source: lmdz_wrf/trunk/WRFV3/phys/module_cu_gd.F @ 2295

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WRF: version v3.3
LMDZ: version v1818

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Line 
1!WRF:MODEL_LAYER:PHYSICS
2!
3
4MODULE module_cu_gd
5
6CONTAINS
7
8!-------------------------------------------------------------
9   SUBROUTINE GRELLDRV(                                         &
10               DT,itimestep,DX                                  &
11              ,rho,RAINCV,PRATEC                                &
12              ,U,V,t,W,q,p,pi                                   &
13              ,dz8w,p8w,XLV,CP,G,r_v                            &
14              ,STEPCU,htop,hbot                                 &
15              ,CU_ACT_FLAG,warm_rain                            &
16              ,APR_GR,APR_W,APR_MC,APR_ST,APR_AS                &
17              ,APR_CAPMA,APR_CAPME,APR_CAPMI                    &
18              ,MASS_FLUX,XF_ENS,PR_ENS,HT,XLAND,gsw             &
19              ,GDC,GDC2                                         &
20              ,ensdim,maxiens,maxens,maxens2,maxens3            &
21              ,ids,ide, jds,jde, kds,kde                        &
22              ,ims,ime, jms,jme, kms,kme                        &
23              ,its,ite, jts,jte, kts,kte                        &
24              ,periodic_x,periodic_y                            &
25              ,RQVCUTEN,RQCCUTEN,RQICUTEN                       &
26              ,RQVFTEN,RQVBLTEN                                 &
27              ,RTHFTEN,RTHCUTEN,RTHRATEN,RTHBLTEN               &
28              ,F_QV    ,F_QC    ,F_QR    ,F_QI    ,F_QS         &
29              ,CFU1,CFD1,DFU1,EFU1,DFD1,EFD1,f_flux             )
30
31!-------------------------------------------------------------
32   IMPLICIT NONE
33!-------------------------------------------------------------
34   INTEGER,      INTENT(IN   ) ::                               &
35                                  ids,ide, jds,jde, kds,kde,    &
36                                  ims,ime, jms,jme, kms,kme,    &
37                                  its,ite, jts,jte, kts,kte
38   LOGICAL periodic_x,periodic_y
39
40   integer, intent (in   )              ::                      &
41                       ensdim,maxiens,maxens,maxens2,maxens3
42 
43   INTEGER,      INTENT(IN   ) :: STEPCU, ITIMESTEP
44   LOGICAL,      INTENT(IN   ) :: warm_rain
45
46   REAL,         INTENT(IN   ) :: XLV, R_v
47   REAL,         INTENT(IN   ) :: CP,G
48
49   REAL,  DIMENSION( ims:ime , kms:kme , jms:jme )         ,    &
50          INTENT(IN   ) ::                                      &
51                                                          U,    &
52                                                          V,    &
53                                                          W,    &
54                                                         pi,    &
55                                                          t,    &
56                                                          q,    &
57                                                          p,    &
58                                                       dz8w,    &
59                                                       p8w,    &
60                                                        rho
61   REAL,  DIMENSION( ims:ime , kms:kme , jms:jme )         ,    &
62          OPTIONAL                                         ,    &
63          INTENT(INOUT   ) ::                                   &
64               GDC,GDC2
65
66
67   REAL, DIMENSION( ims:ime , jms:jme ),INTENT(IN) :: GSW,HT,XLAND
68!
69   REAL, INTENT(IN   ) :: DT, DX
70!
71
72   REAL, DIMENSION( ims:ime , jms:jme ),                        &
73         INTENT(INOUT) ::         RAINCV, PRATEC, MASS_FLUX,    &
74                          APR_GR,APR_W,APR_MC,APR_ST,APR_AS,    &
75                              APR_CAPMA,APR_CAPME,APR_CAPMI,htop,hbot
76!+lxz
77!  REAL, DIMENSION( ims:ime , jms:jme ) :: & !, INTENT(INOUT) ::       &
78!        HTOP,     &! highest model layer penetrated by cumulus since last reset in radiation_driver
79!        HBOT       ! lowest  model layer penetrated by cumulus since last reset in radiation_driver
80!                   ! HBOT>HTOP follow physics leveling convention
81
82   LOGICAL, DIMENSION( ims:ime , jms:jme ),                     &
83         INTENT(INOUT) ::                       CU_ACT_FLAG
84
85!
86! Optionals
87!
88   REAL, DIMENSION( ims:ime , kms:kme , jms:jme ),              &
89         OPTIONAL,                                              &
90         INTENT(INOUT) ::                           RTHFTEN,    &
91                                                    RQVFTEN
92
93   REAL, DIMENSION( ims:ime , kms:kme , jms:jme ),              &
94         OPTIONAL,                                              &
95         INTENT(IN   ) ::                                       &
96                                                   RTHRATEN,    &
97                                                   RTHBLTEN,    &
98                                                   RQVBLTEN
99   REAL, DIMENSION( ims:ime , kms:kme , jms:jme ),              &
100         OPTIONAL,                                              &
101         INTENT(INOUT) ::                                       &
102                                                   RTHCUTEN,    &
103                                                   RQVCUTEN,    &
104                                                   RQCCUTEN,    &
105                                                   RQICUTEN
106   REAL, DIMENSION( ims:ime , kms:kme , jms:jme ),              &
107         OPTIONAL,                                              &
108         INTENT(INOUT) ::                                       &
109                                                   CFU1,        &
110                                                   CFD1,        &
111                                                   DFU1,        &
112                                                   EFU1,        &
113                                                   DFD1,        &
114                                                   EFD1
115!
116! Flags relating to the optional tendency arrays declared above
117! Models that carry the optional tendencies will provdide the
118! optional arguments at compile time; these flags all the model
119! to determine at run-time whether a particular tracer is in
120! use or not.
121!
122   LOGICAL, OPTIONAL ::                                      &
123                                                   F_QV      &
124                                                  ,F_QC      &
125                                                  ,F_QR      &
126                                                  ,F_QI      &
127                                                  ,F_QS
128   LOGICAL, intent(in), OPTIONAL ::                f_flux
129
130
131
132! LOCAL VARS
133     real,    dimension ( ims:ime , jms:jme , 1:ensdim) ::      &
134        massfln,xf_ens,pr_ens
135     real,    dimension (its:ite,kts:kte+1) ::                    &
136        OUTT,OUTQ,OUTQC,phh,cupclw,     &
137        outCFU1,outCFD1,outDFU1,outEFU1,outDFD1,outEFD1
138     logical :: l_flux
139     real,    dimension (its:ite)         ::                    &
140        pret, ter11, aa0, fp
141!+lxz
142     integer, dimension (its:ite) ::                            &
143        kbcon, ktop
144!.lxz
145     integer, dimension (its:ite,jts:jte) ::                    &
146        iact_old_gr
147     integer :: ichoice,iens,ibeg,iend,jbeg,jend
148
149!
150! basic environmental input includes moisture convergence (mconv)
151! omega (omeg), windspeed (us,vs), and a flag (aaeq) to turn off
152! convection for this call only and at that particular gridpoint
153!
154     real,    dimension (its:ite,kts:kte+1) ::                    &
155        T2d,TN,q2d,qo,PO,P2d,US,VS,omeg
156     real, dimension (its:ite)            ::                    &
157        Z1,PSUR,AAEQ,direction,mconv,cuten,umean,vmean,pmean
158
159   INTEGER :: i,j,k,ICLDCK,ipr,jpr
160   REAL    :: tcrit,dp,dq
161   INTEGER :: itf,jtf,ktf
162   REAL    :: rkbcon,rktop        !-lxz
163
164   l_flux=.FALSE.
165   if (present(f_flux)) l_flux=f_flux
166   if (l_flux) then
167      l_flux = l_flux .and. present(cfu1) .and. present(cfd1)   &
168               .and. present(dfu1) .and. present(efu1)          &
169               .and. present(dfd1) .and. present(efd1)
170   endif
171
172   ichoice=0
173   iens=1
174     ipr=0
175     jpr=0
176
177   IF ( periodic_x ) THEN
178      ibeg=max(its,ids)
179      iend=min(ite,ide-1)
180   ELSE
181      ibeg=max(its,ids+4)
182      iend=min(ite,ide-5)
183   END IF
184   IF ( periodic_y ) THEN
185      jbeg=max(jts,jds)
186      jend=min(jte,jde-1)
187   ELSE
188      jbeg=max(jts,jds+4)
189      jend=min(jte,jde-5)
190   END IF
191
192
193   tcrit=258.
194
195   itf=MIN(ite,ide-1)
196   ktf=MIN(kte,kde-1)
197   jtf=MIN(jte,jde-1)
198!                                                                     
199     DO 100 J = jts,jtf 
200     DO I= its,itf
201        cuten(i)=0.
202        iact_old_gr(i,j)=0
203        mass_flux(i,j)=0.
204        pratec(i,j) = 0.
205        raincv(i,j)=0.
206        CU_ACT_FLAG(i,j) = .true.
207     ENDDO
208     DO k=1,ensdim
209     DO I= its,itf
210        massfln(i,j,k)=0.
211     ENDDO
212     ENDDO
213#if ( EM_CORE == 1 )
214     DO k= kts,ktf
215     DO I= its,itf
216        RTHFTEN(i,k,j)=(RTHFTEN(i,k,j)+RTHRATEN(i,k,j)+RTHBLTEN(i,k,j))*pi(i,k,j)
217        RQVFTEN(i,k,j)=RQVFTEN(i,k,j)+RQVBLTEN(i,k,j)
218     ENDDO
219     ENDDO
220#endif
221     !  put hydrostatic pressure on half levels
222     DO K=kts,ktf
223     DO I=ITS,ITF
224         phh(i,k) = p(i,k,j)
225     ENDDO
226     ENDDO
227     DO I=ITS,ITF
228         PSUR(I)=p8w(I,1,J)*.01
229         TER11(I)=HT(i,j)
230         mconv(i)=0.
231         aaeq(i)=0.
232         direction(i)=0.
233         pret(i)=0.
234         umean(i)=0.
235         vmean(i)=0.
236         pmean(i)=0.
237     ENDDO
238     DO K=kts,ktf
239     DO I=ITS,ITF
240         omeg(i,k)=0.
241!        cupclw(i,k)=0.
242         po(i,k)=phh(i,k)*.01
243         P2d(I,K)=PO(i,k)
244         US(I,K) =u(i,k,j)
245         VS(I,K) =v(i,k,j)
246         T2d(I,K)=t(i,k,j)
247         q2d(I,K)=q(i,k,j)
248         omeg(I,K)= -g*rho(i,k,j)*w(i,k,j)
249         TN(I,K)=t2d(i,k)+RTHFTEN(i,k,j)*dt
250         IF(TN(I,K).LT.200.)TN(I,K)=T2d(I,K)
251         QO(I,K)=q2d(i,k)+RQVFTEN(i,k,j)*dt
252         IF(Q2d(I,K).LT.1.E-08)Q2d(I,K)=1.E-08
253         IF(QO(I,K).LT.1.E-08)QO(I,K)=1.E-08
254         OUTT(I,K)=0.
255         OUTQ(I,K)=0.
256         OUTQC(I,K)=0.
257!        RTHFTEN(i,k,j)=0.
258!        RQVFTEN(i,k,j)=0.
259     ENDDO
260     ENDDO
261      do k=  kts+1,ktf-1
262      DO I = its,itf
263         if((p2d(i,1)-p2d(i,k)).gt.150.and.p2d(i,k).gt.300)then
264            dp=-.5*(p2d(i,k+1)-p2d(i,k-1))
265            umean(i)=umean(i)+us(i,k)*dp
266            vmean(i)=vmean(i)+vs(i,k)*dp
267            pmean(i)=pmean(i)+dp
268         endif
269      enddo
270      enddo
271      DO I = its,itf
272         umean(i)=umean(i)/pmean(i)
273         vmean(i)=vmean(i)/pmean(i)
274         direction(i)=(atan2(umean(i),vmean(i))+3.1415926)*57.29578
275         if(direction(i).gt.360.)direction(i)=direction(i)-360.
276      ENDDO
277      DO K=kts,ktf-1
278      DO I = its,itf
279        dq=(q2d(i,k+1)-q2d(i,k))
280        mconv(i)=mconv(i)+omeg(i,k)*dq/g
281      ENDDO
282      ENDDO
283      DO I = its,itf
284        if(mconv(i).lt.0.)mconv(i)=0.
285      ENDDO
286!
287!---- CALL CUMULUS PARAMETERIZATION
288!
289      CALL CUP_enss(outqc,j,AAEQ,T2d,Q2d,TER11,TN,QO,PO,PRET,     &
290           P2d,OUTT,OUTQ,DT,PSUR,US,VS,tcrit,iens,                &
291           mconv,massfln,iact_old_gr,omeg,direction,MASS_FLUX,    &
292           maxiens,maxens,maxens2,maxens3,ensdim,                 &
293           APR_GR,APR_W,APR_MC,APR_ST,APR_AS,                     &
294           APR_CAPMA,APR_CAPME,APR_CAPMI,kbcon,ktop,              &
295           xf_ens,pr_ens,XLAND,gsw,cupclw,                        &
296           xlv,r_v,cp,g,ichoice,ipr,jpr,                          &
297           outCFU1,outCFD1,outDFU1,outEFU1,outDFD1,outEFD1,l_flux,&
298           ids,ide, jds,jde, kds,kde,                             &
299           ims,ime, jms,jme, kms,kme,                             &
300           its,ite, jts,jte, kts,kte                             )
301
302      CALL neg_check(dt,q2d,outq,outt,outqc,pret,its,ite,kts,kte,itf,ktf)
303      if(j.ge.jbeg.and.j.le.jend)then
304
305            DO I=its,itf
306!             cuten(i)=0.
307              if(i.ge.ibeg.and.i.le.iend)then
308              if(pret(i).gt.0.)then
309                 pratec(i,j)=pret(i)
310                 raincv(i,j)=pret(i)*dt
311                 cuten(i)=1.
312                 rkbcon = kte+kts - kbcon(i)
313                 rktop  = kte+kts -  ktop(i)
314                 if (ktop(i)  > HTOP(i,j)) HTOP(i,j) = ktop(i)+.001
315                 if (kbcon(i) < HBOT(i,j)) HBOT(i,j) = kbcon(i)+.001
316              endif
317              else
318               pret(i)=0.
319              endif
320            ENDDO
321            DO K=kts,ktf
322            DO I=its,itf
323               RTHCUTEN(I,K,J)=outt(i,k)*cuten(i)/pi(i,k,j)
324               RQVCUTEN(I,K,J)=outq(i,k)*cuten(i)
325            ENDDO
326            ENDDO
327
328            IF(PRESENT(RQCCUTEN)) THEN
329              IF ( F_QC ) THEN
330                DO K=kts,ktf
331                DO I=its,itf
332                   RQCCUTEN(I,K,J)=outqc(I,K)*cuten(i)
333                   IF ( PRESENT( GDC ) ) GDC(I,K,J)=CUPCLW(I,K)*cuten(i)
334                   IF ( PRESENT( GDC2 ) ) GDC2(I,K,J)=0.
335                ENDDO
336                ENDDO
337              ENDIF
338            ENDIF
339
340!......     QSTEN STORES GRAUPEL TENDENCY IF IT EXISTS, OTHERISE SNOW (V2)     
341
342            IF(PRESENT(RQICUTEN).AND.PRESENT(RQCCUTEN))THEN
343              IF (F_QI) THEN
344                DO K=kts,ktf
345                DO I=its,itf
346                   if(t2d(i,k).lt.258.)then
347                      RQICUTEN(I,K,J)=outqc(I,K)*cuten(i)
348                      RQCCUTEN(I,K,J)=0.
349                      IF ( PRESENT( GDC2 ) ) GDC2(I,K,J)=CUPCLW(I,K)*cuten(i)
350                   else
351                      RQICUTEN(I,K,J)=0.
352                      RQCCUTEN(I,K,J)=outqc(I,K)*cuten(i)
353                      IF ( PRESENT( GDC ) ) GDC(I,K,J)=CUPCLW(I,K)*cuten(i)
354                   endif
355                ENDDO
356                ENDDO
357              ENDIF
358            ENDIF
359
360            if (l_flux) then
361               DO K=kts,ktf
362               DO I=its,itf
363                  cfu1(i,k,j)=outcfu1(i,k)*cuten(i)
364                  cfd1(i,k,j)=outcfd1(i,k)*cuten(i)
365                  dfu1(i,k,j)=outdfu1(i,k)*cuten(i)
366                  efu1(i,k,j)=outefu1(i,k)*cuten(i)
367                  dfd1(i,k,j)=outdfd1(i,k)*cuten(i)
368                  efd1(i,k,j)=outefd1(i,k)*cuten(i)
369               enddo
370               enddo
371            endif
372        endif !jbeg,jend
373
374 100    continue
375
376   END SUBROUTINE GRELLDRV
377
378
379   SUBROUTINE CUP_enss(OUTQC,J,AAEQ,T,Q,Z1,                            &
380              TN,QO,PO,PRE,P,OUTT,OUTQ,DTIME,PSUR,US,VS,               &
381              TCRIT,iens,mconv,massfln,iact,                           &
382              omeg,direction,massflx,maxiens,                          &
383              maxens,maxens2,maxens3,ensdim,                           &
384              APR_GR,APR_W,APR_MC,APR_ST,APR_AS,                       &
385              APR_CAPMA,APR_CAPME,APR_CAPMI,kbcon,ktop,                &   !-lxz
386              xf_ens,pr_ens,xland,gsw,cupclw,                          &
387              xl,rv,cp,g,ichoice,ipr,jpr,                              &
388              outCFU1,outCFD1,outDFU1,outEFU1,outDFD1,outEFD1,l_flux,  &
389              ids,ide, jds,jde, kds,kde,                               &
390              ims,ime, jms,jme, kms,kme,                               &
391              its,ite, jts,jte, kts,kte                               )
392
393   IMPLICIT NONE
394
395     integer                                                           &
396        ,intent (in   )                   ::                           &
397        ids,ide, jds,jde, kds,kde,                                     &
398        ims,ime, jms,jme, kms,kme,                                     &
399        its,ite, jts,jte, kts,kte,ipr,jpr
400     integer, intent (in   )              ::                           &
401        j,ensdim,maxiens,maxens,maxens2,maxens3,ichoice,iens
402  !
403  !
404  !
405     real,    dimension (ims:ime,jms:jme,1:ensdim)                     &
406        ,intent (inout)                   ::                           &
407        massfln,xf_ens,pr_ens
408     real,    dimension (ims:ime,jms:jme)                              &
409        ,intent (inout )                  ::                           &
410               APR_GR,APR_W,APR_MC,APR_ST,APR_AS,APR_CAPMA,     &
411               APR_CAPME,APR_CAPMI,massflx
412     real,    dimension (ims:ime,jms:jme)                              &
413        ,intent (in   )                   ::                           &
414               xland,gsw
415     integer, dimension (its:ite,jts:jte)                              &
416        ,intent (in   )                   ::                           &
417        iact
418  ! outtem = output temp tendency (per s)
419  ! outq   = output q tendency (per s)
420  ! outqc  = output qc tendency (per s)
421  ! pre    = output precip
422     real,    dimension (its:ite,kts:kte)                              &
423        ,intent (out  )                   ::                           &
424        OUTT,OUTQ,OUTQC,CUPCLW,                                        &
425        outCFU1,outCFD1,outDFU1,outEFU1,outDFD1,outEFD1
426     logical, intent(in) :: l_flux
427     real,    dimension (its:ite)                                      &
428        ,intent (out  )                   ::                           &
429        pre
430!+lxz
431     integer,    dimension (its:ite)                                   &
432        ,intent (out  )                   ::                           &
433        kbcon,ktop
434!.lxz
435  !
436  ! basic environmental input includes moisture convergence (mconv)
437  ! omega (omeg), windspeed (us,vs), and a flag (aaeq) to turn off
438  ! convection for this call only and at that particular gridpoint
439  !
440     real,    dimension (its:ite,kts:kte)                              &
441        ,intent (in   )                   ::                           &
442        T,TN,PO,P,US,VS,omeg
443     real,    dimension (its:ite,kts:kte)                              &
444        ,intent (inout)                   ::                           &
445         Q,QO
446     real, dimension (its:ite)                                         &
447        ,intent (in   )                   ::                           &
448        Z1,PSUR,AAEQ,direction,mconv
449
450       
451       real                                                            &
452        ,intent (in   )                   ::                           &
453        dtime,tcrit,xl,cp,rv,g
454
455
456!
457!  local ensemble dependent variables in this routine
458!
459     real,    dimension (its:ite,1:maxens)  ::                         &
460        xaa0_ens
461     real,    dimension (1:maxens)  ::                                 &
462        mbdt_ens
463     real,    dimension (1:maxens2) ::                                 &
464        edt_ens
465     real,    dimension (its:ite,1:maxens2) ::                         &
466        edtc
467     real,    dimension (its:ite,kts:kte,1:maxens2) ::                 &
468        dellat_ens,dellaqc_ens,dellaq_ens,pwo_ens
469     real,    dimension (its:ite,kts:kte,1:maxens2) ::                 &
470        CFU1_ens,CFD1_ens,DFU1_ens,EFU1_ens,DFD1_ens,EFD1_ens
471!
472!
473!
474!***************** the following are your basic environmental
475!                  variables. They carry a "_cup" if they are
476!                  on model cloud levels (staggered). They carry
477!                  an "o"-ending (z becomes zo), if they are the forced
478!                  variables. They are preceded by x (z becomes xz)
479!                  to indicate modification by some typ of cloud
480!
481  ! z           = heights of model levels
482  ! q           = environmental mixing ratio
483  ! qes         = environmental saturation mixing ratio
484  ! t           = environmental temp
485  ! p           = environmental pressure
486  ! he          = environmental moist static energy
487  ! hes         = environmental saturation moist static energy
488  ! z_cup       = heights of model cloud levels
489  ! q_cup       = environmental q on model cloud levels
490  ! qes_cup     = saturation q on model cloud levels
491  ! t_cup       = temperature (Kelvin) on model cloud levels
492  ! p_cup       = environmental pressure
493  ! he_cup = moist static energy on model cloud levels
494  ! hes_cup = saturation moist static energy on model cloud levels
495  ! gamma_cup = gamma on model cloud levels
496!
497!
498  ! hcd = moist static energy in downdraft
499  ! zd normalized downdraft mass flux
500  ! dby = buoancy term
501  ! entr = entrainment rate
502  ! zd   = downdraft normalized mass flux
503  ! entr= entrainment rate
504  ! hcd = h in model cloud
505  ! bu = buoancy term
506  ! zd = normalized downdraft mass flux
507  ! gamma_cup = gamma on model cloud levels
508  ! mentr_rate = entrainment rate
509  ! qcd = cloud q (including liquid water) after entrainment
510  ! qrch = saturation q in cloud
511  ! pwd = evaporate at that level
512  ! pwev = total normalized integrated evaoprate (I2)
513  ! entr= entrainment rate
514  ! z1 = terrain elevation
515  ! entr = downdraft entrainment rate
516  ! jmin = downdraft originating level
517  ! kdet = level above ground where downdraft start detraining
518  ! psur        = surface pressure
519  ! z1          = terrain elevation
520  ! pr_ens = precipitation ensemble
521  ! xf_ens = mass flux ensembles
522  ! massfln = downdraft mass flux ensembles used in next timestep
523  ! omeg = omega from large scale model
524  ! mconv = moisture convergence from large scale model
525  ! zd      = downdraft normalized mass flux
526  ! zu      = updraft normalized mass flux
527  ! dir     = "storm motion"
528  ! mbdt    = arbitrary numerical parameter
529  ! dtime   = dt over which forcing is applied
530  ! iact_gr_old = flag to tell where convection was active
531  ! kbcon       = LFC of parcel from k22
532  ! k22         = updraft originating level
533  ! icoic       = flag if only want one closure (usually set to zero!)
