source: trunk/LMDZ.GENERIC/libf/phystd/vdifc.F @ 526

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Option added to output k.out in 1D at lastcall

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Line 
1      subroutine vdifc(ngrid,nlay,nq,rnat,ppopsk,         
2     &     ptimestep,pcapcal,lecrit,                       
3     &     pplay,pplev,pzlay,pzlev,pz0,
4     &     pu,pv,ph,pq,ptsrf,pemis,pqsurf,
5     &     pdufi,pdvfi,pdhfi,pdqfi,pfluxsrf,
6     &     pdudif,pdvdif,pdhdif,pdtsrf,pq2,
7     &     pdqdif,pdqsdif,lastcall)
8
9      use watercommon_h, only : RLVTT, To, RCPD, mx_eau_sol
10
11      implicit none
12
13!==================================================================
14!     
15!     Purpose
16!     -------
17!     Turbulent diffusion (mixing) for pot. T, U, V and tracers
18!     
19!     Implicit scheme
20!     We start by adding to variables x the physical tendencies
21!     already computed. We resolve the equation:
22!
23!     x(t+1) =  x(t) + dt * (dx/dt)phys(t)  +  dt * (dx/dt)difv(t+1)
24!     
25!     Authors
26!     -------
27!     F. Hourdin, F. Forget, R. Fournier (199X)
28!     R. Wordsworth, B. Charnay (2010)
29!     
30!==================================================================
31
32!-----------------------------------------------------------------------
33!     declarations
34!     ------------
35
36#include "dimensions.h"
37#include "dimphys.h"
38#include "comcstfi.h"
39#include "callkeys.h"
40#include "surfdat.h"
41#include "comgeomfi.h"
42#include "tracer.h"
43
44#include "watercap.h"
45
46!     arguments
47!     ---------
48      INTEGER ngrid,nlay
49      REAL ptimestep
50      REAL pplay(ngrid,nlay),pplev(ngrid,nlay+1)
51      REAL pzlay(ngrid,nlay),pzlev(ngrid,nlay+1)
52      REAL pu(ngrid,nlay),pv(ngrid,nlay),ph(ngrid,nlay)
53      REAL ptsrf(ngrid),pemis(ngrid)
54      REAL pdufi(ngrid,nlay),pdvfi(ngrid,nlay),pdhfi(ngrid,nlay)
55      REAL pfluxsrf(ngrid)
56      REAL pdudif(ngrid,nlay),pdvdif(ngrid,nlay),pdhdif(ngrid,nlay)
57      REAL pdtsrf(ngrid),pcapcal(ngrid)
58      REAL pq2(ngrid,nlay+1)
59     
60      integer rnat(ngrid)     
61
62!     Arguments added for condensation
63      REAL ppopsk(ngrid,nlay)
64      logical lecrit
65      REAL pz0
66
67!     Tracers
68!     --------
69      integer nq
70      real pqsurf(ngrid,nq)
71      real pq(ngrid,nlay,nq), pdqfi(ngrid,nlay,nq)
72      real pdqdif(ngrid,nlay,nq)
73      real pdqsdif(ngrid,nq)
74     
75!     local
76!     -----
77      integer ilev,ig,ilay,nlev
78
79      REAL z4st,zdplanck(ngridmx)
80      REAL zkv(ngridmx,nlayermx+1),zkh(ngridmx,nlayermx+1)
81      REAL zcdv(ngridmx),zcdh(ngridmx)
82      REAL zcdv_true(ngridmx),zcdh_true(ngridmx)
83      REAL zu(ngridmx,nlayermx),zv(ngridmx,nlayermx)
84      REAL zh(ngridmx,nlayermx)
85      REAL ztsrf2(ngridmx)
86      REAL z1(ngridmx),z2(ngridmx)
87      REAL za(ngridmx,nlayermx),zb(ngridmx,nlayermx)
