source: trunk/LMDZ.TITAN.old/libf/phytitan/orosetup.F @ 3303

Last change on this file since 3303 was 1530, checked in by emillour, 9 years ago

Venus and Titan GCMs:
Updates in the physics to keep up with updates in LMDZ5 (up to
LMDZ5 trunk, rev 2350) concerning dynamics/physics separation:

  • Adapted makelmdz and makelmdz_fcm script to stop if trying to compile 1d model or newstart or start2archive in parallel.
  • got rid of references to "dimensions.h" in physics. Within physics packages, use nbp_lon (=iim), nbp_lat (=jjmp1) and nbp_lev (=llm) from module mod_grid_phy_lmdz (in phy_common) instead. Only partially done for Titan, because of many hard-coded commons; a necessary first step will be to clean these up (using modules).

EM

File size: 14.9 KB
Line 
1      SUBROUTINE orosetup
2     *         ( nlon   , nlev  , ktest
3     *         , kkcrit, kkcrith, kcrit, ksect , kkhlim
4     *         , kkenvh, kknu  , kknu2
5     *         , paphm1, papm1 , pum1 , pvm1, ptm1, pgeom1, pstab, pstd
6     *         , prho  , pri   , ptau, pvph, ppsi, pzdep
7     *         , pulow , pvlow 
8     *         , ptheta, pgam, pmea, ppic, pval
9     *         , pnu  ,  pd1  ,  pd2  ,pdmod  )
10C
11c**** *gwsetup*
12c
13c     purpose.
14c     --------
15c     SET-UP THE ESSENTIAL PARAMETERS OF THE SSO DRAG SCHEME:
16C     DEPTH OF LOW WBLOCKED LAYER, LOW-LEVEL FLOW, BACKGROUND
17C     STRATIFICATION.....
18c
19c**   interface.
20c     ----------
21c          from *orodrag*
22c
23c        explicit arguments :
24c        --------------------
25c     ==== inputs ===
26c
27c nlon----input-I-Total number of horizontal points that get into physics
28c nlev----input-I-Number of vertical levels
29c ktest--input-I: Flags to indicate active points
30c
31c ptsphy--input-R-Time-step (s)
32c paphm1--input-R: pressure at model 1/2 layer
33c papm1---input-R: pressure at model layer
34c pgeom1--input-R: Altitude of layer above ground
35c VENUS ATTENTION: CP VARIABLE PSTAB CALCULE EN AMONT DES PARAMETRISATIONS
36c pstab-----R-: Brunt-Vaisala freq.^2 at 1/2 layers (input except klev+1)
37c ptm1, pum1, pvm1--R-: t, u and v
38c pmea----input-R-Mean Orography (m)
39C pstd----input-R-SSO standard deviation (m)
40c psig----input-R-SSO slope
41c pgam----input-R-SSO Anisotropy
42c pthe----input-R-SSO Angle
43c ppic----input-R-SSO Peacks elevation (m)
44c pval----input-R-SSO Valleys elevation (m)
45
46c     ==== outputs ===
47c pulow, pvlow -output-R: Low-level wind
48c kkcrit----I-: Security value for top of low level flow
49c kcrit-----I-: Critical level
50c ksect-----I-: Not used
51c kkhlim----I-: Not used
52c kkenvh----I-: Top of blocked flow layer
53c kknu------I-: Layer that sees mountain peacks
54c kknu2-----I-: Layer that sees mountain peacks above mountain mean
55c kknub-----I-: Layer that sees mountain mean above valleys
56c prho------R-: Density at 1/2 layers
57c pri-------R-: Background Richardson Number, Wind shear measured along GW stress
58c pvph------R-: Wind in  plan of GW stress, Half levels.
59c ppsi------R-: Angle between low level wind and SS0 main axis.
60c pd1-------R-| Compared the ratio of the stress
61c pd2-------R-| that is along the wind to that Normal to it.
62c               pdi define the plane of low level stress
63c               compared to the low level wind.
64c see p. 108 Lott & Miller (1997).                     
65c pdmod-----R-: Norme of pdi
66
67c     === local arrays ===
68c
69c zvpf------R-: Wind projected in the plan of the low-level stress.
70
71c     ==== outputs ===
72c
73c        implicit arguments :   none
74c        --------------------
75c
76c     method.
77c     -------
78c
79c
80c     externals.
81c     ----------
82c
83c
84c     reference.
85c     ----------
86c
87c        see ecmwf research department documentation of the "i.f.s."
88c
89c     author.
90c     -------
91c
92c     modifications.
