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

Last change on this file since 1 was 1, checked in by lfita, 10 years ago
  • -- --- Opening of the WRF+LMDZ coupling repository --- -- -

WRF: version v3.3
LMDZ: version v1818

More details in:

File size: 12.5 KB
Line 
1!WRF:MODEL_LAYER:PHYSICS
2!
3MODULE module_sf_idealscmsfclay
4
5CONTAINS
6
7!-------------------------------------------------------------------
8   SUBROUTINE idealscmsfclay(u3d,v3d,th3d,qv3d,p3d,pi3d,rho,z,ht,         &
9                     cp,g,rovcp,r,xlv,psfc,chs,chs2,cqs2,cpm,      &
10                     znt,ust,mavail,xland,                         &
11                     hfx,qfx,lh,tsk,flhc,flqc,qgh,qsfc,            &
12                     u10,v10,th2,t2,q2,                            &
13                     svp1,svp2,svp3,svpt0,ep1,ep2,                 &
14                     karman,fCor,exch_temf,                          &
15                     hfx_force, lh_force, tsk_force,               &
16                     hfx_force_tend, lh_force_tend, tsk_force_tend, &
17                     dt,itimestep,                                 &
18                     ids,ide, jds,jde, kds,kde,                    &
19                     ims,ime, jms,jme, kms,kme,                    &
20                     its,ite, jts,jte, kts,kte                    &
21                     )
22!-------------------------------------------------------------------
23      IMPLICIT NONE
24!-------------------------------------------------------------------
25!-- u3d         3D u-velocity interpolated to theta points (m/s)
26!-- v3d         3D v-velocity interpolated to theta points (m/s)
27!-- th3d        potential temperature (K)
28!-- qv3d        3D water vapor mixing ratio (Kg/Kg)
29!-- p3d         3D pressure (Pa)
30!-- cp          heat capacity at constant pressure for dry air (J/kg/K)
31!-- g           acceleration due to gravity (m/s^2)
32!-- rovcp       R/CP
33!-- r           gas constant for dry air (J/kg/K)
34!-- xlv         latent heat of vaporization for water (J/kg)
35!-- psfc        surface pressure (Pa)
36!-- chs         heat/moisture exchange coefficient for LSM (m/s)
37!-- chs2
38!-- cqs2
39!-- cpm
40!-- znt         roughness length (m)
41!-- ust         u* in similarity theory (m/s)
42!-- mavail      surface moisture availability (between 0 and 1)
43!-- xland       land mask (1 for land, 2 for water)
44!-- hfx         upward heat flux at the surface (W/m^2)
45!-- qfx         upward moisture flux at the surface (kg/m^2/s)
46!-- lh          net upward latent heat flux at surface (W/m^2)
47!-- tsk         surface temperature (K)
48!-- flhc        exchange coefficient for heat (W/m^2/K)
49!-- flqc        exchange coefficient for moisture (kg/m^2/s)
50!-- qgh         lowest-level saturated mixing ratio
51!-- qsfc        ground saturated mixing ratio
52!-- u10         diagnostic 10m u wind
53!-- v10         diagnostic 10m v wind
54!-- th2         diagnostic 2m theta (K)
55!-- t2          diagnostic 2m temperature (K)
56!-- q2          diagnostic 2m mixing ratio (kg/kg)
57!-- svp1        constant for saturation vapor pressure (kPa)
58!-- svp2        constant for saturation vapor pressure (dimensionless)
59!-- svp3        constant for saturation vapor pressure (K)
60!-- svpt0       constant for saturation vapor pressure (K)
61!-- ep1         constant for virtual temperature (R_v/R_d - 1) (dimensionless)
62!-- ep2         constant for specific humidity calculation
63!               (R_d/R_v) (dimensionless)
64!-- karman      Von Karman constant
65!-- fCor        Coriolis parameter
66!-- ids         start index for i in domain
67!-- ide         end index for i in domain
68!-- jds         start index for j in domain
69!-- jde         end index for j in domain
