source: trunk/WRF.COMMON/WRFV3/phys/module_bl_acm.F @ 3431

Last change on this file since 3431 was 2759, checked in by aslmd, 2 years ago

adding unmodified code from WRFV3.0.1.1, expurged from useless data +1M size

  • Property svn:executable set to *
File size: 43.4 KB
Line 
1!WRF:MODEL_LAYER:PHYSICS
2!
3MODULE module_bl_acm
4
5!  USE module_model_constants
6
7  REAL, PARAMETER      :: RIC    = 0.25                ! critical Richardson number
8  REAL, PARAMETER      :: CRANKP = 0.5                 ! CRANK-NIC PARAMETER
9
10CONTAINS
11
12!-------------------------------------------------------------------
13   SUBROUTINE ACMPBL(XTIME,    DTPBL,    ZNW, SIGMAH,                &
14                     U3D,      V3D,      PP3D,  DZ8W, TH3D, T3D,        &
15                     QV3D,     QC3D,     QI3D, RR3D,                    &       !!  Moisture
16                     UST,      HFX,  QFX,     TSK,                      &
17                     PSFC,     EP1,      G,                             &
18                     ROVCP,    RD,       CPD,                           &
19                     PBLH,      KPBL2D,   REGIME,                       &
20                     GZ1OZ0,   WSPD,     PSIM, MUT,                     &
21                     RUBLTEN,  RVBLTEN,  RTHBLTEN,                      &
22                     RQVBLTEN, RQCBLTEN, RQIBLTEN,                      &
23                     ids,ide, jds,jde, kds,kde,                         &
24                     ims,ime, jms,jme, kms,kme,                         &
25                     its,ite, jts,jte, kts,kte)
26!**********************************************************************
27
28!   THIS MODULE COMPUTES VERTICAL MIXING IN AND ABOVE THE PBL ACCORDING TO
29!   THE ASYMMETRICAL CONVECTIVE MODEL, VERSION 2  (ACM2), WHICH IS A COMBINED
30!   LOCAL NON-LOCAL CLOSURE SCHEME BASED ON THE ORIGINAL ACM (PLEIM AND CHANG 1992)
31!
32!   REFERENCES:
33!   Pleim (2007) A combined local and non-local closure model for the atmospheric
34!                boundary layer.  Part1: Model description and testing. 
35!                JAMC, 46, 1383-1395
36!   Pleim (2007) A combined local and non-local closure model for the atmospheric
37!                boundary layer.  Part2: Application and evaluation in a mesoscale
38!                meteorology model.  JAMC, 46, 1396-1409
39!
40!  REVISION HISTORY:
41!     AX     3/2005 - developed WRF version based on the MM5 PX LSM
42!     RG and JP 7/2006 - Finished WRF adaptation
43!
44!**********************************************************************
45!   ARGUMENT LIST:
46!
47!... Inputs:
48!-- XTIME           Time since simulation start (min)
49!-- DTPBL           PBL time step
50!-- ZNW             Sigma at full layer
51!-- SIGMAH          Sigma at half layer
52!-- U3D             3D u-velocity interpolated to theta points (m/s)
53!-- V3D             3D v-velocity interpolated to theta points (m/s)
54!-- PP3D            Pressure at half levels (Pa)
55!-- DZ8W            dz between full levels (m)
56!-- TH3D            Potential Temperature (K)
57!-- T3D             Temperature (K)
58!-- QV3D            3D water vapor mixing ratio (Kg/Kg)
59!-- QC3D            3D cloud mixing ratio (Kg/Kg)
60!-- QI3D            3D ice mixing ratio (Kg/Kg)
61!-- RR3D            3D dry air density (kg/m^3)
62!-- UST             Friction Velocity (m/s)
63!-- HFX             Upward heat flux at the surface (w/m^2)
64!-- QFX             Upward moisture flux at the surface (Kg/m^2/s)
65!-- TSK             Surface temperature (K)
66!-- PSFC            Pressure at the surface (Pa)
67!-- EP1             Constant for virtual temperature (r_v/r_d-1) (dimensionless)
68!-- G               Gravity (m/s^2)
69!-- ROVCP           r/cp
70!-- RD              gas constant for dry air (j/kg/k)
71!-- CPD             heat capacity at constant pressure for dry air (j/kg/k)
72!-- GZ1OZ0          log(z/z0) where z0 is roughness length
73!-- WSPD            wind speed at lowest model level (m/s)
74!-- PSIM            similarity stability function for momentum
75!-- MUT             Total Mu : Psfc - Ptop
76 
77!-- ids             start index for i in domain
78!-- ide             end index for i in domain
79!-- jds             start index for j in domain
80!-- jde             end index for j in domain
81!-- kds             start index for k in domain
82!-- kde             end index for k in domain
83!-- ims             start index for i in memory
84!-- ime             end index for i in memory
85!-- jms             start index for j in memory
86!-- jme             end index for j in memory
87!-- kms             start index for k in memory
88!-- kme             end index for k in memory
89!-- jts             start index for j in tile
90!-- jte             end index for j in tile
91!-- kts             start index for k in tile
92!-- kte             end index for k in tile
93!
94!... Outputs:
95!-- PBLH            PBL height (m)
96!-- KPBL2D          K index for PBL layer
97!-- REGIME          Flag indicating PBL regime (stable, unstable, etc.)
98!-- RUBLTEN         U tendency due to PBL parameterization (m/s^2)
99!-- RVBLTEN         V tendency due to PBL parameterization (m/s^2)
100!-- RTHBLTEN        Theta tendency due to PBL parameterization (K/s)
101!-- RQVBLTEN        Qv tendency due to PBL parameterization (kg/kg/s)
102!-- RQCBLTEN        Qc tendency due to PBL parameterization (kg/kg/s)
103!-- RQIBLTEN        Qi tendency due to PBL parameterization (kg/kg/s)
104!
105!-------------------------------------------------------------------
106     IMPLICIT NONE
107
108!.......Arguments
109! DECLARATIONS - INTEGER
110    INTEGER,  INTENT(IN   )   ::      ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
111                                      ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
112                                      its,ite, jts,jte, kts,kte, XTIME
113
114! DECLARATIONS - REAL
115    REAL,                                INTENT(IN)  ::  DTPBL, EP1,   &
116                                                        G, ROVCP, RD, CPD
117    REAL,    DIMENSION( kms:kme ),       INTENT(IN)  :: ZNW, SIGMAH
118    REAL,    DIMENSION( ims:ime, kms:kme, jms:jme ),                         &
119             INTENT(IN) ::                              U3D, V3D,            &
120                                                        PP3D, DZ8W, T3D,     &
121                                                        QV3D, QC3D, QI3D,    &
122                                                        RR3D, TH3D
123    REAL,    DIMENSION( ims:ime, jms:jme ), INTENT(INOUT) ::  UST
124    REAL,    DIMENSION( ims:ime, jms:jme ), INTENT(IN) ::                    &
125                                                        HFX, QFX, TSK,       &
126                                                        PSFC
127    INTEGER, DIMENSION( ims:ime, jms:jme ),                                  &
128             INTENT(OUT  )   ::                         KPBL2D
129    REAL,    DIMENSION( ims:ime, jms:jme ),                                  &
130             INTENT(INOUT) ::                           PBLH
131    REAL,    DIMENSION( ims:ime, jms:jme ), INTENT(INOUT)   ::  REGIME
132    REAL,    DIMENSION( ims:ime, jms:jme ), INTENT(IN)  ::                   &
133                                                        psim,                &
134                                                        gz1oz0,              &
135                                                        wspd ,   mut
136    REAL,    DIMENSION( ims:ime, kms:kme, jms:jme ),                         &
137             INTENT(INOUT)   ::                         RUBLTEN, RVBLTEN,    &
138                                                        RTHBLTEN, RQVBLTEN,  &
139                                                        RQCBLTEN, RQIBLTEN
140
141!... Local Variables
142
143!... Integer
144      INTEGER :: J, K
145!... Real
146      REAL, DIMENSION( kts:kte ) :: DSIGH, DSIGHI, DSIGFI
147      REAL, DIMENSION( 0:kte )   :: SIGMAF
148      REAL  RDT
149      REAL, PARAMETER :: KARMAN = 0.4
150!...
