source: trunk/WRF.COMMON/WRFV2/phys/module_cu_gd.F @ 3094

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spiga@svn-planeto:ajoute le modele meso-echelle martien

  • Property svn:executable set to *
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Line 
1!WRF:MODEL_LAYER:PHYSICS
2!
3
4MODULE module_cu_gd
5
6CONTAINS
7
8!-------------------------------------------------------------
9   SUBROUTINE GRELLDRV(                                         &
10               DT,itimestep,DX                                  &
11              ,rho,RAINCV                                       &
12              ,U,V,t,W,q,p,pi                                   &
13              ,dz8w,p8w,XLV,CP,G,r_v                            &
14              ,STEPCU,htop,hbot                                 &
15              ,CU_ACT_FLAG,warm_rain                            &
16              ,APR_GR,APR_W,APR_MC,APR_ST,APR_AS                &
17              ,APR_CAPMA,APR_CAPME,APR_CAPMI                    &
18              ,MASS_FLUX,XF_ENS,PR_ENS,HT,XLAND,gsw             &
19              ,GDC,GDC2                                         &
20              ,ensdim,maxiens,maxens,maxens2,maxens3            &
21              ,ids,ide, jds,jde, kds,kde                        &
22              ,ims,ime, jms,jme, kms,kme                        &
23              ,its,ite, jts,jte, kts,kte                        &
24              ,RQVCUTEN,RQCCUTEN,RQICUTEN                       &
25              ,RQVFTEN,RQVBLTEN                                 &
26              ,RTHFTEN,RTHCUTEN,RTHRATEN,RTHBLTEN               &
27              ,F_QV    ,F_QC    ,F_QR    ,F_QI    ,F_QS         &
28                                                                )
29!-------------------------------------------------------------
30   IMPLICIT NONE
31!-------------------------------------------------------------
32   INTEGER,      INTENT(IN   ) ::                               &
33                                  ids,ide, jds,jde, kds,kde,    &
34                                  ims,ime, jms,jme, kms,kme,    &
35                                  its,ite, jts,jte, kts,kte
36
37   integer, intent (in   )              ::                      &
38                       ensdim,maxiens,maxens,maxens2,maxens3
39 
40   INTEGER,      INTENT(IN   ) :: STEPCU, ITIMESTEP
41   LOGICAL,      INTENT(IN   ) :: warm_rain
42
43   REAL,         INTENT(IN   ) :: XLV, R_v
44   REAL,         INTENT(IN   ) :: CP,G
45
46   REAL,  DIMENSION( ims:ime , kms:kme , jms:jme )         ,    &
47          INTENT(IN   ) ::                                      &
48                                                          U,    &
49                                                          V,    &
50                                                          W,    &
51                                                         pi,    &
52                                                          t,    &
53                                                          q,    &
54                                                          p,    &
55                                                       dz8w,    &
56                                                       p8w,    &
57                                                        rho
58   REAL,  DIMENSION( ims:ime , kms:kme , jms:jme )         ,    &
59          OPTIONAL                                         ,    &
60          INTENT(INOUT   ) ::                                   &
61               GDC,GDC2
62
63
64   REAL, DIMENSION( ims:ime , jms:jme ),INTENT(IN) :: GSW,HT,XLAND
65!
66   REAL, INTENT(IN   ) :: DT, DX
67!
68
69   REAL, DIMENSION( ims:ime , jms:jme ),                        &
70         INTENT(INOUT) ::                 RAINCV, MASS_FLUX,    &
71                          APR_GR,APR_W,APR_MC,APR_ST,APR_AS,    &
72                              APR_CAPMA,APR_CAPME,APR_CAPMI,htop,hbot
73!+lxz
74!  REAL, DIMENSION( ims:ime , jms:jme ) :: & !, INTENT(INOUT) ::       &
75!        HTOP,     &! highest model layer penetrated by cumulus since last reset in radiation_driver
76!        HBOT       ! lowest  model layer penetrated by cumulus since last reset in radiation_driver
77!                   ! HBOT>HTOP follow physics leveling convention
78
79   LOGICAL, DIMENSION( ims:ime , jms:jme ),                     &
80         INTENT(INOUT) ::                       CU_ACT_FLAG
81
82!
83! Optionals
84!
85   REAL, DIMENSION( ims:ime , kms:kme , jms:jme ),              &
86         OPTIONAL,                                              &
87         INTENT(INOUT) ::                           RTHFTEN,    &
88                                                    RQVFTEN
89
90   REAL, DIMENSION( ims:ime , kms:kme , jms:jme ),              &
91         OPTIONAL,                                              &
92         INTENT(IN   ) ::                                       &
93                                                   RTHRATEN,    &
94                                                   RTHBLTEN,    &
95                                                   RQVBLTEN
96   REAL, DIMENSION( ims:ime , kms:kme , jms:jme ),              &
97         OPTIONAL,                                              &
98         INTENT(INOUT) ::                                       &
99                                                   RTHCUTEN,    &
100                                                   RQVCUTEN,    &
101                                                   RQCCUTEN,    &
102                                                   RQICUTEN
103!
104! Flags relating to the optional tendency arrays declared above
105! Models that carry the optional tendencies will provdide the
106! optional arguments at compile time; these flags all the model
107! to determine at run-time whether a particular tracer is in
108! use or not.
109!
110   LOGICAL, OPTIONAL ::                                      &
111                                                   F_QV      &
112                                                  ,F_QC      &
113                                                  ,F_QR      &
114                                                  ,F_QI      &
115                                                  ,F_QS
116
117
118
119! LOCAL VARS
120     real,    dimension ( ims:ime , jms:jme , 1:ensdim) ::      &
121        massfln,xf_ens,pr_ens
122     real,    dimension (its:ite,kts:kte+1) ::                    &
123        OUTT,OUTQ,OUTQC,phh,cupclw
124     real,    dimension (its:ite,kts:kte+1) ::  phf
125     real,    dimension (its:ite)         ::                    &
126        pret, ter11, aa0, fp
127!+lxz
128     integer, dimension (its:ite) ::                            &
129        kbcon, ktop
130!.lxz
131     integer, dimension (its:ite,jts:jte) ::                    &
132        iact_old_gr
133     integer :: ichoice,iens,ibeg,iend,jbeg,jend
134
135!
136! basic environmental input includes moisture convergence (mconv)
137! omega (omeg), windspeed (us,vs), and a flag (aaeq) to turn off
138! convection for this call only and at that particular gridpoint
139!
140     real,    dimension (its:ite,kts:kte+1) ::                    &
141        T2d,TN,q2d,qo,PO,P2d,US,VS,omeg
142     real, dimension (its:ite)            ::                    &
143        Z1,PSUR,AAEQ,direction,mconv,cuten,umean,vmean,pmean
144
145   INTEGER :: i,j,k,ICLDCK,ipr,jpr
146   REAL    :: tcrit,dp,dq
147   INTEGER :: itf,jtf,ktf
148   REAL    :: rkbcon,rktop        !-lxz
149
150   ichoice=0
151   iens=1
152     ipr=0
153     jpr=0
154   jbeg=max(jts,jds+4)
155   jend=min(jte,jde-5)
156   ibeg=max(its,ids+4)
157   iend=min(ite,ide-5)
158   tcrit=258.
159
160   itf=MIN(ite,ide-1)
161   ktf=MIN(kte,kde-1)
162   jtf=MIN(jte,jde-1)
163!                                                                     
164     DO 100 J = jts,jtf 
165     DO I= its,itf
166        cuten(i)=0.
167        iact_old_gr(i,j)=0
168        mass_flux(i,j)=0.
169        raincv(i,j)=0.
170        CU_ACT_FLAG(i,j) = .true.
171     ENDDO
172     DO k=1,ensdim
173     DO I= its,itf
174        massfln(i,j,k)=0.
175     ENDDO
176     ENDDO
177#if ( EM_CORE == 1 )
178     DO k= kts,ktf
179     DO I= its,itf
180        RTHFTEN(i,k,j)=(RTHFTEN(i,k,j)+RTHRATEN(i,k,j)+RTHBLTEN(i,k,j))*pi(i,k,j)
181        RQVFTEN(i,k,j)=RQVFTEN(i,k,j)+RQVBLTEN(i,k,j)
182     ENDDO
183     ENDDO
184     !  hydrostatic pressure, first on full levels
185     DO I=ITS,ITF
186         phf(i,1) = p8w(i,1,j)
187     ENDDO
188     !  integrate up, dp = -rho * g * dz
189     DO K=kts+1,ktf+1
190     DO I=ITS,ITF
191         phf(i,k) = phf(i,k-1) - rho(i,k-1,j) * g * dz8w(i,k-1,j)
192     ENDDO
193     ENDDO
194     !  scale factor so that pressure is not zero after integration
195     DO I=ITS,ITF
196         fp(i) = (p8w(i,kts,j)-p8w(i,kte,j))/(phf(i,kts)-phf(i,kte))
197     ENDDO
198     !  re-integrate up, dp = -rho * g * dz * scale_factor
199     DO K=kts+1,ktf+1
200     DO I=ITS,ITF
201         phf(i,k) = phf(i,k-1) - rho(i,k-1,j) * g * dz8w(i,k-1,j) * fp(i)
202     ENDDO
203     ENDDO
204     !  put hydrostatic pressure on half levels
205     DO K=kts,ktf
206     DO I=ITS,ITF
207         phh(i,k) = (phf(i,k) + phf(i,k+1))*0.5
208     ENDDO
209     ENDDO
210#endif
211     DO I=ITS,ITF
212#if ( EM_CORE == 1 )
213         PSUR(I)=p8w(I,1,J)*.01
214#endif
215#if ( NMM_CORE == 1 )
216         PSUR(I)=p(I,1,J)*.01
217#endif
218         TER11(I)=HT(i,j)
219         mconv(i)=0.
220         aaeq(i)=0.
221         direction(i)=0.
222         pret(i)=0.
223         umean(i)=0.
224         vmean(i)=0.
225         pmean(i)=0.
226     ENDDO
227     DO K=kts,ktf
228     DO I=ITS,ITF
229         omeg(i,k)=0.
230!        cupclw(i,k)=0.
231#if ( EM_CORE == 1 )
232         po(i,k)=phh(i,k)*.01
233#endif
234
235#if ( NMM_CORE == 1 )
236         po(i,k)=p(i,k,j)*.01
237#endif
238         P2d(I,K)=PO(i,k)
239         US(I,K) =u(i,k,j)
240         VS(I,K) =v(i,k,j)
241         T2d(I,K)=t(i,k,j)
242         q2d(I,K)=q(i,k,j)
243         omeg(I,K)= -g*rho(i,k,j)*w(i,k,j)
244         TN(I,K)=t2d(i,k)+RTHFTEN(i,k,j)*dt
245         IF(TN(I,K).LT.200.)TN(I,K)=T2d(I,K)
246         QO(I,K)=q2d(i,k)+RQVFTEN(i,k,j)*dt
247         IF(Q2d(I,K).LT.1.E-08)Q2d(I,K)=1.E-08
248         IF(QO(I,K).LT.1.E-08)QO(I,K)=1.E-08
249         OUTT(I,K)=0.
250         OUTQ(I,K)=0.
251         OUTQC(I,K)=0.
252!        RTHFTEN(i,k,j)=0.
253!        RQVFTEN(i,k,j)=0.
254     ENDDO
255     ENDDO
256      do k=  kts+1,ktf-1
257      DO I = its,itf
258         if((p2d(i,1)-p2d(i,k)).gt.150.and.p2d(i,k).gt.300)then
259            dp=-.5*(p2d(i,k+1)-p2d(i,k-1))
260            umean(i)=umean(i)+us(i,k)*dp
261            vmean(i)=vmean(i)+vs(i,k)*dp
262            pmean(i)=pmean(i)+dp
263         endif
264      enddo
265      enddo
266      DO I = its,itf
267         umean(i)=umean(i)/pmean(i)
268         vmean(i)=vmean(i)/pmean(i)
269         direction(i)=(atan2(umean(i),vmean(i))+3.1415926)*57.29578
270         if(direction(i).gt.360.)direction(i)=direction(i)-360.
271      ENDDO
272      DO K=kts,ktf-1
273      DO I = its,itf
274        dq=(q2d(i,k+1)-q2d(i,k))
275        mconv(i)=mconv(i)+omeg(i,k)*dq/g
276      ENDDO
277      ENDDO
278      DO I = its,itf
279        if(mconv(i).lt.0.)mconv(i)=0.
280      ENDDO
281!
282!---- CALL CUMULUS PARAMETERIZATION
283!
284      CALL CUP_enss(outqc,j,AAEQ,T2d,Q2d,TER11,TN,QO,PO,PRET,     &
285           P2d,OUTT,OUTQ,DT,PSUR,US,VS,tcrit,iens,                &
286           mconv,massfln,iact_old_gr,omeg,direction,MASS_FLUX,    &
287           maxiens,maxens,maxens2,maxens3,ensdim,                 &
288           APR_GR,APR_W,APR_MC,APR_ST,APR_AS,                     &
289           APR_CAPMA,APR_CAPME,APR_CAPMI,kbcon,ktop,              &
290           xf_ens,pr_ens,XLAND,gsw,cupclw,                        &
291           xlv,r_v,cp,g,ichoice,ipr,jpr,                          &
292           ids,ide, jds,jde, kds,kde,                             &
293           ims,ime, jms,jme, kms,kme,                             &
294           its,ite, jts,jte, kts,kte                             )
295
296      CALL neg_check(dt,q2d,outq,outt,outqc,pret,its,ite,kts,kte,itf,ktf)
297      if(j.ge.jbeg.and.j.le.jend)then
298
299            DO I=its,itf
300!             cuten(i)=0.
301              if(i.ge.ibeg.and.i.le.iend)then
302              if(pret(i).gt.0.)then
303                 raincv(i,j)=pret(i)*dt
304                 cuten(i)=1.
305                 rkbcon = kte+kts - kbcon(i)
306                 rktop  = kte+kts -  ktop(i)
307                 if (ktop(i)  > HTOP(i,j)) HTOP(i,j) = ktop(i)+.001
308                 if (kbcon(i) < HBOT(i,j)) HBOT(i,j) = kbcon(i)+.001
309              endif
310              else
311               pret(i)=0.
312              endif
313            ENDDO
314            DO K=kts,ktf
315            DO I=its,itf
316               RTHCUTEN(I,K,J)=outt(i,k)*cuten(i)/pi(i,k,j)
317               RQVCUTEN(I,K,J)=outq(i,k)*cuten(i)
318            ENDDO
319            ENDDO
320
321            IF(PRESENT(RQCCUTEN)) THEN
322              IF ( F_QC ) THEN
323                DO K=kts,ktf
324                DO I=its,itf
325                   RQCCUTEN(I,K,J)=outqc(I,K)*cuten(i)
326                   IF ( PRESENT( GDC ) ) GDC(I,K,J)=CUPCLW(I,K)*cuten(i)
327                   IF ( PRESENT( GDC2 ) ) GDC2(I,K,J)=0.
328                ENDDO
329                ENDDO
330              ENDIF
331            ENDIF
332
333!......     QSTEN STORES GRAUPEL TENDENCY IF IT EXISTS, OTHERISE SNOW (V2)     
334
335            IF(PRESENT(RQICUTEN).AND.PRESENT(RQCCUTEN))THEN
336              IF (F_QI) THEN
337                DO K=kts,ktf
338                DO I=its,itf
339                   if(t2d(i,k).lt.258.)then
340                      RQICUTEN(I,K,J)=outqc(I,K)*cuten(i)
341                      RQCCUTEN(I,K,J)=0.
342                      IF ( PRESENT( GDC2 ) ) GDC2(I,K,J)=CUPCLW(I,K)*cuten(i)
343                   else
344                      RQICUTEN(I,K,J)=0.
345                      RQCCUTEN(I,K,J)=outqc(I,K)*cuten(i)
346                      IF ( PRESENT( GDC ) ) GDC(I,K,J)=CUPCLW(I,K)*cuten(i)
347                   endif
348                ENDDO
349                ENDDO
350              ENDIF
351            ENDIF
352        endif !jbeg,jend
353
354 100    continue
355
356   END SUBROUTINE GRELLDRV
357
358
359   SUBROUTINE CUP_enss(OUTQC,J,AAEQ,T,Q,Z1,                            &
360              TN,QO,PO,PRE,P,OUTT,OUTQ,DTIME,PSUR,US,VS,               &
361              TCRIT,iens,mconv,massfln,iact,                           &
362              omeg,direction,massflx,maxiens,                          &
363              maxens,maxens2,maxens3,ensdim,                           &
364              APR_GR,APR_W,APR_MC,APR_ST,APR_AS,                       &
365              APR_CAPMA,APR_CAPME,APR_CAPMI,kbcon,ktop,                &   !-lxz
366              xf_ens,pr_ens,xland,gsw,cupclw,                          &
367              xl,rv,cp,g,ichoice,ipr,jpr,                              &
368              ids,ide, jds,jde, kds,kde,                               &
369              ims,ime, jms,jme, kms,kme,                               &
370              its,ite, jts,jte, kts,kte                               )
371
372   IMPLICIT NONE
373
374     integer                                                           &
375        ,intent (in   )                   ::                           &
376        ids,ide, jds,jde, kds,kde,                                     &
377        ims,ime, jms,jme, kms,kme,                                     &
378        its,ite, jts,jte, kts,kte,ipr,jpr
379     integer, intent (in   )              ::                           &
380        j,ensdim,maxiens,maxens,maxens2,maxens3,ichoice,iens
381  !
382  !
383  !
384     real,    dimension (ims:ime,jms:jme,1:ensdim)                     &
385        ,intent (inout)                   ::                           &
386        massfln,xf_ens,pr_ens
387     real,    dimension (ims:ime,jms:jme)                              &
388        ,intent (inout )                  ::                           &
389               APR_GR,APR_W,APR_MC,APR_ST,APR_AS,APR_CAPMA,     &
390               APR_CAPME,APR_CAPMI,massflx
391     real,    dimension (ims:ime,jms:jme)                              &
392        ,intent (in   )                   ::                           &
393               xland,gsw
394     integer, dimension (ims:ime,jms:jme)                              &
395        ,intent (in   )                   ::                           &
396        iact
397  ! outtem = output temp tendency (per s)
398  ! outq   = output q tendency (per s)
399  ! outqc  = output qc tendency (per s)
400  ! pre    = output precip
401     real,    dimension (its:ite,kts:kte)                              &
402        ,intent (out  )                   ::                           &
403        OUTT,OUTQ,OUTQC,CUPCLW
404     real,    dimension (its:ite)                                      &
405        ,intent (out  )                   ::                           &
406        pre
407!+lxz
408     integer,    dimension (its:ite)                                   &
409        ,intent (out  )                   ::                           &
410        kbcon,ktop
411!.lxz
412  !
413  ! basic environmental input includes moisture convergence (mconv)
414  ! omega (omeg), windspeed (us,vs), and a flag (aaeq) to turn off
415  ! convection for this call only and at that particular gridpoint
416  !
417     real,    dimension (its:ite,kts:kte)                              &
418        ,intent (in   )                   ::                           &
419        T,TN,PO,P,US,VS,omeg
420     real,    dimension (its:ite,kts:kte)                              &
421        ,intent (inout)                   ::                           &
422         Q,QO
423     real, dimension (its:ite)                                         &
424        ,intent (in   )                   ::                           &
425        Z1,PSUR,AAEQ,direction,mconv
426
427       
428       real                                                            &
429        ,intent (in   )                   ::                           &
430        dtime,tcrit,xl,cp,rv,g
431
432
433!
434!  local ensemble dependent variables in this routine
435!
436     real,    dimension (its:ite,1:maxens)  ::                         &
437        xaa0_ens
438     real,    dimension (1:maxens)  ::                                 &
439        mbdt_ens
440     real,    dimension (1:maxens2) ::                                 &
441        edt_ens
442     real,    dimension (its:ite,1:maxens2) ::                         &
443        edtc
444     real,    dimension (its:ite,kts:kte,1:maxens2) ::                 &
445        dellat_ens,dellaqc_ens,dellaq_ens,pwo_ens
446!
447!
448!
449!***************** the following are your basic environmental
450!                  variables. They carry a "_cup" if they are
451!                  on model cloud levels (staggered). They carry
452!                  an "o"-ending (z becomes zo), if they are the forced
453!                  variables. They are preceded by x (z becomes xz)
454!                  to indicate modification by some typ of cloud
455!
456  ! z           = heights of model levels
457  ! q           = environmental mixing ratio
458  ! qes         = environmental saturation mixing ratio
459  ! t           = environmental temp
460  ! p           = environmental pressure
461  ! he          = environmental moist static energy
462  ! hes         = environmental saturation moist static energy
463  ! z_cup       = heights of model cloud levels
464  ! q_cup       = environmental q on model cloud levels
465  ! qes_cup     = saturation q on model cloud levels
466  ! t_cup       = temperature (Kelvin) on model cloud levels
467  ! p_cup       = environmental pressure
468  ! he_cup = moist static energy on model cloud levels
469  ! hes_cup = saturation moist static energy on model cloud levels
470  ! gamma_cup = gamma on model cloud levels
471!
472!
473  ! hcd = moist static energy in downdraft
474  ! zd normalized downdraft mass flux
475  ! dby = buoancy term
476  ! entr = entrainment rate
477  ! zd   = downdraft normalized mass flux
478  ! entr= entrainment rate
479  ! hcd = h in model cloud
480  ! bu = buoancy term
481  ! zd = normalized downdraft mass flux
482  ! gamma_cup = gamma on model cloud levels
483  ! mentr_rate = entrainment rate
484  ! qcd = cloud q (including liquid water) after entrainment
485  ! qrch = saturation q in cloud
486  ! pwd = evaporate at that level
487  ! pwev = total normalized integrated evaoprate (I2)
488  ! entr= entrainment rate
489  ! z1 = terrain elevation
490  ! entr = downdraft entrainment rate
491  ! jmin = downdraft originating level
492  ! kdet = level above ground where downdraft start detraining
493  ! psur        = surface pressure
494  ! z1          = terrain elevation
495  ! pr_ens = precipitation ensemble
496  ! xf_ens = mass flux ensembles
497  ! massfln = downdraft mass flux ensembles used in next timestep
498  ! omeg = omega from large scale model
499  ! mconv = moisture convergence from large scale model
500  ! zd      = downdraft normalized mass flux
501  ! zu      = updraft normalized mass flux
502  ! dir     = "storm motion"
503  ! mbdt    = arbitrary numerical parameter
504  ! dtime   = dt over which forcing is applied
505  ! iact_gr_old = flag to tell where convection was active
506  ! kbcon       = LFC of parcel from k22
507  ! k22         = updraft originating level
508  ! icoic       = flag if only want one closure (usually set to zero!)