70!-- kds         start index for k in domain
71!-- kde         end index for k in domain
72!-- ims         start index for i in memory
73!-- ime         end index for i in memory
74!-- jms         start index for j in memory
75!-- jme         end index for j in memory
76!-- kms         start index for k in memory
77!-- kme         end index for k in memory
78!-- its         start index for i in tile
79!-- ite         end index for i in tile
80!-- jts         start index for j in tile
81!-- jte         end index for j in tile
82!-- kts         start index for k in tile
83!-- kte         end index for k in tile
84!-------------------------------------------------------------------
85      INTEGER,  INTENT(IN )   ::        ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
86                                        ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
87                                        its,ite, jts,jte, kts,kte
88!                                                               
89      REAL,     DIMENSION( ims:ime, kms:kme, jms:jme )           , &
90                INTENT(IN   ) :: u3d, v3d, th3d, qv3d, p3d, pi3d, rho, z
91      REAL,     DIMENSION( ims:ime, jms:jme )                    , &
92                INTENT(IN   ) :: mavail, xland, fCor, ht, psfc, znt
93      REAL,     DIMENSION( ims:ime, jms:jme )                    , &
94                INTENT(INOUT) :: hfx, qfx, lh, flhc, flqc, tsk
95      REAL,     DIMENSION( ims:ime, jms:jme )                    , &
96                INTENT(INOUT) :: ust, chs2, cqs2, chs, cpm, qgh, qsfc
97      REAL,     DIMENSION( ims:ime, jms:jme )                    , &
98                INTENT(OUT  ) :: u10, v10, th2, t2, q2
99      REAL,     DIMENSION( ims:ime, jms:jme )           , &
100                INTENT(  OUT) :: exch_temf
101                                       
102      REAL,     INTENT(INOUT) :: hfx_force, lh_force, tsk_force
103      REAL,     INTENT(IN   ) :: hfx_force_tend, lh_force_tend, tsk_force_tend
104      REAL,     INTENT(IN   ) :: dt
105      INTEGER,  INTENT(IN   ) :: itimestep
106
107      REAL,     INTENT(IN   ) :: cp,g,rovcp,r,xlv
108      REAL,     INTENT(IN   ) :: svp1,svp2,svp3,svpt0
109      REAL,     INTENT(IN   ) :: ep1,ep2,karman
110!
111! LOCAL VARS
112
113      INTEGER ::  J
114!
115! WA 1/6/10 This routine just populates HFX, QFX, and TSK
116! with the suitable converted forcing values.
117! Note that flhc,flqc are not populated, this will NOT WORK with
118! an LSM.
119
120   ! Update forcing fluxes to the current timestep
121   hfx_force = hfx_force + dt*hfx_force_tend
122   lh_force  = lh_force  + dt*lh_force_tend
123   tsk_force = tsk_force + dt*tsk_force_tend
124
125      DO J=jts,jte
126
127        CALL idealscmsfclay1d(j,u1d=u3d(ims,kms,j),v1d=v3d(ims,kms,j),     &
128                th1d=th3d(ims,kms,j),qv1d=qv3d(ims,kms,j),p1d=p3d(ims,kms,j), &
129                pi1d=pi3d(ims,kms,j),rho=rho(ims,kms,j),z=z(ims,kms,j),&
130                zsrf=ht(ims,j),      &
131                cp=cp,g=g,rovcp=rovcp,r=r,xlv=xlv,psfc=psfc(ims,j),    &
132                chs=chs(ims,j),chs2=chs2(ims,j),cqs2=cqs2(ims,j),      &
133                cpm=cpm(ims,j),znt=znt(ims,j),ust=ust(ims,j),          &
134                mavail=mavail(ims,j),xland=xland(ims,j),    &
135                hfx=hfx(ims,j),qfx=qfx(ims,j),lh=lh(ims,j),tsk=tsk(ims,j), &
136                flhc=flhc(ims,j),flqc=flqc(ims,j),qgh=qgh(ims,j),      &
137                qsfc=qsfc(ims,j),u10=u10(ims,j),v10=v10(ims,j),        &
138                th2=th2(ims,j),t2=t2(ims,j),q2=q2(ims,j),        &
139                svp1=svp1,svp2=svp2,svp3=svp3,svpt0=svpt0,             &
140                ep1=ep1,ep2=ep2,karman=karman,fCor=fCor(ims,j),  &
141                exch_temfx=exch_temf(ims,j),                     &
