source: lmdz_wrf/WRFV3/phys/module_pbl_driver.F @ 1

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WRF: version v3.3
LMDZ: version v1818

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Line 
1!WRF:MEDIATION_LAYER:PHYSICS
2!
3
4MODULE module_pbl_driver
5CONTAINS
6
7!------------------------------------------------------------------
8   SUBROUTINE pbl_driver(                                          &
9                  itimestep,dt,u_frame,v_frame                     &
10                 ,bldt,curr_secs,adapt_step_flag                   &
11                 ,rublten,rvblten,rthblten                         &
12                 ,tsk,xland,znt,ht                                 &
13                 ,ust,pblh,hfx,qfx,grdflx                          &
14                 ,u_phy,v_phy,th_phy,rho                           &
15                 ,p_phy,pi_phy,p8w,t_phy,dz8w,z                    &
16                 ,exch_h,exch_m,akhs,akms                          &
17                 ,thz0,qz0,uz0,vz0,qsfc,f                          &
18                 ,lowlyr,u10,v10,t2                                   &
19                 ,psim,psih,gz1oz0, wspd,br,chklowq                &
20                 ,bl_pbl_physics, ra_lw_physics, dx                &
21                 ,stepbl,warm_rain                                 &
22                 ,kpbl,mixht,ct,lh,snow,xice                       &
23                 ,znu, znw, mut, p_top                             &
24              ! OPTIONAL for TEMF scheme
25                 ,te_temf,km_temf,kh_temf                     &
26                 ,shf_temf,qf_temf,uw_temf,vw_temf                &
27                 ,hd_temf,lcl_temf,hct_temf                       &
28                 ,wupd_temf,mf_temf,thup_temf,qtup_temf,qlup_temf &
29                 ,exch_temf,cf3d_temf,cfm_temf                    &
30                 ,flhc,flqc                                        &
31              !
32                 ,qke,tsq,qsq,cov,rmol,ch,qcg,grav_settling        &
33#if (NMM_CORE==1)
34                 ,DISHEAT                                          &
35#endif
36                 ,ids,ide, jds,jde, kds,kde                        &
37                 ,ims,ime, jms,jme, kms,kme                        &
38                 ,i_start,i_end, j_start,j_end, kts,kte, num_tiles &
39             ! Optional
40                 ,hol, mol, regime                                 &
41             ! Optional gravity-wave drag             
42                 ,gwd_opt                                          &
43                 ,dtaux3d,dtauy3d                                  &
44                 ,dusfcg,dvsfcg,var2d,oc12d                        &
45                 ,oa1,oa2,oa3,oa4,ol1,ol2,ol3,ol4                  &
46             !  Optional moisture tracers
47                 ,qv_curr, qc_curr, qr_curr                        &
48                 ,qi_curr, qs_curr, qg_curr                        &
49                 ,rqvblten,rqcblten,rqiblten                       &
50                 ,rqrblten,rqsblten,rqgblten                       &
51             !  Optional moisture tracer flags
52                 ,f_qv,f_qc,f_qr                                   &
53                 ,f_qi,f_qs,f_qg                                   &
54! variables added for BEP
55               ,frc_urb2d                                  &
56               ,a_u_bep,a_v_bep,a_t_bep,a_q_bep            &
57               ,b_u_bep,b_v_bep,b_t_bep,b_q_bep            &
58               ,sf_bep,vl_bep                              &
59               ,sf_sfclay_physics,sf_urban_physics         &
60               ,tke_pbl,el_pbl                             &
61#if (NMM_CORE != 1)
62               ,wu_tur,wv_tur,wt_tur,wq_tur &
63#endif
64               ,a_e_bep,b_e_bep,dlg_bep                              &
65               ,dl_u_bep                                             &
66! Wind Turbine Parameterizations
67               ,phb,xlat_u,xlong_u,xlat_v,xlong_v,id                 &
68! variables required for camuwpbl scheme
69               , z_at_w,cldfra,rthratenlw,tauresx2d,tauresy2d        &
70               , tpert2d,qpert2d,wpert2d                 &
71                                                                     )       
72!------------------------------------------------------------------
73#if (EM_CORE==1)
74   USE module_state_description, ONLY :                            &
75                   YSUSCHEME,MRFSCHEME,GFSSCHEME,MYJPBLSCHEME,ACMPBLSCHEME,&
76                   QNSEPBLSCHEME,MYNNPBLSCHEME2,MYNNPBLSCHEME3,BOULACSCHEME,&
77                   CAMUWPBLSCHEME,BEPSCHEME,BEP_BEMSCHEME,MYJSFCSCHEME, &
78                   TEMFPBLSCHEME, &
79                   p_qi,param_first_scalar
80   USE module_wind_generic, ONLY : windspec
81#else
82   USE module_state_description, ONLY :                            &
83                   YSUSCHEME,MRFSCHEME,GFSSCHEME,MYJPBLSCHEME,ACMPBLSCHEME &
84                   , QNSEPBLSCHEME, p_qi,param_first_scalar &
85                   , TEMFPBLSCHEME                          &
86                   , MYJSFCSCHEME
87#endif
88
89   USE module_model_constants
90
91! *** add new modules of schemes here
92
93   USE module_bl_myjpbl
94   USE module_bl_qnsepbl
95   USE module_bl_ysu
96   USE module_bl_mrf
97   USE module_bl_gfs
98   USE module_bl_acm
99   USE module_bl_gwdo
100   USE module_bl_myjurb
101   USE module_bl_boulac
102   USE module_bl_camuwpbl_driver, only:CAMUWPBL
103   USE module_bl_temf
104#if (EM_CORE==1)
105   USE module_bl_mynn
106   USE module_wind_fitch
107#endif
108
109   !  This driver calls subroutines for the PBL parameterizations.
110   !
111   !  pbl scheme:
112   !      1. ysupbl
113   !      2. myjpbl
114   !      4. qnsepbl
115   !      5. mynnpbl2
116   !      6. mynnpbl3
117   !      7. acmpbl
118   !      8. boulacpbl
119   !      9. camuwpbl
120   !      10. temfpbl
121   !      99. mrfpbl
122   !
123!------------------------------------------------------------------
124   IMPLICIT NONE
125!======================================================================
126! Grid structure in physics part of WRF
127!----------------------------------------------------------------------
128! The horizontal velocities used in the physics are unstaggered
129! relative to temperature/moisture variables. All predicted
130! variables are carried at half levels except w, which is at full
131! levels. Some arrays with names (*8w) are at w (full) levels.
132!
133!----------------------------------------------------------------------
134! In WRF, kms (smallest number) is the bottom level and kme (largest
135! number) is the top level.  In your scheme, if 1 is at the top level,
136! then you have to reverse the order in the k direction.
137!
138!         kme      -   half level (no data at this level)
139!         kme    ----- full level
140!         kme-1    -   half level
141!         kme-1  ----- full level
142!         .
143!         .
144!         .
145!         kms+2    -   half level
146!         kms+2  ----- full level
147!         kms+1    -   half level
148!         kms+1  ----- full level
149!         kms      -   half level
150!         kms    ----- full level
151!
152!======================================================================
153! Definitions
154!-----------
155! Rho_d      dry density (kg/m^3)
156! Theta_m    moist potential temperature (K)
157! Qv         water vapor mixing ratio (kg/kg)
158! Qc         cloud water mixing ratio (kg/kg)
159! Qr         rain water mixing ratio (kg/kg)
160! Qi         cloud ice mixing ratio (kg/kg)
161! Qs         snow mixing ratio (kg/kg)
162!-----------------------------------------------------------------
163!-- RUBLTEN       U tendency due to
164!                 PBL parameterization (m/s^2)
165!-- RVBLTEN       V tendency due to
166!                 PBL parameterization (m/s^2)
167!-- RTHBLTEN      Theta tendency due to
168!                 PBL parameterization (K/s)
169!-- RQVBLTEN      Qv tendency due to
170!                 PBL parameterization (kg/kg/s)
171!-- RQCBLTEN      Qc tendency due to
172!                 PBL parameterization (kg/kg/s)
173!-- RQIBLTEN      Qi tendency due to
174!                 PBL parameterization (kg/kg/s)
175!-- id            WRF grid id  (optional, only needed by turbine drag schemes)
176!-- itimestep     number of time steps
177!-- GLW           downward long wave flux at ground surface (W/m^2)
178!-- GSW           downward short wave flux at ground surface (W/m^2)
179!-- EMISS         surface emissivity (between 0 and 1)
180!-- TSK           surface temperature (K)
181!-- TMN           soil temperature at lower boundary (K)
182!-- XLAND         land mask (1 for land, 2 for water)
183!-- ZNT           roughness length (m)
184!-- MAVAIL        surface moisture availability (between 0 and 1)
185!-- UST           u* in similarity theory (m/s)
186!-- MOL           T* (similarity theory) (K)
187!-- HOL           PBL height over Monin-Obukhov length
188!-- PBLH          PBL height (m)
189!-- CAPG          heat capacity for soil (J/K/m^3)
190!-- THC           thermal inertia (Cal/cm/K/s^0.5)
191!-- SNOWC         flag indicating snow coverage (1 for snow cover)
192!-- HFX           upward heat flux at the surface (W/m^2)
193!-- QFX           upward moisture flux at the surface (kg/m^2/s)
194!-- REGIME        flag indicating PBL regime (stable, unstable, etc.)
195!-- akhs          sfc exchange coefficient of heat/moisture from MYJ
196!-- akms          sfc exchange coefficient of momentum from MYJ
197!-- tke_pbl       turbulence kinetic energy from PBL schemes (m^2/s^2)
198!-- el_pbl        length scale from PBL schemes (m)
199!-- wu_tur        turbulent flux of momentum (x) (m^2/s^2)
200!-- wv_tur        turbulent flux of momentum (y) (m^2/s^2)
201!-- wt_tur        turbulent flux of potential temperature  (K m/s)
202!-- wq_tur        turbulent flux of water vapor  (- m/s)
203!-- te_temf       Total energy from TEMF BL scheme
204!-- km_temf       Exchange coefficient for momentum from TEMF BL scheme
205!-- kh_temf       Exchange coefficient for heat from TEMF BL scheme
206!-- shf_temf      Sensible heat flux from TEMF BL scheme
207!-- qf_temf       Water vapor flux from TEMF BL scheme
208!-- uw_temf       Momentum flux in U direction from TEMF BL scheme
209!-- vw_temf       Momentum flux in V direction from TEMF BL scheme
210!-- wupd_temf     Updraft velocity from TEMF BL scheme
211!-- mf_temf       Mass flux from TEMF BL scheme
212!-- thup_temf     Updraft thetal from TEMF BL scheme
213!-- qtup_temf     Updraft qt from TEMF BL scheme
214!-- qlup_temf     Updraft ql from TEMF BL scheme
215!-- cf3d_temf     3D cloud fraction from TEMF PBL
216!-- cfm_temf      Column cloud fraction from TEMF PBL
217!-- exch_temf     Surface exchange coefficient (as for moisture) from TEMF surface layer scheme
218!-- flhc          Surface exchange coefficient for heat (for TEMF)
219!-- flqc          Surface exchange coefficient for moisture (for TEMF)
220!-- thz0          potential temperature at roughness length (K)
221!-- uz0           u wind component at roughness length (m/s)
222!-- vz0           v wind component at roughness length (m/s)
223!-- qsfc          specific humidity at lower boundary (kg/kg)
224!-- th2           diagnostic 2-m theta from surface layer and lsm
225!-- t2            diagnostic 2-m temperature from surface layer and lsm
226!-- q2            diagnostic 2-m mixing ratio from surface layer and lsm
227!-- lowlyr        index of lowest model layer above ground
228!-- rr            dry air density (kg/m^3)
229!-- u_phy         u-velocity interpolated to theta points (m/s)
230!-- v_phy         v-velocity interpolated to theta points (m/s)
231!-- th_phy        potential temperature (K)
232!-- p_phy         pressure (Pa)
233!-- pi_phy        exner function (dimensionless)
234!-- p8w           pressure at full levels (Pa)
235!-- t_phy         temperature (K)
236!-- dz8w          dz between full levels (m)
237!-- z             height above sea level (m)
238!-- DX            horizontal space interval (m)
239!-- DT            time step (second)
240!-- n_moist       number of moisture species
241!-- PSFC          pressure at the surface (Pa)
242!-- TSLB         
243!-- ZS
244!-- DZS
245!-- num_soil_layers number of soil layer
246!-- IFSNOW      ifsnow=1 for snow-cover effects
247!