88      REAL zb0(ngridmx,nlayermx)
89      REAL zc(ngridmx,nlayermx),zd(ngridmx,nlayermx)
90      REAL zcst1
91      REAL zu2!, a
92      REAL zcq(ngridmx,nlayermx),zdq(ngridmx,nlayermx)
93      REAL evap(ngridmx)
94      REAL zcq0(ngridmx),zdq0(ngridmx)
95      REAL zx_alf1(ngridmx),zx_alf2(ngridmx)
96
97      LOGICAL firstcall
98      SAVE firstcall
99     
100      LOGICAL lastcall
101
102!     variables added for CO2 condensation
103!     ------------------------------------
104      REAL hh                   !, zhcond(ngridmx,nlayermx)
105!     REAL latcond,tcond1mb
106!     REAL acond,bcond
107!     SAVE acond,bcond
108!     DATA latcond,tcond1mb/5.9e5,136.27/
109
110!     Tracers
111!     -------
112      INTEGER iq
113      REAL zq(ngridmx,nlayermx,nqmx)
114      REAL zq1temp(ngridmx)
115      REAL rho(ngridmx)         ! near-surface air density
116      REAL qsat(ngridmx)
117      DATA firstcall/.true./
118      REAL kmixmin
119
120!     Variables added for implicit latent heat inclusion
121!     --------------------------------------------------
122      real latconst, dqsat(ngridmx), qsat_temp1, qsat_temp2
123      real z1_Tdry(ngridmx), z2_Tdry(ngridmx)
124      real z1_T(ngridmx), z2_T(ngridmx)
125      real zb_T(ngridmx)
126      real zc_T(ngridmx,nlayermx)
127      real zd_T(ngridmx,nlayermx)
128      real lat1(ngridmx), lat2(ngridmx)
129      real surfh2otot
130      logical surffluxdiag
131      integer isub ! sub-loop for precision
132
133      integer ivap, iice ! also make liq for clarity on surface...
134      save ivap, iice
135
136      real, parameter :: sigma=5.67e-8
137      real, parameter :: karman=0.4
138      real cd0, roughratio
139
140      logical forceWC
141      real masse, Wtot, Wdiff
142
143      real dqsdif_total(ngrid)
144      real zq0(ngrid)
145
146      forceWC=.true.
147!      forceWC=.false.
148
149
150!     Coherence test
151!     --------------
152
153      IF (firstcall) THEN
154!         IF(ngrid.NE.ngridmx) THEN
155!            PRINT*,'STOP dans vdifc'
156!            PRINT*,'probleme de dimensions :'
157!            PRINT*,'ngrid  =',ngrid
158!            PRINT*,'ngridmx  =',ngridmx
159!            STOP
160!         ENDIF
161!     To compute: Tcond= 1./(bcond-acond*log(.0095*p)) (p in pascal)
162!     bcond=1./tcond1mb
163!     acond=r/latcond
164!     PRINT*,'In vdifc: Tcond(P=1mb)=',tcond1mb,' Lcond=',latcond
165!     PRINT*,'          acond,bcond',acond,bcond
166
167         if(water)then
168!                iliq=igcm_h2o_vap
169                ivap=igcm_h2o_vap
170                iice=igcm_h2o_ice ! simply to make the code legible               
171                                  ! to be generalised later
172         endif
173
174         if(ngridmx.ne.1)then
175            if(nonideal)then
176               print*,'Nonideal doesnt work yet in 3D!!!'
177               call abort
178            endif
179         endif
180
181         firstcall=.false.