534  ! dby = buoancy term
535  ! ktop = cloud top (output)
536  ! xmb    = total base mass flux
537  ! hc = cloud moist static energy
538  ! hkb = moist static energy at originating level
539  ! mentr_rate = entrainment rate
540
541     real,    dimension (its:ite,kts:kte) ::                           &
542        he,hes,qes,z,                                                  &
543        heo,heso,qeso,zo,                                              &
544        xhe,xhes,xqes,xz,xt,xq,                                        &
545
546        qes_cup,q_cup,he_cup,hes_cup,z_cup,p_cup,gamma_cup,t_cup,      &
547        qeso_cup,qo_cup,heo_cup,heso_cup,zo_cup,po_cup,gammao_cup,     &
548        tn_cup,                                                        &
549        xqes_cup,xq_cup,xhe_cup,xhes_cup,xz_cup,xp_cup,xgamma_cup,     &
550        xt_cup,                                                        &
551
552        dby,qc,qrcd,pwd,pw,hcd,qcd,dbyd,hc,qrc,zu,zd,clw_all,          &
553        dbyo,qco,qrcdo,pwdo,pwo,hcdo,qcdo,dbydo,hco,qrco,zuo,zdo,      &
554        xdby,xqc,xqrcd,xpwd,xpw,xhcd,xqcd,xhc,xqrc,xzu,xzd,            &
555
556  ! cd  = detrainment function for updraft
557  ! cdd = detrainment function for downdraft
558  ! dellat = change of temperature per unit mass flux of cloud ensemble
559  ! dellaq = change of q per unit mass flux of cloud ensemble
560  ! dellaqc = change of qc per unit mass flux of cloud ensemble
561
562        cd,cdd,scr1,DELLAH,DELLAQ,DELLAT,DELLAQC,                      &
563        CFU1,CFD1,DFU1,EFU1,DFD1,EFD1
564
565  ! aa0 cloud work function for downdraft
566  ! edt = epsilon
567  ! aa0     = cloud work function without forcing effects
568  ! aa1     = cloud work function with forcing effects
569  ! xaa0    = cloud work function with cloud effects (ensemble dependent)
570  ! edt     = epsilon
571     real,    dimension (its:ite) ::                                   &
572       edt,edto,edtx,AA1,AA0,XAA0,HKB,HKBO,aad,XHKB,QKB,QKBO,          &
573       XMB,XPWAV,XPWEV,PWAV,PWEV,PWAVO,PWEVO,BU,BUO,cap_max,xland1,     &
574       cap_max_increment,closure_n
575     integer,    dimension (its:ite) ::                                &
576       kzdown,KDET,K22,KB,JMIN,kstabi,kstabm,K22x,                     &   !-lxz
577       KBCONx,KBx,KTOPx,ierr,ierr2,ierr3,KBMAX
578
579     integer                              ::                           &
580       nall,iedt,nens,nens3,ki,I,K,KK,iresult
581     real                                 ::                           &
582      day,dz,mbdt,entr_rate,radius,entrd_rate,mentr_rate,mentrd_rate,  &
583      zcutdown,edtmax,edtmin,depth_min,zkbmax,z_detr,zktop,            &
584      massfld,dh,cap_maxs
585
586     integer :: itf,jtf,ktf
587     integer :: jmini
588     logical :: keep_going
589
590     itf=MIN(ite,ide-1)
591     ktf=MIN(kte,kde-1)
592     jtf=MIN(jte,jde-1)
593
594!sms$distribute end
595      day=86400.
596      do i=its,itf
597        closure_n(i)=16.
598        xland1(i)=1.
599        if(xland(i,j).gt.1.5)xland1(i)=0.
600        cap_max_increment(i)=25.
601      enddo
602!
603!--- specify entrainmentrate and detrainmentrate
604!
605      if(iens.le.4)then
606      radius=14000.-float(iens)*2000.
607      else
608      radius=12000.
609      endif
610!
611!--- gross entrainment rate (these may be changed later on in the
612!--- program, depending what your detrainment is!!)
613!
614      entr_rate=.2/radius
615!
616!--- entrainment of mass
617!
618      mentrd_rate=0.
619      mentr_rate=entr_rate
620!
621!--- initial detrainmentrates
622!
623      do k=kts,ktf
624      do i=its,itf
625        cupclw(i,k)=0.
626        cd(i,k)=0.1*entr_rate
627        cdd(i,k)=0.
628      enddo
629      enddo
630!
631!--- max/min allowed value for epsilon (ratio downdraft base mass flux/updraft
632!    base mass flux
633!
634      edtmax=.8
635      edtmin=.2
636!
637!--- minimum depth (m), clouds must have
638!
639      depth_min=500.
640!
641!--- maximum depth (mb) of capping
642!--- inversion (larger cap = no convection)
643!
644      cap_maxs=75.
645!sms$to_local(grid_dh: <1, mix :size>, <2, mjx :size>) begin
646      DO 7 i=its,itf
647        kbmax(i)=1
648        aa0(i)=0.
649        aa1(i)=0.
650        aad(i)=0.
651        edt(i)=0.
652        kstabm(i)=ktf-1
653        IERR(i)=0
654        IERR2(i)=0
655        IERR3(i)=0
656        if(aaeq(i).lt.-1.)then
657           ierr(i)=20
658        endif
659 7    CONTINUE
660!
661!--- first check for upstream convection
662!
663      do i=its,itf
664          cap_max(i)=cap_maxs
665!         if(tkmax(i,j).lt.2.)cap_max(i)=25.
666          if(gsw(i,j).lt.1.)cap_max(i)=25.
667
668        iresult=0
669!       massfld=0.
670!     call cup_direction2(i,j,direction,iact, &
671!          cu_mfx,iresult,0,massfld,  &
672!          ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
673!          ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
674!          its,ite, jts,jte, kts,kte)
675!         cap_max(i)=cap_maxs
676       if(iresult.eq.1)then
677          cap_max(i)=cap_maxs+20.
678       endif
679!      endif
680      enddo
681!
682!--- max height(m) above ground where updraft air can originate
683!
684      zkbmax=4000.
685!
686!--- height(m) above which no downdrafts are allowed to originate
687!
688      zcutdown=3000.
689!
690!--- depth(m) over which downdraft detrains all its mass
691!
692      z_detr=1250.
693!
694      do nens=1,maxens
695         mbdt_ens(nens)=(float(nens)-3.)*dtime*1.e-3+dtime*5.E-03
696      enddo
697      do nens=1,maxens2
698         edt_ens(nens)=.95-float(nens)*.01
699      enddo
700!     if(j.eq.jpr)then
701!       print *,'radius ensemble ',iens,radius
702!       print *,mbdt_ens
703!       print *,edt_ens
704!     endif
705!
706!--- environmental conditions, FIRST HEIGHTS
707!
708      do i=its,itf
709         if(ierr(i).ne.20)then
710            do k=1,maxens*maxens2*maxens3
711               xf_ens(i,j,(iens-1)*maxens*maxens2*maxens3+k)=0.
712               pr_ens(i,j,(iens-1)*maxens*maxens2*maxens3+k)=0.
713            enddo
714         endif
715      enddo
716!
717!--- calculate moist static energy, heights, qes
718!
719      call cup_env(z,qes,he,hes,t,q,p,z1, &
720           psur,ierr,tcrit,0,xl,cp,   &
721           ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
722           ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
723           its,ite, jts,jte, kts,kte)
724      call cup_env(zo,qeso,heo,heso,tn,qo,po,z1, &
725           psur,ierr,tcrit,0,xl,cp,   &
726           ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
727           ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
728           its,ite, jts,jte, kts,kte)
729!
730!--- environmental values on cloud levels
731!
732      call cup_env_clev(t,qes,q,he,hes,z,p,qes_cup,q_cup,he_cup, &
733           hes_cup,z_cup,p_cup,gamma_cup,t_cup,psur, &
734           ierr,z1,xl,rv,cp,          &
735           ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
736           ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
737           its,ite, jts,jte, kts,kte)
738      call cup_env_clev(tn,qeso,qo,heo,heso,zo,po,qeso_cup,qo_cup, &
739           heo_cup,heso_cup,zo_cup,po_cup,gammao_cup,tn_cup,psur,  &
740           ierr,z1,xl,rv,cp,          &
741           ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
742           ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
743           its,ite, jts,jte, kts,kte)
744      do i=its,itf
745      if(ierr(i).eq.0)then
746!
747      do k=kts,ktf-2
748        if(zo_cup(i,k).gt.zkbmax+z1(i))then
749          kbmax(i)=k
750          go to 25
751        endif
752      enddo
753 25   continue
754!
755!
756!--- level where detrainment for downdraft starts
757!
758      do k=kts,ktf
759        if(zo_cup(i,k).gt.z_detr+z1(i))then
760          kdet(i)=k
761          go to 26
762        endif
763      enddo
764 26   continue
765!
766      endif
767      enddo
768!
769!
770!
771!------- DETERMINE LEVEL WITH HIGHEST MOIST STATIC ENERGY CONTENT - K22
772!
773      CALL cup_MAXIMI(HEO_CUP,3,KBMAX,K22,ierr, &
774           ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
775           ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
776           its,ite, jts,jte, kts,kte)
777       DO 36 i=its,itf
778         IF(ierr(I).eq.0.)THEN
779         IF(K22(I).GE.KBMAX(i))ierr(i)=2
780         endif
781 36   CONTINUE
782!
783!--- DETERMINE THE LEVEL OF CONVECTIVE CLOUD BASE  - KBCON
784!
785      call cup_kbcon(cap_max_increment,1,k22,kbcon,heo_cup,heso_cup, &
786           ierr,kbmax,po_cup,cap_max, &
787           ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
788           ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
789           its,ite, jts,jte, kts,kte)
790!     call cup_kbcon_cin(1,k22,kbcon,heo_cup,heso_cup,z,tn_cup, &
791!          qeso_cup,ierr,kbmax,po_cup,cap_max,xl,cp,&
792!          ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
793!          ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
794!          its,ite, jts,jte, kts,kte)
795!
796!--- increase detrainment in stable layers
797!
798      CALL cup_minimi(HEso_cup,Kbcon,kstabm,kstabi,ierr,  &
799           ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
800           ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
801           its,ite, jts,jte, kts,kte)
802      do i=its,itf
803      IF(ierr(I).eq.0.)THEN
804        if(kstabm(i)-1.gt.kstabi(i))then
805           do k=kstabi(i),kstabm(i)-1
806             cd(i,k)=cd(i,k-1)+1.5*entr_rate
807             if(cd(i,k).gt.10.0*entr_rate)cd(i,k)=10.0*entr_rate
808           enddo
809        ENDIF
810      ENDIF
811      ENDDO
812!
813!--- calculate incloud moist static energy
814!
815      call cup_up_he(k22,hkb,z_cup,cd,mentr_rate,he_cup,hc, &
816           kbcon,ierr,dby,he,hes_cup, &
817           ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
818           ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
819           its,ite, jts,jte, kts,kte)
820      call cup_up_he(k22,hkbo,zo_cup,cd,mentr_rate,heo_cup,hco, &
821           kbcon,ierr,dbyo,heo,heso_cup, &
822           ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
823           ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
824           its,ite, jts,jte, kts,kte)
825
826!--- DETERMINE CLOUD TOP - KTOP
827!
828      call cup_ktop(1,dbyo,kbcon,ktop,ierr, &
829           ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
830           ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
831           its,ite, jts,jte, kts,kte)
832      DO 37 i=its,itf
833         kzdown(i)=0
834         if(ierr(i).eq.0)then
835            zktop=(zo_cup(i,ktop(i))-z1(i))*.6
836            zktop=min(zktop+z1(i),zcutdown+z1(i))
837            do k=kts,kte
838              if(zo_cup(i,k).gt.zktop)then
839                 kzdown(i)=k
840                 go to 37
841              endif
842              enddo
843         endif
844 37   CONTINUE
845!
846!--- DOWNDRAFT ORIGINATING LEVEL - JMIN
847!
848      call cup_minimi(HEso_cup,K22,kzdown,JMIN,ierr, &
849           ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
850           ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
851           its,ite, jts,jte, kts,kte)
852      DO 100 i=its,ite
853        IF(ierr(I).eq.0.)THEN
854!
855!--- check whether it would have buoyancy, if there where
856!--- no entrainment/detrainment
857!
858!jm begin 20061212:  the following code replaces code that
859!   was too complex and causing problem for optimization.
860!   Done in consultation with G. Grell.
861        jmini = jmin(i)
862        keep_going = .TRUE.
863        DO WHILE ( keep_going )
864          keep_going = .FALSE.
865          if ( jmini - 1 .lt. kdet(i)   ) kdet(i) = jmini-1
866          if ( jmini     .ge. ktop(i)-1 ) jmini = ktop(i) - 2
867          ki = jmini
868          hcdo(i,ki)=heso_cup(i,ki)
869          DZ=Zo_cup(i,Ki+1)-Zo_cup(i,Ki)
870          dh=0.
871          DO k=ki-1,1,-1
872            hcdo(i,k)=heso_cup(i,jmini)
873            DZ=Zo_cup(i,K+1)-Zo_cup(i,K)
874            dh=dh+dz*(HCDo(i,K)-heso_cup(i,k))
875            IF(dh.gt.0.)THEN
876              jmini=jmini-1
877              IF ( jmini .gt. 3 ) THEN
878                keep_going = .TRUE.
879              ELSE
880                ierr(i) = 9
881                EXIT
882              ENDIF
883            ENDIF
884          ENDDO
885        ENDDO
886        jmin(i) = jmini
887        IF ( jmini .le. 3 ) THEN
888          ierr(i)=4
889        ENDIF
890!jm end 20061212
891      ENDIF
892100   CONTINUE
893!
894! - Must have at least depth_min m between cloud convective base
895!     and cloud top.
896!
897      do i=its,itf
898      IF(ierr(I).eq.0.)THEN
899      IF(-zo_cup(I,KBCON(I))+zo_cup(I,KTOP(I)).LT.depth_min)then
900            ierr(i)=6
901      endif
902      endif
903      enddo
904
905!
906!c--- normalized updraft mass flux profile
907!
908      call cup_up_nms(zu,z_cup,mentr_rate,cd,kbcon,ktop,ierr,k22, &
909           ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
910           ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
911           its,ite, jts,jte, kts,kte)
912      call cup_up_nms(zuo,zo_cup,mentr_rate,cd,kbcon,ktop,ierr,k22, &
913           ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
914           ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
915           its,ite, jts,jte, kts,kte)
916!
917!c--- normalized downdraft mass flux profile,also work on bottom detrainment
918!--- in this routine
919!
920      call cup_dd_nms(zd,z_cup,cdd,mentrd_rate,jmin,ierr, &
921           0,kdet,z1,                 &
922           ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
923           ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
924           its,ite, jts,jte, kts,kte)
925      call cup_dd_nms(zdo,zo_cup,cdd,mentrd_rate,jmin,ierr, &
926           1,kdet,z1,                 &
927           ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
928           ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
929           its,ite, jts,jte, kts,kte)
930!
931!--- downdraft moist static energy
932!
933      call cup_dd_he(hes_cup,zd,hcd,z_cup,cdd,mentrd_rate, &
934           jmin,ierr,he,dbyd,he_cup,  &
935           ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
936           ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
937           its,ite, jts,jte, kts,kte)
938      call cup_dd_he(heso_cup,zdo,hcdo,zo_cup,cdd,mentrd_rate, &
939           jmin,ierr,heo,dbydo,he_cup,&
940           ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
941           ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
942           its,ite, jts,jte, kts,kte)
943!
944!--- calculate moisture properties of downdraft
945!
946      call cup_dd_moisture(zd,hcd,hes_cup,qcd,qes_cup, &
947           pwd,q_cup,z_cup,cdd,mentrd_rate,jmin,ierr,gamma_cup, &
948           pwev,bu,qrcd,q,he,t_cup,2,xl, &
949           ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
950           ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
951           its,ite, jts,jte, kts,kte)
952      call cup_dd_moisture(zdo,hcdo,heso_cup,qcdo,qeso_cup, &
953           pwdo,qo_cup,zo_cup,cdd,mentrd_rate,jmin,ierr,gammao_cup, &
954           pwevo,bu,qrcdo,qo,heo,tn_cup,1,xl, &
955           ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
956           ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
957           its,ite, jts,jte, kts,kte)
958!
959!--- calculate moisture properties of updraft
960!
961      call cup_up_moisture(ierr,z_cup,qc,qrc,pw,pwav, &
962           kbcon,ktop,cd,dby,mentr_rate,clw_all,      &
963           q,GAMMA_cup,zu,qes_cup,k22,q_cup,xl, &
964           ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
965           ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
966           its,ite, jts,jte, kts,kte)
967      do k=kts,ktf
968      do i=its,itf
969         cupclw(i,k)=qrc(i,k)
970      enddo
971      enddo
972      call cup_up_moisture(ierr,zo_cup,qco,qrco,pwo,pwavo, &
973           kbcon,ktop,cd,dbyo,mentr_rate,clw_all, &
974           qo,GAMMAo_cup,zuo,qeso_cup,k22,qo_cup,xl,&
975           ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
976           ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
977           its,ite, jts,jte, kts,kte)
978!
979!--- calculate workfunctions for updrafts
980!
981      call cup_up_aa0(aa0,z,zu,dby,GAMMA_CUP,t_cup, &
982           kbcon,ktop,ierr,           &
983           ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
984           ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
985           its,ite, jts,jte, kts,kte)
986      call cup_up_aa0(aa1,zo,zuo,dbyo,GAMMAo_CUP,tn_cup, &
987           kbcon,ktop,ierr,           &
988           ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
989           ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
990           its,ite, jts,jte, kts,kte)
991      do i=its,itf
992         if(ierr(i).eq.0)then
993           if(aa1(i).eq.0.)then
994               ierr(i)=17
995           endif
996         endif
997      enddo
998!
999!--- DETERMINE DOWNDRAFT STRENGTH IN TERMS OF WINDSHEAR
1000!
1001      call cup_dd_edt(ierr,us,vs,zo,ktop,kbcon,edt,po,pwavo, &
1002           pwevo,edtmax,edtmin,maxens2,edtc, &
1003           ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
1004           ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
1005           its,ite, jts,jte, kts,kte)
1006      do 250 iedt=1,maxens2
1007        do i=its,itf
1008         if(ierr(i).eq.0)then
1009         edt(i)=edtc(i,iedt)
1010         edto(i)=edtc(i,iedt)
1011         edtx(i)=edtc(i,iedt)
1012         endif
1013        enddo
1014        do k=kts,ktf
1015        do i=its,itf
1016           dellat_ens(i,k,iedt)=0.
1017           dellaq_ens(i,k,iedt)=0.
1018           dellaqc_ens(i,k,iedt)=0.
1019           pwo_ens(i,k,iedt)=0.
1020        enddo
1021        enddo
1022        if (l_flux) then
1023           do k=kts,ktf
1024              do i=its,itf
1025                 cfu1_ens(i,k,iedt)=0.
1026                 cfd1_ens(i,k,iedt)=0.
1027                 dfu1_ens(i,k,iedt)=0.
1028                 efu1_ens(i,k,iedt)=0.
1029                 dfd1_ens(i,k,iedt)=0.
1030                 efd1_ens(i,k,iedt)=0.
1031              enddo
1032           enddo
1033        endif
1034!
1035      do i=its,itf
1036        aad(i)=0.
1037      enddo
1038!     do i=its,itf
1039!       if(ierr(i).eq.0)then
1040!        eddt(i,j)=edt(i)
1041!        EDTX(I)=EDT(I)
1042!        BU(I)=0.
1043!        BUO(I)=0.
1044!       endif
1045!     enddo
1046!
1047!---downdraft workfunctions
1048!
1049!     call cup_dd_aa0(edt,ierr,aa0,jmin,gamma_cup,t_cup, &
1050!          hcd,hes_cup,z,zd,          &
1051!          ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
1052!          ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
1053!          its,ite, jts,jte, kts,kte)
1054!     call cup_dd_aa0(edto,ierr,aad,jmin,gammao_cup,tn_cup, &
1055!          hcdo,heso_cup,zo,zdo,      &
1056!          ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
1057!          ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
1058!          its,ite, jts,jte, kts,kte)
1059!
1060!--- change per unit mass that a model cloud would modify the environment
1061!
1062!--- 1. in bottom layer
1063!
1064      call cup_dellabot(ipr,jpr,heo_cup,ierr,zo_cup,po,hcdo,edto, &
1065           zuo,zdo,cdd,heo,dellah,j,mentrd_rate,zo,g, &
1066           CFU1,CFD1,DFU1,EFU1,DFD1,EFD1,l_flux,               &
1067           ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
1068           ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
1069           its,ite, jts,jte, kts,kte)
1070      call cup_dellabot(ipr,jpr,qo_cup,ierr,zo_cup,po,qrcdo,edto, &
1071           zuo,zdo,cdd,qo,dellaq,j,mentrd_rate,zo,g,&
1072           CFU1,CFD1,DFU1,EFU1,DFD1,EFD1,.FALSE.,               &
1073           ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
1074           ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
1075           its,ite, jts,jte, kts,kte)
1076!
1077!--- 2. everywhere else
1078!
1079      call cup_dellas(ierr,zo_cup,po_cup,hcdo,edto,zdo,cdd,    &
1080           heo,dellah,j,mentrd_rate,zuo,g,                     &
1081           cd,hco,ktop,k22,kbcon,mentr_rate,jmin,heo_cup,kdet, &
1082           k22,ipr,jpr,'deep',                                 &
1083           CFU1,CFD1,DFU1,EFU1,DFD1,EFD1,l_flux,               &
1084           ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
1085           ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
1086           its,ite, jts,jte, kts,kte)
1087!
1088!-- take out cloud liquid water for detrainment
1089!
1090!??   do k=kts,ktf
1091      do k=kts,ktf-1
1092      do i=its,itf
1093       scr1(i,k)=0.
1094       dellaqc(i,k)=0.
1095       if(ierr(i).eq.0)then
1096!       print *,'in vupnewg, after della ',ierr(i),aa0(i),i,j
1097         scr1(i,k)=qco(i,k)-qrco(i,k)
1098         if(k.eq.ktop(i)-0)dellaqc(i,k)= &
1099                      .01*zuo(i,ktop(i))*qrco(i,ktop(i))* &
1100                      9.81/(po_cup(i,k)-po_cup(i,k+1))
1101         if(k.lt.ktop(i).and.k.gt.kbcon(i))then
1102           dz=zo_cup(i,k+1)-zo_cup(i,k)
1103           dellaqc(i,k)=.01*9.81*cd(i,k)*dz*zuo(i,k) &
1104                        *.5*(qrco(i,k)+qrco(i,k+1))/ &
1105                        (po_cup(i,k)-po_cup(i,k+1))
1106         endif
1107       endif
1108      enddo
1109      enddo
1110      call cup_dellas(ierr,zo_cup,po_cup,qrcdo,edto,zdo,cdd, &
1111           qo,dellaq,j,mentrd_rate,zuo,g, &
1112           cd,scr1,ktop,k22,kbcon,mentr_rate,jmin,qo_cup,kdet, &
1113           k22,ipr,jpr,'deep',               &
1114           CFU1,CFD1,DFU1,EFU1,DFD1,EFD1,.FALSE.,            &
1115              ids,ide, jds,jde, kds,kde,                     &
1116              ims,ime, jms,jme, kms,kme,                     &
1117              its,ite, jts,jte, kts,kte    )
1118!
1119!--- using dellas, calculate changed environmental profiles
1120!
1121!     do 200 nens=1,maxens
1122      mbdt=mbdt_ens(2)
1123      do i=its,itf
1124      xaa0_ens(i,1)=0.
1125      xaa0_ens(i,2)=0.
1126      xaa0_ens(i,3)=0.
1127      enddo
1128
1129!     mbdt=mbdt_ens(nens)
1130!     do i=its,itf
1131!     xaa0_ens(i,nens)=0.
1132!     enddo
1133      do k=kts,ktf
1134      do i=its,itf
1135         dellat(i,k)=0.
