source: trunk/LMDZ.GENERIC/libf/phystd/moistadj.F90 @ 164

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CHANGEMENT ARBORESCENCE ETAPE 2 -- NON COMPLET

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RevLine 
[135]1      subroutine moistadj(t, pq, pplev, pplay, dtmana, dqmana, ptimestep, rneb)
2
3  use watercommon_h, only: To, RLVTT, RCPD
4
5  implicit none
6
7
8!=====================================================================
9!     
10!     Purpose
11!     -------
12!     Calculates moist convective adjustment by the method of Manabe.
13!     
14!     Authors
15!     -------
16!     Adapted from the LMDTERRE code by R. Wordsworth (2010)
17!     Original author Z. X. Li (1993)
18!     
19!=====================================================================
20
21#include "dimensions.h"
22#include "dimphys.h"
23#include "tracer.h"
24#include "comcstfi.h"
25
26!     Pre-arguments (for universal model)
27      real pq(ngridmx,nlayermx,nqmx)       ! tracer (kg/kg)
28      REAL pdq(ngridmx,nlayermx,nqmx)
29
30      real dqmana(ngridmx,nlayermx,nqmx)   ! tendency of tracers (kg/kg.s-1)
31      REAL dtmana(ngridmx,nlayermx)        ! temperature increment
32
33!     Arguments
34      REAL t(ngridmx,nlayermx)       ! temperature (K)
35      REAL q(ngridmx,nlayermx)       ! humidite specifique (kg/kg)
36      REAL pplev(ngridmx,nlayermx+1) ! pression a inter-couche (Pa)
37      REAL pplay(ngridmx,nlayermx)   ! pression au milieu de couche (Pa)
38
39      REAL d_t(ngridmx,nlayermx)     ! temperature increment
40      REAL d_q(ngridmx,nlayermx)     ! incrementation pour vapeur d'eau
41      REAL d_ql(ngridmx,nlayermx)    ! incrementation pour l'eau liquide
42      REAL rneb(ngridmx,nlayermx) ! cloud fraction
43      REAL ptimestep
44
45!      REAL t_coup
46!      PARAMETER (t_coup=234.0)
47      REAL seuil_vap
48      PARAMETER (seuil_vap=1.0E-10)
49
50!     Local variables
51      INTEGER i, k, iq
52      INTEGER k1, k1p, k2, k2p
53      LOGICAL itest(ngridmx)
54      REAL delta_q(ngridmx, nlayermx)
55      REAL cp_new_t(nlayermx)
56      REAL cp_delta_t(nlayermx)
57      REAL new_qb(nlayermx)
58      REAL v_cptj(nlayermx), v_cptjk1, v_ssig
59      REAL v_cptt(ngridmx,nlayermx), v_p, v_t
60      REAL v_qs(ngridmx,nlayermx), v_qsd(ngridmx,nlayermx)
61      REAL zq1(ngridmx), zq2(ngridmx)
62      REAL gamcpdz(ngridmx,2:nlayermx)
63      REAL zdp, zdpm
64
65      REAL zsat ! super-saturation
66      REAL zflo ! flotabilite
67
68      REAL local_q(ngridmx,nlayermx),local_t(ngridmx,nlayermx)
69
70      REAL zdelta, zcor, zcvm5
71
72      REAL dEtot, dqtot, masse ! conservation diagnostics
73      real dL1tot, dL2tot
74
75!     Indices of water vapour and water ice tracers
76      INTEGER,SAVE :: i_h2o=0  ! water vapour
77      INTEGER,SAVE :: i_ice=0  ! water ice
78
79      LOGICAL firstcall
80      SAVE firstcall
81
82      DATA firstcall /.TRUE./
83
84      IF (firstcall) THEN
85
86         i_h2o=igcm_h2o_vap
87         i_ice=igcm_h2o_ice
88       
89         write(*,*) "rain: i_ice=",i_ice
90         write(*,*) "      i_h2o=",i_h2o
91
92         firstcall = .FALSE.