151
152   RDT = 1.0 / DTPBL
153
154   DO K = 1, kte
155     SIGMAF(K-1) = ZNW(K)
156   ENDDO
157   SIGMAF(kte) = 0.0
158
159   DO K = 1, kte
160     DSIGH(K)  = SIGMAF(K) - SIGMAF(K-1)
161     DSIGHI(K) = 1.0 / DSIGH(K)
162   ENDDO
163
164   DO K = kts,kte-1
165     DSIGFI(K) = 1.0 / (SIGMAH(K+1) - SIGMAH(K))
166   ENDDO
167
168   DSIGFI(kte) = DSIGFI(kte-1)
169    do j = jts,jte
170      CALL ACM2D(j=J,xtime=XTIME, dtpbl=DTPBL, sigmaf=SIGMAF, sigmah=SIGMAH    &
171              ,dsigfi=DSIGFI,dsighi=DSIGHI,dsigh=DSIGH             &
172              ,us=u3d(ims,kms,j),vs=v3d(ims,kms,j)                 &
173              ,theta=th3d(ims,kms,j),tt=t3d(ims,kms,j)             &
174              ,qvs=qv3d(ims,kms,j),qcs=qc3d(ims,kms,j)             &
175              ,qis=qi3d(ims,kms,j),dzf=DZ8W(ims,kms,j)             &
176              ,densx=RR3D(ims,kms,j)                               &
177              ,utnp=rublten(ims,kms,j),vtnp=rvblten(ims,kms,j)     &
178              ,ttnp=rthblten(ims,kms,j),qvtnp=rqvblten(ims,kms,j)  &
179              ,qctnp=rqcblten(ims,kms,j),qitnp=rqiblten(ims,kms,j) &
180              ,cpd=cpd,g=g,rovcp=rovcp,rd=rd,rdt=rdt               &
181              ,psfcpa=psfc(ims,j),ust=ust(ims,j)                   &
182              ,pbl=pblh(ims,j)                                     &
183              ,regime=regime(ims,j),psim=psim(ims,j)               &
184              ,hfx=hfx(ims,j),qfx=qfx(ims,j)                       &
185              ,tg=tsk(ims,j),gz1oz0=gz1oz0(ims,j)                  &
186              ,wspd=wspd(ims,j) ,klpbl=kpbl2d(ims,j)               &
187              ,mut=mut(ims,j)                                      &
188              ,ep1=ep1,karman=karman                               &
189              ,ids=ids,ide=ide, jds=jds,jde=jde, kds=kds,kde=kde   &
190              ,ims=ims,ime=ime, jms=jms,jme=jme, kms=kms,kme=kme   &
191              ,its=its,ite=ite, jts=jts,jte=jte, kts=kts,kte=kte   )
192    enddo
193
194   END SUBROUTINE ACMPBL
195
196!--------------------------------------------------------------------
197   SUBROUTINE ACM2D(j,XTIME, DTPBL, sigmaf, sigmah          &
198              ,dsigfi,dsighi,dsigh                          &
199              ,us,vs,theta,tt,qvs,qcs,qis                   &
200              ,dzf,densx,utnp,vtnp,ttnp,qvtnp,qctnp,qitnp   &
201              ,cpd,g,rovcp,rd,rdt,psfcpa,ust                &
202              ,pbl,regime,psim                              &
203              ,hfx,qfx,tg,gz1oz0,wspd ,klpbl                &
204              ,mut                                          &
205              ,ep1,karman                                   &
206              ,ids,ide, jds,jde, kds,kde   &
207              ,ims,ime, jms,jme, kms,kme   &
208              ,its,ite, jts,jte, kts,kte   )
209
210            IMPLICIT NONE
211
212!.......Arguments
213
214!... Real
215      REAL, DIMENSION( 0:kte ),             INTENT(IN)  :: SIGMAF
216      REAL, DIMENSION( kms:kme ),           INTENT(IN)  :: SIGMAH
217      REAL, DIMENSION( kts:kte ),           INTENT(IN)  :: DSIGH, DSIGHI, DSIGFI
218      REAL ,                                INTENT(IN)  :: DTPBL, G, RD,ep1,karman,CPD,ROVCP,RDT
219      REAL , DIMENSION( ims:ime ),          INTENT(INOUT)  :: PBL, UST
220     
221      REAL , DIMENSION( ims:ime, kms:kme ), INTENT(IN)  :: US,VS, THETA, TT,   &
222                                                           QVS, QCS, QIS, DENSX
223      REAL,  DIMENSION( ims:ime, kms:kme ), intent(in)  :: DZF
224      REAL,  DIMENSION( ims:ime, kms:kme ), intent(inout)   ::  utnp, &
225                                                                vtnp, &
226                                                                ttnp, &
227                                                                qvtnp, &
228                                                                qctnp, &
229                                                                qitnp
230      real,     dimension( ims:ime ), intent(in   )   ::   psfcpa
231      real,     dimension( ims:ime ), intent(in   )   ::   tg
232      real,     dimension( ims:ime ), intent(inout)   ::   regime
233      real,     dimension( ims:ime ), intent(in)      ::   wspd, psim, gz1oz0
234      real,     dimension( ims:ime ), intent(in)      ::   hfx, qfx
235      real,     dimension( ims:ime ), intent(in)      ::   mut
236
237!... Integer
238      INTEGER, DIMENSION( ims:ime ),       INTENT(OUT):: KLPBL
239      INTEGER,  INTENT(IN)      ::      XTIME
240      integer,  intent(in   )   ::      ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
241                                        ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
242                                        its,ite, jts,jte, kts,kte, j
243!--------------------------------------------------------------------
244!--Local
245      INTEGER I, K     
246      INTEGER :: KPBLHT
247      INTEGER, DIMENSION( its:ite ) :: KPBLH, NOCONV
248
249!... Real
250      REAL    ::  TVCON, WSS, TCONV, TH1, TOG, DTMP, WSSQ
251      REAL    ::  psix, THV1
252      REAL, DIMENSION( its:ite )          :: FINT, PSTAR, CPAIR
253      REAL, DIMENSION( its:ite, kts:kte ) :: THETAV, RIB,             &
254                                             EDDYZ, UX, VX, THETAX,   &
255                                             QVX, QCX, QIX, ZA
256      REAL, DIMENSION( its:ite, 0:kte )   :: ZF
257      REAL,    DIMENSION( its:ite)           :: WST, TST, QST, USTM, TSTV
258      REAL,    DIMENSION( its:ite )          :: PBLSIG, MOL
259      REAL    ::  FINTT, ZMIX, UMIX, VMIX
260      REAL    ::  TMPFX, TMPVTCON, TMPP, TMPTHS, TMPTH1, TMPVCONV, WS1, DTH
261        REAL    ::  A,TST12,RL,ZFUNC
262!    REAL, PARAMETER :: KARMAN = 0.4
263
264!... Integer
265      INTEGER :: KL, jtf, ktf, itf, KMIX
266!...