93c     --------------
94c     f.lott  for the new-gwdrag scheme november 1993
95c
96c-----------------------------------------------------------------------
97      use dimphy
98      implicit none
99
100#include "YOMCST.h"
101#include "YOEGWD.h"
102
103c-----------------------------------------------------------------------
104c
105c*       0.1   arguments
106c              ---------
107c
108      integer nlon,nlev
109      integer kkcrit(nlon),kkcrith(nlon),kcrit(nlon),ksect(nlon),
110     *        kkhlim(nlon),ktest(nlon),kkenvh(nlon)
111
112c
113      real paphm1(nlon,klev+1),papm1(nlon,klev),pum1(nlon,klev),
114     *     pvm1(nlon,klev),ptm1(nlon,klev),pgeom1(nlon,klev),
115     *     prho(nlon,klev+1),pri(nlon,klev+1),pstab(nlon,klev+1),
116     *     ptau(nlon,klev+1),pvph(nlon,klev+1),ppsi(nlon,klev+1),
117     *     pzdep(nlon,klev)
118       real pulow(nlon),pvlow(nlon),ptheta(nlon),pgam(nlon),pnu(nlon),
119     *     pd1(nlon),pd2(nlon),pdmod(nlon)
120      real pstd(nlon),pmea(nlon),ppic(nlon),pval(nlon)
121c
122c-----------------------------------------------------------------------
123c
124c*       0.2   local arrays
125c              ------------
126c
127c
128      integer ilevh ,jl,jk,iii
129      real zcons1,zhgeo,zu,zphi
130      real zvt1,zvt2,zdwind,zwind,zdelp
131      real zstabm,zstabp,zrhom,zrhop
132      logical lo
133      logical ll1(klon,klev+1)
134      integer kknu(klon),kknu2(klon),kknub(klon),kknul(klon),
135     *        kentp(klon),ncount(klon) 
136c
137      real zhcrit(klon,klev),zvpf(klon,klev),
138     *     zdp(klon,klev)
139      real znorm(klon),zb(klon),zc(klon),
140     *      zulow(klon),zvlow(klon),znup(klon),znum(klon)
141
142c     ------------------------------------------------------------------
143c
144c*         1.    initialization
145c                --------------
146c
147c       PRINT *,' in orosetup'
148 100  continue
149c
150c     ------------------------------------------------------------------
151c
152c*         1.1   computational constants
153c                -----------------------
154c
155 110  continue
156c
157      ilevh =klev/3
158c
159      zcons1=1./rd
160c
161c     ------------------------------------------------------------------
162c
163c*         2.
164c                --------------
165c
166 200  continue
167c
168c     ------------------------------------------------------------------
169c
170c*         2.1     define low level wind, project winds in plane of
171c*                 low level wind, determine sector in which to take
172c*                 the variance and set indicator for critical levels.
173c
174c
175c
176      do 2001 jl=kidia,kfdia
177      kknu(jl)    =klev
178      kknu2(jl)   =klev
179      kknub(jl)   =klev
180      kknul(jl)   =klev
181      pgam(jl) =max(pgam(jl),gtsec)
182      ll1(jl,klev+1)=.false.
183 2001 continue
184c
185c Ajouter une initialisation (L. Li, le 23fev99):
186c
187      do jk=klev,ilevh,-1
188      do jl=kidia,kfdia
189      ll1(jl,jk)= .false.