93      ENDIF
94
95!     GCM -----> subroutine variables
96      DO k = 1, nlayermx
97      DO i = 1, ngridmx
98
99         q(i,k)    = pq(i,k,i_h2o)
100
101         if(q(i,k).lt.0.)then
102            q(i,k)=0.0
103         endif
104         DO iq = 1, nqmx
105            dqmana(i,k,iq)=0.0
106         ENDDO
107      ENDDO
108      ENDDO
109
110      DO k = 1, nlayermx
111      DO i = 1, ngridmx
112         local_q(i,k) = q(i,k)
113         local_t(i,k) = t(i,k)
114         rneb(i,k) = 0.0
115         d_ql(i,k) = 0.0
116         d_t(i,k)  = 0.0
117         d_q(i,k)  = 0.0
118      ENDDO
119      ENDDO
120
121!     Calculate v_cptt
122      DO k = 1, nlayermx
123         DO i = 1, ngridmx
124            v_cptt(i,k) = RCPD * local_t(i,k)
125         ENDDO
126      ENDDO
127
128      DO k = 1, nlayermx
129         DO i = 1, ngridmx
130            v_cptt(i,k) = RCPD * local_t(i,k)
131            v_t = local_t(i,k)
132            v_p = pplay(i,k)
133
134            call watersat_2(v_t,v_p,v_qs(i,k))
135            call watersat_grad(v_t,v_qs(i,k),v_qsd(i,k))
136         ENDDO
137      ENDDO
138
139!     TEST: RH DIAGNOSTIC
140!      DO k = 1, nlayermx
141!         DO i = 1, ngridmx
142!            v_t = local_t(i,k)
143!            IF (v_t.LT.t_coup) THEN
144!               print*,'RHs=',q(i,k) / v_qs(i,k)
145!            ELSE
146!               print*,'RHl=',q(i,k) / v_qs(i,k)
147!            ENDIF
148!         ENDDO
149!      ENDDO
150
151!     Calculate Gamma * Cp * dz: (gamma is the critical gradient)
152      DO k = 2, nlayermx
153         DO i = 1, ngridmx
154            zdp = pplev(i,k)-pplev(i,k+1)
155            zdpm = pplev(i,k-1)-pplev(i,k)
156!         gamcpdz(i,k) = ( ( RD/RCPD /(zdpm+zdp) *
157            gamcpdz(i,k) = ( ( R/RCPD /(zdpm+zdp) *             &
158                (v_cptt(i,k-1)*zdpm + v_cptt(i,k)*zdp)          &
159                +RLVTT /(zdpm+zdp) *                            &
160                (v_qs(i,k-1)*zdpm + v_qs(i,k)*zdp)              &
161                )* (pplay(i,k-1)-pplay(i,k)) / pplev(i,k) )     &
162                / (1.0+(v_qsd(i,k-1)*zdpm+                      &
163                v_qsd(i,k)*zdp)/(zdpm+zdp) )                   
164         ENDDO
165      ENDDO
166
167!------------------------------------ modification of unstable profile
168      DO 9999 i = 1, ngridmx
169      itest(i) = .FALSE.
170
171!        print*,'we in the loop'
172!        stop   
173
174      k1 = 0
175      k2 = 1
176
177  810 CONTINUE ! look for k1, the base of the column
178      k2 = k2 + 1
179      IF (k2 .GT. nlayermx) GOTO 9999
180      zflo = v_cptt(i,k2-1) - v_cptt(i,k2) - gamcpdz(i,k2)
181      zsat=(local_q(i,k2-1)-v_qs(i,k2-1))*(pplev(i,k2-1)-pplev(i,k2))   &
182         +(local_q(i,k2)-v_qs(i,k2))*(pplev(i,k2)-pplev(i,k2+1))
183
184      IF ( zflo.LE.0.0 .OR. zsat.LE.0.0 ) GOTO 810
185      k1 = k2 - 1
186      itest(i) = .TRUE.
187
188  820 CONTINUE !! look for k2, the top of the column
189      IF (k2 .EQ. nlayermx) GOTO 821
190      k2p = k2 + 1
191      zsat=zsat+(pplev(i,k2p)-pplev(i,k2p+1))*(local_q(i,k2p)-v_qs(i,k2p))
192      zflo = v_cptt(i,k2p-1) - v_cptt(i,k2p) - gamcpdz(i,k2p)
193
194      IF (zflo.LE.0.0 .OR. zsat.LE.0.0) GOTO 821
195      k2 = k2p
196      GOTO 820
197  821 CONTINUE
198
199!------------------------------------------------------ local adjustment
200  830 CONTINUE ! actual adjustment
201      v_cptj(k1) = 0.0
202      zdp = pplev(i,k1)-pplev(i,k1+1)
203      v_cptjk1 = ( (1.0+v_qsd(i,k1))*(v_cptt(i,k1)+v_cptj(k1))        &
204                    + RLVTT*(local_q(i,k1)-v_qs(i,k1)) ) * zdp
205      v_ssig = zdp * (1.0+v_qsd(i,k1))
206
207      k1p = k1 + 1
208      DO k = k1p, k2
209         zdp = pplev(i,k)-pplev(i,k+1)
210         v_cptj(k) = v_cptj(k-1) + gamcpdz(i,k)
211         v_cptjk1 = v_cptjk1 + zdp                                    &
212                  * ( (1.0+v_qsd(i, k))*(v_cptt(i,k)+v_cptj(k))       &
213                    + RLVTT*(local_q(i,k)-v_qs(i,k)) )       
214         v_ssig = v_ssig + zdp *(1.0+v_qsd(i,k))
215      ENDDO
216
217
218      ! this right here is where the adjustment is done???