267!-----initialize vertical tendencies and
268!
269      do i = its,ite
270        do k = kts,kte
271          utnp(i,k) = 0.
272          vtnp(i,k) = 0.
273          ttnp(i,k) = 0.
274        enddo
275      enddo
276!
277      do k = kts,kte
278        do i = its,ite
279          qvtnp(i,k) = 0.
280        enddo
281      enddo
282!
283      do k = kts,kte
284        do i = its,ite
285          qctnp(i,k) = 0.
286          qitnp(i,k) = 0.
287        enddo
288      enddo
289!
290!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
291!!!  Compute Micromet Scaling variables, not availiable in WRF for ACM
292     DO I = its,ite
293           cpair(i)     = CPD * (1.0 + 0.84 * QVS(I,1))           ! J/(K KG)
294           TMPFX        = HFX(I)  / (cpair(i) * DENSX(I,1))
295           TMPVTCON     = 1.0 + EP1 * QVS(I,1)              ! COnversion factor for virtual temperature
296           WS1          = SQRT(US(I,1)**2 + VS(I,1)**2)     ! Level 1 wind speed
297           TST(I)     = -TMPFX / UST(I)
298           QST(I)     = -QFX(I) / (UST(I)*DENSX(I,1))
299           USTM(I)    = UST(I) * WS1 / wspd(i)
300           THV1         = TMPVTCON * THETA(I,1)
301           TSTV(I)      = TST(I)*TMPVTCON + THV1*EP1*QST(I)
302           MOL(I) = THV1 * UST(i)**2/(KARMAN*G*TSTV(I))
303           WST(I) = UST(I) * (PBL(I)/(KARMAN*ABS(MOL(I)))) ** 0.333333       
304           PSTAR(I)   =  MUT(I)/1000.                        ! P* in cb
305     ENDDO
306!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
307
308!... Compute PBL height
309
310!... compute the height of full- and half-sigma level above ground level
311     DO I = its,ite
312       ZF(I,0)    = 0.0
313       KLPBL(I)   = 1
314     ENDDO
315
316     DO K = kts, kte
317       DO I = its,ite
318         ZF(I,K) = DZF(I,K) + ZF(I,K-1)
319         ZA(I,K) = 0.5 * (ZF(I,K) + ZF(I,K-1))
320       ENDDO
321     ENDDO
322
323     DO K = kts, kte
324       DO I = its,ite
325         TVCON       = 1.0 + EP1 * QVS(I,K)
326         THETAV(I,K) = THETA(I,K) * TVCON
327       ENDDO
328     ENDDO
329
330
331!...  COMPUTE PBL WHERE RICHARDSON NUMBER = RIC (0.25) HOLTSLAG ET AL 1990 
332     DO 100 I = its,ite
333       if(MOL(I).LT.0.0) then
334         WSS   = (UST(I) ** 3 + 0.6 * WST(I) ** 3) ** 0.33333
335         TMPFX = -UST(I) * TSTV(I)
336         TCONV = 8.5 * TMPFX / WSS
337         TH1   = THETAV(I,1) + TCONV
338       else
339         TH1   = THETAV(I,1)
340       endif
34199     KMIX = 1
342       DO K = 1,kte
343         DTMP   = THETAV(I,K) - TH1
344         IF (DTMP.LT.0.0) KMIX = K
345       ENDDO
346       IF(KMIX.GT.1) THEN
347         FINTT = (TH1 - THETAV(I,KMIX)) / (THETAV(I,KMIX+1)               &
348               - THETAV(I,KMIX))
349         ZMIX = FINTT * (ZA(I,KMIX+1)-ZA(I,KMIX)) + ZA(I,KMIX)
350         UMIX = FINTT * (US(I,KMIX+1)-US(I,KMIX)) + US(I,KMIX)
351         VMIX = FINTT * (VS(I,KMIX+1)-VS(I,KMIX)) + VS(I,KMIX)
352       ELSE
353         ZMIX = ZA(I,1)
354         UMIX = US(I,1)
355         VMIX = VS(I,1)
356       ENDIF
357       DO K = KMIX,kte
358         DTMP   = THETAV(I,K) - TH1
359         TOG = 0.5 * (THETAV(I,K) + TH1) / G
360         WSSQ = (US(I,K)-UMIX)**2                                     &
361              + (VS(I,K)-VMIX)**2
362         IF (KMIX == 1) WSSQ = WSSQ + 100.*UST(I)*UST(I)
363         WSSQ = MAX( WSSQ, 0.1 )
364         RIB(I,K) = ABS(ZA(I,K)-ZMIX) * DTMP / (TOG * WSSQ)
365         IF (RIB(I,K) .GE. RIC) GO TO 201
366       ENDDO
367
368       print *,' RIB never exceeds RIC, RIB(i,kte) = ',rib(i,5),        &
369               ' THETAV(i,1) = ',thetav(i,1),' MOL=',mol(i),            &
370               ' TCONV = ',TCONV,' WST = ',WST(I),                      &
371               ' KMIX = ',kmix,' UST = ',UST(I),                       &
372               ' TST = ',TST(I),' U,V = ',US(I,1),VS(I,1),              &
373               ' I,J=',I,J
374       STOP       
375201    CONTINUE
376
377       KPBLH(I) = K
378
379100  CONTINUE
380
381     DO I = its,ite
382       IF (KPBLH(I) .NE. 1) THEN
383!---------INTERPOLATE BETWEEN LEVELS -- jp 7/93
384         FINT(I) = (RIC - RIB(I,KPBLH(I)-1)) / (RIB(I,KPBLH(I)) -       &
385                    RIB(I,KPBLH(I)-1))
386         IF (FINT(I) .GT. 0.5) THEN
387           KPBLHT  = KPBLH(I)
388           FINT(I) = FINT(I) - 0.5
389         ELSE
390           KPBLHT  = KPBLH(I) - 1
391           FINT(I) = FINT(I) + 0.5
392         ENDIF
393         PBL(I)  = FINT(I) * (ZF(I,KPBLHT) - ZF(I,KPBLHT-1)) +          &
394                     ZF(I,KPBLHT-1)
395         KLPBL(I) = KPBLHT
396         PBLSIG(I)   = FINT(I) * DSIGH(KPBLHT) + SIGMAF(KPBLHT-1)    ! sigma at PBL height
397       ELSE
398         KLPBL(I) = 1
399         PBL(I)    = ZF(I,1)                                                 
400         PBLSIG(I)   = SIGMAF(1)                                             
401       ENDIF
402
403     ENDDO
404
405     DO I = its,ite       
406       NOCONV(I) = 0
407       
408! Check for CBL and identify conv. vs. non-conv cells
409       IF (PBL(I) / MOL(I) .LT. -0.02 .AND. KLPBL(I) .GT. 3        &
410           .AND. THETAV(I,1) .GT. THETAV(I,2) .AND. XTIME .GT. 1) THEN
411          NOCONV(I)   = 1
412          REGIME(I) = 4.0                     ! FREE CONVECTIVE - ACM
413       ENDIF
414     ENDDO
