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 yoethf_mod_h USE alpale_mod USE yomcst_mod_h USE indice_sol_mod USE lmdz_thermcell_main, ONLY : thermcell_tke_transport IMPLICIT NONE !======================================================================= ! ! Auteurs: Catherine Rio ! Modifications : ! Nicolas Rochetin et Jean-Yves Grandpeix ! pour la fermeture stochastique. 2012 ! Fr�d�ric Hourdin : ! netoyage informatique. 2022 ! !======================================================================= !----------------------------------------------------------------------- ! declarations: ! ------------- 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) ! Densit� 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 �l�mentaire real, parameter :: hcoef=1 ! Coefficient directeur pour le calcul de s2 real, parameter :: hmincoef=0.3 ! Coefficient directeur pour l'ordonn�e � l'origine pour le calcul de s2 real, parameter :: eps1=0.3 ! Fraction de surface occup�e par la population 1 : eps1=n1*s1/(fraca0*Sd) real, dimension(ngrid) :: hmin ! Ordonn�e � 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 �chelle (m/s) real, parameter :: coef_m=1. ! On consid�re un rendement pour alp_bl_fluct_m real, parameter :: coef_tke=1. ! On consid�re 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) .gt. pplay(ig,nlay-1)) .and. (pcon(ig) .lt. 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) .ge. pcon(ig)) .and. (pplev(ig,l+1) .le. 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 propri�t�s du thermique au LCL IF ( (iflag_trig_bl.ge.1) .or. (iflag_clos_bl.ge.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 transport�e 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 �chelle : 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 apr�s 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 apr�s transport de TKE_TH w_ls(ig,l)=-1.*omega(ig,l)/(RG*rhobarz(ig,l)) ! Vitesse verticale de grande �chelle 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).ge.20.) therm_tke_max0(ig)=20. if (env_tke_max0(ig).ge.20.) env_tke_max0(ig)=20. if (pbl_tke_max0(ig).ge.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.ge.1) THEN !-----Initialisations depth(:)=0. n2(:)=0. s2(:)=100. ! some low value, arbitrary s_max(:)=0. !-----Epaisseur du nuage (depth) et d�termination 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).ge.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.eq.0) then strig(:)=s_trig else if (iflag_strig.eq.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.eq.2) then do ig=1,ngrid if (h_trig.gt.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).ge.10.) .and. (s_max(ig).gt.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.ge.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.ge.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 !-----S�curit� ALP infinie do ig=1,ngrid if (fraca0(ig).gt.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).lt.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.LE.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