248!-- P_QV          species index for water vapor
249!-- P_QC          species index for cloud water
250!-- P_QR          species index for rain water
251!-- P_QI          species index for cloud ice
252!-- P_QS          species index for snow
253!-- P_QG          species index for graupel
254!-- ids           start index for i in domain
255!-- ide           end index for i in domain
256!-- jds           start index for j in domain
257!-- jde           end index for j in domain
258!-- kds           start index for k in domain
259!-- kde           end index for k in domain
260!-- ims           start index for i in memory
261!-- ime           end index for i in memory
262!-- jms           start index for j in memory
263!-- jme           end index for j in memory
264!-- kms           start index for k in memory
265!-- kme           end index for k in memory
266!-- jts           start index for j in tile
267!-- jte           end index for j in tile
268!-- kts           start index for k in tile
269!-- kte           end index for k in tile
270!
271!******************************************************************
272!------------------------------------------------------------------
273!
274
275
276   INTEGER,    INTENT(IN   )    ::     bl_pbl_physics, ra_lw_physics,sf_sfclay_physics,sf_urban_physics
277
278   INTEGER,    INTENT(IN   )    ::     ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
279                                       ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
280                                       kts,kte, num_tiles
281
282   INTEGER, DIMENSION(num_tiles), INTENT(IN) ::                   &
283  &                                    i_start,i_end,j_start,j_end
284
285   INTEGER,    INTENT(IN   )    ::     itimestep,STEPBL
286   INTEGER,    DIMENSION( ims:ime , jms:jme ),                    &
287               INTENT(IN   )    ::                        LOWLYR
288!
289   LOGICAL,      INTENT(IN   )    ::   warm_rain
290#if (NMM_CORE==1)
291   LOGICAL,      INTENT(IN   )    ::   DISHEAT ! (for HWRF)
292#endif
293
294   REAL,       DIMENSION( kms:kme ),                              &
295               OPTIONAL, INTENT(IN   )    ::               znu,   &
296                                                           znw
297!
298   REAL,       INTENT(IN   )    ::     DT,DX
299   REAL,       INTENT(IN   ),OPTIONAL    ::     bldt
300   REAL,       INTENT(IN   ),OPTIONAL    ::     curr_secs
301   LOGICAL,    INTENT(IN   ),OPTIONAL    ::     adapt_step_flag
302! Optional for Wind Turbine Parameterizations
303   REAL, DIMENSION( ims:ime, kms:kme ,jms:jme ), &
304         INTENT(IN), OPTIONAL    :: phb
305   REAL, DIMENSION( ims:ime, jms:jme ), &
306         INTENT(IN), OPTIONAL    :: xlat_u,xlong_u,xlat_v,xlong_v
307
308!
309   REAL,       DIMENSION( ims:ime, kms:kme, jms:jme ),            &
310               INTENT(IN   )    ::                         p_phy, &
311                                                          pi_phy, &
312                                                             p8w, &
313                                                             rho, &
314                                                           t_phy, &
315                                                           u_phy, &
316                                                           v_phy, &
317                                                            dz8w, &
318                                                               z, &
319                                                          th_phy                                                             
320!3D Variables for camuwpbl scheme
321    REAL,       DIMENSION( ims:ime, kms:kme, jms:jme ),           &
322               INTENT(IN   ), OPTIONAL    ::              z_at_w, &
323                                                          cldfra, &
324                                                      rthratenlw
325
326!2D Variables required by camuwpbl scheme
327    REAL,       DIMENSION( ims:ime , jms:jme ),                   &
328               INTENT(INOUT   ), OPTIONAL    ::        tauresx2d, &
329                                                       tauresy2d, &
330                                                         tpert2d, &
331                                                         qpert2d, &
332                                                         wpert2d
333!
334!
335   REAL,       DIMENSION( ims:ime , jms:jme ),                    &
336               INTENT(IN   )    ::                         XLAND, &
337                                                              HT, &
338                                                            PSIM, &
339                                                            PSIH, &
340                                                          GZ1OZ0, &
341                                                              BR, &
342                                                               F, &
343                                                         CHKLOWQ
344!
345   REAL,       DIMENSION( ims:ime, jms:jme )                    , &
346               INTENT(INOUT)    ::                           TSK, &
347                                                             UST, &
348                                                            PBLH, &
349                                                             HFX, &
350                                                             QFX, &
351                                                             ZNT, &
352                                                            QSFC, &
353                                                            AKHS, &
354                                                            AKMS, &
355                                                           MIXHT, &
356                                                             QZ0, &
357                                                            THZ0, &
358                                                             UZ0, &
359                                                             VZ0, &
360                                                              CT, &
361                                                          GRDFLX, &
362                                                             U10, &
363                                                             V10, &
364                                                              T2, &
365                                                            WSPD
366
367!
368   REAL,       DIMENSION( ims:ime, kms:kme, jms:jme ),            &
369               INTENT(INOUT)    ::                       RUBLTEN, &
370                                                         RVBLTEN, &
371                                                        RTHBLTEN, &
372                                                  EXCH_H,EXCH_M,TKE_PBL
373#if (NMM_CORE != 1)
374 REAL,       DIMENSION( ims:ime, kms:kme, jms:jme ),            &
375               INTENT(OUT)    ::                       WU_TUR,WV_TUR,WT_TUR,WQ_TUR
376!
377#endif
378
379   REAL,       DIMENSION( ims:ime, kms:kme, jms:jme ), &
380        &OPTIONAL, INTENT(INOUT) :: &
381        & qke,tsq,qsq,cov!,k_m,k_h,k_q
382   INTEGER, OPTIONAL :: id
383
384   REAL,    DIMENSION( ims:ime , jms:jme ), &
385        &OPTIONAL, INTENT(IN) ::  &
386        & qcg, rmol, ch
387
388   
389   INTEGER, OPTIONAL, INTENT(IN)  :: grav_settling
390   
391
392
393
394!
395   REAL,       DIMENSION( ims:ime, kms:kme, jms:jme ),            &
396               INTENT(OUT)    ::                          EL_PBL
397
398   REAL ,                             INTENT(IN   )  ::  u_frame, &
399                                                         v_frame
400!
401
402   INTEGER,    DIMENSION( ims:ime , jms:jme ),                    &
403               INTENT(INOUT) ::                             KPBL
404
405   REAL,       DIMENSION( ims:ime , jms:jme ),                    &
406               INTENT(IN)    :: XICE, SNOW, LH
407
408! Bep changes: variable added for urban
409   real, OPTIONAL, DIMENSION( ims:ime, jms:jme ), INTENT(INOUT) ::FRC_URB2D   ! URBAN Landuse fraction
410   REAL, OPTIONAL, DIMENSION( ims:ime, kms:kme, jms:jme ), INTENT(INOUT) ::a_u_bep        ! Implicit component for the momemtum in X-direction
411   REAL, OPTIONAL, DIMENSION( ims:ime, kms:kme, jms:jme ), INTENT(INOUT) ::a_v_bep        ! Implicit component for the momemtum in Y-direction
412   REAL, OPTIONAL, DIMENSION( ims:ime, kms:kme, jms:jme ), INTENT(INOUT) ::a_t_bep        ! Implicit component for the Pot. Temp.
413   REAL, OPTIONAL, DIMENSION( ims:ime, kms:kme, jms:jme ), INTENT(INOUT) ::a_q_bep        ! Implicit component for Moisture
414
415   REAL, OPTIONAL, DIMENSION( ims:ime, kms:kme, jms:jme ), INTENT(INOUT) ::a_e_bep        ! Implicit component for the TKE
416   REAL, OPTIONAL, DIMENSION( ims:ime, kms:kme, jms:jme ), INTENT(INOUT) ::b_u_bep        ! Explicit component for the momemtum in X-direction
417   REAL, OPTIONAL, DIMENSION( ims:ime, kms:kme, jms:jme ), INTENT(INOUT) ::b_v_bep        ! Explicit component for the momemtum in Y-direction
418   REAL, OPTIONAL, DIMENSION( ims:ime, kms:kme, jms:jme ), INTENT(INOUT) ::b_t_bep        ! Explicit component for the Pot. Temp.
419   REAL, OPTIONAL, DIMENSION( ims:ime, kms:kme, jms:jme ), INTENT(INOUT) ::b_q_bep        ! Explicit component for Moisture
420
421   REAL, OPTIONAL, DIMENSION( ims:ime, kms:kme, jms:jme ), INTENT(INOUT) ::b_e_bep        ! Explicit component for the TKE
422
423   REAL, OPTIONAL, DIMENSION( ims:ime, kms:kme, jms:jme ), INTENT(INOUT) ::dlg_bep        ! Height above ground (L_ground in formula (24) of the BLM paper).
424   REAL, OPTIONAL, DIMENSION( ims:ime, kms:kme, jms:jme ), INTENT(INOUT) ::dl_u_bep        ! Length scale (lb in formula (22) ofthe BLM paper).
425! urban surface and volumes       
426   REAL, OPTIONAL, DIMENSION( ims:ime, kms:kme, jms:jme ), INTENT(INOUT) ::sf_bep           ! surfaces
427   REAL, OPTIONAL, DIMENSION( ims:ime, kms:kme, jms:jme ), INTENT(INOUT) ::vl_bep            ! volumes
428 
429! Bep changes end
430!  New variables for TEMF scheme
431   REAL, OPTIONAL, DIMENSION( ims:ime, kms:kme, jms:jme ),            &
432               INTENT(INOUT) :: te_temf
433   REAL, OPTIONAL, DIMENSION( ims:ime, kms:kme, jms:jme ),            &
434               INTENT(  OUT) :: km_temf, kh_temf,        &
435                         shf_temf,qf_temf,uw_temf,vw_temf,        &
436                         wupd_temf,mf_temf,thup_temf,qtup_temf,   &
437                         qlup_temf,cf3d_temf
438   REAL, OPTIONAL, DIMENSION( ims:ime, jms:jme ),            &
439               INTENT(INOUT) :: flhc,flqc
440   REAL, OPTIONAL, DIMENSION( ims:ime, jms:jme ),            &
441               INTENT(  OUT) :: hd_temf, lcl_temf, hct_temf, cfm_temf
442   REAL, OPTIONAL, DIMENSION( ims:ime, jms:jme ),            &
443               INTENT(INOUT) :: exch_temf
444
445!
446!
447! Optional
448!
449!
450! Flags relating to the optional tendency arrays declared above
451! Models that carry the optional tendencies will provdide the
452! optional arguments at compile time; these flags all the model
453! to determine at run-time whether a particular tracer is in
454! use or not.
455!