142                hfx_force=hfx_force,lh_force=lh_force,tsk_force=tsk_force, &
143                hfx_force_tend=hfx_force_tend,                         &
144                lh_force_tend=lh_force_tend,                           &
145                tsk_force_tend=tsk_force_tend,                         &
146                dt=dt,itimestep=itimestep,                             &
147                ids=ids,ide=ide, jds=jds,jde=jde, kds=kds,kde=kde,     &
148                ims=ims,ime=ime, jms=jms,jme=jme, kms=kms,kme=kme,     &
149                its=its,ite=ite, jts=jts,jte=jte, kts=kts,kte=kte      &
150                                                                   )
151      ENDDO
152
153   END SUBROUTINE idealscmsfclay
154
155
156!-------------------------------------------------------------------
157   SUBROUTINE idealscmsfclay1d(j,u1d,v1d,th1d,qv1d,p1d, &
158                pi1d,rho,z,zsrf,cp,g,rovcp,r,xlv,psfc,    &
159                chs,chs2,cqs2,cpm,znt,ust,          &
160                mavail,xland,hfx,qfx,lh,tsk, &
161                flhc,flqc,qgh,qsfc,u10,v10,        &
162                th2,t2,q2,svp1,svp2,svp3,svpt0,             &
163                ep1,ep2,karman,fCor,  &
164                exch_temfx,           &
165                hfx_force,lh_force,tsk_force, &
166                hfx_force_tend,lh_force_tend,tsk_force_tend, &
167                dt,itimestep,                                 &
168                ids,ide, jds,jde, kds,kde,                    &
169                ims,ime, jms,jme, kms,kme,                    &
170                its,ite, jts,jte, kts,kte                    &
171                     )
172!!-------------------------------------------------------------------
173      IMPLICIT NONE
174!!-------------------------------------------------------------------
175      INTEGER,  INTENT(IN   ) ::        ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
176                                        ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
177                                        its,ite, jts,jte, kts,kte, &
178                                        j
179                                                               
180      REAL,     DIMENSION( ims:ime ), INTENT(IN   ) ::             &
181                                        u1d,v1d,qv1d,p1d,th1d,pi1d,rho,z,zsrf
182      REAL,     INTENT(IN   ) ::        cp,g,rovcp,r,xlv
183      REAL,     DIMENSION( ims:ime ), INTENT(IN   ) :: psfc,znt
184      REAL,     DIMENSION( ims:ime ), INTENT(INOUT) ::             &
185                                        chs,chs2,cqs2,cpm,ust
186      REAL,     DIMENSION( ims:ime ), INTENT(IN   ) :: mavail,xland
187      REAL,     DIMENSION( ims:ime ), INTENT(INOUT) ::             &
188                                        hfx,qfx,lh
189      REAL,     DIMENSION( ims:ime ), INTENT(INOUT) :: tsk
190      REAL,     DIMENSION( ims:ime ), INTENT(  OUT) ::             &
191                                        flhc,flqc
192      REAL,     DIMENSION( ims:ime ), INTENT(INOUT) ::             &
193                                        qgh,qsfc
194      REAL,     DIMENSION( ims:ime ), INTENT(  OUT) ::             &
195                                        u10,v10,th2,t2,q2
196      REAL,     INTENT(IN   ) ::        svp1,svp2,svp3,svpt0
197      REAL,     INTENT(IN   ) ::        ep1,ep2,karman
198      REAL,     DIMENSION( ims:ime ), INTENT(IN   ) :: fCor
199      REAL,     DIMENSION( ims:ime ), INTENT(  OUT) :: exch_temfx
200      REAL,     INTENT(INOUT) ::        hfx_force,lh_force,tsk_force
201      REAL,     INTENT(IN   ) ::   hfx_force_tend,lh_force_tend,tsk_force_tend
202      REAL,     INTENT(IN   ) :: dt
203      INTEGER,  INTENT(IN   ) :: itimestep
204!