509  ! dby = buoancy term
510  ! ktop = cloud top (output)
511  ! xmb    = total base mass flux
512  ! hc = cloud moist static energy
513  ! hkb = moist static energy at originating level
514  ! mentr_rate = entrainment rate
515
516     real,    dimension (its:ite,kts:kte) ::                           &
517        he,hes,qes,z,                                                  &
518        heo,heso,qeso,zo,                                              &
519        xhe,xhes,xqes,xz,xt,xq,                                        &
520
521        qes_cup,q_cup,he_cup,hes_cup,z_cup,p_cup,gamma_cup,t_cup,      &
522        qeso_cup,qo_cup,heo_cup,heso_cup,zo_cup,po_cup,gammao_cup,     &
523        tn_cup,                                                        &
524        xqes_cup,xq_cup,xhe_cup,xhes_cup,xz_cup,xp_cup,xgamma_cup,     &
525        xt_cup,                                                        &
526
527        dby,qc,qrcd,pwd,pw,hcd,qcd,dbyd,hc,qrc,zu,zd,clw_all,          &
528        dbyo,qco,qrcdo,pwdo,pwo,hcdo,qcdo,dbydo,hco,qrco,zuo,zdo,      &
529        xdby,xqc,xqrcd,xpwd,xpw,xhcd,xqcd,xhc,xqrc,xzu,xzd,            &
530
531  ! cd  = detrainment function for updraft
532  ! cdd = detrainment function for downdraft
533  ! dellat = change of temperature per unit mass flux of cloud ensemble
534  ! dellaq = change of q per unit mass flux of cloud ensemble
535  ! dellaqc = change of qc per unit mass flux of cloud ensemble
536
537        cd,cdd,scr1,DELLAH,DELLAQ,DELLAT,DELLAQC
538
539  ! aa0 cloud work function for downdraft
540  ! edt = epsilon
541  ! aa0     = cloud work function without forcing effects
542  ! aa1     = cloud work function with forcing effects
543  ! xaa0    = cloud work function with cloud effects (ensemble dependent)
544  ! edt     = epsilon
545     real,    dimension (its:ite) ::                                   &
546       edt,edto,edtx,AA1,AA0,XAA0,HKB,HKBO,aad,XHKB,QKB,QKBO,          &
547       XMB,XPWAV,XPWEV,PWAV,PWEV,PWAVO,PWEVO,BU,BUO,cap_max,xland1,     &
548       cap_max_increment,closure_n
549     integer,    dimension (its:ite) ::                                &
550       kzdown,KDET,K22,KB,JMIN,kstabi,kstabm,K22x,                     &   !-lxz
551       KBCONx,KBx,KTOPx,ierr,ierr2,ierr3,KBMAX
552
553     integer                              ::                           &
554       nall,iedt,nens,nens3,ki,I,K,KK,iresult
555     real                                 ::                           &
556      day,dz,mbdt,entr_rate,radius,entrd_rate,mentr_rate,mentrd_rate,  &
557      zcutdown,edtmax,edtmin,depth_min,zkbmax,z_detr,zktop,            &
558      massfld,dh,cap_maxs
559
560     integer :: itf,jtf,ktf
561     integer :: jmini
562     logical :: keep_going
563
564     itf=MIN(ite,ide-1)
565     ktf=MIN(kte,kde-1)
566     jtf=MIN(jte,jde-1)
567
568!sms$distribute end
569      day=86400.
570      do i=its,itf
571        closure_n(i)=16.
572        xland1(i)=1.
573        if(xland(i,j).gt.1.5)xland1(i)=0.
574        cap_max_increment(i)=25.
575      enddo
576!
577!--- specify entrainmentrate and detrainmentrate
578!
579      if(iens.le.4)then
580      radius=14000.-float(iens)*2000.
581      else
582      radius=12000.
583      endif
584!
585!--- gross entrainment rate (these may be changed later on in the
586!--- program, depending what your detrainment is!!)
587!
588      entr_rate=.2/radius
589!
590!--- entrainment of mass
591!
592      mentrd_rate=0.
593      mentr_rate=entr_rate
594!
595!--- initial detrainmentrates
596!
597      do k=kts,ktf
598      do i=its,itf
599        cupclw(i,k)=0.
600        cd(i,k)=0.1*entr_rate
601        cdd(i,k)=0.
602      enddo
603      enddo
604!
605!--- max/min allowed value for epsilon (ratio downdraft base mass flux/updraft
606!    base mass flux
607!
608      edtmax=.8
609      edtmin=.2
610!
611!--- minimum depth (m), clouds must have
612!
613      depth_min=500.
614!
615!--- maximum depth (mb) of capping
616!--- inversion (larger cap = no convection)
617!
618      cap_maxs=75.
619!sms$to_local(grid_dh: <1, mix :size>, <2, mjx :size>) begin
620      DO 7 i=its,itf
621        kbmax(i)=1
622        aa0(i)=0.
623        aa1(i)=0.
624        aad(i)=0.
625        edt(i)=0.
626        kstabm(i)=ktf-1
627        IERR(i)=0
628        IERR2(i)=0
629        IERR3(i)=0
630        if(aaeq(i).lt.-1.)then
631           ierr(i)=20
632        endif
633 7    CONTINUE
634!
635!--- first check for upstream convection
636!
637      do i=its,itf
638          cap_max(i)=cap_maxs
639!         if(tkmax(i,j).lt.2.)cap_max(i)=25.
640          if(gsw(i,j).lt.1.)cap_max(i)=25.
641
642        iresult=0
643!       massfld=0.
644!     call cup_direction2(i,j,direction,iact, &
645!          cu_mfx,iresult,0,massfld,  &
646!          ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
647!          ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
648!          its,ite, jts,jte, kts,kte)
649!         cap_max(i)=cap_maxs
650       if(iresult.eq.1)then
651          cap_max(i)=cap_maxs+20.
652       endif
653!      endif
654      enddo
655!
656!--- max height(m) above ground where updraft air can originate
657!
658      zkbmax=4000.
659!
660!--- height(m) above which no downdrafts are allowed to originate
661!
662      zcutdown=3000.
663!
664!--- depth(m) over which downdraft detrains all its mass
665!
666      z_detr=1250.
667!
668      do nens=1,maxens
669         mbdt_ens(nens)=(float(nens)-3.)*dtime*1.e-3+dtime*5.E-03
670      enddo
671      do nens=1,maxens2
672         edt_ens(nens)=.95-float(nens)*.01
673      enddo
674!     if(j.eq.jpr)then
675!       print *,'radius ensemble ',iens,radius
676!       print *,mbdt_ens
677!       print *,edt_ens
678!     endif
679!
680!--- environmental conditions, FIRST HEIGHTS
681!
682      do i=its,itf
683         if(ierr(i).ne.20)then
684            do k=1,maxens*maxens2*maxens3
685               xf_ens(i,j,(iens-1)*maxens*maxens2*maxens3+k)=0.
686               pr_ens(i,j,(iens-1)*maxens*maxens2*maxens3+k)=0.
687            enddo
688         endif
689      enddo
690!
691!--- calculate moist static energy, heights, qes
692!
693      call cup_env(z,qes,he,hes,t,q,p,z1, &
694           psur,ierr,tcrit,0,xl,cp,   &
695           ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
696           ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
697           its,ite, jts,jte, kts,kte)
698      call cup_env(zo,qeso,heo,heso,tn,qo,po,z1, &
699           psur,ierr,tcrit,0,xl,cp,   &
700           ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
701           ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
702           its,ite, jts,jte, kts,kte)
703!
704!--- environmental values on cloud levels
705!
706      call cup_env_clev(t,qes,q,he,hes,z,p,qes_cup,q_cup,he_cup, &
707           hes_cup,z_cup,p_cup,gamma_cup,t_cup,psur, &
708           ierr,z1,xl,rv,cp,          &
709           ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
710           ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
711           its,ite, jts,jte, kts,kte)
712      call cup_env_clev(tn,qeso,qo,heo,heso,zo,po,qeso_cup,qo_cup, &
713           heo_cup,heso_cup,zo_cup,po_cup,gammao_cup,tn_cup,psur,  &
714           ierr,z1,xl,rv,cp,          &
715           ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
716           ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
717           its,ite, jts,jte, kts,kte)
718      do i=its,itf
719      if(ierr(i).eq.0)then
720!
721      do k=kts,ktf-2
722        if(zo_cup(i,k).gt.zkbmax+z1(i))then
723          kbmax(i)=k
724          go to 25
725        endif
726      enddo
727 25   continue
728!
729!
730!--- level where detrainment for downdraft starts
731!
732      do k=kts,ktf
733        if(zo_cup(i,k).gt.z_detr+z1(i))then
734          kdet(i)=k
735          go to 26
736        endif
737      enddo
738 26   continue
739!
740      endif
741      enddo
742!
743!
744!
745!------- DETERMINE LEVEL WITH HIGHEST MOIST STATIC ENERGY CONTENT - K22
746!
747      CALL cup_MAXIMI(HEO_CUP,3,KBMAX,K22,ierr, &
748           ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
749           ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
750           its,ite, jts,jte, kts,kte)
751       DO 36 i=its,itf
752         IF(ierr(I).eq.0.)THEN
753         IF(K22(I).GE.KBMAX(i))ierr(i)=2
754         endif
755 36   CONTINUE
756!
757!--- DETERMINE THE LEVEL OF CONVECTIVE CLOUD BASE  - KBCON
758!
759      call cup_kbcon(cap_max_increment,1,k22,kbcon,heo_cup,heso_cup, &
760           ierr,kbmax,po_cup,cap_max, &
761           ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
762           ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
763           its,ite, jts,jte, kts,kte)
764!     call cup_kbcon_cin(1,k22,kbcon,heo_cup,heso_cup,z,tn_cup, &
765!          qeso_cup,ierr,kbmax,po_cup,cap_max,xl,cp,&
766!          ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
767!          ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
768!          its,ite, jts,jte, kts,kte)
769!
770!--- increase detrainment in stable layers
771!
772      CALL cup_minimi(HEso_cup,Kbcon,kstabm,kstabi,ierr,  &
773           ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
774           ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
775           its,ite, jts,jte, kts,kte)
776      do i=its,itf
777      IF(ierr(I).eq.0.)THEN
778        if(kstabm(i)-1.gt.kstabi(i))then
779           do k=kstabi(i),kstabm(i)-1
780             cd(i,k)=cd(i,k-1)+1.5*entr_rate
781             if(cd(i,k).gt.10.0*entr_rate)cd(i,k)=10.0*entr_rate
782           enddo
783        ENDIF
784      ENDIF
785      ENDDO
786!
787!--- calculate incloud moist static energy
788!
789      call cup_up_he(k22,hkb,z_cup,cd,mentr_rate,he_cup,hc, &
790           kbcon,ierr,dby,he,hes_cup, &
791           ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
792           ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
793           its,ite, jts,jte, kts,kte)
794      call cup_up_he(k22,hkbo,zo_cup,cd,mentr_rate,heo_cup,hco, &
795           kbcon,ierr,dbyo,heo,heso_cup, &
796           ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
797           ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
798           its,ite, jts,jte, kts,kte)
799
800!--- DETERMINE CLOUD TOP - KTOP
801!
802      call cup_ktop(1,dbyo,kbcon,ktop,ierr, &
803           ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
804           ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
805           its,ite, jts,jte, kts,kte)
806      DO 37 i=its,itf
807         kzdown(i)=0
808         if(ierr(i).eq.0)then
809            zktop=(zo_cup(i,ktop(i))-z1(i))*.6
810            zktop=min(zktop+z1(i),zcutdown+z1(i))
811            do k=kts,kte
812              if(zo_cup(i,k).gt.zktop)then
813                 kzdown(i)=k
814                 go to 37
815              endif
816              enddo
817         endif
818 37   CONTINUE
819!
820!--- DOWNDRAFT ORIGINATING LEVEL - JMIN
821!
822      call cup_minimi(HEso_cup,K22,kzdown,JMIN,ierr, &
823           ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
824           ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
825           its,ite, jts,jte, kts,kte)
826      DO 100 i=its,ite
827        IF(ierr(I).eq.0.)THEN
828!
829!--- check whether it would have buoyancy, if there where
830!--- no entrainment/detrainment
831!
832!jm begin 20061212:  the following code replaces code that
833!   was too complex and causing problem for optimization.
834!   Done in consultation with G. Grell.
835        jmini = jmin(i)
836        keep_going = .TRUE.
837        DO WHILE ( keep_going )
838          keep_going = .FALSE.
839          if ( jmini - 1 .lt. kdet(i)   ) kdet(i) = jmini-1
840          if ( jmini     .ge. ktop(i)-1 ) jmini = ktop(i) - 2
841          ki = jmini
842          hcdo(i,ki)=heso_cup(i,ki)
843          DZ=Zo_cup(i,Ki+1)-Zo_cup(i,Ki)
844          dh=0.
845          DO k=ki-1,1,-1
846            hcdo(i,k)=heso_cup(i,jmini)
847            DZ=Zo_cup(i,K+1)-Zo_cup(i,K)
848            dh=dh+dz*(HCDo(i,K)-heso_cup(i,k))
849            IF(dh.gt.0.)THEN
850              jmini=jmini-1
851              IF ( jmini .gt. 3 ) THEN
852                keep_going = .TRUE.
853              ELSE
854                ierr(i) = 9
855                EXIT
856              ENDIF
857            ENDIF
858          ENDDO
859        ENDDO
860        jmin(i) = jmini
861        IF ( jmini .le. 3 ) THEN
862          ierr(i)=4
863        ENDIF
864!jm end 20061212
865      ENDIF
866100   CONTINUE
867!
868! - Must have at least depth_min m between cloud convective base
869!     and cloud top.
870!
871      do i=its,itf
872      IF(ierr(I).eq.0.)THEN
873      IF(-zo_cup(I,KBCON(I))+zo_cup(I,KTOP(I)).LT.depth_min)then
874            ierr(i)=6
875      endif
876      endif
877      enddo
878
879!
880!c--- normalized updraft mass flux profile
881!
882      call cup_up_nms(zu,z_cup,mentr_rate,cd,kbcon,ktop,ierr,k22, &
883           ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
884           ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
885           its,ite, jts,jte, kts,kte)
886      call cup_up_nms(zuo,zo_cup,mentr_rate,cd,kbcon,ktop,ierr,k22, &
887           ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
888           ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
889           its,ite, jts,jte, kts,kte)
890!
891!c--- normalized downdraft mass flux profile,also work on bottom detrainment
892!--- in this routine
893!
894      call cup_dd_nms(zd,z_cup,cdd,mentrd_rate,jmin,ierr, &
895           0,kdet,z1,                 &
896           ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
897           ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
898           its,ite, jts,jte, kts,kte)
899      call cup_dd_nms(zdo,zo_cup,cdd,mentrd_rate,jmin,ierr, &
900           1,kdet,z1,                 &
901           ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
902           ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
903           its,ite, jts,jte, kts,kte)
904!
905!--- downdraft moist static energy
906!
907      call cup_dd_he(hes_cup,zd,hcd,z_cup,cdd,mentrd_rate, &
908           jmin,ierr,he,dbyd,he_cup,  &
909           ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
910           ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
911           its,ite, jts,jte, kts,kte)
912      call cup_dd_he(heso_cup,zdo,hcdo,zo_cup,cdd,mentrd_rate, &
913           jmin,ierr,heo,dbydo,he_cup,&
914           ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
915           ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
916           its,ite, jts,jte, kts,kte)
917!
918!--- calculate moisture properties of downdraft
919!
920      call cup_dd_moisture(zd,hcd,hes_cup,qcd,qes_cup, &
921           pwd,q_cup,z_cup,cdd,mentrd_rate,jmin,ierr,gamma_cup, &
922           pwev,bu,qrcd,q,he,t_cup,2,xl, &
923           ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
924           ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
925           its,ite, jts,jte, kts,kte)
926      call cup_dd_moisture(zdo,hcdo,heso_cup,qcdo,qeso_cup, &
927           pwdo,qo_cup,zo_cup,cdd,mentrd_rate,jmin,ierr,gammao_cup, &
928           pwevo,bu,qrcdo,qo,heo,tn_cup,1,xl, &
929           ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
930           ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
931           its,ite, jts,jte, kts,kte)
932!
933!--- calculate moisture properties of updraft
934!
935      call cup_up_moisture(ierr,z_cup,qc,qrc,pw,pwav, &
936           kbcon,ktop,cd,dby,mentr_rate,clw_all,      &
937           q,GAMMA_cup,zu,qes_cup,k22,q_cup,xl, &
938           ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
939           ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
940           its,ite, jts,jte, kts,kte)
941      do k=kts,ktf
942      do i=its,itf
943         cupclw(i,k)=qrc(i,k)
944      enddo
945      enddo
946      call cup_up_moisture(ierr,zo_cup,qco,qrco,pwo,pwavo, &
947           kbcon,ktop,cd,dbyo,mentr_rate,clw_all, &
948           qo,GAMMAo_cup,zuo,qeso_cup,k22,qo_cup,xl,&
949           ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
950           ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
951           its,ite, jts,jte, kts,kte)
952!
953!--- calculate workfunctions for updrafts
954!
955      call cup_up_aa0(aa0,z,zu,dby,GAMMA_CUP,t_cup, &
956           kbcon,ktop,ierr,           &
957           ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
958           ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
959           its,ite, jts,jte, kts,kte)
960      call cup_up_aa0(aa1,zo,zuo,dbyo,GAMMAo_CUP,tn_cup, &
961           kbcon,ktop,ierr,           &
962           ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
963           ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
964           its,ite, jts,jte, kts,kte)
965      do i=its,itf
966         if(ierr(i).eq.0)then
967           if(aa1(i).eq.0.)then
968               ierr(i)=17
969           endif
970         endif
971      enddo
972!
973!--- DETERMINE DOWNDRAFT STRENGTH IN TERMS OF WINDSHEAR
974!
975      call cup_dd_edt(ierr,us,vs,zo,ktop,kbcon,edt,po,pwavo, &
976           pwevo,edtmax,edtmin,maxens2,edtc, &
977           ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
978           ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
979           its,ite, jts,jte, kts,kte)
980      do 250 iedt=1,maxens2
981        do i=its,itf
982         if(ierr(i).eq.0)then
983         edt(i)=edtc(i,iedt)
984         edto(i)=edtc(i,iedt)
985         edtx(i)=edtc(i,iedt)
986         endif
987        enddo
988        do k=kts,ktf
989        do i=its,itf
990           dellat_ens(i,k,iedt)=0.
991           dellaq_ens(i,k,iedt)=0.
992           dellaqc_ens(i,k,iedt)=0.
993           pwo_ens(i,k,iedt)=0.
994        enddo
995        enddo
996!
997      do i=its,itf
998        aad(i)=0.
999      enddo
1000!     do i=its,itf
1001!       if(ierr(i).eq.0)then
1002!        eddt(i,j)=edt(i)
1003!        EDTX(I)=EDT(I)
1004!        BU(I)=0.
1005!        BUO(I)=0.
1006!       endif
1007!     enddo
1008!
1009!---downdraft workfunctions
1010!
1011!     call cup_dd_aa0(edt,ierr,aa0,jmin,gamma_cup,t_cup, &
1012!          hcd,hes_cup,z,zd,          &
1013!          ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
1014!          ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
1015!          its,ite, jts,jte, kts,kte)
1016!     call cup_dd_aa0(edto,ierr,aad,jmin,gammao_cup,tn_cup, &
1017!          hcdo,heso_cup,zo,zdo,      &
1018!          ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
1019!          ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
1020!          its,ite, jts,jte, kts,kte)
1021!
1022!--- change per unit mass that a model cloud would modify the environment
1023!
1024!--- 1. in bottom layer
1025!
1026      call cup_dellabot(ipr,jpr,heo_cup,ierr,zo_cup,po,hcdo,edto, &
1027           zdo,cdd,heo,dellah,j,mentrd_rate,zo,g, &
1028           ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
1029           ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
1030           its,ite, jts,jte, kts,kte)
1031      call cup_dellabot(ipr,jpr,qo_cup,ierr,zo_cup,po,qrcdo,edto, &
1032           zdo,cdd,qo,dellaq,j,mentrd_rate,zo,g,&
1033           ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
1034           ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
1035           its,ite, jts,jte, kts,kte)
1036!
1037!--- 2. everywhere else
1038!
1039      call cup_dellas(ierr,zo_cup,po_cup,hcdo,edto,zdo,cdd,    &
1040           heo,dellah,j,mentrd_rate,zuo,g,                     &
1041           cd,hco,ktop,k22,kbcon,mentr_rate,jmin,heo_cup,kdet, &
1042           k22,ipr,jpr,'deep',                                 &
1043           ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
1044           ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
1045           its,ite, jts,jte, kts,kte)
1046!
1047!-- take out cloud liquid water for detrainment
1048!
1049!??   do k=kts,ktf
1050      do k=kts,ktf-1
1051      do i=its,itf
1052       scr1(i,k)=0.
1053       dellaqc(i,k)=0.
1054       if(ierr(i).eq.0)then
1055!       print *,'in vupnewg, after della ',ierr(i),aa0(i),i,j
1056         scr1(i,k)=qco(i,k)-qrco(i,k)
1057         if(k.eq.ktop(i)-0)dellaqc(i,k)= &
1058                      .01*zuo(i,ktop(i))*qrco(i,ktop(i))* &
1059                      9.81/(po_cup(i,k)-po_cup(i,k+1))
1060         if(k.lt.ktop(i).and.k.gt.kbcon(i))then
1061           dz=zo_cup(i,k+1)-zo_cup(i,k)
1062           dellaqc(i,k)=.01*9.81*cd(i,k)*dz*zuo(i,k) &
1063                        *.5*(qrco(i,k)+qrco(i,k+1))/ &
1064                        (po_cup(i,k)-po_cup(i,k+1))
1065         endif
1066       endif
1067      enddo
1068      enddo
1069      call cup_dellas(ierr,zo_cup,po_cup,qrcdo,edto,zdo,cdd, &
1070           qo,dellaq,j,mentrd_rate,zuo,g, &
1071           cd,scr1,ktop,k22,kbcon,mentr_rate,jmin,qo_cup,kdet, &
1072           k22,ipr,jpr,'deep',               &
1073              ids,ide, jds,jde, kds,kde,                     &
1074              ims,ime, jms,jme, kms,kme,                     &
1075              its,ite, jts,jte, kts,kte    )
1076!
1077!--- using dellas, calculate changed environmental profiles
1078!
1079!     do 200 nens=1,maxens
1080      mbdt=mbdt_ens(2)
1081      do i=its,itf
1082      xaa0_ens(i,1)=0.
1083      xaa0_ens(i,2)=0.
1084      xaa0_ens(i,3)=0.
1085      enddo
1086
1087!     mbdt=mbdt_ens(nens)
1088!     do i=its,itf
1089!     xaa0_ens(i,nens)=0.
1090!     enddo
1091      do k=kts,ktf
1092      do i=its,itf
1093         dellat(i,k)=0.