456   LOGICAL, INTENT(IN), OPTIONAL ::                             &
457                                                      f_qv      &
458                                                     ,f_qc      &
459                                                     ,f_qr      &
460                                                     ,f_qi      &
461                                                     ,f_qs      &
462                                                     ,f_qg
463
464   REAL, DIMENSION( ims:ime, kms:kme, jms:jme ),                 &
465         OPTIONAL, INTENT(INOUT) ::                              &
466                      ! optional moisture tracers
467                      ! 2 time levels; if only one then use CURR
468                      qv_curr, qc_curr, qr_curr                  &
469                     ,qi_curr, qs_curr, qg_curr                  &
470                     ,rqvblten,rqcblten,rqrblten                 &
471                     ,rqiblten,rqsblten,rqgblten
472
473   REAL,       DIMENSION( ims:ime, jms:jme )                    , &
474               OPTIONAL                                         , &
475               INTENT(INOUT)    ::                           HOL, &
476                                                             MOL, &
477                                                          REGIME
478   REAL,       DIMENSION( ims:ime, jms:jme )                    , &
479               OPTIONAL                                         , &
480               INTENT(IN)    ::                           mut
481!
482   INTEGER,    OPTIONAL, INTENT(IN)    ::               gwd_opt
483   REAL,       OPTIONAL, INTENT(IN)    ::               p_top
484!
485  real,   dimension( ims:ime, kms:kme, jms:jme )                             , &
486          optional                                                           , &
487             intent(inout  )   ::                                     dtaux3d, &
488                                                                      dtauy3d
489!
490  real,   dimension( ims:ime, jms:jme )                                      , &
491          optional                                                           , &
492             intent(inout  )   ::                                      dusfcg, &
493                                                                       dvsfcg
494!
495  real,   dimension( ims:ime, jms:jme )                                      , &
496          optional                                                           , &
497             intent(in  )   ::                                          var2d, &
498                                                                        oc12d, &
499                                                              oa1,oa2,oa3,oa4, &
500                                                              ol1,ol2,ol3,ol4
501
502!  LOCAL  VAR
503
504   REAL,       DIMENSION( ims:ime, kms:kme, jms:jme ) ::v_phytmp
505   REAL,       DIMENSION( ims:ime, kms:kme, jms:jme ) ::u_phytmp
506
507   REAL,       DIMENSION( ims:ime, jms:jme )          ::  TSKOLD, &
508                                                          USTOLD, &
509                                                          ZNTOLD, &
510                                                             ZOL, &
511                                                            PSFC
512! make these allocatable depending on the setting of idiff
513! Typically, we try to avoide allocating and deallocating local storage like this
514! so as not to fragment the stack. But at this point, the idiff = 1 case is disabled
515! (set to 0 for all cases) and has to be set manually by users who want to work with
516! it.  When it becomes a more standard option, this should be redone, either defining
517! these as state with package clauses to turn them on and off and passing them in,
518! or pass in an integer flag that can be used to dimension the arrays to 1:1:1 as
519! local variables.  JM 20100316
520
521   REAL, ALLOCATABLE, DIMENSION( :, :, : )::a_u        ! Implicit component for the momemtum in X-direction
522   REAL, ALLOCATABLE, DIMENSION( :, :, : )::a_v        ! Implicit component for the momemtum in Y-direction
523   REAL, ALLOCATABLE, DIMENSION( :, :, : )::a_t        ! Implicit component for the Pot. Temp.
524   REAL, ALLOCATABLE, DIMENSION( :, :, : )::a_q        ! Implicit component for the water vapor
525
526   REAL, ALLOCATABLE, DIMENSION( :, :, : )::b_u        ! Explicit component for the momemtum in X-direction
527   REAL, ALLOCATABLE, DIMENSION( :, :, : )::b_v        ! Explicit component for the momemtum in Y-direction
528   REAL, ALLOCATABLE, DIMENSION( :, :, : )::b_t        ! Explicit component for the Pot. Temp.
529   REAL, ALLOCATABLE, DIMENSION( :, :, : )::b_q        ! Explicit component for the water vapor
530
531   REAL, ALLOCATABLE, DIMENSION( :, :, : )::sf         ! surfaces
532   REAL, ALLOCATABLE, DIMENSION( :, :, : )::vl         ! volumes
533
534   REAL    :: DTMIN,DTBL
535!
536
537   INTEGER :: initflag
538!
539
540
541
542   INTEGER :: i,J,K,NK,jj,ij,its,ite,jts,jte
543   LOGICAL :: radiation
544   LOGICAL :: flag_bep
545   LOGICAL :: flag_myjsfc
546   LOGICAL :: flag_qv, flag_qc, flag_qr, flag_qi, flag_qs, flag_qg
547   CHARACTER*256 :: message
548   REAL    :: next_bl_time
549   LOGICAL :: run_param
550   LOGICAL :: do_adapt
551   integer iu_bep,iurb,idiff
552   real seamask,thsk,zzz,unew,vnew,tnew,qnew,umom,vmom
553
554!------------------------------------------------------------------
555!
556!!!!!!!if using BEP set flag_bep to true
557    SELECT CASE(sf_urban_physics)
558#if (NMM_CORE != 1)
559      CASE (BEPSCHEME)
560        flag_bep=.true.
561      CASE (BEP_BEMSCHEME)
562        flag_bep=.true.
563#endif
564      CASE DEFAULT
565        flag_bep=.false.
566    END SELECT
567
568    SELECT CASE(sf_sfclay_physics)
569      CASE (MYJSFCSCHEME)
570         flag_myjsfc=.true.
571      CASE DEFAULT
572         flag_myjsfc=.false.
573    END SELECT
574!
575  flag_qv = .FALSE. ; IF ( PRESENT( F_QV ) ) flag_qv = F_QV
576  flag_qc = .FALSE. ; IF ( PRESENT( F_QC ) ) flag_qc = F_QC
577  flag_qr = .FALSE. ; IF ( PRESENT( F_QR ) ) flag_qr = F_QR
578  flag_qi = .FALSE. ; IF ( PRESENT( F_QI ) ) flag_qi = F_QI
579  flag_qs = .FALSE. ; IF ( PRESENT( F_QS ) ) flag_qs = F_QS
580  flag_qg = .FALSE. ; IF ( PRESENT( F_QG ) ) flag_qg = F_QG
581
582!print *,flag_qv, flag_qc, flag_qr, flag_qi, flag_qs, flag_qg,' flag_qv, flag_qc, flag_qr, flag_qi, flag_qs, flag_qg'
583!print *,f_qv, f_qc, f_qr, f_qi, f_qs, f_qg,' f_qv, f_qc, f_qr, f_qi, f_qs, f_qg'
584
585  if (bl_pbl_physics .eq. 0) return
586! RAINBL in mm (Accumulation between PBL calls)
587!
588! Modified for adaptive time step
589!
590  IF ( (itimestep .EQ. 1) .OR. (MOD(itimestep,STEPBL) .EQ. 0) ) THEN
591    run_param = .TRUE.
592  ELSE
593    run_param = .FALSE.
594  ENDIF
595
596  IF (PRESENT(adapt_step_flag)) THEN
597    IF ((adapt_step_flag)) THEN
598      IF ( (itimestep .EQ. 1) .OR. (bldt .EQ. 0) .OR. &
599           ( CURR_SECS + dt >= ( INT( CURR_SECS / ( bldt * 60 ) + 1 ) * bldt * 60) ) ) THEN
600        run_param = .TRUE.
601      ELSE
602        run_param = .FALSE.
603      ENDIF
604    ENDIF
605  ENDIF
606
607 IF (run_param) THEN
608  radiation = .false.
609  IF (ra_lw_physics .gt. 0) radiation = .true.
610
611!----
612! CALCULATE CONSTANT
613 
614   DTMIN=DT/60.
615! PBL schemes need PBL time step for updates
616
617    if (PRESENT(adapt_step_flag)) then
618       if (adapt_step_flag) then
619          do_adapt = .TRUE.
620       else
621          do_adapt = .FALSE.
622       endif
623    else
624       do_adapt = .FALSE.
625    endif
626
627   if (PRESENT(BLDT)) then
628      if (bldt .eq. 0) then
629         DTBL = dt
630      ELSE
631         if (do_adapt) then
632            call wrf_message("WARNING: When using an adaptive time-step the boundary layer"// &
633                             " time-step should be 0 (i.e., equivalent to model time-step).  "// &
634                             "In order to proceed, for boundary layer calculations, the "// &
635                             "boundary layer time-step"// &
636                             " will be rounded to the nearest minute, possibly resulting in"// &
637                             " innacurate results.")
638            DTBL=bldt*60
639         else
640            DTBL=DT*STEPBL
641         endif
642      endif
643   else
644      DTBL=DT*STEPBL
645   endif
646
647#if (NMM_CORE != 1)
648!!Alberto. If idiff=1, then compute the tendencies at the end in the routine diff3d
649!!Alberto. If idiff=0, then compute the tendencies in each PBL routine (standard version).
650       idiff=0
651#else
652! Added this else clause so that idiff is always initialized regardless of which core we are using
653       idiff=0
654#endif
655
656   IF ( idiff .EQ. 1 ) THEN
657     ALLOCATE (a_u(ims:ime,kms:kme,jms:jme))       ! Implicit component for the momemtum in X-direction
658     ALLOCATE (a_v(ims:ime,kms:kme,jms:jme))       ! Implicit component for the momemtum in Y-direction
659     ALLOCATE (a_t(ims:ime,kms:kme,jms:jme))       ! Implicit component for the Pot. Temp.
660     ALLOCATE (a_q(ims:ime,kms:kme,jms:jme))       ! Implicit component for the water vapor
661     ALLOCATE (b_u(ims:ime,kms:kme,jms:jme))       ! Explicit component for the momemtum in X-direction
662     ALLOCATE (b_v(ims:ime,kms:kme,jms:jme))       ! Explicit component for the momemtum in Y-direction
663     ALLOCATE (b_t(ims:ime,kms:kme,jms:jme))       ! Explicit component for the Pot. Temp.
664     ALLOCATE (b_q(ims:ime,kms:kme,jms:jme))       ! Explicit component for the water vapor
665     ALLOCATE (sf(ims:ime,kms:kme,jms:jme) )       ! surfaces
666     ALLOCATE (vl(ims:ime,kms:kme,jms:jme) )       ! volumes
667   ENDIF
668
669
670! SAVE OLD VALUES
671
672   !$OMP PARALLEL DO   &
673   !$OMP PRIVATE ( ij,i,j,k )
674
675   DO ij = 1 , num_tiles
676      DO j=j_start(ij),j_end(ij)
677      DO i=i_start(ij),i_end(ij)
678         TSKOLD(i,j)=TSK(i,j)
679         USTOLD(i,j)=UST(i,j)
680         ZNTOLD(i,j)=ZNT(i,j)
681
682! REVERSE ORDER IN THE VERTICAL DIRECTION
683
684! testing change later
685
686         DO k=kts,kte
687            v_phytmp(i,k,j)=v_phy(i,k,j)+v_frame
688            u_phytmp(i,k,j)=u_phy(i,k,j)+u_frame
689         ENDDO
690
691! PSFC : in Pa
692
693         PSFC(I,J)=p8w(I,kms,J)
694
695         DO k=kts,min(kte+1,kde)
696            RTHBLTEN(I,K,J)=0.
697            RUBLTEN(I,K,J)=0.
698            RVBLTEN(I,K,J)=0.
699            IF ( PRESENT( RQCBLTEN )) RQCBLTEN(I,K,J)=0.
700            IF ( PRESENT( RQVBLTEN )) RQVBLTEN(I,K,J)=0.
701         ENDDO
702
703         IF (flag_QI .AND. PRESENT(RQIBLTEN) ) THEN
704            DO k=kts,min(kte+1,kde)
705               RQIBLTEN(I,K,J)=0.
706            ENDDO
707         ENDIF
708      ENDDO
709      ENDDO
710
711#if (NMM_CORE != 1)
712      IF ( idiff.eq.1 ) THEN
713!Alberto
714! Here we should put a switch:
715! if we do not use BEP, just initialize the values of the a, and b to zero, except for the lowest model level,
716! where the heat and momentum fluxes are introduced         
717! if we use BEP, use the values computed by BEP weigthed by the urban fraction.
718! for the moment I put a simple "if" but it should be changed to a more elegant way after(using the CASE, maybe?)
