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

Last change on this file since 2295 was 1, checked in by lfita, 10 years ago
  • -- --- Opening of the WRF+LMDZ coupling repository --- -- -

WRF: version v3.3
LMDZ: version v1818

More details in:

File size: 110.9 KB
Line 
1MODULE module_cu_kfeta
2
3   USE module_wrf_error
4
5!
6!  V3.3: A new trigger function is added based Ma and Tan (2009):
7!   Ma, L.-M. and Z.-M. Tan, 2009: Improving the behavior of
8!   the cumulus parameterization for tropical cyclone prediction:
9!   Convection trigger. Atmospheric Research, 92, 190 - 211.
10!
11!--------------------------------------------------------------------
12! Lookup table variables:
13      INTEGER, PARAMETER :: KFNT=250,KFNP=220
14      REAL, DIMENSION(KFNT,KFNP),PRIVATE, SAVE :: TTAB,QSTAB
15      REAL, DIMENSION(KFNP),PRIVATE, SAVE :: THE0K
16      REAL, DIMENSION(200),PRIVATE, SAVE :: ALU
17      REAL, PRIVATE, SAVE :: RDPR,RDTHK,PLUTOP
18! Note:  KF Lookup table is used by subroutines KF_eta_PARA, TPMIX2,
19!        TPMIX2DD, ENVIRTHT
20! End of Lookup table variables:
21
22CONTAINS
23
24   SUBROUTINE KF_eta_CPS(                                    &
25              ids,ide, jds,jde, kds,kde                      &
26             ,ims,ime, jms,jme, kms,kme                      &
27             ,its,ite, jts,jte, kts,kte                      &
28             ,trigger                                        &
29             ,DT,KTAU,DX,CUDT,CURR_SECS,ADAPT_STEP_FLAG      &
30             ,rho,RAINCV,PRATEC,NCA                          &
31             ,U,V,TH,T,W,dz8w,Pcps,pi                        &
32             ,W0AVG,XLV0,XLV1,XLS0,XLS1,CP,R,G,EP1           &
33             ,EP2,SVP1,SVP2,SVP3,SVPT0                       &
34             ,STEPCU,CU_ACT_FLAG,warm_rain,CUTOP,CUBOT       &
35             ,QV                                             &
36            ! optionals
37             ,F_QV    ,F_QC    ,F_QR    ,F_QI    ,F_QS       &
38             ,RTHCUTEN,RQVCUTEN,RQCCUTEN,RQRCUTEN            &
39             ,RQICUTEN,RQSCUTEN, RQVFTEN                     &
40                                                             )
41!
42!-------------------------------------------------------------
43   IMPLICIT NONE
44!-------------------------------------------------------------
45   INTEGER,      INTENT(IN   ) ::                            &
46                                  ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
47                                  ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
48                                  its,ite, jts,jte, kts,kte
49
50   INTEGER,      INTENT(IN   ) :: trigger
51   INTEGER,      INTENT(IN   ) :: STEPCU
52   LOGICAL,      INTENT(IN   ) :: warm_rain
53
54   REAL,         INTENT(IN   ) :: XLV0,XLV1,XLS0,XLS1
55   REAL,         INTENT(IN   ) :: CP,R,G,EP1,EP2
56   REAL,         INTENT(IN   ) :: SVP1,SVP2,SVP3,SVPT0
57
58   INTEGER,      INTENT(IN   ) :: KTAU           
59
60   REAL,  DIMENSION( ims:ime , kms:kme , jms:jme )         , &
61          INTENT(IN   ) ::                                   &
62                                                          U, &
63                                                          V, &
64                                                          W, &
65                                                         TH, &
66                                                          T, &
67                                                         QV, &
68                                                       dz8w, &
69                                                       Pcps, &
70                                                        rho, &
71                                                         pi
72!
73   REAL,  DIMENSION( ims:ime , kms:kme , jms:jme )         , &
74          INTENT(INOUT) ::                                   &
75                                                      W0AVG
76
77   REAL,  INTENT(IN   ) :: DT, DX
78   REAL,  INTENT(IN   ) :: CUDT
79   REAL,  INTENT(IN   ) :: CURR_SECS
80   LOGICAL,INTENT(IN   ) :: ADAPT_STEP_FLAG
81!
82   REAL, DIMENSION( ims:ime , jms:jme ),                     &
83          INTENT(INOUT) ::                           RAINCV
84
85   REAL,    DIMENSION( ims:ime , jms:jme ),                  &
86          INTENT(INOUT) ::                           PRATEC
87
88   REAL,    DIMENSION( ims:ime , jms:jme ),                  &
89            INTENT(INOUT) ::                            NCA
90
91   REAL, DIMENSION( ims:ime , jms:jme ),                     &
92          INTENT(OUT) ::                              CUBOT, &
93                                                      CUTOP   
94
95   LOGICAL, DIMENSION( ims:ime , jms:jme ),                  &
96          INTENT(INOUT) :: CU_ACT_FLAG
97
98!
99! Optional arguments
100!
101
102   REAL, DIMENSION( ims:ime , kms:kme , jms:jme ),           &
103         OPTIONAL,                                           &
104         INTENT(INOUT) ::                                    &
105                                                   RTHCUTEN, &
106                                                   RQVCUTEN, &
107                                                   RQCCUTEN, &
108                                                   RQRCUTEN, &
109                                                   RQICUTEN, &
110                                                   RQSCUTEN, &
111                                                   RQVFTEN
112!
113! Flags relating to the optional tendency arrays declared above
114! Models that carry the optional tendencies will provdide the
115! optional arguments at compile time; these flags all the model
116! to determine at run-time whether a particular tracer is in
117! use or not.
118!
119   LOGICAL, OPTIONAL ::                                      &
120                                                   F_QV      &
121                                                  ,F_QC      &
122                                                  ,F_QR      &
123                                                  ,F_QI      &
124                                                  ,F_QS
125
126
127! LOCAL VARS
128
129   LOGICAL :: flag_qr, flag_qi, flag_qs
130
131   REAL, DIMENSION( kts:kte ) ::                             &
132                                                        U1D, &
133                                                        V1D, &
134                                                        T1D, &
135                                                       DZ1D, &
136                                                       QV1D, &
137                                                        P1D, &
138                                                      RHO1D, &
139                                                  tpart_v1D, &
140                                                  tpart_h1D, &
141                                                    W0AVG1D
142
143   REAL, DIMENSION( kts:kte )::                              &
144                                                       DQDT, &
145                                                      DQIDT, &
146                                                      DQCDT, &
147                                                      DQRDT, &
148                                                      DQSDT, &
149                                                       DTDT
150
151  REAL, DIMENSION (its-1:ite+1,kts:kte,jts-1:jte+1) ::  aveh_t, aveh_q
152  REAL, DIMENSION (its:ite,kts:kte,jts:jte) :: aveh_qmax, aveh_qmin
153  REAL, DIMENSION (its:ite,kts:kte,jts:jte) ::  avev_t, avev_q
154  REAL, DIMENSION (its:ite,kts:kte,jts:jte) :: avev_qmax, avev_qmin
155  REAL, DIMENSION (its:ite,kts:kte,jts:jte) ::  coef_v, coef_h, tpart_h, tpart_v
156  INTEGER :: ii,jj,kk
157
158  REAL :: ttop
159  REAL, DIMENSION (kts:kte)  :: z0
160
161   REAL    ::         TST,tv,PRS,RHOE,W0,SCR1,DXSQ,tmp
162   integer :: ibegh,iendh,jbegh,jendh
163   integer :: istart,iend,jstart,jend
164   INTEGER :: i,j,k,NTST
165   REAL    :: lastdt = -1.0
166   REAL    :: W0AVGfctr, W0fctr, W0den
167   LOGICAL :: run_param
168   
169!
170   DXSQ=DX*DX
171
172!----------------------
173   NTST=STEPCU
174   TST=float(NTST*2)
175   flag_qr = .FALSE.
176   flag_qi = .FALSE.
177   flag_qs = .FALSE.
178   IF ( PRESENT(F_QR) ) flag_qr = F_QR
179   IF ( PRESENT(F_QI) ) flag_qi = F_QI
180   IF ( PRESENT(F_QS) ) flag_qs = F_QS
181!
182   if (lastdt < 0) then
183      lastdt = dt
184   endif
185   
186   if (ADAPT_STEP_FLAG) then
187      W0AVGfctr = 2 * MAX(CUDT*60,dt) - dt
188      W0fctr = dt
189      W0den = 2 * MAX(CUDT*60,dt)
190   else
191      W0AVGfctr = (TST-1.)
192      W0fctr = 1.
193      W0den = TST
194   endif
195
196  DO J = jts,jte
197      DO K=kts,kte
198         DO I= its,ite
199!            SCR1=-5.0E-4*G*rho(I,K,J)*(w(I,K,J)+w(I,K+1,J))
200!            TV=T(I,K,J)*(1.+EP1*QV(I,K,J))
201!            RHOE=Pcps(I,K,J)/(R*TV)
202!            W0=-101.9368*SCR1/RHOE
203            W0=0.5*(w(I,K,J)+w(I,K+1,J))
204
205!           Old:           
206!
207!            W0AVG(I,K,J)=(W0AVG(I,K,J)*(TST-1.)+W0)/TST           
208!
209!           New, to support adaptive time step:
210!
211            W0AVG(I,K,J) = ( W0AVG(I,K,J) * W0AVGfctr + W0 * W0fctr ) / W0den
212         ENDDO
213      ENDDO
214   ENDDO
215   lastdt = dt
216!
217!...CHECK FOR CONVECTIVE INITIATION EVERY 5 MINUTES (OR NTST/2)...
218!
219! Modified for adaptive time step
220!
221   if (ADAPT_STEP_FLAG) then
222      if ( (KTAU .eq. 1) .or. (cudt .eq. 0) .or. &
223           ( CURR_SECS + dt >= &
224           ( int( CURR_SECS / ( cudt * 60 ) ) + 1 ) * cudt * 60 ) ) then
225         run_param = .TRUE.
226      else
227         run_param = .FALSE.
228      endif
229
230   else
231      if (MOD(KTAU,NTST) .EQ. 0 .or. KTAU .eq. 1) then
232         run_param = .TRUE.
233      else
234         run_param = .FALSE.
235      endif
236   endif
237
238   if (run_param) then
239
240! New trigger function
241     IF (trigger.eq.2) THEN         
242!
243! calculate 9-point average of moisture advection and temperature using halo (Horizontal)
244!
245     aveh_t=-999   ! horizontal 9-point ave
246     aveh_q=-999
247     avev_t=0   ! vertical 3-level ave
248     avev_q=0
249     avev_qmax=0
250     avev_qmin=0
251     aveh_qmax=0
252     aveh_qmin=0
253     tpart_h=0
254     tpart_v=0
255     coef_h=0
256     coef_v=0
257     ibegh=max(its-1, ids+1)   ! start from 2
258     jbegh=max(jts-1, jds+1)
259     iendh=min(ite+1, ide-2)   ! end at ide-2
260     jendh=min(jte+1, jde-2)
261        DO J = jbegh,jendh
262        DO K = kts,kte
263        DO I = ibegh,iendh
264          aveh_t(i,k,j)=(T(i-1,k,j-1)+T(i-1,k,j)  +T(i-1,k,j+1)+ &
265                         T(i,k,j-1)   +T(i,k,j)   +T(i,k,j+1)+         &
266                         T(i+1,k,j-1) +T(i+1,k,j) +T(i+1,k,j+1))/9.
267          aveh_q(i,k,j)=(rqvften(i-1,k,j-1)+rqvften(i-1,k,j)  +rqvften(i-1,k,j+1)+ &
268                         rqvften(i,k,j-1)   +rqvften(i,k,j)   +rqvften(i,k,j+1)+         &
269                         rqvften(i+1,k,j-1) +rqvften(i+1,k,j) +rqvften(i+1,k,j+1))/9.
270        ENDDO
271        ENDDO
272        ENDDO
273! boundary value ( all processors will do the following? Or just those processsors handling sub-area including boundary)
274        DO K = kts,kte
275           DO J = jts-1,jte+1
276            DO I = its-1,ite+1
277
278            if(i.eq.ids) then
279            aveh_t(i,k,j)=aveh_t(i+1,k,j)
280            aveh_q(i,k,j)=aveh_q(i+1,k,j)
281            elseif(i.eq.ide-1) then
282            aveh_t(i,k,j)=aveh_t(i-1,k,j)
283            aveh_q(i,k,j)=aveh_q(i-1,k,j)
284            endif
285
286            if(j.eq.jds) then
287             aveh_t(i,k,j)=aveh_t(i,k,j+1)
288             aveh_q(i,k,j)=aveh_q(i,k,j+1)
289            elseif(j.eq.jde-1) then
290            aveh_t(i,k,j)=aveh_t(i,k,j-1)
291            aveh_q(i,k,j)=aveh_q(i,k,j-1)
292            endif
293
294            if(j.eq.jds.and.i.eq.ids) then
295            aveh_q(i,k,j)=aveh_q(i+1,k,j+1)
296            aveh_t(i,k,j)=aveh_t(i+1,k,j+1)
297            endif
298
299            if(j.eq.jde-1.and.i.eq.ids) then
300            aveh_q(i,k,j)=aveh_q(i+1,k,j-1)
301            aveh_t(i,k,j)=aveh_t(i+1,k,j-1)
302            endif
303
304            if(j.eq.jde-1.and.i.eq.ide-1) then
305            aveh_q(i,k,j)=aveh_q(i-1,k,j-1)
306            aveh_t(i,k,j)=aveh_t(i-1,k,j-1)
307            endif
308
309            if(j.eq.jds.and.i.eq.ide-1) then
310            aveh_q(i,k,j)=aveh_q(i-1,k,j+1)
311            aveh_t(i,k,j)=aveh_t(i-1,k,j+1)
312            endif
313
314            ENDDO
315           ENDDO
316        ENDDO
317! search for max/min moisture advection in 9-point range, calculate horizontal T-perturbation (tpart_h)
318     istart=max(its, ids+1)   ! start from 2
319     jstart=max(jts, jds+1)
320     iend=min(ite, ide-2)   ! end at ide-2
321     jend=min(jte, jde-2)
322        DO K = kts,kte
323        DO J = jstart,jend
324        DO I = istart,iend
325           aveh_qmax(i,k,j)=aveh_q(i,k,j)
326           aveh_qmin(i,k,j)=aveh_q(i,k,j)
327          DO ii=-1, 1
328           DO jj=-1,1
329             if(aveh_q(i+II,k,j+JJ).gt.aveh_qmax(i,k,j)) aveh_qmax(i,k,j)=aveh_q(i+II,k,j+JJ)
330             if(aveh_q(i+II,k,j+JJ).lt.aveh_qmin(i,k,j)) aveh_qmin(i,k,j)=aveh_q(i+II,k,j+JJ)
331           ENDDO
332          ENDDO
333          if(aveh_qmax(i,k,j).gt.aveh_qmin(i,k,j))then
334          coef_h(i,k,j)=(aveh_q(i,k,j)-aveh_qmin(i,k,j))/(aveh_qmax(i,k,j)-aveh_qmin(i,k,j))
335          else
336          coef_h(i,k,j)=0.
337          endif
338          coef_h(i,k,j)=amin1(coef_h(i,k,j),1.0)
339          coef_h(i,k,j)=amax1(coef_h(i,k,j),0.0)
340          tpart_h(i,k,j)=coef_h(i,k,j)*(T(i,k,j)-aveh_t(i,k,j))
341        ENDDO
342        ENDDO
343        ENDDO
344    89 continue
345! vertical 3-layer calculation
346        DO J = jts, jte
347        DO I = its, ite
348          z0(1) = 0.5 * dz8w(i,1,j)
349          DO K = 2, kte
350            Z0(K) = Z0(K-1) + .5 * (DZ8W(i,K,j) + DZ8W(i,K-1,j))
351          ENDDO
352        DO K = kts+1,kte-1
353          ttop = t(i,k,j) + ((t(i,k,j) - t(i,k+1,j)) / (z0(k) - z0(k+1))) * (z0(k)-z0(k-1))
354          avev_t(i,k,j)=(T(i,k-1,j) + T(i,k,j) + ttop)/3.
355!         avev_t(i,k,j)=(T(i,k-1,j)+T(i,k,j) + T(i,k+1,j))/3.
356          avev_q(i,k,j)=(rqvften(i,k-1,j)+rqvften(i,k,j) + rqvften(i,k+1,j))/3.
357        ENDDO
358          avev_t(i,kts,j)=avev_t(i,kts+1,j)   ! lowest level value, is it the same as avev_t(i,kds,j)=avev_t(i,kds+1,j)?
359          avev_q(i,kts,j)=avev_q(i,kts+1,j)   
360          avev_t(i,kte,j)=avev_t(i,kte-1,j)   ! highest level value
361          avev_q(i,kte,j)=avev_q(i,kte-1,j)   
362        ENDDO
363        ENDDO
364! max /min value
365        DO J = jts, jte
366        DO I = its, ite
367        DO K = kts+1,kte-1
368          avev_qmax(i,k,j)=avev_q(i,k,j)
369          avev_qmin(i,k,j)=avev_q(i,k,j)
370         DO kk=-1,1
371         if(avev_q(i,k+kk,j).gt.avev_qmax(i,k,j)) avev_qmax(i,k,j)=avev_q(i,k+kk,j)
372         if(avev_q(i,k+kk,j).lt.avev_qmin(i,k,j)) avev_qmin(i,k,j)=avev_q(i,k+kk,j)
373         ENDDO
374         if(avev_qmax(i,k,j).gt.avev_qmin(i,k,j)) then
375         coef_v(i,k,j)=(avev_q(i,k,j)-avev_qmin(i,k,j))/(avev_qmax(i,k,j)-avev_qmin(i,k,j))
376         else
377         coef_v(i,k,j)=0
378         endif
379         tpart_v(i,k,j)=coef_v(i,k,j)*(T(i,k,j)-avev_t(i,k,j))
380        ENDDO
381         tpart_v(i,kts,j)= tpart_v(i,kts+1,j)    ! lowest level
382         tpart_v(i,kte,j)= tpart_v(i,kte-1,j)    ! highest level
383        ENDDO
384        ENDDO
385     ENDIF       ! endif (trigger.eq.2)         
386!
387     DO J = jts,jte
388     DO I= its,ite
389        CU_ACT_FLAG(i,j) = .true.
390     ENDDO
391     ENDDO
392
393     DO J = jts,jte
394       DO I=its,ite
395         
396
397         IF ( NCA(I,J) .ge. 0.5*DT ) then
398            CU_ACT_FLAG(i,j) = .false.
399         ELSE
400
401            DO k=kts,kte
402               DQDT(k)=0.
403               DQIDT(k)=0.
404               DQCDT(k)=0.
405               DQRDT(k)=0.
406               DQSDT(k)=0.
407               DTDT(k)=0.
408            ENDDO
409            RAINCV(I,J)=0.
410            CUTOP(I,J)=KTS
411            CUBOT(I,J)=KTE+1
412            PRATEC(I,J)=0.
413!
414! assign vars from 3D to 1D
415
416            DO K=kts,kte
417               U1D(K) =U(I,K,J)
418               V1D(K) =V(I,K,J)
419               T1D(K) =T(I,K,J)
420               RHO1D(K) =rho(I,K,J)
421               QV1D(K)=QV(I,K,J)
422               P1D(K) =Pcps(I,K,J)
423               W0AVG1D(K) =W0AVG(I,K,J)
424               DZ1D(k)=dz8w(I,K,J)
425               IF (trigger.eq.2) THEN
426                  tpart_h1D(K) =tpart_h(I,K,J)
427                  tpart_v1D(K) =tpart_v(I,K,J)
428               ELSE
429                  tpart_h1D(K) = 0.
430                  tpart_v1D(K) = 0.