1094         if(ierr(i).eq.0)then
1095            XHE(I,K)=DELLAH(I,K)*MBDT+HEO(I,K)
1096            XQ(I,K)=DELLAQ(I,K)*MBDT+QO(I,K)
1097            DELLAT(I,K)=(1./cp)*(DELLAH(I,K)-xl*DELLAQ(I,K))
1098            XT(I,K)= DELLAT(I,K)*MBDT+TN(I,K)
1099            IF(XQ(I,K).LE.0.)XQ(I,K)=1.E-08
1100!            if(i.eq.ipr.and.j.eq.jpr)then
1101!              print *,k,DELLAH(I,K),DELLAQ(I,K),DELLAT(I,K)
1102!            endif
1103         ENDIF
1104      enddo
1105      enddo
1106      do i=its,itf
1107      if(ierr(i).eq.0)then
1108      XHE(I,ktf)=HEO(I,ktf)
1109      XQ(I,ktf)=QO(I,ktf)
1110      XT(I,ktf)=TN(I,ktf)
1111      IF(XQ(I,ktf).LE.0.)XQ(I,ktf)=1.E-08
1112      endif
1113      enddo
1114!
1115!--- calculate moist static energy, heights, qes
1116!
1117      call cup_env(xz,xqes,xhe,xhes,xt,xq,po,z1, &
1118           psur,ierr,tcrit,2,xl,cp,   &
1119           ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
1120           ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
1121           its,ite, jts,jte, kts,kte)
1122!
1123!--- environmental values on cloud levels
1124!
1125      call cup_env_clev(xt,xqes,xq,xhe,xhes,xz,po,xqes_cup,xq_cup, &
1126           xhe_cup,xhes_cup,xz_cup,po_cup,gamma_cup,xt_cup,psur,   &
1127           ierr,z1,xl,rv,cp,          &
1128           ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
1129           ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
1130           its,ite, jts,jte, kts,kte)
1131!
1132!
1133!**************************** static control
1134!
1135!--- moist static energy inside cloud
1136!
1137      do i=its,itf
1138        if(ierr(i).eq.0)then
1139          xhkb(i)=xhe(i,k22(i))
1140        endif
1141      enddo
1142      call cup_up_he(k22,xhkb,xz_cup,cd,mentr_rate,xhe_cup,xhc, &
1143           kbcon,ierr,xdby,xhe,xhes_cup, &
1144           ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
1145           ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
1146           its,ite, jts,jte, kts,kte)
1147!
1148!c--- normalized mass flux profile
1149!
1150      call cup_up_nms(xzu,xz_cup,mentr_rate,cd,kbcon,ktop,ierr,k22, &
1151           ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
1152           ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
1153           its,ite, jts,jte, kts,kte)
1154!
1155!--- moisture downdraft
1156!
1157      call cup_dd_nms(xzd,xz_cup,cdd,mentrd_rate,jmin,ierr, &
1158           1,kdet,z1,                 &
1159           ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
1160           ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
1161           its,ite, jts,jte, kts,kte)
1162      call cup_dd_he(xhes_cup,xzd,xhcd,xz_cup,cdd,mentrd_rate, &
1163           jmin,ierr,xhe,dbyd,xhe_cup,&
1164           ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
1165           ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
1166           its,ite, jts,jte, kts,kte)
1167      call cup_dd_moisture(xzd,xhcd,xhes_cup,xqcd,xqes_cup, &
1168           xpwd,xq_cup,xz_cup,cdd,mentrd_rate,jmin,ierr,gamma_cup, &
1169           xpwev,bu,xqrcd,xq,xhe,xt_cup,3,xl, &
1170           ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
1171           ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
1172           its,ite, jts,jte, kts,kte)
1173
1174!
1175!------- MOISTURE updraft
1176!
1177      call cup_up_moisture(ierr,xz_cup,xqc,xqrc,xpw,xpwav, &
1178           kbcon,ktop,cd,xdby,mentr_rate,clw_all, &
1179           xq,GAMMA_cup,xzu,xqes_cup,k22,xq_cup,xl, &
1180           ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
1181           ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
1182           its,ite, jts,jte, kts,kte)
1183!
1184!--- workfunctions for updraft
1185!
1186      call cup_up_aa0(xaa0,xz,xzu,xdby,GAMMA_CUP,xt_cup, &
1187           kbcon,ktop,ierr,           &
1188           ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
1189           ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
1190           its,ite, jts,jte, kts,kte)
1191!
1192!--- workfunctions for downdraft
1193!
1194!
1195!     call cup_dd_aa0(edtx,ierr,xaa0,jmin,gamma_cup,xt_cup, &
1196!          xhcd,xhes_cup,xz,xzd,      &
1197!          ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
1198!          ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
1199!          its,ite, jts,jte, kts,kte)
1200      do 200 nens=1,maxens
1201      do i=its,itf
1202         if(ierr(i).eq.0)then
1203           xaa0_ens(i,nens)=xaa0(i)
1204           nall=(iens-1)*maxens3*maxens*maxens2 &
1205                +(iedt-1)*maxens*maxens3 &
1206                +(nens-1)*maxens3
1207           do k=kts,ktf
1208              if(k.le.ktop(i))then
1209                 do nens3=1,maxens3
1210                 if(nens3.eq.7)then
1211!--- b=0
1212                 pr_ens(i,j,nall+nens3)=pr_ens(i,j,nall+nens3)+ &
1213                                    pwo(i,k)
1214!                                  +edto(i)*pwdo(i,k)
1215!--- b=beta
1216                 else if(nens3.eq.8)then
1217                 pr_ens(i,j,nall+nens3)=pr_ens(i,j,nall+nens3)+ &
1218                                    pwo(i,k)
1219!--- b=beta/2
1220                 else if(nens3.eq.9)then
1221                 pr_ens(i,j,nall+nens3)=pr_ens(i,j,nall+nens3)+ &
1222                                    pwo(i,k)
1223!                                  +.5*edto(i)*pwdo(i,k)
1224                 else
1225                 pr_ens(i,j,nall+nens3)=pr_ens(i,j,nall+nens3)+ &
1226                                    pwo(i,k)+edto(i)*pwdo(i,k)
1227                 endif
1228                 enddo
1229              endif
1230           enddo
1231         if(pr_ens(i,j,nall+7).lt.1.e-6)then
1232            ierr(i)=18
1233            do nens3=1,maxens3
1234               pr_ens(i,j,nall+nens3)=0.
1235            enddo
1236         endif
1237         do nens3=1,maxens3
1238           if(pr_ens(i,j,nall+nens3).lt.1.e-4)then
1239            pr_ens(i,j,nall+nens3)=0.
1240           endif
1241         enddo
1242         endif
1243      enddo
1244 200  continue
1245!
1246!--- LARGE SCALE FORCING
1247!
1248!
1249!------- CHECK wether aa0 should have been zero
1250!
1251!
1252      CALL cup_MAXIMI(HEO_CUP,3,KBMAX,K22x,ierr, &
1253           ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
1254           ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
1255           its,ite, jts,jte, kts,kte)
1256      do i=its,itf
1257         ierr2(i)=ierr(i)
1258         ierr3(i)=ierr(i)
1259      enddo
1260      call cup_kbcon(cap_max_increment,2,k22x,kbconx,heo_cup, &
1261           heso_cup,ierr2,kbmax,po_cup,cap_max, &
1262           ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
1263           ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
1264           its,ite, jts,jte, kts,kte)
1265      call cup_kbcon(cap_max_increment,3,k22x,kbconx,heo_cup, &
1266           heso_cup,ierr3,kbmax,po_cup,cap_max, &
1267           ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
1268           ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
1269           its,ite, jts,jte, kts,kte)
1270!
1271!--- DETERMINE THE LEVEL OF CONVECTIVE CLOUD BASE  - KBCON
1272!
1273      call cup_forcing_ens(closure_n,xland1,aa0,aa1,xaa0_ens,mbdt_ens,dtime,   &
1274           ierr,ierr2,ierr3,xf_ens,j,'deeps',                 &
1275           maxens,iens,iedt,maxens2,maxens3,mconv,            &
1276           po_cup,ktop,omeg,zdo,k22,zuo,pr_ens,edto,kbcon,    &
1277           massflx,iact,direction,ensdim,massfln,ichoice,     &
1278           ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
1279           ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
1280           its,ite, jts,jte, kts,kte)
1281!
1282      do k=kts,ktf
1283      do i=its,itf
1284        if(ierr(i).eq.0)then
1285           dellat_ens(i,k,iedt)=dellat(i,k)
1286           dellaq_ens(i,k,iedt)=dellaq(i,k)
1287           dellaqc_ens(i,k,iedt)=dellaqc(i,k)
1288           pwo_ens(i,k,iedt)=pwo(i,k)+edt(i)*pwdo(i,k)
1289        else
1290           dellat_ens(i,k,iedt)=0.
1291           dellaq_ens(i,k,iedt)=0.
1292           dellaqc_ens(i,k,iedt)=0.
1293           pwo_ens(i,k,iedt)=0.
1294        endif
1295!      if(i.eq.ipr.and.j.eq.jpr)then
1296!        print *,iens,iedt,dellat(i,k),dellat_ens(i,k,iedt), &
1297!          dellaq(i,k), dellaqc(i,k)
1298!      endif
1299      enddo
1300      enddo
1301 250  continue
1302!
1303!--- FEEDBACK
1304!
1305      call cup_output_ens(xf_ens,ierr,dellat_ens,dellaq_ens, &
1306           dellaqc_ens,outt,outq,outqc,pre,pwo_ens,xmb,ktop, &
1307           j,'deep',maxens2,maxens,iens,ierr2,ierr3,         &
1308           pr_ens,maxens3,ensdim,massfln,                    &
1309           APR_GR,APR_W,APR_MC,APR_ST,APR_AS,                &
1310           APR_CAPMA,APR_CAPME,APR_CAPMI,closure_n,xland1,   &
1311           ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
1312           ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
1313           its,ite, jts,jte, kts,kte)
1314      do i=its,itf
1315           PRE(I)=MAX(PRE(I),0.)
1316      enddo
1317!
1318!---------------------------done------------------------------
1319!
1320
1321   END SUBROUTINE CUP_enss
1322
1323
1324   SUBROUTINE cup_dd_aa0(edt,ierr,aa0,jmin,gamma_cup,t_cup, &
1325              hcd,hes_cup,z,zd,                             &
1326              ids,ide, jds,jde, kds,kde,                    &
1327              ims,ime, jms,jme, kms,kme,                    &
1328              its,ite, jts,jte, kts,kte                    )
1329
1330   IMPLICIT NONE
1331!
1332!  on input
1333!
1334
1335   ! only local wrf dimensions are need as of now in this routine
1336
1337     integer                                                           &
1338        ,intent (in   )                   ::                           &
1339        ids,ide, jds,jde, kds,kde,                                     &
1340        ims,ime, jms,jme, kms,kme,                                     &
1341        its,ite, jts,jte, kts,kte
1342  ! aa0 cloud work function for downdraft
1343  ! gamma_cup = gamma on model cloud levels
1344  ! t_cup = temperature (Kelvin) on model cloud levels
1345  ! hes_cup = saturation moist static energy on model cloud levels
1346  ! hcd = moist static energy in downdraft
1347  ! edt = epsilon
1348  ! zd normalized downdraft mass flux
1349  ! z = heights of model levels
1350  ! ierr error value, maybe modified in this routine
1351  !
1352     real,    dimension (its:ite,kts:kte)                              &
1353        ,intent (in   )                   ::                           &
1354        z,zd,gamma_cup,t_cup,hes_cup,hcd
1355     real,    dimension (its:ite)                                      &
1356        ,intent (in   )                   ::                           &
1357        edt
1358     integer, dimension (its:ite)                                      &
1359        ,intent (in   )                   ::                           &
1360        jmin
1361!
1362! input and output
1363!
1364
1365
1366     integer, dimension (its:ite)                                      &
1367        ,intent (inout)                   ::                           &
1368        ierr
1369     real,    dimension (its:ite)                                      &
1370        ,intent (out  )                   ::                           &
1371        aa0
1372!
1373!  local variables in this routine
1374!
1375
1376     integer                              ::                           &
1377        i,k,kk
1378     real                                 ::                           &
1379        dz
1380!
1381     integer :: itf, ktf
1382!
1383     itf=MIN(ite,ide-1)
1384     ktf=MIN(kte,kde-1)
1385!
1386!??    DO k=kts,kte-1
1387       DO k=kts,ktf-1
1388       do i=its,itf
1389         IF(ierr(I).eq.0.and.k.lt.jmin(i))then
1390         KK=JMIN(I)-K
1391!
1392!--- ORIGINAL
1393!
1394         DZ=(Z(I,KK)-Z(I,KK+1))
1395         AA0(I)=AA0(I)+zd(i,kk)*EDT(I)*DZ*(9.81/(1004.*T_cup(I,KK))) &
1396            *((hcd(i,kk)-hes_cup(i,kk))/(1.+GAMMA_cup(i,kk)))
1397         endif
1398      enddo
1399      enddo
1400
1401   END SUBROUTINE CUP_dd_aa0
1402
1403
1404   SUBROUTINE cup_dd_edt(ierr,us,vs,z,ktop,kbcon,edt,p,pwav, &
1405              pwev,edtmax,edtmin,maxens2,edtc,               &
1406              ids,ide, jds,jde, kds,kde,                     &
1407              ims,ime, jms,jme, kms,kme,                     &
1408              its,ite, jts,jte, kts,kte                     )
1409
1410   IMPLICIT NONE
1411
1412     integer                                                           &
1413        ,intent (in   )                   ::                           &
1414        ids,ide, jds,jde, kds,kde,           &
1415        ims,ime, jms,jme, kms,kme,           &
1416        its,ite, jts,jte, kts,kte
1417     integer, intent (in   )              ::                           &
1418        maxens2
1419  !
1420  ! ierr error value, maybe modified in this routine
1421  !
1422     real,    dimension (its:ite,kts:kte)                              &
1423        ,intent (in   )                   ::                           &
1424        us,vs,z,p
1425     real,    dimension (its:ite,1:maxens2)                            &
1426        ,intent (out  )                   ::                           &
1427        edtc
1428     real,    dimension (its:ite)                                      &
1429        ,intent (out  )                   ::                           &
1430        edt
1431     real,    dimension (its:ite)                                      &
1432        ,intent (in   )                   ::                           &
1433        pwav,pwev
1434     real                                                              &
1435        ,intent (in   )                   ::                           &
1436        edtmax,edtmin
1437     integer, dimension (its:ite)                                      &
1438        ,intent (in   )                   ::                           &
1439        ktop,kbcon
1440     integer, dimension (its:ite)                                      &
1441        ,intent (inout)                   ::                           &
1442        ierr
1443!
1444!  local variables in this routine
1445!
1446
1447     integer i,k,kk
1448     real    einc,pef,pefb,prezk,zkbc
1449     real,    dimension (its:ite)         ::                           &
1450      vshear,sdp,vws
1451
1452     integer :: itf, ktf
1453
1454     itf=MIN(ite,ide-1)
1455     ktf=MIN(kte,kde-1)
1456!
1457!--- DETERMINE DOWNDRAFT STRENGTH IN TERMS OF WINDSHEAR
1458!
1459! */ calculate an average wind shear over the depth of the cloud
1460!
1461       do i=its,itf
1462        edt(i)=0.
1463        vws(i)=0.
1464        sdp(i)=0.
1465        vshear(i)=0.
1466       enddo
1467       do kk = kts,ktf-1
1468         do 62 i=its,itf
1469          IF(ierr(i).ne.0)GO TO 62
1470          if (kk .le. min0(ktop(i),ktf) .and. kk .ge. kbcon(i)) then
1471             vws(i) = vws(i)+ &
1472              (abs((us(i,kk+1)-us(i,kk))/(z(i,kk+1)-z(i,kk))) &
1473          +   abs((vs(i,kk+1)-vs(i,kk))/(z(i,kk+1)-z(i,kk)))) * &
1474              (p(i,kk) - p(i,kk+1))
1475            sdp(i) = sdp(i) + p(i,kk) - p(i,kk+1)
1476          endif
1477          if (kk .eq. ktf)vshear(i) = 1.e3 * vws(i) / sdp(i)
1478   62   continue
1479       end do
1480      do i=its,itf
1481         IF(ierr(i).eq.0)then
1482            pef=(1.591-.639*VSHEAR(I)+.0953*(VSHEAR(I)**2) &
1483               -.00496*(VSHEAR(I)**3))
1484            if(pef.gt.edtmax)pef=edtmax
1485            if(pef.lt.edtmin)pef=edtmin
1486!
1487!--- cloud base precip efficiency
1488!
1489            zkbc=z(i,kbcon(i))*3.281e-3
1490            prezk=.02
1491            if(zkbc.gt.3.)then
1492               prezk=.96729352+zkbc*(-.70034167+zkbc*(.162179896+zkbc &
1493               *(- 1.2569798E-2+zkbc*(4.2772E-4-zkbc*5.44E-6))))
1494            endif
1495            if(zkbc.gt.25)then
1496               prezk=2.4
1497            endif
1498            pefb=1./(1.+prezk)
1499            if(pefb.gt.edtmax)pefb=edtmax
1500            if(pefb.lt.edtmin)pefb=edtmin
1501            EDT(I)=1.-.5*(pefb+pef)
1502!--- edt here is 1-precipeff!
1503!           einc=(1.-edt(i))/float(maxens2)
1504!           einc=edt(i)/float(maxens2+1)
1505!--- 20 percent
1506            einc=.2*edt(i)
1507            do k=1,maxens2
1508                edtc(i,k)=edt(i)+float(k-2)*einc
1509            enddo
1510         endif
1511      enddo
1512      do i=its,itf
1513         IF(ierr(i).eq.0)then
1514            do k=1,maxens2
1515               EDTC(I,K)=-EDTC(I,K)*PWAV(I)/PWEV(I)
1516               IF(EDTC(I,K).GT.edtmax)EDTC(I,K)=edtmax
1517               IF(EDTC(I,K).LT.edtmin)EDTC(I,K)=edtmin
1518            enddo
1519         endif
1520      enddo
1521
1522   END SUBROUTINE cup_dd_edt
1523
1524
1525   SUBROUTINE cup_dd_he(hes_cup,zd,hcd,z_cup,cdd,entr,       &
1526              jmin,ierr,he,dby,he_cup,                       &
1527              ids,ide, jds,jde, kds,kde,                     &
1528              ims,ime, jms,jme, kms,kme,                     &
1529              its,ite, jts,jte, kts,kte                     )
1530
1531   IMPLICIT NONE
1532!
1533!  on input
1534!
1535
1536   ! only local wrf dimensions are need as of now in this routine
1537
1538     integer                                                           &
1539        ,intent (in   )                   ::                           &
1540                                  ids,ide, jds,jde, kds,kde,           &
1541                                  ims,ime, jms,jme, kms,kme,           &
1542                                  its,ite, jts,jte, kts,kte
1543  ! hcd = downdraft moist static energy
1544  ! he = moist static energy on model levels
1545  ! he_cup = moist static energy on model cloud levels
1546  ! hes_cup = saturation moist static energy on model cloud levels
1547  ! dby = buoancy term
1548  ! cdd= detrainment function
1549  ! z_cup = heights of model cloud levels
1550  ! entr = entrainment rate
1551  ! zd   = downdraft normalized mass flux
1552  !
1553     real,    dimension (its:ite,kts:kte)                              &
1554        ,intent (in   )                   ::                           &
1555        he,he_cup,hes_cup,z_cup,cdd,zd
1556  ! entr= entrainment rate
1557     real                                                              &
1558        ,intent (in   )                   ::                           &
1559        entr
1560     integer, dimension (its:ite)                                      &
1561        ,intent (in   )                   ::                           &
1562        jmin
1563!
1564! input and output
1565!
1566
1567   ! ierr error value, maybe modified in this routine
1568
1569     integer, dimension (its:ite)                                      &
1570        ,intent (inout)                   ::                           &
1571        ierr
1572
1573     real,    dimension (its:ite,kts:kte)                              &
1574        ,intent (out  )                   ::                           &
1575        hcd,dby
1576!
1577!  local variables in this routine
1578!
1579
1580     integer                              ::                           &
1581        i,k,ki
1582     real                                 ::                           &
1583        dz
1584
1585     integer :: itf, ktf
1586
1587     itf=MIN(ite,ide-1)
1588     ktf=MIN(kte,kde-1)
1589
1590      do k=kts+1,ktf
1591      do i=its,itf
1592      dby(i,k)=0.
1593      IF(ierr(I).eq.0)then
1594         hcd(i,k)=hes_cup(i,k)
1595      endif
1596      enddo
1597      enddo
1598!
1599      do 100 i=its,itf
1600      IF(ierr(I).eq.0)then
1601      k=jmin(i)
1602      hcd(i,k)=hes_cup(i,k)
1603      dby(i,k)=hcd(i,jmin(i))-hes_cup(i,k)
1604!
1605      do ki=jmin(i)-1,1,-1
1606         DZ=Z_cup(i,Ki+1)-Z_cup(i,Ki)
1607         HCD(i,Ki)=(HCD(i,Ki+1)*(1.-.5*CDD(i,Ki)*DZ) &
1608                  +entr*DZ*HE(i,Ki) &
1609                  )/(1.+entr*DZ-.5*CDD(i,Ki)*DZ)
1610         dby(i,ki)=HCD(i,Ki)-hes_cup(i,ki)
1611      enddo
1612!
1613      endif
1614!--- end loop over i
1615100    continue
1616
1617
1618   END SUBROUTINE cup_dd_he
1619
1620
1621   SUBROUTINE cup_dd_moisture(zd,hcd,hes_cup,qcd,qes_cup,    &
1622              pwd,q_cup,z_cup,cdd,entr,jmin,ierr,            &
1623              gamma_cup,pwev,bu,qrcd,                        &
1624              q,he,t_cup,iloop,xl,                           &
1625              ids,ide, jds,jde, kds,kde,                     &
1626              ims,ime, jms,jme, kms,kme,                     &
1627              its,ite, jts,jte, kts,kte                     )
1628
1629   IMPLICIT NONE
1630
1631     integer                                                           &
1632        ,intent (in   )                   ::                           &
1633                                  ids,ide, jds,jde, kds,kde,           &
1634                                  ims,ime, jms,jme, kms,kme,           &
1635                                  its,ite, jts,jte, kts,kte
1636  ! cdd= detrainment function
1637  ! q = environmental q on model levels
1638  ! q_cup = environmental q on model cloud levels
1639  ! qes_cup = saturation q on model cloud levels
1640  ! hes_cup = saturation h on model cloud levels
1641  ! hcd = h in model cloud
1642  ! bu = buoancy term
1643  ! zd = normalized downdraft mass flux
1644  ! gamma_cup = gamma on model cloud levels
1645  ! mentr_rate = entrainment rate
1646  ! qcd = cloud q (including liquid water) after entrainment
1647  ! qrch = saturation q in cloud
1648  ! pwd = evaporate at that level
1649  ! pwev = total normalized integrated evaoprate (I2)
1650  ! entr= entrainment rate
1651  !