1136         if(ierr(i).eq.0)then
1137            XHE(I,K)=DELLAH(I,K)*MBDT+HEO(I,K)
1138            XQ(I,K)=DELLAQ(I,K)*MBDT+QO(I,K)
1139            DELLAT(I,K)=(1./cp)*(DELLAH(I,K)-xl*DELLAQ(I,K))
1140            XT(I,K)= DELLAT(I,K)*MBDT+TN(I,K)
1141            IF(XQ(I,K).LE.0.)XQ(I,K)=1.E-08
1142!            if(i.eq.ipr.and.j.eq.jpr)then
1143!              print *,k,DELLAH(I,K),DELLAQ(I,K),DELLAT(I,K)
1144!            endif
1145         ENDIF
1146      enddo
1147      enddo
1148      do i=its,itf
1149      if(ierr(i).eq.0)then
1150      XHE(I,ktf)=HEO(I,ktf)
1151      XQ(I,ktf)=QO(I,ktf)
1152      XT(I,ktf)=TN(I,ktf)
1153      IF(XQ(I,ktf).LE.0.)XQ(I,ktf)=1.E-08
1154      endif
1155      enddo
1156!
1157!--- calculate moist static energy, heights, qes
1158!
1159      call cup_env(xz,xqes,xhe,xhes,xt,xq,po,z1, &
1160           psur,ierr,tcrit,2,xl,cp,   &
1161           ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
1162           ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
1163           its,ite, jts,jte, kts,kte)
1164!
1165!--- environmental values on cloud levels
1166!
1167      call cup_env_clev(xt,xqes,xq,xhe,xhes,xz,po,xqes_cup,xq_cup, &
1168           xhe_cup,xhes_cup,xz_cup,po_cup,gamma_cup,xt_cup,psur,   &
1169           ierr,z1,xl,rv,cp,          &
1170           ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
1171           ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
1172           its,ite, jts,jte, kts,kte)
1173!
1174!
1175!**************************** static control
1176!
1177!--- moist static energy inside cloud
1178!
1179      do i=its,itf
1180        if(ierr(i).eq.0)then
1181          xhkb(i)=xhe(i,k22(i))
1182        endif
1183      enddo
1184      call cup_up_he(k22,xhkb,xz_cup,cd,mentr_rate,xhe_cup,xhc, &
1185           kbcon,ierr,xdby,xhe,xhes_cup, &
1186           ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
1187           ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
1188           its,ite, jts,jte, kts,kte)
1189!
1190!c--- normalized mass flux profile
1191!
1192      call cup_up_nms(xzu,xz_cup,mentr_rate,cd,kbcon,ktop,ierr,k22, &
1193           ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
1194           ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
1195           its,ite, jts,jte, kts,kte)
1196!
1197!--- moisture downdraft
1198!
1199      call cup_dd_nms(xzd,xz_cup,cdd,mentrd_rate,jmin,ierr, &
1200           1,kdet,z1,                 &
1201           ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
1202           ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
1203           its,ite, jts,jte, kts,kte)
1204      call cup_dd_he(xhes_cup,xzd,xhcd,xz_cup,cdd,mentrd_rate, &
1205           jmin,ierr,xhe,dbyd,xhe_cup,&
1206           ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
1207           ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
1208           its,ite, jts,jte, kts,kte)
1209      call cup_dd_moisture(xzd,xhcd,xhes_cup,xqcd,xqes_cup, &
1210           xpwd,xq_cup,xz_cup,cdd,mentrd_rate,jmin,ierr,gamma_cup, &
1211           xpwev,bu,xqrcd,xq,xhe,xt_cup,3,xl, &
1212           ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
1213           ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
1214           its,ite, jts,jte, kts,kte)
1215
1216!
1217!------- MOISTURE updraft
1218!
1219      call cup_up_moisture(ierr,xz_cup,xqc,xqrc,xpw,xpwav, &
1220           kbcon,ktop,cd,xdby,mentr_rate,clw_all, &
1221           xq,GAMMA_cup,xzu,xqes_cup,k22,xq_cup,xl, &
1222           ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
1223           ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
1224           its,ite, jts,jte, kts,kte)
1225!
1226!--- workfunctions for updraft
1227!
1228      call cup_up_aa0(xaa0,xz,xzu,xdby,GAMMA_CUP,xt_cup, &
1229           kbcon,ktop,ierr,           &
1230           ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
1231           ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
1232           its,ite, jts,jte, kts,kte)
1233!
1234!--- workfunctions for downdraft
1235!
1236!
1237!     call cup_dd_aa0(edtx,ierr,xaa0,jmin,gamma_cup,xt_cup, &
1238!          xhcd,xhes_cup,xz,xzd,      &
1239!          ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
1240!          ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
1241!          its,ite, jts,jte, kts,kte)
1242      do 200 nens=1,maxens
1243      do i=its,itf
1244         if(ierr(i).eq.0)then
1245           xaa0_ens(i,nens)=xaa0(i)
1246           nall=(iens-1)*maxens3*maxens*maxens2 &
1247                +(iedt-1)*maxens*maxens3 &
1248                +(nens-1)*maxens3
1249           do k=kts,ktf
1250              if(k.le.ktop(i))then
1251                 do nens3=1,maxens3
1252                 if(nens3.eq.7)then
1253!--- b=0
1254                 pr_ens(i,j,nall+nens3)=pr_ens(i,j,nall+nens3)+ &
1255                                    pwo(i,k)
1256!                                  +edto(i)*pwdo(i,k)
1257!--- b=beta
1258                 else if(nens3.eq.8)then
1259                 pr_ens(i,j,nall+nens3)=pr_ens(i,j,nall+nens3)+ &
1260                                    pwo(i,k)
1261!--- b=beta/2
1262                 else if(nens3.eq.9)then
1263                 pr_ens(i,j,nall+nens3)=pr_ens(i,j,nall+nens3)+ &
1264                                    pwo(i,k)
1265!                                  +.5*edto(i)*pwdo(i,k)
1266                 else
1267                 pr_ens(i,j,nall+nens3)=pr_ens(i,j,nall+nens3)+ &
1268                                    pwo(i,k)+edto(i)*pwdo(i,k)
1269                 endif
1270                 enddo
1271              endif
1272           enddo
1273         if(pr_ens(i,j,nall+7).lt.1.e-6)then
1274            ierr(i)=18
1275            do nens3=1,maxens3
1276               pr_ens(i,j,nall+nens3)=0.
1277            enddo
1278         endif
1279         do nens3=1,maxens3
1280           if(pr_ens(i,j,nall+nens3).lt.1.e-4)then
1281            pr_ens(i,j,nall+nens3)=0.
1282           endif
1283         enddo
1284         endif
1285      enddo
1286 200  continue
1287!
1288!--- LARGE SCALE FORCING
1289!
1290!
1291!------- CHECK wether aa0 should have been zero
1292!
1293!
1294      CALL cup_MAXIMI(HEO_CUP,3,KBMAX,K22x,ierr, &
1295           ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
1296           ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
1297           its,ite, jts,jte, kts,kte)
1298      do i=its,itf
1299         ierr2(i)=ierr(i)
1300         ierr3(i)=ierr(i)
1301      enddo
1302      call cup_kbcon(cap_max_increment,2,k22x,kbconx,heo_cup, &
1303           heso_cup,ierr2,kbmax,po_cup,cap_max, &
1304           ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
1305           ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
1306           its,ite, jts,jte, kts,kte)
1307      call cup_kbcon(cap_max_increment,3,k22x,kbconx,heo_cup, &
1308           heso_cup,ierr3,kbmax,po_cup,cap_max, &
1309           ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
1310           ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
1311           its,ite, jts,jte, kts,kte)
1312!
1313!--- DETERMINE THE LEVEL OF CONVECTIVE CLOUD BASE  - KBCON
1314!
1315      call cup_forcing_ens(closure_n,xland1,aa0,aa1,xaa0_ens,mbdt_ens,dtime,   &
1316           ierr,ierr2,ierr3,xf_ens,j,'deeps',                 &
1317           maxens,iens,iedt,maxens2,maxens3,mconv,            &
1318           po_cup,ktop,omeg,zdo,k22,zuo,pr_ens,edto,kbcon,    &
1319           massflx,iact,direction,ensdim,massfln,ichoice,     &
1320           ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
1321           ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
1322           its,ite, jts,jte, kts,kte)
1323!
1324      do k=kts,ktf
1325      do i=its,itf
1326        if(ierr(i).eq.0)then
1327           dellat_ens(i,k,iedt)=dellat(i,k)
1328           dellaq_ens(i,k,iedt)=dellaq(i,k)
1329           dellaqc_ens(i,k,iedt)=dellaqc(i,k)
1330           pwo_ens(i,k,iedt)=pwo(i,k)+edt(i)*pwdo(i,k)
1331        else
1332           dellat_ens(i,k,iedt)=0.
1333           dellaq_ens(i,k,iedt)=0.
1334           dellaqc_ens(i,k,iedt)=0.
1335           pwo_ens(i,k,iedt)=0.
1336        endif
1337!      if(i.eq.ipr.and.j.eq.jpr)then
1338!        print *,iens,iedt,dellat(i,k),dellat_ens(i,k,iedt), &
1339!          dellaq(i,k), dellaqc(i,k)
1340!      endif
1341      enddo
1342      enddo
1343      if (l_flux) then
1344         do k=kts,ktf
1345            do i=its,itf
1346               if(ierr(i).eq.0)then
1347                 cfu1_ens(i,k,iedt)=cfu1(i,k)
1348                 cfd1_ens(i,k,iedt)=cfd1(i,k)
1349                 dfu1_ens(i,k,iedt)=dfu1(i,k)
1350                 efu1_ens(i,k,iedt)=efu1(i,k)
1351                 dfd1_ens(i,k,iedt)=dfd1(i,k)
1352                 efd1_ens(i,k,iedt)=efd1(i,k)
1353              else
1354                 cfu1_ens(i,k,iedt)=0.
1355                 cfd1_ens(i,k,iedt)=0.
1356                 dfu1_ens(i,k,iedt)=0.
1357                 efu1_ens(i,k,iedt)=0.
1358                 dfd1_ens(i,k,iedt)=0.
1359                 efd1_ens(i,k,iedt)=0.
1360              end if
1361           end do
1362         end do
1363      end if
1364
1365 250  continue
1366!
1367!--- FEEDBACK
1368!
1369      call cup_output_ens(xf_ens,ierr,dellat_ens,dellaq_ens, &
1370           dellaqc_ens,outt,outq,outqc,pre,pwo_ens,xmb,ktop, &
1371           j,'deep',maxens2,maxens,iens,ierr2,ierr3,         &
1372           pr_ens,maxens3,ensdim,massfln,                    &
1373           APR_GR,APR_W,APR_MC,APR_ST,APR_AS,                &
1374           APR_CAPMA,APR_CAPME,APR_CAPMI,closure_n,xland1,   &
1375           outCFU1,outCFD1,outDFU1,outEFU1,outDFD1,outEFD1,  &
1376           CFU1_ens,CFD1_ens,DFU1_ens,EFU1_ens,DFD1_ens,EFD1_ens,  &
1377           l_flux,                                           &
1378           ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
1379           ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
1380           its,ite, jts,jte, kts,kte)
1381      do i=its,itf
1382           PRE(I)=MAX(PRE(I),0.)
1383      enddo
1384!
1385!---------------------------done------------------------------
1386!
1387
1388   END SUBROUTINE CUP_enss
1389
1390
1391   SUBROUTINE cup_dd_aa0(edt,ierr,aa0,jmin,gamma_cup,t_cup, &
1392              hcd,hes_cup,z,zd,                             &
1393              ids,ide, jds,jde, kds,kde,                    &
1394              ims,ime, jms,jme, kms,kme,                    &
1395              its,ite, jts,jte, kts,kte                    )
1396
1397   IMPLICIT NONE
1398!
1399!  on input
1400!
1401
1402   ! only local wrf dimensions are need as of now in this routine
1403
1404     integer                                                           &
1405        ,intent (in   )                   ::                           &
1406        ids,ide, jds,jde, kds,kde,                                     &
1407        ims,ime, jms,jme, kms,kme,                                     &
1408        its,ite, jts,jte, kts,kte
1409  ! aa0 cloud work function for downdraft
1410  ! gamma_cup = gamma on model cloud levels
1411  ! t_cup = temperature (Kelvin) on model cloud levels
1412  ! hes_cup = saturation moist static energy on model cloud levels
1413  ! hcd = moist static energy in downdraft
1414  ! edt = epsilon
1415  ! zd normalized downdraft mass flux
1416  ! z = heights of model levels
1417  ! ierr error value, maybe modified in this routine
1418  !
1419     real,    dimension (its:ite,kts:kte)                              &
1420        ,intent (in   )                   ::                           &
1421        z,zd,gamma_cup,t_cup,hes_cup,hcd
1422     real,    dimension (its:ite)                                      &
1423        ,intent (in   )                   ::                           &
1424        edt
1425     integer, dimension (its:ite)                                      &
1426        ,intent (in   )                   ::                           &
1427        jmin
1428!
1429! input and output
1430!
1431
1432
1433     integer, dimension (its:ite)                                      &
1434        ,intent (inout)                   ::                           &
1435        ierr
1436     real,    dimension (its:ite)                                      &
1437        ,intent (out  )                   ::                           &
1438        aa0
1439!
1440!  local variables in this routine
1441!
1442
1443     integer                              ::                           &
1444        i,k,kk
1445     real                                 ::                           &
1446        dz
1447!
1448     integer :: itf, ktf
1449!
1450     itf=MIN(ite,ide-1)
1451     ktf=MIN(kte,kde-1)
1452!
1453!??    DO k=kts,kte-1
1454       DO k=kts,ktf-1
1455       do i=its,itf
1456         IF(ierr(I).eq.0.and.k.lt.jmin(i))then
1457         KK=JMIN(I)-K
1458!
1459!--- ORIGINAL
1460!
1461         DZ=(Z(I,KK)-Z(I,KK+1))
1462         AA0(I)=AA0(I)+zd(i,kk)*EDT(I)*DZ*(9.81/(1004.*T_cup(I,KK))) &
1463            *((hcd(i,kk)-hes_cup(i,kk))/(1.+GAMMA_cup(i,kk)))
1464         endif
1465      enddo
1466      enddo
1467
1468   END SUBROUTINE CUP_dd_aa0
1469
1470
1471   SUBROUTINE cup_dd_edt(ierr,us,vs,z,ktop,kbcon,edt,p,pwav, &
1472              pwev,edtmax,edtmin,maxens2,edtc,               &
1473              ids,ide, jds,jde, kds,kde,                     &
1474              ims,ime, jms,jme, kms,kme,                     &
1475              its,ite, jts,jte, kts,kte                     )
1476
1477   IMPLICIT NONE
1478
1479     integer                                                           &
1480        ,intent (in   )                   ::                           &
1481        ids,ide, jds,jde, kds,kde,           &
1482        ims,ime, jms,jme, kms,kme,           &
1483        its,ite, jts,jte, kts,kte
1484     integer, intent (in   )              ::                           &
1485        maxens2
1486  !
1487  ! ierr error value, maybe modified in this routine
1488  !
1489     real,    dimension (its:ite,kts:kte)                              &
1490        ,intent (in   )                   ::                           &
1491        us,vs,z,p
1492     real,    dimension (its:ite,1:maxens2)                            &
1493        ,intent (out  )                   ::                           &
1494        edtc
1495     real,    dimension (its:ite)                                      &
1496        ,intent (out  )                   ::                           &
1497        edt
1498     real,    dimension (its:ite)                                      &
1499        ,intent (in   )                   ::                           &
1500        pwav,pwev
1501     real                                                              &
1502        ,intent (in   )                   ::                           &
1503        edtmax,edtmin
1504     integer, dimension (its:ite)                                      &
1505        ,intent (in   )                   ::                           &
1506        ktop,kbcon
1507     integer, dimension (its:ite)                                      &
1508        ,intent (inout)                   ::                           &
1509        ierr
1510!
1511!  local variables in this routine
1512!
1513
1514     integer i,k,kk
1515     real    einc,pef,pefb,prezk,zkbc
1516     real,    dimension (its:ite)         ::                           &
1517      vshear,sdp,vws
1518
1519     integer :: itf, ktf
1520
1521     itf=MIN(ite,ide-1)
1522     ktf=MIN(kte,kde-1)
1523!
1524!--- DETERMINE DOWNDRAFT STRENGTH IN TERMS OF WINDSHEAR
1525!
1526! */ calculate an average wind shear over the depth of the cloud
1527!
1528       do i=its,itf
1529        edt(i)=0.
1530        vws(i)=0.
1531        sdp(i)=0.
1532        vshear(i)=0.
1533       enddo
1534       do kk = kts,ktf-1
1535         do 62 i=its,itf
1536          IF(ierr(i).ne.0)GO TO 62
1537          if (kk .le. min0(ktop(i),ktf) .and. kk .ge. kbcon(i)) then
1538             vws(i) = vws(i)+ &
1539              (abs((us(i,kk+1)-us(i,kk))/(z(i,kk+1)-z(i,kk))) &
1540          +   abs((vs(i,kk+1)-vs(i,kk))/(z(i,kk+1)-z(i,kk)))) * &
1541              (p(i,kk) - p(i,kk+1))
1542            sdp(i) = sdp(i) + p(i,kk) - p(i,kk+1)
1543          endif
1544          if (kk .eq. ktf-1)vshear(i) = 1.e3 * vws(i) / sdp(i)
1545   62   continue
1546       end do
1547      do i=its,itf
1548         IF(ierr(i).eq.0)then
1549            pef=(1.591-.639*VSHEAR(I)+.0953*(VSHEAR(I)**2) &
1550               -.00496*(VSHEAR(I)**3))
1551            if(pef.gt.edtmax)pef=edtmax
1552            if(pef.lt.edtmin)pef=edtmin
1553!
1554!--- cloud base precip efficiency
1555!
1556            zkbc=z(i,kbcon(i))*3.281e-3
1557            prezk=.02
1558            if(zkbc.gt.3.)then
1559               prezk=.96729352+zkbc*(-.70034167+zkbc*(.162179896+zkbc &
1560               *(- 1.2569798E-2+zkbc*(4.2772E-4-zkbc*5.44E-6))))
1561            endif
1562            if(zkbc.gt.25)then
1563               prezk=2.4
1564            endif
1565            pefb=1./(1.+prezk)
1566            if(pefb.gt.edtmax)pefb=edtmax
1567            if(pefb.lt.edtmin)pefb=edtmin
1568            EDT(I)=1.-.5*(pefb+pef)
1569!--- edt here is 1-precipeff!
1570!           einc=(1.-edt(i))/float(maxens2)
1571!           einc=edt(i)/float(maxens2+1)
1572!--- 20 percent
1573            einc=.2*edt(i)
1574            do k=1,maxens2
1575                edtc(i,k)=edt(i)+float(k-2)*einc
1576            enddo
1577         endif
1578      enddo
1579      do i=its,itf
1580         IF(ierr(i).eq.0)then
1581            do k=1,maxens2
1582               EDTC(I,K)=-EDTC(I,K)*PWAV(I)/PWEV(I)
1583               IF(EDTC(I,K).GT.edtmax)EDTC(I,K)=edtmax
1584               IF(EDTC(I,K).LT.edtmin)EDTC(I,K)=edtmin
1585            enddo
1586         endif
1587      enddo
1588
1589   END SUBROUTINE cup_dd_edt
1590
1591
1592   SUBROUTINE cup_dd_he(hes_cup,zd,hcd,z_cup,cdd,entr,       &
1593              jmin,ierr,he,dby,he_cup,                       &
1594              ids,ide, jds,jde, kds,kde,                     &
1595              ims,ime, jms,jme, kms,kme,                     &
1596              its,ite, jts,jte, kts,kte                     )
1597
1598   IMPLICIT NONE
1599!
1600!  on input
1601!
1602
1603   ! only local wrf dimensions are need as of now in this routine
1604
1605     integer                                                           &
1606        ,intent (in   )                   ::                           &
1607                                  ids,ide, jds,jde, kds,kde,           &
1608                                  ims,ime, jms,jme, kms,kme,           &
1609                                  its,ite, jts,jte, kts,kte
1610  ! hcd = downdraft moist static energy
1611  ! he = moist static energy on model levels
1612  ! he_cup = moist static energy on model cloud levels
1613  ! hes_cup = saturation moist static energy on model cloud levels
1614  ! dby = buoancy term
1615  ! cdd= detrainment function
1616  ! z_cup = heights of model cloud levels
1617  ! entr = entrainment rate
1618  ! zd   = downdraft normalized mass flux
1619  !
1620     real,    dimension (its:ite,kts:kte)                              &
1621        ,intent (in   )                   ::                           &
1622        he,he_cup,hes_cup,z_cup,cdd,zd
1623  ! entr= entrainment rate
1624     real                                                              &
1625        ,intent (in   )                   ::                           &
1626        entr
1627     integer, dimension (its:ite)                                      &
1628        ,intent (in   )                   ::                           &
1629        jmin
1630!
1631! input and output
1632!
1633
1634   ! ierr error value, maybe modified in this routine
1635
1636     integer, dimension (its:ite)                                      &
1637        ,intent (inout)                   ::                           &
1638        ierr
1639
1640     real,    dimension (its:ite,kts:kte)                              &
1641        ,intent (out  )                   ::                           &
1642        hcd,dby
1643!
1644!  local variables in this routine
1645!
1646
1647     integer                              ::                           &
1648        i,k,ki
1649     real                                 ::                           &
1650        dz
1651
1652     integer :: itf, ktf
1653
1654     itf=MIN(ite,ide-1)
1655     ktf=MIN(kte,kde-1)
1656
1657      do k=kts+1,ktf
1658      do i=its,itf
1659      dby(i,k)=0.
1660      IF(ierr(I).eq.0)then
1661         hcd(i,k)=hes_cup(i,k)
1662      endif
1663      enddo
1664      enddo
1665!
1666      do 100 i=its,itf
1667      IF(ierr(I).eq.0)then
1668      k=jmin(i)
1669      hcd(i,k)=hes_cup(i,k)
1670      dby(i,k)=hcd(i,jmin(i))-hes_cup(i,k)
1671!
1672      do ki=jmin(i)-1,1,-1
1673         DZ=Z_cup(i,Ki+1)-Z_cup(i,Ki)
1674         HCD(i,Ki)=(HCD(i,Ki+1)*(1.-.5*CDD(i,Ki)*DZ) &
1675                  +entr*DZ*HE(i,Ki) &
1676                  )/(1.+entr*DZ-.5*CDD(i,Ki)*DZ)
1677         dby(i,ki)=HCD(i,Ki)-hes_cup(i,ki)
1678      enddo
1679!
1680      endif
1681!--- end loop over i
1682100    continue
1683
1684
1685   END SUBROUTINE cup_dd_he
1686
1687
1688   SUBROUTINE cup_dd_moisture(zd,hcd,hes_cup,qcd,qes_cup,    &
1689              pwd,q_cup,z_cup,cdd,entr,jmin,ierr,            &
1690              gamma_cup,pwev,bu,qrcd,                        &
1691              q,he,t_cup,iloop,xl,                           &
1692              ids,ide, jds,jde, kds,kde,                     &
1693              ims,ime, jms,jme, kms,kme,                     &
1694              its,ite, jts,jte, kts,kte                     )
1695
1696   IMPLICIT NONE
1697
1698     integer                                                           &
1699        ,intent (in   )                   ::                           &
1700                                  ids,ide, jds,jde, kds,kde,           &
1701                                  ims,ime, jms,jme, kms,kme,           &
1702                                  its,ite, jts,jte, kts,kte
1703  ! cdd= detrainment function
1704  ! q = environmental q on model levels
1705  ! q_cup = environmental q on model cloud levels
1706  ! qes_cup = saturation q on model cloud levels
1707  ! hes_cup = saturation h on model cloud levels
1708  ! hcd = h in model cloud
1709  ! bu = buoancy term
1710  ! zd = normalized downdraft mass flux
1711  ! gamma_cup = gamma on model cloud levels
1712  ! mentr_rate = entrainment rate
1713  ! qcd = cloud q (including liquid water) after entrainment
1714  ! qrch = saturation q in cloud
1715  ! pwd = evaporate at that level
1716  ! pwev = total normalized integrated evaoprate (I2)
1717  ! entr= entrainment rate
1718  !