219      DO k = k1, k2
220         cp_new_t(k) = v_cptjk1/v_ssig - v_cptj(k)
221         cp_delta_t(k) = cp_new_t(k) - v_cptt(i,k)
222         new_qb(k) = v_qs(i,k) + v_qsd(i,k)*cp_delta_t(k)/RLVTT
223         local_q(i,k) = new_qb(k)
224         local_t(i,k) = cp_new_t(k) / RCPD
225      ENDDO
226
227!--------------------------------------------------- sounding downwards
228!              -- we refine the prognostic variables in
229!              -- the layer about to be adjusted
230
231      DO k = k1, k2
232         v_cptt(i,k) = RCPD * local_t(i,k)
233         v_t = local_t(i,k)
234         v_p = pplay(i,k)
235
236!           IF (v_t.LT.t_coup) THEN
237!              v_qs(i,k) = qsats(v_t) / v_p
238!              v_qsd(i,k) = dqsats(v_t,v_qs(i,k))
239!           ELSE
240!              v_qs(i,k) = qsatl(v_t) / v_p
241!              v_qsd(i,k) = dqsatl(v_t,v_qs(i,k))
242!           ENDIF
243
244         call watersat_2(v_t,v_p,v_qs(i,k))
245         call watersat_grad(v_t,v_qs(i,k),v_qsd(i,k))
246
247      ENDDO
248      DO k = 2, nlayermx
249         zdpm = pplev(i,k-1) - pplev(i,k)
250         zdp = pplev(i,k) - pplev(i,k+1)
251!         gamcpdz(i,k) = ( ( RD/RCPD /(zdpm+zdp) *
252         gamcpdz(i,k) = ( ( R/RCPD /(zdpm+zdp) *                       &
253                           (v_cptt(i,k-1)*zdpm+v_cptt(i,k)*zdp)        &
254                          +RLVTT /(zdpm+zdp) *                         &
255                           (v_qs(i,k-1)*zdpm+v_qs(i,k)*zdp)             &
256                         )* (pplay(i,k-1)-pplay(i,k)) / pplev(i,k) )    &
257                     / (1.0+(v_qsd(i,k-1)*zdpm+v_qsd(i,k)*zdp)         &
258                           /(zdpm+zdp) )
259      ENDDO
260
261!     Test to see if we've reached the bottom
262
263      IF (k1 .EQ. 1) GOTO 841 ! yes we have!
264      zflo = v_cptt(i,k1-1) - v_cptt(i,k1) - gamcpdz(i,k1)
265      zsat=(local_q(i,k1-1)-v_qs(i,k1-1))*(pplev(i,k1-1)-pplev(i,k1))   &
266        + (local_q(i,k1)-v_qs(i,k1))*(pplev(i,k1)-pplev(i,k1+1))