190      ENDDO
191      ENDDO
192c
193c*      define top of low level flow
194c       ----------------------------
195      do 2002 jk=klev,ilevh,-1
196      do 2003 jl=kidia,kfdia
197      if(ktest(jl).eq.1) then
198      lo=(paphm1(jl,jk)/paphm1(jl,klev+1)).ge.gsigcr
199      if(lo) then
200        kkcrit(jl)=jk
201      endif
202      zhcrit(jl,jk)=ppic(jl)-pval(jl)           
203      zhgeo=pgeom1(jl,jk)/rg
204      ll1(jl,jk)=(zhgeo.gt.zhcrit(jl,jk))
205C     if(ll1(jl,jk).xor.ll1(jl,jk+1)) then
206      if(ll1(jl,jk).neqv.ll1(jl,jk+1)) then
207        kknu(jl)=jk
208      endif
209      if(.not.ll1(jl,ilevh))kknu(jl)=ilevh
210      endif
211 2003 continue
212 2002 continue
213      do 2004 jk=klev,ilevh,-1
214      do 2005 jl=kidia,kfdia
215      if(ktest(jl).eq.1) then
216      zhcrit(jl,jk)=ppic(jl)-pmea(jl)
217      zhgeo=pgeom1(jl,jk)/rg
218      ll1(jl,jk)=(zhgeo.gt.zhcrit(jl,jk))
219      if(ll1(jl,jk) .neqv. ll1(jl,jk+1)) then
220        kknu2(jl)=jk
221      endif
222      if(.not.ll1(jl,ilevh))kknu2(jl)=ilevh
223      endif
224 2005 continue
225 2004 continue
226      do 2006 jk=klev,ilevh,-1
227      do 2007 jl=kidia,kfdia
228      if(ktest(jl).eq.1) then
229      zhcrit(jl,jk)=amin1(ppic(jl)-pmea(jl),pmea(jl)-pval(jl))
230      zhgeo=pgeom1(jl,jk)/rg
231      ll1(jl,jk)=(zhgeo.gt.zhcrit(jl,jk))
232c     if(ll1(jl,jk).xor.ll1(jl,jk+1)) then
233      if(ll1(jl,jk).neqv.ll1(jl,jk+1)) then
234        kknub(jl)=jk
235      endif
236      if(.not.ll1(jl,ilevh))kknub(jl)=ilevh
237      endif
238 2007 continue
239 2006 continue
240c
241      do 2010 jl=kidia,kfdia 
242      if(ktest(jl).eq.1) then
243      kknu(jl)=min(kknu(jl),nktopg)
244      kknu2(jl)=min(kknu2(jl),nktopg)
245      kknub(jl)=min(kknub(jl),nktopg)
246      kknul(jl)=klev
247      endif
248 2010 continue     
249c
250 210  continue
251c
252cc*     initialize various arrays
253c
254      do 2107 jl=kidia,kfdia
255      prho(jl,klev+1)  =0.0
256cym correction en attendant mieux
257      prho(jl,1)  =0.0     
258      pstab(jl,klev+1) =0.0
259      pstab(jl,1)      =0.0
260      pri(jl,klev+1)   =9999.0
261      ppsi(jl,klev+1)  =0.0
262      pri(jl,1)        =0.0
263      pvph(jl,1)       =0.0
264      pvph(jl,klev+1)  =0.0
265cym correction en attendant mieux
266cym      pvph(jl,klev)    =0.0
267      pulow(jl)        =0.0
268      pvlow(jl)        =0.0
269      zulow(jl)        =0.0
270      zvlow(jl)        =0.0
271      kkcrith(jl)      =klev
272      kkenvh(jl)       =klev
273      kentp(jl)        =klev
274      kcrit(jl)        =1
275      ncount(jl)       =0
276      ll1(jl,klev+1)   =.false.
277 2107 continue
278c
279c*     define flow density and stratification (rho and N2)
280c      at semi layers.
281c      -------------------------------------------------------
282c
283      do 223 jk=klev,2,-1
284      do 222 jl=kidia,kfdia
285      if(ktest(jl).eq.1) then
286        zdp(jl,jk)=papm1(jl,jk)-papm1(jl,jk-1)
287        prho(jl,jk)=2.*paphm1(jl,jk)*zcons1/(ptm1(jl,jk)+ptm1(jl,jk-1))
288      endif
289  222 continue
290  223 continue
291c      print*,"altitude(m)=",pgeom1(kfdia/2,:)
292c      print*,"pression(Pa)=",papm1(kfdia/2,:)
293c
294c********************************************************************
295c
296c*     define Low level flow (between ground and peacks-valleys)
297c      ---------------------------------------------------------
298      do 2115 jk=klev,ilevh,-1
299      do 2116 jl=kidia,kfdia
300      if(ktest(jl).eq.1)  then
301      if(jk.ge.kknu2(jl).and.jk.le.kknul(jl)) then
302        pulow(jl)=pulow(jl)+pum1(jl,jk)*(paphm1(jl,jk+1)-paphm1(jl,jk))
303        pvlow(jl)=pvlow(jl)+pvm1(jl,jk)*(paphm1(jl,jk+1)-paphm1(jl,jk))
304        pstab(jl,klev+1)=pstab(jl,klev+1)
305     c                   +pstab(jl,jk)*(paphm1(jl,jk+1)-paphm1(jl,jk))
306        prho(jl,klev+1)=prho(jl,klev+1)
307     c                   +prho(jl,jk)*(paphm1(jl,jk+1)-paphm1(jl,jk))
308      end if
309      endif
310 2116 continue
311 2115 continue
312      do 2110 jl=kidia,kfdia
313      if(ktest(jl).eq.1)  then
314      pulow(jl)=pulow(jl)/(paphm1(jl,kknul(jl)+1)-paphm1(jl,kknu2(jl)))
315      pvlow(jl)=pvlow(jl)/(paphm1(jl,kknul(jl)+1)-paphm1(jl,kknu2(jl)))
316      znorm(jl)=max(sqrt(pulow(jl)**2+pvlow(jl)**2),gvsec)
317      pvph(jl,klev+1)=znorm(jl)
318      pstab(jl,klev+1)=pstab(jl,klev+1)
319     c                /(paphm1(jl,kknul(jl)+1)-paphm1(jl,kknu2(jl)))
320      prho(jl,klev+1)=prho(jl,klev+1)
321     c                /(paphm1(jl,kknul(jl)+1)-paphm1(jl,kknu2(jl)))
322      endif
323 2110 continue
324
325c
326c*******  setup orography orientation relative to the low level
327C       wind and define parameters of the Anisotropic wave stress.