1719     real,    dimension (its:ite,kts:kte)                              &
1720        ,intent (in   )                   ::                           &
1721        zd,t_cup,hes_cup,hcd,qes_cup,q_cup,z_cup,cdd,gamma_cup,q,he
1722     real                                                              &
1723        ,intent (in   )                   ::                           &
1724        entr,xl
1725     integer                                                           &
1726        ,intent (in   )                   ::                           &
1727        iloop
1728     integer, dimension (its:ite)                                      &
1729        ,intent (in   )                   ::                           &
1730        jmin
1731     integer, dimension (its:ite)                                      &
1732        ,intent (inout)                   ::                           &
1733        ierr
1734     real,    dimension (its:ite,kts:kte)                              &
1735        ,intent (out  )                   ::                           &
1736        qcd,qrcd,pwd
1737     real,    dimension (its:ite)                                      &
1738        ,intent (out  )                   ::                           &
1739        pwev,bu
1740!
1741!  local variables in this routine
1742!
1743
1744     integer                              ::                           &
1745        i,k,ki
1746     real                                 ::                           &
1747        dh,dz,dqeva
1748
1749     integer :: itf, ktf
1750
1751     itf=MIN(ite,ide-1)
1752     ktf=MIN(kte,kde-1)
1753
1754      do i=its,itf
1755         bu(i)=0.
1756         pwev(i)=0.
1757      enddo
1758      do k=kts,ktf
1759      do i=its,itf
1760         qcd(i,k)=0.
1761         qrcd(i,k)=0.
1762         pwd(i,k)=0.
1763      enddo
1764      enddo
1765!
1766!
1767!
1768      do 100 i=its,itf
1769      IF(ierr(I).eq.0)then
1770      k=jmin(i)
1771      DZ=Z_cup(i,K+1)-Z_cup(i,K)
1772      qcd(i,k)=q_cup(i,k)
1773!     qcd(i,k)=.5*(qes_cup(i,k)+q_cup(i,k))
1774      qrcd(i,k)=qes_cup(i,k)
1775      pwd(i,jmin(i))=min(0.,qcd(i,k)-qrcd(i,k))
1776      pwev(i)=pwev(i)+pwd(i,jmin(i))
1777      qcd(i,k)=qes_cup(i,k)
1778!
1779      DH=HCD(I,k)-HES_cup(I,K)
1780      bu(i)=dz*dh
1781      do ki=jmin(i)-1,1,-1
1782         DZ=Z_cup(i,Ki+1)-Z_cup(i,Ki)
1783         QCD(i,Ki)=(qCD(i,Ki+1)*(1.-.5*CDD(i,Ki)*DZ) &
1784                  +entr*DZ*q(i,Ki) &
1785                  )/(1.+entr*DZ-.5*CDD(i,Ki)*DZ)
1786!
1787!--- to be negatively buoyant, hcd should be smaller than hes!
1788!
1789         DH=HCD(I,ki)-HES_cup(I,Ki)
1790         bu(i)=bu(i)+dz*dh
1791         QRCD(I,Ki)=qes_cup(i,ki)+(1./XL)*(GAMMA_cup(i,ki) &
1792                  /(1.+GAMMA_cup(i,ki)))*DH
1793         dqeva=qcd(i,ki)-qrcd(i,ki)
1794         if(dqeva.gt.0.)dqeva=0.
1795         pwd(i,ki)=zd(i,ki)*dqeva
1796         qcd(i,ki)=qrcd(i,ki)
1797         pwev(i)=pwev(i)+pwd(i,ki)
1798!        if(iloop.eq.1.and.i.eq.102.and.j.eq.62)then
1799!         print *,'in cup_dd_moi ', hcd(i,ki),HES_cup(I,Ki),dh,dqeva
1800!        endif
1801      enddo
1802!
1803!--- end loop over i
1804       if(pwev(I).eq.0.and.iloop.eq.1)then
1805!        print *,'problem with buoy in cup_dd_moisture',i
1806         ierr(i)=7
1807       endif
1808       if(BU(I).GE.0.and.iloop.eq.1)then
1809!        print *,'problem with buoy in cup_dd_moisture',i
1810         ierr(i)=7
1811       endif
1812      endif
1813100    continue
1814
1815   END SUBROUTINE cup_dd_moisture
1816
1817
1818   SUBROUTINE cup_dd_nms(zd,z_cup,cdd,entr,jmin,ierr,        &
1819              itest,kdet,z1,                                 &
1820              ids,ide, jds,jde, kds,kde,                     &
1821              ims,ime, jms,jme, kms,kme,                     &
1822              its,ite, jts,jte, kts,kte                     )
1823
1824   IMPLICIT NONE
1825!
1826!  on input
1827!
1828
1829   ! only local wrf dimensions are need as of now in this routine
1830
1831     integer                                                           &
1832        ,intent (in   )                   ::                           &
1833                                  ids,ide, jds,jde, kds,kde,           &
1834                                  ims,ime, jms,jme, kms,kme,           &
1835                                  its,ite, jts,jte, kts,kte
1836  ! z_cup = height of cloud model level
1837  ! z1 = terrain elevation
1838  ! entr = downdraft entrainment rate
1839  ! jmin = downdraft originating level
1840  ! kdet = level above ground where downdraft start detraining
1841  ! itest = flag to whether to calculate cdd
1842 
1843     real,    dimension (its:ite,kts:kte)                              &
1844        ,intent (in   )                   ::                           &
1845        z_cup
1846     real,    dimension (its:ite)                                      &
1847        ,intent (in   )                   ::                           &
1848        z1
1849     real                                                              &
1850        ,intent (in   )                   ::                           &
1851        entr
1852     integer, dimension (its:ite)                                      &
1853        ,intent (in   )                   ::                           &
1854        jmin,kdet
1855     integer                                                           &
1856        ,intent (in   )                   ::                           &
1857        itest
1858!
1859! input and output
1860!
1861
1862   ! ierr error value, maybe modified in this routine
1863
1864     integer, dimension (its:ite)                                      &
1865        ,intent (inout)                   ::                           &
1866                                                                 ierr
1867   ! zd is the normalized downdraft mass flux
1868   ! cdd is the downdraft detrainmen function
1869
1870     real,    dimension (its:ite,kts:kte)                              &
1871        ,intent (out  )                   ::                           &
1872                                                             zd
1873     real,    dimension (its:ite,kts:kte)                              &
1874        ,intent (inout)                   ::                           &
1875                                                             cdd
1876!
1877!  local variables in this routine
1878!
1879
1880     integer                              ::                           &
1881                                                  i,k,ki
1882     real                                 ::                           &
1883                                            a,perc,dz
1884
1885     integer :: itf, ktf
1886
1887     itf=MIN(ite,ide-1)
1888     ktf=MIN(kte,kde-1)
1889!
1890!--- perc is the percentage of mass left when hitting the ground
1891!
1892      perc=.03
1893
1894      do k=kts,ktf
1895      do i=its,itf
1896         zd(i,k)=0.
1897         if(itest.eq.0)cdd(i,k)=0.
1898      enddo
1899      enddo
1900      a=1.-perc
1901!
1902!
1903!
1904      do 100 i=its,itf
1905      IF(ierr(I).eq.0)then
1906      zd(i,jmin(i))=1.
1907!
1908!--- integrate downward, specify detrainment(cdd)!
1909!
1910      do ki=jmin(i)-1,1,-1
1911         DZ=Z_cup(i,Ki+1)-Z_cup(i,Ki)
1912         if(ki.le.kdet(i).and.itest.eq.0)then
1913           cdd(i,ki)=entr+(1.- (a*(z_cup(i,ki)-z1(i)) &
1914                     +perc*(z_cup(i,kdet(i))-z1(i)) ) &
1915                         /(a*(z_cup(i,ki+1)-z1(i)) &
1916                      +perc*(z_cup(i,kdet(i))-z1(i))))/dz
1917         endif
1918         zd(i,ki)=zd(i,ki+1)*(1.+(entr-cdd(i,ki))*dz)
1919      enddo
1920!
1921      endif
1922!--- end loop over i
1923100    continue
1924
1925   END SUBROUTINE cup_dd_nms
1926
1927
1928   SUBROUTINE cup_dellabot(ipr,jpr,he_cup,ierr,z_cup,p_cup,  &
1929              hcd,edt,zu,zd,cdd,he,della,j,mentrd_rate,z,g,     &
1930              CFU1,CFD1,DFU1,EFU1,DFD1,EFD1,l_flux,  &
1931              ids,ide, jds,jde, kds,kde,                     &
1932              ims,ime, jms,jme, kms,kme,                     &
1933              its,ite, jts,jte, kts,kte                     )
1934
1935   IMPLICIT NONE
1936
1937     integer                                                           &
1938        ,intent (in   )                   ::                           &
1939        ids,ide, jds,jde, kds,kde,           &
1940        ims,ime, jms,jme, kms,kme,           &
1941        its,ite, jts,jte, kts,kte
1942     integer, intent (in   )              ::                           &
1943        j,ipr,jpr
1944  !
1945  ! ierr error value, maybe modified in this routine
1946  !
1947     real,    dimension (its:ite,kts:kte)                              &
1948        ,intent (out  )                   ::                           &
1949        della
1950     real,    dimension (its:ite,kts:kte)                              &
1951        ,intent (in  )                   ::                           &
1952        z_cup,p_cup,hcd,zu,zd,cdd,he,z,he_cup
1953     real,    dimension (its:ite)                                      &
1954        ,intent (in   )                   ::                           &
1955        edt
1956     real                                                              &
1957        ,intent (in   )                   ::                           &
1958        g,mentrd_rate
1959     integer, dimension (its:ite)                                      &
1960        ,intent (inout)                   ::                           &
1961        ierr
1962     real,    dimension (its:ite,kts:kte)                              &
1963        ,intent (inout  )                 ::                           &
1964        CFU1,CFD1,DFU1,EFU1,DFD1,EFD1
1965     logical, intent(in) :: l_flux
1966!
1967!  local variables in this routine
1968!
1969
1970      integer i
1971      real detdo,detdo1,detdo2,entdo,dp,dz,subin,                      &
1972      totmas
1973!
1974     integer :: itf, ktf
1975
1976     itf=MIN(ite,ide-1)
1977     ktf=MIN(kte,kde-1)
1978!
1979!
1980!      if(j.eq.jpr)print *,'in cup dellabot '
1981      do 100 i=its,itf
1982      if (l_flux) then
1983         cfu1(i,1)=0.
1984         cfd1(i,1)=0.
1985         cfu1(i,2)=0.
1986         cfd1(i,2)=0.
1987         dfu1(i,1)=0.
1988         efu1(i,1)=0.
1989         dfd1(i,1)=0.
1990         efd1(i,1)=0.
1991      endif
1992      della(i,1)=0.
1993      if(ierr(i).ne.0)go to 100
1994      dz=z_cup(i,2)-z_cup(i,1)
1995      DP=100.*(p_cup(i,1)-P_cup(i,2))
1996      detdo1=edt(i)*zd(i,2)*CDD(i,1)*DZ
1997      detdo2=edt(i)*zd(i,1)
1998      entdo=edt(i)*zd(i,2)*mentrd_rate*dz
1999      subin=-EDT(I)*zd(i,2)
2000      detdo=detdo1+detdo2-entdo+subin
2001      DELLA(I,1)=(detdo1*.5*(HCD(i,1)+HCD(i,2)) &
2002                 +detdo2*hcd(i,1) &
2003                 +subin*he_cup(i,2) &
2004                 -entdo*he(i,1))*g/dp
2005      if (l_flux) then
2006         cfd1(i,2)   = -edt(i)*zd(i,2)  !only contribution to subin, subdown=0
2007         dfd1(i,1)   =  detdo1+detdo2
2008         efd1(i,1)   = -entdo
2009      endif
2010 100  CONTINUE
2011
2012   END SUBROUTINE cup_dellabot
2013
2014
2015   SUBROUTINE cup_dellas(ierr,z_cup,p_cup,hcd,edt,zd,cdd,              &
2016              he,della,j,mentrd_rate,zu,g,                             &
2017              cd,hc,ktop,k22,kbcon,mentr_rate,jmin,he_cup,kdet,kpbl,   &
2018              ipr,jpr,name,                                            &
2019              CFU1,CFD1,DFU1,EFU1,DFD1,EFD1,l_flux,  &
2020              ids,ide, jds,jde, kds,kde,                               &
2021              ims,ime, jms,jme, kms,kme,                               &
2022              its,ite, jts,jte, kts,kte                               )
2023
2024   IMPLICIT NONE
2025
2026     integer                                                           &
2027        ,intent (in   )                   ::                           &
2028        ids,ide, jds,jde, kds,kde,           &
2029        ims,ime, jms,jme, kms,kme,           &
2030        its,ite, jts,jte, kts,kte
2031     integer, intent (in   )              ::                           &
2032        j,ipr,jpr
2033  !
2034  ! ierr error value, maybe modified in this routine
2035  !
2036     real,    dimension (its:ite,kts:kte)                              &
2037        ,intent (out  )                   ::                           &
2038        della
2039     real,    dimension (its:ite,kts:kte)                              &
2040        ,intent (in  )                   ::                           &
2041        z_cup,p_cup,hcd,zd,cdd,he,hc,cd,zu,he_cup
2042     real,    dimension (its:ite)                                      &
2043        ,intent (in   )                   ::                           &
2044        edt
2045     real                                                              &
2046        ,intent (in   )                   ::                           &
2047        g,mentrd_rate,mentr_rate
2048     integer, dimension (its:ite)                                      &
2049        ,intent (in   )                   ::                           &
2050        kbcon,ktop,k22,jmin,kdet,kpbl
2051     integer, dimension (its:ite)                                      &
2052        ,intent (inout)                   ::                           &
2053        ierr
2054      character *(*), intent (in)        ::                           &
2055       name
2056     real,    dimension (its:ite,kts:kte)                              &
2057        ,intent (inout  )                 ::                           &
2058        CFU1,CFD1,DFU1,EFU1,DFD1,EFD1
2059     logical, intent(in) :: l_flux
2060!
2061!  local variables in this routine
2062!
2063
2064      integer i,k
2065      real detdo1,detdo2,entdo,dp,dz,subin,detdo,entup,                &
2066      detup,subdown,entdoj,entupk,detupk,totmas
2067!
2068     integer :: itf, ktf
2069
2070     itf=MIN(ite,ide-1)
2071     ktf=MIN(kte,kde-1)
2072!
2073!
2074      i=ipr
2075!      if(j.eq.jpr)then
2076!        print *,'in dellas kpbl(i),k22(i),kbcon(i),ktop(i),jmin(i)'
2077!        print *,kpbl(i),k22(i),kbcon(i),ktop(i),jmin(i)
2078!      endif
2079       DO K=kts+1,ktf
2080       do i=its,itf
2081          della(i,k)=0.
2082       enddo
2083       enddo
2084       if (l_flux) then
2085          DO K=kts+1,ktf-1
2086             do i=its,itf
2087                cfu1(i,k+1)=0.
2088                cfd1(i,k+1)=0.
2089             enddo
2090          enddo
2091          DO K=kts+1,ktf
2092             do i=its,itf
2093                dfu1(i,k)=0.
2094                efu1(i,k)=0.
2095                dfd1(i,k)=0.
2096                efd1(i,k)=0.
2097             enddo
2098          enddo
2099       endif
2100!
2101       DO 100 k=kts+1,ktf-1
2102       DO 100 i=its,ite
2103         IF(ierr(i).ne.0)GO TO 100
2104         IF(K.Gt.KTOP(I))GO TO 100
2105!
2106!--- SPECIFY DETRAINMENT OF DOWNDRAFT, HAS TO BE CONSISTENT
2107!--- WITH ZD CALCULATIONS IN SOUNDD.
2108!
2109         DZ=Z_cup(I,K+1)-Z_cup(I,K)
2110         detdo=edt(i)*CDD(i,K)*DZ*ZD(i,k+1)
2111         entdo=edt(i)*mentrd_rate*dz*zd(i,k+1)
2112         subin=zu(i,k+1)-zd(i,k+1)*edt(i)
2113         entup=0.
2114         detup=0.
2115         if(k.ge.kbcon(i).and.k.lt.ktop(i))then
2116            entup=mentr_rate*dz*zu(i,k)
2117            detup=CD(i,K+1)*DZ*ZU(i,k)
2118         endif
2119         subdown=(zu(i,k)-zd(i,k)*edt(i))
2120         entdoj=0.
2121         entupk=0.
2122         detupk=0.
2123!
2124         if(k.eq.jmin(i))then
2125         entdoj=edt(i)*zd(i,k)
2126         endif
2127
2128         if(k.eq.k22(i)-1)then
2129         entupk=zu(i,kpbl(i))
2130         endif
2131
2132         if(k.gt.kdet(i))then
2133            detdo=0.
2134         endif
2135
2136         if(k.eq.ktop(i)-0)then
2137         detupk=zu(i,ktop(i))
2138         subin=0.
2139         endif
2140         if(k.lt.kbcon(i))then
2141            detup=0.
2142         endif
2143         if (l_flux) then
2144! z_cup(k+1):      zu(k+1), -zd(k+1) ==> subin   ==> cf[du]1   (k+1)  (full-eta level k+1)
2145!
2146! z(k)      :      detup, detdo, entup, entdo    ==> [de]f[du]1 (k)   (half-eta level  k )
2147!
2148! z_cup(k)  :      zu(k), -zd(k)     ==> subdown ==> cf[du]1    (k)   (full-eta level  k )
2149
2150! Store downdraft/updraft mass fluxes at full eta level k (z_cup(k)) in cf[ud]1(k):
2151            cfu1(i,k+1)   =  zu(i,k+1)
2152            cfd1(i,k+1)   = -edt(i)*zd(i,k+1)
2153! Store detrainment/entrainment mass fluxes at half eta level k (z(k)) in [de]f[du]1(k):
2154            dfu1(i,k) =   detup+detupk
2155            efu1(i,k) = -(entup+entupk)
2156            dfd1(i,k) =   detdo
2157            efd1(i,k) = -(entdo+entdoj)
2158         endif
2159!C
2160!C--- CHANGED DUE TO SUBSIDENCE AND ENTRAINMENT
2161!C
2162         totmas=subin-subdown+detup-entup-entdo+ &
2163                 detdo-entupk-entdoj+detupk
2164!         if(j.eq.jpr.and.i.eq.ipr)print *,'k,totmas,sui,sud = ',k,
2165!     1   totmas,subin,subdown
2166!         if(j.eq.jpr.and.i.eq.ipr)print *,'updr stuff = ',detup,
2167!     1      entup,entupk,detupk
2168!         if(j.eq.jpr.and.i.eq.ipr)print *,'dddr stuff = ',entdo,
2169!     1      detdo,entdoj
2170         if(abs(totmas).gt.1.e-6)then
2171!           print *,'*********************',i,j,k,totmas,name
2172!           print *,kpbl(i),k22(i),kbcon(i),ktop(i)
2173!c          print *,'updr stuff = ',subin,
2174!c    1      subdown,detup,entup,entupk,detupk
2175!c          print *,'dddr stuff = ',entdo,
2176!c    1      detdo,entdoj
2177!        call wrf_error_fatal ( 'totmas .gt.1.e-6' )
2178         endif
2179         dp=100.*(p_cup(i,k-1)-p_cup(i,k))
2180         della(i,k)=(subin*he_cup(i,k+1) &
2181                    -subdown*he_cup(i,k) &
2182                    +detup*.5*(HC(i,K+1)+HC(i,K)) &
2183                    +detdo*.5*(HCD(i,K+1)+HCD(i,K)) &
2184                    -entup*he(i,k) &
2185                    -entdo*he(i,k) &
2186                    -entupk*he_cup(i,k22(i)) &
2187                    -entdoj*he_cup(i,jmin(i)) &
2188                    +detupk*hc(i,ktop(i)) &
2189                     )*g/dp
2190!      if(i.eq.ipr.and.j.eq.jpr)then
2191!        print *,k,della(i,k),subin*he_cup(i,k+1),subdown*he_cup(i,k),
2192!     1            detdo*.5*(HCD(i,K+1)+HCD(i,K))
2193!        print *,k,detup*.5*(HC(i,K+1)+HC(i,K)),detupk*hc(i,ktop(i)),
2194!     1         entup*he(i,k),entdo*he(i,k)
2195!        print *,k,he_cup(i,k+1),he_cup(i,k),entupk*he_cup(i,k)
2196!      endif
2197
2198 100  CONTINUE
2199
2200   END SUBROUTINE cup_dellas
2201
2202
2203   SUBROUTINE cup_direction2(i,j,dir,id,massflx,             &
2204              iresult,imass,massfld,                         &
2205              ids,ide, jds,jde, kds,kde,                     &
2206              ims,ime, jms,jme, kms,kme,                     &
2207              its,ite, jts,jte, kts,kte                     )
2208
2209   IMPLICIT NONE
2210
2211     integer                                                           &
2212        ,intent (in   )                   ::                           &
2213        ids,ide, jds,jde, kds,kde,           &
2214        ims,ime, jms,jme, kms,kme,           &
2215        its,ite, jts,jte, kts,kte
2216     integer, intent (in   )              ::                           &
2217        i,j,imass
2218     integer, intent (out  )              ::                           &
2219        iresult
2220  !
2221  ! ierr error value, maybe modified in this routine
2222  !
2223     integer,    dimension (ims:ime,jms:jme)                           &
2224        ,intent (in   )                   ::                           &
2225        id
2226     real,    dimension (ims:ime,jms:jme)                              &
2227        ,intent (in   )                   ::                           &
2228        massflx
2229     real,    dimension (its:ite)                                      &
2230        ,intent (inout)                   ::                           &
2231        dir
2232     real                                                              &
2233        ,intent (out  )                   ::                           &
2234        massfld
2235!
2236!  local variables in this routine
2237!
2238
2239       integer k,ia,ja,ib,jb
2240       real diff
2241!
2242!
2243!
2244       if(imass.eq.1)then
2245           massfld=massflx(i,j)
2246       endif
2247       iresult=0
2248!      return
2249       diff=22.5
2250       if(dir(i).lt.22.5)dir(i)=360.+dir(i)
2251       if(id(i,j).eq.1)iresult=1
2252!      ja=max(2,j-1)
2253!      ia=max(2,i-1)
2254!      jb=min(mjx-1,j+1)
2255!      ib=min(mix-1,i+1)
2256       ja=j-1
2257       ia=i-1
2258       jb=j+1
2259       ib=i+1
2260        if(dir(i).gt.90.-diff.and.dir(i).le.90.+diff)then
2261!--- steering flow from the east
2262          if(id(ib,j).eq.1)then
2263            iresult=1
2264            if(imass.eq.1)then
2265               massfld=max(massflx(ib,j),massflx(i,j))
2266            endif
2267            return
2268          endif
2269        else if(dir(i).gt.135.-diff.and.dir(i).le.135.+diff)then
2270!--- steering flow from the south-east
2271          if(id(ib,ja).eq.1)then
2272            iresult=1
2273            if(imass.eq.1)then
2274               massfld=max(massflx(ib,ja),massflx(i,j))
2275            endif
2276            return
2277          endif
2278!--- steering flow from the south
2279        else if(dir(i).gt.180.-diff.and.dir(i).le.180.+diff)then
2280          if(id(i,ja).eq.1)then
2281            iresult=1
2282            if(imass.eq.1)then
2283               massfld=max(massflx(i,ja),massflx(i,j))
2284            endif
2285            return
2286          endif
2287!--- steering flow from the south west
2288        else if(dir(i).gt.225.-diff.and.dir(i).le.225.+diff)then
2289          if(id(ia,ja).eq.1)then
2290            iresult=1
2291            if(imass.eq.1)then
2292               massfld=max(massflx(ia,ja),massflx(i,j))
2293            endif
2294            return
2295          endif
2296!--- steering flow from the west
2297        else if(dir(i).gt.270.-diff.and.dir(i).le.270.+diff)then
2298          if(id(ia,j).eq.1)then
2299            iresult=1
2300            if(imass.eq.1)then
2301               massfld=max(massflx(ia,j),massflx(i,j))
2302            endif
2303            return
2304          endif
2305!--- steering flow from the north-west
2306        else if(dir(i).gt.305.-diff.and.dir(i).le.305.+diff)then
2307          if(id(ia,jb).eq.1)then
2308            iresult=1
2309            if(imass.eq.1)then
2310               massfld=max(massflx(ia,jb),massflx(i,j))
2311            endif
2312            return
2313          endif
2314!--- steering flow from the north
2315        else if(dir(i).gt.360.-diff.and.dir(i).le.360.+diff)then
2316          if(id(i,jb).eq.1)then
2317            iresult=1
2318            if(imass.eq.1)then
2319               massfld=max(massflx(i,jb),massflx(i,j))
2320            endif
2321            return
2322          endif
2323!--- steering flow from the north-east
2324        else if(dir(i).gt.45.-diff.and.dir(i).le.45.+diff)then
2325          if(id(ib,jb).eq.1)then
2326            iresult=1
2327            if(imass.eq.1)then
2328               massfld=max(massflx(ib,jb),massflx(i,j))
2329            endif
2330            return
2331          endif
2332        endif
2333
2334   END SUBROUTINE cup_direction2
2335
2336
2337   SUBROUTINE cup_env(z,qes,he,hes,t,q,p,z1,                 &
2338              psur,ierr,tcrit,itest,xl,cp,                   &
2339              ids,ide, jds,jde, kds,kde,                     &
2340              ims,ime, jms,jme, kms,kme,                     &
2341              its,ite, jts,jte, kts,kte                     )
2342
2343   IMPLICIT NONE
2344
2345     integer                                                           &
2346        ,intent (in   )                   ::                           &
2347        ids,ide, jds,jde, kds,kde,           &
2348        ims,ime, jms,jme, kms,kme,           &
2349        its,ite, jts,jte, kts,kte
2350  !