719!!!!!!!!!!!!!!
720! This is the more general way to go, however some of these variables (e. g. a_t, a_q) may be zero nearly all time.
721! if we need to be as tight as possible for the memory we can think how to reduce the storage.
722!!!!!!!!!!!!!!!!!!
723! This stuff is becoming large, probably better to put in a subroutine
724!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
725! preparing the a, b, sf, and vl terms
726         
727         IF (flag_bep) THEN   
728           do j=j_start(ij),j_end(ij)
729           do i=i_start(ij),i_end(ij)           
730           do k=kts,kte
731             a_u(i,k,j)=a_u_bep(i,k,j)
732             a_v(i,k,j)=a_v_bep(i,k,j)
733             a_t(i,k,j)=a_t_bep(i,k,j)
734             a_q(i,k,j)=a_q_bep(i,k,j)
735             b_u(i,k,j)=b_u_bep(i,k,j)
736             b_v(i,k,j)=b_v_bep(i,k,j)
737             b_t(i,k,j)=b_t_bep(i,k,j)
738             b_q(i,k,j)=b_q_bep(i,k,j)
739             vl(i,k,j)=vl_bep(i,k,j)
740             sf(i,k,j)=sf_bep(i,k,j)
741           enddo
742           sf(i,kte+1,j)=1.
743           enddo
744           enddo
745         ELSE
746           do j=j_start(ij),j_end(ij)
747           do i=i_start(ij),i_end(ij)
748           do k=kts,kte
749             a_u(i,k,j)=0.
750             a_v(i,k,j)=0.
751             a_t(i,k,j)=0.
752             a_q(i,k,j)=0.
753             b_u(i,k,j)=0.
754             b_v(i,k,j)=0.
755             b_t(i,k,j)=0.
756             b_q(i,k,j)=0.
757             vl(i,k,j)=1.
758             sf(i,k,j)=1.
759           enddo
760           sf(i,kte+1,j)=1.
761! fix the values for the surface fluxes (source/sink terms)
762! here for momentum the resolution is done implicitely
763! while for heat and moisture is done explicitely
764            a_u(i,1,j)=(-ust(I,J)*ust(I,J))/dz8w(i,1,j)/((u_phy(i,1,j)**2+v_phy(i,1,j)**2.)**.5)           
765            a_v(i,1,j)=(-ust(I,J)*ust(I,J))/dz8w(i,1,j)/((u_phy(i,1,j)**2+v_phy(i,1,j)**2.)**.5)
766            b_t(i,1,j)=hfx(i,j)/rho(i,1,j)/CP/dz8w(i,1,j)
767            b_q(i,1,j)=qfx(i,j)/rho(i,1,j)/dz8w(i,1,j)
768!! if you want to solve also the heat and moisture fluxes implicitely, uncomment the following lines.
769!! (of course you will need the values of thz0,qz0,akhs).
770!             b_t(i,1,j)=akhs(i,j)*(thz0(I,J))/dz8w(i,1,j)
771!             b_q(i,1,j)=akhs(i,j)*(qz0(I,J))/dz8w(i,1,j)
772!             a_t(i,1,j)=-1.*akhs(i,j)/dz8w(i,1,j)
773!             a_q(i,1,j)=-1.*akhs(i,j)/dz8w(i,1,j)
774!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
775           enddo
776           enddo
777           
778         ENDIF
779
780        endif     
781                                           
782     
783 
784!Alberto. From this point if some PBL scheme has a non local term
785! (not dependent on the local values of the variable)
786! this can be added to b_t, b_q, or b_u, b_v.
787!!!!!!!!!!!!!!!!!!!           
788 
789#endif
790     
791   ENDDO
792   !$OMP END PARALLEL DO
793!
794  !$OMP PARALLEL DO   &
795  !$OMP PRIVATE ( ij, i,j,k, its, ite, jts, jte )
796  DO ij = 1 , num_tiles
797
798   its = i_start(ij)
799   ite = i_end(ij)
800   jts = j_start(ij)
801   jte = j_end(ij)
802
803   pbl_select: SELECT CASE(bl_pbl_physics)
804
805      CASE (TEMFPBLSCHEME)
806! WA Test
807       ! WRITE( message , * ) 'Calling TEMF PBL scheme, timestep = ', itimestep
808       ! CALL wrf_message ( message )
809       ! print *,'Calling TEMF PBL scheme'
810        CALL wrf_debug(100,'in TEMF PBL')
811           IF ( PRESENT( qv_curr )  .AND. PRESENT( qc_curr )  .AND. &
812                PRESENT( qi_curr )                            .AND. &
813                PRESENT( rqvblten ) .AND. PRESENT( rqcblten ) .AND. &
814                PRESENT( rqiblten )                           .AND. &
815                PRESENT( te_temf ) .AND. PRESENT( cfm_temf ) .AND. &
816                PRESENT( hol      ) ) THEN
817             CALL temfpbl(                                              &
818               U3D=u_phytmp,V3D=v_phytmp,TH3D=th_phy,T3D=t_phy      &
819              ,QV3D=qv_curr,QC3D=qc_curr,QI3D=qi_curr               &
820              ,P3D=p_phy,P3DI=p8w,PI3D=pi_phy,RHO=rho               &
821              ,RUBLTEN=rublten,RVBLTEN=rvblten                      &
822              ,RTHBLTEN=rthblten,RQVBLTEN=rqvblten                  &
823              ,RQCBLTEN=rqcblten,RQIBLTEN=rqiblten                  &
824              ,FLAG_QI=flag_qi                                      &
825              ,g=g,cp=cp,rcp=rcp,r_d=r_d,r_v=r_v,cpv=cpv                    &
826              ,Z=z,XLV=XLV,PSFC=PSFC               &
827              ,MUT=mut,P_TOP=p_top                  &
828              ,ZNT=znt,HT=ht,UST=ust,ZOL=zol,HOL=hol,HPBL=pblh      &
829              ,PSIM=psim,PSIH=psih,XLAND=xland                      &
830              ,HFX=hfx,QFX=qfx,TSK=tskold,QSFC=qsfc,GZ1OZ0=gz1oz0   &
831              ,U10=u10,V10=v10,T2=t2                                &
832              ,WSPD=wspd,BR=br,DT=dtbl,DTMIN=dtmin,KPBL2D=kpbl      &
833              ,SVP1=svp1,SVP2=svp2,SVP3=svp3,SVPT0=svpt0            &
834              ,EP1=ep_1,EP2=ep_2,KARMAN=karman,EOMEG=eomeg          &
835              ,STBOLT=stbolt                                       &
836              ,te_temf=te_temf,kh_temf=kh_temf,km_temf=km_temf      &
837              ,shf_temf=shf_temf,qf_temf=qf_temf                    &
838              ,uw_temf=uw_temf,vw_temf=vw_temf                      &
839              ,hd_temf=hd_temf,lcl_temf=lcl_temf,hct_temf=hct_temf  &
840              ,wupd_temf=wupd_temf,mf_temf=mf_temf                  &
841              ,thup_temf=thup_temf,qtup_temf=qtup_temf,qlup_temf=qlup_temf  &
842              ,cf3d_temf=cf3d_temf,cfm_temf=cfm_temf                &
843              ,flhc=flhc,flqc=flqc,exch_temf=exch_temf              &
844              ,fCor=f                                            &
845              ,IDS=ids,IDE=ide,JDS=jds,JDE=jde,KDS=kds,KDE=kde      &
846              ,IMS=ims,IME=ime,JMS=jms,JME=jme,KMS=kms,KME=kme      &
847              ,ITS=its,ITE=ite,JTS=jts,JTE=jte,KTS=kts,KTE=kte      &
848                                                                    )
849           ELSE
850               CALL wrf_error_fatal('Lack arguments to call TEMF pbl')
851           ENDIF
852
853      CASE (YSUSCHEME)
854        CALL wrf_debug(100,'in YSU PBL')
855           IF ( PRESENT( qv_curr )  .AND. PRESENT( qc_curr )  .AND. &
856                PRESENT( qi_curr )                            .AND. &
857                PRESENT( rqvblten ) .AND. PRESENT( rqcblten ) .AND. &
858                PRESENT( rqiblten )                           .AND. &
859                PRESENT( hol      ) ) THEN
860             CALL ysu(                                              &
861               U3D=u_phytmp,V3D=v_phytmp,TH3D=th_phy,T3D=t_phy      &
862              ,QV3D=qv_curr,QC3D=qc_curr,QI3D=qi_curr               &
863              ,P3D=p_phy,P3DI=p8w,PI3D=pi_phy                       &
864              ,RUBLTEN=rublten,RVBLTEN=rvblten                      &
865              ,RTHBLTEN=rthblten,RQVBLTEN=rqvblten                  &
866              ,RQCBLTEN=rqcblten,RQIBLTEN=rqiblten                  &
867              ,FLAG_QI=flag_qi                                      &
868              ,CP=cp,G=g,ROVCP=rcp,RD=r_D,ROVG=rovg                 &
869              ,DZ8W=dz8w,XLV=XLV,RV=r_v,PSFC=PSFC                   &
870              ,ZNU=znu,ZNW=znw,MUT=mut,P_TOP=p_top                  &
871              ,ZNT=znt,UST=ust,HPBL=pblh                            &
872              ,PSIM=psim,PSIH=psih,XLAND=xland                      &
873              ,HFX=hfx,QFX=qfx,GZ1OZ0=gz1oz0                        &
874              ,U10=u10,V10=v10                                      &
875              ,WSPD=wspd,BR=br,DT=dtbl,KPBL2D=kpbl                  &
876              ,EP1=ep_1,EP2=ep_2,KARMAN=karman                      &
877              ,EXCH_H=exch_h,REGIME=regime                          &
878              ,IDS=ids,IDE=ide,JDS=jds,JDE=jde,KDS=kds,KDE=kde      &
879              ,IMS=ims,IME=ime,JMS=jms,JME=jme,KMS=kms,KME=kme      &
880              ,ITS=its,ITE=ite,JTS=jts,JTE=jte,KTS=kts,KTE=kte      &
881                                                                    )
882           ELSE
883               WRITE ( message , FMT = '(A,7(L1,1X))' )             &
884                 'present: '//                                      &
885                 'qv_curr, '//                                      &
886                 'qc_curr, '//                                      &
887                 'qi_curr, '//                                      &
888                 'rqvblten, '//                                     &
889                 'rqcblten, '//                                     &
890                 'rqiblten, '//                                     &
891                 'hol = ' ,                                         &
892                  PRESENT( qv_curr ) ,                              &
893                  PRESENT( qc_curr ) ,                              &
894                  PRESENT( qi_curr ) ,                              &
895                  PRESENT( rqvblten ) ,                             &
896                  PRESENT( rqcblten ) ,                             &
897                  PRESENT( rqiblten ) ,                             &
898                  PRESENT( hol      )
899               CALL wrf_debug(0,message)
900               CALL wrf_error_fatal('Lack arguments to call YSU pbl')
901           ENDIF
902
903      CASE (MRFSCHEME)
904           IF ( PRESENT( qv_curr )  .AND. PRESENT( qc_curr )  .AND. &
905                PRESENT( rqvblten ) .AND. PRESENT( rqcblten ) .AND. &
906                PRESENT( hol      )                           .AND. &
907                                                        .TRUE.  ) THEN
908
909             CALL wrf_debug(100,'in MRF')
910             CALL mrf(                                              &
911               U3D=u_phytmp,V3D=v_phytmp,TH3D=th_phy,T3D=t_phy      &
912              ,QV3D=qv_curr                                         &
913              ,QC3D=qc_curr                                         &
914              ,QI3D=qi_curr                                         &
915              ,P3D=p_phy,PI3D=pi_phy                                &
916              ,RUBLTEN=rublten,RVBLTEN=rvblten                      &
917              ,RTHBLTEN=rthblten,RQVBLTEN=rqvblten                  &
918              ,RQCBLTEN=rqcblten,RQIBLTEN=rqiblten                  &
919              ,CP=cp,G=g,ROVCP=rcp,R=r_d,ROVG=rovg                  &
920              ,DZ8W=dz8w,Z=z,XLV=xlv,RV=r_v,PSFC=psfc               &