415
416!... Calculate Kz
417     CALL EDDYX(DTPBL, ZF,  ZA,     MOL, PBL,  UST,                &
418                US,    VS,  TT,  THETAV, DENSX, PSTAR,              &
419                QVS,   QCS, QIS, DSIGFI, G, RD, CPAIR,              &
420                EDDYZ, its,ite, kts,kte,ims,ime, kms,kme)
421
422     CALL ACM(DTPBL, PSTAR,  NOCONV, SIGMAF, DSIGH, DSIGHI, J,      &
423                 KLPBL, PBL,   PBLSIG, MOL,  UST,                  &
424                 TST, QST,  USTM,   EDDYZ,  DENSX,                  &
425                 US,    VS,     THETA,  QVS,    QCS,    QIS,        &
426                 UX,    VX,     THETAX, QVX,    QCX,    QIX,        &
427                 ids,ide, jds,jde, kds,kde,                         &
428                 ims,ime, jms,jme, kms,kme,                         &
429                 its,ite, jts,jte, kts,kte)
430
431!... Calculate tendency due to PBL parameterization
432
433     DO K = kts, kte
434       DO I = its, ite
435         UTNP(I,K)  = UTNP(I,K) + (UX(I,K) - US(I,K)) * RDT
436         VTNP(I,K)  = VTNP(I,K) + (VX(I,K) - VS(I,K)) * RDT
437         TTNP(I,K)  = TTNP(I,K) + (THETAX(I,K) - THETA(I,K)) * RDT
438         QVTNP(I,K) = QVTNP(I,K) + (QVX(I,K) - QVS(I,K)) * RDT
439         QCTNP(I,K) = QCTNP(I,K) + (QCX(I,K) - QCS(I,K)) * RDT
440         QITNP(I,K) = QITNP(I,K) + (QIX(I,K) - QIS(I,K)) * RDT
441       ENDDO
442     ENDDO
443!     IF(J.EQ.36)PRINT *,' PBL,THETA,THETAX,QVS,QVX=',PBL(20),THETA(20,1),THETAX(20,1),QVS(20,1),QVX(20,1)
444!     IF(J.EQ.36)PRINT *,' UST,ustm,TG,TST=',UST(20),ustm(20),Tg(20),TST(20)
445!     IF(J.EQ.36)PRINT *,' HFX,MOL,WST,WSPD=',HFX(20),MOL(20),WST(20),wspd(20)
446!     IF(J.EQ.36)then
447!       i=20
448!       do k=1,kte
449!         PRINT *,' qvten,uten,vten=',QVTNP(I,K),UTNP(I,K),VTNP(I,K)
450!         PRINT *,' k,thten,th,thx,edy=',k,TTNP(I,K),THETA(20,k),THETAX(20,k),EDDYZ(20,K)
451!       enddo
452!     ENDIF
453   END SUBROUTINE ACM2D
454
455!-------------------------------------------------------------------         
456   SUBROUTINE ACMINIT(RUBLTEN,RVBLTEN,RTHBLTEN,RQVBLTEN,           &
457                      RQCBLTEN,RQIBLTEN,P_QI,P_FIRST_SCALAR,       &
458                      restart, allowed_to_read ,                   &
459                      ids, ide, jds, jde, kds, kde,                &
460                      ims, ime, jms, jme, kms, kme,                &
461                      its, ite, jts, jte, kts, kte                 )
462!**********************************************************************
463!
464!    This subroutine is for preparing ACM PBL variables.
465!    Called from module_physics_init.F
466!
467!  REVISION HISTORY:
468!     AX     3/2005 - Originally developed
469!**********************************************************************
470!   ARGUMENT LIST:
471!
472!-------------------------------------------------------------------
473     IMPLICIT NONE
474!
475   LOGICAL , INTENT(IN)          :: restart , allowed_to_read
476
477   INTEGER , INTENT(IN)          ::  ids, ide, jds, jde, kds, kde, &
478                                     ims, ime, jms, jme, kms, kme, &
479                                     its, ite, jts, jte, kts, kte
480
481   INTEGER , INTENT(IN)          ::  P_QI,P_FIRST_SCALAR
482
483!   REAL , DIMENSION( kms:kme ), INTENT(IN)  :: SHALF
484   REAL , DIMENSION( ims:ime , kms:kme , jms:jme ) , INTENT(OUT) ::         &
485                                                         RUBLTEN, &
486                                                         RVBLTEN, &
487                                                         RTHBLTEN, &
488                                                         RQVBLTEN, &
489                                                         RQCBLTEN, &
490                                                         RQIBLTEN
491
492!... Local Variables
493   INTEGER :: i, j, k, itf, jtf, ktf
494
495!
496   jtf=min0(jte,jde-1)
497   ktf=min0(kte,kde-1)
498   itf=min0(ite,ide-1)
499
500   IF(.not.restart)THEN
501     DO j=jts,jtf
502     DO k=kts,ktf
503     DO i=its,itf
504        RUBLTEN(i,k,j)=0.
505        RVBLTEN(i,k,j)=0.
506        RTHBLTEN(i,k,j)=0.
507        RQVBLTEN(i,k,j)=0.
508        RQCBLTEN(i,k,j)=0.
509     ENDDO
510     ENDDO
511     ENDDO
512   ENDIF
513
514   IF (P_QI .ge. P_FIRST_SCALAR .and. .not.restart) THEN
515      DO j=jts,jtf
516      DO k=kts,ktf
517      DO i=its,itf
518         RQIBLTEN(i,k,j)=0.
519      ENDDO
520      ENDDO
521      ENDDO
522   ENDIF
523
524
525   END SUBROUTINE acminit
526
527!-------------------------------------------------------------------         
528   SUBROUTINE EDDYX(DTPBL, ZF,  ZA,     MOL, PBL,  UST,               &
529                    US,    VS,  TT,  THETAV, DENSX, PSTAR,            &
530                    QVS,   QCS, QIS, DSIGFI, G, RD, CPAIR,            &
531                    EDDYZ, its,ite, kts,kte,ims,ime,kms,kme )
532
533
534!**********************************************************************
535!   Two methods for computing Kz:
536!   1.  Boundary scaling similar to Holtslag and Boville (1993)
537!   2.  Local Kz computed as function of local Richardson # and vertical
538!       wind shear, similar to LIU & CARROLL (1996)
539!
540!**********************************************************************
541!