1652     real,    dimension (its:ite,kts:kte)                              &
1653        ,intent (in   )                   ::                           &
1654        zd,t_cup,hes_cup,hcd,qes_cup,q_cup,z_cup,cdd,gamma_cup,q,he
1655     real                                                              &
1656        ,intent (in   )                   ::                           &
1657        entr,xl
1658     integer                                                           &
1659        ,intent (in   )                   ::                           &
1660        iloop
1661     integer, dimension (its:ite)                                      &
1662        ,intent (in   )                   ::                           &
1663        jmin
1664     integer, dimension (its:ite)                                      &
1665        ,intent (inout)                   ::                           &
1666        ierr
1667     real,    dimension (its:ite,kts:kte)                              &
1668        ,intent (out  )                   ::                           &
1669        qcd,qrcd,pwd
1670     real,    dimension (its:ite)                                      &
1671        ,intent (out  )                   ::                           &
1672        pwev,bu
1673!
1674!  local variables in this routine
1675!
1676
1677     integer                              ::                           &
1678        i,k,ki
1679     real                                 ::                           &
1680        dh,dz,dqeva
1681
1682     integer :: itf, ktf
1683
1684     itf=MIN(ite,ide-1)
1685     ktf=MIN(kte,kde-1)
1686
1687      do i=its,itf
1688         bu(i)=0.
1689         pwev(i)=0.
1690      enddo
1691      do k=kts,ktf
1692      do i=its,itf
1693         qcd(i,k)=0.
1694         qrcd(i,k)=0.
1695         pwd(i,k)=0.
1696      enddo
1697      enddo
1698!
1699!
1700!
1701      do 100 i=its,itf
1702      IF(ierr(I).eq.0)then
1703      k=jmin(i)
1704      DZ=Z_cup(i,K+1)-Z_cup(i,K)
1705      qcd(i,k)=q_cup(i,k)
1706!     qcd(i,k)=.5*(qes_cup(i,k)+q_cup(i,k))
1707      qrcd(i,k)=qes_cup(i,k)
1708      pwd(i,jmin(i))=min(0.,qcd(i,k)-qrcd(i,k))
1709      pwev(i)=pwev(i)+pwd(i,jmin(i))
1710      qcd(i,k)=qes_cup(i,k)
1711!
1712      DH=HCD(I,k)-HES_cup(I,K)
1713      bu(i)=dz*dh
1714      do ki=jmin(i)-1,1,-1
1715         DZ=Z_cup(i,Ki+1)-Z_cup(i,Ki)
1716         QCD(i,Ki)=(qCD(i,Ki+1)*(1.-.5*CDD(i,Ki)*DZ) &
1717                  +entr*DZ*q(i,Ki) &
1718                  )/(1.+entr*DZ-.5*CDD(i,Ki)*DZ)
1719!
1720!--- to be negatively buoyant, hcd should be smaller than hes!
1721!
1722         DH=HCD(I,ki)-HES_cup(I,Ki)
1723         bu(i)=bu(i)+dz*dh
1724         QRCD(I,Ki)=qes_cup(i,ki)+(1./XL)*(GAMMA_cup(i,ki) &
1725                  /(1.+GAMMA_cup(i,ki)))*DH
1726         dqeva=qcd(i,ki)-qrcd(i,ki)
1727         if(dqeva.gt.0.)dqeva=0.
1728         pwd(i,ki)=zd(i,ki)*dqeva
1729         qcd(i,ki)=qrcd(i,ki)
1730         pwev(i)=pwev(i)+pwd(i,ki)
1731!        if(iloop.eq.1.and.i.eq.102.and.j.eq.62)then
1732!         print *,'in cup_dd_moi ', hcd(i,ki),HES_cup(I,Ki),dh,dqeva
1733!        endif
1734      enddo
1735!
1736!--- end loop over i
1737       if(pwev(I).eq.0.and.iloop.eq.1)then
1738!        print *,'problem with buoy in cup_dd_moisture',i
1739         ierr(i)=7
1740       endif
1741       if(BU(I).GE.0.and.iloop.eq.1)then
1742!        print *,'problem with buoy in cup_dd_moisture',i
1743         ierr(i)=7
1744       endif
1745      endif
1746100    continue
1747
1748   END SUBROUTINE cup_dd_moisture
1749
1750
1751   SUBROUTINE cup_dd_nms(zd,z_cup,cdd,entr,jmin,ierr,        &
1752              itest,kdet,z1,                                 &
1753              ids,ide, jds,jde, kds,kde,                     &
1754              ims,ime, jms,jme, kms,kme,                     &
1755              its,ite, jts,jte, kts,kte                     )
1756
1757   IMPLICIT NONE
1758!
1759!  on input
1760!
1761
1762   ! only local wrf dimensions are need as of now in this routine
1763
1764     integer                                                           &
1765        ,intent (in   )                   ::                           &
1766                                  ids,ide, jds,jde, kds,kde,           &
1767                                  ims,ime, jms,jme, kms,kme,           &
1768                                  its,ite, jts,jte, kts,kte
1769  ! z_cup = height of cloud model level
1770  ! z1 = terrain elevation
1771  ! entr = downdraft entrainment rate
1772  ! jmin = downdraft originating level
1773  ! kdet = level above ground where downdraft start detraining
1774  ! itest = flag to whether to calculate cdd
1775 
1776     real,    dimension (its:ite,kts:kte)                              &
1777        ,intent (in   )                   ::                           &
1778        z_cup
1779     real,    dimension (its:ite)                                      &
1780        ,intent (in   )                   ::                           &
1781        z1
1782     real                                                              &
1783        ,intent (in   )                   ::                           &
1784        entr
1785     integer, dimension (its:ite)                                      &
1786        ,intent (in   )                   ::                           &
1787        jmin,kdet
1788     integer                                                           &
1789        ,intent (in   )                   ::                           &
1790        itest
1791!
1792! input and output
1793!
1794
1795   ! ierr error value, maybe modified in this routine
1796
1797     integer, dimension (its:ite)                                      &
1798        ,intent (inout)                   ::                           &
1799                                                                 ierr
1800   ! zd is the normalized downdraft mass flux
1801   ! cdd is the downdraft detrainmen function
1802
1803     real,    dimension (its:ite,kts:kte)                              &
1804        ,intent (out  )                   ::                           &
1805                                                             zd
1806     real,    dimension (its:ite,kts:kte)                              &
1807        ,intent (inout)                   ::                           &
1808                                                             cdd
1809!
1810!  local variables in this routine
1811!
1812
1813     integer                              ::                           &
1814                                                  i,k,ki
1815     real                                 ::                           &
1816                                            a,perc,dz
1817
1818     integer :: itf, ktf
1819
1820     itf=MIN(ite,ide-1)
1821     ktf=MIN(kte,kde-1)
1822!
1823!--- perc is the percentage of mass left when hitting the ground
1824!
1825      perc=.03
1826
1827      do k=kts,ktf
1828      do i=its,itf
1829         zd(i,k)=0.
1830         if(itest.eq.0)cdd(i,k)=0.
1831      enddo
1832      enddo
1833      a=1.-perc
1834!
1835!
1836!
1837      do 100 i=its,itf
1838      IF(ierr(I).eq.0)then
1839      zd(i,jmin(i))=1.
1840!
1841!--- integrate downward, specify detrainment(cdd)!
1842!
1843      do ki=jmin(i)-1,1,-1
1844         DZ=Z_cup(i,Ki+1)-Z_cup(i,Ki)
1845         if(ki.le.kdet(i).and.itest.eq.0)then
1846           cdd(i,ki)=entr+(1.- (a*(z_cup(i,ki)-z1(i)) &
1847                     +perc*(z_cup(i,kdet(i))-z1(i)) ) &
1848                         /(a*(z_cup(i,ki+1)-z1(i)) &
1849                      +perc*(z_cup(i,kdet(i))-z1(i))))/dz
1850         endif
1851         zd(i,ki)=zd(i,ki+1)*(1.+(entr-cdd(i,ki))*dz)
1852      enddo
1853!
1854      endif
1855!--- end loop over i
1856100    continue
1857
1858   END SUBROUTINE cup_dd_nms
1859
1860
1861   SUBROUTINE cup_dellabot(ipr,jpr,he_cup,ierr,z_cup,p_cup,  &
1862              hcd,edt,zd,cdd,he,della,j,mentrd_rate,z,g,     &
1863              ids,ide, jds,jde, kds,kde,                     &
1864              ims,ime, jms,jme, kms,kme,                     &
1865              its,ite, jts,jte, kts,kte                     )
1866
1867   IMPLICIT NONE
1868
1869     integer                                                           &
1870        ,intent (in   )                   ::                           &
1871        ids,ide, jds,jde, kds,kde,           &
1872        ims,ime, jms,jme, kms,kme,           &
1873        its,ite, jts,jte, kts,kte
1874     integer, intent (in   )              ::                           &
1875        j,ipr,jpr
1876  !
1877  ! ierr error value, maybe modified in this routine
1878  !
1879     real,    dimension (its:ite,kts:kte)                              &
1880        ,intent (out  )                   ::                           &
1881        della
1882     real,    dimension (its:ite,kts:kte)                              &
1883        ,intent (in  )                   ::                           &
1884        z_cup,p_cup,hcd,zd,cdd,he,z,he_cup
1885     real,    dimension (its:ite)                                      &
1886        ,intent (in   )                   ::                           &
1887        edt
1888     real                                                              &
1889        ,intent (in   )                   ::                           &
1890        g,mentrd_rate
1891     integer, dimension (its:ite)                                      &
1892        ,intent (inout)                   ::                           &
1893        ierr
1894!
1895!  local variables in this routine
1896!
1897
1898      integer i
1899      real detdo,detdo1,detdo2,entdo,dp,dz,subin,                      &
1900      totmas
1901!
1902     integer :: itf, ktf
1903
1904     itf=MIN(ite,ide-1)
1905     ktf=MIN(kte,kde-1)
1906!
1907!
1908!      if(j.eq.jpr)print *,'in cup dellabot '
1909      do 100 i=its,itf
1910      della(i,1)=0.
1911      if(ierr(i).ne.0)go to 100
1912      dz=z_cup(i,2)-z_cup(i,1)
1913      DP=100.*(p_cup(i,1)-P_cup(i,2))
1914      detdo1=edt(i)*zd(i,2)*CDD(i,1)*DZ
1915      detdo2=edt(i)*zd(i,1)
1916      entdo=edt(i)*zd(i,2)*mentrd_rate*dz
1917      subin=-EDT(I)*zd(i,2)
1918      detdo=detdo1+detdo2-entdo+subin
1919      DELLA(I,1)=(detdo1*.5*(HCD(i,1)+HCD(i,2)) &
1920                 +detdo2*hcd(i,1) &
1921                 +subin*he_cup(i,2) &
1922                 -entdo*he(i,1))*g/dp
1923 100  CONTINUE
1924
1925   END SUBROUTINE cup_dellabot
1926
1927
1928   SUBROUTINE cup_dellas(ierr,z_cup,p_cup,hcd,edt,zd,cdd,              &
1929              he,della,j,mentrd_rate,zu,g,                             &
1930              cd,hc,ktop,k22,kbcon,mentr_rate,jmin,he_cup,kdet,kpbl,   &
1931              ipr,jpr,name,                                            &
1932              ids,ide, jds,jde, kds,kde,                               &
1933              ims,ime, jms,jme, kms,kme,                               &
1934              its,ite, jts,jte, kts,kte                               )
1935
1936   IMPLICIT NONE
1937
1938     integer                                                           &
1939        ,intent (in   )                   ::                           &
1940        ids,ide, jds,jde, kds,kde,           &
1941        ims,ime, jms,jme, kms,kme,           &
1942        its,ite, jts,jte, kts,kte
1943     integer, intent (in   )              ::                           &
1944        j,ipr,jpr
1945  !
1946  ! ierr error value, maybe modified in this routine
1947  !
1948     real,    dimension (its:ite,kts:kte)                              &
1949        ,intent (out  )                   ::                           &
1950        della
1951     real,    dimension (its:ite,kts:kte)                              &
1952        ,intent (in  )                   ::                           &
1953        z_cup,p_cup,hcd,zd,cdd,he,hc,cd,zu,he_cup
1954     real,    dimension (its:ite)                                      &
1955        ,intent (in   )                   ::                           &
1956        edt
1957     real                                                              &
1958        ,intent (in   )                   ::                           &
1959        g,mentrd_rate,mentr_rate
1960     integer, dimension (its:ite)                                      &
1961        ,intent (in   )                   ::                           &
1962        kbcon,ktop,k22,jmin,kdet,kpbl
1963     integer, dimension (its:ite)                                      &
1964        ,intent (inout)                   ::                           &
1965        ierr
1966      character *(*), intent (in)        ::                           &
1967       name
1968!
1969!  local variables in this routine
1970!
1971
1972      integer i,k
1973      real detdo1,detdo2,entdo,dp,dz,subin,detdo,entup,                &
1974      detup,subdown,entdoj,entupk,detupk,totmas
1975!
1976     integer :: itf, ktf
1977
1978     itf=MIN(ite,ide-1)
1979     ktf=MIN(kte,kde-1)
1980!
1981!
1982      i=ipr
1983!      if(j.eq.jpr)then
1984!        print *,'in dellas kpbl(i),k22(i),kbcon(i),ktop(i),jmin(i)'
1985!        print *,kpbl(i),k22(i),kbcon(i),ktop(i),jmin(i)
1986!      endif
1987       DO K=kts+1,ktf
1988       do i=its,itf
1989          della(i,k)=0.
1990       enddo
1991       enddo
1992!
1993       DO 100 k=kts+1,ktf-1
1994       DO 100 i=its,ite
1995         IF(ierr(i).ne.0)GO TO 100
1996         IF(K.Gt.KTOP(I))GO TO 100
1997!
1998!--- SPECIFY DETRAINMENT OF DOWNDRAFT, HAS TO BE CONSISTENT
1999!--- WITH ZD CALCULATIONS IN SOUNDD.
2000!
2001         DZ=Z_cup(I,K+1)-Z_cup(I,K)
2002         detdo=edt(i)*CDD(i,K)*DZ*ZD(i,k+1)
2003         entdo=edt(i)*mentrd_rate*dz*zd(i,k+1)
2004         subin=zu(i,k+1)-zd(i,k+1)*edt(i)
2005         entup=0.
2006         detup=0.
2007         if(k.ge.kbcon(i).and.k.lt.ktop(i))then
2008            entup=mentr_rate*dz*zu(i,k)
2009            detup=CD(i,K+1)*DZ*ZU(i,k)
2010         endif
2011         subdown=(zu(i,k)-zd(i,k)*edt(i))
2012         entdoj=0.
2013         entupk=0.
2014         detupk=0.
2015!
2016         if(k.eq.jmin(i))then
2017         entdoj=edt(i)*zd(i,k)
2018         endif
2019
2020         if(k.eq.k22(i)-1)then
2021         entupk=zu(i,kpbl(i))
2022         endif
2023
2024         if(k.gt.kdet(i))then
2025            detdo=0.
2026         endif
2027
2028         if(k.eq.ktop(i)-0)then
2029         detupk=zu(i,ktop(i))
2030         subin=0.
2031         endif
2032         if(k.lt.kbcon(i))then
2033            detup=0.
2034         endif
2035!C
2036!C--- CHANGED DUE TO SUBSIDENCE AND ENTRAINMENT
2037!C
2038         totmas=subin-subdown+detup-entup-entdo+ &
2039                 detdo-entupk-entdoj+detupk
2040!         if(j.eq.jpr.and.i.eq.ipr)print *,'k,totmas,sui,sud = ',k,
2041!     1   totmas,subin,subdown
2042!         if(j.eq.jpr.and.i.eq.ipr)print *,'updr stuff = ',detup,
2043!     1      entup,entupk,detupk
2044!         if(j.eq.jpr.and.i.eq.ipr)print *,'dddr stuff = ',entdo,
2045!     1      detdo,entdoj
2046         if(abs(totmas).gt.1.e-6)then
2047!           print *,'*********************',i,j,k,totmas,name
2048!           print *,kpbl(i),k22(i),kbcon(i),ktop(i)
2049!c          print *,'updr stuff = ',subin,
2050!c    1      subdown,detup,entup,entupk,detupk
2051!c          print *,'dddr stuff = ',entdo,
2052!c    1      detdo,entdoj
2053!        call wrf_error_fatal ( 'totmas .gt.1.e-6' )
2054         endif
2055         dp=100.*(p_cup(i,k-1)-p_cup(i,k))
2056         della(i,k)=(subin*he_cup(i,k+1) &
2057                    -subdown*he_cup(i,k) &
2058                    +detup*.5*(HC(i,K+1)+HC(i,K)) &
2059                    +detdo*.5*(HCD(i,K+1)+HCD(i,K)) &
2060                    -entup*he(i,k) &
2061                    -entdo*he(i,k) &
2062                    -entupk*he_cup(i,k22(i)) &
2063                    -entdoj*he_cup(i,jmin(i)) &
2064                    +detupk*hc(i,ktop(i)) &
2065                     )*g/dp
2066!      if(i.eq.ipr.and.j.eq.jpr)then
2067!        print *,k,della(i,k),subin*he_cup(i,k+1),subdown*he_cup(i,k),
2068!     1            detdo*.5*(HCD(i,K+1)+HCD(i,K))
2069!        print *,k,detup*.5*(HC(i,K+1)+HC(i,K)),detupk*hc(i,ktop(i)),
2070!     1         entup*he(i,k),entdo*he(i,k)
2071!        print *,k,he_cup(i,k+1),he_cup(i,k),entupk*he_cup(i,k)
2072!      endif
2073
2074 100  CONTINUE
2075
2076   END SUBROUTINE cup_dellas
2077
2078
2079   SUBROUTINE cup_direction2(i,j,dir,id,massflx,             &
2080              iresult,imass,massfld,                         &
2081              ids,ide, jds,jde, kds,kde,                     &
2082              ims,ime, jms,jme, kms,kme,                     &
2083              its,ite, jts,jte, kts,kte                     )
2084
2085   IMPLICIT NONE
2086
2087     integer                                                           &
2088        ,intent (in   )                   ::                           &
2089        ids,ide, jds,jde, kds,kde,           &
2090        ims,ime, jms,jme, kms,kme,           &
2091        its,ite, jts,jte, kts,kte
2092     integer, intent (in   )              ::                           &
2093        i,j,imass
2094     integer, intent (out  )              ::                           &
2095        iresult
2096  !
2097  ! ierr error value, maybe modified in this routine
2098  !
2099     integer,    dimension (ims:ime,jms:jme)                           &
2100        ,intent (in   )                   ::                           &
2101        id
2102     real,    dimension (ims:ime,jms:jme)                              &
2103        ,intent (in   )                   ::                           &
2104        massflx
2105     real,    dimension (its:ite)                                      &
2106        ,intent (inout)                   ::                           &
2107        dir
2108     real                                                              &
2109        ,intent (out  )                   ::                           &
2110        massfld
2111!
2112!  local variables in this routine
2113!
2114
2115       integer k,ia,ja,ib,jb
2116       real diff
2117!
2118!
2119!
2120       if(imass.eq.1)then
2121           massfld=massflx(i,j)
2122       endif
2123       iresult=0
2124!      return
2125       diff=22.5
2126       if(dir(i).lt.22.5)dir(i)=360.+dir(i)
2127       if(id(i,j).eq.1)iresult=1
2128!      ja=max(2,j-1)
2129!      ia=max(2,i-1)
2130!      jb=min(mjx-1,j+1)
2131!      ib=min(mix-1,i+1)
2132       ja=j-1
2133       ia=i-1
2134       jb=j+1
2135       ib=i+1
2136        if(dir(i).gt.90.-diff.and.dir(i).le.90.+diff)then
2137!--- steering flow from the east
2138          if(id(ib,j).eq.1)then
2139            iresult=1
2140            if(imass.eq.1)then
2141               massfld=max(massflx(ib,j),massflx(i,j))
2142            endif
2143            return
2144          endif
2145        else if(dir(i).gt.135.-diff.and.dir(i).le.135.+diff)then
2146!--- steering flow from the south-east
2147          if(id(ib,ja).eq.1)then
2148            iresult=1
2149            if(imass.eq.1)then
2150               massfld=max(massflx(ib,ja),massflx(i,j))
2151            endif
2152            return
2153          endif
2154!--- steering flow from the south
2155        else if(dir(i).gt.180.-diff.and.dir(i).le.180.+diff)then
2156          if(id(i,ja).eq.1)then
2157            iresult=1
2158            if(imass.eq.1)then
2159               massfld=max(massflx(i,ja),massflx(i,j))
2160            endif
2161            return
2162          endif
2163!--- steering flow from the south west
2164        else if(dir(i).gt.225.-diff.and.dir(i).le.225.+diff)then
2165          if(id(ia,ja).eq.1)then
2166            iresult=1
2167            if(imass.eq.1)then
2168               massfld=max(massflx(ia,ja),massflx(i,j))
2169            endif
2170            return
2171          endif
2172!--- steering flow from the west
2173        else if(dir(i).gt.270.-diff.and.dir(i).le.270.+diff)then
2174          if(id(ia,j).eq.1)then
2175            iresult=1
2176            if(imass.eq.1)then
2177               massfld=max(massflx(ia,j),massflx(i,j))
2178            endif
2179            return
2180          endif
2181!--- steering flow from the north-west
2182        else if(dir(i).gt.305.-diff.and.dir(i).le.305.+diff)then
2183          if(id(ia,jb).eq.1)then
2184            iresult=1
2185            if(imass.eq.1)then
2186               massfld=max(massflx(ia,jb),massflx(i,j))
2187            endif
2188            return
2189          endif
2190!--- steering flow from the north
2191        else if(dir(i).gt.360.-diff.and.dir(i).le.360.+diff)then
2192          if(id(i,jb).eq.1)then
2193            iresult=1
2194            if(imass.eq.1)then
2195               massfld=max(massflx(i,jb),massflx(i,j))
2196            endif
2197            return
2198          endif
2199!--- steering flow from the north-east
2200        else if(dir(i).gt.45.-diff.and.dir(i).le.45.+diff)then
2201          if(id(ib,jb).eq.1)then
2202            iresult=1
2203            if(imass.eq.1)then
2204               massfld=max(massflx(ib,jb),massflx(i,j))
2205            endif
2206            return
2207          endif
2208        endif
2209
2210   END SUBROUTINE cup_direction2
2211
2212
2213   SUBROUTINE cup_env(z,qes,he,hes,t,q,p,z1,                 &
2214              psur,ierr,tcrit,itest,xl,cp,                   &
2215              ids,ide, jds,jde, kds,kde,                     &
2216              ims,ime, jms,jme, kms,kme,                     &
2217              its,ite, jts,jte, kts,kte                     )
2218
2219   IMPLICIT NONE
2220
2221     integer                                                           &
2222        ,intent (in   )                   ::                           &
2223        ids,ide, jds,jde, kds,kde,           &
2224        ims,ime, jms,jme, kms,kme,           &
2225        its,ite, jts,jte, kts,kte
2226  !