328c
329      do 2112 jl=kidia,kfdia
330      if(ktest(jl).eq.1)  then
331        lo=(pulow(jl).lt.gvsec).and.(pulow(jl).ge.-gvsec)
332        if(lo) then
333          zu=pulow(jl)+2.*gvsec
334        else
335          zu=pulow(jl)
336        endif
337        zphi=atan(pvlow(jl)/zu)
338        ppsi(jl,klev+1)=ptheta(jl)*rpi/180.-zphi
339        zb(jl)=1.-0.18*pgam(jl)-0.04*pgam(jl)**2
340        zc(jl)=0.48*pgam(jl)+0.3*pgam(jl)**2
341        pd1(jl)=zb(jl)-(zb(jl)-zc(jl))*(sin(ppsi(jl,klev+1))**2)
342        pd2(jl)=(zb(jl)-zc(jl))*sin(ppsi(jl,klev+1))
343     *                         *cos(ppsi(jl,klev+1))
344        pdmod(jl)=sqrt(pd1(jl)**2+pd2(jl)**2)
345      endif
346 2112 continue
347c
348c  ************ projet flow in plane of lowlevel stress *************
349C  ************ Find critical levels...                 *************
350c
351      do 213 jk=1,klev
352      do 212 jl=kidia,kfdia
353      if(ktest(jl).eq.1)  then
354        zvt1       =pulow(jl)*pum1(jl,jk)+pvlow(jl)*pvm1(jl,jk)
355        zvt2       =-pvlow(jl)*pum1(jl,jk)+pulow(jl)*pvm1(jl,jk)
356        zvpf(jl,jk)=(zvt1*pd1(jl)+zvt2*pd2(jl))/(znorm(jl)*pdmod(jl))
357      endif
358      ptau(jl,jk)  =0.0
359      pzdep(jl,jk) =0.0
360      ppsi(jl,jk)  =0.0
361      ll1(jl,jk)   =.false.
362  212 continue
363  213 continue
364      do 215 jk=2,klev
365      do 214 jl=kidia,kfdia
366      if(ktest(jl).eq.1) then
367        zdp(jl,jk)=papm1(jl,jk)-papm1(jl,jk-1)
368        pvph(jl,jk)=((paphm1(jl,jk)-papm1(jl,jk-1))*zvpf(jl,jk)+
369     *            (papm1(jl,jk)-paphm1(jl,jk))*zvpf(jl,jk-1))
370     *            /zdp(jl,jk)
371        if(pvph(jl,jk).lt.gvsec) then
372          pvph(jl,jk)=gvsec
373          kcrit(jl)=jk
374        endif
375      endif
376  214 continue
377  215 continue
378c
379c*         2.3     mean flow richardson number.