182      ENDIF
183
184!-----------------------------------------------------------------------
185!     1. Initialisation
186!     -----------------
187
188      nlev=nlay+1
189
190!     Calculate rho*dz and dt*rho/dz=dt*rho**2 g/dp
191!     with rho=p/RT=p/ (R Theta) (p/ps)**kappa
192!     ---------------------------------------------
193
194      DO ilay=1,nlay
195         DO ig=1,ngrid
196            za(ig,ilay)=(pplev(ig,ilay)-pplev(ig,ilay+1))/g
197         ENDDO
198      ENDDO
199
200      zcst1=4.*g*ptimestep/(R*R)
201      DO ilev=2,nlev-1
202         DO ig=1,ngrid
203            zb0(ig,ilev)=pplev(ig,ilev)*
204     s           (pplev(ig,1)/pplev(ig,ilev))**rcp /
205     s           (ph(ig,ilev-1)+ph(ig,ilev))
206            zb0(ig,ilev)=zcst1*zb0(ig,ilev)*zb0(ig,ilev)/
207     s           (pplay(ig,ilev-1)-pplay(ig,ilev))
208         ENDDO
209      ENDDO
210      DO ig=1,ngrid
211         zb0(ig,1)=ptimestep*pplev(ig,1)/(R*ptsrf(ig))
212      ENDDO
213
214      dqsdif_total(:)=0.0
215
216!-----------------------------------------------------------------------
217!     2. Add the physical tendencies computed so far
218!     ----------------------------------------------
219
220      DO ilev=1,nlay
221         DO ig=1,ngrid
222            zu(ig,ilev)=pu(ig,ilev)+pdufi(ig,ilev)*ptimestep
223            zv(ig,ilev)=pv(ig,ilev)+pdvfi(ig,ilev)*ptimestep
224            zh(ig,ilev)=ph(ig,ilev)+pdhfi(ig,ilev)*ptimestep
225         ENDDO
226      ENDDO
227      if(tracer) then
228         DO iq =1, nq
229            DO ilev=1,nlay
230               DO ig=1,ngrid
231                  zq(ig,ilev,iq)=pq(ig,ilev,iq) +
232     &                 pdqfi(ig,ilev,iq)*ptimestep
233               ENDDO
234            ENDDO
235         ENDDO
236      end if
237
238!-----------------------------------------------------------------------
239!     3. Turbulence scheme
240!     --------------------
241!
242!     Source of turbulent kinetic energy at the surface
243!     -------------------------------------------------
244!     Formula is Cd_0 = (karman / log[1+z1/z0])^2
245
246      DO ig=1,ngrid
247         roughratio = 1.E+0 + pzlay(ig,1)/pz0
248         cd0 = karman/log(roughratio)
249         cd0 = cd0*cd0
250         zcdv_true(ig) = cd0
251         zcdh_true(ig) = cd0
252      ENDDO
253
254      DO ig=1,ngrid
255         zu2=pu(ig,1)*pu(ig,1)+pv(ig,1)*pv(ig,1)
256         zcdv(ig)=zcdv_true(ig)*sqrt(zu2)
257         zcdh(ig)=zcdh_true(ig)*sqrt(zu2)
258      ENDDO
259
260!     Turbulent diffusion coefficients in the boundary layer
261!     ------------------------------------------------------
262
263      call vdif_kc(ptimestep,g,pzlev,pzlay
264     &     ,pu,pv,ph,zcdv_true
265     &     ,pq2,zkv,zkh)
266
267!     Adding eddy mixing to mimic 3D general circulation in 1D
268!     R. Wordsworth & F. Forget (2010)
269      if ((ngrid.eq.1)) then
270         kmixmin = 1.0e-2       ! minimum eddy mix coeff in 1D
271         do ilev=1,nlay
272            do ig=1,ngrid
273               !zkh(ig,ilev) = 1.0
274               zkh(ig,ilev) = max(kmixmin,zkh(ig,ilev))
275               zkv(ig,ilev) = max(kmixmin,zkv(ig,ilev))
276            end do
277         end do
278      end if
279
280!-----------------------------------------------------------------------
281!     4. Implicit inversion of u
282!     --------------------------
283
284!     u(t+1) =  u(t) + dt * {(du/dt)phys}(t)  +  dt * {(du/dt)difv}(t+1)
285!     avec
286!     /zu/ = u(t) + dt * {(du/dt)phys}(t)   (voir paragraphe 2.)