205!! LOCAL VARS
206! TE model constants
207   logical, parameter :: MFopt = .true.  ! Use mass flux or not
208   real, parameter :: TEmin = 1e-3
209   real, parameter :: ftau0 = 0.17
210   real, parameter :: fth0 = 0.145
211   real, parameter :: Cf = 0.185
212   real, parameter :: CN = 2.0
213!   real, parameter :: Ceps = ftau0**1.5
214   real, parameter :: Ceps = 0.070
215   real, parameter :: Cgamma = Ceps
216   real, parameter :: Cphi = Ceps
217!   real, parameter :: PrT0 = Cphi/Ceps * ftau0**2. / 2 / fth0**2.
218   real, parameter :: PrT0 = Cphi/Ceps * ftau0**2 / 2. / fth0**2
219!
220   integer :: i
221   real :: e1
222   real, dimension( its:ite)    ::  wstr, ang, wm
223   real, dimension( its:ite)    ::  z0t
224   real, dimension( its:ite) :: dthdz, dqtdz, dudz, dvdz
225   real, dimension( its:ite) :: lepsmin
226   real, dimension( its:ite) :: thetav
227   real, dimension( its:ite) :: zt,zm
228   real, dimension( its:ite) :: N2, S, Ri, beta, ftau, fth, ratio
229   real, dimension( its:ite) :: TKE, TE2
230   real, dimension( its:ite) :: ustrtilde, linv, leps
231   real, dimension( its:ite) :: km, kh
232   real, dimension( its:ite) :: qsfc_air
233!!-------------------------------------------------------------------
234
235!!!!!!! ******
236! WA Known outages:  None
237
238   do i = its,ite      ! Main loop
239
240      ! WA 1/6/10 This routine just populates HFX, QFX, and TSK
241      ! with the suitable converted forcing values.
242
243      ! Surface fluxes
244      ust(i) = sqrt(ftau(i)/ftau0) * sqrt(u1d(i)**2. + v1d(i)**2.) * leps(i) / log(zm(i)/znt(i)) / zt(i)
245      ang(i) = atan2(v1d(i),u1d(i))
246
247      ! Populate surface heat and moisture fluxes
248      hfx(i) = hfx_force
249      lh(i)  = lh_force
250      qfx(i) = lh(i) / xlv
251      tsk(i) = tsk_force
252
253      ! Populate exchange coefficients
254      flhc(i) = hfx(i) / (tsk(i) - th1d(i)*pi1d(i))
255      exch_temfx(i)  = flhc(i) / (rho(i) * cp)
256      ! flqc(i) = qfx(i) / (qsfc_air(i) - qv1d(i))
257      flqc(i) = exch_temfx(i) * mavail(i)
258
259   end do  ! Main loop
260
261   END SUBROUTINE idealscmsfclay1d
262
263!====================================================================
264   SUBROUTINE idealscmsfclayinit( allowed_to_read )         
265
266   LOGICAL , INTENT(IN)      ::      allowed_to_read
267
268   END SUBROUTINE idealscmsfclayinit
269
270!-------------------------------------------------------------------         
271
272END MODULE module_sf_idealscmsfclay
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.