2351  ! ierr error value, maybe modified in this routine
2352  ! q           = environmental mixing ratio
2353  ! qes         = environmental saturation mixing ratio
2354  ! t           = environmental temp
2355  ! tv          = environmental virtual temp
2356  ! p           = environmental pressure
2357  ! z           = environmental heights
2358  ! he          = environmental moist static energy
2359  ! hes         = environmental saturation moist static energy
2360  ! psur        = surface pressure
2361  ! z1          = terrain elevation
2362  !
2363  !
2364     real,    dimension (its:ite,kts:kte)                              &
2365        ,intent (in   )                   ::                           &
2366        p,t
2367     real,    dimension (its:ite,kts:kte)                              &
2368        ,intent (out  )                   ::                           &
2369        he,hes,qes
2370     real,    dimension (its:ite,kts:kte)                              &
2371        ,intent (inout)                   ::                           &
2372        z,q
2373     real,    dimension (its:ite)                                      &
2374        ,intent (in   )                   ::                           &
2375        psur,z1
2376     real                                                              &
2377        ,intent (in   )                   ::                           &
2378        xl,cp
2379     integer, dimension (its:ite)                                      &
2380        ,intent (inout)                   ::                           &
2381        ierr
2382     integer                                                           &
2383        ,intent (in   )                   ::                           &
2384        itest
2385!
2386!  local variables in this routine
2387!
2388
2389     integer                              ::                           &
2390       i,k,iph
2391      real, dimension (1:2) :: AE,BE,HT
2392      real, dimension (its:ite,kts:kte) :: tv
2393      real :: tcrit,e,tvbar
2394
2395     integer :: itf, ktf
2396
2397     itf=MIN(ite,ide-1)
2398     ktf=MIN(kte,kde-1)
2399
2400      HT(1)=XL/CP
2401      HT(2)=2.834E6/CP
2402      BE(1)=.622*HT(1)/.286
2403      AE(1)=BE(1)/273.+ALOG(610.71)
2404      BE(2)=.622*HT(2)/.286
2405      AE(2)=BE(2)/273.+ALOG(610.71)
2406!      print *, 'TCRIT = ', tcrit,its,ite
2407      DO k=kts,ktf
2408      do i=its,itf
2409        if(ierr(i).eq.0)then
2410!Csgb - IPH is for phase, dependent on TCRIT (water or ice)
2411        IPH=1
2412        IF(T(I,K).LE.TCRIT)IPH=2
2413!       print *, 'AE(IPH),BE(IPH) = ',AE(IPH),BE(IPH),AE(IPH)-BE(IPH),T(i,k),i,k
2414        E=EXP(AE(IPH)-BE(IPH)/T(I,K))
2415!       print *, 'P, E = ', P(I,K), E
2416        QES(I,K)=.622*E/(100.*P(I,K)-E)
2417        IF(QES(I,K).LE.1.E-08)QES(I,K)=1.E-08
2418        IF(Q(I,K).GT.QES(I,K))Q(I,K)=QES(I,K)
2419        TV(I,K)=T(I,K)+.608*Q(I,K)*T(I,K)
2420        endif
2421      enddo
2422      enddo
2423!
2424!--- z's are calculated with changed h's and q's and t's
2425!--- if itest=2
2426!
2427      if(itest.ne.2)then
2428         do i=its,itf
2429           if(ierr(i).eq.0)then
2430             Z(I,1)=max(0.,Z1(I))-(ALOG(P(I,1))- &
2431                 ALOG(PSUR(I)))*287.*TV(I,1)/9.81
2432           endif
2433         enddo
2434
2435! --- calculate heights
2436         DO K=kts+1,ktf
2437         do i=its,itf
2438           if(ierr(i).eq.0)then
2439              TVBAR=.5*TV(I,K)+.5*TV(I,K-1)
2440              Z(I,K)=Z(I,K-1)-(ALOG(P(I,K))- &
2441               ALOG(P(I,K-1)))*287.*TVBAR/9.81
2442           endif
2443         enddo
2444         enddo
2445      else
2446         do k=kts,ktf
2447         do i=its,itf
2448           if(ierr(i).eq.0)then
2449             z(i,k)=(he(i,k)-1004.*t(i,k)-2.5e6*q(i,k))/9.81
2450             z(i,k)=max(1.e-3,z(i,k))
2451           endif
2452         enddo
2453         enddo
2454      endif
2455!
2456!--- calculate moist static energy - HE
2457!    saturated moist static energy - HES
2458!
2459       DO k=kts,ktf
2460       do i=its,itf
2461         if(ierr(i).eq.0)then
2462         if(itest.eq.0)HE(I,K)=9.81*Z(I,K)+1004.*T(I,K)+2.5E06*Q(I,K)
2463         HES(I,K)=9.81*Z(I,K)+1004.*T(I,K)+2.5E06*QES(I,K)
2464         IF(HE(I,K).GE.HES(I,K))HE(I,K)=HES(I,K)
2465!         if(i.eq.2)then
2466!           print *,k,z(i,k),t(i,k),p(i,k),he(i,k),hes(i,k)
2467!         endif
2468         endif
2469      enddo
2470      enddo
2471
2472   END SUBROUTINE cup_env
2473
2474
2475   SUBROUTINE cup_env_clev(t,qes,q,he,hes,z,p,qes_cup,q_cup,   &
2476              he_cup,hes_cup,z_cup,p_cup,gamma_cup,t_cup,psur, &
2477              ierr,z1,xl,rv,cp,                                &
2478              ids,ide, jds,jde, kds,kde,                       &
2479              ims,ime, jms,jme, kms,kme,                       &
2480              its,ite, jts,jte, kts,kte                       )
2481
2482   IMPLICIT NONE
2483
2484     integer                                                           &
2485        ,intent (in   )                   ::                           &
2486        ids,ide, jds,jde, kds,kde,           &
2487        ims,ime, jms,jme, kms,kme,           &
2488        its,ite, jts,jte, kts,kte
2489  !
2490  ! ierr error value, maybe modified in this routine
2491  ! q           = environmental mixing ratio
2492  ! q_cup       = environmental mixing ratio on cloud levels
2493  ! qes         = environmental saturation mixing ratio
2494  ! qes_cup     = environmental saturation mixing ratio on cloud levels
2495  ! t           = environmental temp
2496  ! t_cup       = environmental temp on cloud levels
2497  ! p           = environmental pressure
2498  ! p_cup       = environmental pressure on cloud levels
2499  ! z           = environmental heights
2500  ! z_cup       = environmental heights on cloud levels
2501  ! he          = environmental moist static energy
2502  ! he_cup      = environmental moist static energy on cloud levels
2503  ! hes         = environmental saturation moist static energy
2504  ! hes_cup     = environmental saturation moist static energy on cloud levels
2505  ! gamma_cup   = gamma on cloud levels
2506  ! psur        = surface pressure
2507  ! z1          = terrain elevation
2508  !
2509  !
2510     real,    dimension (its:ite,kts:kte)                              &
2511        ,intent (in   )                   ::                           &
2512        qes,q,he,hes,z,p,t
2513     real,    dimension (its:ite,kts:kte)                              &
2514        ,intent (out  )                   ::                           &
2515        qes_cup,q_cup,he_cup,hes_cup,z_cup,p_cup,gamma_cup,t_cup
2516     real,    dimension (its:ite)                                      &
2517        ,intent (in   )                   ::                           &
2518        psur,z1
2519     real                                                              &
2520        ,intent (in   )                   ::                           &
2521        xl,rv,cp
2522     integer, dimension (its:ite)                                      &
2523        ,intent (inout)                   ::                           &
2524        ierr
2525!
2526!  local variables in this routine
2527!
2528
2529     integer                              ::                           &
2530       i,k
2531
2532     integer :: itf, ktf
2533
2534     itf=MIN(ite,ide-1)
2535     ktf=MIN(kte,kde-1)
2536
2537      do k=kts+1,ktf
2538      do i=its,itf
2539        if(ierr(i).eq.0)then
2540        qes_cup(i,k)=.5*(qes(i,k-1)+qes(i,k))
2541        q_cup(i,k)=.5*(q(i,k-1)+q(i,k))
2542        hes_cup(i,k)=.5*(hes(i,k-1)+hes(i,k))
2543        he_cup(i,k)=.5*(he(i,k-1)+he(i,k))
2544        if(he_cup(i,k).gt.hes_cup(i,k))he_cup(i,k)=hes_cup(i,k)
2545        z_cup(i,k)=.5*(z(i,k-1)+z(i,k))
2546        p_cup(i,k)=.5*(p(i,k-1)+p(i,k))
2547        t_cup(i,k)=.5*(t(i,k-1)+t(i,k))
2548        gamma_cup(i,k)=(xl/cp)*(xl/(rv*t_cup(i,k) &
2549                       *t_cup(i,k)))*qes_cup(i,k)
2550        endif
2551      enddo
2552      enddo
2553      do i=its,itf
2554        if(ierr(i).eq.0)then
2555        qes_cup(i,1)=qes(i,1)
2556        q_cup(i,1)=q(i,1)
2557        hes_cup(i,1)=hes(i,1)
2558        he_cup(i,1)=he(i,1)
2559        z_cup(i,1)=.5*(z(i,1)+z1(i))
2560        p_cup(i,1)=.5*(p(i,1)+psur(i))
2561        t_cup(i,1)=t(i,1)
2562        gamma_cup(i,1)=xl/cp*(xl/(rv*t_cup(i,1) &
2563                       *t_cup(i,1)))*qes_cup(i,1)
2564        endif
2565      enddo
2566
2567   END SUBROUTINE cup_env_clev
2568
2569
2570   SUBROUTINE cup_forcing_ens(closure_n,xland,aa0,aa1,xaa0,mbdt,dtime,ierr,ierr2,ierr3,&
2571              xf_ens,j,name,maxens,iens,iedt,maxens2,maxens3,mconv,    &
2572              p_cup,ktop,omeg,zd,k22,zu,pr_ens,edt,kbcon,massflx,      &
2573              iact_old_gr,dir,ensdim,massfln,icoic,                    &
2574              ids,ide, jds,jde, kds,kde,                               &
2575              ims,ime, jms,jme, kms,kme,                               &
2576              its,ite, jts,jte, kts,kte                               )
2577
2578   IMPLICIT NONE
2579
2580     integer                                                           &
2581        ,intent (in   )                   ::                           &
2582        ids,ide, jds,jde, kds,kde,           &
2583        ims,ime, jms,jme, kms,kme,           &
2584        its,ite, jts,jte, kts,kte
2585     integer, intent (in   )              ::                           &
2586        j,ensdim,maxens,iens,iedt,maxens2,maxens3
2587  !
2588  ! ierr error value, maybe modified in this routine
2589  ! pr_ens = precipitation ensemble
2590  ! xf_ens = mass flux ensembles
2591  ! massfln = downdraft mass flux ensembles used in next timestep
2592  ! omeg = omega from large scale model
2593  ! mconv = moisture convergence from large scale model
2594  ! zd      = downdraft normalized mass flux
2595  ! zu      = updraft normalized mass flux
2596  ! aa0     = cloud work function without forcing effects
2597  ! aa1     = cloud work function with forcing effects
2598  ! xaa0    = cloud work function with cloud effects (ensemble dependent)
2599  ! edt     = epsilon
2600  ! dir     = "storm motion"
2601  ! mbdt    = arbitrary numerical parameter
2602  ! dtime   = dt over which forcing is applied
2603  ! iact_gr_old = flag to tell where convection was active
2604  ! kbcon       = LFC of parcel from k22
2605  ! k22         = updraft originating level
2606  ! icoic       = flag if only want one closure (usually set to zero!)
2607  ! name        = deep or shallow convection flag
2608  !
2609     real,    dimension (ims:ime,jms:jme,1:ensdim)                     &
2610        ,intent (inout)                   ::                           &
2611        pr_ens
2612     real,    dimension (ims:ime,jms:jme,1:ensdim)                     &
2613        ,intent (out  )                   ::                           &
2614        xf_ens,massfln
2615     real,    dimension (ims:ime,jms:jme)                              &
2616        ,intent (in   )                   ::                           &
2617        massflx
2618     real,    dimension (its:ite,kts:kte)                              &
2619        ,intent (in   )                   ::                           &
2620        omeg,zd,zu,p_cup
2621     real,    dimension (its:ite,1:maxens)                             &
2622        ,intent (in   )                   ::                           &
2623        xaa0
2624     real,    dimension (its:ite)                                      &
2625        ,intent (in   )                   ::                           &
2626        aa1,edt,dir,mconv,xland
2627     real,    dimension (its:ite)                                      &
2628        ,intent (inout)                   ::                           &
2629        aa0,closure_n
2630     real,    dimension (1:maxens)                                     &
2631        ,intent (in   )                   ::                           &
2632        mbdt
2633     real                                                              &
2634        ,intent (in   )                   ::                           &
2635        dtime
2636     integer, dimension (its:ite,jts:jte)                              &
2637        ,intent (in   )                   ::                           &
2638        iact_old_gr
2639     integer, dimension (its:ite)                                      &
2640        ,intent (in   )                   ::                           &
2641        k22,kbcon,ktop
2642     integer, dimension (its:ite)                                      &
2643        ,intent (inout)                   ::                           &
2644        ierr,ierr2,ierr3
2645     integer                                                           &
2646        ,intent (in   )                   ::                           &
2647        icoic
2648      character *(*), intent (in)         ::                           &
2649       name
2650!
2651!  local variables in this routine
2652!
2653
2654     real,    dimension (1:maxens3)       ::                           &
2655       xff_ens3
2656     real,    dimension (1:maxens)        ::                           &
2657       xk
2658     integer                              ::                           &
2659       i,k,nall,n,ne,nens,nens3,iresult,iresultd,iresulte,mkxcrt,kclim
2660     parameter (mkxcrt=15)
2661     real                                 ::                           &
2662       a1,massfld,xff0,xomg,aclim1,aclim2,aclim3,aclim4
2663     real,    dimension(1:mkxcrt)         ::                           &
2664       pcrit,acrit,acritt
2665
2666     integer :: itf,nall2
2667
2668     itf=MIN(ite,ide-1)
2669
2670      DATA PCRIT/850.,800.,750.,700.,650.,600.,550.,500.,450.,400.,    &
2671                 350.,300.,250.,200.,150./
2672      DATA ACRIT/.0633,.0445,.0553,.0664,.075,.1082,.1521,.2216,       &
2673                 .3151,.3677,.41,.5255,.7663,1.1686,1.6851/
2674!  GDAS DERIVED ACRIT
2675      DATA ACRITT/.203,.515,.521,.566,.625,.665,.659,.688,             &
2676                  .743,.813,.886,.947,1.138,1.377,1.896/
2677!
2678       nens=0
2679
2680!--- LARGE SCALE FORCING
2681!
2682       DO 100 i=its,itf
2683!       if(i.eq.ipr.and.j.eq.jpr)print *,'ierr = ',ierr(i)
2684          if(name.eq.'deeps'.and.ierr(i).gt.995)then
2685!          print *,i,j,ierr(i),aa0(i)
2686           aa0(i)=0.
2687           ierr(i)=0
2688          endif
2689          IF(ierr(i).eq.0)then
2690!           kclim=0
2691           do k=mkxcrt,1,-1
2692             if(p_cup(i,ktop(i)).lt.pcrit(k))then
2693               kclim=k
2694               go to 9
2695             endif
2696           enddo
2697           if(p_cup(i,ktop(i)).ge.pcrit(1))kclim=1
2698 9         continue
2699           kclim=max(kclim,1)
2700           k=max(kclim-1,1)
2701           aclim1=acrit(kclim)*1.e3
2702           aclim2=acrit(k)*1.e3
2703           aclim3=acritt(kclim)*1.e3
2704           aclim4=acritt(k)*1.e3
2705!           print *,'p_cup(ktop(i)),kclim,pcrit(kclim)'
2706!           print *,p_cup(i,ktop(i)),kclim,pcrit(kclim)
2707!           print *,'aclim1,aclim2,aclim3,aclim4'
2708!           print *,aclim1,aclim2,aclim3,aclim4
2709!           print *,dtime,name,ierr(i),aa1(i),aa0(i)
2710!          print *,dtime,name,ierr(i),aa1(i),aa0(i)
2711!
2712!--- treatment different for this closure
2713!
2714             if(name.eq.'deeps')then
2715!
2716                xff0= (AA1(I)-AA0(I))/DTIME
2717                xff_ens3(1)=(AA1(I)-AA0(I))/dtime
2718                xff_ens3(2)=.9*xff_ens3(1)
2719                xff_ens3(3)=1.1*xff_ens3(1)
2720!   
2721!--- more original Arakawa-Schubert (climatologic value of aa0)
2722!
2723!
2724!--- omeg is in bar/s, mconv done with omeg in Pa/s
2725!     more like Brown (1979), or Frank-Cohen (199?)
2726!
2727                xff_ens3(4)=-omeg(i,k22(i))/9.81
2728                xff_ens3(5)=-omeg(i,kbcon(i))/9.81
2729                xff_ens3(6)=-omeg(i,1)/9.81
2730                do k=2,kbcon(i)-1
2731                  xomg=-omeg(i,k)/9.81
2732                  if(xomg.gt.xff_ens3(6))xff_ens3(6)=xomg
2733                enddo
2734!
2735!--- more like Krishnamurti et al.
2736!
2737                xff_ens3(7)=mconv(i)
2738                xff_ens3(8)=mconv(i)
2739                xff_ens3(9)=mconv(i)
2740!
2741!--- more like Fritsch Chappel or Kain Fritsch (plus triggers)
2742!
2743                xff_ens3(10)=AA1(I)/(60.*20.)
2744                xff_ens3(11)=AA1(I)/(60.*30.)
2745                xff_ens3(12)=AA1(I)/(60.*40.)
2746
2747!--- more original Arakawa-Schubert (climatologic value of aa0)
2748!
2749                xff_ens3(13)=max(0.,(AA1(I)-aclim1)/dtime)
2750                xff_ens3(14)=max(0.,(AA1(I)-aclim2)/dtime)
2751                xff_ens3(15)=max(0.,(AA1(I)-aclim3)/dtime)
2752                xff_ens3(16)=max(0.,(AA1(I)-aclim4)/dtime)
2753!               if(ierr2(i).gt.0.or.ierr3(i).gt.0)then
2754!                 xff_ens3(10)=0.
2755!                 xff_ens3(11)=0.
2756!                 xff_ens3(12)=0.
2757!                 xff_ens3(13)=0.
2758!                 xff_ens3(14)=0.
2759!                 xff_ens3(15)=0.
2760!                 xff_ens3(16)=0.
2761!               endif
2762
2763                do nens=1,maxens
2764                   XK(nens)=(XAA0(I,nens)-AA1(I))/MBDT(2)
2765                   if(xk(nens).le.0.and.xk(nens).gt.-1.e-6) &
2766                           xk(nens)=-1.e-6
2767                   if(xk(nens).gt.0.and.xk(nens).lt.1.e-6) &
2768                           xk(nens)=1.e-6
2769                enddo
2770!
2771!--- add up all ensembles
2772!
2773                do 350 ne=1,maxens
2774!
2775!--- for every xk, we have maxens3 xffs
2776!--- iens is from outermost ensemble (most expensive!
2777!
2778!--- iedt (maxens2 belongs to it)
2779!--- is from second, next outermost, not so expensive
2780!
2781!--- so, for every outermost loop, we have maxens*maxens2*3
2782!--- ensembles!!! nall would be 0, if everything is on first
2783!--- loop index, then ne would start counting, then iedt, then iens....
2784!
2785                   iresult=0
2786                   iresultd=0
2787                   iresulte=0
2788                   nall=(iens-1)*maxens3*maxens*maxens2 &
2789                        +(iedt-1)*maxens*maxens3 &
2790                        +(ne-1)*maxens3
2791!
2792! over water, enfor!e small cap for some of the closures
2793!
2794                if(xland(i).lt.0.1)then
2795                 if(ierr2(i).gt.0.or.ierr3(i).gt.0)then
2796!       - ierr2 - 75 mb cap thickness, ierr3 - 125 cap thickness
2797
2798! - for larger cap, set Grell closure to zero
2799                      xff_ens3(1) =0.
2800                      massfln(i,j,nall+1)=0.
2801                      xff_ens3(2) =0.
2802                      massfln(i,j,nall+2)=0.
2803                      xff_ens3(3) =0.
2804                      massfln(i,j,nall+3)=0.
2805                      closure_n(i)=closure_n(i)-1.
2806
2807                      xff_ens3(7) =0.
2808                      massfln(i,j,nall+7)=0.
2809                      xff_ens3(8) =0.
2810                      massfln(i,j,nall+8)=0.
2811                      xff_ens3(9) =0.
2812!                     massfln(i,j,nall+9)=0.
2813                      closure_n(i)=closure_n(i)-1.
2814                endif
2815!
2816!   also take out some closures in general
2817!
2818                      xff_ens3(4) =0.
2819                      massfln(i,j,nall+4)=0.
2820                      xff_ens3(5) =0.
2821                      massfln(i,j,nall+5)=0.
2822                      xff_ens3(6) =0.
2823                      massfln(i,j,nall+6)=0.
2824                      closure_n(i)=closure_n(i)-3.
2825
2826                      xff_ens3(10)=0.
2827                      massfln(i,j,nall+10)=0.
2828                      xff_ens3(11)=0.
2829                      massfln(i,j,nall+11)=0.
2830                      xff_ens3(12)=0.
2831                      massfln(i,j,nall+12)=0.
2832                      if(ne.eq.1)closure_n(i)=closure_n(i)-3
2833                      xff_ens3(13)=0.
2834                      massfln(i,j,nall+13)=0.
2835                      xff_ens3(14)=0.
2836                      massfln(i,j,nall+14)=0.
2837                      xff_ens3(15)=0.
2838                      massfln(i,j,nall+15)=0.
2839                      massfln(i,j,nall+16)=0.
2840                      if(ne.eq.1)closure_n(i)=closure_n(i)-4
2841
2842                endif
2843!
2844! end water treatment
2845!