921              ,P1000MB=p1000mb                                      &
922              ,ZNT=znt,UST=ust,ZOL=zol,HOL=hol                      &
923              ,PBL=pblh,PSIM=psim,PSIH=psih                         &
924              ,XLAND=xland,HFX=hfx,QFX=qfx,TSK=tskold               &
925              ,GZ1OZ0=gz1oz0,WSPD=wspd,BR=br                        &
926              ,DT=dtbl,DTMIN=dtmin,KPBL2D=kpbl                      &
927              ,SVP1=svp1,SVP2=svp2,SVP3=svp3,SVPT0=svpt0            &
928              ,EP1=ep_1,EP2=ep_2,KARMAN=karman,EOMEG=eomeg          &
929              ,STBOLT=stbolt,REGIME=regime                          &
930              ,FLAG_QI=flag_qi                                      &
931              ,IDS=ids,IDE=ide,JDS=jds,JDE=jde,KDS=kds,KDE=kde      &
932              ,IMS=ims,IME=ime,JMS=jms,JME=jme,KMS=kms,KME=kme      &
933              ,ITS=its,ITE=ite,JTS=jts,JTE=jte,KTS=kts,KTE=kte      &
934                                                                    )
935           ELSE
936               WRITE ( message , FMT = '(A,5(L1,1X))' )             &
937                 'present: '//                                      &
938                 'qv_curr, '//                                      &
939                 'qc_curr, '//                                      &
940                 'rqvblten, '//                                     &
941                 'rqcblten, '//                                     &
942                 'hol = ' ,                                         &
943                  PRESENT( qv_curr ) ,                              &
944                  PRESENT( qc_curr ) ,                              &
945                  PRESENT( rqvblten ) ,                             &
946                  PRESENT( rqcblten ) ,                             &
947                  PRESENT( hol      )
948               CALL wrf_debug(0,message)
949               CALL wrf_error_fatal('Lack arguments to call MRF pbl')
950           ENDIF
951
952      CASE (GFSSCHEME)
953           IF ( PRESENT( qv_curr )  .AND. PRESENT( qc_curr )  .AND. &
954                PRESENT( rqvblten ) .AND. PRESENT( rqcblten ) .AND. &
955                                                        .TRUE.  ) THEN
956             CALL wrf_debug(100,'in GFS')
957             CALL bl_gfs(                                           &
958               U3D=u_phytmp,V3D=v_phytmp                            &
959              ,TH3D=th_phy,T3D=t_phy                                &
960              ,QV3D=qv_curr,QC3D=qc_curr,QI3D=qi_curr               &
961              ,P3D=p_phy,PI3D=pi_phy                                &
962              ,RUBLTEN=rublten,RVBLTEN=rvblten,RTHBLTEN=rthblten    &
963              ,RQVBLTEN=rqvblten,RQCBLTEN=rqcblten                  &
964              ,RQIBLTEN=rqiblten                                    &
965              ,CP=cp,G=g,ROVCP=rcp,R=r_d,ROVG=rovg                  &
966              ,DZ8W=dz8w,z=z,PSFC=psfc                              &
967              ,UST=ust,PBL=pblh,PSIM=psim,PSIH=psih                 &
968              ,HFX=hfx,QFX=qfx,TSK=tskold,GZ1OZ0=gz1oz0             &
969              ,WSPD=wspd,BR=br                                      &
970              ,DT=dtbl,KPBL2D=kpbl,EP1=ep_1,KARMAN=karman           &
971#if (NMM_CORE==1)
972              ,DISHEAT=DISHEAT                                      &
973#endif
974              ,P_QI=p_qi,P_FIRST_SCALAR=param_first_scalar          &
975              ,IDS=ids,IDE=ide,JDS=jds,JDE=jde,KDS=kds,KDE=kde      &
976              ,IMS=ims,IME=ime,JMS=jms,JME=jme,KMS=kms,KME=kme      &
977              ,ITS=its,ITE=ite,JTS=jts,JTE=jte,KTS=kts,KTE=kte      &
978                                                                    )
979           ELSE
980               WRITE ( message , FMT = '(A,4(L1,1X))' )             &
981                 'present: '//                                      &
982                 'qv_curr, '//                                      &
983                 'qc_curr, '//                                      &
984                 'rqvblten, '//                                     &
985                 'rqcblten = ',                                     &
986                  PRESENT( qv_curr ) ,                              &
987                  PRESENT( qc_curr ) ,                              &
988                  PRESENT( rqvblten ) ,                             &
989                  PRESENT( rqcblten )
990               CALL wrf_debug(0,message)
991               CALL wrf_error_fatal('Lack arguments to call GFS pbl')
992           ENDIF
993
994      CASE (MYJPBLSCHEME)
995           IF ( PRESENT( qv_curr )  .AND. PRESENT( qc_curr )  .AND. &
996                PRESENT( rqvblten ) .AND. PRESENT( rqcblten ) .AND. &
997                                                        .TRUE.  ) THEN
998
999             CALL wrf_debug(100,'in MYJPBL')
1000            IF ( .not.flag_bep .and. idiff.ne.1) THEN
1001             CALL myjpbl(DT=dt,STEPBL=stepbl,HT=ht,DZ=dz8w          &
1002              ,PMID=p_phy,PINT=p8w,TH=th_phy,T=t_phy,EXNER=pi_phy   &
1003              ,QV=qv_curr,QCW=qc_curr,QCI=qi_curr,QCS=qs_curr       & !BSF
1004              ,QCR=qr_curr,QCG=qg_curr                              & !BSF
1005              ,U=u_phy,V=v_phy,RHO=rho                              &
1006              ,TSK=tsk,QSFC=qsfc,CHKLOWQ=chklowq,THZ0=thz0          &
1007              ,QZ0=qz0,UZ0=uz0,VZ0=vz0                              &
1008              ,LOWLYR=lowlyr                                        &
1009              ,XLAND=xland,SICE=xice,SNOW=snow                      &
1010              ,TKE_MYJ=tke_pbl,EXCH_H=exch_h,USTAR=ust,ZNT=znt      &
1011              ,EL_MYJ=el_pbl,PBLH=pblh,KPBL=kpbl,CT=ct              &
1012              ,AKHS=akhs,AKMS=akms,ELFLX=lh,MIXHT=mixht             & 
1013              ,RUBLTEN=rublten,RVBLTEN=rvblten,RTHBLTEN=rthblten    &
1014              ,RQVBLTEN=rqvblten,RQCBLTEN=rqcblten                  &
1015              ,RQIBLTEN=rqiblten,RQSBLTEN=rqsblten                  & !BSF
1016              ,RQRBLTEN=rqrblten,RQGBLTEN=rqgblten                  & !BSF
1017              ,IDS=ids,IDE=ide,JDS=jds,JDE=jde,KDS=kds,KDE=kde      &
1018              ,IMS=ims,IME=ime,JMS=jms,JME=jme,KMS=kms,KME=kme      &
1019              ,ITS=its,ITE=ite,JTS=jts,JTE=jte,KTS=kts,KTE=kte      &
1020                                                                    )
1021            ELSE !(SF_URBAN_PHYSICS.EQ.2)
1022! Bep changes begin
1023
1024             CALL myjurb(IDIFF=idiff,FLAG_BEP=flag_bep              &
1025              ,DT=dtbl,STEPBL=stepbl,HT=ht,DZ=dz8w                  &
1026              ,PMID=p_phy,PINT=p8w,TH=th_phy,T=t_phy,EXNER=pi_phy   &
1027              ,QV=qv_curr, CWM=qc_curr                              &
1028              ,U=u_phy,V=v_phy,RHO=rho                              &
1029              ,TSK=tsk,QSFC=qsfc,CHKLOWQ=chklowq,THZ0=thz0          &
1030              ,QZ0=qz0,UZ0=uz0,VZ0=vz0                              &
1031              ,LOWLYR=lowlyr                                        &
1032              ,XLAND=xland,SICE=xice,SNOW=snow                      &
1033              ,TKE_MYJ=tke_pbl,EXCH_H=exch_h,EXCH_M=exch_m          &
1034              ,USTAR=ust,ZNT=znt                                    &
1035              ,EL_MYJ=el_pbl,PBLH=pblh,KPBL=kpbl,CT=ct              &
1036              ,AKHS=akhs,AKMS=akms,ELFLX=lh                         &
1037              ,RUBLTEN=rublten,RVBLTEN=rvblten,RTHBLTEN=rthblten    &
1038              ,RQVBLTEN=rqvblten,RQCBLTEN=rqcblten                  &
1039! Multi-layer UCM
1040              ,FRC_URB2D=frc_urb2d                                  &
1041              ,A_U_BEP=a_u_bep,A_V_BEP=a_v_bep,A_T_BEP=a_t_bep      &
1042              ,A_Q_BEP=a_q_bep                                      &
1043              ,A_E_BEP=a_e_bep,B_U_BEP=b_u_bep,B_V_BEP=b_v_bep      &
1044              ,B_T_BEP=b_t_bep,B_Q_BEP=b_q_bep                      &
1045              ,B_E_BEP=b_e_bep,DLG_BEP=dlg_bep                      &
1046              ,DL_U_BEP=dl_u_bep,SF_BEP=sf_bep,VL_BEP=vl_bep        &
1047! UCM end
1048              ,IDS=ids,IDE=ide,JDS=jds,JDE=jde,KDS=kds,KDE=kde      &
1049              ,IMS=ims,IME=ime,JMS=jms,JME=jme,KMS=kms,KME=kme      &
1050              ,ITS=its,ITE=ite,JTS=jts,JTE=jte,KTS=kts,KTE=kte      &
1051                                                                    )
1052            ENDIF
1053
1054           ELSE
1055               WRITE ( message , FMT = '(A,4(L1,1X))' )             &
1056                 'present: '//                                      &
1057                 'qv_curr, '//                                      &
1058                 'qc_curr, '//                                      &
1059                 'rqvblten, '//                                     &
1060                 'rqcblten = ' ,                                    &
1061                  PRESENT( qv_curr ) ,                              &
1062                  PRESENT( qc_curr ) ,                              &
1063                  PRESENT( rqvblten ) ,                             &
1064                  PRESENT( rqcblten )
1065               CALL wrf_debug(0,message)
1066               CALL wrf_error_fatal('Lack arguments to call MYJ pbl')
1067           ENDIF
1068 
1069      CASE (QNSEPBLSCHEME)
1070           IF ( PRESENT( qv_curr )  .AND. PRESENT( qc_curr )  .AND. &
1071                PRESENT( rqvblten ) .AND. PRESENT( rqcblten ) .AND. &
1072                                                        .TRUE.  ) THEN
1073             CALL wrf_debug(100,'in QNSEPBL')
1074             CALL qnsepbl(                                           &
1075               DT=dt,STEPBL=stepbl,HT=ht,DZ=dz8w                    &
1076              ,PMID=p_phy,PINT=p8w,TH=th_phy,T=t_phy,EXNER=pi_phy   &
1077              ,QV=qv_curr, CWM=qc_curr                              &
1078              ,U=u_phy,V=v_phy,RHO=rho                              &
1079              ,TSK=tsk,QSFC=qsfc,CHKLOWQ=chklowq,THZ0=thz0          &
1080              ,QZ0=qz0,UZ0=uz0,VZ0=vz0,CORF=f                       &
1081              ,LOWLYR=lowlyr                                        &
1082              ,XLAND=xland,SICE=xice,SNOW=snow                      &
1083              ,TKE=tke_pbl,EXCH_H=exch_h,EXCH_M=exch_m,USTAR=ust,ZNT=znt      &
1084              ,EL_MYJ=el_pbl,PBLH=pblh,KPBL=kpbl,CT=ct              &
1085              ,AKHS=akhs,AKMS=akms,ELFLX=lh                         &
1086              ,RUBLTEN=rublten,RVBLTEN=rvblten,RTHBLTEN=rthblten    &
1087              ,RQVBLTEN=rqvblten,RQCBLTEN=rqcblten                  &
1088              ,IDS=ids,IDE=ide,JDS=jds,JDE=jde,KDS=kds,KDE=kde      &