2227  ! ierr error value, maybe modified in this routine
2228  ! q           = environmental mixing ratio
2229  ! qes         = environmental saturation mixing ratio
2230  ! t           = environmental temp
2231  ! tv          = environmental virtual temp
2232  ! p           = environmental pressure
2233  ! z           = environmental heights
2234  ! he          = environmental moist static energy
2235  ! hes         = environmental saturation moist static energy
2236  ! psur        = surface pressure
2237  ! z1          = terrain elevation
2238  !
2239  !
2240     real,    dimension (its:ite,kts:kte)                              &
2241        ,intent (in   )                   ::                           &
2242        p,t
2243     real,    dimension (its:ite,kts:kte)                              &
2244        ,intent (out  )                   ::                           &
2245        he,hes,qes
2246     real,    dimension (its:ite,kts:kte)                              &
2247        ,intent (inout)                   ::                           &
2248        z,q
2249     real,    dimension (its:ite)                                      &
2250        ,intent (in   )                   ::                           &
2251        psur,z1
2252     real                                                              &
2253        ,intent (in   )                   ::                           &
2254        xl,cp
2255     integer, dimension (its:ite)                                      &
2256        ,intent (inout)                   ::                           &
2257        ierr
2258     integer                                                           &
2259        ,intent (in   )                   ::                           &
2260        itest
2261!
2262!  local variables in this routine
2263!
2264
2265     integer                              ::                           &
2266       i,k,iph
2267      real, dimension (1:2) :: AE,BE,HT
2268      real, dimension (its:ite,kts:kte) :: tv
2269      real :: tcrit,e,tvbar
2270
2271     integer :: itf, ktf
2272
2273     itf=MIN(ite,ide-1)
2274     ktf=MIN(kte,kde-1)
2275
2276      HT(1)=XL/CP
2277      HT(2)=2.834E6/CP
2278      BE(1)=.622*HT(1)/.286
2279      AE(1)=BE(1)/273.+ALOG(610.71)
2280      BE(2)=.622*HT(2)/.286
2281      AE(2)=BE(2)/273.+ALOG(610.71)
2282!      print *, 'TCRIT = ', tcrit,its,ite
2283      DO k=kts,ktf
2284      do i=its,itf
2285        if(ierr(i).eq.0)then
2286!Csgb - IPH is for phase, dependent on TCRIT (water or ice)
2287        IPH=1
2288        IF(T(I,K).LE.TCRIT)IPH=2
2289!       print *, 'AE(IPH),BE(IPH) = ',AE(IPH),BE(IPH),AE(IPH)-BE(IPH),T(i,k),i,k
2290        E=EXP(AE(IPH)-BE(IPH)/T(I,K))
2291!       print *, 'P, E = ', P(I,K), E
2292        QES(I,K)=.622*E/(100.*P(I,K)-E)
2293        IF(QES(I,K).LE.1.E-08)QES(I,K)=1.E-08
2294        IF(Q(I,K).GT.QES(I,K))Q(I,K)=QES(I,K)
2295        TV(I,K)=T(I,K)+.608*Q(I,K)*T(I,K)
2296        endif
2297      enddo
2298      enddo
2299!
2300!--- z's are calculated with changed h's and q's and t's
2301!--- if itest=2
2302!
2303      if(itest.ne.2)then
2304         do i=its,itf
2305           if(ierr(i).eq.0)then
2306             Z(I,1)=max(0.,Z1(I))-(ALOG(P(I,1))- &
2307                 ALOG(PSUR(I)))*287.*TV(I,1)/9.81
2308           endif
2309         enddo
2310
2311! --- calculate heights
2312         DO K=kts+1,ktf
2313         do i=its,itf
2314           if(ierr(i).eq.0)then
2315              TVBAR=.5*TV(I,K)+.5*TV(I,K-1)
2316              Z(I,K)=Z(I,K-1)-(ALOG(P(I,K))- &
2317               ALOG(P(I,K-1)))*287.*TVBAR/9.81
2318           endif
2319         enddo
2320         enddo
2321      else
2322         do k=kts,ktf
2323         do i=its,itf
2324           if(ierr(i).eq.0)then
2325             z(i,k)=(he(i,k)-1004.*t(i,k)-2.5e6*q(i,k))/9.81
2326             z(i,k)=max(1.e-3,z(i,k))
2327           endif
2328         enddo
2329         enddo
2330      endif
2331!
2332!--- calculate moist static energy - HE
2333!    saturated moist static energy - HES
2334!
2335       DO k=kts,ktf
2336       do i=its,itf
2337         if(ierr(i).eq.0)then
2338         if(itest.eq.0)HE(I,K)=9.81*Z(I,K)+1004.*T(I,K)+2.5E06*Q(I,K)
2339         HES(I,K)=9.81*Z(I,K)+1004.*T(I,K)+2.5E06*QES(I,K)
2340         IF(HE(I,K).GE.HES(I,K))HE(I,K)=HES(I,K)
2341!         if(i.eq.2)then
2342!           print *,k,z(i,k),t(i,k),p(i,k),he(i,k),hes(i,k)
2343!         endif
2344         endif
2345      enddo
2346      enddo
2347
2348   END SUBROUTINE cup_env
2349
2350
2351   SUBROUTINE cup_env_clev(t,qes,q,he,hes,z,p,qes_cup,q_cup,   &
2352              he_cup,hes_cup,z_cup,p_cup,gamma_cup,t_cup,psur, &
2353              ierr,z1,xl,rv,cp,                                &
2354              ids,ide, jds,jde, kds,kde,                       &
2355              ims,ime, jms,jme, kms,kme,                       &
2356              its,ite, jts,jte, kts,kte                       )
2357
2358   IMPLICIT NONE
2359
2360     integer                                                           &
2361        ,intent (in   )                   ::                           &
2362        ids,ide, jds,jde, kds,kde,           &
2363        ims,ime, jms,jme, kms,kme,           &
2364        its,ite, jts,jte, kts,kte
2365  !
2366  ! ierr error value, maybe modified in this routine
2367  ! q           = environmental mixing ratio
2368  ! q_cup       = environmental mixing ratio on cloud levels
2369  ! qes         = environmental saturation mixing ratio
2370  ! qes_cup     = environmental saturation mixing ratio on cloud levels
2371  ! t           = environmental temp
2372  ! t_cup       = environmental temp on cloud levels
2373  ! p           = environmental pressure
2374  ! p_cup       = environmental pressure on cloud levels
2375  ! z           = environmental heights
2376  ! z_cup       = environmental heights on cloud levels
2377  ! he          = environmental moist static energy
2378  ! he_cup      = environmental moist static energy on cloud levels
2379  ! hes         = environmental saturation moist static energy
2380  ! hes_cup     = environmental saturation moist static energy on cloud levels
2381  ! gamma_cup   = gamma on cloud levels
2382  ! psur        = surface pressure
2383  ! z1          = terrain elevation
2384  !
2385  !
2386     real,    dimension (its:ite,kts:kte)                              &
2387        ,intent (in   )                   ::                           &
2388        qes,q,he,hes,z,p,t
2389     real,    dimension (its:ite,kts:kte)                              &
2390        ,intent (out  )                   ::                           &
2391        qes_cup,q_cup,he_cup,hes_cup,z_cup,p_cup,gamma_cup,t_cup
2392     real,    dimension (its:ite)                                      &
2393        ,intent (in   )                   ::                           &
2394        psur,z1
2395     real                                                              &
2396        ,intent (in   )                   ::                           &
2397        xl,rv,cp
2398     integer, dimension (its:ite)                                      &
2399        ,intent (inout)                   ::                           &
2400        ierr
2401!
2402!  local variables in this routine
2403!
2404
2405     integer                              ::                           &
2406       i,k
2407
2408     integer :: itf, ktf
2409
2410     itf=MIN(ite,ide-1)
2411     ktf=MIN(kte,kde-1)
2412
2413      do k=kts+1,ktf
2414      do i=its,itf
2415        if(ierr(i).eq.0)then
2416        qes_cup(i,k)=.5*(qes(i,k-1)+qes(i,k))
2417        q_cup(i,k)=.5*(q(i,k-1)+q(i,k))
2418        hes_cup(i,k)=.5*(hes(i,k-1)+hes(i,k))
2419        he_cup(i,k)=.5*(he(i,k-1)+he(i,k))
2420        if(he_cup(i,k).gt.hes_cup(i,k))he_cup(i,k)=hes_cup(i,k)
2421        z_cup(i,k)=.5*(z(i,k-1)+z(i,k))
2422        p_cup(i,k)=.5*(p(i,k-1)+p(i,k))
2423        t_cup(i,k)=.5*(t(i,k-1)+t(i,k))
2424        gamma_cup(i,k)=(xl/cp)*(xl/(rv*t_cup(i,k) &
2425                       *t_cup(i,k)))*qes_cup(i,k)
2426        endif
2427      enddo
2428      enddo
2429      do i=its,itf
2430        if(ierr(i).eq.0)then
2431        qes_cup(i,1)=qes(i,1)
2432        q_cup(i,1)=q(i,1)
2433        hes_cup(i,1)=hes(i,1)
2434        he_cup(i,1)=he(i,1)
2435        z_cup(i,1)=.5*(z(i,1)+z1(i))
2436        p_cup(i,1)=.5*(p(i,1)+psur(i))
2437        t_cup(i,1)=t(i,1)
2438        gamma_cup(i,1)=xl/cp*(xl/(rv*t_cup(i,1) &
2439                       *t_cup(i,1)))*qes_cup(i,1)
2440        endif
2441      enddo
2442
2443   END SUBROUTINE cup_env_clev
2444
2445
2446   SUBROUTINE cup_forcing_ens(closure_n,xland,aa0,aa1,xaa0,mbdt,dtime,ierr,ierr2,ierr3,&
2447              xf_ens,j,name,maxens,iens,iedt,maxens2,maxens3,mconv,    &
2448              p_cup,ktop,omeg,zd,k22,zu,pr_ens,edt,kbcon,massflx,      &
2449              iact_old_gr,dir,ensdim,massfln,icoic,                    &
2450              ids,ide, jds,jde, kds,kde,                               &
2451              ims,ime, jms,jme, kms,kme,                               &
2452              its,ite, jts,jte, kts,kte                               )
2453
2454   IMPLICIT NONE
2455
2456     integer                                                           &
2457        ,intent (in   )                   ::                           &
2458        ids,ide, jds,jde, kds,kde,           &
2459        ims,ime, jms,jme, kms,kme,           &
2460        its,ite, jts,jte, kts,kte
2461     integer, intent (in   )              ::                           &
2462        j,ensdim,maxens,iens,iedt,maxens2,maxens3
2463  !
2464  ! ierr error value, maybe modified in this routine
2465  ! pr_ens = precipitation ensemble
2466  ! xf_ens = mass flux ensembles
2467  ! massfln = downdraft mass flux ensembles used in next timestep
2468  ! omeg = omega from large scale model
2469  ! mconv = moisture convergence from large scale model
2470  ! zd      = downdraft normalized mass flux
2471  ! zu      = updraft normalized mass flux
2472  ! aa0     = cloud work function without forcing effects
2473  ! aa1     = cloud work function with forcing effects
2474  ! xaa0    = cloud work function with cloud effects (ensemble dependent)
2475  ! edt     = epsilon
2476  ! dir     = "storm motion"
2477  ! mbdt    = arbitrary numerical parameter
2478  ! dtime   = dt over which forcing is applied
2479  ! iact_gr_old = flag to tell where convection was active
2480  ! kbcon       = LFC of parcel from k22
2481  ! k22         = updraft originating level
2482  ! icoic       = flag if only want one closure (usually set to zero!)
2483  ! name        = deep or shallow convection flag
2484  !
2485     real,    dimension (ims:ime,jms:jme,1:ensdim)                     &
2486        ,intent (inout)                   ::                           &
2487        pr_ens
2488     real,    dimension (ims:ime,jms:jme,1:ensdim)                     &
2489        ,intent (out  )                   ::                           &
2490        xf_ens,massfln
2491     real,    dimension (ims:ime,jms:jme)                              &
2492        ,intent (in   )                   ::                           &
2493        massflx
2494     real,    dimension (its:ite,kts:kte)                              &
2495        ,intent (in   )                   ::                           &
2496        omeg,zd,zu,p_cup
2497     real,    dimension (its:ite,1:maxens)                             &
2498        ,intent (in   )                   ::                           &
2499        xaa0
2500     real,    dimension (its:ite)                                      &
2501        ,intent (in   )                   ::                           &
2502        aa1,edt,dir,mconv,xland
2503     real,    dimension (its:ite)                                      &
2504        ,intent (inout)                   ::                           &
2505        aa0,closure_n
2506     real,    dimension (1:maxens)                                     &
2507        ,intent (in   )                   ::                           &
2508        mbdt
2509     real                                                              &
2510        ,intent (in   )                   ::                           &
2511        dtime
2512     integer, dimension (ims:ime,jms:jme)                              &
2513        ,intent (in   )                   ::                           &
2514        iact_old_gr
2515     integer, dimension (its:ite)                                      &
2516        ,intent (in   )                   ::                           &
2517        k22,kbcon,ktop
2518     integer, dimension (its:ite)                                      &
2519        ,intent (inout)                   ::                           &
2520        ierr,ierr2,ierr3
2521     integer                                                           &
2522        ,intent (in   )                   ::                           &
2523        icoic
2524      character *(*), intent (in)         ::                           &
2525       name
2526!
2527!  local variables in this routine
2528!
2529
2530     real,    dimension (1:maxens3)       ::                           &
2531       xff_ens3
2532     real,    dimension (1:maxens)        ::                           &
2533       xk
2534     integer                              ::                           &
2535       i,k,nall,n,ne,nens,nens3,iresult,iresultd,iresulte,mkxcrt,kclim
2536     parameter (mkxcrt=15)
2537     real                                 ::                           &
2538       a1,massfld,xff0,xomg,aclim1,aclim2,aclim3,aclim4
2539     real,    dimension(1:mkxcrt)         ::                           &
2540       pcrit,acrit,acritt
2541
2542     integer :: itf,nall2
2543
2544     itf=MIN(ite,ide-1)
2545
2546      DATA PCRIT/850.,800.,750.,700.,650.,600.,550.,500.,450.,400.,    &
2547                 350.,300.,250.,200.,150./
2548      DATA ACRIT/.0633,.0445,.0553,.0664,.075,.1082,.1521,.2216,       &
2549                 .3151,.3677,.41,.5255,.7663,1.1686,1.6851/
2550!  GDAS DERIVED ACRIT
2551      DATA ACRITT/.203,.515,.521,.566,.625,.665,.659,.688,             &
2552                  .743,.813,.886,.947,1.138,1.377,1.896/
2553!
2554       nens=0
2555
2556!--- LARGE SCALE FORCING
2557!
2558       DO 100 i=its,itf
2559!       if(i.eq.ipr.and.j.eq.jpr)print *,'ierr = ',ierr(i)
2560          if(name.eq.'deeps'.and.ierr(i).gt.995)then
2561!          print *,i,j,ierr(i),aa0(i)
2562           aa0(i)=0.
2563           ierr(i)=0
2564          endif
2565          IF(ierr(i).eq.0)then
2566!           kclim=0
2567           do k=mkxcrt,1,-1
2568             if(p_cup(i,ktop(i)).lt.pcrit(k))then
2569               kclim=k
2570               go to 9
2571             endif
2572           enddo
2573           if(p_cup(i,ktop(i)).gt.pcrit(1))kclim=1
2574 9         continue
2575           kclim=max(kclim,1)
2576           k=max(kclim-1,1)
2577           aclim1=acrit(kclim)*1.e3
2578           aclim2=acrit(k)*1.e3
2579           aclim3=acritt(kclim)*1.e3
2580           aclim4=acritt(k)*1.e3
2581!           print *,'p_cup(ktop(i)),kclim,pcrit(kclim)'
2582!           print *,p_cup(i,ktop(i)),kclim,pcrit(kclim)
2583!           print *,'aclim1,aclim2,aclim3,aclim4'
2584!           print *,aclim1,aclim2,aclim3,aclim4
2585!           print *,dtime,name,ierr(i),aa1(i),aa0(i)
2586!          print *,dtime,name,ierr(i),aa1(i),aa0(i)
2587!
2588!--- treatment different for this closure
2589!
2590             if(name.eq.'deeps')then
2591!
2592                xff0= (AA1(I)-AA0(I))/DTIME
2593                xff_ens3(1)=(AA1(I)-AA0(I))/dtime
2594                xff_ens3(2)=.9*xff_ens3(1)
2595                xff_ens3(3)=1.1*xff_ens3(1)
2596!   
2597!--- more original Arakawa-Schubert (climatologic value of aa0)
2598!
2599!
2600!--- omeg is in bar/s, mconv done with omeg in Pa/s
2601!     more like Brown (1979), or Frank-Cohen (199?)
2602!
2603                xff_ens3(4)=-omeg(i,k22(i))/9.81
2604                xff_ens3(5)=-omeg(i,kbcon(i))/9.81
2605                xff_ens3(6)=-omeg(i,1)/9.81
2606                do k=2,kbcon(i)-1
2607                  xomg=-omeg(i,k)/9.81
2608                  if(xomg.gt.xff_ens3(6))xff_ens3(6)=xomg
2609                enddo
2610!
2611!--- more like Krishnamurti et al.
2612!
2613                xff_ens3(7)=mconv(i)
2614                xff_ens3(8)=mconv(i)
2615                xff_ens3(9)=mconv(i)
2616!
2617!--- more like Fritsch Chappel or Kain Fritsch (plus triggers)
2618!
2619                xff_ens3(10)=AA1(I)/(60.*20.)
2620                xff_ens3(11)=AA1(I)/(60.*30.)
2621                xff_ens3(12)=AA1(I)/(60.*40.)
2622
2623!--- more original Arakawa-Schubert (climatologic value of aa0)
2624!
2625                xff_ens3(13)=max(0.,(AA1(I)-aclim1)/dtime)
2626                xff_ens3(14)=max(0.,(AA1(I)-aclim2)/dtime)
2627                xff_ens3(15)=max(0.,(AA1(I)-aclim3)/dtime)
2628                xff_ens3(16)=max(0.,(AA1(I)-aclim4)/dtime)
2629!               if(ierr2(i).gt.0.or.ierr3(i).gt.0)then
2630!                 xff_ens3(10)=0.
2631!                 xff_ens3(11)=0.
2632!                 xff_ens3(12)=0.
2633!                 xff_ens3(13)=0.
2634!                 xff_ens3(14)=0.
2635!                 xff_ens3(15)=0.
2636!                 xff_ens3(16)=0.
2637!               endif
2638
2639                do nens=1,maxens
2640                   XK(nens)=(XAA0(I,nens)-AA1(I))/MBDT(2)
2641                   if(xk(nens).le.0.and.xk(nens).gt.-1.e-6) &
2642                           xk(nens)=-1.e-6
2643                   if(xk(nens).gt.0.and.xk(nens).lt.1.e-6) &
2644                           xk(nens)=1.e-6
2645                enddo
2646!
2647!--- add up all ensembles
2648!
2649                do 350 ne=1,maxens
2650!
2651!--- for every xk, we have maxens3 xffs
2652!--- iens is from outermost ensemble (most expensive!
2653!
2654!--- iedt (maxens2 belongs to it)
2655!--- is from second, next outermost, not so expensive
2656!
2657!--- so, for every outermost loop, we have maxens*maxens2*3
2658!--- ensembles!!! nall would be 0, if everything is on first
2659!--- loop index, then ne would start counting, then iedt, then iens....
2660!
2661                   iresult=0
2662                   iresultd=0
2663                   iresulte=0
2664                   nall=(iens-1)*maxens3*maxens*maxens2 &
2665                        +(iedt-1)*maxens*maxens3 &
2666                        +(ne-1)*maxens3
2667!
2668! over water, enfor!e small cap for some of the closures
2669!
2670                if(xland(i).lt.0.1)then
2671                 if(ierr2(i).gt.0.or.ierr3(i).gt.0)then
2672!       - ierr2 - 75 mb cap thickness, ierr3 - 125 cap thickness
2673
2674! - for larger cap, set Grell closure to zero
2675                      xff_ens3(1) =0.
2676                      massfln(i,j,nall+1)=0.
2677                      xff_ens3(2) =0.
2678                      massfln(i,j,nall+2)=0.
2679                      xff_ens3(3) =0.
2680                      massfln(i,j,nall+3)=0.
2681                      closure_n(i)=closure_n(i)-1.
2682
2683                      xff_ens3(7) =0.
2684                      massfln(i,j,nall+7)=0.
2685                      xff_ens3(8) =0.
2686                      massfln(i,j,nall+8)=0.
2687                      xff_ens3(9) =0.
2688!                     massfln(i,j,nall+9)=0.
2689                      closure_n(i)=closure_n(i)-1.
2690                endif
2691!
2692!   also take out some closures in general
2693!
2694                      xff_ens3(4) =0.
2695                      massfln(i,j,nall+4)=0.
2696                      xff_ens3(5) =0.
2697                      massfln(i,j,nall+5)=0.
2698                      xff_ens3(6) =0.
2699                      massfln(i,j,nall+6)=0.
2700                      closure_n(i)=closure_n(i)-3.
2701
2702                      xff_ens3(10)=0.
2703                      massfln(i,j,nall+10)=0.
2704                      xff_ens3(11)=0.
2705                      massfln(i,j,nall+11)=0.
2706                      xff_ens3(12)=0.
2707                      massfln(i,j,nall+12)=0.
2708                      if(ne.eq.1)closure_n(i)=closure_n(i)-3
2709                      xff_ens3(13)=0.
2710                      massfln(i,j,nall+13)=0.
2711                      xff_ens3(14)=0.
2712                      massfln(i,j,nall+14)=0.
2713                      xff_ens3(15)=0.
2714                      massfln(i,j,nall+15)=0.
2715                      massfln(i,j,nall+16)=0.
2716                      if(ne.eq.1)closure_n(i)=closure_n(i)-4
2717
2718                endif
2719!
2720! end water treatment
2721!
2722!--- check for upwind convection
2723!                  iresult=0
2724                   massfld=0.