287!     et
288!     dt * {(du/dt)difv}(t+1) = dt * {(d/dz)[ Ku (du/dz) ]}(t+1)
289!     donc les entrees sont /zcdv/ pour la condition a la limite sol
290!     et /zkv/ = Ku
291     
292      CALL multipl((nlay-1)*ngrid,zkv(1,2),zb0(1,2),zb(1,2))
293      CALL multipl(ngrid,zcdv,zb0,zb)
294
295      DO ig=1,ngrid
296         z1(ig)=1./(za(ig,nlay)+zb(ig,nlay))
297         zc(ig,nlay)=za(ig,nlay)*zu(ig,nlay)*z1(ig)
298         zd(ig,nlay)=zb(ig,nlay)*z1(ig)
299      ENDDO
300
301      DO ilay=nlay-1,1,-1
302         DO ig=1,ngrid
303            z1(ig)=1./(za(ig,ilay)+zb(ig,ilay)+
304     $           zb(ig,ilay+1)*(1.-zd(ig,ilay+1)))
305            zc(ig,ilay)=(za(ig,ilay)*zu(ig,ilay)+
306     $           zb(ig,ilay+1)*zc(ig,ilay+1))*z1(ig)
307            zd(ig,ilay)=zb(ig,ilay)*z1(ig)
308         ENDDO
309      ENDDO
310
311      DO ig=1,ngrid
312         zu(ig,1)=zc(ig,1)
313      ENDDO
314      DO ilay=2,nlay
315         DO ig=1,ngrid
316            zu(ig,ilay)=zc(ig,ilay)+zd(ig,ilay)*zu(ig,ilay-1)
317         ENDDO
318      ENDDO
319
320!-----------------------------------------------------------------------
321!     5. Implicit inversion of v
322!     --------------------------
323
324!     v(t+1) =  v(t) + dt * {(dv/dt)phys}(t)  +  dt * {(dv/dt)difv}(t+1)
325!     avec
326!     /zv/ = v(t) + dt * {(dv/dt)phys}(t)   (voir paragraphe 2.)
327!     et
328!     dt * {(dv/dt)difv}(t+1) = dt * {(d/dz)[ Kv (dv/dz) ]}(t+1)
329!     donc les entrees sont /zcdv/ pour la condition a la limite sol
330!     et /zkv/ = Kv
331
332      DO ig=1,ngrid
333         z1(ig)=1./(za(ig,nlay)+zb(ig,nlay))
334         zc(ig,nlay)=za(ig,nlay)*zv(ig,nlay)*z1(ig)
335         zd(ig,nlay)=zb(ig,nlay)*z1(ig)
336      ENDDO
337
338      DO ilay=nlay-1,1,-1
339         DO ig=1,ngrid
340            z1(ig)=1./(za(ig,ilay)+zb(ig,ilay)+
341     $           zb(ig,ilay+1)*(1.-zd(ig,ilay+1)))
342            zc(ig,ilay)=(za(ig,ilay)*zv(ig,ilay)+
343     $           zb(ig,ilay+1)*zc(ig,ilay+1))*z1(ig)
344            zd(ig,ilay)=zb(ig,ilay)*z1(ig)
345         ENDDO
346      ENDDO
347
348      DO ig=1,ngrid
349         zv(ig,1)=zc(ig,1)
350      ENDDO
351      DO ilay=2,nlay
352         DO ig=1,ngrid
353            zv(ig,ilay)=zc(ig,ilay)+zd(ig,ilay)*zv(ig,ilay-1)
354         ENDDO
355      ENDDO
356
357!----------------------------------------------------------------------------
358!     6. Implicit inversion of h, not forgetting the coupling with the ground
359
360!     h(t+1) =  h(t) + dt * {(dh/dt)phys}(t)  +  dt * {(dh/dt)difv}(t+1)
361!     avec
362!     /zh/ = h(t) + dt * {(dh/dt)phys}(t)   (voir paragraphe 2.)