431               ENDIF
432            ENDDO
433            CALL KF_eta_PARA(I, J,                  &
434                 U1D,V1D,T1D,QV1D,P1D,DZ1D,W0AVG1D, &
435                 tpart_h1D,tpart_v1D,               &
436                 trigger,                           &
437                 DT,DX,DXSQ,RHO1D,                  &
438                 XLV0,XLV1,XLS0,XLS1,CP,R,G,        &
439                 EP2,SVP1,SVP2,SVP3,SVPT0,          &
440                 DQDT,DQIDT,DQCDT,DQRDT,DQSDT,DTDT, &
441                 RAINCV,PRATEC,NCA,                 &
442                 flag_QI,flag_QS,warm_rain,         &
443                 CUTOP,CUBOT,CUDT,                  &
444                 ids,ide, jds,jde, kds,kde,         &
445                 ims,ime, jms,jme, kms,kme,         &
446                 its,ite, jts,jte, kts,kte)
447            IF(PRESENT(rthcuten).AND.PRESENT(rqvcuten)) THEN
448              DO K=kts,kte
449                 RTHCUTEN(I,K,J)=DTDT(K)/pi(I,K,J)
450                 RQVCUTEN(I,K,J)=DQDT(K)
451              ENDDO
452            ENDIF
453
454            IF(PRESENT(rqrcuten).AND.PRESENT(rqccuten)) THEN
455              IF( F_QR )THEN
456                DO K=kts,kte
457                   RQRCUTEN(I,K,J)=DQRDT(K)
458                   RQCCUTEN(I,K,J)=DQCDT(K)
459                ENDDO
460              ELSE
461! This is the case for Eta microphysics without 3d rain field
462                DO K=kts,kte
463                   RQRCUTEN(I,K,J)=0.
464                   RQCCUTEN(I,K,J)=DQRDT(K)+DQCDT(K)
465                ENDDO
466              ENDIF
467            ENDIF
468
469!......     QSTEN STORES GRAUPEL TENDENCY IF IT EXISTS, OTHERISE SNOW (V2)
470
471
472            IF(PRESENT( rqicuten )) THEN
473              IF ( F_QI ) THEN
474                DO K=kts,kte
475                   RQICUTEN(I,K,J)=DQIDT(K)
476                ENDDO
477              ENDIF
478            ENDIF
479
480            IF(PRESENT( rqscuten )) THEN
481              IF ( F_QS ) THEN
482                DO K=kts,kte
483                   RQSCUTEN(I,K,J)=DQSDT(K)
484                ENDDO
485              ENDIF
486            ENDIF
487!
488         ENDIF
489       ENDDO     ! i-loop
490     ENDDO       ! j-loop
491   ENDIF         ! run_param
492!
493   END SUBROUTINE KF_eta_CPS
494! ****************************************************************************
495!-----------------------------------------------------------
496   SUBROUTINE KF_eta_PARA (I, J,                           &
497                      U0,V0,T0,QV0,P0,DZQ,W0AVG1D,         &
498                      TPART_H0,TPART_V0,                   &
499                      trigger,                             &
500                      DT,DX,DXSQ,rhoe,                     &
501                      XLV0,XLV1,XLS0,XLS1,CP,R,G,          &
502                      EP2,SVP1,SVP2,SVP3,SVPT0,            &
503                      DQDT,DQIDT,DQCDT,DQRDT,DQSDT,DTDT,   &
504                      RAINCV,PRATEC,NCA,                   &
505                      F_QI,F_QS,warm_rain,                 &
506                      CUTOP,CUBOT,CUDT,                    &
507                      ids,ide, jds,jde, kds,kde,           &
508                      ims,ime, jms,jme, kms,kme,           &
509                      its,ite, jts,jte, kts,kte)
510!-----------------------------------------------------------
511!***** The KF scheme that is currently used in experimental runs of EMCs
512!***** Eta model....jsk 8/00
513!
514      IMPLICIT NONE
515!-----------------------------------------------------------
516      INTEGER, INTENT(IN   ) :: ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
517                                ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
518                                its,ite, jts,jte, kts,kte, &
519                                I,J
520          ! ,P_QI,P_QS,P_FIRST_SCALAR
521      INTEGER, INTENT(IN   ) ::  trigger
522
523      LOGICAL, INTENT(IN   ) :: F_QI, F_QS
524
525      LOGICAL, INTENT(IN   ) :: warm_rain
526!
527      REAL, DIMENSION( kts:kte ),                          &
528            INTENT(IN   ) ::                           U0, &
529                                                       V0, &
530                                                 TPART_H0, &
531                                                 TPART_V0, &
532                                                       T0, &
533                                                      QV0, &
534                                                       P0, &
535                                                     rhoe, &
536                                                      DZQ, &
537                                                  W0AVG1D
538!
539      REAL,  INTENT(IN   ) :: DT,DX,DXSQ
540!
541
542      REAL,  INTENT(IN   ) :: XLV0,XLV1,XLS0,XLS1,CP,R,G
543      REAL,  INTENT(IN   ) :: EP2,SVP1,SVP2,SVP3,SVPT0
544
545!
546      REAL, DIMENSION( kts:kte ), INTENT(INOUT) ::         &
547                                                     DQDT, &
548                                                    DQIDT, &
549                                                    DQCDT, &
550                                                    DQRDT, &
551                                                    DQSDT, &
552                                                     DTDT
553
554      REAL,    DIMENSION( ims:ime , jms:jme ),             &
555            INTENT(INOUT) ::                          NCA
556
557      REAL, DIMENSION( ims:ime , jms:jme ),                &
558            INTENT(INOUT) ::                       RAINCV
559
560      REAL, DIMENSION( ims:ime , jms:jme ),                &
561            INTENT(INOUT) ::                       PRATEC
562
563      REAL, DIMENSION( ims:ime , jms:jme ),                &
564            INTENT(OUT) ::                          CUBOT, &
565                                                    CUTOP
566      REAL,  INTENT(IN   ) :: CUDT
567!
568!...DEFINE LOCAL VARIABLES...
569!
570      REAL, DIMENSION( kts:kte ) ::                        &
571            Q0,Z0,TV0,TU,TVU,QU,TZ,TVD,                    &
572            QD,QES,THTES,TG,TVG,QG,WU,WD,W0,EMS,EMSD,      &
573            UMF,UER,UDR,DMF,DER,DDR,UMF2,UER2,             &
574            UDR2,DMF2,DER2,DDR2,DZA,THTA0,THETEE,          &
575            THTAU,THETEU,THTAD,THETED,QLIQ,QICE,           &
576            QLQOUT,QICOUT,PPTLIQ,PPTICE,DETLQ,DETIC,       &
577            DETLQ2,DETIC2,RATIO,RATIO2
578
579
580      REAL, DIMENSION( kts:kte ) ::                        &
581            DOMGDP,EXN,TVQU,DP,RH,EQFRC,WSPD,              &
582            QDT,FXM,THTAG,THPA,THFXOUT,                    &
583            THFXIN,QPA,QFXOUT,QFXIN,QLPA,QLFXIN,           &
584            QLFXOUT,QIPA,QIFXIN,QIFXOUT,QRPA,              &
585            QRFXIN,QRFXOUT,QSPA,QSFXIN,QSFXOUT,            &
586            QL0,QLG,QI0,QIG,QR0,QRG,QS0,QSG
587
588
589      REAL, DIMENSION( kts:kte+1 ) :: OMG
590      REAL, DIMENSION( kts:kte ) :: RAINFB,SNOWFB
591      REAL, DIMENSION( kts:kte ) ::                        &
592            CLDHGT,QSD,DILFRC,DDILFRC,TKE,TGU,QGU,THTEEG
593
594! LOCAL VARS
595
596      REAL    :: P00,T00,RLF,RHIC,RHBC,PIE,         &
597                 TTFRZ,TBFRZ,C5,RATE
598      REAL    :: GDRY,ROCP,ALIQ,BLIQ,                      &
599                 CLIQ,DLIQ
600      REAL    :: FBFRC,P300,DPTHMX,THMIX,QMIX,ZMIX,PMIX,   &
601                 ROCPQ,TMIX,EMIX,TLOG,TDPT,TLCL,TVLCL,     &
602                 CPORQ,PLCL,ES,DLP,TENV,QENV,TVEN,TVBAR,   &
603                 ZLCL,WKL,WABS,TRPPT,WSIGNE,DTLCL,GDT,WLCL,&
604                 TVAVG,QESE,WTW,RHOLCL,AU0,VMFLCL,UPOLD,   &
605                 UPNEW,ABE,WKLCL,TTEMP,FRC1,   &
606                 QNEWIC,RL,R1,QNWFRZ,EFFQ,BE,BOTERM,ENTERM,&
607                 DZZ,UDLBE,REI,EE2,UD2,TTMP,F1,F2,         &
608                 THTTMP,QTMP,TMPLIQ,TMPICE,TU95,TU10,EE1,  &
609                 UD1,DPTT,QNEWLQ,DUMFDP,EE,TSAT,           &
610                 THTA,VCONV,TIMEC,SHSIGN,VWS,PEF, &
611                 CBH,RCBH,PEFCBH,PEFF,PEFF2,TDER,THTMIN,   &
612                 DTMLTD,QS,TADVEC,DPDD,FRC,DPT,RDD,A1,     &
613                 DSSDT,DTMP,T1RH,QSRH,PPTFLX,CPR,CNDTNF,   &
614                 UPDINC,AINCM2,DEVDMF,PPR,RCED,DPPTDF,     &
615                 DMFLFS,DMFLFS2,RCED2,DDINC,AINCMX,AINCM1, &
616                 AINC,TDER2,PPTFL2,FABE,STAB,DTT,DTT1,     &
617                 DTIME,TMA,TMB,TMM,BCOEFF,ACOEFF,QVDIFF,   &
618                 TOPOMG,CPM,DQ,ABEG,DABE,DFDA,FRC2,DR,     &
619                 UDFRC,TUC,QGS,RH0,RHG,QINIT,QFNL,ERR2,    &
620                 RELERR,RLC,RLS,RNC,FABEOLD,AINCOLD,UEFRC, &
621                 DDFRC,TDC,DEFRC,RHBAR,DMFFRC,DPMIN,DILBE
622   REAL    ::    ASTRT,TP,VALUE,AINTRP,TKEMAX,QFRZ,&
623                 QSS,PPTMLT,DTMELT,RHH,EVAC,BINC
624!
625      INTEGER :: INDLU,NU,NUCHM,NNN,KLFS
626   REAL    :: CHMIN,PM15,CHMAX,DTRH,RAD,DPPP
627   REAL    :: TVDIFF,DTTOT,ABSOMG,ABSOMGTC,FRDP
628
629      INTEGER :: KX,K,KL
630!
631      INTEGER :: NCHECK
632      INTEGER, DIMENSION (kts:kte) :: KCHECK
633
634      INTEGER :: ISTOP,ML,L5,KMIX,LOW,                     &
635                 LC,MXLAYR,LLFC,NLAYRS,NK,                 &
636                 KPBL,KLCL,LCL,LET,IFLAG,                  &
637                 NK1,LTOP,NJ,LTOP1,                        &
638                 LTOPM1,LVF,KSTART,KMIN,LFS,               &
639                 ND,NIC,LDB,LDT,ND1,NDK,                   &
640                 NM,LMAX,NCOUNT,NOITR,                     &
641                 NSTEP,NTC,NCHM,ISHALL,NSHALL
642      LOGICAL :: IPRNT
643      REAL :: u00,qslcl,rhlcl,dqssdt    !jfb
644      CHARACTER*1024 message
645!
646      DATA P00,T00/1.E5,273.16/
647      DATA RLF/3.339E5/
648      DATA RHIC,RHBC/1.,0.90/
649      DATA PIE,TTFRZ,TBFRZ,C5/3.141592654,268.16,248.16,1.0723E-3/
650      DATA RATE/0.03/   ! wrf default
651!      DATA RATE/0.01/  ! value used in NRCM
652!      DATA RATE/0.001/  ! effectively turn off autoconversion
653!-----------------------------------------------------------
654      IPRNT=.FALSE.
655      GDRY=-G/CP
656      ROCP=R/CP
657      NSHALL = 0
658      KL=kte
659      KX=kte
660!
661!     ALIQ = 613.3
662!     BLIQ = 17.502
663!     CLIQ = 4780.8
664!     DLIQ = 32.19
665      ALIQ = SVP1*1000.
666      BLIQ = SVP2
667      CLIQ = SVP2*SVPT0
668      DLIQ = SVP3
669!
670!
671!****************************************************************************
672!                                                      ! PPT FB MODS
673!...OPTION TO FEED CONVECTIVELY GENERATED RAINWATER    ! PPT FB MODS
674!...INTO GRID-RESOLVED RAINWATER (OR SNOW/GRAUPEL)     ! PPT FB MODS
675!...FIELD.  "FBFRC" IS THE FRACTION OF AVAILABLE       ! PPT FB MODS
676!...PRECIPITATION TO BE FED BACK (0.0 - 1.0)...        ! PPT FB MODS
677      FBFRC=0.0                                        ! PPT FB MODS
678!...mods to allow shallow convection...
679      NCHM = 0
680      ISHALL = 0
681      DPMIN = 5.E3
682!...
683      P300=P0(1)-30000.
684!
685!...PRESSURE PERTURBATION TERM IS ONLY DEFINED AT MID-POINT OF
686!...VERTICAL LAYERS...SINCE TOTAL PRESSURE IS NEEDED AT THE TOP AND
687!...BOTTOM OF LAYERS BELOW, DO AN INTERPOLATION...
688!
689!...INPUT A VERTICAL SOUNDING ... NOTE THAT MODEL LAYERS ARE NUMBERED
690!...FROM BOTTOM-UP IN THE KF SCHEME...
691!
692      ML=0
693!SUE  tmprpsb=1./PSB(I,J)
694!SUE  CELL=PTOP*tmprpsb
695!
696      DO K=1,KX
697!
698!  Saturation vapor pressure (ES) is calculated following Buck (1981)
699!...IF Q0 IS ABOVE SATURATION VALUE, REDUCE IT TO SATURATION LEVEL...
700!
701         ES=ALIQ*EXP((BLIQ*T0(K)-CLIQ)/(T0(K)-DLIQ))
702         QES(K)=0.622*ES/(P0(K)-ES)
703         Q0(K)=AMIN1(QES(K),QV0(K))
704         Q0(K)=AMAX1(0.000001,Q0(K))
705         QL0(K)=0.
706         QI0(K)=0.
707         QR0(K)=0.
708         QS0(K)=0.
709         RH(K) = Q0(K)/QES(K)
710         DILFRC(K) = 1.
711         TV0(K)=T0(K)*(1.+0.608*Q0(K))
712!        RHOE(K)=P0(K)/(R*TV0(K))
713!   DP IS THE PRESSURE INTERVAL BETWEEN FULL SIGMA LEVELS...
714         DP(K)=rhoe(k)*g*DZQ(k)
715! IF Turbulent Kinetic Energy (TKE) is available from turbulent mixing scheme
716! use it for shallow convection...For now, assume it is not available....
717!         TKE(K) = Q2(I,J,NK)
718         TKE(K) = 0.
719         CLDHGT(K) = 0.
720!        IF(P0(K).GE.500E2)L5=K
721         IF(P0(K).GE.0.5*P0(1))L5=K
722         IF(P0(K).GE.P300)LLFC=K
723      ENDDO
724!
725!...DZQ IS DZ BETWEEN SIGMA SURFACES, DZA IS DZ BETWEEN MODEL HALF LEVEL
726        Z0(1)=.5*DZQ(1)
727!cdir novector
728        DO K=2,KL
729          Z0(K)=Z0(K-1)+.5*(DZQ(K)+DZQ(K-1))
730          DZA(K-1)=Z0(K)-Z0(K-1)
731        ENDDO   
732        DZA(KL)=0.
733!
734!
735!  To save time, specify a pressure interval to move up in sequential
736!  check of different ~50 mb deep groups of adjacent model layers in
737!  the process of identifying updraft source layer (USL).  Note that
738!  this search is terminated as soon as a buoyant parcel is found and
739!  this parcel can produce a cloud greater than specifed minimum depth
740!  (CHMIN)...For now, set interval at 15 mb...
741!
742       NCHECK = 1
743       KCHECK(NCHECK)=1
744       PM15 = P0(1)-15.E2
745       DO K=2,LLFC
746         IF(P0(K).LT.PM15)THEN
747           NCHECK = NCHECK+1
748           KCHECK(NCHECK) = K
749           PM15 = PM15-15.E2
750         ENDIF
751       ENDDO
752!
753       NU=0
754       NUCHM=0
755usl:   DO
756           NU = NU+1
757           IF(NU.GT.NCHECK)THEN
758             IF(ISHALL.EQ.1)THEN
759               CHMAX = 0.
760               NCHM = 0
761               DO NK = 1,NCHECK
762                 NNN=KCHECK(NK)
763                 IF(CLDHGT(NNN).GT.CHMAX)THEN
764                   NCHM = NNN
765                   NUCHM = NK
766                   CHMAX = CLDHGT(NNN)
767                 ENDIF
768               ENDDO
769               NU = NUCHM-1
770               FBFRC=1.
771               CYCLE usl
772             ELSE
773               RETURN
774             ENDIF
775           ENDIF     
776           KMIX = KCHECK(NU)
777           LOW=KMIX
778!...
779           LC = LOW
780!
781!...ASSUME THAT IN ORDER TO SUPPORT A DEEP UPDRAFT YOU NEED A LAYER OF
782!...UNSTABLE AIR AT LEAST 50 mb DEEP...TO APPROXIMATE THIS, ISOLATE A
783!...GROUP OF ADJACENT INDIVIDUAL MODEL LAYERS, WITH THE BASE AT LEVEL
784!...LC, SUCH THAT THE COMBINED DEPTH OF THESE LAYERS IS AT LEAST 50 mb..
785!   
786           NLAYRS=0
787           DPTHMX=0.
788           NK=LC-1
789           IF ( NK+1 .LT. KTS ) THEN
790             WRITE(message,*)'WOULD GO OFF BOTTOM: KF_ETA_PARA I,J,NK',I,J,NK
791             CALL wrf_message (TRIM(message))
792           ELSE
793             DO
794               NK=NK+1   
795               IF ( NK .GT. KTE ) THEN
796                 WRITE(message,*)'WOULD GO OFF TOP: KF_ETA_PARA I,J,DPTHMX,DPMIN',I,J,DPTHMX,DPMIN
797                 CALL wrf_message (TRIM(message))
798                 EXIT
799               ENDIF
800               DPTHMX=DPTHMX+DP(NK)
801               NLAYRS=NLAYRS+1
802               IF(DPTHMX.GT.DPMIN)THEN
803                 EXIT
804               ENDIF
805             END DO   
806           ENDIF
807           IF(DPTHMX.LT.DPMIN)THEN
808             RETURN
809           ENDIF
810           KPBL=LC+NLAYRS-1   
811!
812!...********************************************************
813!...for computational simplicity without much loss in accuracy,
814!...mix temperature instead of theta for evaluating convective
815!...initiation (triggering) potential...
816!          THMIX=0.
817           TMIX=0.
818           QMIX=0.
819           ZMIX=0.
820           PMIX=0.
821!
822!...FIND THE THERMODYNAMIC CHARACTERISTICS OF THE LAYER BY
823!...MASS-WEIGHTING THE CHARACTERISTICS OF THE INDIVIDUAL MODEL
824!...LAYERS...
825!
826!cdir novector
827           DO NK=LC,KPBL
828             TMIX=TMIX+DP(NK)*T0(NK)
829             QMIX=QMIX+DP(NK)*Q0(NK)
830             ZMIX=ZMIX+DP(NK)*Z0(NK)
831             PMIX=PMIX+DP(NK)*P0(NK)
832           ENDDO   
833!         THMIX=THMIX/DPTHMX
834          TMIX=TMIX/DPTHMX
835          QMIX=QMIX/DPTHMX
836          ZMIX=ZMIX/DPTHMX
837          PMIX=PMIX/DPTHMX
838          EMIX=QMIX*PMIX/(0.622+QMIX)
839!
840!...FIND THE TEMPERATURE OF THE MIXTURE AT ITS LCL...
841!
842!        TLOG=ALOG(EMIX/ALIQ)
843! ...calculate dewpoint using lookup table...
844!
845          astrt=1.e-3
846          ainc=0.075
847          a1=emix/aliq
848          tp=(a1-astrt)/ainc
849          indlu=int(tp)+1
850          value=(indlu-1)*ainc+astrt
851          aintrp=(a1-value)/ainc
852          tlog=aintrp*alu(indlu+1)+(1-aintrp)*alu(indlu)
853          TDPT=(CLIQ-DLIQ*TLOG)/(BLIQ-TLOG)
854          TLCL=TDPT-(.212+1.571E-3*(TDPT-T00)-4.36E-4*(TMIX-T00))*(TMIX-TDPT)
855          TLCL=AMIN1(TLCL,TMIX)
856          TVLCL=TLCL*(1.+0.608*QMIX)
857          ZLCL = ZMIX+(TLCL-TMIX)/GDRY
858          NK = LC-1
859          DO
860            NK = NK+1
861            KLCL=NK
862            IF(ZLCL.LE.Z0(NK) .or. NK.GT.KL)THEN
863              EXIT
864            ENDIF
865          ENDDO   
866          IF(NK.GT.KL)THEN
867            RETURN 
868          ENDIF
869          K=KLCL-1
870! calculate DLP using Z instead of log(P)
871          DLP=(ZLCL-Z0(K))/(Z0(KLCL)-Z0(K))
872!     