2725
2726!                  call cup_direction2(i,j,dir,iact_old_gr, &
2727!                       massflx,iresult,1,                  &
2728!                       massfld,                            &
2729!                       ids,ide, jds,jde, kds,kde,          &
2730!                       ims,ime, jms,jme, kms,kme,          &
2731!                       its,ite, jts,jte, kts,kte          )
2732!                  if(i.eq.ipr.and.j.eq.jpr.and.iedt.eq.1.and.ne.eq.1)then
2733!                  if(iedt.eq.1.and.ne.eq.1)then
2734!                   print *,massfld,ne,iedt,iens
2735!                   print *,xk(ne),xff_ens3(1),xff_ens3(2),xff_ens3(3)
2736!                  endif
2737!                  print *,i,j,massfld,aa0(i),aa1(i)
2738                   IF(XK(ne).lt.0.and.xff0.gt.0.)iresultd=1
2739                   iresulte=max(iresult,iresultd)
2740                   iresulte=1
2741                   if(iresulte.eq.1)then
2742!
2743!--- special treatment for stability closures
2744!
2745
2746                      if(xff0.gt.0.)then
2747                         xf_ens(i,j,nall+1)=max(0.,-xff_ens3(1)/xk(ne)) &
2748                                        +massfld
2749                         xf_ens(i,j,nall+2)=max(0.,-xff_ens3(2)/xk(ne)) &
2750                                        +massfld
2751                         xf_ens(i,j,nall+3)=max(0.,-xff_ens3(3)/xk(ne)) &
2752                                        +massfld
2753                         xf_ens(i,j,nall+13)=max(0.,-xff_ens3(13)/xk(ne)) &
2754                                        +massfld
2755                         xf_ens(i,j,nall+14)=max(0.,-xff_ens3(14)/xk(ne)) &
2756                                        +massfld
2757                         xf_ens(i,j,nall+15)=max(0.,-xff_ens3(15)/xk(ne)) &
2758                                        +massfld
2759                         xf_ens(i,j,nall+16)=max(0.,-xff_ens3(16)/xk(ne)) &
2760                                        +massfld
2761                      else
2762                         xf_ens(i,j,nall+1)=massfld
2763                         xf_ens(i,j,nall+2)=massfld
2764                         xf_ens(i,j,nall+3)=massfld
2765                         xf_ens(i,j,nall+13)=massfld
2766                         xf_ens(i,j,nall+14)=massfld
2767                         xf_ens(i,j,nall+15)=massfld
2768                         xf_ens(i,j,nall+16)=massfld
2769                      endif
2770!
2771!--- if iresult.eq.1, following independent of xff0
2772!
2773                         xf_ens(i,j,nall+4)=max(0.,xff_ens3(4) &
2774                            +massfld)
2775                         xf_ens(i,j,nall+5)=max(0.,xff_ens3(5) &
2776                                        +massfld)
2777                         xf_ens(i,j,nall+6)=max(0.,xff_ens3(6) &
2778                                        +massfld)
2779                         a1=max(1.e-3,pr_ens(i,j,nall+7))
2780                         xf_ens(i,j,nall+7)=max(0.,xff_ens3(7) &
2781                                     /a1)
2782                         a1=max(1.e-3,pr_ens(i,j,nall+8))
2783                         xf_ens(i,j,nall+8)=max(0.,xff_ens3(8) &
2784                                     /a1)
2785                         a1=max(1.e-3,pr_ens(i,j,nall+9))
2786                         xf_ens(i,j,nall+9)=max(0.,xff_ens3(9) &
2787                                     /a1)
2788                         if(XK(ne).lt.0.)then
2789                            xf_ens(i,j,nall+10)=max(0., &
2790                                        -xff_ens3(10)/xk(ne)) &
2791                                        +massfld
2792                            xf_ens(i,j,nall+11)=max(0., &
2793                                        -xff_ens3(11)/xk(ne)) &
2794                                        +massfld
2795                            xf_ens(i,j,nall+12)=max(0., &
2796                                        -xff_ens3(12)/xk(ne)) &
2797                                        +massfld
2798                         else
2799                            xf_ens(i,j,nall+10)=massfld
2800                            xf_ens(i,j,nall+11)=massfld
2801                            xf_ens(i,j,nall+12)=massfld
2802                         endif
2803                      if(icoic.ge.1)then
2804                      closure_n(i)=0.
2805                      xf_ens(i,j,nall+1)=xf_ens(i,j,nall+icoic)
2806                      xf_ens(i,j,nall+2)=xf_ens(i,j,nall+icoic)
2807                      xf_ens(i,j,nall+3)=xf_ens(i,j,nall+icoic)
2808                      xf_ens(i,j,nall+4)=xf_ens(i,j,nall+icoic)
2809                      xf_ens(i,j,nall+5)=xf_ens(i,j,nall+icoic)
2810                      xf_ens(i,j,nall+6)=xf_ens(i,j,nall+icoic)
2811                      xf_ens(i,j,nall+7)=xf_ens(i,j,nall+icoic)
2812                      xf_ens(i,j,nall+8)=xf_ens(i,j,nall+icoic)
2813                      xf_ens(i,j,nall+9)=xf_ens(i,j,nall+icoic)
2814                      xf_ens(i,j,nall+10)=xf_ens(i,j,nall+icoic)
2815                      xf_ens(i,j,nall+11)=xf_ens(i,j,nall+icoic)
2816                      xf_ens(i,j,nall+12)=xf_ens(i,j,nall+icoic)
2817                      xf_ens(i,j,nall+13)=xf_ens(i,j,nall+icoic)
2818                      xf_ens(i,j,nall+14)=xf_ens(i,j,nall+icoic)
2819                      xf_ens(i,j,nall+15)=xf_ens(i,j,nall+icoic)
2820                      xf_ens(i,j,nall+16)=xf_ens(i,j,nall+icoic)
2821                      endif
2822!
2823! replace 13-16 for now with other stab closures
2824! (13 gave problems for mass model)
2825!
2826!                     xf_ens(i,j,nall+13)=xf_ens(i,j,nall+1)
2827                      if(icoic.eq.0)xf_ens(i,j,nall+14)=xf_ens(i,j,nall+13)
2828!                     xf_ens(i,j,nall+15)=xf_ens(i,j,nall+11)
2829!                     xf_ens(i,j,nall+16)=xf_ens(i,j,nall+11)
2830!                     xf_ens(i,j,nall+7)=xf_ens(i,j,nall+4)
2831!                     xf_ens(i,j,nall+8)=xf_ens(i,j,nall+5)
2832!                     xf_ens(i,j,nall+9)=xf_ens(i,j,nall+6)
2833!
2834!--- store new for next time step
2835!
2836                      do nens3=1,maxens3
2837                        massfln(i,j,nall+nens3)=edt(i) &
2838                                                *xf_ens(i,j,nall+nens3)
2839                        massfln(i,j,nall+nens3)=max(0., &
2840                                              massfln(i,j,nall+nens3))
2841                      enddo
2842!
2843!
2844!--- do some more on the caps!!! ne=1 for 175, ne=2 for 100,....
2845!
2846!     do not care for caps here for closure groups 1 and 5,
2847!     they are fine, do not turn them off here
2848!
2849!
2850                if(ne.eq.2.and.ierr2(i).gt.0)then
2851                      xf_ens(i,j,nall+1) =0.
2852                      xf_ens(i,j,nall+2) =0.
2853                      xf_ens(i,j,nall+3) =0.
2854                      xf_ens(i,j,nall+4) =0.
2855                      xf_ens(i,j,nall+5) =0.
2856                      xf_ens(i,j,nall+6) =0.
2857                      xf_ens(i,j,nall+7) =0.
2858                      xf_ens(i,j,nall+8) =0.
2859                      xf_ens(i,j,nall+9) =0.
2860                      xf_ens(i,j,nall+10)=0.
2861                      xf_ens(i,j,nall+11)=0.
2862                      xf_ens(i,j,nall+12)=0.
2863                      xf_ens(i,j,nall+13)=0.
2864                      xf_ens(i,j,nall+14)=0.
2865                      xf_ens(i,j,nall+15)=0.
2866                      xf_ens(i,j,nall+16)=0.
2867                      massfln(i,j,nall+1)=0.
2868                      massfln(i,j,nall+2)=0.
2869                      massfln(i,j,nall+3)=0.
2870                      massfln(i,j,nall+4)=0.
2871                      massfln(i,j,nall+5)=0.
2872                      massfln(i,j,nall+6)=0.
2873                      massfln(i,j,nall+7)=0.
2874                      massfln(i,j,nall+8)=0.
2875                      massfln(i,j,nall+9)=0.
2876                      massfln(i,j,nall+10)=0.
2877                      massfln(i,j,nall+11)=0.
2878                      massfln(i,j,nall+12)=0.
2879                      massfln(i,j,nall+13)=0.
2880                      massfln(i,j,nall+14)=0.
2881                      massfln(i,j,nall+15)=0.
2882                      massfln(i,j,nall+16)=0.
2883                endif
2884                if(ne.eq.3.and.ierr3(i).gt.0)then
2885                      xf_ens(i,j,nall+1) =0.
2886                      xf_ens(i,j,nall+2) =0.
2887                      xf_ens(i,j,nall+3) =0.
2888                      xf_ens(i,j,nall+4) =0.
2889                      xf_ens(i,j,nall+5) =0.
2890                      xf_ens(i,j,nall+6) =0.
2891                      xf_ens(i,j,nall+7) =0.
2892                      xf_ens(i,j,nall+8) =0.
2893                      xf_ens(i,j,nall+9) =0.
2894                      xf_ens(i,j,nall+10)=0.
2895                      xf_ens(i,j,nall+11)=0.
2896                      xf_ens(i,j,nall+12)=0.
2897                      xf_ens(i,j,nall+13)=0.
2898                      xf_ens(i,j,nall+14)=0.
2899                      xf_ens(i,j,nall+15)=0.
2900                      xf_ens(i,j,nall+16)=0.
2901                      massfln(i,j,nall+1)=0.
2902                      massfln(i,j,nall+2)=0.
2903                      massfln(i,j,nall+3)=0.
2904                      massfln(i,j,nall+4)=0.
2905                      massfln(i,j,nall+5)=0.
2906                      massfln(i,j,nall+6)=0.
2907                      massfln(i,j,nall+7)=0.
2908                      massfln(i,j,nall+8)=0.
2909                      massfln(i,j,nall+9)=0.
2910                      massfln(i,j,nall+10)=0.
2911                      massfln(i,j,nall+11)=0.
2912                      massfln(i,j,nall+12)=0.
2913                      massfln(i,j,nall+13)=0.
2914                      massfln(i,j,nall+14)=0.
2915                      massfln(i,j,nall+15)=0.
2916                      massfln(i,j,nall+16)=0.
2917                endif
2918
2919                   endif
2920 350            continue
2921! ne=1, cap=175
2922!
2923                   nall=(iens-1)*maxens3*maxens*maxens2 &
2924                        +(iedt-1)*maxens*maxens3
2925! ne=2, cap=100
2926!
2927                   nall2=(iens-1)*maxens3*maxens*maxens2 &
2928                        +(iedt-1)*maxens*maxens3 &
2929                        +(2-1)*maxens3
2930                      xf_ens(i,j,nall+4) = xf_ens(i,j,nall2+4)
2931                      xf_ens(i,j,nall+5) =xf_ens(i,j,nall2+5)
2932                      xf_ens(i,j,nall+6) =xf_ens(i,j,nall2+6)
2933                      xf_ens(i,j,nall+7) =xf_ens(i,j,nall2+7)
2934                      xf_ens(i,j,nall+8) =xf_ens(i,j,nall2+8)
2935                      xf_ens(i,j,nall+9) =xf_ens(i,j,nall2+9)
2936                      xf_ens(i,j,nall+10)=xf_ens(i,j,nall2+10)
2937                      xf_ens(i,j,nall+11)=xf_ens(i,j,nall2+11)
2938                      xf_ens(i,j,nall+12)=xf_ens(i,j,nall2+12)
2939                go to 100
2940             endif
2941          elseif(ierr(i).ne.20.and.ierr(i).ne.0)then
2942             do n=1,ensdim
2943               xf_ens(i,j,n)=0.
2944               massfln(i,j,n)=0.
2945             enddo
2946          endif
2947 100   continue
2948
2949   END SUBROUTINE cup_forcing_ens
2950
2951
2952   SUBROUTINE cup_kbcon(cap_inc,iloop,k22,kbcon,he_cup,hes_cup, &
2953              ierr,kbmax,p_cup,cap_max,                         &
2954              ids,ide, jds,jde, kds,kde,                        &
2955              ims,ime, jms,jme, kms,kme,                        &
2956              its,ite, jts,jte, kts,kte                        )
2957
2958   IMPLICIT NONE
2959!
2960
2961   ! only local wrf dimensions are need as of now in this routine
2962
2963     integer                                                           &
2964        ,intent (in   )                   ::                           &
2965        ids,ide, jds,jde, kds,kde,           &
2966        ims,ime, jms,jme, kms,kme,           &
2967        its,ite, jts,jte, kts,kte
2968  !
2969  !
2970  !
2971  ! ierr error value, maybe modified in this routine
2972  !
2973     real,    dimension (its:ite,kts:kte)                              &
2974        ,intent (in   )                   ::                           &
2975        he_cup,hes_cup,p_cup
2976     real,    dimension (its:ite)                                      &
2977        ,intent (in   )                   ::                           &
2978        cap_max,cap_inc
2979     integer, dimension (its:ite)                                      &
2980        ,intent (in   )                   ::                           &
2981        kbmax
2982     integer, dimension (its:ite)                                      &
2983        ,intent (inout)                   ::                           &
2984        kbcon,k22,ierr
2985     integer                                                           &
2986        ,intent (in   )                   ::                           &
2987        iloop
2988!
2989!  local variables in this routine
2990!
2991
2992     integer                              ::                           &
2993        i
2994     real                                 ::                           &
2995        pbcdif,plus
2996     integer :: itf
2997
2998     itf=MIN(ite,ide-1)
2999!
3000!--- DETERMINE THE LEVEL OF CONVECTIVE CLOUD BASE  - KBCON
3001!
3002       DO 27 i=its,itf
3003      kbcon(i)=1
3004      IF(ierr(I).ne.0)GO TO 27
3005      KBCON(I)=K22(I)
3006      GO TO 32
3007 31   CONTINUE
3008      KBCON(I)=KBCON(I)+1
3009      IF(KBCON(I).GT.KBMAX(i)+2)THEN
3010         if(iloop.lt.4)ierr(i)=3
3011!        if(iloop.lt.4)ierr(i)=997
3012        GO TO 27
3013      ENDIF
3014 32   CONTINUE
3015      IF(HE_cup(I,K22(I)).LT.HES_cup(I,KBCON(I)))GO TO 31
3016
3017!     cloud base pressure and max moist static energy pressure
3018!     i.e., the depth (in mb) of the layer of negative buoyancy
3019      if(KBCON(I)-K22(I).eq.1)go to 27
3020      PBCDIF=-P_cup(I,KBCON(I))+P_cup(I,K22(I))
3021      plus=max(25.,cap_max(i)-float(iloop-1)*cap_inc(i))
3022      if(iloop.eq.4)plus=cap_max(i)
3023      IF(PBCDIF.GT.plus)THEN
3024        K22(I)=K22(I)+1
3025        KBCON(I)=K22(I)
3026        GO TO 32
3027      ENDIF
3028 27   CONTINUE
3029
3030   END SUBROUTINE cup_kbcon
3031
3032
3033   SUBROUTINE cup_kbcon_cin(iloop,k22,kbcon,he_cup,hes_cup,  &
3034              z,tmean,qes,ierr,kbmax,p_cup,cap_max,xl,cp,    &
3035              ids,ide, jds,jde, kds,kde,                     &
3036              ims,ime, jms,jme, kms,kme,                     &
3037              its,ite, jts,jte, kts,kte                     )
3038
3039   IMPLICIT NONE
3040!
3041
3042   ! only local wrf dimensions are need as of now in this routine
3043
3044     integer                                                           &
3045        ,intent (in   )                   ::                           &
3046        ids,ide, jds,jde, kds,kde,           &
3047        ims,ime, jms,jme, kms,kme,           &
3048        its,ite, jts,jte, kts,kte
3049  !
3050  !
3051  !
3052  ! ierr error value, maybe modified in this routine
3053  !
3054     real,    dimension (its:ite,kts:kte)                              &
3055        ,intent (in   )                   ::                           &
3056        he_cup,hes_cup,p_cup,z,tmean,qes
3057     real,    dimension (its:ite)                                      &
3058        ,intent (in   )                   ::                           &
3059        cap_max
3060     real                                                              &
3061        ,intent (in   )                   ::                           &
3062        xl,cp
3063     integer, dimension (its:ite)                                      &
3064        ,intent (in   )                   ::                           &
3065        kbmax
3066     integer, dimension (its:ite)                                      &
3067        ,intent (inout)                   ::                           &
3068        kbcon,k22,ierr
3069     integer                                                           &
3070        ,intent (in   )                   ::                           &
3071        iloop
3072!
3073!  local variables in this routine
3074!
3075
3076     integer                              ::                           &
3077        i,k
3078     real                                 ::                           &
3079        cin,cin_max,dh,tprim,gamma
3080!
3081     integer :: itf
3082
3083     itf=MIN(ite,ide-1)
3084!
3085!
3086   
3087!
3088!--- DETERMINE THE LEVEL OF CONVECTIVE CLOUD BASE  - KBCON
3089!
3090       DO 27 i=its,itf
3091      cin_max=-cap_max(i)
3092      kbcon(i)=1
3093      cin = 0.
3094      IF(ierr(I).ne.0)GO TO 27
3095      KBCON(I)=K22(I)
3096      GO TO 32
3097 31   CONTINUE
3098      KBCON(I)=KBCON(I)+1
3099      IF(KBCON(I).GT.KBMAX(i)+2)THEN
3100         if(iloop.eq.1)ierr(i)=3
3101!        if(iloop.eq.2)ierr(i)=997
3102        GO TO 27
3103      ENDIF
3104 32   CONTINUE
3105      dh      = HE_cup(I,K22(I)) - HES_cup(I,KBCON(I))
3106      if (dh.lt. 0.) then
3107        GAMMA=(xl/cp)*(xl/(461.525*(Tmean(I,K22(i))**2)))*QES(I,K22(i))
3108        tprim = dh/(cp*(1.+gamma))
3109
3110        cin = cin + 9.8066 * tprim &
3111              *(z(i,k22(i))-z(i,k22(i)-1)) / tmean(i,k22(i))
3112        go to 31
3113      end if
3114
3115
3116!     If negative energy in negatively buoyant layer
3117!       exceeds convective inhibition (CIN) threshold,
3118!       then set K22 level one level up and see if that
3119!       will work.
3120
3121      IF(cin.lT.cin_max)THEN
3122!       print *,i,cin,cin_max,k22(i),kbcon(i)
3123        K22(I)=K22(I)+1
3124        KBCON(I)=K22(I)
3125        GO TO 32
3126      ENDIF
3127 27   CONTINUE
3128
3129   END SUBROUTINE cup_kbcon_cin
3130
3131
3132   SUBROUTINE cup_ktop(ilo,dby,kbcon,ktop,ierr,              &
3133              ids,ide, jds,jde, kds,kde,                     &
3134              ims,ime, jms,jme, kms,kme,                     &
3135              its,ite, jts,jte, kts,kte                     )
3136
3137   IMPLICIT NONE
3138!
3139!  on input
3140!
3141
3142   ! only local wrf dimensions are need as of now in this routine
3143
3144     integer                                                           &
3145        ,intent (in   )                   ::                           &
3146        ids,ide, jds,jde, kds,kde,           &
3147        ims,ime, jms,jme, kms,kme,           &
3148        its,ite, jts,jte, kts,kte
3149  ! dby = buoancy term
3150  ! ktop = cloud top (output)
3151  ! ilo  = flag
3152  ! ierr error value, maybe modified in this routine
3153  !
3154     real,    dimension (its:ite,kts:kte)                              &
3155        ,intent (inout)                   ::                           &
3156        dby
3157     integer, dimension (its:ite)                                      &
3158        ,intent (in   )                   ::                           &
3159        kbcon
3160     integer                                                           &
3161        ,intent (in   )                   ::                           &
3162        ilo
3163     integer, dimension (its:ite)                                      &
3164        ,intent (out  )                   ::                           &
3165        ktop
3166     integer, dimension (its:ite)                                      &
3167        ,intent (inout)                   ::                           &
3168        ierr
3169!
3170!  local variables in this routine
3171!
3172
3173     integer                              ::                           &
3174        i,k
3175!
3176     integer :: itf, ktf
3177
3178     itf=MIN(ite,ide-1)
3179     ktf=MIN(kte,kde-1)
3180!
3181!
3182        DO 42 i=its,itf
3183        ktop(i)=1
3184         IF(ierr(I).EQ.0)then
3185          DO 40 K=KBCON(I)+1,ktf-1
3186            IF(DBY(I,K).LE.0.)THEN
3187                KTOP(I)=K-1
3188                GO TO 41
3189             ENDIF
3190  40      CONTINUE
3191          if(ilo.eq.1)ierr(i)=5
3192!         if(ilo.eq.2)ierr(i)=998
3193          GO TO 42
3194  41     CONTINUE
3195         do k=ktop(i)+1,ktf
3196           dby(i,k)=0.
3197         enddo
3198         endif
3199  42     CONTINUE
3200
3201   END SUBROUTINE cup_ktop
3202
3203
3204   SUBROUTINE cup_MAXIMI(ARRAY,KS,KE,MAXX,ierr,              &
3205              ids,ide, jds,jde, kds,kde,                     &
3206              ims,ime, jms,jme, kms,kme,                     &
3207              its,ite, jts,jte, kts,kte                     )
3208
3209   IMPLICIT NONE
3210!
3211!  on input
3212!
3213
3214   ! only local wrf dimensions are need as of now in this routine
3215
3216     integer                                                           &
3217        ,intent (in   )                   ::                           &
3218         ids,ide, jds,jde, kds,kde,                                    &
3219         ims,ime, jms,jme, kms,kme,                                    &
3220         its,ite, jts,jte, kts,kte
3221  ! array input array
3222  ! x output array with return values
3223  ! kt output array of levels
3224  ! ks,kend  check-range
3225     real,    dimension (its:ite,kts:kte)                              &
3226        ,intent (in   )                   ::                           &
3227         array
3228     integer, dimension (its:ite)                                      &
3229        ,intent (in   )                   ::                           &
3230         ierr,ke
3231     integer                                                           &
3232        ,intent (in   )                   ::                           &
3233         ks
3234     integer, dimension (its:ite)                                      &
3235        ,intent (out  )                   ::                           &
3236         maxx
3237     real,    dimension (its:ite)         ::                           &
3238         x
3239     real                                 ::                           &
3240         xar
3241     integer                              ::                           &
3242         i,k
3243     integer :: itf
3244
3245     itf=MIN(ite,ide-1)
3246
3247       DO 200 i=its,itf
3248       MAXX(I)=KS
3249       if(ierr(i).eq.0)then
3250      X(I)=ARRAY(I,KS)
3251!