1089              ,IMS=ims,IME=ime,JMS=jms,JME=jme,KMS=kms,KME=kme      &
1090              ,ITS=its,ITE=ite,JTS=jts,JTE=jte,KTS=kts,KTE=kte      &
1091                                                                    )
1092           ELSE
1093               WRITE ( message , FMT = '(A,4(L1,1X))' )             &
1094                 'present: '//                                      &
1095                 'qv_curr, '//                                      &
1096                 'qc_curr, '//                                      &
1097                 'rqvblten, '//                                     &
1098                 'rqcblten = ' ,                                    &
1099                  PRESENT( qv_curr ) ,                              &
1100                  PRESENT( qc_curr ) ,                              &
1101                  PRESENT( rqvblten ) ,                             &
1102                  PRESENT( rqcblten )
1103               CALL wrf_debug(0,message)
1104               CALL wrf_error_fatal('Lack arguments to call QNSE pbl')
1105           ENDIF
1106
1107      CASE (ACMPBLSCHEME)
1108           
1109           !!  These are values that are not supplied to pbl driver, but are required by ACM
1110           IF ( PRESENT( qv_curr )  .AND. PRESENT( qc_curr )  .AND. &
1111                PRESENT( rqvblten ) .AND. PRESENT( rqcblten ) .AND. &
1112                                                        .TRUE.  ) THEN
1113             CALL wrf_debug(100,'in ACM PBL')
1114
1115             CALL ACMPBL(                                                        &
1116               XTIME=itimestep, DTPBL=dtbl, ZNW=znw, SIGMAH=znu               &
1117              ,U3D=u_phytmp, V3D=v_phytmp, PP3D=p_phy, DZ8W=dz8w, TH3D=th_phy, T3D=t_phy            &
1118              ,QV3D=qv_curr, QC3D=qc_curr, QI3D=qi_curr, RR3D=rho                &
1119              ,UST=UST, HFX=HFX, QFX=QFX, TSK=tsk                               &
1120              ,PSFC=PSFC, EP1=EP_1, G=g, ROVCP=rcp,RD=r_D,CPD=cp                 &
1121              ,PBLH=pblh, KPBL2D=kpbl, REGIME=regime                            &
1122              ,GZ1OZ0=gz1oz0,WSPD=wspd,PSIM=psim, MUT=mut                        &
1123              ,RUBLTEN=rublten,RVBLTEN=rvblten,RTHBLTEN=rthblten                 &
1124              ,RQVBLTEN=rqvblten,RQCBLTEN=rqcblten,RQIBLTEN=rqiblten             &
1125              ,IDS=ids,IDE=ide,JDS=jds,JDE=jde,KDS=kds,KDE=kde                   &
1126              ,IMS=ims,IME=ime,JMS=jms,JME=jme,KMS=kms,KME=kme                   &
1127              ,ITS=its,ITE=ite,JTS=jts,JTE=jte,KTS=kts,KTE=kte                   &   
1128                                                                      )
1129           ELSE
1130               WRITE ( message , FMT = '(A,4(L1,1X))' )             &
1131                 'present: '//                                      &
1132                 'qv_curr, '//                                      &
1133                 'qc_curr, '//                                      &
1134                 'rqvblten, '//                                     &
1135                 'rqcblten = ' ,                                    &
1136                  PRESENT( qv_curr ) ,                              &
1137                  PRESENT( qc_curr ) ,                              &
1138                  PRESENT( rqvblten ) ,                             &
1139                  PRESENT( rqcblten )
1140               CALL wrf_debug(0,message)
1141               CALL wrf_error_fatal('Lack arguments to call ACM2 pbl')
1142           ENDIF
1143
1144#if (EM_CORE==1)
1145
1146        CASE (MYNNPBLSCHEME2, MYNNPBLSCHEME3)
1147
1148           IF ( PRESENT( qv_curr )  .AND. PRESENT( qc_curr )  .AND. &
1149                PRESENT( rqvblten ) .AND. PRESENT( rqcblten ) .AND. &
1150                & PRESENT(qke) .AND. PRESENT(tsq) .AND. &
1151                & PRESENT(qsq) .AND. PRESENT(cov) .AND. &
1152                & PRESENT(rmol) .AND. &
1153                & PRESENT(qcg) .AND. PRESENT(ch) .AND. &
1154                & PRESENT(grav_settling) ) THEN
1155
1156              CALL wrf_debug(100,'in MYNNPBL')
1157
1158              IF (itimestep==1) THEN
1159                 initflag=1
1160              ELSE
1161                 initflag=0
1162              ENDIF
1163             
1164              CALL  mynn_bl_driver(&
1165                   &initflag=initflag,&
1166                   &grav_settling=grav_settling,&
1167                   &delt=dtbl,&
1168                   &dz=dz8w,&
1169                   &u=u_phy,v=v_phy,th=th_phy,qv=qv_curr,qc=qc_curr,&
1170                   &p=p_phy,exner=pi_phy,rho=rho,&
1171                   &xland=xland,ts=tsk,qsfc=qsfc,qcg=qcg,ps=psfc,&
1172                   &ust=ust,ch=ch,hfx=hfx,qfx=qfx,rmol=rmol,wspd=wspd,&
1173                   &Qke=qke,Tsq=tsq,Qsq=qsq,Cov=cov,&
1174                   &Du=rublten,Dv=rvblten,Dth=rthblten,&
1175                   &Dqv=rqvblten,Dqc=rqcblten,&
1176                   &k_h=exch_h,k_m=exch_m,&
1177                   &pblh=pblh&
1178                   ,IDS=ids,IDE=ide,JDS=jds,JDE=jde,KDS=kds,KDE=kde      &
1179                   ,IMS=ims,IME=ime,JMS=jms,JME=jme,KMS=kms,KME=kme      &
1180                   ,ITS=its,ITE=ite,JTS=jts,JTE=jte,KTS=kts,KTE=kte      &
1181                   )
1182
1183               IF (windspec.GT.0                                         &
1184                   .AND.PRESENT(id)                                      &
1185                   .AND.PRESENT(phb)                                     &
1186                   .AND.PRESENT(xlat_u).AND.PRESENT(xlong_u)             &
1187                   .AND.PRESENT(xlat_v).AND.PRESENT(xlong_v)) THEN
1188                 CALL turbine_drag(                                         &
1189                     & ID=id                                                &
1190                     &,PHB=phb,u=u_phy,v=v_phy                              &
1191                     &,XLAT_U=xlat_u,XLONG_U=xlong_u                        &
1192                     &,XLAT_V=xlat_v,XLONG_V=xlong_v                        &
1193                     &,DX=dx,DZ=dz8w,DT=dt                                  &
1194                     &,QKE=qke,DU=rublten,DV=rvblten                        &
1195                     &,IDS=ids,IDE=ide,JDS=jds,JDE=jde,KDS=kds,KDE=kde      &
1196                     &,IMS=ims,IME=ime,JMS=jms,JME=jme,KMS=kms,KME=kme      &
1197                     &,ITS=its,ITE=ite,JTS=jts,JTE=jte,KTS=kts,KTE=kte      &
1198                     &)
1199               ENDIF
1200
1201           ELSE
1202               WRITE ( message , FMT = '(A,12(L1,1X))' )            &
1203                 'present: '//                                      &
1204                 'qv_curr, '//                                      &
1205                 'qc_curr, '//                                      &
1206                 'rqvblten, '//                                     &
1207                 'rqcblten, '//                                     &
1208                 'qke, '//                                          &
1209                 'tsq = '//                                         &
1210                 'qsq = '//                                         &
1211                 'cov = '//                                         &
1212                 'rmol = '//                                        &
1213                 'qcg = '//                                         &
1214                 'ch = '//                                          &
1215                 'grav_settling = ',                                &
1216                  PRESENT( qv_curr ) ,                              &
1217                  PRESENT( qc_curr ) ,                              &
1218                  PRESENT( rqvblten ) ,                             &
1219                  PRESENT( rqcblten ) ,                             &
1220                  PRESENT( qke      ) ,                             &
1221                  PRESENT( tsq      ) ,                             &
1222                  PRESENT( qsq      ) ,                             &
1223                  PRESENT( cov      ) ,                             &
1224                  PRESENT( rmol     ) ,                             &
1225                  PRESENT( qcg      ) ,                             &
1226                  PRESENT( ch       ) ,                             &
1227                  PRESENT( grav_settling)
1228               CALL wrf_debug(0,message)
1229              CALL wrf_error_fatal('Lack arguments to call MYNN pbl')
1230           ENDIF
1231
1232        CASE (BOULACSCHEME)
1233
1234             CALL wrf_debug(100,'in boulac')
1235
1236             CALL BOULAC(FRC_URB2D=frc_urb2d,IDIFF=idiff,FLAG_BEP=flag_bep     &
1237              ,DZ8W=dz8w,DT=dt,U_PHY=u_phytmp                                  &
1238              ,V_PHY=v_phytmp,TH_PHY=th_phy                                    &
1239              ,RHO=rho,QV_CURR=qv_curr,HFX=hfx                                 &
1240              ,QFX=qfx,USTAR=ust,CP=cp,G=g                                     &
1241              ,RUBLTEN=rublten,RVBLTEN=rvblten,RTHBLTEN=rthblten               &
1242              ,RQVBLTEN=rqvblten,RQCBLTEN=rqvblten                             &
1243              ,TKE=tke_pbl,DLK=el_pbl,WU=wu_tur,WV=wv_tur,WT=wt_tur,WQ=wq_tur  &
1244              ,EXCH_H=exch_h,EXCH_M=exch_m,PBLH=pblh                           &
1245              ,A_U_BEP=a_u_bep,A_V_BEP=a_v_bep,A_T_BEP=a_t_bep                 &
1246              ,A_Q_BEP=a_q_bep                                                 &
1247              ,A_E_BEP=a_e_bep,B_U_BEP=b_u_bep,B_V_BEP=b_v_bep                 &
1248              ,B_T_BEP=b_t_bep,B_E_BEP=b_e_bep,DLG_BEP=dlg_bep                 &
1249              ,B_Q_BEP=b_q_bep                                                 &
1250              ,DL_U_BEP=dl_u_bep,SF_BEP=sf_bep,VL_BEP=vl_bep                   &
1251              ,IDS=ids,IDE=ide,JDS=jds,JDE=jde,KDS=kds,KDE=kde                 &
1252              ,IMS=ims,IME=ime,JMS=jms,JME=jme,KMS=kms,KME=kme                 &
1253              ,ITS=its,ITE=ite,JTS=jts,JTE=jte,KTS=kts,KTE=kte  )
1254
1255           CASE (CAMUWPBLSCHEME)
1256             
1257           IF ( PRESENT( z_at_w )  .AND. PRESENT( tauresx2d )) THEN
1258              CALL wrf_debug(100,'in camuwpbl')
1259             
1260              CALL CAMUWPBL(DT=dt,U_PHY=u_phy,V_PHY=v_phy,TH_PHY=th_phy,RHO=rho   &
1261               ,QV_CURR=qv_curr,HFX=hfx,QFX=qfx,USTAR=ust,RUBLTEN=rublten         &
1262               ,RVBLTEN=rvblten,RTHBLTEN=rthblten,RQVBLTEN=rqvblten               &
1263               ,RQCBLTEN=rqcblten,TKE_PBL=tke_pbl,PBLH2D=pblh,KPBL2D=kpbl         &