2846!--- check for upwind convection
2847!                  iresult=0
2848                   massfld=0.
2849
2850!                  call cup_direction2(i,j,dir,iact_old_gr, &
2851!                       massflx,iresult,1,                  &
2852!                       massfld,                            &
2853!                       ids,ide, jds,jde, kds,kde,          &
2854!                       ims,ime, jms,jme, kms,kme,          &
2855!                       its,ite, jts,jte, kts,kte          )
2856!                  if(i.eq.ipr.and.j.eq.jpr.and.iedt.eq.1.and.ne.eq.1)then
2857!                  if(iedt.eq.1.and.ne.eq.1)then
2858!                   print *,massfld,ne,iedt,iens
2859!                   print *,xk(ne),xff_ens3(1),xff_ens3(2),xff_ens3(3)
2860!                  endif
2861!                  print *,i,j,massfld,aa0(i),aa1(i)
2862                   IF(XK(ne).lt.0.and.xff0.gt.0.)iresultd=1
2863                   iresulte=max(iresult,iresultd)
2864                   iresulte=1
2865                   if(iresulte.eq.1)then
2866!
2867!--- special treatment for stability closures
2868!
2869
2870                      if(xff0.gt.0.)then
2871                         xf_ens(i,j,nall+1)=max(0.,-xff_ens3(1)/xk(ne)) &
2872                                        +massfld
2873                         xf_ens(i,j,nall+2)=max(0.,-xff_ens3(2)/xk(ne)) &
2874                                        +massfld
2875                         xf_ens(i,j,nall+3)=max(0.,-xff_ens3(3)/xk(ne)) &
2876                                        +massfld
2877                         xf_ens(i,j,nall+13)=max(0.,-xff_ens3(13)/xk(ne)) &
2878                                        +massfld
2879                         xf_ens(i,j,nall+14)=max(0.,-xff_ens3(14)/xk(ne)) &
2880                                        +massfld
2881                         xf_ens(i,j,nall+15)=max(0.,-xff_ens3(15)/xk(ne)) &
2882                                        +massfld
2883                         xf_ens(i,j,nall+16)=max(0.,-xff_ens3(16)/xk(ne)) &
2884                                        +massfld
2885                      else
2886                         xf_ens(i,j,nall+1)=massfld
2887                         xf_ens(i,j,nall+2)=massfld
2888                         xf_ens(i,j,nall+3)=massfld
2889                         xf_ens(i,j,nall+13)=massfld
2890                         xf_ens(i,j,nall+14)=massfld
2891                         xf_ens(i,j,nall+15)=massfld
2892                         xf_ens(i,j,nall+16)=massfld
2893                      endif
2894!
2895!--- if iresult.eq.1, following independent of xff0
2896!
2897                         xf_ens(i,j,nall+4)=max(0.,xff_ens3(4) &
2898                            +massfld)
2899                         xf_ens(i,j,nall+5)=max(0.,xff_ens3(5) &
2900                                        +massfld)
2901                         xf_ens(i,j,nall+6)=max(0.,xff_ens3(6) &
2902                                        +massfld)
2903                         a1=max(1.e-3,pr_ens(i,j,nall+7))
2904                         xf_ens(i,j,nall+7)=max(0.,xff_ens3(7) &
2905                                     /a1)
2906                         a1=max(1.e-3,pr_ens(i,j,nall+8))
2907                         xf_ens(i,j,nall+8)=max(0.,xff_ens3(8) &
2908                                     /a1)
2909                         a1=max(1.e-3,pr_ens(i,j,nall+9))
2910                         xf_ens(i,j,nall+9)=max(0.,xff_ens3(9) &
2911                                     /a1)
2912                         if(XK(ne).lt.0.)then
2913                            xf_ens(i,j,nall+10)=max(0., &
2914                                        -xff_ens3(10)/xk(ne)) &
2915                                        +massfld
2916                            xf_ens(i,j,nall+11)=max(0., &
2917                                        -xff_ens3(11)/xk(ne)) &
2918                                        +massfld
2919                            xf_ens(i,j,nall+12)=max(0., &
2920                                        -xff_ens3(12)/xk(ne)) &
2921                                        +massfld
2922                         else
2923                            xf_ens(i,j,nall+10)=massfld
2924                            xf_ens(i,j,nall+11)=massfld
2925                            xf_ens(i,j,nall+12)=massfld
2926                         endif
2927                      if(icoic.ge.1)then
2928                      closure_n(i)=0.
2929                      xf_ens(i,j,nall+1)=xf_ens(i,j,nall+icoic)
2930                      xf_ens(i,j,nall+2)=xf_ens(i,j,nall+icoic)
2931                      xf_ens(i,j,nall+3)=xf_ens(i,j,nall+icoic)
2932                      xf_ens(i,j,nall+4)=xf_ens(i,j,nall+icoic)
2933                      xf_ens(i,j,nall+5)=xf_ens(i,j,nall+icoic)
2934                      xf_ens(i,j,nall+6)=xf_ens(i,j,nall+icoic)
2935                      xf_ens(i,j,nall+7)=xf_ens(i,j,nall+icoic)
2936                      xf_ens(i,j,nall+8)=xf_ens(i,j,nall+icoic)
2937                      xf_ens(i,j,nall+9)=xf_ens(i,j,nall+icoic)
2938                      xf_ens(i,j,nall+10)=xf_ens(i,j,nall+icoic)
2939                      xf_ens(i,j,nall+11)=xf_ens(i,j,nall+icoic)
2940                      xf_ens(i,j,nall+12)=xf_ens(i,j,nall+icoic)
2941                      xf_ens(i,j,nall+13)=xf_ens(i,j,nall+icoic)
2942                      xf_ens(i,j,nall+14)=xf_ens(i,j,nall+icoic)
2943                      xf_ens(i,j,nall+15)=xf_ens(i,j,nall+icoic)
2944                      xf_ens(i,j,nall+16)=xf_ens(i,j,nall+icoic)
2945                      endif
2946!
2947! replace 13-16 for now with other stab closures
2948! (13 gave problems for mass model)
2949!
2950!                     xf_ens(i,j,nall+13)=xf_ens(i,j,nall+1)
2951                      if(icoic.eq.0)xf_ens(i,j,nall+14)=xf_ens(i,j,nall+13)
2952!                     xf_ens(i,j,nall+15)=xf_ens(i,j,nall+11)
2953!                     xf_ens(i,j,nall+16)=xf_ens(i,j,nall+11)
2954!                     xf_ens(i,j,nall+7)=xf_ens(i,j,nall+4)
2955!                     xf_ens(i,j,nall+8)=xf_ens(i,j,nall+5)
2956!                     xf_ens(i,j,nall+9)=xf_ens(i,j,nall+6)
2957!
2958!--- store new for next time step
2959!
2960                      do nens3=1,maxens3
2961                        massfln(i,j,nall+nens3)=edt(i) &
2962                                                *xf_ens(i,j,nall+nens3)
2963                        massfln(i,j,nall+nens3)=max(0., &
2964                                              massfln(i,j,nall+nens3))
2965                      enddo
2966!
2967!
2968!--- do some more on the caps!!! ne=1 for 175, ne=2 for 100,....
2969!
2970!     do not care for caps here for closure groups 1 and 5,
2971!     they are fine, do not turn them off here
2972!
2973!
2974                if(ne.eq.2.and.ierr2(i).gt.0)then
2975                      xf_ens(i,j,nall+1) =0.
2976                      xf_ens(i,j,nall+2) =0.
2977                      xf_ens(i,j,nall+3) =0.
2978                      xf_ens(i,j,nall+4) =0.
2979                      xf_ens(i,j,nall+5) =0.
2980                      xf_ens(i,j,nall+6) =0.
2981                      xf_ens(i,j,nall+7) =0.
2982                      xf_ens(i,j,nall+8) =0.
2983                      xf_ens(i,j,nall+9) =0.
2984                      xf_ens(i,j,nall+10)=0.
2985                      xf_ens(i,j,nall+11)=0.
2986                      xf_ens(i,j,nall+12)=0.
2987                      xf_ens(i,j,nall+13)=0.
2988                      xf_ens(i,j,nall+14)=0.
2989                      xf_ens(i,j,nall+15)=0.
2990                      xf_ens(i,j,nall+16)=0.
2991                      massfln(i,j,nall+1)=0.
2992                      massfln(i,j,nall+2)=0.
2993                      massfln(i,j,nall+3)=0.
2994                      massfln(i,j,nall+4)=0.
2995                      massfln(i,j,nall+5)=0.
2996                      massfln(i,j,nall+6)=0.
2997                      massfln(i,j,nall+7)=0.
2998                      massfln(i,j,nall+8)=0.
2999                      massfln(i,j,nall+9)=0.
3000                      massfln(i,j,nall+10)=0.
3001                      massfln(i,j,nall+11)=0.
3002                      massfln(i,j,nall+12)=0.
3003                      massfln(i,j,nall+13)=0.
3004                      massfln(i,j,nall+14)=0.
3005                      massfln(i,j,nall+15)=0.
3006                      massfln(i,j,nall+16)=0.
3007                endif
3008                if(ne.eq.3.and.ierr3(i).gt.0)then
3009                      xf_ens(i,j,nall+1) =0.
3010                      xf_ens(i,j,nall+2) =0.
3011                      xf_ens(i,j,nall+3) =0.
3012                      xf_ens(i,j,nall+4) =0.
3013                      xf_ens(i,j,nall+5) =0.
3014                      xf_ens(i,j,nall+6) =0.
3015                      xf_ens(i,j,nall+7) =0.
3016                      xf_ens(i,j,nall+8) =0.
3017                      xf_ens(i,j,nall+9) =0.
3018                      xf_ens(i,j,nall+10)=0.
3019                      xf_ens(i,j,nall+11)=0.
3020                      xf_ens(i,j,nall+12)=0.
3021                      xf_ens(i,j,nall+13)=0.
3022                      xf_ens(i,j,nall+14)=0.
3023                      xf_ens(i,j,nall+15)=0.
3024                      xf_ens(i,j,nall+16)=0.
3025                      massfln(i,j,nall+1)=0.
3026                      massfln(i,j,nall+2)=0.
3027                      massfln(i,j,nall+3)=0.
3028                      massfln(i,j,nall+4)=0.
3029                      massfln(i,j,nall+5)=0.
3030                      massfln(i,j,nall+6)=0.
3031                      massfln(i,j,nall+7)=0.
3032                      massfln(i,j,nall+8)=0.
3033                      massfln(i,j,nall+9)=0.
3034                      massfln(i,j,nall+10)=0.
3035                      massfln(i,j,nall+11)=0.
3036                      massfln(i,j,nall+12)=0.
3037                      massfln(i,j,nall+13)=0.
3038                      massfln(i,j,nall+14)=0.
3039                      massfln(i,j,nall+15)=0.
3040                      massfln(i,j,nall+16)=0.
3041                endif
3042
3043                   endif
3044 350            continue
3045! ne=1, cap=175
3046!
3047                   nall=(iens-1)*maxens3*maxens*maxens2 &
3048                        +(iedt-1)*maxens*maxens3
3049! ne=2, cap=100
3050!
3051                   nall2=(iens-1)*maxens3*maxens*maxens2 &
3052                        +(iedt-1)*maxens*maxens3 &
3053                        +(2-1)*maxens3
3054                      xf_ens(i,j,nall+4) = xf_ens(i,j,nall2+4)
3055                      xf_ens(i,j,nall+5) =xf_ens(i,j,nall2+5)
3056                      xf_ens(i,j,nall+6) =xf_ens(i,j,nall2+6)
3057                      xf_ens(i,j,nall+7) =xf_ens(i,j,nall2+7)
3058                      xf_ens(i,j,nall+8) =xf_ens(i,j,nall2+8)
3059                      xf_ens(i,j,nall+9) =xf_ens(i,j,nall2+9)
3060                      xf_ens(i,j,nall+10)=xf_ens(i,j,nall2+10)
3061                      xf_ens(i,j,nall+11)=xf_ens(i,j,nall2+11)
3062                      xf_ens(i,j,nall+12)=xf_ens(i,j,nall2+12)
3063                go to 100
3064             endif
3065          elseif(ierr(i).ne.20.and.ierr(i).ne.0)then
3066             do n=1,ensdim
3067               xf_ens(i,j,n)=0.
3068               massfln(i,j,n)=0.
3069             enddo
3070          endif
3071 100   continue
3072
3073   END SUBROUTINE cup_forcing_ens
3074
3075
3076   SUBROUTINE cup_kbcon(cap_inc,iloop,k22,kbcon,he_cup,hes_cup, &
3077              ierr,kbmax,p_cup,cap_max,                         &
3078              ids,ide, jds,jde, kds,kde,                        &
3079              ims,ime, jms,jme, kms,kme,                        &
3080              its,ite, jts,jte, kts,kte                        )
3081
3082   IMPLICIT NONE
3083!
3084
3085   ! only local wrf dimensions are need as of now in this routine
3086
3087     integer                                                           &
3088        ,intent (in   )                   ::                           &
3089        ids,ide, jds,jde, kds,kde,           &
3090        ims,ime, jms,jme, kms,kme,           &
3091        its,ite, jts,jte, kts,kte
3092  !
3093  !
3094  !
3095  ! ierr error value, maybe modified in this routine
3096  !
3097     real,    dimension (its:ite,kts:kte)                              &
3098        ,intent (in   )                   ::                           &
3099        he_cup,hes_cup,p_cup
3100     real,    dimension (its:ite)                                      &
3101        ,intent (in   )                   ::                           &
3102        cap_max,cap_inc
3103     integer, dimension (its:ite)                                      &
3104        ,intent (in   )                   ::                           &
3105        kbmax
3106     integer, dimension (its:ite)                                      &
3107        ,intent (inout)                   ::                           &
3108        kbcon,k22,ierr
3109     integer                                                           &
3110        ,intent (in   )                   ::                           &
3111        iloop
3112!
3113!  local variables in this routine
3114!
3115
3116     integer                              ::                           &
3117        i
3118     real                                 ::                           &
3119        pbcdif,plus
3120     integer :: itf
3121
3122     itf=MIN(ite,ide-1)
3123!
3124!--- DETERMINE THE LEVEL OF CONVECTIVE CLOUD BASE  - KBCON
3125!
3126       DO 27 i=its,itf
3127      kbcon(i)=1
3128      IF(ierr(I).ne.0)GO TO 27
3129      KBCON(I)=K22(I)
3130      GO TO 32
3131 31   CONTINUE
3132      KBCON(I)=KBCON(I)+1
3133      IF(KBCON(I).GT.KBMAX(i)+2)THEN
3134         if(iloop.lt.4)ierr(i)=3
3135!        if(iloop.lt.4)ierr(i)=997
3136        GO TO 27
3137      ENDIF
3138 32   CONTINUE
3139      IF(HE_cup(I,K22(I)).LT.HES_cup(I,KBCON(I)))GO TO 31
3140
3141!     cloud base pressure and max moist static energy pressure
3142!     i.e., the depth (in mb) of the layer of negative buoyancy
3143      if(KBCON(I)-K22(I).eq.1)go to 27
3144      PBCDIF=-P_cup(I,KBCON(I))+P_cup(I,K22(I))
3145      plus=max(25.,cap_max(i)-float(iloop-1)*cap_inc(i))
3146      if(iloop.eq.4)plus=cap_max(i)
3147      IF(PBCDIF.GT.plus)THEN
3148        K22(I)=K22(I)+1
3149        KBCON(I)=K22(I)
3150        GO TO 32
3151      ENDIF
3152 27   CONTINUE
3153
3154   END SUBROUTINE cup_kbcon
3155
3156
3157   SUBROUTINE cup_kbcon_cin(iloop,k22,kbcon,he_cup,hes_cup,  &
3158              z,tmean,qes,ierr,kbmax,p_cup,cap_max,xl,cp,    &
3159              ids,ide, jds,jde, kds,kde,                     &
3160              ims,ime, jms,jme, kms,kme,                     &
3161              its,ite, jts,jte, kts,kte                     )
3162
3163   IMPLICIT NONE
3164!
3165
3166   ! only local wrf dimensions are need as of now in this routine
3167
3168     integer                                                           &
3169        ,intent (in   )                   ::                           &
3170        ids,ide, jds,jde, kds,kde,           &
3171        ims,ime, jms,jme, kms,kme,           &
3172        its,ite, jts,jte, kts,kte
3173  !
3174  !
3175  !
3176  ! ierr error value, maybe modified in this routine
3177  !
3178     real,    dimension (its:ite,kts:kte)                              &
3179        ,intent (in   )                   ::                           &
3180        he_cup,hes_cup,p_cup,z,tmean,qes
3181     real,    dimension (its:ite)                                      &
3182        ,intent (in   )                   ::                           &
3183        cap_max
3184     real                                                              &
3185        ,intent (in   )                   ::                           &
3186        xl,cp
3187     integer, dimension (its:ite)                                      &
3188        ,intent (in   )                   ::                           &
3189        kbmax
3190     integer, dimension (its:ite)                                      &
3191        ,intent (inout)                   ::                           &
3192        kbcon,k22,ierr
3193     integer                                                           &
3194        ,intent (in   )                   ::                           &
3195        iloop
3196!
3197!  local variables in this routine
3198!
3199
3200     integer                              ::                           &
3201        i,k
3202     real                                 ::                           &
3203        cin,cin_max,dh,tprim,gamma
3204!
3205     integer :: itf
3206
3207     itf=MIN(ite,ide-1)
3208!
3209!
3210   
3211!
3212!--- DETERMINE THE LEVEL OF CONVECTIVE CLOUD BASE  - KBCON
3213!
3214       DO 27 i=its,itf
3215      cin_max=-cap_max(i)
3216      kbcon(i)=1
3217      cin = 0.
3218      IF(ierr(I).ne.0)GO TO 27
3219      KBCON(I)=K22(I)
3220      GO TO 32
3221 31   CONTINUE
3222      KBCON(I)=KBCON(I)+1
3223      IF(KBCON(I).GT.KBMAX(i)+2)THEN
3224         if(iloop.eq.1)ierr(i)=3
3225!        if(iloop.eq.2)ierr(i)=997
3226        GO TO 27
3227      ENDIF
3228 32   CONTINUE
3229      dh      = HE_cup(I,K22(I)) - HES_cup(I,KBCON(I))
3230      if (dh.lt. 0.) then
3231        GAMMA=(xl/cp)*(xl/(461.525*(Tmean(I,K22(i))**2)))*QES(I,K22(i))
3232        tprim = dh/(cp*(1.+gamma))
3233
3234        cin = cin + 9.8066 * tprim &
3235              *(z(i,k22(i))-z(i,k22(i)-1)) / tmean(i,k22(i))
3236        go to 31
3237      end if
3238
3239
3240!     If negative energy in negatively buoyant layer
3241!       exceeds convective inhibition (CIN) threshold,
3242!       then set K22 level one level up and see if that
3243!       will work.
3244
3245      IF(cin.lT.cin_max)THEN
3246!       print *,i,cin,cin_max,k22(i),kbcon(i)
3247        K22(I)=K22(I)+1
3248        KBCON(I)=K22(I)
3249        GO TO 32
3250      ENDIF
3251 27   CONTINUE
3252
3253   END SUBROUTINE cup_kbcon_cin
3254
3255
3256   SUBROUTINE cup_ktop(ilo,dby,kbcon,ktop,ierr,              &
3257              ids,ide, jds,jde, kds,kde,                     &
3258              ims,ime, jms,jme, kms,kme,                     &
3259              its,ite, jts,jte, kts,kte                     )
3260
3261   IMPLICIT NONE
3262!
3263!  on input
3264!
3265
3266   ! only local wrf dimensions are need as of now in this routine
3267
3268     integer                                                           &
3269        ,intent (in   )                   ::                           &
3270        ids,ide, jds,jde, kds,kde,           &
3271        ims,ime, jms,jme, kms,kme,           &
3272        its,ite, jts,jte, kts,kte
3273  ! dby = buoancy term
3274  ! ktop = cloud top (output)
3275  ! ilo  = flag
3276  ! ierr error value, maybe modified in this routine
3277  !
3278     real,    dimension (its:ite,kts:kte)                              &
3279        ,intent (inout)                   ::                           &
3280        dby
3281     integer, dimension (its:ite)                                      &
3282        ,intent (in   )                   ::                           &
3283        kbcon
3284     integer                                                           &
3285        ,intent (in   )                   ::                           &
3286        ilo
3287     integer, dimension (its:ite)                                      &
3288        ,intent (out  )                   ::                           &
3289        ktop
3290     integer, dimension (its:ite)                                      &
3291        ,intent (inout)                   ::                           &
3292        ierr
3293!
3294!  local variables in this routine
3295!
3296
3297     integer                              ::                           &
3298        i,k
3299!
3300     integer :: itf, ktf
3301
3302     itf=MIN(ite,ide-1)
3303     ktf=MIN(kte,kde-1)
3304!
3305!
3306        DO 42 i=its,itf
3307        ktop(i)=1
3308         IF(ierr(I).EQ.0)then
3309          DO 40 K=KBCON(I)+1,ktf-1
3310            IF(DBY(I,K).LE.0.)THEN
3311                KTOP(I)=K-1
3312                GO TO 41
3313             ENDIF
3314  40      CONTINUE
3315          if(ilo.eq.1)ierr(i)=5
3316!         if(ilo.eq.2)ierr(i)=998
3317          GO TO 42
3318  41     CONTINUE
3319         do k=ktop(i)+1,ktf
3320           dby(i,k)=0.
3321         enddo
3322         endif
3323  42     CONTINUE
3324
3325   END SUBROUTINE cup_ktop
3326
3327
3328   SUBROUTINE cup_MAXIMI(ARRAY,KS,KE,MAXX,ierr,              &
3329              ids,ide, jds,jde, kds,kde,                     &
3330              ims,ime, jms,jme, kms,kme,                     &
3331              its,ite, jts,jte, kts,kte                     )
3332
3333   IMPLICIT NONE
3334!
3335!  on input
3336!
3337
3338   ! only local wrf dimensions are need as of now in this routine
3339
3340     integer                                                           &
3341        ,intent (in   )                   ::                           &
3342         ids,ide, jds,jde, kds,kde,                                    &
3343         ims,ime, jms,jme, kms,kme,                                    &
3344         its,ite, jts,jte, kts,kte
3345  ! array input array
3346  ! x output array with return values
3347  ! kt output array of levels
3348  ! ks,kend  check-range
3349     real,    dimension (its:ite,kts:kte)                              &
3350        ,intent (in   )                   ::                           &
3351         array
3352     integer, dimension (its:ite)                                      &
3353        ,intent (in   )                   ::                           &
3354         ierr,ke
3355     integer                                                           &
3356        ,intent (in   )                   ::                           &
3357         ks
3358     integer, dimension (its:ite)                                      &
3359        ,intent (out  )                   ::                           &
3360         maxx
3361     real,    dimension (its:ite)         ::                           &
3362         x
3363     real                                 ::                           &
3364         xar
3365     integer                              ::                           &
3366         i,k
3367     integer :: itf
3368
3369     itf=MIN(ite,ide-1)
3370
3371       DO 200 i=its,itf
3372       MAXX(I)=KS
3373       if(ierr(i).eq.0)then
3374      X(I)=ARRAY(I,KS)
3375!
3376       DO 100 K=KS,KE(i)
3377         XAR=ARRAY(I,K)
3378         IF(XAR.GE.X(I)) THEN
3379            X(I)=XAR
3380            MAXX(I)=K
3381         ENDIF
3382 100  CONTINUE
3383      endif
3384 200  CONTINUE
3385
3386   END SUBROUTINE cup_MAXIMI
3387
3388
3389   SUBROUTINE cup_minimi(ARRAY,KS,KEND,KT,ierr,              &
3390              ids,ide, jds,jde, kds,kde,                     &
3391              ims,ime, jms,jme, kms,kme,                     &
3392              its,ite, jts,jte, kts,kte                     )
3393
3394   IMPLICIT NONE
3395!
3396!  on input
3397!