363!     et
364!     dt * {(dh/dt)difv}(t+1) = dt * {(d/dz)[ Kh (dh/dz) ]}(t+1)
365!     donc les entrees sont /zcdh/ pour la condition de raccord au sol
366!     et /zkh/ = Kh
367
368!     Using the wind modified by friction for lifting and sublimation
369!     ---------------------------------------------------------------
370         DO ig=1,ngrid
371            zu2      = zu(ig,1)*zu(ig,1)+zv(ig,1)*zv(ig,1)
372            zcdv(ig) = zcdv_true(ig)*sqrt(zu2)
373            zcdh(ig) = zcdh_true(ig)*sqrt(zu2)
374         ENDDO
375
376      CALL multipl((nlay-1)*ngrid,zkh(1,2),zb0(1,2),zb(1,2))
377      CALL multipl(ngrid,zcdh,zb0,zb)
378
379      DO ig=1,ngrid
380         z1(ig)=1./(za(ig,nlay)+zb(ig,nlay))
381         zc(ig,nlay)=za(ig,nlay)*zh(ig,nlay)*z1(ig)
382         zd(ig,nlay)=zb(ig,nlay)*z1(ig)
383      ENDDO
384
385      DO ilay=nlay-1,2,-1
386         DO ig=1,ngrid
387            z1(ig)=1./(za(ig,ilay)+zb(ig,ilay)+
388     &           zb(ig,ilay+1)*(1.-zd(ig,ilay+1)))
389            zc(ig,ilay)=(za(ig,ilay)*zh(ig,ilay)+
390     &           zb(ig,ilay+1)*zc(ig,ilay+1))*z1(ig)
391            zd(ig,ilay)=zb(ig,ilay)*z1(ig)
392         ENDDO
393      ENDDO
394
395      DO ig=1,ngrid
396         z1(ig)=1./(za(ig,1)+zb(ig,1)+
397     &        zb(ig,2)*(1.-zd(ig,2)))
398         zc(ig,1)=(za(ig,1)*zh(ig,1)+
399     &        zb(ig,2)*zc(ig,2))*z1(ig)
400         zd(ig,1)=zb(ig,1)*z1(ig)
401      ENDDO
402
403!     Calculate (d Planck / dT) at the interface temperature
404!     ------------------------------------------------------
405
406      z4st=4.0*sigma*ptimestep
407      DO ig=1,ngrid
408         zdplanck(ig)=z4st*pemis(ig)*ptsrf(ig)*ptsrf(ig)*ptsrf(ig)
409      ENDDO
410
411!     Calculate temperature tendency at the interface (dry case)
412!     ----------------------------------------------------------
413!     Sum of fluxes at interface at time t + \delta t gives change in T:
414!       radiative fluxes
415!       turbulent convective (sensible) heat flux
416!       flux (if any) from subsurface
417
418      if(.not.water) then
419
420         DO ig=1,ngrid
421
422            z1(ig) = pcapcal(ig)*ptsrf(ig) + cpp*zb(ig,1)*zc(ig,1)
423     &           + zdplanck(ig)*ptsrf(ig) + pfluxsrf(ig)*ptimestep
424            z2(ig) = pcapcal(ig) + cpp*zb(ig,1)*(1.-zd(ig,1))
425     &           +zdplanck(ig)
426            ztsrf2(ig) = z1(ig) / z2(ig)
427            pdtsrf(ig) = (ztsrf2(ig) - ptsrf(ig))/ptimestep
428            zh(ig,1)   = zc(ig,1) + zd(ig,1)*ztsrf2(ig)
429         ENDDO
430
431!     Recalculate temperature to top of atmosphere, starting from ground
432!     ------------------------------------------------------------------
433
434         DO ilay=2,nlay
435            DO ig=1,ngrid
436               hh = zh(ig,ilay-1)
437               zh(ig,ilay)=zc(ig,ilay)+zd(ig,ilay)*hh
438            ENDDO
439         ENDDO
440
441      endif                     ! not water
442
443!-----------------------------------------------------------------------
444!     TRACERS (no vapour)
445!     -------
446
447      if(tracer) then
448
449!     Calculate vertical flux from the bottom to the first layer (dust)
450!     -----------------------------------------------------------------
451         do ig=1,ngridmx 
452            rho(ig) = zb0(ig,1) /ptimestep
453         end do
454
455         call zerophys(ngrid*nq,pdqsdif)
456
457!     Implicit inversion of q
458!     -----------------------
459         do iq=1,nq
460
461            if (iq.ne.igcm_h2o_vap) then
462
463               DO ig=1,ngrid
464                  z1(ig)=1./(za(ig,nlay)+zb(ig,nlay))
465                  zcq(ig,nlay)=za(ig,nlay)*zq(ig,nlay,iq)*z1(ig)
466                  zdq(ig,nlay)=zb(ig,nlay)*z1(ig)
467               ENDDO
468           
469               DO ilay=nlay-1,2,-1
470                  DO ig=1,ngrid
471                     z1(ig)=1./(za(ig,ilay)+zb(ig,ilay)+
472     &                    zb(ig,ilay+1)*(1.-zdq(ig,ilay+1)))
473                     zcq(ig,ilay)=(za(ig,ilay)*zq(ig,ilay,iq)+
474     &                    zb(ig,ilay+1)*zcq(ig,ilay+1))*z1(ig)
475                     zdq(ig,ilay)=zb(ig,ilay)*z1(ig)
476                  ENDDO
477               ENDDO
478
479               if ((water).and.(iq.eq.iice)) then
480                  ! special case for water ice tracer: do not include
481                  ! h2o ice tracer from surface (which is set when handling
482                  ! h2o vapour case (see further down).