542!-- DTPBL           time step of the minor loop for the land-surface/pbl model
543!-- ZF              height of full sigma level
544!-- ZA              height of half sigma level
545!-- MOL             Monin-Obukhov length in 1D form
546!-- PBL             PBL height in 1D form
547!-- UST             friction velocity U* in 1D form (m/s)
548!-- US              U wind
549!-- VS              V wind
550!-- TT              temperature
551!-- THETAV          potential virtual temperature
552!-- DENSX           dry air density (kg/m^3)
553!-- PSTAR           P*=Psfc-Ptop
554!-- QVS             water vapor mixing ratio (Kg/Kg)
555!-- QCS             cloud mixing ratio (Kg/Kg)
556!-- QIS             ice mixing ratio (Kg/Kg)
557!-- DSIGFI          inverse of sigma layer delta
558!-- G               gravity
559!-- RD              gas constant for dry air (j/kg/k)
560!-- CPAIR           specific heat of moist air (M^2 S^-2 K^-1)
561!-- EDDYZ           eddy diffusivity KZ
562!-----------------------------------------------------------------------
563
564      IMPLICIT NONE
565
566!.......Arguments
567 
568!... Integer
569      INTEGER,  INTENT(IN)   ::    its,ite, kts,kte,ims,ime,kms,kme
570!... Real
571      REAL , DIMENSION( ims:ime ),          INTENT(IN)  :: PBL, UST
572      REAL ,                                INTENT(IN)  :: DTPBL, G, RD
573      REAL , DIMENSION( kts:kte ),          INTENT(IN)  :: DSIGFI
574      REAL , DIMENSION( its:ite ),          INTENT(IN)  :: MOL, PSTAR, CPAIR
575
576      REAL , DIMENSION( ims:ime, kms:kme ), INTENT(IN)  :: US,VS, TT,   &
577                                                           QVS, QCS, QIS, DENSX
578      REAL, DIMENSION( its:ite, kts:kte ), INTENT(IN) :: ZA, THETAV
579      REAL, DIMENSION( its:ite, 0:kte )  , INTENT(IN) :: ZF
580     
581      REAL , DIMENSION( its:ite, kts:kte ), INTENT(OUT) :: EDDYZ
582
583!.......Local variables
584
585!... Integer
586      INTEGER  :: ILX, KL, KLM, K, I
587
588!... Real
589      REAL     :: ZOVL, PHIH, WT, ZSOL, ZFUNC, DZF, SS, GOTH, EDYZ
590      REAL     :: RI, QMEAN, TMEAN, XLV, ALPH, CHI, ZK, SQL, DENSF,kzo
591
592!... Parameters
593      REAL, PARAMETER :: RV     = 461.5
594      REAL, PARAMETER :: RC     = 0.25
595      REAL, PARAMETER :: RLAM   = 80.0
596      REAL, PARAMETER :: GAMH   = 16.0 !15.0  !  Holtslag and Boville (1993)
597      REAL, PARAMETER :: BETAH  = 5.0   !  Holtslag and Boville (1993)
598      REAL, PARAMETER :: KARMAN = 0.4
599      REAL, PARAMETER :: EDYZ0  = 0.01  ! New Min Kz
600!      REAL, PARAMETER :: EDYZ0  = 0.1
601!-- IMVDIF      imvdif=1 for moist adiabat vertical diffusion
602      INTEGER, PARAMETER :: imvdif = 1
603!
604      ILX = ite
605      KL  = kte
606      KLM = kte - 1
607     
608      DO K = kts,KLM
609        DO I = its,ILX
610          EDYZ = 0.0
611          ZOVL = 0.0
612          DZF  = ZA(I,K+1) - ZA(I,K)
613!          kzo = min(0.001 * dzf,EDYZ0)
614          kzo = 0.001 * dzf
615!          kzo = EDYZ0
616!-------------------------------------------------
617          IF (ZF(I,K) .LT. PBL(I)) THEN
618            ZOVL = ZF(I,K) / MOL(I)
619            IF (ZOVL .LT. 0.0) THEN
620              IF (ZF(I,K) .LT. 0.1 * PBL(I)) THEN
621                PHIH = 1.0 / SQRT(1.0 - GAMH * ZOVL)
622                WT   = UST(I) / PHIH
623              ELSE
624                ZSOL = 0.1 * PBL(I) / MOL(I)
625                PHIH = 1.0 / SQRT(1.0 - GAMH * ZSOL)
626                WT   = UST(I) / PHIH
627              ENDIF
628            ELSE IF (ZOVL .LT. 1.0) THEN
629              PHIH = 1.0 + BETAH * ZOVL
630              WT   = UST(I) / PHIH
631            ELSE
632              PHIH = BETAH + ZOVL
633              WT   = UST(I) / PHIH
634            ENDIF
635            ZFUNC      = ZF(I,K) * (1.0 - ZF(I,K) / PBL(I)) ** 2
636            EDYZ = KARMAN * WT * ZFUNC
637!            EDYZ = AMAX1(EDYZ,EDYZ0)
638         ENDIF
639 !            PRINT *,I,K,TT(I,K)
640 !--------------------------------------------------------------------------
641!
642!          RC = 0.257 * DZF ** 0.175
643            SS   = ((US(I,K+1) - US(I,K)) ** 2 + (VS(I,K+1) - VS(I,K)) ** 2)   &
644                  / (DZF * DZF) + 1.0E-9
645            GOTH = 2.0 * G / (THETAV(I,K+1) + THETAV(I,K))
646            RI   = GOTH * (THETAV(I,K+1) - THETAV(I,K)) / (DZF * SS)
647!            PRINT *,I,K,TT(I,K), RI, IMVDIF
648!
649!-- Adjustment to vert diff in Moist air
650          if(imvdif.eq.1)then
651            IF ((QCS(I,K)+QIS(I,K)) .GT. 0.01E-3 .OR. (QCS(I,K+1)+             &
652                 QIS(I,K+1)) .GT. 0.01E-3) THEN
653              QMEAN = 0.5 * (QVS(I,K) + QVS(I,K+1))
654              TMEAN = 0.5 * (TT(I,K) + TT(I,K+1))
655              XLV   = (2.501 - 0.00237 * (TMEAN - 273.15)) * 1.E6
656              ALPH  =  XLV * QMEAN / RD / TMEAN
657              CHI   =  XLV * XLV * QMEAN / CPAIR(I) / RV / TMEAN / TMEAN
658              RI    = (1.0 + ALPH) * (RI -G * G / SS / TMEAN / CPAIR(I) *       &
659                      ((CHI - ALPH) / (1.0 + CHI)))
660            ENDIF
661          endif
662           
663            ZK  = 0.4 * ZF(I,K)
664            SQL = (ZK * RLAM / (RLAM + ZK)) ** 2
665           
666            IF (RI .GE. RC) THEN
667              EDDYZ(I,K) = kzo !EDYZ0
668            ELSE IF (RI .GE. 0.0) THEN
669              EDDYZ(I,K) = kzo + SQRT(SS) * (1.- RI / RC) ** 2 * SQL
670            ELSE
671              EDDYZ(I,K) = kzo + SQRT(SS * (1.0 - 25.0 * RI)) * SQL
672            ENDIF
673         
674          IF(EDYZ.GT.EDDYZ(I,K)) THEN
675            EDDYZ(I,K) = EDYZ
676          ENDIF
677
678          EDDYZ(I,K) = MIN(1000.0,EDDYZ(I,K))
679          EDDYZ(I,K) = MAX(kzo,EDDYZ(I,K))
680
681          DENSF     = 0.5 * (DENSX(I,K+1) + DENSX(I,K))
682
683          EDDYZ(I,K) = EDDYZ(I,K) * (DENSF * G / PSTAR(I)) ** 2 *       &
684                       DTPBL * DSIGFI(K)*1E-6
685        ENDDO             ! for I loop
686      ENDDO               ! for k loop
687!