3398
3399   ! only local wrf dimensions are need as of now in this routine
3400
3401     integer                                                           &
3402        ,intent (in   )                   ::                           &
3403         ids,ide, jds,jde, kds,kde,                                    &
3404         ims,ime, jms,jme, kms,kme,                                    &
3405         its,ite, jts,jte, kts,kte
3406  ! array input array
3407  ! x output array with return values
3408  ! kt output array of levels
3409  ! ks,kend  check-range
3410     real,    dimension (its:ite,kts:kte)                              &
3411        ,intent (in   )                   ::                           &
3412         array
3413     integer, dimension (its:ite)                                      &
3414        ,intent (in   )                   ::                           &
3415         ierr,ks,kend
3416     integer, dimension (its:ite)                                      &
3417        ,intent (out  )                   ::                           &
3418         kt
3419     real,    dimension (its:ite)         ::                           &
3420         x
3421     integer                              ::                           &
3422         i,k,kstop
3423
3424     integer :: itf
3425
3426     itf=MIN(ite,ide-1)
3427
3428       DO 200 i=its,itf
3429      KT(I)=KS(I)
3430      if(ierr(i).eq.0)then
3431      X(I)=ARRAY(I,KS(I))
3432       KSTOP=MAX(KS(I)+1,KEND(I))
3433!
3434       DO 100 K=KS(I)+1,KSTOP
3435         IF(ARRAY(I,K).LT.X(I)) THEN
3436              X(I)=ARRAY(I,K)
3437              KT(I)=K
3438         ENDIF
3439 100  CONTINUE
3440      endif
3441 200  CONTINUE
3442
3443   END SUBROUTINE cup_MINIMI
3444
3445
3446   SUBROUTINE cup_output_ens(xf_ens,ierr,dellat,dellaq,dellaqc,  &
3447              outtem,outq,outqc,pre,pw,xmb,ktop,                 &
3448              j,name,nx,nx2,iens,ierr2,ierr3,pr_ens,             &
3449              maxens3,ensdim,massfln,                            &
3450              APR_GR,APR_W,APR_MC,APR_ST,APR_AS,                 &
3451              APR_CAPMA,APR_CAPME,APR_CAPMI,closure_n,xland1,    &
3452              outCFU1,outCFD1,outDFU1,outEFU1,outDFD1,outEFD1,  &
3453              CFU1_ens,CFD1_ens,DFU1_ens,EFU1_ens,DFD1_ens,EFD1_ens,  &
3454              l_flux,                                           &
3455              ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
3456              ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
3457              its,ite, jts,jte, kts,kte)
3458
3459   IMPLICIT NONE
3460!
3461!  on input
3462!
3463
3464   ! only local wrf dimensions are need as of now in this routine
3465
3466     integer                                                           &
3467        ,intent (in   )                   ::                           &
3468        ids,ide, jds,jde, kds,kde,           &
3469        ims,ime, jms,jme, kms,kme,           &
3470        its,ite, jts,jte, kts,kte
3471     integer, intent (in   )              ::                           &
3472        j,ensdim,nx,nx2,iens,maxens3
3473  ! xf_ens = ensemble mass fluxes
3474  ! pr_ens = precipitation ensembles
3475  ! dellat = change of temperature per unit mass flux of cloud ensemble
3476  ! dellaq = change of q per unit mass flux of cloud ensemble
3477  ! dellaqc = change of qc per unit mass flux of cloud ensemble
3478  ! outtem = output temp tendency (per s)
3479  ! outq   = output q tendency (per s)
3480  ! outqc  = output qc tendency (per s)
3481  ! pre    = output precip
3482  ! xmb    = total base mass flux
3483  ! xfac1  = correction factor
3484  ! pw = pw -epsilon*pd (ensemble dependent)
3485  ! ierr error value, maybe modified in this routine
3486  !
3487     real,    dimension (ims:ime,jms:jme,1:ensdim)                     &
3488        ,intent (inout)                   ::                           &
3489       xf_ens,pr_ens,massfln
3490     real,    dimension (ims:ime,jms:jme)                              &
3491        ,intent (inout)                   ::                           &
3492               APR_GR,APR_W,APR_MC,APR_ST,APR_AS,APR_CAPMA,            &
3493               APR_CAPME,APR_CAPMI
3494
3495     real,    dimension (its:ite,kts:kte)                              &
3496        ,intent (out  )                   ::                           &
3497        outtem,outq,outqc
3498     real,    dimension (its:ite)                                      &
3499        ,intent (out  )                   ::                           &
3500        pre,xmb
3501     real,    dimension (its:ite)                                      &
3502        ,intent (inout  )                   ::                           &
3503        closure_n,xland1
3504     real,    dimension (its:ite,kts:kte,1:nx)                         &
3505        ,intent (in   )                   ::                           &
3506       dellat,dellaqc,dellaq,pw
3507     integer, dimension (its:ite)                                      &
3508        ,intent (in   )                   ::                           &
3509        ktop
3510     integer, dimension (its:ite)                                      &
3511        ,intent (inout)                   ::                           &
3512        ierr,ierr2,ierr3
3513     real,    dimension (its:ite,kts:kte,1:ensdim)                     &
3514        ,intent (in   )                   ::                           &
3515       CFU1_ens,CFD1_ens,DFU1_ens,EFU1_ens,DFD1_ens,EFD1_ens
3516     real,    dimension (its:ite,kts:kte)                     &
3517        ,intent (out)                   ::                           &
3518           outCFU1,outCFD1,outDFU1,outEFU1,outDFD1,outEFD1
3519     logical, intent(in) :: l_flux
3520
3521!
3522!  local variables in this routine
3523!
3524
3525     integer                              ::                           &
3526        i,k,n,ncount
3527     real                                 ::                           &
3528        outtes,ddtes,dtt,dtq,dtqc,dtpw,tuning,prerate,clos_wei
3529     real,    dimension (its:ite)         ::                           &
3530       xfac1
3531     real,    dimension (its:ite)::                           &
3532       xmb_ske,xmb_ave,xmb_std,xmb_cur,xmbweight
3533     real,    dimension (its:ite)::                           &
3534       pr_ske,pr_ave,pr_std,pr_cur
3535     real,    dimension (its:ite,jts:jte)::                           &
3536               pr_gr,pr_w,pr_mc,pr_st,pr_as,pr_capma,     &
3537               pr_capme,pr_capmi
3538     integer :: iedt, kk
3539
3540!
3541      character *(*), intent (in)        ::                           &
3542       name
3543!
3544     integer :: itf, ktf
3545
3546     itf=MIN(ite,ide-1)
3547     ktf=MIN(kte,kde-1)
3548     tuning=0.
3549!
3550!
3551      DO k=kts,ktf
3552      do i=its,itf
3553        outtem(i,k)=0.
3554        outq(i,k)=0.
3555        outqc(i,k)=0.
3556      enddo
3557      enddo
3558      do i=its,itf
3559        pre(i)=0.
3560        xmb(i)=0.
3561         xfac1(i)=1.
3562        xmbweight(i)=1.
3563      enddo
3564      do i=its,itf
3565        IF(ierr(i).eq.0)then
3566        do n=(iens-1)*nx*nx2*maxens3+1,iens*nx*nx2*maxens3
3567           if(pr_ens(i,j,n).le.0.)then
3568             xf_ens(i,j,n)=0.
3569           endif
3570        enddo
3571        endif
3572      enddo
3573!
3574!--- calculate ensemble average mass fluxes
3575!
3576       call massflx_stats(xf_ens,ensdim,nx2,nx,maxens3,      &
3577            xmb_ave,xmb_std,xmb_cur,xmb_ske,j,ierr,1,    &
3578            APR_GR,APR_W,APR_MC,APR_ST,APR_AS,           &
3579            APR_CAPMA,APR_CAPME,APR_CAPMI,               &
3580            pr_gr,pr_w,pr_mc,pr_st,pr_as,                &
3581            pr_capma,pr_capme,pr_capmi,                  &
3582            ids,ide, jds,jde, kds,kde,                   &
3583            ims,ime, jms,jme, kms,kme,                   &
3584            its,ite, jts,jte, kts,kte                   )
3585       call massflx_stats(pr_ens,ensdim,nx2,nx,maxens3,  &
3586            pr_ave,pr_std,pr_cur,pr_ske,j,ierr,2,        &
3587            APR_GR,APR_W,APR_MC,APR_ST,APR_AS,           &
3588            APR_CAPMA,APR_CAPME,APR_CAPMI,               &
3589            pr_gr,pr_w,pr_mc,pr_st,pr_as,                &
3590            pr_capma,pr_capme,pr_capmi,                  &
3591            ids,ide, jds,jde, kds,kde,                   &
3592            ims,ime, jms,jme, kms,kme,                   &
3593            its,ite, jts,jte, kts,kte                   )
3594!
3595!-- now do feedback
3596!
3597      ddtes=200.
3598!     if(name.eq.'shal')ddtes=200.
3599      do i=its,itf
3600        if(ierr(i).eq.0)then
3601         if(xmb_ave(i).le.0.)then
3602              ierr(i)=13
3603              xmb_ave(i)=0.
3604         endif
3605!        xmb(i)=max(0.,xmb_ave(i))
3606         xmb(i)=max(.1*xmb_ave(i),xmb_ave(i)-tuning*xmb_std(i))
3607! --- Now use proper count of how many closures were actually
3608!       used in cup_forcing_ens (including screening of some
3609!       closures over water) to properly normalize xmb
3610           clos_wei=16./max(1.,closure_n(i))
3611           if (xland1(i).lt.0.5)xmb(i)=xmb(i)*clos_wei
3612           if(xmb(i).eq.0.)then
3613              ierr(i)=19
3614           endif
3615           if(xmb(i).gt.100.)then
3616              ierr(i)=19
3617           endif
3618           xfac1(i)=xmb(i)
3619
3620        endif
3621        xfac1(i)=xmb_ave(i)
3622      ENDDO
3623      DO k=kts,ktf
3624      do i=its,itf
3625            dtt=0.
3626            dtq=0.
3627            dtqc=0.
3628            dtpw=0.
3629        IF(ierr(i).eq.0.and.k.le.ktop(i))then
3630           do n=1,nx
3631              dtt=dtt+dellat(i,k,n)
3632              dtq=dtq+dellaq(i,k,n)
3633              dtqc=dtqc+dellaqc(i,k,n)
3634              dtpw=dtpw+pw(i,k,n)
3635           enddo
3636           outtes=dtt*XMB(I)*86400./float(nx)
3637           IF((OUTTES.GT.2.*ddtes.and.k.gt.2))THEN
3638             XMB(I)= 2.*ddtes/outtes * xmb(i)
3639             outtes=1.*ddtes
3640           endif
3641           if (outtes .lt. -ddtes) then
3642             XMB(I)= -ddtes/outtes * xmb(i)
3643             outtes=-ddtes
3644           endif
3645           if (outtes .gt. .5*ddtes.and.k.le.2) then
3646             XMB(I)= ddtes/outtes * xmb(i)
3647             outtes=.5*ddtes
3648           endif
3649           OUTTEM(I,K)=XMB(I)*dtt/float(nx)
3650           OUTQ(I,K)=XMB(I)*dtq/float(nx)
3651           OUTQC(I,K)=XMB(I)*dtqc/float(nx)
3652           PRE(I)=PRE(I)+XMB(I)*dtpw/float(nx)
3653        endif
3654      enddo
3655      enddo
3656      do i=its,itf
3657        if(ierr(i).eq.0)then
3658           prerate=pre(i)*3600.
3659           if(prerate.lt.0.1)then
3660              if(ierr2(i).gt.0.or.ierr3(i).gt.0)then
3661                 pre(i)=0.
3662                 ierr(i)=221
3663                 do k=kts,ktf
3664                    outtem(i,k)=0.
3665                    outq(i,k)=0.
3666                    outqc(i,k)=0.
3667                 enddo
3668                 do k=(iens-1)*nx*nx2*maxens3+1,iens*nx*nx2*maxens3
3669                   massfln(i,j,k)=0.
3670                   xf_ens(i,j,k)=0.
3671                 enddo
3672               endif
3673            endif
3674
3675        endif
3676      ENDDO
3677
3678      do i=its,itf
3679        if(ierr(i).eq.0)then
3680        xfac1(i)=xmb(i)/xfac1(i)
3681        do k=(iens-1)*nx*nx2*maxens3+1,iens*nx*nx2*maxens3
3682          massfln(i,j,k)=massfln(i,j,k)*xfac1(i)
3683          xf_ens(i,j,k)=xf_ens(i,j,k)*xfac1(i)
3684        enddo
3685        endif
3686      ENDDO
3687      if (l_flux) then
3688         if (iens .eq. 1) then  ! Only do deep convection mass fluxes
3689            do k=kts,ktf
3690               do i=its,itf
3691                  outcfu1(i,k)=0.
3692                  outcfd1(i,k)=0.
3693                  outdfu1(i,k)=0.
3694                  outefu1(i,k)=0.
3695                  outdfd1(i,k)=0.
3696                  outefd1(i,k)=0.
3697                  if (ierr(i) .eq. 0) then
3698                     do iedt=1,nx
3699                        do kk=1,nx2*maxens3
3700                           n=(iens-1)*nx*nx2*maxens3 + &
3701                                (iedt-1)*nx2*maxens3 + kk
3702                           outcfu1(i,k)=outcfu1(i,k)+cfu1_ens(i,k,iedt)*xf_ens(i,j,n)
3703                           outcfd1(i,k)=outcfd1(i,k)+cfd1_ens(i,k,iedt)*xf_ens(i,j,n)
3704                           outdfu1(i,k)=outdfu1(i,k)+dfu1_ens(i,k,iedt)*xf_ens(i,j,n)
3705                           outefu1(i,k)=outefu1(i,k)+efu1_ens(i,k,iedt)*xf_ens(i,j,n)
3706                           outdfd1(i,k)=outdfd1(i,k)+dfd1_ens(i,k,iedt)*xf_ens(i,j,n)
3707                           outefd1(i,k)=outefd1(i,k)+efd1_ens(i,k,iedt)*xf_ens(i,j,n)
3708                        end do
3709                     end do
3710                     outcfu1(i,k)=outcfu1(i,k)/ensdim
3711                     outcfd1(i,k)=outcfd1(i,k)/ensdim
3712                     outdfu1(i,k)=outdfu1(i,k)/ensdim
3713                     outefu1(i,k)=outefu1(i,k)/ensdim
3714                     outdfd1(i,k)=outdfd1(i,k)/ensdim
3715                     outefd1(i,k)=outefd1(i,k)/ensdim
3716                  end if !ierr
3717               end do !i
3718            end do !k
3719         end if !iens .eq. 1
3720      end if !l_flux
3721
3722   END SUBROUTINE cup_output_ens
3723
3724
3725   SUBROUTINE cup_up_aa0(aa0,z,zu,dby,GAMMA_CUP,t_cup,       &
3726              kbcon,ktop,ierr,                               &
3727              ids,ide, jds,jde, kds,kde,                     &
3728              ims,ime, jms,jme, kms,kme,                     &
3729              its,ite, jts,jte, kts,kte                     )
3730
3731   IMPLICIT NONE
3732!
3733!  on input
3734!
3735
3736   ! only local wrf dimensions are need as of now in this routine
3737
3738     integer                                                           &
3739        ,intent (in   )                   ::                           &
3740        ids,ide, jds,jde, kds,kde,                                     &
3741        ims,ime, jms,jme, kms,kme,                                     &
3742        its,ite, jts,jte, kts,kte
3743  ! aa0 cloud work function
3744  ! gamma_cup = gamma on model cloud levels
3745  ! t_cup = temperature (Kelvin) on model cloud levels
3746  ! dby = buoancy term
3747  ! zu= normalized updraft mass flux
3748  ! z = heights of model levels
3749  ! ierr error value, maybe modified in this routine
3750  !
3751     real,    dimension (its:ite,kts:kte)                              &
3752        ,intent (in   )                   ::                           &
3753        z,zu,gamma_cup,t_cup,dby
3754     integer, dimension (its:ite)                                      &
3755        ,intent (in   )                   ::                           &
3756        kbcon,ktop
3757!
3758! input and output
3759!
3760
3761
3762     integer, dimension (its:ite)                                      &
3763        ,intent (inout)                   ::                           &
3764        ierr
3765     real,    dimension (its:ite)                                      &
3766        ,intent (out  )                   ::                           &
3767        aa0
3768!
3769!  local variables in this routine
3770!
3771
3772     integer                              ::                           &
3773        i,k
3774     real                                 ::                           &
3775        dz,da
3776!
3777     integer :: itf, ktf
3778
3779     itf = MIN(ite,ide-1)
3780     ktf = MIN(kte,kde-1)
3781
3782        do i=its,itf
3783         aa0(i)=0.
3784        enddo
3785        DO 100 k=kts+1,ktf
3786        DO 100 i=its,itf
3787         IF(ierr(i).ne.0)GO TO 100
3788         IF(K.LE.KBCON(I))GO TO 100
3789         IF(K.Gt.KTOP(I))GO TO 100
3790         DZ=Z(I,K)-Z(I,K-1)
3791         da=zu(i,k)*DZ*(9.81/(1004.*( &
3792                (T_cup(I,K)))))*DBY(I,K-1)/ &
3793             (1.+GAMMA_CUP(I,K))
3794         IF(K.eq.KTOP(I).and.da.le.0.)go to 100
3795         AA0(I)=AA0(I)+da
3796         if(aa0(i).lt.0.)aa0(i)=0.
3797100     continue
3798
3799   END SUBROUTINE cup_up_aa0
3800
3801
3802   SUBROUTINE cup_up_he(k22,hkb,z_cup,cd,entr,he_cup,hc,     &
3803              kbcon,ierr,dby,he,hes_cup,                     &
3804              ids,ide, jds,jde, kds,kde,                     &
3805              ims,ime, jms,jme, kms,kme,                     &
3806              its,ite, jts,jte, kts,kte                     )
3807
3808   IMPLICIT NONE
3809!
3810!  on input
3811!
3812
3813   ! only local wrf dimensions are need as of now in this routine
3814
3815     integer                                                           &
3816        ,intent (in   )                   ::                           &
3817                                  ids,ide, jds,jde, kds,kde,           &
3818                                  ims,ime, jms,jme, kms,kme,           &
3819                                  its,ite, jts,jte, kts,kte
3820  ! hc = cloud moist static energy
3821  ! hkb = moist static energy at originating level
3822  ! he = moist static energy on model levels
3823  ! he_cup = moist static energy on model cloud levels
3824  ! hes_cup = saturation moist static energy on model cloud levels
3825  ! dby = buoancy term
3826  ! cd= detrainment function
3827  ! z_cup = heights of model cloud levels
3828  ! entr = entrainment rate
3829  !
3830     real,    dimension (its:ite,kts:kte)                              &
3831        ,intent (in   )                   ::                           &
3832        he,he_cup,hes_cup,z_cup,cd
3833  ! entr= entrainment rate
3834     real                                                              &
3835        ,intent (in   )                   ::                           &
3836        entr
3837     integer, dimension (its:ite)                                      &
3838        ,intent (in   )                   ::                           &
3839        kbcon,k22
3840!
3841! input and output
3842!
3843
3844   ! ierr error value, maybe modified in this routine
3845
3846     integer, dimension (its:ite)                                      &
3847        ,intent (inout)                   ::                           &
3848        ierr
3849
3850     real,    dimension (its:ite,kts:kte)                              &
3851        ,intent (out  )                   ::                           &
3852        hc,dby
3853     real,    dimension (its:ite)                                      &
3854        ,intent (out  )                   ::                           &
3855        hkb
3856!
3857!  local variables in this routine
3858!
3859
3860     integer                              ::                           &
3861        i,k
3862     real                                 ::                           &
3863        dz
3864!
3865     integer :: itf, ktf
3866
3867     itf = MIN(ite,ide-1)
3868     ktf = MIN(kte,kde-1)
3869!
3870!--- moist static energy inside cloud
3871!
3872      do i=its,itf
3873      if(ierr(i).eq.0.)then
3874      hkb(i)=he_cup(i,k22(i))
3875      do k=1,k22(i)
3876        hc(i,k)=he_cup(i,k)
3877        DBY(I,K)=0.
3878      enddo
3879      do k=k22(i),kbcon(i)-1
3880        hc(i,k)=hkb(i)
3881        DBY(I,K)=0.
3882      enddo
3883        k=kbcon(i)
3884        hc(i,k)=hkb(i)
3885        DBY(I,Kbcon(i))=Hkb(I)-HES_cup(I,K)
3886      endif
3887      enddo
3888      do k=kts+1,ktf
3889      do i=its,itf
3890        if(k.gt.kbcon(i).and.ierr(i).eq.0.)then
3891           DZ=Z_cup(i,K)-Z_cup(i,K-1)
3892           HC(i,K)=(HC(i,K-1)*(1.-.5*CD(i,K)*DZ)+entr* &
3893                DZ*HE(i,K-1))/(1.+entr*DZ-.5*cd(i,k)*dz)
3894           DBY(I,K)=HC(I,K)-HES_cup(I,K)
3895        endif
3896      enddo
3897
3898      enddo
3899
3900   END SUBROUTINE cup_up_he
3901
3902
3903   SUBROUTINE cup_up_moisture(ierr,z_cup,qc,qrc,pw,pwav,     &
3904              kbcon,ktop,cd,dby,mentr_rate,clw_all,          &
3905              q,GAMMA_cup,zu,qes_cup,k22,qe_cup,xl,          &
3906              ids,ide, jds,jde, kds,kde,                     &
3907              ims,ime, jms,jme, kms,kme,                     &
3908              its,ite, jts,jte, kts,kte                     )
3909
3910   IMPLICIT NONE
3911!
3912!  on input
3913!
3914
3915   ! only local wrf dimensions are need as of now in this routine
3916
3917     integer                                                           &
3918        ,intent (in   )                   ::                           &
3919                                  ids,ide, jds,jde, kds,kde,           &
3920                                  ims,ime, jms,jme, kms,kme,           &
3921                                  its,ite, jts,jte, kts,kte
3922  ! cd= detrainment function
3923  ! q = environmental q on model levels
3924  ! qe_cup = environmental q on model cloud levels
3925  ! qes_cup = saturation q on model cloud levels
3926  ! dby = buoancy term
3927  ! cd= detrainment function
3928  ! zu = normalized updraft mass flux
3929  ! gamma_cup = gamma on model cloud levels
3930  ! mentr_rate = entrainment rate
3931  !
3932     real,    dimension (its:ite,kts:kte)                              &
3933        ,intent (in   )                   ::                           &
3934        q,zu,gamma_cup,qe_cup,dby,qes_cup,z_cup,cd
3935  ! entr= entrainment rate
3936     real                                                              &
3937        ,intent (in   )                   ::                           &
3938        mentr_rate,xl
3939     integer, dimension (its:ite)                                      &
3940        ,intent (in   )                   ::                           &
3941        kbcon,ktop,k22
3942!
3943! input and output
3944!
3945
3946   ! ierr error value, maybe modified in this routine
3947
3948     integer, dimension (its:ite)                                      &
3949        ,intent (inout)                   ::                           &
3950        ierr
3951   ! qc = cloud q (including liquid water) after entrainment
3952   ! qrch = saturation q in cloud
3953   ! qrc = liquid water content in cloud after rainout
3954   ! pw = condensate that will fall out at that level
3955   ! pwav = totan normalized integrated condensate (I1)
3956   ! c0 = conversion rate (cloud to rain)
3957
3958     real,    dimension (its:ite,kts:kte)                              &
3959        ,intent (out  )                   ::                           &
3960        qc,qrc,pw,clw_all
3961     real,    dimension (its:ite)                                      &
3962        ,intent (out  )                   ::                           &
3963        pwav
3964!
3965!  local variables in this routine
3966!
3967
3968     integer                              ::                           &
3969        iall,i,k
3970     real                                 ::                           &
3971        dh,qrch,c0,dz,radius
3972!
3973     integer :: itf, ktf
3974
3975     itf = MIN(ite,ide-1)
3976     ktf = MIN(kte,kde-1)
3977
3978        iall=0
3979        c0=.002
3980!