873!...ESTIMATE ENVIRONMENTAL TEMPERATURE AND MIXING RATIO AT THE LCL...
874!     
875          TENV=T0(K)+(T0(KLCL)-T0(K))*DLP
876          QENV=Q0(K)+(Q0(KLCL)-Q0(K))*DLP
877          TVEN=TENV*(1.+0.608*QENV)
878!     
879!...CHECK TO SEE IF CLOUD IS BUOYANT USING FRITSCH-CHAPPELL TRIGGER
880!...FUNCTION DESCRIBED IN KAIN AND FRITSCH (1992)...W0 IS AN
881!...APROXIMATE VALUE FOR THE RUNNING-MEAN GRID-SCALE VERTICAL
882!...VELOCITY, WHICH GIVES SMOOTHER FIELDS OF CONVECTIVE INITIATION
883!...THAN THE INSTANTANEOUS VALUE...FORMULA RELATING TEMPERATURE
884!...PERTURBATION TO VERTICAL VELOCITY HAS BEEN USED WITH THE MOST
885!...SUCCESS AT GRID LENGTHS NEAR 25 km.  FOR DIFFERENT GRID-LENGTHS,
886!...ADJUST VERTICAL VELOCITY TO EQUIVALENT VALUE FOR 25 KM GRID
887!...LENGTH, ASSUMING LINEAR DEPENDENCE OF W ON GRID LENGTH...
888!     
889          IF(ZLCL.LT.2.E3)THEN        ! Kain (2004) Eq. 2
890            WKLCL=0.02*ZLCL/2.E3
891          ELSE
892            WKLCL=0.02                ! units of m/s
893          ENDIF
894          WKL=(W0AVG1D(K)+(W0AVG1D(KLCL)-W0AVG1D(K))*DLP)*DX/25.E3-WKLCL
895          IF(WKL.LT.0.0001)THEN
896            DTLCL=0.
897          ELSE
898            DTLCL=4.64*WKL**0.33      ! Kain (2004) Eq. 1
899          ENDIF
900
901! New trigger function
902           IF(trigger.eq.2) then
903              DTLCL=amax1(TPART_H0(KLCL)+TPART_V0(KLCL),0.0)
904           ENDIF
905! end for trigger function
906!
907        dtrh = 0.
908        if (trigger  .eq. 3) then
909!...for ETA model, give parcel an extra temperature perturbation based
910!...the threshold RH for condensation (U00)...
911! as described in Narita and Ohmori (2007, 12th Mesoscale Conf.
912!
913!...for now, just assume U00=0.75...
914!...!!!!!! for MM5, SET DTRH = 0. !!!!!!!!
915          U00 = 0.75
916          IF(U00.lt.1.)THEN
917            QSLCL=QES(K)+(QES(KLCL)-QES(K))*DLP
918            RHLCL = QENV/QSLCL
919            DQSSDT = QMIX*(CLIQ-BLIQ*DLIQ)/((TLCL-DLIQ)*(TLCL-DLIQ))
920            IF(RHLCL.ge.0.75 .and. RHLCL.le.0.95)then
921              DTRH = 0.25*(RHLCL-0.75)*QMIX/DQSSDT
922            ELSEIF(RHLCL.GT.0.95)THEN
923              DTRH = (1./RHLCL-1.)*QMIX/DQSSDT
924            ELSE
925               DTRH = 0.
926            ENDIF
927          ENDIF   
928        endif   ! trigger 3
929!         IF(ISHALL.EQ.1)IPRNT=.TRUE.
930!         IPRNT=.TRUE.
931!         IF(TLCL+DTLCL.GT.TENV)GOTO 45
932 
933trigger2:  IF(TLCL+DTLCL+DTRH.LT.TENV)THEN   
934!
935! Parcel not buoyant, CYCLE back to start of trigger and evaluate next potential USL...
936!
937            CYCLE usl
938!
939          ELSE                            ! Parcel is buoyant, determine updraft
940!     
941!...CONVECTIVE TRIGGERING CRITERIA HAS BEEN SATISFIED...COMPUTE
942!...EQUIVALENT POTENTIAL TEMPERATURE
943!...(THETEU) AND VERTICAL VELOCITY OF THE RISING PARCEL AT THE LCL...
944!     
945            CALL ENVIRTHT(PMIX,TMIX,QMIX,THETEU(K),ALIQ,BLIQ,CLIQ,DLIQ)
946!
947!...modify calculation of initial parcel vertical velocity...jsk 11/26/97
948!
949            DTTOT = DTLCL+DTRH
950            IF(DTTOT.GT.1.E-4)THEN
951              GDT=2.*G*DTTOT*500./TVEN     ! Kain (2004) Eq. 3  (sort of)
952              WLCL=1.+0.5*SQRT(GDT)
953              WLCL = AMIN1(WLCL,3.)
954            ELSE
955              WLCL=1.
956            ENDIF
957            PLCL=P0(K)+(P0(KLCL)-P0(K))*DLP
958            WTW=WLCL*WLCL
959!
960            TVLCL=TLCL*(1.+0.608*QMIX)
961            RHOLCL=PLCL/(R*TVLCL)
962!       
963            LCL=KLCL
964            LET=LCL
965! make RAD a function of background vertical velocity...    (Kain (2004) Eq. 6)
966            IF(WKL.LT.0.)THEN
967              RAD = 1000.
968            ELSEIF(WKL.GT.0.1)THEN
969              RAD = 2000.
970            ELSE
971              RAD = 1000.+1000*WKL/0.1
972            ENDIF
973!     
974!*******************************************************************
975!                                                                  *
976!                 COMPUTE UPDRAFT PROPERTIES                       *
977!                                                                  *
978!*******************************************************************
979!     
980!     
981!...
982!...ESTIMATE INITIAL UPDRAFT MASS FLUX (UMF(K))...
983!     
984            WU(K)=WLCL
985            AU0=0.01*DXSQ
986            UMF(K)=RHOLCL*AU0
987            VMFLCL=UMF(K)
988            UPOLD=VMFLCL
989            UPNEW=UPOLD
990!     
991!...RATIO2 IS THE DEGREE OF GLACIATION IN THE CLOUD (0 TO 1),
992!...UER IS THE ENVIR ENTRAINMENT RATE, ABE IS AVAILABLE
993!...BUOYANT ENERGY, TRPPT IS THE TOTAL RATE OF PRECIPITATION
994!...PRODUCTION...
995!     
996            RATIO2(K)=0.
997            UER(K)=0.
998            ABE=0.
999            TRPPT=0.
1000            TU(K)=TLCL
1001            TVU(K)=TVLCL
1002            QU(K)=QMIX
1003            EQFRC(K)=1.
1004            QLIQ(K)=0.
1005            QICE(K)=0.
1006            QLQOUT(K)=0.
1007            QICOUT(K)=0.
1008            DETLQ(K)=0.
1009            DETIC(K)=0.
1010            PPTLIQ(K)=0.
1011            PPTICE(K)=0.
1012            IFLAG=0
1013!     
1014!...TTEMP IS USED DURING CALCULATION OF THE LINEAR GLACIATION
1015!...PROCESS; IT IS INITIALLY SET TO THE TEMPERATURE AT WHICH
1016!...FREEZING IS SPECIFIED TO BEGIN.  WITHIN THE GLACIATION
1017!...INTERVAL, IT IS SET EQUAL TO THE UPDRAFT TEMP AT THE
1018!...PREVIOUS MODEL LEVEL...
1019!     
1020            TTEMP=TTFRZ
1021!     
1022!...ENTER THE LOOP FOR UPDRAFT CALCULATIONS...CALCULATE UPDRAFT TEMP,
1023!...MIXING RATIO, VERTICAL MASS FLUX, LATERAL DETRAINMENT OF MASS AND
1024!...MOISTURE, PRECIPITATION RATES AT EACH MODEL LEVEL...
1025!     
1026!    **1 variables indicate the bottom of a model layer
1027!    **2 variables indicate the top of a model layer
1028!     
1029            EE1=1.
1030            UD1=0.
1031            REI = 0.
1032            DILBE = 0.
1033updraft:    DO NK=K,KL-1
1034              NK1=NK+1
1035              RATIO2(NK1)=RATIO2(NK)
1036              FRC1=0.
1037              TU(NK1)=T0(NK1)
1038              THETEU(NK1)=THETEU(NK)
1039              QU(NK1)=QU(NK)
1040              QLIQ(NK1)=QLIQ(NK)
1041              QICE(NK1)=QICE(NK)
1042              call tpmix2(p0(nk1),theteu(nk1),tu(nk1),qu(nk1),qliq(nk1),        &
1043                     qice(nk1),qnewlq,qnewic,XLV1,XLV0)
1044!
1045!
1046!...CHECK TO SEE IF UPDRAFT TEMP IS ABOVE THE TEMPERATURE AT WHICH
1047!...GLACIATION IS ASSUMED TO INITIATE; IF IT IS, CALCULATE THE
1048!...FRACTION OF REMAINING LIQUID WATER TO FREEZE...TTFRZ IS THE
1049!...TEMP AT WHICH FREEZING BEGINS, TBFRZ THE TEMP BELOW WHICH ALL
1050!...LIQUID WATER IS FROZEN AT EACH LEVEL...
1051!
1052              IF(TU(NK1).LE.TTFRZ)THEN
1053                IF(TU(NK1).GT.TBFRZ)THEN
1054                  IF(TTEMP.GT.TTFRZ)TTEMP=TTFRZ
1055                  FRC1=(TTEMP-TU(NK1))/(TTEMP-TBFRZ)
1056                ELSE
1057                  FRC1=1.
1058                  IFLAG=1
1059                ENDIF
1060                TTEMP=TU(NK1)
1061!
1062!  DETERMINE THE EFFECTS OF LIQUID WATER FREEZING WHEN TEMPERATURE
1063!...IS BELOW TTFRZ...
1064!
1065                QFRZ = (QLIQ(NK1)+QNEWLQ)*FRC1
1066                QNEWIC=QNEWIC+QNEWLQ*FRC1
1067                QNEWLQ=QNEWLQ-QNEWLQ*FRC1
1068                QICE(NK1) = QICE(NK1)+QLIQ(NK1)*FRC1
1069                QLIQ(NK1) = QLIQ(NK1)-QLIQ(NK1)*FRC1
1070                CALL DTFRZNEW(TU(NK1),P0(NK1),THETEU(NK1),QU(NK1),QFRZ,         &
1071                          QICE(NK1),ALIQ,BLIQ,CLIQ,DLIQ)
1072              ENDIF
1073              TVU(NK1)=TU(NK1)*(1.+0.608*QU(NK1))
1074!
1075!  CALCULATE UPDRAFT VERTICAL VELOCITY AND PRECIPITATION FALLOUT...
1076!
1077              IF(NK.EQ.K)THEN
1078                BE=(TVLCL+TVU(NK1))/(TVEN+TV0(NK1))-1.
1079                BOTERM=2.*(Z0(NK1)-ZLCL)*G*BE/1.5
1080                DZZ=Z0(NK1)-ZLCL
1081              ELSE
1082                BE=(TVU(NK)+TVU(NK1))/(TV0(NK)+TV0(NK1))-1.
1083                BOTERM=2.*DZA(NK)*G*BE/1.5
1084                DZZ=DZA(NK)
1085              ENDIF
1086              ENTERM=2.*REI*WTW/UPOLD
1087
1088              CALL CONDLOAD(QLIQ(NK1),QICE(NK1),WTW,DZZ,BOTERM,ENTERM,      &
1089                        RATE,QNEWLQ,QNEWIC,QLQOUT(NK1),QICOUT(NK1),G)
1090!
1091!...IF VERT VELOCITY IS LESS THAN ZERO, EXIT THE UPDRAFT LOOP AND,
1092!...IF CLOUD IS TALL ENOUGH, FINALIZE UPDRAFT CALCULATIONS...
1093!
1094              IF(WTW.LT.1.E-3)THEN
1095                EXIT
1096              ELSE
1097                WU(NK1)=SQRT(WTW)
1098              ENDIF
1099!...Calculate value of THETA-E in environment to entrain into updraft...
1100!
1101              CALL ENVIRTHT(P0(NK1),T0(NK1),Q0(NK1),THETEE(NK1),ALIQ,BLIQ,CLIQ,DLIQ)
1102!
1103!...REI IS THE RATE OF ENVIRONMENTAL INFLOW...
1104!
1105              REI=VMFLCL*DP(NK1)*0.03/RAD          !    KF (1990) Eq. 1; Kain (2004) Eq. 5
1106              TVQU(NK1)=TU(NK1)*(1.+0.608*QU(NK1)-QLIQ(NK1)-QICE(NK1))
1107              IF(NK.EQ.K)THEN
1108                DILBE=((TVLCL+TVQU(NK1))/(TVEN+TV0(NK1))-1.)*DZZ
1109              ELSE
1110                DILBE=((TVQU(NK)+TVQU(NK1))/(TV0(NK)+TV0(NK1))-1.)*DZZ
1111              ENDIF
1112              IF(DILBE.GT.0.)ABE=ABE+DILBE*G
1113!
1114!...IF CLOUD PARCELS ARE VIRTUALLY COLDER THAN THE ENVIRONMENT, MINIMAL
1115!...ENTRAINMENT (0.5*REI) IS IMPOSED...
1116!
1117              IF(TVQU(NK1).LE.TV0(NK1))THEN    ! Entrain/Detrain IF BLOCK
1118                EE2=0.5       ! Kain (2004)  Eq. 4
1119                UD2=1.
1120                EQFRC(NK1)=0.
1121              ELSE
1122                LET=NK1
1123                TTMP=TVQU(NK1)
1124!
1125!...DETERMINE THE CRITICAL MIXED FRACTION OF UPDRAFT AND ENVIRONMENTAL AIR...
1126!
1127                F1=0.95
1128                F2=1.-F1
1129                THTTMP=F1*THETEE(NK1)+F2*THETEU(NK1)
1130                QTMP=F1*Q0(NK1)+F2*QU(NK1)
1131                TMPLIQ=F2*QLIQ(NK1)
1132                TMPICE=F2*QICE(NK1)
1133                call tpmix2(p0(nk1),thttmp,ttmp,qtmp,tmpliq,tmpice,        &
1134                           qnewlq,qnewic,XLV1,XLV0)
1135                TU95=TTMP*(1.+0.608*QTMP-TMPLIQ-TMPICE)
1136                IF(TU95.GT.TV0(NK1))THEN
1137                  EE2=1.
1138                  UD2=0.
1139                  EQFRC(NK1)=1.0
1140                ELSE
1141                  F1=0.10
1142                  F2=1.-F1
1143                  THTTMP=F1*THETEE(NK1)+F2*THETEU(NK1)
1144                  QTMP=F1*Q0(NK1)+F2*QU(NK1)
1145                  TMPLIQ=F2*QLIQ(NK1)
1146                  TMPICE=F2*QICE(NK1)
1147                  call tpmix2(p0(nk1),thttmp,ttmp,qtmp,tmpliq,tmpice,        &
1148                               qnewlq,qnewic,XLV1,XLV0)
1149                  TU10=TTMP*(1.+0.608*QTMP-TMPLIQ-TMPICE)
1150                  TVDIFF = ABS(TU10-TVQU(NK1))
1151                  IF(TVDIFF.LT.1.e-3)THEN
1152                    EE2=1.
1153                    UD2=0.
1154                    EQFRC(NK1)=1.0
1155                  ELSE
1156                    EQFRC(NK1)=(TV0(NK1)-TVQU(NK1))*F1/(TU10-TVQU(NK1))
1157                    EQFRC(NK1)=AMAX1(0.0,EQFRC(NK1))
1158                    EQFRC(NK1)=AMIN1(1.0,EQFRC(NK1))
1159                    IF(EQFRC(NK1).EQ.1)THEN
1160                      EE2=1.
1161                      UD2=0.
1162                    ELSEIF(EQFRC(NK1).EQ.0.)THEN
1163                      EE2=0.
1164                      UD2=1.
1165                    ELSE
1166!
1167!...SUBROUTINE PROF5 INTEGRATES OVER THE GAUSSIAN DIST TO DETERMINE THE
1168!   FRACTIONAL ENTRAINMENT AND DETRAINMENT RATES...
1169!
1170                      CALL PROF5(EQFRC(NK1),EE2,UD2)
1171                    ENDIF
1172                  ENDIF
1173                ENDIF
1174              ENDIF                            ! End of Entrain/Detrain IF BLOCK
1175!
1176!
1177!...NET ENTRAINMENT AND DETRAINMENT RATES ARE GIVEN BY THE AVERAGE FRACTIONAL
1178!   VALUES IN THE LAYER...
1179!
1180              EE2 = AMAX1(EE2,0.5)
1181              UD2 = 1.5*UD2
1182              UER(NK1)=0.5*REI*(EE1+EE2)
1183              UDR(NK1)=0.5*REI*(UD1+UD2)
1184!
1185!...IF THE CALCULATED UPDRAFT DETRAINMENT RATE IS GREATER THAN THE TOTAL
1186!   UPDRAFT MASS FLUX, ALL CLOUD MASS DETRAINS, EXIT UPDRAFT CALCULATIONS...
1187!
1188              IF(UMF(NK)-UDR(NK1).LT.10.)THEN
1189!
1190!...IF THE CALCULATED DETRAINED MASS FLUX IS GREATER THAN THE TOTAL UPD MASS
1191!   FLUX, IMPOSE TOTAL DETRAINMENT OF UPDRAFT MASS AT THE PREVIOUS MODEL LVL..
1192!   First, correct ABE calculation if needed...
1193!
1194                IF(DILBE.GT.0.)THEN
1195                  ABE=ABE-DILBE*G
1196                ENDIF
1197                LET=NK
1198!               WRITE(98,1015)P0(NK1)/100.
1199                EXIT
1200              ELSE
1201                EE1=EE2
1202                UD1=UD2
1203                UPOLD=UMF(NK)-UDR(NK1)
1204                UPNEW=UPOLD+UER(NK1)
1205                UMF(NK1)=UPNEW
1206                DILFRC(NK1) = UPNEW/UPOLD
1207!
1208!...DETLQ AND DETIC ARE THE RATES OF DETRAINMENT OF LIQUID AND
1209!...ICE IN THE DETRAINING UPDRAFT MASS...
1210!
1211                DETLQ(NK1)=QLIQ(NK1)*UDR(NK1)
1212                DETIC(NK1)=QICE(NK1)*UDR(NK1)
1213                QDT(NK1)=QU(NK1)
1214                QU(NK1)=(UPOLD*QU(NK1)+UER(NK1)*Q0(NK1))/UPNEW
1215                THETEU(NK1)=(THETEU(NK1)*UPOLD+THETEE(NK1)*UER(NK1))/UPNEW
1216                QLIQ(NK1)=QLIQ(NK1)*UPOLD/UPNEW
1217                QICE(NK1)=QICE(NK1)*UPOLD/UPNEW
1218!
1219!...PPTLIQ IS THE RATE OF GENERATION (FALLOUT) OF
1220!...LIQUID PRECIP AT A GIVEN MODEL LVL, PPTICE THE SAME FOR ICE,
1221!...TRPPT IS THE TOTAL RATE OF PRODUCTION OF PRECIP UP TO THE
1222!...CURRENT MODEL LEVEL...
1223!
1224                PPTLIQ(NK1)=QLQOUT(NK1)*UMF(NK)
1225                PPTICE(NK1)=QICOUT(NK1)*UMF(NK)
1226!
1227                TRPPT=TRPPT+PPTLIQ(NK1)+PPTICE(NK1)
1228                IF(NK1.LE.KPBL)UER(NK1)=UER(NK1)+VMFLCL*DP(NK1)/DPTHMX
1229              ENDIF
1230!
1231            END DO updraft
1232!
1233!...CHECK CLOUD DEPTH...IF CLOUD IS TALL ENOUGH, ESTIMATE THE EQUILIBRIUM
1234!   TEMPERATURE LEVEL (LET) AND ADJUST MASS FLUX PROFILE AT CLOUD TOP SO
1235!   THAT MASS FLUX DECREASES TO ZERO AS A LINEAR FUNCTION OF PRESSURE BETWEEN
1236!   THE LET AND CLOUD TOP...
1237!     