3252       DO 100 K=KS,KE(i)
3253         XAR=ARRAY(I,K)
3254         IF(XAR.GE.X(I)) THEN
3255            X(I)=XAR
3256            MAXX(I)=K
3257         ENDIF
3258 100  CONTINUE
3259      endif
3260 200  CONTINUE
3261
3262   END SUBROUTINE cup_MAXIMI
3263
3264
3265   SUBROUTINE cup_minimi(ARRAY,KS,KEND,KT,ierr,              &
3266              ids,ide, jds,jde, kds,kde,                     &
3267              ims,ime, jms,jme, kms,kme,                     &
3268              its,ite, jts,jte, kts,kte                     )
3269
3270   IMPLICIT NONE
3271!
3272!  on input
3273!
3274
3275   ! only local wrf dimensions are need as of now in this routine
3276
3277     integer                                                           &
3278        ,intent (in   )                   ::                           &
3279         ids,ide, jds,jde, kds,kde,                                    &
3280         ims,ime, jms,jme, kms,kme,                                    &
3281         its,ite, jts,jte, kts,kte
3282  ! array input array
3283  ! x output array with return values
3284  ! kt output array of levels
3285  ! ks,kend  check-range
3286     real,    dimension (its:ite,kts:kte)                              &
3287        ,intent (in   )                   ::                           &
3288         array
3289     integer, dimension (its:ite)                                      &
3290        ,intent (in   )                   ::                           &
3291         ierr,ks,kend
3292     integer, dimension (its:ite)                                      &
3293        ,intent (out  )                   ::                           &
3294         kt
3295     real,    dimension (its:ite)         ::                           &
3296         x
3297     integer                              ::                           &
3298         i,k,kstop
3299
3300     integer :: itf
3301
3302     itf=MIN(ite,ide-1)
3303
3304       DO 200 i=its,itf
3305      KT(I)=KS(I)
3306      if(ierr(i).eq.0)then
3307      X(I)=ARRAY(I,KS(I))
3308       KSTOP=MAX(KS(I)+1,KEND(I))
3309!
3310       DO 100 K=KS(I)+1,KSTOP
3311         IF(ARRAY(I,K).LT.X(I)) THEN
3312              X(I)=ARRAY(I,K)
3313              KT(I)=K
3314         ENDIF
3315 100  CONTINUE
3316      endif
3317 200  CONTINUE
3318
3319   END SUBROUTINE cup_MINIMI
3320
3321
3322   SUBROUTINE cup_output_ens(xf_ens,ierr,dellat,dellaq,dellaqc,  &
3323              outtem,outq,outqc,pre,pw,xmb,ktop,                 &
3324              j,name,nx,nx2,iens,ierr2,ierr3,pr_ens,             &
3325              maxens3,ensdim,massfln,                            &
3326              APR_GR,APR_W,APR_MC,APR_ST,APR_AS,                 &
3327              APR_CAPMA,APR_CAPME,APR_CAPMI,closure_n,xland1,    &
3328              ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
3329              ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
3330              its,ite, jts,jte, kts,kte)
3331
3332   IMPLICIT NONE
3333!
3334!  on input
3335!
3336
3337   ! only local wrf dimensions are need as of now in this routine
3338
3339     integer                                                           &
3340        ,intent (in   )                   ::                           &
3341        ids,ide, jds,jde, kds,kde,           &
3342        ims,ime, jms,jme, kms,kme,           &
3343        its,ite, jts,jte, kts,kte
3344     integer, intent (in   )              ::                           &
3345        j,ensdim,nx,nx2,iens,maxens3
3346  ! xf_ens = ensemble mass fluxes
3347  ! pr_ens = precipitation ensembles
3348  ! dellat = change of temperature per unit mass flux of cloud ensemble
3349  ! dellaq = change of q per unit mass flux of cloud ensemble
3350  ! dellaqc = change of qc per unit mass flux of cloud ensemble
3351  ! outtem = output temp tendency (per s)
3352  ! outq   = output q tendency (per s)
3353  ! outqc  = output qc tendency (per s)
3354  ! pre    = output precip
3355  ! xmb    = total base mass flux
3356  ! xfac1  = correction factor
3357  ! pw = pw -epsilon*pd (ensemble dependent)
3358  ! ierr error value, maybe modified in this routine
3359  !
3360     real,    dimension (ims:ime,jms:jme,1:ensdim)                     &
3361        ,intent (inout)                   ::                           &
3362       xf_ens,pr_ens,massfln
3363     real,    dimension (ims:ime,jms:jme)                              &
3364        ,intent (inout)                   ::                           &
3365               APR_GR,APR_W,APR_MC,APR_ST,APR_AS,APR_CAPMA,            &
3366               APR_CAPME,APR_CAPMI
3367
3368     real,    dimension (its:ite,kts:kte)                              &
3369        ,intent (out  )                   ::                           &
3370        outtem,outq,outqc
3371     real,    dimension (its:ite)                                      &
3372        ,intent (out  )                   ::                           &
3373        pre,xmb
3374     real,    dimension (its:ite)                                      &
3375        ,intent (inout  )                   ::                           &
3376        closure_n,xland1
3377     real,    dimension (its:ite,kts:kte,1:ensdim)                     &
3378        ,intent (in   )                   ::                           &
3379       dellat,dellaqc,dellaq,pw
3380     integer, dimension (its:ite)                                      &
3381        ,intent (in   )                   ::                           &
3382        ktop
3383     integer, dimension (its:ite)                                      &
3384        ,intent (inout)                   ::                           &
3385        ierr,ierr2,ierr3
3386!
3387!  local variables in this routine
3388!
3389
3390     integer                              ::                           &
3391        i,k,n,ncount
3392     real                                 ::                           &
3393        outtes,ddtes,dtt,dtq,dtqc,dtpw,tuning,prerate,clos_wei
3394     real,    dimension (its:ite)         ::                           &
3395       xfac1
3396     real,    dimension (its:ite)::                           &
3397       xmb_ske,xmb_ave,xmb_std,xmb_cur,xmbweight
3398     real,    dimension (its:ite)::                           &
3399       pr_ske,pr_ave,pr_std,pr_cur
3400     real,    dimension (its:ite,jts:jte)::                           &
3401               pr_gr,pr_w,pr_mc,pr_st,pr_as,pr_capma,     &
3402               pr_capme,pr_capmi
3403
3404!
3405      character *(*), intent (in)        ::                           &
3406       name
3407!
3408     integer :: itf, ktf
3409
3410     itf=MIN(ite,ide-1)
3411     ktf=MIN(kte,kde-1)
3412     tuning=0.
3413!
3414!
3415      DO k=kts,ktf
3416      do i=its,itf
3417        outtem(i,k)=0.
3418        outq(i,k)=0.
3419        outqc(i,k)=0.
3420      enddo
3421      enddo
3422      do i=its,itf
3423        pre(i)=0.
3424        xmb(i)=0.
3425         xfac1(i)=1.
3426        xmbweight(i)=1.
3427      enddo
3428      do i=its,itf
3429        IF(ierr(i).eq.0)then
3430        do n=(iens-1)*nx*nx2*maxens3+1,iens*nx*nx2*maxens3
3431           if(pr_ens(i,j,n).le.0.)then
3432             xf_ens(i,j,n)=0.
3433           endif
3434        enddo
3435        endif
3436      enddo
3437!
3438!--- calculate ensemble average mass fluxes
3439!
3440       call massflx_stats(xf_ens,ensdim,nx2,nx,maxens3,      &
3441            xmb_ave,xmb_std,xmb_cur,xmb_ske,j,ierr,1,    &
3442            APR_GR,APR_W,APR_MC,APR_ST,APR_AS,           &
3443            APR_CAPMA,APR_CAPME,APR_CAPMI,               &
3444            pr_gr,pr_w,pr_mc,pr_st,pr_as,                &
3445            pr_capma,pr_capme,pr_capmi,                  &
3446            ids,ide, jds,jde, kds,kde,                   &
3447            ims,ime, jms,jme, kms,kme,                   &
3448            its,ite, jts,jte, kts,kte                   )
3449       call massflx_stats(pr_ens,ensdim,nx2,nx,maxens3,  &
3450            pr_ave,pr_std,pr_cur,pr_ske,j,ierr,2,        &
3451            APR_GR,APR_W,APR_MC,APR_ST,APR_AS,           &
3452            APR_CAPMA,APR_CAPME,APR_CAPMI,               &
3453            pr_gr,pr_w,pr_mc,pr_st,pr_as,                &
3454            pr_capma,pr_capme,pr_capmi,                  &
3455            ids,ide, jds,jde, kds,kde,                   &
3456            ims,ime, jms,jme, kms,kme,                   &
3457            its,ite, jts,jte, kts,kte                   )
3458!
3459!-- now do feedback
3460!
3461      ddtes=200.
3462!     if(name.eq.'shal')ddtes=200.
3463      do i=its,itf
3464        if(ierr(i).eq.0)then
3465         if(xmb_ave(i).le.0.)then
3466              ierr(i)=13
3467              xmb_ave(i)=0.
3468         endif
3469!        xmb(i)=max(0.,xmb_ave(i))
3470         xmb(i)=max(.1*xmb_ave(i),xmb_ave(i)-tuning*xmb_std(i))
3471! --- Now use proper count of how many closures were actually
3472!       used in cup_forcing_ens (including screening of some
3473!       closures over water) to properly normalize xmb
3474           clos_wei=16./max(1.,closure_n(i))
3475           if (xland1(i).lt.0.5)xmb(i)=xmb(i)*clos_wei
3476           if(xmb(i).eq.0.)then
3477              ierr(i)=19
3478           endif
3479           if(xmb(i).gt.100.)then
3480              ierr(i)=19
3481           endif
3482           xfac1(i)=xmb(i)
3483
3484        endif
3485        xfac1(i)=xmb_ave(i)
3486      ENDDO
3487      DO k=kts,ktf
3488      do i=its,itf
3489            dtt=0.
3490            dtq=0.
3491            dtqc=0.
3492            dtpw=0.
3493        IF(ierr(i).eq.0.and.k.le.ktop(i))then
3494           do n=1,nx
3495              dtt=dtt+dellat(i,k,n)
3496              dtq=dtq+dellaq(i,k,n)
3497              dtqc=dtqc+dellaqc(i,k,n)
3498              dtpw=dtpw+pw(i,k,n)
3499           enddo
3500           outtes=dtt*XMB(I)*86400./float(nx)
3501           IF((OUTTES.GT.2.*ddtes.and.k.gt.2))THEN
3502             XMB(I)= 2.*ddtes/outtes * xmb(i)
3503             outtes=1.*ddtes
3504           endif
3505           if (outtes .lt. -ddtes) then
3506             XMB(I)= -ddtes/outtes * xmb(i)
3507             outtes=-ddtes
3508           endif
3509           if (outtes .gt. .5*ddtes.and.k.le.2) then
3510             XMB(I)= ddtes/outtes * xmb(i)
3511             outtes=.5*ddtes
3512           endif
3513           OUTTEM(I,K)=XMB(I)*dtt/float(nx)
3514           OUTQ(I,K)=XMB(I)*dtq/float(nx)
3515           OUTQC(I,K)=XMB(I)*dtqc/float(nx)
3516           PRE(I)=PRE(I)+XMB(I)*dtpw/float(nx)
3517        endif
3518      enddo
3519      enddo
3520      do i=its,itf
3521        if(ierr(i).eq.0)then
3522           prerate=pre(i)*3600.
3523           if(prerate.lt.0.1)then
3524              if(ierr2(i).gt.0.or.ierr3(i).gt.0)then
3525                 pre(i)=0.
3526                 ierr(i)=221
3527                 do k=kts,ktf
3528                    outtem(i,k)=0.
3529                    outq(i,k)=0.
3530                    outqc(i,k)=0.
3531                 enddo
3532                 do k=(iens-1)*nx*nx2*maxens3+1,iens*nx*nx2*maxens3
3533                   massfln(i,j,k)=0.
3534                   xf_ens(i,j,k)=0.
3535                 enddo
3536               endif
3537            endif
3538
3539        endif
3540      ENDDO
3541
3542      do i=its,itf
3543        if(ierr(i).eq.0)then
3544        xfac1(i)=xmb(i)/xfac1(i)
3545        do k=(iens-1)*nx*nx2*maxens3+1,iens*nx*nx2*maxens3
3546          massfln(i,j,k)=massfln(i,j,k)*xfac1(i)
3547          xf_ens(i,j,k)=xf_ens(i,j,k)*xfac1(i)
3548        enddo
3549        endif
3550      ENDDO
3551
3552   END SUBROUTINE cup_output_ens
3553
3554
3555   SUBROUTINE cup_up_aa0(aa0,z,zu,dby,GAMMA_CUP,t_cup,       &
3556              kbcon,ktop,ierr,                               &
3557              ids,ide, jds,jde, kds,kde,                     &
3558              ims,ime, jms,jme, kms,kme,                     &
3559              its,ite, jts,jte, kts,kte                     )
3560
3561   IMPLICIT NONE
3562!
3563!  on input
3564!
3565
3566   ! only local wrf dimensions are need as of now in this routine
3567
3568     integer                                                           &
3569        ,intent (in   )                   ::                           &
3570        ids,ide, jds,jde, kds,kde,                                     &
3571        ims,ime, jms,jme, kms,kme,                                     &
3572        its,ite, jts,jte, kts,kte
3573  ! aa0 cloud work function
3574  ! gamma_cup = gamma on model cloud levels
3575  ! t_cup = temperature (Kelvin) on model cloud levels
3576  ! dby = buoancy term
3577  ! zu= normalized updraft mass flux
3578  ! z = heights of model levels
3579  ! ierr error value, maybe modified in this routine
3580  !
3581     real,    dimension (its:ite,kts:kte)                              &
3582        ,intent (in   )                   ::                           &
3583        z,zu,gamma_cup,t_cup,dby
3584     integer, dimension (its:ite)                                      &
3585        ,intent (in   )                   ::                           &
3586        kbcon,ktop
3587!
3588! input and output
3589!
3590
3591
3592     integer, dimension (its:ite)                                      &
3593        ,intent (inout)                   ::                           &
3594        ierr
3595     real,    dimension (its:ite)                                      &
3596        ,intent (out  )                   ::                           &
3597        aa0
3598!
3599!  local variables in this routine
3600!
3601
3602     integer                              ::                           &
3603        i,k
3604     real                                 ::                           &
3605        dz,da
3606!
3607     integer :: itf, ktf
3608
3609     itf = MIN(ite,ide-1)
3610     ktf = MIN(kte,kde-1)
3611
3612        do i=its,itf
3613         aa0(i)=0.
3614        enddo
3615        DO 100 k=kts+1,ktf
3616        DO 100 i=its,itf
3617         IF(ierr(i).ne.0)GO TO 100
3618         IF(K.LE.KBCON(I))GO TO 100
3619         IF(K.Gt.KTOP(I))GO TO 100
3620         DZ=Z(I,K)-Z(I,K-1)
3621         da=zu(i,k)*DZ*(9.81/(1004.*( &
3622                (T_cup(I,K)))))*DBY(I,K-1)/ &
3623             (1.+GAMMA_CUP(I,K))
3624         IF(K.eq.KTOP(I).and.da.le.0.)go to 100
3625         AA0(I)=AA0(I)+da
3626         if(aa0(i).lt.0.)aa0(i)=0.
3627100     continue
3628
3629   END SUBROUTINE cup_up_aa0
3630
3631
3632   SUBROUTINE cup_up_he(k22,hkb,z_cup,cd,entr,he_cup,hc,     &
3633              kbcon,ierr,dby,he,hes_cup,                     &
3634              ids,ide, jds,jde, kds,kde,                     &
3635              ims,ime, jms,jme, kms,kme,                     &
3636              its,ite, jts,jte, kts,kte                     )
3637
3638   IMPLICIT NONE
3639!
3640!  on input
3641!
3642
3643   ! only local wrf dimensions are need as of now in this routine
3644
3645     integer                                                           &
3646        ,intent (in   )                   ::                           &
3647                                  ids,ide, jds,jde, kds,kde,           &
3648                                  ims,ime, jms,jme, kms,kme,           &
3649                                  its,ite, jts,jte, kts,kte
3650  ! hc = cloud moist static energy
3651  ! hkb = moist static energy at originating level
3652  ! he = moist static energy on model levels
3653  ! he_cup = moist static energy on model cloud levels
3654  ! hes_cup = saturation moist static energy on model cloud levels
3655  ! dby = buoancy term
3656  ! cd= detrainment function
3657  ! z_cup = heights of model cloud levels
3658  ! entr = entrainment rate
3659  !
3660     real,    dimension (its:ite,kts:kte)                              &
3661        ,intent (in   )                   ::                           &
3662        he,he_cup,hes_cup,z_cup,cd
3663  ! entr= entrainment rate
3664     real                                                              &
3665        ,intent (in   )                   ::                           &
3666        entr
3667     integer, dimension (its:ite)                                      &
3668        ,intent (in   )                   ::                           &
3669        kbcon,k22
3670!
3671! input and output
3672!
3673
3674   ! ierr error value, maybe modified in this routine
3675
3676     integer, dimension (its:ite)                                      &
3677        ,intent (inout)                   ::                           &
3678        ierr
3679
3680     real,    dimension (its:ite,kts:kte)                              &
3681        ,intent (out  )                   ::                           &
3682        hc,dby
3683     real,    dimension (its:ite)                                      &
3684        ,intent (out  )                   ::                           &
3685        hkb
3686!
3687!  local variables in this routine
3688!
3689
3690     integer                              ::                           &
3691        i,k
3692     real                                 ::                           &
3693        dz
3694!
3695     integer :: itf, ktf
3696
3697     itf = MIN(ite,ide-1)
3698     ktf = MIN(kte,kde-1)
3699!
3700!--- moist static energy inside cloud
3701!
3702      do i=its,itf
3703      if(ierr(i).eq.0.)then
3704      hkb(i)=he_cup(i,k22(i))
3705      do k=1,k22(i)
3706        hc(i,k)=he_cup(i,k)
3707        DBY(I,K)=0.
3708      enddo
3709      do k=k22(i),kbcon(i)-1
3710        hc(i,k)=hkb(i)
3711        DBY(I,K)=0.
3712      enddo
3713        k=kbcon(i)
3714        hc(i,k)=hkb(i)
3715        DBY(I,Kbcon(i))=Hkb(I)-HES_cup(I,K)
3716      endif
3717      enddo
3718      do k=kts+1,ktf
3719      do i=its,itf
3720        if(k.gt.kbcon(i).and.ierr(i).eq.0.)then
3721           DZ=Z_cup(i,K)-Z_cup(i,K-1)
3722           HC(i,K)=(HC(i,K-1)*(1.-.5*CD(i,K)*DZ)+entr* &
3723                DZ*HE(i,K-1))/(1.+entr*DZ-.5*cd(i,k)*dz)
3724           DBY(I,K)=HC(I,K)-HES_cup(I,K)
3725        endif
3726      enddo
3727
3728      enddo
3729
3730   END SUBROUTINE cup_up_he
3731
3732
3733   SUBROUTINE cup_up_moisture(ierr,z_cup,qc,qrc,pw,pwav,     &
3734              kbcon,ktop,cd,dby,mentr_rate,clw_all,          &
3735              q,GAMMA_cup,zu,qes_cup,k22,qe_cup,xl,          &
3736              ids,ide, jds,jde, kds,kde,                     &
3737              ims,ime, jms,jme, kms,kme,                     &
3738              its,ite, jts,jte, kts,kte                     )
3739
3740   IMPLICIT NONE
3741!
3742!  on input
3743!
3744
3745   ! only local wrf dimensions are need as of now in this routine
3746
3747     integer                                                           &
3748        ,intent (in   )                   ::                           &
3749                                  ids,ide, jds,jde, kds,kde,           &
3750                                  ims,ime, jms,jme, kms,kme,           &
3751                                  its,ite, jts,jte, kts,kte
3752  ! cd= detrainment function
3753  ! q = environmental q on model levels
3754  ! qe_cup = environmental q on model cloud levels
3755  ! qes_cup = saturation q on model cloud levels
3756  ! dby = buoancy term
3757  ! cd= detrainment function
3758  ! zu = normalized updraft mass flux
3759  ! gamma_cup = gamma on model cloud levels
3760  ! mentr_rate = entrainment rate
3761  !
3762     real,    dimension (its:ite,kts:kte)                              &
3763        ,intent (in   )                   ::                           &
3764        q,zu,gamma_cup,qe_cup,dby,qes_cup,z_cup,cd
3765  ! entr= entrainment rate
3766     real                                                              &
3767        ,intent (in   )                   ::                           &
3768        mentr_rate,xl
3769     integer, dimension (its:ite)                                      &
3770        ,intent (in   )                   ::                           &
3771        kbcon,ktop,k22
3772!
3773! input and output
3774!
3775
3776   ! ierr error value, maybe modified in this routine
3777
3778     integer, dimension (its:ite)                                      &
3779        ,intent (inout)                   ::                           &
3780        ierr
3781   ! qc = cloud q (including liquid water) after entrainment
3782   ! qrch = saturation q in cloud
3783   ! qrc = liquid water content in cloud after rainout
3784   ! pw = condensate that will fall out at that level
3785   ! pwav = totan normalized integrated condensate (I1)
3786   ! c0 = conversion rate (cloud to rain)
3787
3788     real,    dimension (its:ite,kts:kte)                              &
3789        ,intent (out  )                   ::                           &
3790        qc,qrc,pw,clw_all
3791     real,    dimension (its:ite)                                      &
3792        ,intent (out  )                   ::                           &
3793        pwav
3794!
3795!  local variables in this routine
3796!
3797
3798     integer                              ::                           &
3799        iall,i,k
3800     real                                 ::                           &
3801        dh,qrch,c0,dz,radius
3802!
3803     integer :: itf, ktf
3804
3805     itf = MIN(ite,ide-1)
3806     ktf = MIN(kte,kde-1)
3807
3808        iall=0
3809        c0=.002
3810!
3811!--- no precip for small clouds
3812!
3813        if(mentr_rate.gt.0.)then
3814          radius=.2/mentr_rate
3815          if(radius.lt.900.)c0=0.
3816!         if(radius.lt.900.)iall=0
3817        endif
3818        do i=its,itf
3819          pwav(i)=0.
3820        enddo
3821        do k=kts,ktf
3822        do i=its,itf
3823          pw(i,k)=0.
3824          qc(i,k)=qes_cup(i,k)
3825          clw_all(i,k)=0.
3826          qrc(i,k)=0.
3827        enddo
3828        enddo
3829      do i=its,itf
3830      if(ierr(i).eq.0.)then
3831      do k=k22(i),kbcon(i)-1
3832        qc(i,k)=qe_cup(i,k22(i))
3833      enddo
3834      endif
3835      enddo
3836
3837        DO 100 k=kts+1,ktf
3838        DO 100 i=its,itf
3839         IF(ierr(i).ne.0)GO TO 100
3840         IF(K.Lt.KBCON(I))GO TO 100
3841         IF(K.Gt.KTOP(I))GO TO 100
3842         DZ=Z_cup(i,K)-Z_cup(i,K-1)
3843!
