log(n2(ig)) !! if (n2(ig) .lt. 1) s_max(ig)=0. s_max(ig)=s2(ig)*log(max(n2(ig),1.)) !!fin jyg else n2(ig)=0. s_max(ig)=0. endif enddo ! print *,'avant Calcul de Wmax ' !!jyg !CR: calcul de strig IF (iflag_strig==0) THEN strig(:)=s_trig ELSE IF (iflag_strig==1) THEN do ig=1,ngrid ! zcong_moy(ig)=zlcl(ig)+zmax_moy_coef*(zcong(ig)-zlcl(ig)) ! strig(ig)=(hcoef*(zcong_moy(ig)-zlcl(ig))+hmin(ig))**2 strig(ig)=(zcong(ig)-zlcl(ig))**2 enddo ELSE IF (iflag_strig==2) THEN do ig=1,ngrid IF (h_trig>zlcl(ig)) THEN strig(ig)=(h_trig-zlcl(ig))**2 else strig(ig)=s_trig endif enddo endif susqr2pi=su_cst*sqrt(2.*Rpi) reuler=exp(1.) do ig=1,ngrid IF ( (depth(ig)>=10.) .AND. (s_max(ig)>susqr2pi*reuler) ) THEN w_max(ig)=w0(ig)*(1.+sqrt(2.*log(s_max(ig)/susqr2pi)-log(2.*log(s_max(ig)/susqr2pi)))) ale_bl_stat(ig)=0.5*w_max(ig)**2 else w_max(ig)=0. ale_bl_stat(ig)=0. endif enddo ENDIF ! iflag_trig_bl ! print *,'ENDIF iflag_trig_bl' !!jyg !------------Closure------------------ IF (iflag_clos_bl>=2) THEN !-----Calcul de ALP_BL_STAT do ig=1,ngrid alp_bl_det(ig)=0.5*coef_m*rhobarz0(ig)*(w0(ig)**3)*fraca0(ig)*(1.-2.*fraca0(ig))/((1.-fraca0(ig))**2) alp_bl_fluct_m(ig)=1.5*rhobarz0(ig)*fraca0(ig)*(w_conv(ig)+coef_m*w0(ig))* & (w0(ig)**2) alp_bl_fluct_tke(ig)=3.*coef_m*rhobarz0(ig)*w0(ig)*fraca0(ig)*(therm_tke_max0(ig)-env_tke_max0(ig)) & +3.*rhobarz0(ig)*w_conv(ig)*pbl_tke_max0(ig) IF (iflag_clos_bl>=2) THEN alp_bl_conv(ig)=1.5*coef_m*rhobarz0(ig)*fraca0(ig)*(fraca0(ig)/(1.-fraca0(ig)))*w_conv(ig)* & (w0(ig)**2) else alp_bl_conv(ig)=0. endif alp_bl_stat(ig)=alp_bl_det(ig)+alp_bl_fluct_m(ig)+alp_bl_fluct_tke(ig)+alp_bl_conv(ig) enddo !-----Sécurité ALP infinie do ig=1,ngrid IF (fraca0(ig)>0.98) alp_bl_stat(ig)=2. enddo ENDIF ! (iflag_clos_bl.ge.2) !!! fin nrlmd le 10/04/2012 ! PRINT*,'avant calcul ale et alp' !calcul de ALE et ALP pour la convection alp_bl(:)=0. ale_bl(:)=0. ! PRINT*,'ALE,ALP ,l,zw2(ig,l),ale_bl(ig),alp_bl(ig)' do l=1,nlay do ig=1,ngrid alp_bl(ig)=max(alp_bl(ig),0.5*rhobarz(ig,l)*wth3(ig,l) ) ale_bl(ig)=max(ale_bl(ig),0.5*zw2(ig,l)**2) ! PRINT*,'ALE,ALP',l,zw2(ig,l),ale_bl(ig),alp_bl(ig) enddo enddo ! ale sec (max de wmax/2 sous la zone d'inhibition) dans ! le cas iflag_trig_bl=3 IF (iflag_trig_bl==3) ale_bl(:)=0.5*wmax_sec(:)**2 !test:calcul de la ponderation des couches pour KE !initialisations fm_tot(:)=0. wght_th(:,:)=1. lalim_conv(:)=lalim(:) do k=1,nlay do ig=1,ngrid IF (k<=lalim_conv(ig)) fm_tot(ig)=fm_tot(ig)+fm(ig,k) enddo enddo ! assez bizarre car, si on est dans la couche d'alim et que alim_star et ! plus petit que 1.e-10, on prend wght_th=1. do k=1,nlay do ig=1,ngrid IF (k<=lalim_conv(ig).AND.alim_star(ig,k)>1.e-10) THEN wght_th(ig,k)=alim_star(ig,k) endif enddo enddo ! PRINT*,'apres wght_th' !test pour prolonger la convection do ig=1,ngrid !v1d if ((alim_star(ig,1).lt.1.e-10).AND.(therm)) THEN IF ((alim_star(ig,1)<1.e-10)) THEN lalim_conv(ig)=1 wght_th(ig,1)=1. ! PRINT*,'lalim_conv ok',lalim_conv(ig),wght_th(ig,1) endif enddo !------------------------------------------------------------------------ ! Modif CR/FH 20110310 : alp integree sur la verticale. ! Integrale verticale de ALP. ! wth3 etant aux niveaux inter-couches, on utilise d play comme masse des ! couches !------------------------------------------------------------------------ alp_int(:)=0. dp_int(:)=0. do l=2,nlay do ig=1,ngrid IF(l<=lmax(ig)) THEN zdp=pplay(ig,l-1)-pplay(ig,l) alp_int(ig)=alp_int(ig)+0.5*rhobarz(ig,l)*wth3(ig,l)*zdp dp_int(ig)=dp_int(ig)+zdp endif enddo enddo IF (iflag_coupl>=3 .AND. iflag_coupl<=5) THEN do ig=1,ngrid !valeur integree de alp_bl * 0.5: IF (dp_int(ig)>0.) THEN alp_bl(ig)=alp_int(ig)/dp_int(ig) endif enddo! endif ! Facteur multiplicatif sur alp_bl alp_bl(:)=alp_bl_k*alp_bl(:) !------------------------------------------------------------------------ RETURN END END MODULE lmdz_thermcell_alp