267      IF (zflo.LE.0.0 .OR. zsat.LE.0.0) GOTO 841 ! yes we have!
268
269  840 CONTINUE
270      k1 = k1 - 1
271      IF (k1 .EQ. 1) GOTO 830 ! GOTO 820 (a tester, Z.X.Li, mars 1995)
272      zsat = zsat + (local_q(i,k1-1)-v_qs(i,k1-1))               &
273                  *(pplev(i,k1-1)-pplev(i,k1))
274      zflo = v_cptt(i,k1-1) - v_cptt(i,k1) - gamcpdz(i,k1)
275      IF (zflo.GT.0.0 .AND. zsat.GT.0.0) THEN
276         GOTO 840
277      ELSE
278         GOTO 830 ! GOTO 820 (a tester, Z.X.Li, mars 1995)
279      ENDIF
280  841 CONTINUE
281
282      GOTO 810 ! look for other layers higher up
283
284 9999 CONTINUE ! loop over all the points
285
286!      print*,'k1=',k1
287!      print*,'k2=',k2
288
289!      print*,'local_t=',local_t
290!      print*,'v_cptt=',v_cptt
291!      print*,'gamcpdz=',gamcpdz
292
293!-----------------------------------------------------------------------
294! Determine the cloud fraction (hypothese: la nebulosite a lieu
295! a l'endroit ou la vapeur d'eau est diminuee par l'ajustement):
296
297      DO k = 1, nlayermx
298      DO i = 1, ngridmx
299         IF (itest(i)) THEN
300         delta_q(i,k) = local_q(i,k) - q(i,k)
301         IF (delta_q(i,k).LT.0.) rneb(i,k)  = 1.0
302         ENDIF
303      ENDDO
304      ENDDO
305
306! Distribuer l'eau condensee en eau liquide nuageuse (hypothese:
307! l'eau liquide est distribuee aux endroits ou la vapeur d'eau
308! diminue et d'une maniere proportionnelle a cet diminution):
309
310      DO i = 1, ngridmx
311         IF (itest(i)) THEN
312         zq1(i) = 0.0
313         zq2(i) = 0.0
314         ENDIF
315      ENDDO
316      DO k = 1, nlayermx
317      DO i = 1, ngridmx
318         IF (itest(i)) THEN
319         zdp = pplev(i,k)-pplev(i,k+1)
320         zq1(i) = zq1(i) - delta_q(i,k) * zdp
321         zq2(i) = zq2(i) - MIN(0.0, delta_q(i,k)) * zdp
322         ENDIF
323      ENDDO
324      ENDDO
325      DO k = 1, nlayermx
326      DO i = 1, ngridmx
327         IF (itest(i)) THEN
328         IF (zq2(i).NE.0.0) &
329           d_ql(i,k) = - MIN(0.0,delta_q(i,k))*zq1(i)/zq2(i)
330         ENDIF
331      ENDDO
332      ENDDO
333
334      DO k = 1, nlayermx
335      DO i = 1, ngridmx
336          local_q(i, k) = MAX(local_q(i, k), seuil_vap)
337      ENDDO
338      ENDDO
339
340      DO k = 1, nlayermx
341      DO i = 1, ngridmx
342         d_t(i,k) = local_t(i,k) - t(i,k)
343         d_q(i,k) = local_q(i,k) - q(i,k)
344      ENDDO
345      ENDDO
346
347!     now subroutine -----> GCM variables
348      DO k = 1, nlayermx
349         DO i = 1, ngridmx
350           
351            dtmana(i,k)       = d_t(i,k)/ptimestep
352            dqmana(i,k,i_h2o) = d_q(i,k)/ptimestep
353            dqmana(i,k,i_ice) = d_ql(i,k)/ptimestep
354         
355         ENDDO
356      ENDDO
357
358!      print*,'IN MANABE:'
359!      print*,'pplev=',pplev
360!      print*,'t=',t
361!      print*,'d_t=',d_t
362!      print*,'d_q=',d_q
363!      print*,'d_ql=',d_ql
364!      print*,'i_h2o=',i_h2o
365!      print*,'i_ice=',i_ice
366
367!      print*,'IN MANABE:'
368!      print*,'d_q=',d_q
369!      print*,'d_ql=',d_ql
370!      print*,'dtmana=',d_t
371!     stop
372!      print*,'gamcpdz at end=',gamcpdz
373      !  stop   
374
375!     Some conservation diagnostics...
376      dEtot=0.0
377      dL1tot=0.0
378      dL2tot=0.0
379      dqtot=0.0
380      masse=0.0
381      DO k = 1, nlayermx
382         DO i = 1, ngridmx
383
384            masse = (pplev(i,k) - pplev(i,k+1))/g
385
386            dEtot  = dEtot  + cpp*d_t(i,k)*masse
387            dL1tot = dL1tot + RLVTT*d_ql(i,k)*masse
388            dL2tot = dL2tot + RLVTT*d_q(i,k)*masse ! is this line necessary?
389
390            dqtot = dqtot + (d_q(i,k) + d_ql(i,k))*masse
391
392         ENDDO
393      ENDDO
394
395        print*,'In manabe energy change=',dEtot
396        print*,'In manabe condense energy change 1 =',dL1tot
397        print*,'In manabe condense energy change 2 =',dL2tot
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399
400      RETURN
401      END
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