3844!------    1. steady state plume equation, for what could
3845!------       be in cloud without condensation
3846!
3847!
3848        QC(i,K)=(QC(i,K-1)*(1.-.5*CD(i,K)*DZ)+mentr_rate* &
3849                DZ*Q(i,K-1))/(1.+mentr_rate*DZ-.5*cd(i,k)*dz)
3850!
3851!--- saturation  in cloud, this is what is allowed to be in it
3852!
3853         QRCH=QES_cup(I,K)+(1./XL)*(GAMMA_cup(i,k) &
3854              /(1.+GAMMA_cup(i,k)))*DBY(I,K)
3855!
3856!------- LIQUID WATER CONTENT IN cloud after rainout
3857!
3858        clw_all(i,k)=QC(I,K)-QRCH
3859        QRC(I,K)=(QC(I,K)-QRCH)/(1.+C0*DZ)
3860        if(qrc(i,k).lt.0.)then
3861          qrc(i,k)=0.
3862        endif
3863!
3864!-------   3.Condensation
3865!
3866         PW(i,k)=c0*dz*QRC(I,K)*zu(i,k)
3867        if(iall.eq.1)then
3868          qrc(i,k)=0.
3869          pw(i,k)=(QC(I,K)-QRCH)*zu(i,k)
3870          if(pw(i,k).lt.0.)pw(i,k)=0.
3871        endif
3872!
3873!----- set next level
3874!
3875         QC(I,K)=QRC(I,K)+qrch
3876!
3877!--- integrated normalized ondensate
3878!
3879         PWAV(I)=PWAV(I)+PW(I,K)
3880 100     CONTINUE
3881
3882   END SUBROUTINE cup_up_moisture
3883
3884
3885   SUBROUTINE cup_up_nms(zu,z_cup,entr,cd,kbcon,ktop,ierr,k22,  &
3886              ids,ide, jds,jde, kds,kde,                        &
3887              ims,ime, jms,jme, kms,kme,                        &
3888              its,ite, jts,jte, kts,kte                        )
3889
3890   IMPLICIT NONE
3891
3892!
3893!  on input
3894!
3895
3896   ! only local wrf dimensions are need as of now in this routine
3897
3898     integer                                                           &
3899        ,intent (in   )                   ::                           &
3900         ids,ide, jds,jde, kds,kde,                                    &
3901         ims,ime, jms,jme, kms,kme,                                    &
3902         its,ite, jts,jte, kts,kte
3903  ! cd= detrainment function
3904     real,    dimension (its:ite,kts:kte)                              &
3905        ,intent (in   )                   ::                           &
3906         z_cup,cd
3907  ! entr= entrainment rate
3908     real                                                              &
3909        ,intent (in   )                   ::                           &
3910         entr
3911     integer, dimension (its:ite)                                      &
3912        ,intent (in   )                   ::                           &
3913         kbcon,ktop,k22
3914!
3915! input and output
3916!
3917
3918   ! ierr error value, maybe modified in this routine
3919
3920     integer, dimension (its:ite)                                      &
3921        ,intent (inout)                   ::                           &
3922         ierr
3923   ! zu is the normalized mass flux
3924
3925     real,    dimension (its:ite,kts:kte)                              &
3926        ,intent (out  )                   ::                           &
3927         zu
3928!
3929!  local variables in this routine
3930!
3931
3932     integer                              ::                           &
3933         i,k
3934     real                                 ::                           &
3935         dz
3936     integer :: itf, ktf
3937
3938     itf = MIN(ite,ide-1)
3939     ktf = MIN(kte,kde-1)
3940!
3941!   initialize for this go around
3942!
3943       do k=kts,ktf
3944       do i=its,itf
3945         zu(i,k)=0.
3946       enddo
3947       enddo
3948!
3949! do normalized mass budget
3950!
3951       do i=its,itf
3952          IF(ierr(I).eq.0)then
3953             do k=k22(i),kbcon(i)
3954               zu(i,k)=1.
3955             enddo
3956             DO K=KBcon(i)+1,KTOP(i)
3957               DZ=Z_cup(i,K)-Z_cup(i,K-1)
3958               ZU(i,K)=ZU(i,K-1)*(1.+(entr-cd(i,k))*DZ)
3959             enddo
3960          endif
3961       enddo
3962
3963   END SUBROUTINE cup_up_nms
3964
3965!====================================================================
3966   SUBROUTINE gdinit(RTHCUTEN,RQVCUTEN,RQCCUTEN,RQICUTEN,           &
3967                        MASS_FLUX,cp,restart,                       &
3968                        P_QC,P_QI,P_FIRST_SCALAR,                   &
3969                        RTHFTEN, RQVFTEN,                           &
3970                        APR_GR,APR_W,APR_MC,APR_ST,APR_AS,          &
3971                        APR_CAPMA,APR_CAPME,APR_CAPMI,              &
3972                        allowed_to_read,                            &
3973                        ids, ide, jds, jde, kds, kde,               &
3974                        ims, ime, jms, jme, kms, kme,               &
3975                        its, ite, jts, jte, kts, kte               )
3976!--------------------------------------------------------------------   
3977   IMPLICIT NONE
3978!--------------------------------------------------------------------
3979   LOGICAL , INTENT(IN)           ::  restart,allowed_to_read
3980   INTEGER , INTENT(IN)           ::  ids, ide, jds, jde, kds, kde, &
3981                                      ims, ime, jms, jme, kms, kme, &
3982                                      its, ite, jts, jte, kts, kte
3983   INTEGER , INTENT(IN)           ::  P_FIRST_SCALAR, P_QI, P_QC
3984   REAL,     INTENT(IN)           ::  cp
3985
3986   REAL,     DIMENSION( ims:ime , kms:kme , jms:jme ) , INTENT(OUT) ::       &
3987                                                          RTHCUTEN, &
3988                                                          RQVCUTEN, &
3989                                                          RQCCUTEN, &
3990                                                          RQICUTEN   
3991
3992   REAL,     DIMENSION( ims:ime , kms:kme , jms:jme ) , INTENT(OUT) ::       &
3993                                                          RTHFTEN,  &
3994                                                          RQVFTEN
3995
3996   REAL,     DIMENSION( ims:ime , jms:jme ) , INTENT(OUT) ::        &
3997                                APR_GR,APR_W,APR_MC,APR_ST,APR_AS,  &
3998                                APR_CAPMA,APR_CAPME,APR_CAPMI,      &
3999                                MASS_FLUX
4000
4001   INTEGER :: i, j, k, itf, jtf, ktf
4002 
4003   jtf=min0(jte,jde-1)
4004   ktf=min0(kte,kde-1)
4005   itf=min0(ite,ide-1)
4006 
4007   IF(.not.restart)THEN
4008     DO j=jts,jtf
4009     DO k=kts,ktf
4010     DO i=its,itf
4011        RTHCUTEN(i,k,j)=0.
4012        RQVCUTEN(i,k,j)=0.
4013     ENDDO
4014     ENDDO
4015     ENDDO
4016
4017     DO j=jts,jtf
4018     DO k=kts,ktf
4019     DO i=its,itf
4020        RTHFTEN(i,k,j)=0.
4021        RQVFTEN(i,k,j)=0.
4022     ENDDO
4023     ENDDO
4024     ENDDO
4025
4026     IF (P_QC .ge. P_FIRST_SCALAR) THEN
4027        DO j=jts,jtf
4028        DO k=kts,ktf
4029        DO i=its,itf
4030           RQCCUTEN(i,k,j)=0.
4031        ENDDO
4032        ENDDO
4033        ENDDO
4034     ENDIF
4035
4036     IF (P_QI .ge. P_FIRST_SCALAR) THEN
4037        DO j=jts,jtf
4038        DO k=kts,ktf
4039        DO i=its,itf
4040           RQICUTEN(i,k,j)=0.
4041        ENDDO
4042        ENDDO
4043        ENDDO
4044     ENDIF
4045
4046     DO j=jts,jtf
4047     DO i=its,itf
4048        mass_flux(i,j)=0.
4049     ENDDO
4050     ENDDO
4051
4052   ENDIF
4053     DO j=jts,jtf
4054     DO i=its,itf
4055        APR_GR(i,j)=0.
4056        APR_ST(i,j)=0.
4057        APR_W(i,j)=0.
4058        APR_MC(i,j)=0.
4059        APR_AS(i,j)=0.
4060        APR_CAPMA(i,j)=0.
4061        APR_CAPME(i,j)=0.
4062        APR_CAPMI(i,j)=0.
4063     ENDDO
4064     ENDDO
4065
4066   END SUBROUTINE gdinit
4067
4068
4069   SUBROUTINE massflx_stats(xf_ens,ensdim,maxens,maxens2,maxens3, &
4070              xt_ave,xt_std,xt_cur,xt_ske,j,ierr,itest,           &
4071              APR_GR,APR_W,APR_MC,APR_ST,APR_AS,                  &
4072              APR_CAPMA,APR_CAPME,APR_CAPMI,                      &
4073              pr_gr,pr_w,pr_mc,pr_st,pr_as,                       &
4074              pr_capma,pr_capme,pr_capmi,                         &
4075              ids,ide, jds,jde, kds,kde,  &
4076              ims,ime, jms,jme, kms,kme,  &
4077              its,ite, jts,jte, kts,kte)
4078
4079   IMPLICIT NONE
4080
4081   integer, intent (in   )              ::                                    &
4082                     j,ensdim,maxens3,maxens,maxens2,itest
4083   INTEGER,      INTENT(IN   ) ::                                             &
4084                                  ids,ide, jds,jde, kds,kde,                  &
4085                                  ims,ime, jms,jme, kms,kme,                  &
4086                                  its,ite, jts,jte, kts,kte
4087
4088
4089     real, dimension (its:ite)                                                &
4090         , intent(inout) ::                                                   &
4091           xt_ave,xt_cur,xt_std,xt_ske
4092     integer, dimension (its:ite), intent (in) ::                             &
4093           ierr
4094     real, dimension (ims:ime,jms:jme,1:ensdim)                               &
4095         , intent(in   ) ::                                                   &
4096           xf_ens
4097     real, dimension (ims:ime,jms:jme)                                        &
4098         , intent(inout) ::                                                   &
4099           APR_GR,APR_W,APR_MC,APR_ST,APR_AS,                                 &
4100           APR_CAPMA,APR_CAPME,APR_CAPMI
4101     real, dimension (its:ite,jts:jte)                                        &
4102         , intent(inout) ::                                                   &
4103           pr_gr,pr_w,pr_mc,pr_st,pr_as,                                      &
4104           pr_capma,pr_capme,pr_capmi
4105
4106!
4107! local stuff
4108!
4109     real, dimension (its:ite , 1:maxens3 )       ::                          &
4110           x_ave,x_cur,x_std,x_ske
4111     real, dimension (its:ite , 1:maxens  )       ::                          &
4112           x_ave_cap
4113
4114
4115      integer, dimension (1:maxens3) :: nc1
4116      integer :: i,k
4117      integer :: num,kk,num2,iedt
4118      real :: a3,a4
4119
4120      num=ensdim/maxens3
4121      num2=ensdim/maxens
4122      if(itest.eq.1)then
4123      do i=its,ite
4124       pr_gr(i,j) =  0.
4125       pr_w(i,j) =  0.
4126       pr_mc(i,j) = 0.
4127       pr_st(i,j) = 0.
4128       pr_as(i,j) = 0.
4129       pr_capma(i,j) =  0.
4130       pr_capme(i,j) = 0.
4131       pr_capmi(i,j) = 0.
4132      enddo
4133      endif
4134
4135      do k=1,maxens
4136      do i=its,ite
4137        x_ave_cap(i,k)=0.
4138      enddo
4139      enddo
4140      do k=1,maxens3
4141      do i=its,ite
4142        x_ave(i,k)=0.
4143        x_std(i,k)=0.
4144        x_ske(i,k)=0.
4145        x_cur(i,k)=0.
4146      enddo
4147      enddo
4148      do i=its,ite
4149        xt_ave(i)=0.
4150        xt_std(i)=0.
4151        xt_ske(i)=0.
4152        xt_cur(i)=0.
4153      enddo
4154      do kk=1,num
4155      do k=1,maxens3
4156      do i=its,ite
4157        if(ierr(i).eq.0)then
4158        x_ave(i,k)=x_ave(i,k)+xf_ens(i,j,maxens3*(kk-1)+k)
4159        endif
4160      enddo
4161      enddo
4162      enddo
4163      do iedt=1,maxens2
4164      do k=1,maxens
4165      do kk=1,maxens3
4166      do i=its,ite
4167        if(ierr(i).eq.0)then
4168        x_ave_cap(i,k)=x_ave_cap(i,k)                               &
4169            +xf_ens(i,j,maxens3*(k-1)+(iedt-1)*maxens*maxens3+kk)
4170        endif
4171      enddo
4172      enddo
4173      enddo
4174      enddo
4175      do k=1,maxens
4176      do i=its,ite
4177        if(ierr(i).eq.0)then
4178        x_ave_cap(i,k)=x_ave_cap(i,k)/float(num2)
4179        endif
4180      enddo
4181      enddo
4182
4183      do k=1,maxens3
4184      do i=its,ite
4185        if(ierr(i).eq.0)then
4186        x_ave(i,k)=x_ave(i,k)/float(num)
4187        endif
4188      enddo
4189      enddo
4190      do k=1,maxens3
4191      do i=its,ite
4192        if(ierr(i).eq.0)then
4193        xt_ave(i)=xt_ave(i)+x_ave(i,k)
4194        endif
4195      enddo
4196      enddo
4197      do i=its,ite
4198        if(ierr(i).eq.0)then
4199        xt_ave(i)=xt_ave(i)/float(maxens3)
4200        endif
4201      enddo
4202!
4203!--- now do std, skewness,curtosis
4204!
4205      do kk=1,num
4206      do k=1,maxens3
4207      do i=its,ite
4208        if(ierr(i).eq.0.and.x_ave(i,k).gt.0.)then
4209!       print *,i,j,k,kk,x_std(i,k),xf_ens(i,j,maxens3*(kk-1)+k),x_ave(i,k)
4210        x_std(i,k)=x_std(i,k)+(xf_ens(i,j,maxens3*(kk-1)+k)-x_ave(i,k))**2
4211        x_ske(i,k)=x_ske(i,k)+(xf_ens(i,j,maxens3*(kk-1)+k)-x_ave(i,k))**3
4212        x_cur(i,k)=x_cur(i,k)+(xf_ens(i,j,maxens3*(kk-1)+k)-x_ave(i,k))**4
4213        endif
4214      enddo
4215      enddo
4216      enddo
4217      do k=1,maxens3
4218      do i=its,ite
4219        if(ierr(i).eq.0.and.xt_ave(i).gt.0.)then
4220        xt_std(i)=xt_std(i)+(x_ave(i,k)-xt_ave(i))**2
4221        xt_ske(i)=xt_ske(i)+(x_ave(i,k)-xt_ave(i))**3
4222        xt_cur(i)=xt_cur(i)+(x_ave(i,k)-xt_ave(i))**4
4223        endif
4224      enddo
4225      enddo
4226      do k=1,maxens3
4227      do i=its,ite
4228        if(ierr(i).eq.0.and.x_std(i,k).gt.0.)then
4229           x_std(i,k)=x_std(i,k)/float(num)
4230           a3=max(1.e-6,x_std(i,k))
4231           x_std(i,k)=sqrt(a3)
4232           a3=max(1.e-6,x_std(i,k)**3)
4233           a4=max(1.e-6,x_std(i,k)**4)
4234           x_ske(i,k)=x_ske(i,k)/float(num)/a3
4235           x_cur(i,k)=x_cur(i,k)/float(num)/a4
4236        endif
4237!       print*,'                               '
4238!       print*,'Some statistics at gridpoint i,j, ierr',i,j,ierr(i)
4239!       print*,'statistics for closure number ',k
4240!       print*,'Average= ',x_ave(i,k),'  Std= ',x_std(i,k)
4241!       print*,'Skewness= ',x_ske(i,k),' Curtosis= ',x_cur(i,k)
4242!       print*,'                               '
4243
4244      enddo
4245      enddo
4246      do i=its,ite
4247        if(ierr(i).eq.0.and.xt_std(i).gt.0.)then
4248           xt_std(i)=xt_std(i)/float(maxens3)
4249           a3=max(1.e-6,xt_std(i))
4250           xt_std(i)=sqrt(a3)
4251           a3=max(1.e-6,xt_std(i)**3)
4252           a4=max(1.e-6,xt_std(i)**4)
4253           xt_ske(i)=xt_ske(i)/float(maxens3)/a3
4254           xt_cur(i)=xt_cur(i)/float(maxens3)/a4
4255!       print*,'                               '
4256!       print*,'Total ensemble independent statistics at i =',i
4257!       print*,'Average= ',xt_ave(i),'  Std= ',xt_std(i)
4258!       print*,'Skewness= ',xt_ske(i),' Curtosis= ',xt_cur(i)
4259!       print*,'                               '
4260!
4261!  first go around: store massflx for different closures/caps
4262!
4263      if(itest.eq.1)then
4264       pr_gr(i,j) = .333*(x_ave(i,1)+x_ave(i,2)+x_ave(i,3))
4265       pr_w(i,j) = .333*(x_ave(i,4)+x_ave(i,5)+x_ave(i,6))
4266       pr_mc(i,j) = .333*(x_ave(i,7)+x_ave(i,8)+x_ave(i,9))
4267       pr_st(i,j) = .333*(x_ave(i,10)+x_ave(i,11)+x_ave(i,12))
4268       pr_as(i,j) = .25*(x_ave(i,13)+x_ave(i,14)+x_ave(i,15) &
4269                     + x_ave(i,16))
4270       pr_capma(i,j) = x_ave_cap(i,1)
4271       pr_capme(i,j) = x_ave_cap(i,2)
4272       pr_capmi(i,j) = x_ave_cap(i,3)
4273!
4274!  second go around: store preciprates (mm/hour) for different closures/caps
4275!
4276        else if (itest.eq.2)then
4277       APR_GR(i,j)=.333*(x_ave(i,1)+x_ave(i,2)+x_ave(i,3))*      &
4278                  3600.*pr_gr(i,j) +APR_GR(i,j)
4279       APR_W(i,j)=.333*(x_ave(i,4)+x_ave(i,5)+x_ave(i,6))*       &
4280                  3600.*pr_w(i,j) +APR_W(i,j)
4281       APR_MC(i,j)=.333*(x_ave(i,7)+x_ave(i,8)+x_ave(i,9))*      &
4282                  3600.*pr_mc(i,j) +APR_MC(i,j)
4283       APR_ST(i,j)=.333*(x_ave(i,10)+x_ave(i,11)+x_ave(i,12))*   &
4284                  3600.*pr_st(i,j) +APR_ST(i,j)
4285       APR_AS(i,j)=.25*(x_ave(i,13)+x_ave(i,14)+x_ave(i,15)      &
4286                           + x_ave(i,16))*                       &
4287                  3600.*pr_as(i,j) +APR_AS(i,j)
4288       APR_CAPMA(i,j) = x_ave_cap(i,1)*                          &
4289                  3600.*pr_capma(i,j) +APR_CAPMA(i,j)
4290       APR_CAPME(i,j) = x_ave_cap(i,2)*                          &
4291                  3600.*pr_capme(i,j) +APR_CAPME(i,j)
4292       APR_CAPMI(i,j) = x_ave_cap(i,3)*                          &
4293                  3600.*pr_capmi(i,j) +APR_CAPMI(i,j)
4294        endif
4295        endif
4296      enddo
4297
4298   END SUBROUTINE massflx_stats
4299
4300
4301   SUBROUTINE neg_check(dt,q,outq,outt,outqc,pret,its,ite,kts,kte,itf,ktf)
4302
4303   INTEGER,      INTENT(IN   ) ::            its,ite,kts,kte,itf,ktf
4304
4305     real, dimension (its:ite,kts:kte  )                    ,                 &
4306      intent(inout   ) ::                                                     &
4307       q,outq,outt,outqc
4308     real, dimension (its:ite  )                            ,                 &
4309      intent(inout   ) ::                                                     &
4310       pret
4311     real                                                                     &
4312        ,intent (in  )                   ::                                   &
4313        dt
4314     real :: thresh,qmem,qmemf,qmem2,qtest,qmem1
4315!
4316! first do check on vertical heating rate
4317!
4318      thresh=200.01
4319      do i=its,itf
4320      qmemf=1.
4321      qmem=0.
4322      do k=kts,ktf
4323         qmem=outt(i,k)*86400.
4324         if(qmem.gt.2.*thresh)then
4325           qmem2=2.*thresh/qmem
4326           qmemf=min(qmemf,qmem2)
4327!
4328!
4329!          print *,'1',' adjusted massflux by factor ',i,k,qmem,qmem2,qmemf
4330         endif
4331         if(qmem.lt.-thresh)then
4332           qmem2=-thresh/qmem
4333           qmemf=min(qmemf,qmem2)
4334!
4335!
4336!          print *,'2',' adjusted massflux by factor ',i,k,qmem,qmem2,qmemf
4337         endif
4338      enddo
4339      do k=kts,ktf
4340         outq(i,k)=outq(i,k)*qmemf
4341         outt(i,k)=outt(i,k)*qmemf
4342         outqc(i,k)=outqc(i,k)*qmemf
4343      enddo
4344      pret(i)=pret(i)*qmemf
4345      enddo
4346!
4347! check whether routine produces negative q's. This can happen, since
4348! tendencies are calculated based on forced q's. This should have no
4349! influence on conservation properties, it scales linear through all
4350! tendencies
4351!
4352      thresh=1.e-10
4353      do i=its,itf
4354      qmemf=1.
4355      do k=kts,ktf
4356         qmem=outq(i,k)
4357         if(abs(qmem).gt.0.)then
4358         qtest=q(i,k)+outq(i,k)*dt
4359         if(qtest.lt.thresh)then
4360!
4361! qmem2 would be the maximum allowable tendency
4362!
4363           qmem1=outq(i,k)
4364           qmem2=(thresh-q(i,k))/dt
4365           qmemf=min(qmemf,qmem2/qmem1)
4366!          qmemf=max(0.,qmemf)
4367!          print *,'4 adjusted tendencies ',i,k,qmem,qmem2,qmemf
4368         endif
4369         endif
4370      enddo
4371      do k=kts,ktf
4372         outq(i,k)=outq(i,k)*qmemf
4373         outt(i,k)=outt(i,k)*qmemf
4374         outqc(i,k)=outqc(i,k)*qmemf
4375      enddo
4376      pret(i)=pret(i)*qmemf
4377      enddo
4378
4379   END SUBROUTINE neg_check
4380
4381
4382!-------------------------------------------------------
4383END MODULE module_cu_gd
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.