380c
381  230 continue
382c
383      do 232 jk=2,klev
384      do 231 jl=kidia,kfdia
385      if(ktest(jl).eq.1) then
386        zdwind=max(abs(zvpf(jl,jk)-zvpf(jl,jk-1)),gvsec)
387        pri(jl,jk)=pstab(jl,jk)*(zdp(jl,jk)
388     *          /(rg*prho(jl,jk)*zdwind))**2
389        pri(jl,jk)=max(pri(jl,jk),grcrit)
390      endif
391  231 continue
392  232 continue
393 
394c
395c
396c*      define top of 'envelope' layer
397c       ----------------------------
398
399      do 233 jl=kidia,kfdia
400      pnu (jl)=0.0
401      znum(jl)=0.0
402 233  continue
403     
404      do 234 jk=2,klev-1
405      do 234 jl=kidia,kfdia
406     
407      if(ktest(jl).eq.1) then
408       
409      if (jk.ge.kknu2(jl)) then
410         
411            znum(jl)=pnu(jl)
412            zwind=(pulow(jl)*pum1(jl,jk)+pvlow(jl)*pvm1(jl,jk))/
413     *            max(sqrt(pulow(jl)**2+pvlow(jl)**2),gvsec)
414            zwind=max(sqrt(zwind**2),gvsec)
415            zdelp=paphm1(jl,jk+1)-paphm1(jl,jk)
416            zstabm=sqrt(max(pstab(jl,jk  ),gssec))
417            zstabp=sqrt(max(pstab(jl,jk+1),gssec))
418            zrhom=prho(jl,jk  )
419            zrhop=prho(jl,jk+1)
420            pnu(jl) = pnu(jl) + (zdelp/rg)*
421     *            ((zstabp/zrhop+zstabm/zrhom)/2.)/zwind     
422            if((znum(jl).le.gfrcrit).and.(pnu(jl).gt.gfrcrit)
423     *                          .and.(kkenvh(jl).eq.klev))
424     *      kkenvh(jl)=jk
425     
426      endif   
427
428      endif
429     
430 234  continue
431     
432c  calculation of a dynamical mixing height for when the waves
433C  BREAK AT LOW LEVEL: The drag will be repartited over
434C  a depths that depends on waves vertical wavelength,
435C  not just between two adjacent model layers.
436c  of gravity waves:
437
438      do 235 jl=kidia,kfdia
439      znup(jl)=0.0
440      znum(jl)=0.0
441 235  continue
442
443      do 236 jk=klev-1,2,-1
444      do 236 jl=kidia,kfdia
445     
446      if(ktest(jl).eq.1) then
447
448            znum(jl)=znup(jl)
449            zwind=(pulow(jl)*pum1(jl,jk)+pvlow(jl)*pvm1(jl,jk))/
450     *            max(sqrt(pulow(jl)**2+pvlow(jl)**2),gvsec)
451            zwind=max(sqrt(zwind**2),gvsec)
452            zdelp=paphm1(jl,jk+1)-paphm1(jl,jk)
453            zstabm=sqrt(max(pstab(jl,jk  ),gssec))
454            zstabp=sqrt(max(pstab(jl,jk+1),gssec))
455            zrhom=prho(jl,jk  )
456            zrhop=prho(jl,jk+1)
457            znup(jl) = znup(jl) + (zdelp/rg)*
458     *            ((zstabp/zrhop+zstabm/zrhom)/2.)/zwind     
459            if((znum(jl).le.rpi/4.).and.(znup(jl).gt.rpi/4.)
460     *                          .and.(kkcrith(jl).eq.klev))
461     *      kkcrith(jl)=jk
462     
463      endif
464     
465 236  continue
466 
467      do 237 jl=kidia,kfdia
468      if(ktest(jl).eq.1) then
469      kkcrith(jl)=max0(kkcrith(jl),ilevh*2)
470      kkcrith(jl)=max0(kkcrith(jl),kknu(jl))
471      if(kcrit(jl).ge.kkcrith(jl))kcrit(jl)=1
472      endif
473 237  continue         
474c
475c     directional info for flow blocking *************************
476c
477      do 251 jk=1,klev   
478      do 252 jl=kidia,kfdia
479      if(ktest(jl).eq.1) then
480      lo=(pum1(jl,jk).lt.gvsec).and.(pum1(jl,jk).ge.-gvsec)
481      if(lo) then
482        zu=pum1(jl,jk)+2.*gvsec
483      else
484        zu=pum1(jl,jk)
485      endif
486       zphi=atan(pvm1(jl,jk)/zu)
487       ppsi(jl,jk)=ptheta(jl)*rpi/180.-zphi
488      endif
489 252  continue
490 251  continue
491
492c      forms the vertical 'leakiness' **************************
493
494      do 254  jk=ilevh,klev
495      do 253  jl=kidia,kfdia
496      if(ktest(jl).eq.1) then
497      pzdep(jl,jk)=0
498      if(jk.ge.kkenvh(jl).and.kkenvh(jl).ne.klev) then
499        pzdep(jl,jk)=(pgeom1(jl,kkenvh(jl)  )-pgeom1(jl,  jk))/
500     *               (pgeom1(jl,kkenvh(jl)  )-pgeom1(jl,klev))
501      end if
502      endif
503 253  continue
504 254  continue
505
506      return
507      end
508
509
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.