1264               ,P8W=p8w,P_PHY=p_phy,Z=z,T_PHY=t_phy,QC_CURR=qc_curr               &
1265               ,QI_CURR=qi_curr,Z_AT_W=z_at_w,CLDFRA=cldfra,HT=ht                 &
1266               ,RTHRATENLW=rthratenlw,EXNER=pi_phy,ITIMESTEP=itimestep            &
1267               ,TAURESX2D=tauresx2d,TAURESY2D=tauresy2d,KVH3D=exch_h,KVM3D=exch_m &
1268               ,TPERT2D=tpert2d,QPERT2D=qpert2d,WPERT2D=wpert2d                   &
1269               ,IDS=ids,IDE=ide, JDS=jds,JDE=jde, KDS=kds,KDE=kde                 &
1270               ,IMS=ims,IME=ime, JMS=jms,JME=jme, KMS=kms,KME=kme                 &
1271               ,ITS=its,ITE=ite, JTS=jts,JTE=jte, KTS=kts,KTE=kte                 )
1272             
1273           ELSE
1274               CALL wrf_debug(0,message)
1275               CALL wrf_error_fatal('Lack arguments to call CAMUWPBL pbl')
1276           ENDIF
1277#endif
1278
1279
1280     CASE DEFAULT
1281
1282       WRITE( message , * ) 'The pbl option does not exist: bl_pbl_physics = ', bl_pbl_physics
1283       CALL wrf_error_fatal ( message )
1284
1285   END SELECT pbl_select
1286
1287   IF (PRESENT(dtaux3d)) THEN
1288       IF(gwd_opt .EQ. 1)THEN
1289             CALL gwdo(                                              &
1290               U3D=u_phytmp,V3D=v_phytmp,T3D=t_phy      &
1291              ,QV3D=qv_curr                                         &
1292              ,P3D=p_phy,P3DI=p8w,PI3D=pi_phy,Z=z                        &
1293              ,RUBLTEN=rublten,RVBLTEN=rvblten                      &
1294              ,DTAUX3D=dtaux3d,DTAUY3D=dtauy3d                      &
1295              ,DUSFCG=dusfcg,DVSFCG=dvsfcg &
1296              ,VAR2D=var2d,OC12D=oc12d     &
1297              ,OA2D1=oa1,OA2D2=oa2,OA2D3=oa3,OA2D4=oa4  &
1298              ,OL2D1=ol1,OL2D2=ol2,OL2D3=ol3,OL2D4=ol4  &
1299              ,ZNU=znu,ZNW=znw,MUT=mut,P_TOP=p_top                  &
1300              ,CP=cp,G=g,RD=r_d                           &
1301              ,RV=r_v,EP1=ep_1,PI=3.141592653                        &
1302              ,DT=dtbl,DX=dx,KPBL2D=kpbl,ITIMESTEP=itimestep      &
1303              ,IDS=ids,IDE=ide,JDS=jds,JDE=jde,KDS=kds,KDE=kde      &
1304              ,IMS=ims,IME=ime,JMS=jms,JME=jme,KMS=kms,KME=kme      &
1305              ,ITS=its,ITE=ite,JTS=jts,JTE=jte,KTS=kts,KTE=kte      )
1306       ENDIF
1307   ENDIF
1308
1309
1310#if (NMM_CORE != 1)
1311
1312     IF (idiff.eq.1) THEN
1313
1314!Alberto: here we call the general routine to solve the diffusion
1315! + all the source/sink terms.
1316! the only thing that should be passed from the PBL schemes is the value of the exch_h, and exch_m
1317! (and the non local terms, if present, through the b).
1318! So, this routine can be used by any of the previous schemes. We only need to pass the right variables
1319! (and eliminate the computation of the tendencies from the previous routines, to avoid doing twice the job).
1320! As I explain below, in the routine, here we could extract the vertical turbulent
1321! fluxes (something that will be general for all the routines).
1322!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
1323   
1324           
1325          CALL diff3d  (DT=dtbl,CP=cp,DZ=dz8w,TH=th_phy,QV=qv_curr,QC=qc_curr,T=t_phy  &
1326              ,U=u_phy,V=v_phy,RHO=rho,EXCH_H=exch_h                  &
1327              ,EXCH_M=exch_m                                          &
1328              ,RUBLTEN=rublten,RVBLTEN=rvblten,RTHBLTEN=rthblten      &
1329             ,RQVBLTEN=rqvblten,RQCBLTEN=rqcblten                    &
1330              ,WU=wu_tur,WV=wv_tur,WT=wt_tur,WQ=wq_tur                    &
1331              ,A_U=a_u,A_V=a_v,A_T=a_t,A_Q=a_q        &
1332              ,B_U=b_u,B_V=b_v,B_T=b_t,B_Q=b_q        &
1333              ,SF=sf,VL=vl            &
1334              ,IDS=ids,IDE=ide,JDS=jds,JDE=jde,KDS=kds,KDE=kde        &
1335              ,IMS=ims,IME=ime,JMS=jms,JME=jme,KMS=kms,KME=kme        &
1336              ,ITS=its,ITE=ite,JTS=jts,JTE=jte,KTS=kts,KTE=kte)
1337
1338          DEALLOCATE (a_u)       ! Implicit component for the momemtum in X-direction
1339          DEALLOCATE (a_v)       ! Implicit component for the momemtum in Y-direction
1340          DEALLOCATE (a_t)       ! Implicit component for the Pot. Temp.
1341          DEALLOCATE (a_q)       ! Implicit component for the water vapor
1342          DEALLOCATE (b_u)       ! Explicit component for the momemtum in X-direction
1343          DEALLOCATE (b_v)       ! Explicit component for the momemtum in Y-direction
1344          DEALLOCATE (b_t)       ! Explicit component for the Pot. Temp.
1345          DEALLOCATE (b_q)       ! Explicit component for the water vapor
1346          DEALLOCATE (sf )       ! surfaces
1347          DEALLOCATE (vl )       ! volumes
1348     
1349     ENDIF       !idiff
1350#endif
1351
1352   ENDDO
1353   !$OMP END PARALLEL DO
1354
1355   ENDIF
1356!
1357 
1358
1359
1360   END SUBROUTINE pbl_driver
1361
1362!=============================================================================
1363          SUBROUTINE diff3d(DT,CP,DZ,TH ,QV,QC,T,U,V,RHO                              &
1364              ,EXCH_H,EXCH_M                   & 
1365              ,RUBLTEN,RVBLTEN,RTHBLTEN    &
1366              ,RQVBLTEN,RQCBLTEN                  &
1367              ,WU,WV,WT,WQ                 &
1368              ,A_U,A_V,A_T,A_Q      &
1369              ,B_U,B_V,B_T,B_Q      &
1370              ,SF,VL        &
1371              ,IDS,IDE,JDS,JDE,KDS,KDE      &
1372              ,IMS,IME,JMS,JME,KMS,KME      &
1373              ,ITS,ITE,JTS,JTE,KTS,KTE      &
1374                                                                    )
1375!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
1376!    Subroutine written by Alberto Martilli, CIEMAT, Spain,
1377!    e-mail:alberto_martilli@ciemat.es
1378!    August 2008.
1379!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
1380! ALberto
1381! This routine solves the vertical diffusion
1382! + other source/sink terms (surface fluxes, building drag, non local terms, etc.)
1383! for U,V, potential temperature and moisture. The equation should be written
1384! as follow, for a generic variable M:
1385!
1386!      dM      1     d      dM
1387!     ---- =----  ---(rho*K----)+AM+B
1388!      dt     rho    dz     dz 
1389! where A and B are the implict and explcit coefficients of the source/sink terms
1390! (at the lowest level the surface fluxes should go in these terms)
1391!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
1392!-----------------------------------------------------------------------
1393
1394      IMPLICIT NONE
1395!
1396!----------------------------------------------------------------------
1397      INTEGER,INTENT(IN) :: IDS,IDE,JDS,JDE,KDS,KDE                    &
1398     &                     ,IMS,IME,JMS,JME,KMS,KME                    &
1399     &                     ,ITS,ITE,JTS,JTE,KTS,KTE
1400
1401! INputs
1402      real DT,CP
1403      REAL,DIMENSION(IMS:IME,KMS:KME,JMS:JME),INTENT(IN) :: DZ ! Depth of vertical levels
1404      REAL,DIMENSION(IMS:IME,KMS:KME,JMS:JME),INTENT(IN) :: TH ! Potential Temperature
1405      REAL,DIMENSION(IMS:IME,KMS:KME,JMS:JME),INTENT(IN) :: QV ! water vapor mixing ratio (kg/kg)
1406      REAL,DIMENSION(IMS:IME,KMS:KME,JMS:JME),INTENT(IN) :: QC ! cloud water mixing ratio (kg/kg)
1407      REAL,DIMENSION(IMS:IME,KMS:KME,JMS:JME),INTENT(IN) :: T  ! temperature
1408      REAL,DIMENSION(IMS:IME,KMS:KME,JMS:JME),INTENT(IN) :: U ! X-compnent of the wind
1409      REAL,DIMENSION(IMS:IME,KMS:KME,JMS:JME),INTENT(IN) :: V ! Y-compnent of the wind
1410      REAL,DIMENSION(IMS:IME,KMS:KME,JMS:JME),INTENT(IN) :: RHO ! Air Density
1411      REAL,DIMENSION(IMS:IME,KMS:KME,JMS:JME),INTENT(IN) :: EXCH_H ! Turbulent coefficient for heat
1412      REAL,DIMENSION(IMS:IME,KMS:KME,JMS:JME),INTENT(IN) :: EXCH_M ! Turbulent coefficient for momentum
1413     
1414      REAL,DIMENSION(IMS:IME,KMS:KME,JMS:JME),INTENT(IN) :: A_U ! Implicit coefficient for DRAG (x -component)
1415      REAL,DIMENSION(IMS:IME,KMS:KME,JMS:JME),INTENT(IN) :: B_U ! Explicit coefficient for DRAG (x -component)
1416      REAL,DIMENSION(IMS:IME,KMS:KME,JMS:JME),INTENT(IN) :: A_V ! Implicit coefficient for DRAG (y -component)
1417      REAL,DIMENSION(IMS:IME,KMS:KME,JMS:JME),INTENT(IN) :: B_V ! Explicit coefficient for DRAG (y -component)
1418      REAL,DIMENSION(IMS:IME,KMS:KME,JMS:JME),INTENT(IN) :: A_T ! Implicit coefficient for Heat flux from buildings
1419      REAL,DIMENSION(IMS:IME,KMS:KME,JMS:JME),INTENT(IN) :: B_T ! Explicit coefficient for Heat flux from buildings
1420      REAL,DIMENSION(IMS:IME,KMS:KME,JMS:JME),INTENT(IN) :: A_Q ! Implicit coefficient for moisture flux
1421      REAL,DIMENSION(IMS:IME,KMS:KME,JMS:JME),INTENT(IN) :: B_Q ! Explicit coefficient for moisture flux
1422   
1423      REAL,DIMENSION(IMS:IME,KMS:KME,JMS:JME),INTENT(IN) :: VL ! fraction of air volume in the grid cell
1424      REAL,DIMENSION(IMS:IME,KMS:KME,JMS:JME),INTENT(IN) :: SF ! fraction of air at the face of the grid cell
1425!outputs
1426      REAL,DIMENSION(IMS:IME,KMS:KME,JMS:JME),INTENT(OUT) :: RUBLTEN ! tendency for x-wind component
1427      REAL,DIMENSION(IMS:IME,KMS:KME,JMS:JME),INTENT(OUT) :: RVBLTEN ! tendency for y-wind component
1428      REAL,DIMENSION(IMS:IME,KMS:KME,JMS:JME),INTENT(OUT) :: RTHBLTEN ! tendency for Potential Temperature
1429      REAL,DIMENSION(IMS:IME,KMS:KME,JMS:JME),INTENT(OUT) :: RQVBLTEN ! tendency for water vapor mixing ratio (kg/kg)
1430      REAL,DIMENSION(IMS:IME,KMS:KME,JMS:JME),INTENT(OUT) :: RQCBLTEN ! tendency for cloud water mixing ratio (kg/kg)
1431      REAL,DIMENSION(IMS:IME,KMS:KME,JMS:JME),INTENT(OUT) :: WU ! turbulent flux of momentum (x)
1432      REAL,DIMENSION(IMS:IME,KMS:KME,JMS:JME),INTENT(OUT) :: WV ! turbulent flux of momentum (y)
1433      REAL,DIMENSION(IMS:IME,KMS:KME,JMS:JME),INTENT(OUT) :: WT ! turbulent flux of potential temperature
1434      REAL,DIMENSION(IMS:IME,KMS:KME,JMS:JME),INTENT(OUT) :: WQ ! turbulent flux of water vapor
1435! Parameters
1436     REAL ELOCP
1437! locals (same meaning as above, but 1D)
1438
1439      real u1d(kms:kme),v1d(kms:kme),exch_h1d(kms:kme)
1440      real the1d(kms:kme) ! Equivalent potential temperature
1441      real exch_m1d(kms:kme),qv1d(kms:kme),qc1d(kms:kme)
1442      real dz1d(kms:kme),rho1d(kms:kme),rhoz1d(kms:kme)
1443      real sf1d(kms:kme),vl1d(kms:kme)   
1444      real a_u1d(kms:kme),b_u1d(kms:kme)
1445      real a_v1d(kms:kme),b_v1d(kms:kme)
1446      real a_t1d(kms:kme),b_t1d(kms:kme)
1447      real a_q1d(kms:kme),b_q1d(kms:kme)
1448      real a_qc1d(kms:kme),b_qc1d(kms:kme)
1449      real wu1d(kms:kme),wv1d(kms:kme),wt1d(kms:kme),wq1d(kms:kme),wqc1d(kms:kme)
1450      real thnew
1451!