483                  ! zb(ig,1)=0 if iq ne ivap
484                  DO ig=1,ngrid
485                     z1(ig)=1./(za(ig,1)+
486     &                    zb(ig,2)*(1.-zdq(ig,2)))
487                     zcq(ig,1)=(za(ig,1)*zq(ig,1,iq)+
488     &                    zb(ig,2)*zcq(ig,2))*z1(ig)
489                  ENDDO
490               else             ! general case
491                  DO ig=1,ngrid
492                     z1(ig)=1./(za(ig,1)+
493     &                    zb(ig,2)*(1.-zdq(ig,2)))
494                     zcq(ig,1)=(za(ig,1)*zq(ig,1,iq)+
495     &                    zb(ig,2)*zcq(ig,2)
496     &                    +(-pdqsdif(ig,iq))*ptimestep)*z1(ig)
497                          ! tracer flux from surface
498                          ! currently pdqsdif always zero here,
499                          ! so last line is superfluous
500                  enddo
501               endif            ! of if (water.and.(iq.eq.igcm_h2o_ice))
502
503
504!     Starting upward calculations for simple tracer mixing (e.g., dust)
505               do ig=1,ngrid
506                  zq(ig,1,iq)=zcq(ig,1)
507               end do
508
509               do ilay=2,nlay
510                  do ig=1,ngrid
511                     zq(ig,ilay,iq)=zcq(ig,ilay)+
512     $                    zdq(ig,ilay)*zq(ig,ilay-1,iq)
513                  end do
514               end do
515
516            endif               ! if (iq.ne.igcm_h2o_vap)
517
518!     Calculate temperature tendency including latent heat term
519!     and assuming an infinite source of water on the ground
520!     ------------------------------------------------------------------
521
522            if (water.and.(iq.eq.igcm_h2o_vap)) then
523           
524               ! compute evaporation efficiency
525               do ig = 1, ngrid
526                  if(rnat(ig).eq.1)then
527                     dryness(ig)=pqsurf(ig,ivap)+pqsurf(ig,iice)
528                     dryness(ig)=MIN(1.,2*dryness(ig)/mx_eau_sol)
529                     dryness(ig)=MAX(0.,dryness(ig))
530                  endif
531               enddo
532
533               do ig=1,ngrid
534
535                ! Calculate the value of qsat at the surface (water)
536                call watersat(ptsrf(ig),pplev(ig,1),qsat(ig))
537                call watersat(ptsrf(ig)-0.0001,pplev(ig,1),qsat_temp1)
538                call watersat(ptsrf(ig)+0.0001,pplev(ig,1),qsat_temp2)
539                dqsat(ig)=(qsat_temp2-qsat_temp1)/0.0002
540                ! calculate dQsat / dT by finite differences
541                ! we cannot use the updated temperature value yet...