688      DO I = its,ILX
689        EDDYZ(I,KL) = 0.0 ! EDDYZ(I,KLM) -- changed jp 3/08
690      ENDDO
691   END SUBROUTINE EDDYX
692
693!-------------------------------------------------------------------         
694   SUBROUTINE ACM (DTPBL, PSTAR,  NOCONV, SIGMAF, DSIGH, DSIGHI, JX, &
695                   KLPBL, PBL,   PBLSIG, MOL,  UST,                  &
696                   TST, QST,  USTM,   EDDYZ,  DENSX,               &
697                   US,    VS,     THETA,  QVS,    QCS,    QIS,     &
698                   UX,    VX,     THETAX, QVX,    QCX,    QIX,     &
699                   ids,ide, jds,jde, kds,kde,                      &
700                   ims,ime, jms,jme, kms,kme,                      &
701                   its,ite, jts,jte, kts,kte)
702!**********************************************************************
703!   PBL model called the Asymmetric Convective Model, Version 2 (ACM2)
704!   -- See top of module for summary and references
705!
706!---- REVISION HISTORY:
707!   AX     3/2005 - developed WRF version based on ACM2 in the MM5 PX LSM
708!   JP and RG 8/2006 - updates
709!
710!**********************************************************************
711!  ARGUMENTS:
712!-- DTPBL           PBL time step
713!-- PSTAR           Psurf - Ptop in cb
714!-- NOCONV          If free convection =0, no; =1, yes
715!-- SIGMAF          Sigma for full layer
716!-- DSIGH           Sigma thickness
717!-- DSIGHI          Inverse of sigma thickness
718!-- JX              N-S index
719!-- KLPBL           PBL level at K index
720!-- PBL             PBL height in m
721!-- PBLSIG          Sigma level for PBL
722!-- MOL             Monin-Obukhov length in 1D form
723!-- UST             U* in 1D form
724!-- TST             Theta* in 1D form
725!-- QST             Q* in 1D form
726!-- USTM            U* for computation of momemtum flux
727!-- EDDYZ           eddy diffusivity KZ
728!-- DENSX           dry air density (kg/m^3)
729!-- US              U wind
730!-- VS              V wind
731!-- THETA           potential temperature
732!-- QVS             water vapor mixing ratio (Kg/Kg)
733!-- QCS             cloud mixing ratio (Kg/Kg)
734!-- QIS             ice mixing ratio (Kg/Kg)
735!-- UX              new U wind
736!-- VX              new V wind
737!-- THETAX          new potential temperature
738!-- QVX             new water vapor mixing ratio (Kg/Kg)
739!-- QCX             new cloud mixing ratio (Kg/Kg)
740!-- QIX             new ice mixing ratio (Kg/Kg)
741!-----------------------------------------------------------------------
742
743      IMPLICIT NONE
744
745!.......Arguments
746
747!... Integer
748      INTEGER,  INTENT(IN)      ::      ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
749                                        ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
750                                        its,ite, jts,jte, kts,kte, JX
751      INTEGER,  DIMENSION( its:ite ), INTENT(IN)  :: NOCONV
752      INTEGER,  DIMENSION( ims:ime ), INTENT(IN)  :: KLPBL
753
754!... Real
755      REAL , DIMENSION( ims:ime ),          INTENT(IN)  :: PBL, UST
756      REAL ,                                INTENT(IN)  :: DTPBL
757      REAL , DIMENSION( its:ite ),          INTENT(IN)  :: PSTAR, PBLSIG,  &
758                                                           MOL, TST, &
759                                                           QST, USTM
760      REAL , DIMENSION( kts:kte ),          INTENT(IN)  :: DSIGHI, DSIGH
761      REAL , DIMENSION( 0:kte ),            INTENT(IN)  :: SIGMAF
762      REAL , DIMENSION( its:ite, kts:kte ), INTENT(INOUT)  :: EDDYZ
763      REAL , DIMENSION( ims:ime, kms:kme ), INTENT(IN)  :: US,VS, THETA,   &
764                                                           QVS, QCS, QIS, DENSX
765      REAL , DIMENSION( its:ite, kts:kte ), INTENT(OUT) :: UX, VX, THETAX,      &
766                                                           QVX, QCX, QIX
767
768!.......Local variables
769
770!... Parameters
771      INTEGER, PARAMETER :: NSP   = 6
772!
773!......ACM2 Parameters
774!     INTEGER, PARAMETER :: IFACM = 0
775!
776      REAL,    PARAMETER :: G1000 = 9.8 * 1.0E-3
777      REAL,    PARAMETER :: XX    = 0.5          ! FACTOR APPLIED TO CONV MIXING TIME STEP
778      REAL,    PARAMETER :: KARMAN = 0.4
779
780!... Integer
781      INTEGER :: ILX, KL, KLM, I, K, NSPX, NLP, NL, JJ, L
782      INTEGER :: KCBLMX
783      INTEGER, DIMENSION( its:ite ) :: KCBL
784
785!... Real
786      REAL                               :: G1000I, MBMAX, HOVL, MEDDY, MBAR
787      REAL                               :: EKZ, RZ, FM, WSPD, DTS, DTRAT, F1
788      REAL, DIMENSION( its:ite )         :: PSTARI, FSACM, RAH, DTLIM
789      REAL, DIMENSION( kts:kte, its:ite) :: MBARKS, MDWN
790      REAL, DIMENSION( 1:NSP, its:ite )  :: FS, BCBOTN
791      REAL, DIMENSION( kts:kte )         :: XPLUS, XMINUS
792      REAL  DELC
793      REAL, DIMENSION( 1:NSP,its:ite,kts:kte  ) :: VCI
794
795      REAL, DIMENSION( kts:kte )               :: AI, BI, CI, EI !, Y
796      REAL, DIMENSION( 1:NSP,kts:kte )         :: DI, UI   
797!