3981!--- no precip for small clouds
3982!
3983        if(mentr_rate.gt.0.)then
3984          radius=.2/mentr_rate
3985          if(radius.lt.900.)c0=0.
3986!         if(radius.lt.900.)iall=0
3987        endif
3988        do i=its,itf
3989          pwav(i)=0.
3990        enddo
3991        do k=kts,ktf
3992        do i=its,itf
3993          pw(i,k)=0.
3994          if(ierr(i).eq.0)qc(i,k)=qes_cup(i,k)
3995          clw_all(i,k)=0.
3996          qrc(i,k)=0.
3997        enddo
3998        enddo
3999      do i=its,itf
4000      if(ierr(i).eq.0.)then
4001      do k=k22(i),kbcon(i)-1
4002        qc(i,k)=qe_cup(i,k22(i))
4003      enddo
4004      endif
4005      enddo
4006
4007        DO 100 k=kts+1,ktf
4008        DO 100 i=its,itf
4009         IF(ierr(i).ne.0)GO TO 100
4010         IF(K.Lt.KBCON(I))GO TO 100
4011         IF(K.Gt.KTOP(I))GO TO 100
4012         DZ=Z_cup(i,K)-Z_cup(i,K-1)
4013!
4014!------    1. steady state plume equation, for what could
4015!------       be in cloud without condensation
4016!
4017!
4018        QC(i,K)=(QC(i,K-1)*(1.-.5*CD(i,K)*DZ)+mentr_rate* &
4019                DZ*Q(i,K-1))/(1.+mentr_rate*DZ-.5*cd(i,k)*dz)
4020!
4021!--- saturation  in cloud, this is what is allowed to be in it
4022!
4023         QRCH=QES_cup(I,K)+(1./XL)*(GAMMA_cup(i,k) &
4024              /(1.+GAMMA_cup(i,k)))*DBY(I,K)
4025!
4026!------- LIQUID WATER CONTENT IN cloud after rainout
4027!
4028        clw_all(i,k)=QC(I,K)-QRCH
4029        QRC(I,K)=(QC(I,K)-QRCH)/(1.+C0*DZ)
4030        if(qrc(i,k).lt.0.)then
4031          qrc(i,k)=0.
4032        endif
4033!
4034!-------   3.Condensation
4035!
4036         PW(i,k)=c0*dz*QRC(I,K)*zu(i,k)
4037        if(iall.eq.1)then
4038          qrc(i,k)=0.
4039          pw(i,k)=(QC(I,K)-QRCH)*zu(i,k)
4040          if(pw(i,k).lt.0.)pw(i,k)=0.
4041        endif
4042!
4043!----- set next level
4044!
4045         QC(I,K)=QRC(I,K)+qrch
4046!
4047!--- integrated normalized ondensate
4048!
4049         PWAV(I)=PWAV(I)+PW(I,K)
4050 100     CONTINUE
4051
4052   END SUBROUTINE cup_up_moisture
4053
4054
4055   SUBROUTINE cup_up_nms(zu,z_cup,entr,cd,kbcon,ktop,ierr,k22,  &
4056              ids,ide, jds,jde, kds,kde,                        &
4057              ims,ime, jms,jme, kms,kme,                        &
4058              its,ite, jts,jte, kts,kte                        )
4059
4060   IMPLICIT NONE
4061
4062!
4063!  on input
4064!
4065
4066   ! only local wrf dimensions are need as of now in this routine
4067
4068     integer                                                           &
4069        ,intent (in   )                   ::                           &
4070         ids,ide, jds,jde, kds,kde,                                    &
4071         ims,ime, jms,jme, kms,kme,                                    &
4072         its,ite, jts,jte, kts,kte
4073  ! cd= detrainment function
4074     real,    dimension (its:ite,kts:kte)                              &
4075        ,intent (in   )                   ::                           &
4076         z_cup,cd
4077  ! entr= entrainment rate
4078     real                                                              &
4079        ,intent (in   )                   ::                           &
4080         entr
4081     integer, dimension (its:ite)                                      &
4082        ,intent (in   )                   ::                           &
4083         kbcon,ktop,k22
4084!
4085! input and output
4086!
4087
4088   ! ierr error value, maybe modified in this routine
4089
4090     integer, dimension (its:ite)                                      &
4091        ,intent (inout)                   ::                           &
4092         ierr
4093   ! zu is the normalized mass flux
4094
4095     real,    dimension (its:ite,kts:kte)                              &
4096        ,intent (out  )                   ::                           &
4097         zu
4098!
4099!  local variables in this routine
4100!
4101
4102     integer                              ::                           &
4103         i,k
4104     real                                 ::                           &
4105         dz
4106     integer :: itf, ktf
4107
4108     itf = MIN(ite,ide-1)
4109     ktf = MIN(kte,kde-1)
4110!
4111!   initialize for this go around
4112!
4113       do k=kts,ktf
4114       do i=its,itf
4115         zu(i,k)=0.
4116       enddo
4117       enddo
4118!
4119! do normalized mass budget
4120!
4121       do i=its,itf
4122          IF(ierr(I).eq.0)then
4123             do k=k22(i),kbcon(i)
4124               zu(i,k)=1.
4125             enddo
4126             DO K=KBcon(i)+1,KTOP(i)
4127               DZ=Z_cup(i,K)-Z_cup(i,K-1)
4128               ZU(i,K)=ZU(i,K-1)*(1.+(entr-cd(i,k))*DZ)
4129             enddo
4130          endif
4131       enddo
4132
4133   END SUBROUTINE cup_up_nms
4134
4135!====================================================================
4136   SUBROUTINE gdinit(RTHCUTEN,RQVCUTEN,RQCCUTEN,RQICUTEN,           &
4137                        MASS_FLUX,cp,restart,                       &
4138                        P_QC,P_QI,P_FIRST_SCALAR,                   &
4139                        RTHFTEN, RQVFTEN,                           &
4140                        APR_GR,APR_W,APR_MC,APR_ST,APR_AS,          &
4141                        APR_CAPMA,APR_CAPME,APR_CAPMI,              &
4142                        allowed_to_read,                            &
4143                        ids, ide, jds, jde, kds, kde,               &
4144                        ims, ime, jms, jme, kms, kme,               &
4145                        its, ite, jts, jte, kts, kte               )
4146!--------------------------------------------------------------------   
4147   IMPLICIT NONE
4148!--------------------------------------------------------------------
4149   LOGICAL , INTENT(IN)           ::  restart,allowed_to_read
4150   INTEGER , INTENT(IN)           ::  ids, ide, jds, jde, kds, kde, &
4151                                      ims, ime, jms, jme, kms, kme, &
4152                                      its, ite, jts, jte, kts, kte
4153   INTEGER , INTENT(IN)           ::  P_FIRST_SCALAR, P_QI, P_QC
4154   REAL,     INTENT(IN)           ::  cp
4155
4156   REAL,     DIMENSION( ims:ime , kms:kme , jms:jme ) , INTENT(OUT) ::       &
4157                                                          RTHCUTEN, &
4158                                                          RQVCUTEN, &
4159                                                          RQCCUTEN, &
4160                                                          RQICUTEN   
4161
4162   REAL,     DIMENSION( ims:ime , kms:kme , jms:jme ) , INTENT(OUT) ::       &
4163                                                          RTHFTEN,  &
4164                                                          RQVFTEN
4165
4166   REAL,     DIMENSION( ims:ime , jms:jme ) , INTENT(OUT) ::        &
4167                                APR_GR,APR_W,APR_MC,APR_ST,APR_AS,  &
4168                                APR_CAPMA,APR_CAPME,APR_CAPMI,      &
4169                                MASS_FLUX
4170
4171   INTEGER :: i, j, k, itf, jtf, ktf
4172 
4173   jtf=min0(jte,jde-1)
4174   ktf=min0(kte,kde-1)
4175   itf=min0(ite,ide-1)
4176 
4177   IF(.not.restart)THEN
4178     DO j=jts,jtf
4179     DO k=kts,ktf
4180     DO i=its,itf
4181        RTHCUTEN(i,k,j)=0.
4182        RQVCUTEN(i,k,j)=0.
4183     ENDDO
4184     ENDDO
4185     ENDDO
4186
4187     DO j=jts,jtf
4188     DO k=kts,ktf
4189     DO i=its,itf
4190        RTHFTEN(i,k,j)=0.
4191        RQVFTEN(i,k,j)=0.
4192     ENDDO
4193     ENDDO
4194     ENDDO
4195
4196     IF (P_QC .ge. P_FIRST_SCALAR) THEN
4197        DO j=jts,jtf
4198        DO k=kts,ktf
4199        DO i=its,itf
4200           RQCCUTEN(i,k,j)=0.
4201        ENDDO
4202        ENDDO
4203        ENDDO
4204     ENDIF
4205
4206     IF (P_QI .ge. P_FIRST_SCALAR) THEN
4207        DO j=jts,jtf
4208        DO k=kts,ktf
4209        DO i=its,itf
4210           RQICUTEN(i,k,j)=0.
4211        ENDDO
4212        ENDDO
4213        ENDDO
4214     ENDIF
4215
4216     DO j=jts,jtf
4217     DO i=its,itf
4218        mass_flux(i,j)=0.
4219     ENDDO
4220     ENDDO
4221
4222   ENDIF
4223     DO j=jts,jtf
4224     DO i=its,itf
4225        APR_GR(i,j)=0.
4226        APR_ST(i,j)=0.
4227        APR_W(i,j)=0.
4228        APR_MC(i,j)=0.
4229        APR_AS(i,j)=0.
4230        APR_CAPMA(i,j)=0.
4231        APR_CAPME(i,j)=0.
4232        APR_CAPMI(i,j)=0.
4233     ENDDO
4234     ENDDO
4235
4236   END SUBROUTINE gdinit
4237
4238
4239   SUBROUTINE massflx_stats(xf_ens,ensdim,maxens,maxens2,maxens3, &
4240              xt_ave,xt_std,xt_cur,xt_ske,j,ierr,itest,           &
4241              APR_GR,APR_W,APR_MC,APR_ST,APR_AS,                  &
4242              APR_CAPMA,APR_CAPME,APR_CAPMI,                      &
4243              pr_gr,pr_w,pr_mc,pr_st,pr_as,                       &
4244              pr_capma,pr_capme,pr_capmi,                         &
4245              ids,ide, jds,jde, kds,kde,  &
4246              ims,ime, jms,jme, kms,kme,  &
4247              its,ite, jts,jte, kts,kte)
4248
4249   IMPLICIT NONE
4250
4251   integer, intent (in   )              ::                                    &
4252                     j,ensdim,maxens3,maxens,maxens2,itest
4253   INTEGER,      INTENT(IN   ) ::                                             &
4254                                  ids,ide, jds,jde, kds,kde,                  &
4255                                  ims,ime, jms,jme, kms,kme,                  &
4256                                  its,ite, jts,jte, kts,kte
4257
4258
4259     real, dimension (its:ite)                                                &
4260         , intent(inout) ::                                                   &
4261           xt_ave,xt_cur,xt_std,xt_ske
4262     integer, dimension (its:ite), intent (in) ::                             &
4263           ierr
4264     real, dimension (ims:ime,jms:jme,1:ensdim)                               &
4265         , intent(in   ) ::                                                   &
4266           xf_ens
4267     real, dimension (ims:ime,jms:jme)                                        &
4268         , intent(inout) ::                                                   &
4269           APR_GR,APR_W,APR_MC,APR_ST,APR_AS,                                 &
4270           APR_CAPMA,APR_CAPME,APR_CAPMI
4271     real, dimension (its:ite,jts:jte)                                        &
4272         , intent(inout) ::                                                   &
4273           pr_gr,pr_w,pr_mc,pr_st,pr_as,                                      &
4274           pr_capma,pr_capme,pr_capmi
4275
4276!
4277! local stuff
4278!
4279     real, dimension (its:ite , 1:maxens3 )       ::                          &
4280           x_ave,x_cur,x_std,x_ske
4281     real, dimension (its:ite , 1:maxens  )       ::                          &
4282           x_ave_cap
4283
4284
4285      integer, dimension (1:maxens3) :: nc1
4286      integer :: i,k
4287      integer :: num,kk,num2,iedt
4288      real :: a3,a4
4289
4290      num=ensdim/maxens3
4291      num2=ensdim/maxens
4292      if(itest.eq.1)then
4293      do i=its,ite
4294       pr_gr(i,j) =  0.
4295       pr_w(i,j) =  0.
4296       pr_mc(i,j) = 0.
4297       pr_st(i,j) = 0.
4298       pr_as(i,j) = 0.
4299       pr_capma(i,j) =  0.
4300       pr_capme(i,j) = 0.
4301       pr_capmi(i,j) = 0.
4302      enddo
4303      endif
4304
4305      do k=1,maxens
4306      do i=its,ite
4307        x_ave_cap(i,k)=0.
4308      enddo
4309      enddo
4310      do k=1,maxens3
4311      do i=its,ite
4312        x_ave(i,k)=0.
4313        x_std(i,k)=0.
4314        x_ske(i,k)=0.
4315        x_cur(i,k)=0.
4316      enddo
4317      enddo
4318      do i=its,ite
4319        xt_ave(i)=0.
4320        xt_std(i)=0.
4321        xt_ske(i)=0.
4322        xt_cur(i)=0.
4323      enddo
4324      do kk=1,num
4325      do k=1,maxens3
4326      do i=its,ite
4327        if(ierr(i).eq.0)then
4328        x_ave(i,k)=x_ave(i,k)+xf_ens(i,j,maxens3*(kk-1)+k)
4329        endif
4330      enddo
4331      enddo
4332      enddo
4333      do iedt=1,maxens2
4334      do k=1,maxens
4335      do kk=1,maxens3
4336      do i=its,ite
4337        if(ierr(i).eq.0)then
4338        x_ave_cap(i,k)=x_ave_cap(i,k)                               &
4339            +xf_ens(i,j,maxens3*(k-1)+(iedt-1)*maxens*maxens3+kk)
4340        endif
4341      enddo
4342      enddo
4343      enddo
4344      enddo
4345      do k=1,maxens
4346      do i=its,ite
4347        if(ierr(i).eq.0)then
4348        x_ave_cap(i,k)=x_ave_cap(i,k)/float(num2)
4349        endif
4350      enddo
4351      enddo
4352
4353      do k=1,maxens3
4354      do i=its,ite
4355        if(ierr(i).eq.0)then
4356        x_ave(i,k)=x_ave(i,k)/float(num)
4357        endif
4358      enddo
4359      enddo
4360      do k=1,maxens3
4361      do i=its,ite
4362        if(ierr(i).eq.0)then
4363        xt_ave(i)=xt_ave(i)+x_ave(i,k)
4364        endif
4365      enddo
4366      enddo
4367      do i=its,ite
4368        if(ierr(i).eq.0)then
4369        xt_ave(i)=xt_ave(i)/float(maxens3)
4370        endif
4371      enddo
4372!
4373!--- now do std, skewness,curtosis
4374!
4375      do kk=1,num
4376      do k=1,maxens3
4377      do i=its,ite
4378        if(ierr(i).eq.0.and.x_ave(i,k).gt.0.)then
4379!       print *,i,j,k,kk,x_std(i,k),xf_ens(i,j,maxens3*(kk-1)+k),x_ave(i,k)
4380        x_std(i,k)=x_std(i,k)+(xf_ens(i,j,maxens3*(kk-1)+k)-x_ave(i,k))**2
4381        x_ske(i,k)=x_ske(i,k)+(xf_ens(i,j,maxens3*(kk-1)+k)-x_ave(i,k))**3
4382        x_cur(i,k)=x_cur(i,k)+(xf_ens(i,j,maxens3*(kk-1)+k)-x_ave(i,k))**4
4383        endif
4384      enddo
4385      enddo
4386      enddo
4387      do k=1,maxens3
4388      do i=its,ite
4389        if(ierr(i).eq.0.and.xt_ave(i).gt.0.)then
4390        xt_std(i)=xt_std(i)+(x_ave(i,k)-xt_ave(i))**2
4391        xt_ske(i)=xt_ske(i)+(x_ave(i,k)-xt_ave(i))**3
4392        xt_cur(i)=xt_cur(i)+(x_ave(i,k)-xt_ave(i))**4
4393        endif
4394      enddo
4395      enddo
4396      do k=1,maxens3
4397      do i=its,ite
4398        if(ierr(i).eq.0.and.x_std(i,k).gt.0.)then
4399           x_std(i,k)=x_std(i,k)/float(num)
4400           a3=max(1.e-6,x_std(i,k))
4401           x_std(i,k)=sqrt(a3)
4402           a3=max(1.e-6,x_std(i,k)**3)
4403           a4=max(1.e-6,x_std(i,k)**4)
4404           x_ske(i,k)=x_ske(i,k)/float(num)/a3
4405           x_cur(i,k)=x_cur(i,k)/float(num)/a4
4406        endif
4407!       print*,'                               '
4408!       print*,'Some statistics at gridpoint i,j, ierr',i,j,ierr(i)
4409!       print*,'statistics for closure number ',k
4410!       print*,'Average= ',x_ave(i,k),'  Std= ',x_std(i,k)
4411!       print*,'Skewness= ',x_ske(i,k),' Curtosis= ',x_cur(i,k)
4412!       print*,'                               '
4413
4414      enddo
4415      enddo
4416      do i=its,ite
4417        if(ierr(i).eq.0.and.xt_std(i).gt.0.)then
4418           xt_std(i)=xt_std(i)/float(maxens3)
4419           a3=max(1.e-6,xt_std(i))
4420           xt_std(i)=sqrt(a3)
4421           a3=max(1.e-6,xt_std(i)**3)
4422           a4=max(1.e-6,xt_std(i)**4)
4423           xt_ske(i)=xt_ske(i)/float(maxens3)/a3
4424           xt_cur(i)=xt_cur(i)/float(maxens3)/a4
4425!       print*,'                               '
4426!       print*,'Total ensemble independent statistics at i =',i
4427!       print*,'Average= ',xt_ave(i),'  Std= ',xt_std(i)
4428!       print*,'Skewness= ',xt_ske(i),' Curtosis= ',xt_cur(i)
4429!       print*,'                               '
4430!
4431!  first go around: store massflx for different closures/caps
4432!
4433      if(itest.eq.1)then
4434       pr_gr(i,j) = .333*(x_ave(i,1)+x_ave(i,2)+x_ave(i,3))
4435       pr_w(i,j) = .333*(x_ave(i,4)+x_ave(i,5)+x_ave(i,6))
4436       pr_mc(i,j) = .333*(x_ave(i,7)+x_ave(i,8)+x_ave(i,9))
4437       pr_st(i,j) = .333*(x_ave(i,10)+x_ave(i,11)+x_ave(i,12))
4438       pr_as(i,j) = .25*(x_ave(i,13)+x_ave(i,14)+x_ave(i,15) &
4439                     + x_ave(i,16))
4440       pr_capma(i,j) = x_ave_cap(i,1)
4441       pr_capme(i,j) = x_ave_cap(i,2)
4442       pr_capmi(i,j) = x_ave_cap(i,3)
4443!
4444!  second go around: store preciprates (mm/hour) for different closures/caps
4445!
4446        else if (itest.eq.2)then
4447       APR_GR(i,j)=.333*(x_ave(i,1)+x_ave(i,2)+x_ave(i,3))*      &
4448                  3600.*pr_gr(i,j) +APR_GR(i,j)
4449       APR_W(i,j)=.333*(x_ave(i,4)+x_ave(i,5)+x_ave(i,6))*       &
4450                  3600.*pr_w(i,j) +APR_W(i,j)
4451       APR_MC(i,j)=.333*(x_ave(i,7)+x_ave(i,8)+x_ave(i,9))*      &
4452                  3600.*pr_mc(i,j) +APR_MC(i,j)
4453       APR_ST(i,j)=.333*(x_ave(i,10)+x_ave(i,11)+x_ave(i,12))*   &
4454                  3600.*pr_st(i,j) +APR_ST(i,j)
4455       APR_AS(i,j)=.25*(x_ave(i,13)+x_ave(i,14)+x_ave(i,15)      &
4456                           + x_ave(i,16))*                       &
4457                  3600.*pr_as(i,j) +APR_AS(i,j)
4458       APR_CAPMA(i,j) = x_ave_cap(i,1)*                          &
4459                  3600.*pr_capma(i,j) +APR_CAPMA(i,j)
4460       APR_CAPME(i,j) = x_ave_cap(i,2)*                          &
4461                  3600.*pr_capme(i,j) +APR_CAPME(i,j)
4462       APR_CAPMI(i,j) = x_ave_cap(i,3)*                          &
4463                  3600.*pr_capmi(i,j) +APR_CAPMI(i,j)
4464        endif
4465        endif
4466      enddo
4467
4468   END SUBROUTINE massflx_stats
4469
4470
4471   SUBROUTINE neg_check(dt,q,outq,outt,outqc,pret,its,ite,kts,kte,itf,ktf)
4472
4473   INTEGER,      INTENT(IN   ) ::            its,ite,kts,kte,itf,ktf
4474
4475     real, dimension (its:ite,kts:kte  )                    ,                 &
4476      intent(inout   ) ::                                                     &
4477       q,outq,outt,outqc
4478     real, dimension (its:ite  )                            ,                 &
4479      intent(inout   ) ::                                                     &
4480       pret
4481     real                                                                     &
4482        ,intent (in  )                   ::                                   &
4483        dt
4484     real :: thresh,qmem,qmemf,qmem2,qtest,qmem1
4485!
4486! first do check on vertical heating rate
4487!
4488      thresh=200.01
4489      do i=its,itf
4490      qmemf=1.
4491      qmem=0.
4492      do k=kts,ktf
4493         qmem=outt(i,k)*86400.
4494         if(qmem.gt.2.*thresh)then
4495           qmem2=2.*thresh/qmem
4496           qmemf=min(qmemf,qmem2)
4497!
4498!
4499!          print *,'1',' adjusted massflux by factor ',i,k,qmem,qmem2,qmemf
4500         endif
4501         if(qmem.lt.-thresh)then
4502           qmem2=-thresh/qmem
4503           qmemf=min(qmemf,qmem2)
4504!
4505!
4506!          print *,'2',' adjusted massflux by factor ',i,k,qmem,qmem2,qmemf
4507         endif
4508      enddo
4509      do k=kts,ktf
4510         outq(i,k)=outq(i,k)*qmemf
4511         outt(i,k)=outt(i,k)*qmemf
4512         outqc(i,k)=outqc(i,k)*qmemf
4513      enddo
4514      pret(i)=pret(i)*qmemf
4515      enddo
4516!
4517! check whether routine produces negative q's. This can happen, since
4518! tendencies are calculated based on forced q's. This should have no
4519! influence on conservation properties, it scales linear through all
4520! tendencies
4521!
4522      thresh=1.e-10
4523      do i=its,itf
4524      qmemf=1.
4525      do k=kts,ktf
4526         qmem=outq(i,k)
4527         if(abs(qmem).gt.0.)then
4528         qtest=q(i,k)+outq(i,k)*dt
4529         if(qtest.lt.thresh)then
4530!
4531! qmem2 would be the maximum allowable tendency
4532!
4533           qmem1=outq(i,k)
4534           qmem2=(thresh-q(i,k))/dt
4535           qmemf=min(qmemf,qmem2/qmem1)
4536!          qmemf=max(0.,qmemf)
4537!          print *,'4 adjusted tendencies ',i,k,qmem,qmem2,qmemf
4538         endif
4539         endif
4540      enddo
4541      do k=kts,ktf
4542         outq(i,k)=outq(i,k)*qmemf
4543         outt(i,k)=outt(i,k)*qmemf
4544         outqc(i,k)=outqc(i,k)*qmemf
4545      enddo
4546      pret(i)=pret(i)*qmemf
4547      enddo
4548
4549   END SUBROUTINE neg_check
4550
4551
4552!-------------------------------------------------------
4553END MODULE module_cu_gd
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.