542 
543               enddo
544
545! coefficients for q
546
547               do ig=1,ngrid
548                  z1(ig)=1./(za(ig,nlay)+zb(ig,nlay))
549                  zcq(ig,nlay)=za(ig,nlay)*zq(ig,nlay,iq)*z1(ig)
550                  zdq(ig,nlay)=zb(ig,nlay)*z1(ig)
551               enddo
552           
553               do ilay=nlay-1,2,-1
554                  do ig=1,ngrid
555                     z1(ig)=1./(za(ig,ilay)+zb(ig,ilay)+
556     $                    zb(ig,ilay+1)*(1.-zdq(ig,ilay+1)))
557                     zcq(ig,ilay)=(za(ig,ilay)*zq(ig,ilay,iq)+
558     $                    zb(ig,ilay+1)*zcq(ig,ilay+1))*z1(ig)
559                     zdq(ig,ilay)=zb(ig,ilay)*z1(ig)
560                  enddo
561               enddo
562
563               do ig=1,ngrid
564                  z1(ig)=1./(za(ig,1)+zb(ig,1)*dryness(ig)+
565     $                 zb(ig,2)*(1.-zdq(ig,2)))
566                  zcq(ig,1)=(za(ig,1)*zq(ig,1,iq)+
567     $                 zb(ig,2)*zcq(ig,2))*z1(ig)
568                  zdq(ig,1)=dryness(ig)*zb(ig,1)*z1(ig)
569               enddo
570
571! calculation of h0 and h1
572               do ig=1,ngrid
573                  zdq0(ig) = dqsat(ig)
574                  zcq0(ig) = qsat(ig)-dqsat(ig)*ptsrf(ig)
575
576                  z1(ig) = pcapcal(ig)*ptsrf(ig) +cpp*zb(ig,1)*zc(ig,1)
577     &                 + zdplanck(ig)*ptsrf(ig) + pfluxsrf(ig)*ptimestep
578     &                 +  zb(ig,1)*dryness(ig)*RLVTT*
579     &                 ((zdq(ig,1)-1.0)*zcq0(ig)+zcq(ig,1))
580
581                  z2(ig) = pcapcal(ig) + cpp*zb(ig,1)*(1.-zd(ig,1))
582     &                 +zdplanck(ig)
583     &                 +zb(ig,1)*dryness(ig)*RLVTT*zdq0(ig)*
584     &                 (1.0-zdq(ig,1))
585
586                  ztsrf2(ig) = z1(ig) / z2(ig)
587                  pdtsrf(ig) = (ztsrf2(ig) - ptsrf(ig))/ptimestep
588                  zh(ig,1)   = zc(ig,1) + zd(ig,1)*ztsrf2(ig)
589               enddo
590
591! calculation of qs and q1
592               do ig=1,ngrid
593                  zq0(ig)     = zcq0(ig)+zdq0(ig)*ztsrf2(ig)
594                  zq(ig,1,iq) = zcq(ig,1)+zdq(ig,1)*zq0(ig)
595               enddo
596
597! calculation of evaporation             
598               do ig=1,ngrid
599                  evap(ig)= zb(ig,1)*dryness(ig)*(zq(ig,1,ivap)-zq0(ig))
600                  dqsdif_total(ig)=evap(ig)
601               enddo
602
603! recalculate temperature and q(vap) to top of atmosphere, starting from ground
604               do ilay=2,nlay
605                  do ig=1,ngrid
606                     zq(ig,ilay,iq)=zcq(ig,ilay)
607     &                    +zdq(ig,ilay)*zq(ig,ilay-1,iq)
608                     zh(ig,ilay)=zc(ig,ilay)+zd(ig,ilay)*zh(ig,ilay-1)
609                  end do
610               end do
611
612               do ig=1,ngrid
613
614!     --------------------------------------------------------------------------
615!     On the ocean, if T > 0 C then the vapour tendency must replace the ice one
616!     The surface vapour tracer is actually liquid. To make things difficult.
617
618                  if (rnat(ig).eq.0) then ! unfrozen ocean
619                     
620                     pdqsdif(ig,ivap)=dqsdif_total(ig)/ptimestep
621                     pdqsdif(ig,iice)=0.0
622
623
624                  elseif (rnat(ig).eq.1) then ! (continent)
625
626!     --------------------------------------------------------
627!     Now check if we've taken too much water from the surface
628!     This can only occur on the continent
629
630!     If water is evaporating / subliming, we take it from ice before liquid
631!     -- is this valid??
632                     if(dqsdif_total(ig).lt.0)then
633                        pdqsdif(ig,iice)=dqsdif_total(ig)/ptimestep
634                        pdqsdif(ig,iice)=max(-pqsurf(ig,iice)/ptimestep
635     &                       ,pdqsdif(ig,iice))
636                     endif
637                     ! sublimation only greater than qsurf(ice)
638                     ! ----------------------------------------
639                     ! we just convert some liquid to vapour too
640                     ! if latent heats are the same, no big deal
641                     if (-dqsdif_total(ig).gt.pqsurf(ig,iice))then           
642                       pdqsdif(ig,iice) = -pqsurf(ig,iice)/ptimestep ! removes all the ice!