1238!...LTOP IS THE MODEL LEVEL JUST BELOW THE LEVEL AT WHICH VERTICAL VELOCITY
1239!   FIRST BECOMES NEGATIVE...
1240!     
1241            LTOP=NK
1242            CLDHGT(LC)=Z0(LTOP)-ZLCL
1243!
1244!...Instead of using the same minimum cloud height (for deep convection)
1245!...everywhere, try specifying minimum cloud depth as a function of TLCL...
1246!
1247!   Kain (2004)  Eq. 7
1248!
1249            IF(TLCL.GT.293.)THEN
1250              CHMIN = 4.E3
1251            ELSEIF(TLCL.LE.293. .and. TLCL.GE.273)THEN
1252              CHMIN = 2.E3 + 100.*(TLCL-273.)
1253            ELSEIF(TLCL.LT.273.)THEN
1254              CHMIN = 2.E3
1255            ENDIF
1256
1257!     
1258!...If cloud top height is less than the specified minimum for deep
1259!...convection, save value to consider this level as source for
1260!...shallow convection, go back up to check next level...
1261!     
1262!...Try specifying minimum cloud depth as a function of TLCL...
1263!
1264!
1265!...DO NOT ALLOW ANY CLOUD FROM THIS LAYER IF:
1266!
1267!...            1.) if there is no CAPE, or
1268!...            2.) cloud top is at model level just above LCL, or
1269!...            3.) cloud top is within updraft source layer, or
1270!...            4.) cloud-top detrainment layer begins within
1271!...                updraft source layer.
1272!
1273            IF(LTOP.LE.KLCL .or. LTOP.LE.KPBL .or. LET+1.LE.KPBL)THEN  ! No Convection Allowed
1274              CLDHGT(LC)=0.
1275              DO NK=K,LTOP
1276                UMF(NK)=0.
1277                UDR(NK)=0.
1278                UER(NK)=0.
1279                DETLQ(NK)=0.
1280                DETIC(NK)=0.
1281                PPTLIQ(NK)=0.
1282                PPTICE(NK)=0.
1283              ENDDO
1284!       
1285            ELSEIF(CLDHGT(LC).GT.CHMIN .and. ABE.GT.1)THEN      ! Deep Convection allowed
1286              ISHALL=0
1287              EXIT usl
1288            ELSE
1289!
1290!...TO DISALLOW SHALLOW CONVECTION, COMMENT OUT NEXT LINE !!!!!!!!
1291              ISHALL = 1
1292              IF(NU.EQ.NUCHM)THEN
1293                EXIT usl               ! Shallow Convection from this layer
1294              ELSE
1295! Remember this layer (by virtue of non-zero CLDHGT) as potential shallow-cloud layer
1296                DO NK=K,LTOP
1297                  UMF(NK)=0.
1298                  UDR(NK)=0.
1299                  UER(NK)=0.
1300                  DETLQ(NK)=0.
1301                  DETIC(NK)=0.
1302                  PPTLIQ(NK)=0.
1303                  PPTICE(NK)=0.
1304                ENDDO
1305              ENDIF
1306            ENDIF
1307          ENDIF trigger2
1308        END DO usl
1309    IF(ISHALL.EQ.1)THEN
1310      KSTART=MAX0(KPBL,KLCL)
1311      LET=KSTART
1312    endif
1313!     
1314!...IF THE LET AND LTOP ARE THE SAME, DETRAIN ALL OF THE UPDRAFT MASS FL
1315!   THIS LEVEL...
1316!     
1317    IF(LET.EQ.LTOP)THEN
1318      UDR(LTOP)=UMF(LTOP)+UDR(LTOP)-UER(LTOP)
1319      DETLQ(LTOP)=QLIQ(LTOP)*UDR(LTOP)*UPNEW/UPOLD
1320      DETIC(LTOP)=QICE(LTOP)*UDR(LTOP)*UPNEW/UPOLD
1321      UER(LTOP)=0.
1322      UMF(LTOP)=0.
1323    ELSE
1324!     
1325!   BEGIN TOTAL DETRAINMENT AT THE LEVEL ABOVE THE LET...
1326!     
1327      DPTT=0.
1328      DO NJ=LET+1,LTOP
1329        DPTT=DPTT+DP(NJ)
1330      ENDDO
1331      DUMFDP=UMF(LET)/DPTT
1332!     
1333!...ADJUST MASS FLUX PROFILES, DETRAINMENT RATES, AND PRECIPITATION FALL
1334!   RATES TO REFLECT THE LINEAR DECREASE IN MASS FLX BETWEEN THE LET AND
1335!     
1336      DO NK=LET+1,LTOP
1337!
1338!...entrainment is allowed at every level except for LTOP, so disallow
1339!...entrainment at LTOP and adjust entrainment rates between LET and LTOP
1340!...so the the dilution factor due to entyrianment is not changed but
1341!...the actual entrainment rate will change due due forced total
1342!...detrainment in this layer...
1343!
1344        IF(NK.EQ.LTOP)THEN
1345          UDR(NK) = UMF(NK-1)
1346          UER(NK) = 0.
1347          DETLQ(NK) = UDR(NK)*QLIQ(NK)*DILFRC(NK)
1348          DETIC(NK) = UDR(NK)*QICE(NK)*DILFRC(NK)
1349        ELSE
1350          UMF(NK)=UMF(NK-1)-DP(NK)*DUMFDP
1351          UER(NK)=UMF(NK)*(1.-1./DILFRC(NK))
1352          UDR(NK)=UMF(NK-1)-UMF(NK)+UER(NK)
1353          DETLQ(NK)=UDR(NK)*QLIQ(NK)*DILFRC(NK)
1354          DETIC(NK)=UDR(NK)*QICE(NK)*DILFRC(NK)
1355        ENDIF
1356        IF(NK.GE.LET+2)THEN
1357          TRPPT=TRPPT-PPTLIQ(NK)-PPTICE(NK)
1358          PPTLIQ(NK)=UMF(NK-1)*QLQOUT(NK)
1359          PPTICE(NK)=UMF(NK-1)*QICOUT(NK)
1360          TRPPT=TRPPT+PPTLIQ(NK)+PPTICE(NK)
1361        ENDIF
1362      ENDDO
1363    ENDIF
1364!     
1365! Initialize some arrays below cloud base and above cloud top...
1366!
1367    DO NK=1,LTOP
1368      IF(T0(NK).GT.T00)ML=NK
1369    ENDDO
1370    DO NK=1,K
1371      IF(NK.GE.LC)THEN
1372        IF(NK.EQ.LC)THEN
1373          UMF(NK)=VMFLCL*DP(NK)/DPTHMX
1374          UER(NK)=VMFLCL*DP(NK)/DPTHMX
1375        ELSEIF(NK.LE.KPBL)THEN
1376          UER(NK)=VMFLCL*DP(NK)/DPTHMX
1377          UMF(NK)=UMF(NK-1)+UER(NK)
1378        ELSE
1379          UMF(NK)=VMFLCL
1380          UER(NK)=0.
1381        ENDIF
1382        TU(NK)=TMIX+(Z0(NK)-ZMIX)*GDRY
1383        QU(NK)=QMIX
1384        WU(NK)=WLCL
1385      ELSE
1386        TU(NK)=0.
1387        QU(NK)=0.
1388        UMF(NK)=0.
1389        WU(NK)=0.
1390        UER(NK)=0.
1391      ENDIF
1392      UDR(NK)=0.
1393      QDT(NK)=0.
1394      QLIQ(NK)=0.
1395      QICE(NK)=0.
1396      QLQOUT(NK)=0.
1397      QICOUT(NK)=0.
1398      PPTLIQ(NK)=0.
1399      PPTICE(NK)=0.
1400      DETLQ(NK)=0.
1401      DETIC(NK)=0.
1402      RATIO2(NK)=0.
1403      CALL ENVIRTHT(P0(NK),T0(NK),Q0(NK),THETEE(NK),ALIQ,BLIQ,CLIQ,DLIQ)
1404      EQFRC(NK)=1.0
1405    ENDDO
1406!     
1407      LTOP1=LTOP+1
1408      LTOPM1=LTOP-1
1409!     
1410!...DEFINE VARIABLES ABOVE CLOUD TOP...
1411!     
1412      DO NK=LTOP1,KX
1413        UMF(NK)=0.
1414        UDR(NK)=0.
1415        UER(NK)=0.
1416        QDT(NK)=0.
1417        QLIQ(NK)=0.
1418        QICE(NK)=0.
1419        QLQOUT(NK)=0.
1420        QICOUT(NK)=0.
1421        DETLQ(NK)=0.
1422        DETIC(NK)=0.
1423        PPTLIQ(NK)=0.
1424        PPTICE(NK)=0.
1425        IF(NK.GT.LTOP1)THEN
1426          TU(NK)=0.
1427          QU(NK)=0.
1428          WU(NK)=0.
1429        ENDIF
1430        THTA0(NK)=0.
1431        THTAU(NK)=0.
1432        EMS(NK)=0.
1433        EMSD(NK)=0.
1434        TG(NK)=T0(NK)
1435        QG(NK)=Q0(NK)
1436        QLG(NK)=0.
1437        QIG(NK)=0.
1438        QRG(NK)=0.
1439        QSG(NK)=0.
1440        OMG(NK)=0.
1441      ENDDO
1442        OMG(KX+1)=0.
1443        DO NK=1,LTOP
1444          EMS(NK)=DP(NK)*DXSQ/G
1445          EMSD(NK)=1./EMS(NK)
1446!     
1447!...INITIALIZE SOME VARIABLES TO BE USED LATER IN THE VERT ADVECTION SCHEME
1448!     
1449          EXN(NK)=(P00/P0(NK))**(0.2854*(1.-0.28*QDT(NK)))
1450          THTAU(NK)=TU(NK)*EXN(NK)
1451          EXN(NK)=(P00/P0(NK))**(0.2854*(1.-0.28*Q0(NK)))
1452          THTA0(NK)=T0(NK)*EXN(NK)
1453          DDILFRC(NK) = 1./DILFRC(NK)
1454          OMG(NK)=0.
1455        ENDDO
1456!     IF (XTIME.LT.10.)THEN
1457!      WRITE(98,1025)KLCL,ZLCL,DTLCL,LTOP,P0(LTOP),IFLAG,
1458!    * TMIX-T00,PMIX,QMIX,ABE
1459!      WRITE(98,1030)P0(LET)/100.,P0(LTOP)/100.,VMFLCL,PLCL/100.,
1460!    * WLCL,CLDHGT
1461!     ENDIF
1462!     
1463!...COMPUTE CONVECTIVE TIME SCALE(TIMEC). THE MEAN WIND AT THE LCL
1464!...AND MIDTROPOSPHERE IS USED.
1465!     
1466        WSPD(KLCL)=SQRT(U0(KLCL)*U0(KLCL)+V0(KLCL)*V0(KLCL))
1467        WSPD(L5)=SQRT(U0(L5)*U0(L5)+V0(L5)*V0(L5))
1468        WSPD(LTOP)=SQRT(U0(LTOP)*U0(LTOP)+V0(LTOP)*V0(LTOP))
1469        VCONV=.5*(WSPD(KLCL)+WSPD(L5))
1470!...for ETA model, DX is a function of location...
1471!       TIMEC=DX(I,J)/VCONV
1472        TIMEC=DX/VCONV
1473        TADVEC=TIMEC
1474        TIMEC=AMAX1(1800.,TIMEC)         ! 30 minutes  >= TIMEC <= 60 minutes
1475        TIMEC=AMIN1(3600.,TIMEC)
1476        IF(ISHALL.EQ.1)TIMEC=2400.       ! shallow convection TIMEC = 40 minutes
1477        NIC=NINT(TIMEC/DT)
1478        TIMEC=FLOAT(NIC)*DT
1479!     
1480!...COMPUTE WIND SHEAR AND PRECIPITATION EFFICIENCY.
1481!     
1482        IF(WSPD(LTOP).GT.WSPD(KLCL))THEN
1483          SHSIGN=1.
1484        ELSE
1485          SHSIGN=-1.
1486        ENDIF
1487        VWS=(U0(LTOP)-U0(KLCL))*(U0(LTOP)-U0(KLCL))+(V0(LTOP)-V0(KLCL))*   &
1488            (V0(LTOP)-V0(KLCL))
1489        VWS=1.E3*SHSIGN*SQRT(VWS)/(Z0(LTOP)-Z0(LCL))
1490        PEF=1.591+VWS*(-.639+VWS*(9.53E-2-VWS*4.96E-3))
1491        PEF=AMAX1(PEF,.2)
1492        PEF=AMIN1(PEF,.9)
1493!     
1494!...PRECIPITATION EFFICIENCY IS A FUNCTION OF THE HEIGHT OF CLOUD BASE.
1495!     
1496        CBH=(ZLCL-Z0(1))*3.281E-3
1497        IF(CBH.LT.3.)THEN
1498          RCBH=.02
1499        ELSE
1500          RCBH=.96729352+CBH*(-.70034167+CBH*(.162179896+CBH*(-            &
1501               1.2569798E-2+CBH*(4.2772E-4-CBH*5.44E-6))))
1502        ENDIF
1503        IF(CBH.GT.25)RCBH=2.4
1504        PEFCBH=1./(1.+RCBH)
1505        PEFCBH=AMIN1(PEFCBH,.9)
1506!     
1507!... MEAN PEF. IS USED TO COMPUTE RAINFALL.
1508!     
1509        PEFF=.5*(PEF+PEFCBH)
1510        PEFF2 = PEFF                                ! JSK MODS
1511       IF(IPRNT)THEN 
1512!         WRITE(98,1035)PEF,PEFCBH,LC,LET,WKL,VWS
1513         WRITE(message,1035)PEF,PEFCBH,LC,LET,WKL,VWS
1514         CALL wrf_message( message )
1515!       call flush(98)   
1516       endif     
1517!        WRITE(98,1035)PEF,PEFCBH,LC,LET,WKL,VWS
1518!*****************************************************************
1519!                                                                *
1520!                  COMPUTE DOWNDRAFT PROPERTIES                  *
1521!                                                                *
1522!*****************************************************************
1523!     
1524!     
1525       TDER=0.
1526 devap:IF(ISHALL.EQ.1)THEN
1527         LFS = 1
1528       ELSE
1529!
1530!...start downdraft about 150 mb above cloud base...
1531!
1532!        KSTART=MAX0(KPBL,KLCL)
1533!        KSTART=KPBL                                  ! Changed 7/23/99
1534         KSTART=KPBL+1                                ! Changed 7/23/99
1535         KLFS = LET-1
1536         DO NK = KSTART+1,KL
1537           DPPP = P0(KSTART)-P0(NK)
1538!          IF(DPPP.GT.200.E2)THEN
1539           IF(DPPP.GT.150.E2)THEN
1540             KLFS = NK
1541             EXIT
1542           ENDIF
1543         ENDDO
1544         KLFS = MIN0(KLFS,LET-1)
1545         LFS = KLFS
1546!
1547!...if LFS is not at least 50 mb above cloud base (implying that the
1548!...level of equil temp, LET, is just above cloud base) do not allow a
1549!...downdraft...
1550!
1551        IF((P0(KSTART)-P0(LFS)).GT.50.E2)THEN
1552          THETED(LFS) = THETEE(LFS)
1553          QD(LFS) = Q0(LFS)
1554!
1555!...call tpmix2dd to find wet-bulb temp, qv...
1556!
1557          call tpmix2dd(p0(lfs),theted(lfs),tz(lfs),qss,i,j)
1558          THTAD(LFS)=TZ(LFS)*(P00/P0(LFS))**(0.2854*(1.-0.28*QSS))
1559!     
1560!...TAKE A FIRST GUESS AT THE INITIAL DOWNDRAFT MASS FLUX...
1561!     
1562          TVD(LFS)=TZ(LFS)*(1.+0.608*QSS)
1563          RDD=P0(LFS)/(R*TVD(LFS))
1564          A1=(1.-PEFF)*AU0
1565          DMF(LFS)=-A1*RDD
1566          DER(LFS)=DMF(LFS)
1567          DDR(LFS)=0.
1568          RHBAR = RH(LFS)*DP(LFS)
1569          DPTT = DP(LFS)
1570          DO ND = LFS-1,KSTART,-1
1571            ND1 = ND+1
1572            DER(ND)=DER(LFS)*EMS(ND)/EMS(LFS)
1573            DDR(ND)=0.
1574            DMF(ND)=DMF(ND1)+DER(ND)
1575            THETED(ND)=(THETED(ND1)*DMF(ND1)+THETEE(ND)*DER(ND))/DMF(ND)
1576            QD(ND)=(QD(ND1)*DMF(ND1)+Q0(ND)*DER(ND))/DMF(ND)   
1577            DPTT = DPTT+DP(ND)
1578            RHBAR = RHBAR+RH(ND)*DP(ND)
1579          ENDDO
1580          RHBAR = RHBAR/DPTT
1581          DMFFRC = 2.*(1.-RHBAR)    ! Kain (2004) eq. 11
1582          DPDD = 0.
1583!...Calculate melting effect
1584!... first, compute total frozen precipitation generated...
1585!
1586          pptmlt = 0.
1587          DO NK = KLCL,LTOP
1588            PPTMLT = PPTMLT+PPTICE(NK)
1589          ENDDO
1590          if(lc.lt.ml)then
1591!...For now, calculate melting effect as if DMF = -UMF at KLCL, i.e., as
1592!...if DMFFRC=1.  Otherwise, for small DMFFRC, DTMELT gets too large!
1593!...12/14/98 jsk...
1594            DTMELT = RLF*PPTMLT/(CP*UMF(KLCL))
1595          else
1596            DTMELT = 0.
1597          endif
1598          LDT = MIN0(LFS-1,KSTART-1)
1599!
1600          call tpmix2dd(p0(kstart),theted(kstart),tz(kstart),qss,i,j)
1601!
1602          tz(kstart) = tz(kstart)-dtmelt
1603          ES=ALIQ*EXP((BLIQ*TZ(KSTART)-CLIQ)/(TZ(KSTART)-DLIQ))
1604          QSS=0.622*ES/(P0(KSTART)-ES)
1605          THETED(KSTART)=TZ(KSTART)*(1.E5/P0(KSTART))**(0.2854*(1.-0.28*QSS))*    &
1606                EXP((3374.6525/TZ(KSTART)-2.5403)*QSS*(1.+0.81*QSS))
1607!.... 
1608          LDT = MIN0(LFS-1,KSTART-1)
1609          DO ND = LDT,1,-1
1610            DPDD = DPDD+DP(ND)
1611            THETED(ND) = THETED(KSTART)
1612            QD(ND)     = QD(KSTART)       
1613!
1614!...call tpmix2dd to find wet bulb temp, saturation mixing ratio...
1615!
1616            call tpmix2dd(p0(nd),theted(nd),tz(nd),qss,i,j)
1617            qsd(nd) = qss
1618!
1619!...specify RH decrease of 20%/km in downdraft...
1620!
1621            RHH = 1.-0.2/1000.*(Z0(KSTART)-Z0(ND))
1622!
1623!...adjust downdraft TEMP, Q to specified RH:
1624!
1625            IF(RHH.LT.1.)THEN
1626              DSSDT=(CLIQ-BLIQ*DLIQ)/((TZ(ND)-DLIQ)*(TZ(ND)-DLIQ))
1627              RL=XLV0-XLV1*TZ(ND)
1628              DTMP=RL*QSS*(1.-RHH)/(CP+RL*RHH*QSS*DSSDT)
1629              T1RH=TZ(ND)+DTMP
1630              ES=RHH*ALIQ*EXP((BLIQ*T1RH-CLIQ)/(T1RH-DLIQ))
1631              QSRH=0.622*ES/(P0(ND)-ES)
1632!
1633!...CHECK TO SEE IF MIXING RATIO AT SPECIFIED RH IS LESS THAN ACTUAL
1634!...MIXING RATIO...IF SO, ADJUST TO GIVE ZERO EVAPORATION...
1635!
1636              IF(QSRH.LT.QD(ND))THEN
1637                QSRH=QD(ND)
1638                T1RH=TZ(ND)+(QSS-QSRH)*RL/CP
1639              ENDIF
1640              TZ(ND)=T1RH
1641              QSS=QSRH
1642              QSD(ND) = QSS
1643            ENDIF         
1644            TVD(nd) = tz(nd)*(1.+0.608*qsd(nd))
1645            IF(TVD(ND).GT.TV0(ND).OR.ND.EQ.1)THEN
1646              LDB=ND
1647              EXIT
1648            ENDIF
1649          ENDDO
1650          IF((P0(LDB)-P0(LFS)) .gt. 50.E2)THEN   ! minimum Downdraft depth!
1651            DO ND=LDT,LDB,-1
1652              ND1 = ND+1
1653              DDR(ND) = -DMF(KSTART)*DP(ND)/DPDD
1654              DER(ND) = 0.
1655              DMF(ND) = DMF(ND1)+DDR(ND)
1656              TDER=TDER+(QSD(nd)-QD(ND))*DDR(ND)
1657              QD(ND)=QSD(nd)
1658              THTAD(ND)=TZ(ND)*(P00/P0(ND))**(0.2854*(1.-0.28*QD(ND)))
1659            ENDDO
1660          ENDIF
1661        ENDIF
1662      ENDIF devap
1663!