798!--Start Exicutable ----
799
800      ILX = ite
801      KL  = kte
802      KLM = kte - 1
803
804      G1000I = 1.0 / G1000
805      KCBLMX = 0
806      MBMAX  = 0.0
807
808!---COMPUTE ACM MIXING RATE
809      DO I = its, ILX
810        DTLIM(I)  = DTPBL
811        PSTARI(I) = 1.0 / PSTAR(I)
812        KCBL(I)   = 1
813        FSACM(I)  = 0.0
814
815     IF (NOCONV(I) .EQ. 1) THEN
816          KCBL(I) = KLPBL(I)
817!-------MBARKS IS UPWARD MIXING RATE; MDWN IS DOWNWARD MIXING RATE
818!--New couple ACM & EDDY-------------------------------------------------------------
819          HOVL     = -PBL(I) / MOL(I)
820          FSACM(I) = 1./(1.+((KARMAN/(HOVL))**0.3333)/(0.72*KARMAN))
821          MEDDY    = EDDYZ(I,1) / (DTPBL * (PBLSIG(I) - SIGMAF(1)))
822          MBAR     = MEDDY * FSACM(I)
823          DO K = kts,KCBL(I)-1
824            EDDYZ(I,K) = EDDYZ(I,K) * (1.0 - FSACM(I))
825          ENDDO
826!          if(i.eq.100.and.jx.eq.43) PRINT *,' Edy,meddy,mbar=', EDDYZ(I,1),MEDDY,MBAR
827          MBMAX = AMAX1(MBMAX,MBAR)
828          DO K = kts+1,KCBL(I)
829            MBARKS(K,I) = MBAR
830            MDWN(K,I)   = MBAR * (PBLSIG(I) - SIGMAF(K-1)) * DSIGHI(K)
831          ENDDO
832          MBARKS(1,I) = MBAR
833          MBARKS(KCBL(I),I) = MDWN(KCBL(I),I)
834          MDWN(KCBL(I)+1,I) = 0.0
835        ENDIF
836      ENDDO                              ! end of I loop
837
838!      if(NOCONV(20).EQ.1) print *,' KCBL,PBLSIG=',KCBL(20),PBLSIG(20),SIGMAF(KCBL(20)-1),DSIGHI(KCBL(20))
839!      do k = kts,klm
840!        if(NOCONV(20).EQ.1.and.MBAR.lt.1.0e-3)print *,' k,MBARKS,MDWN=',k,MBARKS(k,20),MDWN(k,20)
841!      enddo
842
843       DO K = kts,KLM
844         DO I = its,ILX
845          EKZ   = EDDYZ(I,K) / DTPBL * DSIGHI(K)
846          DTLIM(I) = AMIN1(0.75 / EKZ,DTLIM(I))
847         ENDDO
848       ENDDO
849       
850      DO I = its,ILX
851        IF (NOCONV(I) .EQ. 1) THEN
852          KCBLMX = AMAX0(KLPBL(I),KCBLMX)
853          RZ     = (SIGMAF(KCBL(I)) - SIGMAF(1)) * DSIGHI(1)
854          DTLIM(I)  = AMIN1(XX / (MBARKS(1,I) * RZ),DTLIM(I))
855        ENDIF
856      ENDDO
857
858      DO I = its,ILX
859      ENDDO
860!
861      DO K = kts,KL
862        DO I = its,ILX
863          VCI(1,I,K) = THETA(I,K)
864          VCI(2,I,K) = QVS(I,K)
865          VCI(3,I,K) = US(I,K)
866          VCI(4,I,K) = VS(I,K)
867          ! -- Also mix cloud water and ice if necessary
868          ! IF (IMOISTX.NE.1.AND.IMOISTX.NE.3) THEN  !!! Check other PBL models
869          VCI(5,I,K) = QCS(I,K)
870          VCI(6,I,K) = QIS(I,K)
871        ENDDO
872      ENDDO
873
874      NSPX=6
875
876      DO I = its,ILX
877!       RAH(I)  = RA(I,J) + 3.976 / UST(I)
878        FS(1,I) = -UST(I) * TST(I) * DENSX(I,1) * PSTARI(I)
879        FS(2,I) = -UST(I) * QST(I) * DENSX(I,1) * PSTARI(I)
880        FM      = -USTM(I) * USTM(I) * DENSX(I,1) * PSTARI(I)
881        WSPD    = SQRT(US(I,1) * US(I,1) + VS(I,1) * VS(I,1)) + 1.E-9
882        FS(3,I) = FM * US(I,1) / WSPD
883        FS(4,I) = FM * VS(I,1) / WSPD
884        FS(5,I) = 0.0
885        FS(6,I) = 0.0                      ! SURFACE FLUXES OF CLOUD WATER AND ICE = 0
886      ENDDO
887!
888!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
889      DO I = its,ILX     
890!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
891        NLP   = INT(DTPBL / DTLIM(I) + 1.0)
892        DTS   = (DTPBL / NLP)
893        DTRAT = DTS / DTPBL
894        DO NL = 1,NLP           ! LOOP OVER SUB TIME LOOP             
895!
896!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
897!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
898
899!-- COMPUTE ARRAY ELEMENTS THAT ARE INDEPENDANT OF SPECIES
900
901          DO K = kts,KL
902            AI(K) = 0.0
903            BI(K) = 0.0
904            CI(K) = 0.0
905            EI(K) = 0.0
906          ENDDO
907
908          DO K = 2, KCBL(I)
909            EI(K-1) = -CRANKP * MDWN(K,I) * DTS * DSIGH(K) * DSIGHI(K-1)
910            BI(K)   = 1.0 + CRANKP * MDWN(K,I) * DTS
911            AI(K)   = -CRANKP * MBARKS(K,I) * DTS
912          ENDDO
913
914          EI(1) = EI(1) -EDDYZ(I,1) * CRANKP * DSIGHI(1 )* DTRAT
915          AI(2) = AI(2) -EDDYZ(I,1) * CRANKP * DSIGHI(2) * DTRAT
916
917          DO K =  KCBL(I)+1, KL
918            BI(K) = 1.0
919          ENDDO
920
921          DO K = 2,KL
922            XPLUS(K)  = EDDYZ(I,K) * DSIGHI(K) * DTRAT
923            XMINUS(K) = EDDYZ(I,K-1) * DSIGHI(K) * DTRAT
924            CI(K)     = - XMINUS(K) * CRANKP
925            EI(K)     = EI(K) - XPLUS(K) * CRANKP
926            BI(K)     = BI(K) + XPLUS(K) * CRANKP + XMINUS(K) * CRANKP
927          ENDDO
928
929          IF (NOCONV(I) .EQ. 1) THEN
930            BI(1) = 1.0 + CRANKP * MBARKS(1,I) * (PBLSIG(I) - SIGMAF(1)) *    &
931                    DTS * DSIGHI(1) + EDDYZ(I,1) * DSIGHI(1) * CRANKP * DTRAT
932      ELSE
933        BI(1) = 1.0  + EDDYZ(I,1) * DSIGHI(1) * CRANKP * DTRAT
934      ENDIF
935
936
937      DO K = 1,KL
938        DO L = 1,NSPX                   
939           DI(L,K) = 0.0
940        ENDDO
941     ENDDO
942!