643                       pdqsdif(ig,ivap) = dqsdif_total(ig)/ptimestep
644     &                       - pdqsdif(ig,iice) ! take the remainder from the liquid instead
645                       pdqsdif(ig,ivap) = max(-pqsurf(ig,ivap)/ptimestep
646     &                       ,pdqsdif(ig,ivap))
647                    endif
648
649                 endif          ! if (rnat.ne.1)
650
651!     If water vapour is condensing, we must decide whether it forms ice or liquid.
652                 if(dqsdif_total(ig).gt.0)then ! a bug was here!
653                    if(ztsrf2(ig).gt.To)then
654                       pdqsdif(ig,iice)=0.0
655                       pdqsdif(ig,ivap)=dqsdif_total(ig)/ptimestep
656                    else
657                       pdqsdif(ig,iice)=dqsdif_total(ig)/ptimestep
658                       pdqsdif(ig,ivap)=0.0
659                    endif
660                 endif
661
662              end do            ! of DO ig=1,ngrid
663           endif                ! if (water et iq=ivap)
664        end do                  ! of do iq=1,nq
665      endif                     ! traceur
666
667
668!-----------------------------------------------------------------------
669!     8. Final calculation of the vertical diffusion tendencies
670!     -----------------------------------------------------------------
671
672      do ilev = 1, nlay
673         do ig=1,ngrid
674            pdudif(ig,ilev)=(zu(ig,ilev)-
675     &           (pu(ig,ilev)+pdufi(ig,ilev)*ptimestep))/ptimestep
676            pdvdif(ig,ilev)=(zv(ig,ilev)-
677     &           (pv(ig,ilev)+pdvfi(ig,ilev)*ptimestep))/ptimestep
678            hh = ph(ig,ilev)+pdhfi(ig,ilev)*ptimestep
679
680            pdhdif(ig,ilev)=( zh(ig,ilev)- hh )/ptimestep
681         enddo
682      enddo
683     
684      if (tracer) then
685         do iq = 1, nq
686            do ilev = 1, nlay
687               do ig=1,ngrid
688                  pdqdif(ig,ilev,iq)=(zq(ig,ilev,iq)-
689     &           (pq(ig,ilev,iq)+pdqfi(ig,ilev,iq)*ptimestep))/
690     &           ptimestep
691               enddo
692            enddo
693         enddo
694
695         if(water.and.forceWC)then ! force water conservation in model
696                                   ! we calculate the difference and add it to the ground
697                                   ! this is ugly and should be improved in the future
698            do ig=1,ngrid
699               Wtot=0.0
700               do ilay=1,nlay
701                  masse = (pplev(ig,ilay) - pplev(ig,ilay+1))/g
702!                  Wtot=Wtot+masse*(zq(ig,ilay,iice)-
703!     &                 (pq(ig,ilay,iice)+pdqfi(ig,ilay,iice)*ptimestep))
704                  Wtot=Wtot+masse*(zq(ig,ilay,ivap)-
705     &                 (pq(ig,ilay,ivap)+pdqfi(ig,ilay,ivap)*ptimestep))
706               enddo
707               Wdiff=Wtot/ptimestep+pdqsdif(ig,ivap)+pdqsdif(ig,iice)
708
709               if(ztsrf2(ig).gt.To)then
710                  pdqsdif(ig,ivap)=pdqsdif(ig,ivap)-Wdiff
711               else
712                  pdqsdif(ig,iice)=pdqsdif(ig,iice)-Wdiff
713               endif
714            enddo
715
716         endif
717
718      endif
719
720      if(water)then
721      call writediagfi(ngrid,'beta','Dryness coefficient',' ',2,dryness)
722      endif
723
724!      if(lastcall)then
725!        if(ngrid.eq.1)then
726!           print*,'Saving k.out...'
727!           OPEN(12,file='k.out',form='formatted')
728!           DO ilay=1,nlay
729!              write(12,*) zkh(1,ilay), pplay(1,ilay)
730!           ENDDO
731!           CLOSE(12)
732!         endif
733!      endif
734
735
736      return
737      end
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.