1664!...IF DOWNDRAFT DOES NOT EVAPORATE ANY WATER FOR SPECIFIED RELATIVE
1665!...HUMIDITY, NO DOWNDRAFT IS ALLOWED...
1666!
1667d_mf:   IF(TDER.LT.1.)THEN
1668!           WRITE(98,3004)I,J
1669!3004       FORMAT(' ','No Downdraft!;  I=',I3,2X,'J=',I3,'ISHALL =',I2)
1670          PPTFLX=TRPPT
1671          CPR=TRPPT
1672          TDER=0.
1673          CNDTNF=0.
1674          UPDINC=1.
1675          LDB=LFS
1676          DO NDK=1,LTOP
1677            DMF(NDK)=0.
1678            DER(NDK)=0.
1679            DDR(NDK)=0.
1680            THTAD(NDK)=0.
1681            WD(NDK)=0.
1682            TZ(NDK)=0.
1683            QD(NDK)=0.
1684          ENDDO
1685          AINCM2=100.
1686        ELSE
1687          DDINC = -DMFFRC*UMF(KLCL)/DMF(KSTART)
1688          UPDINC=1.
1689          IF(TDER*DDINC.GT.TRPPT)THEN
1690            DDINC = TRPPT/TDER
1691          ENDIF
1692          TDER = TDER*DDINC
1693          DO NK=LDB,LFS
1694            DMF(NK)=DMF(NK)*DDINC
1695            DER(NK)=DER(NK)*DDINC
1696            DDR(NK)=DDR(NK)*DDINC
1697          ENDDO
1698         CPR=TRPPT
1699         PPTFLX = TRPPT-TDER
1700         PEFF=PPTFLX/TRPPT
1701         IF(IPRNT)THEN
1702!           write(98,*)'PRECIP EFFICIENCY =',PEFF
1703           write(message,*)'PRECIP EFFICIENCY =',PEFF
1704           CALL wrf_message(message)
1705!          call flush(98)   
1706         ENDIF
1707!
1708!
1709!...ADJUST UPDRAFT MASS FLUX, MASS DETRAINMENT RATE, AND LIQUID WATER AN
1710!   DETRAINMENT RATES TO BE CONSISTENT WITH THE TRANSFER OF THE ESTIMATE
1711!   FROM THE UPDRAFT TO THE DOWNDRAFT AT THE LFS...
1712!     
1713!         DO NK=LC,LFS
1714!           UMF(NK)=UMF(NK)*UPDINC
1715!           UDR(NK)=UDR(NK)*UPDINC
1716!           UER(NK)=UER(NK)*UPDINC
1717!           PPTLIQ(NK)=PPTLIQ(NK)*UPDINC
1718!           PPTICE(NK)=PPTICE(NK)*UPDINC
1719!           DETLQ(NK)=DETLQ(NK)*UPDINC
1720!           DETIC(NK)=DETIC(NK)*UPDINC
1721!         ENDDO
1722!     
1723!...ZERO OUT THE ARRAYS FOR DOWNDRAFT DATA AT LEVELS ABOVE AND BELOW THE
1724!...DOWNDRAFT...
1725!     
1726         IF(LDB.GT.1)THEN
1727           DO NK=1,LDB-1
1728             DMF(NK)=0.
1729             DER(NK)=0.
1730             DDR(NK)=0.
1731             WD(NK)=0.
1732             TZ(NK)=0.
1733             QD(NK)=0.
1734             THTAD(NK)=0.
1735           ENDDO
1736         ENDIF
1737         DO NK=LFS+1,KX
1738           DMF(NK)=0.
1739           DER(NK)=0.
1740           DDR(NK)=0.
1741           WD(NK)=0.
1742           TZ(NK)=0.
1743           QD(NK)=0.
1744           THTAD(NK)=0.
1745         ENDDO
1746         DO NK=LDT+1,LFS-1
1747           TZ(NK)=0.
1748           QD(NK)=0.
1749           THTAD(NK)=0.
1750         ENDDO
1751       ENDIF d_mf
1752!
1753!...SET LIMITS ON THE UPDRAFT AND DOWNDRAFT MASS FLUXES SO THAT THE INFLOW
1754!   INTO CONVECTIVE DRAFTS FROM A GIVEN LAYER IS NO MORE THAN IS AVAILABLE
1755!   IN THAT LAYER INITIALLY...
1756!     
1757       AINCMX=1000.
1758       LMAX=MAX0(KLCL,LFS)
1759       DO NK=LC,LMAX
1760         IF((UER(NK)-DER(NK)).GT.1.e-3)THEN
1761           AINCM1=EMS(NK)/((UER(NK)-DER(NK))*TIMEC)
1762           AINCMX=AMIN1(AINCMX,AINCM1)
1763         ENDIF
1764       ENDDO
1765       AINC=1.
1766       IF(AINCMX.LT.AINC)AINC=AINCMX
1767!     
1768!...SAVE THE RELEVENT VARIABLES FOR A UNIT UPDRAFT AND DOWNDRAFT...THEY WILL
1769!...BE ITERATIVELY ADJUSTED BY THE FACTOR AINC TO SATISFY THE STABILIZATION
1770!...CLOSURE...
1771!     
1772       TDER2=TDER
1773       PPTFL2=PPTFLX
1774       DO NK=1,LTOP
1775         DETLQ2(NK)=DETLQ(NK)
1776         DETIC2(NK)=DETIC(NK)
1777         UDR2(NK)=UDR(NK)
1778         UER2(NK)=UER(NK)
1779         DDR2(NK)=DDR(NK)
1780         DER2(NK)=DER(NK)
1781         UMF2(NK)=UMF(NK)
1782         DMF2(NK)=DMF(NK)
1783       ENDDO
1784       FABE=1.
1785       STAB=0.95
1786       NOITR=0
1787       ISTOP=0
1788!
1789        IF(ISHALL.EQ.1)THEN                              ! First for shallow convection
1790!
1791! No iteration for shallow convection; if turbulent kinetic energy (TKE) is available
1792! from a turbulence parameterization, scale cloud-base updraft mass flux as a function
1793! of TKE, but for now, just specify shallow-cloud mass flux using TKEMAX = 5...
1794!
1795!...find the maximum TKE value between LC and KLCL...
1796!         TKEMAX = 0.
1797          TKEMAX = 5.
1798!          DO 173 K = LC,KLCL
1799!            NK = KX-K+1
1800!            TKEMAX = AMAX1(TKEMAX,Q2(I,J,NK))
1801! 173      CONTINUE
1802!          TKEMAX = AMIN1(TKEMAX,10.)
1803!          TKEMAX = AMAX1(TKEMAX,5.)
1804!c         TKEMAX = 10.
1805!c...3_24_99...DPMIN was changed for shallow convection so that it is the
1806!c...          the same as for deep convection (5.E3).  Since this doubles
1807!c...          (roughly) the value of DPTHMX, add a factor of 0.5 to calcu-
1808!c...          lation of EVAC...
1809!c         EVAC  = TKEMAX*0.1
1810          EVAC  = 0.5*TKEMAX*0.1
1811!         AINC = 0.1*DPTHMX*DXIJ*DXIJ/(VMFLCL*G*TIMEC)
1812!          AINC = EVAC*DPTHMX*DX(I,J)*DX(I,J)/(VMFLCL*G*TIMEC)
1813          AINC = EVAC*DPTHMX*DXSQ/(VMFLCL*G*TIMEC)
1814          TDER=TDER2*AINC
1815          PPTFLX=PPTFL2*AINC
1816          DO NK=1,LTOP
1817            UMF(NK)=UMF2(NK)*AINC
1818            DMF(NK)=DMF2(NK)*AINC
1819            DETLQ(NK)=DETLQ2(NK)*AINC
1820            DETIC(NK)=DETIC2(NK)*AINC
1821            UDR(NK)=UDR2(NK)*AINC
1822            UER(NK)=UER2(NK)*AINC
1823            DER(NK)=DER2(NK)*AINC
1824            DDR(NK)=DDR2(NK)*AINC
1825          ENDDO
1826        ENDIF                                           ! Otherwise for deep convection
1827! use iterative procedure to find mass fluxes...
1828iter:     DO NCOUNT=1,10
1829!     
1830!*****************************************************************
1831!                                                                *
1832!           COMPUTE PROPERTIES FOR COMPENSATIONAL SUBSIDENCE     *
1833!                                                                *
1834!*****************************************************************
1835!     
1836!...DETERMINE OMEGA VALUE NECESSARY AT TOP AND BOTTOM OF EACH LAYER TO
1837!...SATISFY MASS CONTINUITY...
1838!     
1839            DTT=TIMEC
1840            DO NK=1,LTOP
1841              DOMGDP(NK)=-(UER(NK)-DER(NK)-UDR(NK)-DDR(NK))*EMSD(NK)
1842              IF(NK.GT.1)THEN
1843                OMG(NK)=OMG(NK-1)-DP(NK-1)*DOMGDP(NK-1)
1844                ABSOMG = ABS(OMG(NK))
1845                ABSOMGTC = ABSOMG*TIMEC
1846                FRDP = 0.75*DP(NK-1)
1847                IF(ABSOMGTC.GT.FRDP)THEN
1848                  DTT1 = FRDP/ABSOMG
1849                  DTT=AMIN1(DTT,DTT1)
1850                ENDIF
1851              ENDIF
1852            ENDDO
1853            DO NK=1,LTOP
1854              THPA(NK)=THTA0(NK)
1855              QPA(NK)=Q0(NK)
1856              NSTEP=NINT(TIMEC/DTT+1)
1857              DTIME=TIMEC/FLOAT(NSTEP)
1858              FXM(NK)=OMG(NK)*DXSQ/G
1859            ENDDO
1860!     
1861!...DO AN UPSTREAM/FORWARD-IN-TIME ADVECTION OF THETA, QV...
1862!     
1863        DO NTC=1,NSTEP
1864!     
1865!...ASSIGN THETA AND Q VALUES AT THE TOP AND BOTTOM OF EACH LAYER BASED ON
1866!...SIGN OF OMEGA...
1867!     
1868            DO  NK=1,LTOP
1869              THFXIN(NK)=0.
1870              THFXOUT(NK)=0.
1871              QFXIN(NK)=0.
1872              QFXOUT(NK)=0.
1873            ENDDO
1874            DO NK=2,LTOP
1875              IF(OMG(NK).LE.0.)THEN
1876                THFXIN(NK)=-FXM(NK)*THPA(NK-1)
1877                QFXIN(NK)=-FXM(NK)*QPA(NK-1)
1878                THFXOUT(NK-1)=THFXOUT(NK-1)+THFXIN(NK)
1879                QFXOUT(NK-1)=QFXOUT(NK-1)+QFXIN(NK)
1880              ELSE
1881                THFXOUT(NK)=FXM(NK)*THPA(NK)
1882                QFXOUT(NK)=FXM(NK)*QPA(NK)
1883                THFXIN(NK-1)=THFXIN(NK-1)+THFXOUT(NK)
1884                QFXIN(NK-1)=QFXIN(NK-1)+QFXOUT(NK)
1885              ENDIF
1886            ENDDO
1887!     
1888!...UPDATE THE THETA AND QV VALUES AT EACH LEVEL...
1889!     
1890            DO NK=1,LTOP
1891              THPA(NK)=THPA(NK)+(THFXIN(NK)+UDR(NK)*THTAU(NK)+DDR(NK)*      &
1892                       THTAD(NK)-THFXOUT(NK)-(UER(NK)-DER(NK))*THTA0(NK))*  &
1893                       DTIME*EMSD(NK)
1894              QPA(NK)=QPA(NK)+(QFXIN(NK)+UDR(NK)*QDT(NK)+DDR(NK)*QD(NK)-    &
1895                      QFXOUT(NK)-(UER(NK)-DER(NK))*Q0(NK))*DTIME*EMSD(NK)
1896            ENDDO   
1897          ENDDO   
1898          DO NK=1,LTOP
1899            THTAG(NK)=THPA(NK)
1900            QG(NK)=QPA(NK)
1901          ENDDO
1902!     
1903!...CHECK TO SEE IF MIXING RATIO DIPS BELOW ZERO ANYWHERE;  IF SO, BORROW
1904!...MOISTURE FROM ADJACENT LAYERS TO BRING IT BACK UP ABOVE ZERO...
1905!     
1906        DO NK=1,LTOP
1907          IF(QG(NK).LT.0.)THEN
1908            IF(NK.EQ.1)THEN                             ! JSK MODS
1909!              PRINT *,' PROBLEM WITH KF SCHEME:  ' ! JSK MODS
1910!              PRINT *,'QG = 0 AT THE SURFACE!!!!!!!'    ! JSK MODS
1911              CALL wrf_error_fatal ( 'QG, QG(NK).LT.0') ! JSK MODS
1912            ENDIF                                       ! JSK MODS
1913            NK1=NK+1
1914            IF(NK.EQ.LTOP)THEN
1915              NK1=KLCL
1916            ENDIF
1917            TMA=QG(NK1)*EMS(NK1)
1918            TMB=QG(NK-1)*EMS(NK-1)
1919            TMM=(QG(NK)-1.E-9)*EMS(NK  )
1920            BCOEFF=-TMM/((TMA*TMA)/TMB+TMB)
1921            ACOEFF=BCOEFF*TMA/TMB
1922            TMB=TMB*(1.-BCOEFF)
1923            TMA=TMA*(1.-ACOEFF)
1924            IF(NK.EQ.LTOP)THEN
1925              QVDIFF=(QG(NK1)-TMA*EMSD(NK1))*100./QG(NK1)
1926!              IF(ABS(QVDIFF).GT.1.)THEN
1927!             PRINT *,'!!!WARNING!!! CLOUD BASE WATER VAPOR CHANGES BY ',     &
1928!                      QVDIFF,                                                &
1929!                     '% WHEN MOISTURE IS BORROWED TO PREVENT NEGATIVE ',     &
1930!                     'VALUES IN KAIN-FRITSCH'
1931!              ENDIF
1932            ENDIF
1933            QG(NK)=1.E-9
1934            QG(NK1)=TMA*EMSD(NK1)
1935            QG(NK-1)=TMB*EMSD(NK-1)
1936          ENDIF
1937        ENDDO
1938        TOPOMG=(UDR(LTOP)-UER(LTOP))*DP(LTOP)*EMSD(LTOP)
1939        IF(ABS(TOPOMG-OMG(LTOP)).GT.1.E-3)THEN
1940!       WRITE(99,*)'ERROR:  MASS DOES NOT BALANCE IN KF SCHEME;            &
1941!      TOPOMG, OMG =',TOPOMG,OMG(LTOP)
1942!      TOPOMG, OMG =',TOPOMG,OMG(LTOP)
1943          ISTOP=1
1944          IPRNT=.TRUE.
1945          EXIT iter
1946        ENDIF
1947!     
1948!...CONVERT THETA TO T...
1949!     
1950        DO NK=1,LTOP
1951          EXN(NK)=(P00/P0(NK))**(0.2854*(1.-0.28*QG(NK)))
1952          TG(NK)=THTAG(NK)/EXN(NK)
1953          TVG(NK)=TG(NK)*(1.+0.608*QG(NK))
1954        ENDDO
1955        IF(ISHALL.EQ.1)THEN
1956          EXIT iter
1957        ENDIF
1958!     
1959!*******************************************************************
1960!                                                                  *
1961!     COMPUTE NEW CLOUD AND CHANGE IN AVAILABLE BUOYANT ENERGY.    *
1962!                                                                  *
1963!*******************************************************************
1964!     
1965!...THE FOLLOWING COMPUTATIONS ARE SIMILAR TO THAT FOR UPDRAFT
1966!     
1967!        THMIX=0.
1968          TMIX=0.
1969          QMIX=0.
1970!
1971!...FIND THE THERMODYNAMIC CHARACTERISTICS OF THE LAYER BY
1972!...MASS-WEIGHTING THE CHARACTERISTICS OF THE INDIVIDUAL MODEL
1973!...LAYERS...
1974!
1975          DO NK=LC,KPBL
1976            TMIX=TMIX+DP(NK)*TG(NK)
1977            QMIX=QMIX+DP(NK)*QG(NK) 
1978          ENDDO
1979          TMIX=TMIX/DPTHMX
1980          QMIX=QMIX/DPTHMX
1981          ES=ALIQ*EXP((TMIX*BLIQ-CLIQ)/(TMIX-DLIQ))
1982          QSS=0.622*ES/(PMIX-ES)
1983!     
1984!...REMOVE SUPERSATURATION FOR DIAGNOSTIC PURPOSES, IF NECESSARY...
1985!     
1986          IF(QMIX.GT.QSS)THEN
1987            RL=XLV0-XLV1*TMIX
1988            CPM=CP*(1.+0.887*QMIX)
1989            DSSDT=QSS*(CLIQ-BLIQ*DLIQ)/((TMIX-DLIQ)*(TMIX-DLIQ))
1990            DQ=(QMIX-QSS)/(1.+RL*DSSDT/CPM)
1991            TMIX=TMIX+RL/CP*DQ
1992            QMIX=QMIX-DQ
1993            TLCL=TMIX
1994          ELSE
1995            QMIX=AMAX1(QMIX,0.)
1996            EMIX=QMIX*PMIX/(0.622+QMIX)
1997            astrt=1.e-3
1998            binc=0.075
1999            a1=emix/aliq
2000            tp=(a1-astrt)/binc
2001            indlu=int(tp)+1
2002            value=(indlu-1)*binc+astrt
2003            aintrp=(a1-value)/binc
2004            tlog=aintrp*alu(indlu+1)+(1-aintrp)*alu(indlu)
2005            TDPT=(CLIQ-DLIQ*TLOG)/(BLIQ-TLOG)
2006            TLCL=TDPT-(.212+1.571E-3*(TDPT-T00)-4.36E-4*(TMIX-T00))*(TMIX-TDPT)
2007            TLCL=AMIN1(TLCL,TMIX)
2008          ENDIF
2009          TVLCL=TLCL*(1.+0.608*QMIX)
2010          ZLCL = ZMIX+(TLCL-TMIX)/GDRY
2011          DO NK = LC,KL
2012            KLCL=NK
2013            IF(ZLCL.LE.Z0(NK))THEN
2014              EXIT
2015            ENDIF
2016          ENDDO
2017          K=KLCL-1
2018          DLP=(ZLCL-Z0(K))/(Z0(KLCL)-Z0(K))
2019!     
2020!...ESTIMATE ENVIRONMENTAL TEMPERATURE AND MIXING RATIO AT THE LCL...
2021!     
2022          TENV=TG(K)+(TG(KLCL)-TG(K))*DLP
2023          QENV=QG(K)+(QG(KLCL)-QG(K))*DLP
2024          TVEN=TENV*(1.+0.608*QENV)
2025          PLCL=P0(K)+(P0(KLCL)-P0(K))*DLP
2026          THETEU(K)=TMIX*(1.E5/PMIX)**(0.2854*(1.-0.28*QMIX))*             &
2027                  EXP((3374.6525/TLCL-2.5403)*QMIX*(1.+0.81*QMIX))
2028!     
2029!...COMPUTE ADJUSTED ABE(ABEG).
2030!     
2031          ABEG=0.
2032          DO NK=K,LTOPM1
2033            NK1=NK+1
2034            THETEU(NK1) = THETEU(NK)
2035!
2036            call tpmix2dd(p0(nk1),theteu(nk1),tgu(nk1),qgu(nk1),i,j)
2037!
2038            TVQU(NK1)=TGU(NK1)*(1.+0.608*QGU(NK1)-QLIQ(NK1)-QICE(NK1))
2039            IF(NK.EQ.K)THEN
2040              DZZ=Z0(KLCL)-ZLCL
2041              DILBE=((TVLCL+TVQU(NK1))/(TVEN+TVG(NK1))-1.)*DZZ
2042            ELSE
2043              DZZ=DZA(NK)
2044              DILBE=((TVQU(NK)+TVQU(NK1))/(TVG(NK)+TVG(NK1))-1.)*DZZ
2045            ENDIF
2046            IF(DILBE.GT.0.)ABEG=ABEG+DILBE*G
2047!