1452      integer i,k,j 
1453!----------------------------------------------------------------------
1454      ELOCP=2.72E6/CP
1455      u1d=0.
1456      v1d=0.
1457      exch_h1d=0.
1458      exch_m1d=0.
1459      qv1d=0.
1460      qc1d=0.
1461      dz1d=0.
1462      rho1d=0.
1463      rhoz1d=0.
1464      sf1d=0.
1465      vl1d=0.
1466      a_u1d=0.
1467      a_v1d=0.
1468      a_t1d=0.
1469      a_q1d=0.
1470      a_qc1d=0.
1471      b_u1d=0.
1472      b_v1d=0.
1473      b_t1d=0.
1474      b_q1d=0.
1475      b_qc1d=0.
1476       
1477      do j=jts,jte
1478      do i=its,ite
1479
1480! put three D variables in temporary 1D variables
1481
1482       do k=kts,kte
1483        u1d(k)=U(i,k,j)
1484        v1d(k)=V(i,k,j)
1485        the1d(k)=TH(i,k,j)*(QC(i,k,j)*(-ELOCP/T(i,k,j))+1)
1486        qv1d(k)=qv(i,k,j)
1487        dz1d(k)=dz(i,k,j)
1488        rho1d(k)=rho(i,k,j)
1489        a_u1d(k)=a_u(i,k,j)
1490        b_u1d(k)=b_u(i,k,j)
1491        a_v1d(k)=a_v(i,k,j)
1492        b_v1d(k)=b_v(i,k,j)
1493        a_t1d(k)=a_t(i,k,j)
1494        b_t1d(k)=b_t(i,k,j)
1495        a_q1d(k)=a_q(i,k,j)
1496        b_q1d(k)=b_q(i,k,j)
1497        a_qc1d(k)=0.
1498        b_qc1d(k)=0.
1499        vl1d(k)=vl(i,k,j)
1500        sf1d(k)=sf(i,k,j)
1501       enddo
1502       sf1d(kte+1)=1.
1503       do k=kts,kte   
1504        exch_h1d(k)=exch_h(i,k,j)
1505        exch_m1d(k)=exch_m(i,k,j)
1506       enddo
1507       exch_h1d(kts)=0.
1508!       exch_h1d(kte+1)=0 
1509       exch_m1d(kts)=0.
1510!       exch_m1d(kte+1)=0
1511        rhoz1d(kts)=rho1d(kts)
1512        do k=kts+1,kte
1513         rhoz1d(k)=(rho1d(k)*dz1d(k-1)+rho1d(k-1)*dz1d(k))/       &
1514     &                      (dz1d(k-1)+dz1d(k))
1515        enddo
1516        rhoz1d(kte+1)=rho1d(kte)
1517
1518
1519! solve the diffusion for x-component of the wind   
1520         
1521       call diff(kms,kme,kts,kte,dt,u1d,rho1d,rhoz1d,exch_m1d,a_u1d,b_u1d,sf1d, &
1522     &            vl1d,dz1d,wu1d)
1523
1524! solve the diffusion for y-component of the wind             
1525
1526       call diff(kms,kme,kts,kte,dt,v1d,rho1d,rhoz1d,exch_m1d,a_v1d,b_v1d,sf1d, &
1527     &            vl1d,dz1d,wv1d)
1528
1529! solve the diffusion for equivalent potential temperature
1530
1531       call diff(kms,kme,kts,kte,dt,the1d,rho1d,rhoz1d,exch_h1d,a_t1d,b_t1d,sf1d, &
1532     &            vl1d,dz1d,wt1d)
1533
1534! solve the diffusion for the water vapor mixing ratio
1535
1536       call diff(kms,kme,kts,kte,dt,qv1d,rho1d,rhoz1d,exch_h1d,a_q1d,b_q1d,sf1d, &
1537     &            vl1d,dz1d,wq1d)
1538
1539! solve the diffusion for the cloud water mixing ratio
1540
1541       call diff(kms,kme,kts,kte,dt,qc1d,rho1d,rhoz1d,exch_h1d,a_qc1d,b_qc1d,sf1d, &
1542     &            vl1d,dz1d,wqc1d)       
1543
1544!     
1545! compute the tendencies
1546
1547        do k=kts,kte
1548          rublten(i,k,j)=(u1d(k)-u(i,k,j))/dt
1549          rvblten(i,k,j)=(v1d(k)-v(i,k,j))/dt
1550          thnew=the1d(k)/(QC(i,k,j)*(-ELOCP/T(i,k,j))+1)
1551          rthblten(i,k,j)=(thnew-th(i,k,j))/dt
1552          rqvblten(i,k,j)=(qv1d(k)-qv(i,k,j))/dt
1553          rqcblten(i,k,j)=(qc1d(k)-qc(i,k,j))/dt
1554          wu(i,k,j)=wu1d(k)
1555          wv(i,k,j)=wv1d(k)
1556          wt(i,k,j)=wt1d(k)
1557          wq(i,k,j)=wq1d(k)
1558        enddo
1559      enddo
1560      enddo
1561!!!!!!!!!!!!
1562
1563       
1564      END SUBROUTINE diff3d
1565! ===6=8===============================================================72
1566! ===6=8===============================================================72
1567
1568       subroutine diff(kms,kme,kts,kte,dt,co,da,daz,cd,aa,bb,sf,vl,dz,fc)
1569
1570!------------------------------------------------------------------------
1571!           Calculation of the diffusion in 1D
1572!------------------------------------------------------------------------
1573!  - Input:
1574!       nz    : number of points
1575!       iz1   : first calculated point
1576!       co    : concentration of the variable of interest
1577!       dz    : vertical levels
1578!       cd    : diffusion coefficients
1579!       da    : density of the air at the center
1580!       daz   : density of the air at the face
1581!       dt    : diffusion time step
1582!  - Output:
1583!       co :concentration of the variable of interest
1584
1585!  - Internal:
1586!       cddz  : constant terms in the equations
1587!---------------------------------------------------------------------
1588
1589        implicit none
1590        integer iz,iz1,izf
1591        integer kms,kme,kts,kte
1592        real dt,dzv
1593        real co(kms:kme),cd(kms:kme),dz(kms:kme)
1594        real da(kms:kme),daz(kms:kme)
1595        real cddz(kms:kme),fc(kms:kme),df(kms:kme)
1596        real a(kms:kme,3),c(kms:kme)
1597        real sf(kms:kme),vl(kms:kme)
1598        real aa(kms:kme),bb(kms:kme)
1599
1600       
1601! Compute cddz=2*cd/dz
1602
1603        cddz(kts)=sf(kts)*daz(kts)*cd(kts)/dz(kts)
1604        do iz=kts+1,kte
1605         cddz(iz)=2.*sf(iz)*daz(iz)*cd(iz)/(dz(iz)+dz(iz-1))
1606        enddo
1607        cddz(kte+1)=sf(kte+1)*daz(kte+1)*cd(kte+1)/dz(kte)
1608
1609          iz1=1
1610          izf=1
1611
1612          do iz=iz1,kte-1
1613
1614           dzv=vl(iz)*dz(iz)
1615           a(iz,1)=-cddz(iz)*dt/dzv/da(iz)
1616           a(iz,2)=1+dt*(cddz(iz)+cddz(iz+1))/dzv/da(iz)-aa(iz)*dt
1617           a(iz,3)=-cddz(iz+1)*dt/dzv/da(iz)
1618           c(iz)=co(iz)+bb(iz)*dt
1619          enddo
1620
1621          do iz=kte-(izf-1),kte
1622           a(iz,1)=0.
1623           a(iz,2)=1
1624           a(iz,3)=0.
1625           c(iz)=co(iz)
1626          enddo
1627          call invert (kms,kme,kts,kte,a,c,co)
1628           
1629!let compute the fluxes, as diagnostic variable
1630
1631          do iz=kts,iz1
1632           fc(iz)=0.
1633          enddo
1634
1635          do iz=iz1+1,kte
1636           fc(iz)=-(cddz(iz)*(co(iz)-co(iz-1)))/da(iz)
1637          enddo
1638
1639
1640
1641       return
1642       end subroutine diff
1643! ===6=8===============================================================72
1644
1645       subroutine invert(kms,kme,kts,kte,a,c,x)
1646
1647!ccccccccccccccccccccccccccccccc
1648! Aim: Inversion and resolution of a tridiagonal matrix
1649!          A X = C
1650! Input:
1651!  a(*,1) lower diagonal (Ai,i-1)
1652!  a(*,2) principal diagonal (Ai,i)
1653!  a(*,3) upper diagonal (Ai,i+1)
1654!  c
1655! Output
1656!  x     results
1657!ccccccccccccccccccccccccccccccc
1658
1659       implicit none
1660       integer kms,kme,kts,kte,in
1661       real a(kms:kme,3),c(kms:kme),x(kms:kme)
1662
1663        do in=kte-1,kts,-1
1664         c(in)=c(in)-a(in,3)*c(in+1)/a(in+1,2)
1665         a(in,2)=a(in,2)-a(in,3)*a(in+1,1)/a(in+1,2)
1666        enddo
1667
1668        do in=kts+1,kte
1669         c(in)=c(in)-a(in,1)*c(in-1)/a(in-1,2)
1670        enddo
1671
1672        do in=kts,kte
1673         x(in)=c(in)/a(in,2)
1674        enddo
1675
1676        return
1677        end subroutine invert
1678
1679! ===6=8===============================================================72
1680
1681
1682
1683
1684
1685
1686
1687
1688
1689
1690
1691
1692
1693END MODULE module_pbl_driver
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.