2048!...DILUTE BY ENTRAINMENT BY THE RATE AS ORIGINAL UPDRAFT...
2049!
2050            CALL ENVIRTHT(P0(NK1),TG(NK1),QG(NK1),THTEEG(NK1),ALIQ,BLIQ,CLIQ,DLIQ)
2051            THETEU(NK1)=THETEU(NK1)*DDILFRC(NK1)+THTEEG(NK1)*(1.-DDILFRC(NK1))
2052          ENDDO
2053!     
2054!...ASSUME AT LEAST 90% OF CAPE (ABE) IS REMOVED BY CONVECTION DURING
2055!...THE PERIOD TIMEC...
2056!     
2057          IF(NOITR.EQ.1)THEN
2058!         write(98,*)' '
2059!         write(98,*)'TAU, I, J, =',NTSD,I,J
2060!         WRITE(98,1060)FABE
2061!          GOTO 265
2062          EXIT iter
2063          ENDIF
2064          DABE=AMAX1(ABE-ABEG,0.1*ABE)
2065          FABE=ABEG/ABE
2066          IF(FABE.GT.1. .and. ISHALL.EQ.0)THEN
2067!          WRITE(98,*)'UPDRAFT/DOWNDRAFT COUPLET INCREASES CAPE AT THIS
2068!     *GRID POINT; NO CONVECTION ALLOWED!'
2069            RETURN 
2070          ENDIF
2071          IF(NCOUNT.NE.1)THEN
2072            IF(ABS(AINC-AINCOLD).LT.0.0001)THEN
2073              NOITR=1
2074              AINC=AINCOLD
2075              CYCLE iter
2076            ENDIF
2077            DFDA=(FABE-FABEOLD)/(AINC-AINCOLD)
2078            IF(DFDA.GT.0.)THEN
2079              NOITR=1
2080              AINC=AINCOLD
2081              CYCLE iter
2082            ENDIF
2083          ENDIF
2084          AINCOLD=AINC
2085          FABEOLD=FABE
2086          IF(AINC/AINCMX.GT.0.999.AND.FABE.GT.1.05-STAB)THEN
2087!           write(98,*)' '
2088!           write(98,*)'TAU, I, J, =',NTSD,I,J
2089!           WRITE(98,1055)FABE
2090!            GOTO 265
2091            EXIT
2092          ENDIF
2093          IF((FABE.LE.1.05-STAB.AND.FABE.GE.0.95-STAB) .or. NCOUNT.EQ.10)THEN
2094            EXIT iter
2095          ELSE
2096            IF(NCOUNT.GT.10)THEN
2097!             write(98,*)' '
2098!             write(98,*)'TAU, I, J, =',NTSD,I,J
2099!             WRITE(98,1060)FABE
2100!             GOTO 265
2101              EXIT
2102            ENDIF
2103!     
2104!...IF MORE THAN 10% OF THE ORIGINAL CAPE REMAINS, INCREASE THE CONVECTIVE
2105!...MASS FLUX BY THE FACTOR AINC:
2106!     
2107            IF(FABE.EQ.0.)THEN
2108              AINC=AINC*0.5
2109            ELSE
2110              IF(DABE.LT.1.e-4)THEN
2111                NOITR=1
2112                AINC=AINCOLD
2113                CYCLE iter
2114              ELSE
2115                AINC=AINC*STAB*ABE/DABE
2116              ENDIF
2117            ENDIF
2118!           AINC=AMIN1(AINCMX,AINC)
2119            AINC=AMIN1(AINCMX,AINC)
2120!...IF AINC BECOMES VERY SMALL, EFFECTS OF CONVECTION ! JSK MODS
2121!...WILL BE MINIMAL SO JUST IGNORE IT...              ! JSK MODS
2122            IF(AINC.LT.0.05)then
2123              RETURN                          ! JSK MODS
2124            ENDIF
2125!            AINC=AMAX1(AINC,0.05)                        ! JSK MODS
2126            TDER=TDER2*AINC
2127            PPTFLX=PPTFL2*AINC
2128!           IF (XTIME.LT.10.)THEN
2129!           WRITE(98,1080)LFS,LDB,LDT,TIMEC,TADVEC,NSTEP,NCOUNT,
2130!          *              FABEOLD,AINCOLD
2131!           ENDIF
2132            DO NK=1,LTOP
2133              UMF(NK)=UMF2(NK)*AINC
2134              DMF(NK)=DMF2(NK)*AINC
2135              DETLQ(NK)=DETLQ2(NK)*AINC
2136              DETIC(NK)=DETIC2(NK)*AINC
2137              UDR(NK)=UDR2(NK)*AINC
2138              UER(NK)=UER2(NK)*AINC
2139              DER(NK)=DER2(NK)*AINC
2140              DDR(NK)=DDR2(NK)*AINC
2141            ENDDO
2142!     
2143!...GO BACK UP FOR ANOTHER ITERATION...
2144!     
2145          ENDIF
2146        ENDDO iter
2147!     
2148!...COMPUTE HYDROMETEOR TENDENCIES AS IS DONE FOR T, QV...
2149!     
2150!...FRC2 IS THE FRACTION OF TOTAL CONDENSATE      !  PPT FB MODS
2151!...GENERATED THAT GOES INTO PRECIPITIATION       !  PPT FB MODS
2152!
2153!  Redistribute hydormeteors according to the final mass-flux values:
2154!
2155        IF(CPR.GT.0.)THEN
2156          FRC2=PPTFLX/(CPR*AINC)                    !  PPT FB MODS
2157        ELSE
2158           FRC2=0.
2159        ENDIF
2160        DO NK=1,LTOP
2161          QLPA(NK)=QL0(NK)
2162          QIPA(NK)=QI0(NK)
2163          QRPA(NK)=QR0(NK)
2164          QSPA(NK)=QS0(NK)
2165          RAINFB(NK)=PPTLIQ(NK)*AINC*FBFRC*FRC2   !  PPT FB MODS
2166          SNOWFB(NK)=PPTICE(NK)*AINC*FBFRC*FRC2   !  PPT FB MODS
2167        ENDDO
2168        DO NTC=1,NSTEP
2169!     
2170!...ASSIGN HYDROMETEORS CONCENTRATIONS AT THE TOP AND BOTTOM OF EACH LAYER
2171!...BASED ON THE SIGN OF OMEGA...
2172!     
2173          DO NK=1,LTOP
2174            QLFXIN(NK)=0.
2175            QLFXOUT(NK)=0.
2176            QIFXIN(NK)=0.
2177            QIFXOUT(NK)=0.
2178            QRFXIN(NK)=0.
2179            QRFXOUT(NK)=0.
2180            QSFXIN(NK)=0.
2181            QSFXOUT(NK)=0.
2182          ENDDO   
2183          DO NK=2,LTOP
2184            IF(OMG(NK).LE.0.)THEN
2185              QLFXIN(NK)=-FXM(NK)*QLPA(NK-1)
2186              QIFXIN(NK)=-FXM(NK)*QIPA(NK-1)
2187              QRFXIN(NK)=-FXM(NK)*QRPA(NK-1)
2188              QSFXIN(NK)=-FXM(NK)*QSPA(NK-1)
2189              QLFXOUT(NK-1)=QLFXOUT(NK-1)+QLFXIN(NK)
2190              QIFXOUT(NK-1)=QIFXOUT(NK-1)+QIFXIN(NK)
2191              QRFXOUT(NK-1)=QRFXOUT(NK-1)+QRFXIN(NK)
2192              QSFXOUT(NK-1)=QSFXOUT(NK-1)+QSFXIN(NK)
2193            ELSE
2194              QLFXOUT(NK)=FXM(NK)*QLPA(NK)
2195              QIFXOUT(NK)=FXM(NK)*QIPA(NK)
2196              QRFXOUT(NK)=FXM(NK)*QRPA(NK)
2197              QSFXOUT(NK)=FXM(NK)*QSPA(NK)
2198              QLFXIN(NK-1)=QLFXIN(NK-1)+QLFXOUT(NK)
2199              QIFXIN(NK-1)=QIFXIN(NK-1)+QIFXOUT(NK)
2200              QRFXIN(NK-1)=QRFXIN(NK-1)+QRFXOUT(NK)
2201              QSFXIN(NK-1)=QSFXIN(NK-1)+QSFXOUT(NK)
2202            ENDIF
2203          ENDDO   
2204!     
2205!...UPDATE THE HYDROMETEOR CONCENTRATION VALUES AT EACH LEVEL...
2206!     
2207          DO NK=1,LTOP
2208            QLPA(NK)=QLPA(NK)+(QLFXIN(NK)+DETLQ(NK)-QLFXOUT(NK))*DTIME*EMSD(NK)
2209            QIPA(NK)=QIPA(NK)+(QIFXIN(NK)+DETIC(NK)-QIFXOUT(NK))*DTIME*EMSD(NK)
2210            QRPA(NK)=QRPA(NK)+(QRFXIN(NK)-QRFXOUT(NK)+RAINFB(NK))*DTIME*EMSD(NK)         !  PPT FB MODS
2211            QSPA(NK)=QSPA(NK)+(QSFXIN(NK)-QSFXOUT(NK)+SNOWFB(NK))*DTIME*EMSD(NK)         !  PPT FB MODS
2212          ENDDO     
2213        ENDDO
2214        DO NK=1,LTOP
2215          QLG(NK)=QLPA(NK)
2216          QIG(NK)=QIPA(NK)
2217          QRG(NK)=QRPA(NK)
2218          QSG(NK)=QSPA(NK)
2219        ENDDO   
2220!
2221!...CLEAN THINGS UP, CALCULATE CONVECTIVE FEEDBACK TENDENCIES FOR THIS
2222!...GRID POINT...
2223!     
2224!     IF (XTIME.LT.10.)THEN
2225!     WRITE(98,1080)LFS,LDB,LDT,TIMEC,TADVEC,NSTEP,NCOUNT,FABE,AINC
2226!     ENDIF
2227       IF(IPRNT)THEN 
2228!         WRITE(98,1080)LFS,LDB,LDT,TIMEC,TADVEC,NSTEP,NCOUNT,FABE,AINC
2229         WRITE(message,1080)LFS,LDB,LDT,TIMEC,TADVEC,NSTEP,NCOUNT,FABE,AINC
2230         CALL wrf_message(message)
2231!        call flush(98)   
2232       endif 
2233!     
2234!...SEND FINAL PARAMETERIZED VALUES TO OUTPUT FILES...
2235!     
2236!297   IF(IPRNT)then
2237       IF(IPRNT)then
2238!    if(I.eq.16 .and. J.eq.41)then
2239!      IF(ISTOP.EQ.1)THEN
2240         write(98,*)
2241!        write(98,*)'At t(h), I, J =',float(NTSD)*72./3600.,I,J
2242         write(message,*)'P(LC), DTP, WKL, WKLCL =',p0(LC)/100.,       &
2243                     TLCL+DTLCL+dtrh-TENV,WKL,WKLCL
2244         call wrf_message(message)
2245         write(message,*)'TLCL, DTLCL, DTRH, TENV =',TLCL,DTLCL,       &
2246                      DTRH,TENV   
2247         call wrf_message(message)
2248         WRITE(message,1025)KLCL,ZLCL,DTLCL,LTOP,P0(LTOP),IFLAG,       &
2249         TMIX-T00,PMIX,QMIX,ABE
2250         call wrf_message(message)
2251         WRITE(message,1030)P0(LET)/100.,P0(LTOP)/100.,VMFLCL,PLCL/100.,  &
2252         WLCL,CLDHGT(LC)
2253         call wrf_message(message)
2254         WRITE(message,1035)PEF,PEFCBH,LC,LET,WKL,VWS
2255         call wrf_message(message)
2256         write(message,*)'PRECIP EFFICIENCY =',PEFF
2257         call wrf_message(message)
2258      WRITE(message,1080)LFS,LDB,LDT,TIMEC,TADVEC,NSTEP,NCOUNT,FABE,AINC
2259         call wrf_message(message)
2260!      ENDIF
2261!!!!! HERE !!!!!!!
2262           WRITE(message,1070)'  P  ','   DP ',' DT K/D ',' DR K/D ','   OMG  ',        &
2263          ' DOMGDP ','   UMF  ','   UER  ','   UDR  ','   DMF  ','   DER  '        &
2264          ,'   DDR  ','   EMS  ','    W0  ','  DETLQ ',' DETIC '
2265         call wrf_message(message)
2266           write(message,*)'just before DO 300...'
2267         call wrf_message(message)
2268!          call flush(98)
2269           DO NK=1,LTOP
2270             K=LTOP-NK+1
2271             DTT=(TG(K)-T0(K))*86400./TIMEC
2272             RL=XLV0-XLV1*TG(K)
2273             DR=-(QG(K)-Q0(K))*RL*86400./(TIMEC*CP)
2274             UDFRC=UDR(K)*TIMEC*EMSD(K)
2275             UEFRC=UER(K)*TIMEC*EMSD(K)
2276             DDFRC=DDR(K)*TIMEC*EMSD(K)
2277             DEFRC=-DER(K)*TIMEC*EMSD(K)
2278             WRITE(message,1075)P0(K)/100.,DP(K)/100.,DTT,DR,OMG(K),DOMGDP(K)*1.E4,       &
2279             UMF(K)/1.E6,UEFRC,UDFRC,DMF(K)/1.E6,DEFRC,DDFRC,EMS(K)/1.E11,           &
2280             W0AVG1D(K)*1.E2,DETLQ(K)*TIMEC*EMSD(K)*1.E3,DETIC(K)*                   &
2281             TIMEC*EMSD(K)*1.E3
2282         call wrf_message(message)
2283           ENDDO
2284           WRITE(message,1085)'K','P','Z','T0','TG','DT','TU','TD','Q0','QG',             &
2285                  'DQ','QU','QD','QLG','QIG','QRG','QSG','RH0','RHG'
2286         call wrf_message(message)
2287           DO NK=1,KL
2288             K=KX-NK+1
2289             DTT=TG(K)-T0(K)
2290             TUC=TU(K)-T00
2291             IF(K.LT.LC.OR.K.GT.LTOP)TUC=0.
2292             TDC=TZ(K)-T00
2293             IF((K.LT.LDB.OR.K.GT.LDT).AND.K.NE.LFS)TDC=0.
2294             IF(T0(K).LT.T00)THEN
2295               ES=ALIQ*EXP((BLIQ*TG(K)-CLIQ)/(TG(K)-DLIQ))
2296             ELSE
2297               ES=ALIQ*EXP((BLIQ*TG(K)-CLIQ)/(TG(K)-DLIQ))
2298             ENDIF 
2299             QGS=ES*0.622/(P0(K)-ES)
2300             RH0=Q0(K)/QES(K)
2301             RHG=QG(K)/QGS
2302             WRITE(message,1090)K,P0(K)/100.,Z0(K),T0(K)-T00,TG(K)-T00,DTT,TUC,            &
2303             TDC,Q0(K)*1000.,QG(K)*1000.,(QG(K)-Q0(K))*1000.,QU(K)*                   &
2304             1000.,QD(K)*1000.,QLG(K)*1000.,QIG(K)*1000.,QRG(K)*1000.,                &
2305             QSG(K)*1000.,RH0,RHG
2306         call wrf_message(message)
2307           ENDDO
2308!     
2309!...IF CALCULATIONS ABOVE SHOW AN ERROR IN THE MASS BUDGET, PRINT OUT A
2310!...TO BE USED LATER FOR DIAGNOSTIC PURPOSES, THEN ABORT RUN...
2311!     
2312!         IF(ISTOP.EQ.1 .or. ISHALL.EQ.1)THEN
2313
2314!         IF(ISHALL.NE.1)THEN
2315!            write(98,4421)i,j,iyr,imo,idy,ihr,imn
2316!           write(98)i,j,iyr,imo,idy,ihr,imn,kl
2317! 4421       format(7i4)
2318!            write(98,4422)kl
2319! 4422       format(i6)
2320            DO 310 NK = 1,KL
2321              k = kl - nk + 1
2322              write(98,4455) p0(k)/100.,t0(k)-273.16,q0(k)*1000.,       &
2323                       u0(k),v0(k),W0AVG1D(K),dp(k),tke(k)
2324!             write(98) p0,t0,q0,u0,v0,w0,dp,tke
2325!           WRITE(98,1115)Z0(K),P0(K)/100.,T0(K)-273.16,Q0(K)*1000.,
2326!    *               U0(K),V0(K),DP(K)/100.,W0AVG(I,J,K)
2327 310        CONTINUE
2328            IF(ISTOP.EQ.1)THEN
2329              CALL wrf_error_fatal ( 'KAIN-FRITSCH, istop=1, diags' )
2330            ENDIF
2331!         ENDIF
2332  4455  format(8f11.3)
2333       ENDIF
2334        CNDTNF=(1.-EQFRC(LFS))*(QLIQ(LFS)+QICE(LFS))*DMF(LFS)
2335        PRATEC(I,J)=PPTFLX*(1.-FBFRC)/DXSQ
2336        RAINCV(I,J)=DT*PRATEC(I,J)     !  PPT FB MODS
2337!        RAINCV(I,J)=.1*.5*DT*PPTFLX/DXSQ               !  PPT FB MODS
2338!         RNC=0.1*TIMEC*PPTFLX/DXSQ
2339        RNC=RAINCV(I,J)*NIC
2340       IF(ISHALL.EQ.0.AND.IPRNT)write (98,909)I,J,RNC
2341
2342!     WRITE(98,1095)CPR*AINC,TDER+PPTFLX+CNDTNF
2343!     
2344!  EVALUATE MOISTURE BUDGET...
2345!     
2346
2347        QINIT=0.
2348        QFNL=0.
2349        DPT=0.
2350        DO 315 NK=1,LTOP
2351          DPT=DPT+DP(NK)
2352          QINIT=QINIT+Q0(NK)*EMS(NK)
2353          QFNL=QFNL+QG(NK)*EMS(NK)
2354          QFNL=QFNL+(QLG(NK)+QIG(NK)+QRG(NK)+QSG(NK))*EMS(NK)
2355  315   CONTINUE
2356        QFNL=QFNL+PPTFLX*TIMEC*(1.-FBFRC)       !  PPT FB MODS
2357!        QFNL=QFNL+PPTFLX*TIMEC                 !  PPT FB MODS
2358        ERR2=(QFNL-QINIT)*100./QINIT
2359       IF(IPRNT)WRITE(98,1110)QINIT,QFNL,ERR2
2360      IF(ABS(ERR2).GT.0.05 .AND. ISTOP.EQ.0)THEN
2361!       write(99,*)'!!!!!!!! MOISTURE BUDGET ERROR IN KFPARA !!!'
2362!       WRITE(99,1110)QINIT,QFNL,ERR2
2363        IPRNT=.TRUE.
2364        ISTOP=1
2365            write(98,4422)kl
2366 4422       format(i6)
2367            DO 311 NK = 1,KL
2368              k = kl - nk + 1
2369!             write(99,4455) p0(k)/100.,t0(k)-273.16,q0(k)*1000.,       &
2370!                      u0(k),v0(k),W0AVG1D(K),dp(k)
2371!             write(98) p0,t0,q0,u0,v0,w0,dp,tke
2372!           WRITE(98,1115)P0(K)/100.,T0(K)-273.16,Q0(K)*1000.,          &
2373!                    U0(K),V0(K),W0AVG1D(K),dp(k)/100.,tke(k)
2374            WRITE(98,4456)P0(K)/100.,T0(K)-273.16,Q0(K)*1000.,          &
2375                     U0(K),V0(K),W0AVG1D(K),dp(k)/100.,tke(k)
2376 311        CONTINUE
2377!           call flush(98)
2378
2379!        GOTO 297
2380!         STOP 'QVERR'
2381      ENDIF
2382 1115 FORMAT (2X,F7.2,2X,F5.1,2X,F6.3,2(2X,F5.1),2X,F7.2,2X,F7.4)
2383 4456  format(8f12.3)
2384        IF(PPTFLX.GT.0.)THEN
2385          RELERR=ERR2*QINIT/(PPTFLX*TIMEC)
2386        ELSE
2387          RELERR=0.
2388        ENDIF
2389     IF(IPRNT)THEN
2390        WRITE(98,1120)RELERR
2391        WRITE(98,*)'TDER, CPR, TRPPT =',              &
2392          TDER,CPR*AINC,TRPPT*AINC
2393     ENDIF
2394!     
2395!...FEEDBACK TO RESOLVABLE SCALE TENDENCIES.
2396!     
2397!...IF THE ADVECTIVE TIME PERIOD (TADVEC) IS LESS THAN SPECIFIED MINIMUM
2398!...TIMEC, ALLOW FEEDBACK TO OCCUR ONLY DURING TADVEC...
2399!     
2400        IF(TADVEC.LT.TIMEC)NIC=NINT(TADVEC/DT)
2401        NCA(I,J) = REAL(NIC)*DT
2402        IF(ISHALL.EQ.1)THEN
2403           TIMEC = 2400.
2404           NCA(I,J) = CUDT*60.
2405           NSHALL = NSHALL+1
2406        ENDIF
2407
2408        DO K=1,KX
2409!         IF(IMOIST(INEST).NE.2)THEN
2410!
2411!...IF HYDROMETEORS ARE NOT ALLOWED, THEY MUST BE EVAPORATED OR SUBLIMATED
2412!...AND FED BACK AS VAPOR, ALONG WITH ASSOCIATED CHANGES IN TEMPERATURE.
2413!...NOTE:  THIS WILL INTRODUCE CHANGES IN THE CONVECTIVE TEMPERATURE AND
2414!...WATER VAPOR FEEDBACK TENDENCIES AND MAY LEAD TO SUPERSATURATED VALUE
2415!...OF QG...
2416!
2417!           RLC=XLV0-XLV1*TG(K)
2418!           RLS=XLS0-XLS1*TG(K)
2419!           CPM=CP*(1.+0.887*QG(K))
2420!           TG(K)=TG(K)-(RLC*(QLG(K)+QRG(K))+RLS*(QIG(K)+QSG(K)))/CPM
2421!           QG(K)=QG(K)+(QLG(K)+QRG(K)+QIG(K)+QSG(K))
2422!           DQLDT(I,J,NK)=0.
2423!           DQIDT(I,J,NK)=0.
2424!           DQRDT(I,J,NK)=0.
2425!           DQSDT(I,J,NK)=0.
2426!         ELSE
2427!
2428!...IF ICE PHASE IS NOT ALLOWED, MELT ALL FROZEN HYDROMETEORS...
2429!
2430          IF(.NOT. F_QI .and. warm_rain)THEN
2431
2432            CPM=CP*(1.+0.887*QG(K))
2433            TG(K)=TG(K)-(QIG(K)+QSG(K))*RLF/CPM
2434            DQCDT(K)=(QLG(K)+QIG(K)-QL0(K)-QI0(K))/TIMEC
2435            DQIDT(K)=0.
2436            DQRDT(K)=(QRG(K)+QSG(K)-QR0(K)-QS0(K))/TIMEC
2437            DQSDT(K)=0.
2438          ELSEIF(.NOT. F_QI .and. .not. warm_rain)THEN
2439!
2440!...IF ICE PHASE IS ALLOWED, BUT MIXED PHASE IS NOT, MELT FROZEN HYDROMETEORS
2441!...BELOW THE MELTING LEVEL, FREEZE LIQUID WATER ABOVE THE MELTING LEVEL
2442!
2443            CPM=CP*(1.+0.887*QG(K))
2444            IF(K.LE.ML)THEN
2445              TG(K)=TG(K)-(QIG(K)+QSG(K))*RLF/CPM
2446            ELSEIF(K.GT.ML)THEN
2447              TG(K)=TG(K)+(QLG(K)+QRG(K))*RLF/CPM
2448            ENDIF
2449            DQCDT(K)=(QLG(K)+QIG(K)-QL0(K)-QI0(K))/TIMEC
2450            DQIDT(K)=0.
2451            DQRDT(K)=(QRG(K)+QSG(K)-QR0(K)-QS0(K))/TIMEC
2452            DQSDT(K)=0.
2453          ELSEIF(F_QI) THEN
2454!
2455!...IF MIXED PHASE HYDROMETEORS ARE ALLOWED, FEED BACK CONVECTIVE TENDENCIES
2456!...OF HYDROMETEORS DIRECTLY...
2457!
2458            DQCDT(K)=(QLG(K)-QL0(K))/TIMEC
2459            DQIDT(K)=(QIG(K)-QI0(K))/TIMEC
2460            DQRDT(K)=(QRG(K)-QR0(K))/TIMEC
2461            IF (F_QS) THEN
2462               DQSDT(K)=(QSG(K)-QS0(K))/TIMEC
2463            ELSE
2464               DQIDT(K)=DQIDT(K)+(QSG(K)-QS0(K))/TIMEC
2465            ENDIF
2466          ELSE
2467!              PRINT *,'THIS COMBINATION OF IMOIST, IEXICE, IICE NOT ALLOWED!'
2468              CALL wrf_error_fatal ( 'KAIN-FRITSCH, THIS COMBINATION OF IMOIST, IEXICE, IICE NOT ALLOWED' )
2469          ENDIF
2470          DTDT(K)=(TG(K)-T0(K))/TIMEC
2471          DQDT(K)=(QG(K)-Q0(K))/TIMEC
2472        ENDDO
2473        PRATEC(I,J)=PPTFLX*(1.-FBFRC)/DXSQ
2474        RAINCV(I,J)=DT*PRATEC(I,J)
2475!        RAINCV(I,J)=.1*.5*DT*PPTFLX/DXSQ               !  PPT FB MODS
2476!         RNC=0.1*TIMEC*PPTFLX/DXSQ
2477        RNC=RAINCV(I,J)*NIC
2478 909     FORMAT('AT I, J =',i3,1x,i3,' CONVECTIVE RAINFALL =',F8.4,' mm')
2479!      write (98,909)I,J,RNC
2480!      write (6,909)I,J,RNC
2481!      WRITE(98,*)'at NTSD =',NTSD,',No. of KF points activated =',
2482!     *            NCCNT
2483!      call flush(98)
24841000  FORMAT(' ',10A8)
24851005  FORMAT(' ',F6.0,2X,F6.4,2X,F7.3,1X,F6.4,2X,4(F6.3,2X),2(F7.3,1X))
24861010  FORMAT(' ',' VERTICAL VELOCITY IS NEGATIVE AT ',F4.0,' MB')
24871015   FORMAT(' ','ALL REMAINING MASS DETRAINS BELOW ',F4.0,' MB')
24881025   FORMAT(5X,' KLCL=',I2,' ZLCL=',F7.1,'M',                         &
2489        ' DTLCL=',F5.2,' LTOP=',I2,' P0(LTOP)=',-2PF5.1,'MB FRZ LV=',   &
2490        I2,' TMIX=',0PF4.1,1X,'PMIX=',-2PF6.1,' QMIX=',3PF5.1,          &
2491        ' CAPE=',0PF7.1)
24921030   FORMAT(' ',' P0(LET) = ',F6.1,' P0(LTOP) = ',F6.1,' VMFLCL =',   &
2493      E12.3,' PLCL =',F6.1,' WLCL =',F6.3,' CLDHGT =',                  &
2494      F8.1)
24951035  FORMAT(1X,'PEF(WS)=',F4.2,'(CB)=',F4.2,'LC,LET=',2I3,'WKL='       &
2496      ,F6.3,'VWS=',F5.2)
2497!1055  FORMAT('*** DEGREE OF STABILIZATION =',F5.3,                  &
2498!      ', NO MORE MASS FLUX IS ALLOWED!')
2499!1060     FORMAT(' ITERATION DOES NOT CONVERGE TO GIVE THE SPECIFIED    &
2500!      &DEGREE OF STABILIZATION!  FABE= ',F6.4)
2501 1070 FORMAT (16A8)
2502 1075 FORMAT (F8.2,3(F8.2),2(F8.3),F8.2,2F8.3,F8.2,6F8.3)
2503 1080 FORMAT(2X,'LFS,LDB,LDT =',3I3,' TIMEC, TADVEC, NSTEP=',           &
2504              2(1X,F5.0),I3,'NCOUNT, FABE, AINC=',I2,1X,F5.3,F6.2)
2505 1085 FORMAT (A3,16A7,2A8)
2506 1090 FORMAT (I3,F7.2,F7.0,10F7.2,4F7.3,2F8.3)
2507 1095 FORMAT(' ','  PPT PRODUCTION RATE= ',F10.0,' TOTAL EVAP+PPT= ',F10.0)
25081105   FORMAT(' ','NET LATENT HEAT RELEASE =',E12.5,' ACTUAL HEATING =',&
2509       E12.5,' J/KG-S, DIFFERENCE = ',F9.3,'%')
25101110   FORMAT(' ','INITIAL WATER =',E12.5,' FINAL WATER =',E12.5,       &
2511       ' TOTAL WATER CHANGE =',F8.2,'%')
2512! 1115 FORMAT (2X,F6.0,2X,F7.2,2X,F5.1,2X,F6.3,2(2X,F5.1),2X,F7.2,2X,F7.4)
25131120   FORMAT(' ','MOISTURE ERROR AS FUNCTION OF TOTAL PPT =',F9.3,'%')
2514!
2515!-----------------------------------------------------------------------
2516!--------------SAVE CLOUD TOP AND BOTTOM FOR RADIATION------------------
2517!-----------------------------------------------------------------------
2518!
2519      CUTOP(I,J)=REAL(LTOP)
2520      CUBOT(I,J)=REAL(LCL)
2521!
2522!-----------------------------------------------------------------------
2523   END SUBROUTINE  KF_eta_PARA
2524!********************************************************************
2525! ***********************************************************************
2526   SUBROUTINE TPMIX2(p,thes,tu,qu,qliq,qice,qnewlq,qnewic,XLV1,XLV0)
2527!
2528! Lookup table variables:
2529!     INTEGER, PARAMETER :: (KFNT=250,KFNP=220)
2530!     REAL, SAVE, DIMENSION(1:KFNT,1:KFNP) :: TTAB,QSTAB
2531!     REAL, SAVE, DIMENSION(1:KFNP) :: THE0K
2532!     REAL, SAVE, DIMENSION(1:200) :: ALU
2533!     REAL, SAVE :: RDPR,RDTHK,PLUTOP
2534! End of Lookup table variables:
2535!-----------------------------------------------------------------------
2536   IMPLICIT NONE
2537!-----------------------------------------------------------------------
2538   REAL,         INTENT(IN   )   :: P,THES,XLV1,XLV0
2539   REAL,         INTENT(OUT  )   :: QNEWLQ,QNEWIC
2540   REAL,         INTENT(INOUT)   :: TU,QU,QLIQ,QICE
2541   REAL    ::    TP,QQ,BTH,TTH,PP,T00,T10,T01,T11,Q00,Q10,Q01,Q11,          &
2542                 TEMP,QS,QNEW,DQ,QTOT,RLL,CPP
2543   INTEGER ::    IPTB,ITHTB
2544!-----------------------------------------------------------------------
2545
2546!c******** LOOKUP TABLE VARIABLES... ****************************
2547!      parameter(kfnt=250,kfnp=220)
2548!c
2549!      COMMON/KFLUT/ ttab(kfnt,kfnp),qstab(kfnt,kfnp),the0k(kfnp),
2550!     *              alu(200),rdpr,rdthk,plutop
2551!C***************************************************************
2552!c
2553!c***********************************************************************
2554!c     scaling pressure and tt table index                         
2555!c***********************************************************************
2556!c
2557      tp=(p-plutop)*rdpr
2558      qq=tp-aint(tp)
2559      iptb=int(tp)+1
2560
2561!
2562!***********************************************************************
2563!              base and scaling factor for the                           
2564!***********************************************************************
2565!
2566!  scaling the and tt table index                                       
2567      bth=(the0k(iptb+1)-the0k(iptb))*qq+the0k(iptb)
2568      tth=(thes-bth)*rdthk
2569      pp   =tth-aint(tth)
2570      ithtb=int(tth)+1
2571       IF(IPTB.GE.220 .OR. IPTB.LE.1 .OR. ITHTB.GE.250 .OR. ITHTB.LE.1)THEN
2572         write(98,*)'**** OUT OF BOUNDS *********'
2573!        call flush(98)
2574       ENDIF
2575!
2576      t00=ttab(ithtb  ,iptb  )
2577      t10=ttab(ithtb+1,iptb  )
2578      t01=ttab(ithtb  ,iptb+1)
2579      t11=ttab(ithtb+1,iptb+1)
2580!
2581      q00=qstab(ithtb  ,iptb  )
2582      q10=qstab(ithtb+1,iptb  )
2583      q01=qstab(ithtb  ,iptb+1)
2584      q11=qstab(ithtb+1,iptb+1)
2585!
2586!***********************************************************************
2587!              parcel temperature                                       
2588!***********************************************************************
2589!
2590      temp=(t00+(t10-t00)*pp+(t01-t00)*qq+(t00-t10-t01+t11)*pp*qq)
2591!
2592      qs=(q00+(q10-q00)*pp+(q01-q00)*qq+(q00-q10-q01+q11)*pp*qq)
2593!
2594      DQ=QS-QU
2595      IF(DQ.LE.0.)THEN
2596        QNEW=QU-QS
2597        QU=QS
2598      ELSE
2599!
2600!   IF THE PARCEL IS SUBSATURATED, TEMPERATURE AND MIXING RATIO MUST BE
2601!   ADJUSTED...IF LIQUID WATER IS PRESENT, IT IS ALLOWED TO EVAPORATE
2602!
2603        QNEW=0.
2604        QTOT=QLIQ+QICE
2605!
2606!   IF THERE IS ENOUGH LIQUID OR ICE TO SATURATE THE PARCEL, TEMP STAYS AT ITS
2607!   WET BULB VALUE, VAPOR MIXING RATIO IS AT SATURATED LEVEL, AND THE MIXING
2608!   RATIOS OF LIQUID AND ICE ARE ADJUSTED TO MAKE UP THE ORIGINAL SATURATION
2609!   DEFICIT... OTHERWISE, ANY AVAILABLE LIQ OR ICE VAPORIZES AND APPROPRIATE
2610!   ADJUSTMENTS TO PARCEL TEMP; VAPOR, LIQUID, AND ICE MIXING RATIOS ARE MADE.
2611!
2612!...subsaturated values only occur in calculations involving various mixtures of
2613!...updraft and environmental air for estimation of entrainment and detrainment.
2614!...For these purposes, assume that reasonable estimates can be given using
2615!...liquid water saturation calculations only - i.e., ignore the effect of the
2616!...ice phase in this process only...will not affect conservative properties...
2617!
2618        IF(QTOT.GE.DQ)THEN
2619          qliq=qliq-dq*qliq/(qtot+1.e-10)
2620          qice=qice-dq*qice/(qtot+1.e-10)
2621          QU=QS
2622        ELSE
2623          RLL=XLV0-XLV1*TEMP
2624          CPP=1004.5*(1.+0.89*QU)
2625          IF(QTOT.LT.1.E-10)THEN
2626!
2627!...IF NO LIQUID WATER OR ICE IS AVAILABLE, TEMPERATURE IS GIVEN BY:
2628            TEMP=TEMP+RLL*(DQ/(1.+DQ))/CPP
2629          ELSE
2630!
2631!...IF SOME LIQ WATER/ICE IS AVAILABLE, BUT NOT ENOUGH TO ACHIEVE SATURATION,
2632!   THE TEMPERATURE IS GIVEN BY:
2633!
2634            TEMP=TEMP+RLL*((DQ-QTOT)/(1+DQ-QTOT))/CPP
2635            QU=QU+QTOT
2636            QTOT=0.
2637            QLIQ=0.
2638            QICE=0.
2639          ENDIF
2640        ENDIF
2641      ENDIF
2642      TU=TEMP
2643      qnewlq=qnew
2644      qnewic=0.
2645!
2646   END SUBROUTINE TPMIX2
2647!******************************************************************************
2648      SUBROUTINE DTFRZNEW(TU,P,THTEU,QU,QFRZ,QICE,ALIQ,BLIQ,CLIQ,DLIQ)
2649!-----------------------------------------------------------------------
2650   IMPLICIT NONE
2651!-----------------------------------------------------------------------
2652   REAL,         INTENT(IN   )   :: P,QFRZ,ALIQ,BLIQ,CLIQ,DLIQ
2653   REAL,         INTENT(INOUT)   :: TU,THTEU,QU,QICE
2654   REAL    ::    RLC,RLS,RLF,CPP,A,DTFRZ,ES,QS,DQEVAP,PII
2655!-----------------------------------------------------------------------
2656!
2657!...ALLOW THE FREEZING OF LIQUID WATER IN THE UPDRAFT TO PROCEED AS AN
2658!...APPROXIMATELY LINEAR FUNCTION OF TEMPERATURE IN THE TEMPERATURE RANGE
2659!...TTFRZ TO TBFRZ...
2660!...FOR COLDER TEMPERATURES, FREEZE ALL LIQUID WATER...
2661!...THERMODYNAMIC PROPERTIES ARE STILL CALCULATED WITH RESPECT TO LIQUID WATER
2662!...TO ALLOW THE USE OF LOOKUP TABLE TO EXTRACT TMP FROM THETAE...
2663!
2664      RLC=2.5E6-2369.276*(TU-273.16)
2665      RLS=2833922.-259.532*(TU-273.16)
2666      RLF=RLS-RLC
2667      CPP=1004.5*(1.+0.89*QU)
2668!
2669!  A = D(es)/DT IS THAT CALCULATED FROM BUCK (1981) EMPERICAL FORMULAS
2670!  FOR SATURATION VAPOR PRESSURE...
2671!
2672      A=(CLIQ-BLIQ*DLIQ)/((TU-DLIQ)*(TU-DLIQ))
2673      DTFRZ = RLF*QFRZ/(CPP+RLS*QU*A)
2674      TU = TU+DTFRZ
2675     
2676      ES = ALIQ*EXP((BLIQ*TU-CLIQ)/(TU-DLIQ))
2677      QS = ES*0.622/(P-ES)
2678!
2679!...FREEZING WARMS THE AIR AND IT BECOMES UNSATURATED...ASSUME THAT SOME OF THE
2680!...LIQUID WATER THAT IS AVAILABLE FOR FREEZING EVAPORATES TO MAINTAIN SATURA-
2681!...TION...SINCE THIS WATER HAS ALREADY BEEN TRANSFERRED TO THE ICE CATEGORY,
2682!...SUBTRACT IT FROM ICE CONCENTRATION, THEN SET UPDRAFT MIXING RATIO AT THE NEW
2683!...TEMPERATURE TO THE SATURATION VALUE...
2684!
2685      DQEVAP = QS-QU
2686      QICE = QICE-DQEVAP
2687      QU = QU+DQEVAP
2688      PII=(1.E5/P)**(0.2854*(1.-0.28*QU))
2689      THTEU=TU*PII*EXP((3374.6525/TU-2.5403)*QU*(1.+0.81*QU))
2690!
2691   END SUBROUTINE DTFRZNEW
2692! --------------------------------------------------------------------------------
2693
2694      SUBROUTINE CONDLOAD(QLIQ,QICE,WTW,DZ,BOTERM,ENTERM,RATE,QNEWLQ,           &
2695                          QNEWIC,QLQOUT,QICOUT,G)
2696
2697!-----------------------------------------------------------------------
2698   IMPLICIT NONE
2699!-----------------------------------------------------------------------
2700!  9/18/88...THIS PRECIPITATION FALLOUT SCHEME IS BASED ON THE SCHEME US
2701!  BY OGURA AND CHO (1973).  LIQUID WATER FALLOUT FROM A PARCEL IS CAL-
2702!  CULATED USING THE EQUATION DQ=-RATE*Q*DT, BUT TO SIMULATE A QUASI-
2703!  CONTINUOUS PROCESS, AND TO ELIMINATE A DEPENDENCY ON VERTICAL
2704!  RESOLUTION THIS IS EXPRESSED AS Q=Q*EXP(-RATE*DZ).
2705
2706      REAL, INTENT(IN   )   :: G
2707      REAL, INTENT(IN   )   :: DZ,BOTERM,ENTERM,RATE
2708      REAL, INTENT(INOUT)   :: QLQOUT,QICOUT,WTW,QLIQ,QICE,QNEWLQ,QNEWIC
2709      REAL :: QTOT,QNEW,QEST,G1,WAVG,CONV,RATIO3,OLDQ,RATIO4,DQ,PPTDRG
2710!
2711      QTOT=QLIQ+QICE                                                   
2712      QNEW=QNEWLQ+QNEWIC                                               
2713!                                                                       
2714!  ESTIMATE THE VERTICAL VELOCITY SO THAT AN AVERAGE VERTICAL VELOCITY
2715!  BE CALCULATED TO ESTIMATE THE TIME REQUIRED FOR ASCENT BETWEEN MODEL
2716!  LEVELS...                                                           
2717!                                                                       
2718      QEST=0.5*(QTOT+QNEW)                                             
2719      G1=WTW+BOTERM-ENTERM-2.*G*DZ*QEST/1.5                             
2720      IF(G1.LT.0.0)G1=0.                                               
2721      WAVG=0.5*(SQRT(WTW)+SQRT(G1))                                     
2722      CONV=RATE*DZ/WAVG               ! KF90  Eq. 9
2723!                                                                       
2724!  RATIO3 IS THE FRACTION OF LIQUID WATER IN FRESH CONDENSATE, RATIO4 IS
2725!  THE FRACTION OF LIQUID WATER IN THE TOTAL AMOUNT OF CONDENSATE INVOLV
2726!  IN THE PRECIPITATION PROCESS - NOTE THAT ONLY 60% OF THE FRESH CONDEN
2727!  SATE IS IS ALLOWED TO PARTICIPATE IN THE CONVERSION PROCESS...       
2728!                                                                       
2729      RATIO3=QNEWLQ/(QNEW+1.E-8)                                       
2730!     OLDQ=QTOT                                                         
2731      QTOT=QTOT+0.6*QNEW                                               
2732      OLDQ=QTOT                                                         
2733      RATIO4=(0.6*QNEWLQ+QLIQ)/(QTOT+1.E-8)                           
2734      QTOT=QTOT*EXP(-CONV)            ! KF90  Eq. 9                                             
2735!                                                                       
2736!  DETERMINE THE AMOUNT OF PRECIPITATION THAT FALLS OUT OF THE UPDRAFT 
2737!  PARCEL AT THIS LEVEL...                                             
2738!                                                                       
2739      DQ=OLDQ-QTOT                                                     
2740      QLQOUT=RATIO4*DQ                                                 
2741      QICOUT=(1.-RATIO4)*DQ                                             
2742!                                                                       
2743!  ESTIMATE THE MEAN LOAD OF CONDENSATE ON THE UPDRAFT IN THE LAYER, CAL
2744!  LATE VERTICAL VELOCITY                                               
2745!                                                                       
2746      PPTDRG=0.5*(OLDQ+QTOT-0.2*QNEW)                                   
2747      WTW=WTW+BOTERM-ENTERM-2.*G*DZ*PPTDRG/1.5                         
2748      IF(ABS(WTW).LT.1.E-4)WTW=1.E-4
2749!                                                                       
2750!  DETERMINE THE NEW LIQUID WATER AND ICE CONCENTRATIONS INCLUDING LOSSE
2751!  DUE TO PRECIPITATION AND GAINS FROM CONDENSATION...                 
2752!                                                                       
2753      QLIQ=RATIO4*QTOT+RATIO3*0.4*QNEW                                 
2754      QICE=(1.-RATIO4)*QTOT+(1.-RATIO3)*0.4*QNEW                       
2755      QNEWLQ=0.                                                         
2756      QNEWIC=0.                                                         
2757
2758   END SUBROUTINE CONDLOAD
2759
2760! ----------------------------------------------------------------------
2761   SUBROUTINE PROF5(EQ,EE,UD)                                       
2762!
2763!***********************************************************************
2764!*****    GAUSSIAN TYPE MIXING PROFILE....******************************
2765!CCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCC
2766!  THIS SUBROUTINE INTEGRATES THE AREA UNDER THE CURVE IN THE GAUSSIAN 
2767!  DISTRIBUTION...THE NUMERICAL APPROXIMATION TO THE INTEGRAL IS TAKEN FROM
2768!  "HANDBOOK OF MATHEMATICAL FUNCTIONS WITH FORMULAS, GRAPHS AND MATHEMATICS TABLES"
2769!  ED. BY ABRAMOWITZ AND STEGUN, NATL BUREAU OF STANDARDS APPLIED
2770!  MATHEMATICS SERIES.  JUNE, 1964., MAY, 1968.                         
2771!                                     JACK KAIN                         
2772!                                     7/6/89                           
2773!  Solves for KF90 Eq. 2
2774!
2775!CCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCC
2776!-----------------------------------------------------------------------
2777   IMPLICIT NONE
2778!-----------------------------------------------------------------------
2779   REAL,         INTENT(IN   )   :: EQ
2780   REAL,         INTENT(INOUT)   :: EE,UD
2781   REAL ::       SQRT2P,A1,A2,A3,P,SIGMA,FE,X,Y,EY,E45,T1,T2,C1,C2
2782
2783      DATA SQRT2P,A1,A2,A3,P,SIGMA,FE/2.506628,0.4361836,-0.1201676,       &
2784           0.9372980,0.33267,0.166666667,0.202765151/                       
2785      X=(EQ-0.5)/SIGMA                                                 
2786      Y=6.*EQ-3.                                                       
2787      EY=EXP(Y*Y/(-2))                                                 
2788      E45=EXP(-4.5)                                                     
2789      T2=1./(1.+P*ABS(Y))                                               
2790      T1=0.500498                                                       
2791      C1=A1*T1+A2*T1*T1+A3*T1*T1*T1                                     
2792      C2=A1*T2+A2*T2*T2+A3*T2*T2*T2                                     
2793      IF(Y.GE.0.)THEN                                                   
2794        EE=SIGMA*(0.5*(SQRT2P-E45*C1-EY*C2)+SIGMA*(E45-EY))-E45*EQ*EQ/2.
2795        UD=SIGMA*(0.5*(EY*C2-E45*C1)+SIGMA*(E45-EY))-E45*(0.5+EQ*EQ/2.-    &
2796           EQ)                                                         
2797      ELSE                                                             
2798        EE=SIGMA*(0.5*(EY*C2-E45*C1)+SIGMA*(E45-EY))-E45*EQ*EQ/2.       
2799        UD=SIGMA*(0.5*(SQRT2P-E45*C1-EY*C2)+SIGMA*(E45-EY))-E45*(0.5+EQ*   &
2800           EQ/2.-EQ)                                                   
2801      ENDIF                                                             
2802      EE=EE/FE                                                         
2803      UD=UD/FE                                                         
2804
2805   END SUBROUTINE PROF5
2806
2807! ------------------------------------------------------------------------
2808   SUBROUTINE TPMIX2DD(p,thes,ts,qs,i,j)
2809!
2810! Lookup table variables:
2811!     INTEGER, PARAMETER :: (KFNT=250,KFNP=220)
2812!     REAL, SAVE, DIMENSION(1:KFNT,1:KFNP) :: TTAB,QSTAB
2813!     REAL, SAVE, DIMENSION(1:KFNP) :: THE0K
2814!     REAL, SAVE, DIMENSION(1:200) :: ALU
2815!     REAL, SAVE :: RDPR,RDTHK,PLUTOP
2816! End of Lookup table variables:
2817!-----------------------------------------------------------------------
2818   IMPLICIT NONE
2819!-----------------------------------------------------------------------
2820   REAL,         INTENT(IN   )   :: P,THES
2821   REAL,         INTENT(INOUT)   :: TS,QS
2822   INTEGER,      INTENT(IN   )   :: i,j     ! avail for debugging
2823   REAL    ::    TP,QQ,BTH,TTH,PP,T00,T10,T01,T11,Q00,Q10,Q01,Q11
2824   INTEGER ::    IPTB,ITHTB
2825   CHARACTER*256 :: MESS
2826!-----------------------------------------------------------------------
2827
2828!
2829!******** LOOKUP TABLE VARIABLES (F77 format)... ****************************
2830!     parameter(kfnt=250,kfnp=220)
2831!
2832!     COMMON/KFLUT/ ttab(kfnt,kfnp),qstab(kfnt,kfnp),the0k(kfnp),        &
2833!                   alu(200),rdpr,rdthk,plutop
2834!***************************************************************
2835!
2836!***********************************************************************
2837!     scaling pressure and tt table index                         
2838!***********************************************************************
2839!
2840      tp=(p-plutop)*rdpr
2841      qq=tp-aint(tp)
2842      iptb=int(tp)+1
2843!
2844!***********************************************************************
2845!              base and scaling factor for the                           
2846!***********************************************************************
2847!
2848!  scaling the and tt table index                                       
2849      bth=(the0k(iptb+1)-the0k(iptb))*qq+the0k(iptb)
2850      tth=(thes-bth)*rdthk
2851      pp   =tth-aint(tth)
2852      ithtb=int(tth)+1
2853!
2854      t00=ttab(ithtb  ,iptb  )
2855      t10=ttab(ithtb+1,iptb  )
2856      t01=ttab(ithtb  ,iptb+1)
2857      t11=ttab(ithtb+1,iptb+1)
2858!
2859      q00=qstab(ithtb  ,iptb  )
2860      q10=qstab(ithtb+1,iptb  )
2861      q01=qstab(ithtb  ,iptb+1)
2862      q11=qstab(ithtb+1,iptb+1)
2863!
2864!***********************************************************************
2865!              parcel temperature and saturation mixing ratio                                       
2866!***********************************************************************
2867!
2868      ts=(t00+(t10-t00)*pp+(t01-t00)*qq+(t00-t10-t01+t11)*pp*qq)
2869!
2870      qs=(q00+(q10-q00)*pp+(q01-q00)*qq+(q00-q10-q01+q11)*pp*qq)
2871!
2872   END SUBROUTINE TPMIX2DD
2873
2874! -----------------------------------------------------------------------
2875  SUBROUTINE ENVIRTHT(P1,T1,Q1,THT1,ALIQ,BLIQ,CLIQ,DLIQ)                       
2876!
2877!-----------------------------------------------------------------------
2878   IMPLICIT NONE
2879!-----------------------------------------------------------------------
2880   REAL,         INTENT(IN   )   :: P1,T1,Q1,ALIQ,BLIQ,CLIQ,DLIQ
2881   REAL,         INTENT(INOUT)   :: THT1
2882   REAL    ::    EE,TLOG,ASTRT,AINC,A1,TP,VALUE,AINTRP,TDPT,TSAT,THT,      &
2883                 T00,P00,C1,C2,C3,C4,C5
2884   INTEGER ::    INDLU
2885!-----------------------------------------------------------------------
2886      DATA T00,P00,C1,C2,C3,C4,C5/273.16,1.E5,3374.6525,2.5403,3114.834,   &
2887           0.278296,1.0723E-3/                                         
2888!                                                                       
2889!  CALCULATE ENVIRONMENTAL EQUIVALENT POTENTIAL TEMPERATURE...         
2890!                                                                       
2891! NOTE: Calculations for mixed/ice phase no longer used...jsk 8/00
2892!        For example, KF90 Eq. 10 no longer used
2893!
2894      EE=Q1*P1/(0.622+Q1)                                             
2895!     TLOG=ALOG(EE/ALIQ)                                             
2896! ...calculate LOG term using lookup table...
2897!
2898      astrt=1.e-3
2899      ainc=0.075
2900      a1=ee/aliq
2901      tp=(a1-astrt)/ainc
2902      indlu=int(tp)+1
2903      value=(indlu-1)*ainc+astrt
2904      aintrp=(a1-value)/ainc
2905      tlog=aintrp*alu(indlu+1)+(1-aintrp)*alu(indlu)
2906!
2907      TDPT=(CLIQ-DLIQ*TLOG)/(BLIQ-TLOG)                               
2908      TSAT=TDPT-(.212+1.571E-3*(TDPT-T00)-4.36E-4*(T1-T00))*(T1-TDPT)
2909      THT=T1*(P00/P1)**(0.2854*(1.-0.28*Q1))                         
2910      THT1=THT*EXP((C1/TSAT-C2)*Q1*(1.+0.81*Q1))                     
2911!
2912  END SUBROUTINE ENVIRTHT                                                             
2913! ***********************************************************************
2914!====================================================================
2915   SUBROUTINE kf_eta_init(RTHCUTEN,RQVCUTEN,RQCCUTEN,RQRCUTEN,      &
2916                     RQICUTEN,RQSCUTEN,NCA,W0AVG,P_QI,P_QS,         &
2917                     SVP1,SVP2,SVP3,SVPT0,                          &
2918                     P_FIRST_SCALAR,restart,allowed_to_read,        &
2919                     ids, ide, jds, jde, kds, kde,                  &
2920                     ims, ime, jms, jme, kms, kme,                  &
2921                     its, ite, jts, jte, kts, kte                   )
2922!--------------------------------------------------------------------
2923   IMPLICIT NONE
2924!--------------------------------------------------------------------
2925   LOGICAL , INTENT(IN)           ::  restart,allowed_to_read
2926   INTEGER , INTENT(IN)           ::  ids, ide, jds, jde, kds, kde, &
2927                                      ims, ime, jms, jme, kms, kme, &
2928                                      its, ite, jts, jte, kts, kte
2929   INTEGER , INTENT(IN)           ::  P_QI,P_QS,P_FIRST_SCALAR
2930
2931   REAL,     DIMENSION( ims:ime , kms:kme , jms:jme ) , INTENT(OUT) ::       &
2932                                                          RTHCUTEN, &
2933                                                          RQVCUTEN, &
2934                                                          RQCCUTEN, &
2935                                                          RQRCUTEN, &
2936                                                          RQICUTEN, &
2937                                                          RQSCUTEN
2938
2939   REAL ,   DIMENSION( ims:ime , kms:kme , jms:jme ) , INTENT(OUT) :: W0AVG
2940
2941   REAL, DIMENSION( ims:ime , jms:jme ), INTENT(INOUT):: NCA
2942
2943   INTEGER :: i, j, k, itf, jtf, ktf
2944   REAL, INTENT(IN)    :: SVP1,SVP2,SVP3,SVPT0
2945
2946   jtf=min0(jte,jde-1)
2947   ktf=min0(kte,kde-1)
2948   itf=min0(ite,ide-1)
2949
2950   IF(.not.restart)THEN
2951
2952      DO j=jts,jtf
2953      DO k=kts,ktf
2954      DO i=its,itf
2955         RTHCUTEN(i,k,j)=0.
2956         RQVCUTEN(i,k,j)=0.
2957         RQCCUTEN(i,k,j)=0.
2958         RQRCUTEN(i,k,j)=0.
2959      ENDDO
2960      ENDDO
2961      ENDDO
2962
2963      IF (P_QI .ge. P_FIRST_SCALAR) THEN
2964         DO j=jts,jtf
2965         DO k=kts,ktf
2966         DO i=its,itf
2967            RQICUTEN(i,k,j)=0.
2968         ENDDO
2969         ENDDO
2970         ENDDO
2971      ENDIF
2972
2973      IF (P_QS .ge. P_FIRST_SCALAR) THEN
2974         DO j=jts,jtf
2975         DO k=kts,ktf
2976         DO i=its,itf
2977            RQSCUTEN(i,k,j)=0.
2978         ENDDO
2979         ENDDO
2980         ENDDO
2981      ENDIF
2982
2983      DO j=jts,jtf
2984      DO i=its,itf
2985         NCA(i,j)=-100.
2986      ENDDO
2987      ENDDO
2988
2989      DO j=jts,jtf
2990      DO k=kts,ktf
2991      DO i=its,itf
2992         W0AVG(i,k,j)=0.
2993      ENDDO
2994      ENDDO
2995      ENDDO
2996
2997   endif
2998 
2999   CALL KF_LUTAB(SVP1,SVP2,SVP3,SVPT0)
3000
3001   END SUBROUTINE kf_eta_init
3002
3003!-------------------------------------------------------
3004
3005      subroutine kf_lutab(SVP1,SVP2,SVP3,SVPT0)
3006!
3007!  This subroutine is a lookup table.
3008!  Given a series of series of saturation equivalent potential
3009!  temperatures, the temperature is calculated.
3010!
3011!--------------------------------------------------------------------
3012   IMPLICIT NONE
3013!--------------------------------------------------------------------
3014! Lookup table variables
3015!     INTEGER, SAVE, PARAMETER :: KFNT=250,KFNP=220
3016!     REAL, SAVE, DIMENSION(1:KFNT,1:KFNP) :: TTAB,QSTAB
3017!     REAL, SAVE, DIMENSION(1:KFNP) :: THE0K
3018!     REAL, SAVE, DIMENSION(1:200) :: ALU
3019!     REAL, SAVE :: RDPR,RDTHK,PLUTOP
3020! End of Lookup table variables
3021
3022     INTEGER :: KP,IT,ITCNT,I
3023     REAL :: DTH,TMIN,TOLER,PBOT,DPR,                               &
3024             TEMP,P,ES,QS,PI,THES,TGUES,THGUES,F0,T1,T0,THGS,F1,DT, &
3025             ASTRT,AINC,A1,THTGS
3026!    REAL    :: ALIQ,BLIQ,CLIQ,DLIQ,SVP1,SVP2,SVP3,SVPT0
3027     REAL    :: ALIQ,BLIQ,CLIQ,DLIQ
3028     REAL, INTENT(IN)    :: SVP1,SVP2,SVP3,SVPT0
3029!
3030! equivalent potential temperature increment
3031      data dth/1./
3032! minimum starting temp
3033      data tmin/150./
3034! tolerance for accuracy of temperature
3035      data toler/0.001/
3036! top pressure (pascals)
3037      plutop=5000.0
3038! bottom pressure (pascals)
3039      pbot=110000.0
3040
3041      ALIQ = SVP1*1000.
3042      BLIQ = SVP2
3043      CLIQ = SVP2*SVPT0
3044      DLIQ = SVP3
3045
3046!
3047! compute parameters
3048!
3049! 1._over_(sat. equiv. theta increment)
3050      rdthk=1./dth
3051! pressure increment
3052!
3053      DPR=(PBOT-PLUTOP)/REAL(KFNP-1)
3054!      dpr=(pbot-plutop)/REAL(kfnp-1)
3055! 1._over_(pressure increment)
3056      rdpr=1./dpr
3057! compute the spread of thes
3058!     thespd=dth*(kfnt-1)
3059!
3060! calculate the starting sat. equiv. theta
3061!
3062      temp=tmin
3063      p=plutop-dpr
3064      do kp=1,kfnp
3065        p=p+dpr
3066        es=aliq*exp((bliq*temp-cliq)/(temp-dliq))
3067        qs=0.622*es/(p-es)
3068        pi=(1.e5/p)**(0.2854*(1.-0.28*qs))
3069        the0k(kp)=temp*pi*exp((3374.6525/temp-2.5403)*qs*        &
3070               (1.+0.81*qs))
3071      enddo   
3072!
3073! compute temperatures for each sat. equiv. potential temp.
3074!
3075      p=plutop-dpr
3076      do kp=1,kfnp
3077        thes=the0k(kp)-dth
3078        p=p+dpr
3079        do it=1,kfnt
3080! define sat. equiv. pot. temp.
3081          thes=thes+dth
3082! iterate to find temperature
3083! find initial guess
3084          if(it.eq.1) then
3085            tgues=tmin
3086          else
3087            tgues=ttab(it-1,kp)
3088          endif
3089          es=aliq*exp((bliq*tgues-cliq)/(tgues-dliq))
3090          qs=0.622*es/(p-es)
3091          pi=(1.e5/p)**(0.2854*(1.-0.28*qs))
3092          thgues=tgues*pi*exp((3374.6525/tgues-2.5403)*qs*      &
3093               (1.+0.81*qs))
3094          f0=thgues-thes
3095          t1=tgues-0.5*f0
3096          t0=tgues
3097          itcnt=0
3098! iteration loop
3099          do itcnt=1,11
3100            es=aliq*exp((bliq*t1-cliq)/(t1-dliq))
3101            qs=0.622*es/(p-es)
3102            pi=(1.e5/p)**(0.2854*(1.-0.28*qs))
3103            thtgs=t1*pi*exp((3374.6525/t1-2.5403)*qs*(1.+0.81*qs))
3104            f1=thtgs-thes
3105            if(abs(f1).lt.toler)then
3106              exit
3107            endif
3108!           itcnt=itcnt+1
3109            dt=f1*(t1-t0)/(f1-f0)
3110            t0=t1
3111            f0=f1
3112            t1=t1-dt
3113          enddo
3114          ttab(it,kp)=t1
3115          qstab(it,kp)=qs
3116        enddo
3117      enddo   
3118!
3119! lookup table for tlog(emix/aliq)
3120!
3121! set up intial values for lookup tables
3122!
3123       astrt=1.e-3
3124       ainc=0.075
3125!
3126       a1=astrt-ainc
3127       do i=1,200
3128         a1=a1+ainc
3129         alu(i)=alog(a1)
3130       enddo   
3131!
3132   END SUBROUTINE KF_LUTAB
3133
3134END MODULE module_cu_kfeta
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.