943!**   COMPUTE TENDENCY OF CBL CONCENTRATIONS - SEMI-IMPLICIT SOLUTION
944     DO K = 2,KCBL(I)
945       DO L = 1,NSPX                   
946          DELC = DTS * (MBARKS(K,I) * VCI(L,I,1) - MDWN(K,I) *          &
947                 VCI(L,I,K) + DSIGH(K+1) * DSIGHI(K) *                  &
948                        MDWN(K+1,I) * VCI(L,I,K+1))
949          DI(L,K)   = VCI(L,I,K) + (1.0 - CRANKP) * DELC
950       ENDDO
951     ENDDO
952
953     DO K = KCBL(I)+1, KL
954       DO L = 1,NSPX                   
955         DI(L,K) = VCI(L,I,K)
956       ENDDO
957     ENDDO
958
959     DO K = 2,KL
960       IF (K .EQ. KL) THEN
961         DO L = 1,NSPX                   
962           DI(L,K) = DI(L,K)  - (1.0 - CRANKP) * XMINUS(K) *                  &
963                     (VCI(L,I,K) - VCI(L,I,K-1))
964         ENDDO
965       ELSE
966         DO L = 1,NSPX                   
967           DI(L,K) = DI(L,K) + (1.0 - CRANKP) * XPLUS(K) *                   &
968                      (VCI(L,I,K+1) - VCI(L,I,K))  -                         &
969                      (1.0 - CRANKP) * XMINUS(K) *                           &
970                      (VCI(L,I,K) - VCI(L,I,K-1))
971         ENDDO
972       ENDIF
973     ENDDO
974
975     IF (NOCONV(I) .EQ. 1) THEN
976       DO L = 1,NSPX                   
977         F1    = -G1000I * (MBARKS(1,I) *                                &
978                 (PBLSIG(I) - SIGMAF(1)) * VCI(L,I,1) -                  &
979                  MDWN(2,I) * VCI(L,I,2) * DSIGH(2))
980
981         DI(L,1) = VCI(L,I,1) - G1000 * (FS(L,I) - (1.0 - CRANKP)        &
982                 * F1) * DSIGHI(1) * DTS
983       ENDDO
984      ELSE
985        DO L = 1,NSPX                   
986          DI(L,1) = VCI(L,I,1) - G1000 * FS(L,I) * DSIGHI(1) * DTS
987        ENDDO
988      ENDIF
989      DO L = 1,NSPX                   
990        DI(L,1) = DI(L,1) + (1.0 - CRANKP) * EDDYZ(I,1) * DSIGHI(1)      &
991                * DTRAT * (VCI(L,I,2) - VCI(L,I,1))
992      ENDDO
993      IF ( NOCONV(I) .EQ. 1 ) THEN
994        CALL MATRIX (AI, BI, CI, DI, EI, UI, KL, NSPX)
995      ELSE
996        CALL TRI (CI, BI, EI, DI, UI, KL, NSPX)
997      END IF
998!
999!-- COMPUTE NEW THETAV AND Q
1000         DO K = 1,KL
1001           DO L = 1,NSPX                   
1002              VCI(L,I,K) = UI(L,K)
1003           ENDDO
1004         ENDDO
1005!
1006        ENDDO                   ! END I LOOP
1007      ENDDO                     ! END SUB TIME LOOP
1008!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
1009!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
1010
1011!
1012      DO K = kts,KL
1013        DO I = its,ILX
1014          THETAX(I,K) = VCI(1,I,K)
1015          QVX(I,K)    = VCI(2,I,K)
1016          UX(I,K)     = VCI(3,I,K)
1017          VX(I,K)     = VCI(4,I,K)
1018!            IF( (I.EQ.61 .OR. I.EQ.15) .AND. JX.EQ.22) THEN
1019!               PRINT *,'TEST -->',I,K,THETAX(I,K)
1020!            ENDIF
1021        ENDDO
1022      ENDDO
1023
1024      DO K = kts,KL
1025        DO I = its,ILX
1026          QCX(I,K) = VCI(5,I,K)
1027          QIX(I,K) = VCI(6,I,K)
1028        ENDDO
1029      ENDDO
1030!      ENDIF
1031
1032   END SUBROUTINE ACM
1033!--------------------------------------------------------
1034
1035   SUBROUTINE MATRIX(A,B,C,D,E,X,KL,NSP)
1036   
1037   IMPLICIT NONE
1038!
1039!-- Bordered band diagonal matrix solver for ACM2
1040
1041!-- ACM2 Matrix is in this form:
1042!   B1 E1
1043!   A2 B2 E2
1044!   A3 C3 B3 E3
1045!   A4    C4 B4 E4
1046!   A5       C5 B5 E5
1047!   A6          C6 B6
1048
1049!--Upper Matrix is
1050!  U11 U12
1051!      U22 U23
1052!          U33 U34
1053!              U44 U45
1054!                  U55 U56
1055!                      U66
1056
1057!--Lower Matrix is:
1058!  1
1059! L21  1
1060! L31 L32  1
1061! L41 L42 L43  1
1062! L51 L52 L53 L54  1
1063! L61 L62 L63 L64 L65 1
1064!---------------------------------------------------------
1065!...Arguments
1066      INTEGER, INTENT(IN)   :: KL
1067      INTEGER, INTENT(IN)   :: NSP
1068      REAL A(KL),B(KL),E(KL)
1069      REAL C(KL),D(NSP,KL),X(NSP,KL)
1070
1071!...Locals
1072      REAL Y(NSP,KL),AIJ,SUM
1073      REAL L(KL,KL),UII(KL),UIIP1(KL),RUII(KL)
1074      INTEGER I,J,V
1075
1076!-- Define Upper and Lower matrices
1077      L(1,1) = 1.
1078!      U(1,1) = B(1)
1079      UII(1) = B(1)
1080      RUII(1) = 1./UII(1)
1081      DO I = 2, KL
1082        L(I,I) = 1.
1083        L(I,1) = A(I)/B(1)
1084!        U(I-1,I) =E(I-1)
1085        UIIP1(I-1)=E(I-1)
1086        IF(I.GE.3) THEN
1087           DO J = 2,I-1
1088             IF(I.EQ.J+1) THEN
1089                AIJ = C(I)
1090             ELSE
1091                AIJ = 0.
1092             ENDIF
1093             L(I,J) = (AIJ-L(I,J-1)*E(J-1))/      &
1094                      (B(J)-L(J,J-1)*E(J-1))
1095           ENDDO
1096          ENDIF
1097      ENDDO
1098         
1099      DO I = 2,KL
1100!        U(I,I) = B(I)-L(I,I-1)*E(I-1)
1101        UII(I) = B(I)-L(I,I-1)*E(I-1)
1102        RUII(I) = 1./UII(I)
1103      ENDDO
1104 
1105!-- Forward sub for Ly=d
1106      DO V= 1, NSP
1107        Y(V,1) = D(V,1)
1108        DO I=2,KL
1109          SUM = D(V,I)
1110          DO J=1,I-1
1111            SUM = SUM - L(I,J)*Y(V,J)
1112          ENDDO
1113          Y(V,I) = SUM
1114        ENDDO
1115      ENDDO
1116
1117!-- Back sub for Ux=y
1118
1119      DO V= 1, NSP
1120!        X(V,KL) = Y(V,KL)/U(KL,KL)
1121        X(V,KL) = Y(V,KL)*RUII(KL)
1122      ENDDO
1123      DO I = KL-1,1,-1
1124        DO V= 1, NSP
1125!         X(V,I) = (Y(V,I)-U(I,I+1)*X(V,I+1))/U(I,I)
1126         X(V,I) = (Y(V,I)-UIIP1(I)*X(V,I+1))*RUII(I)
1127        ENDDO
1128      ENDDO
1129
1130   END SUBROUTINE MATRIX
1131!:::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::
1132      SUBROUTINE TRI ( L, D, U, B, X,KL,NSP)
1133!-----------------------------------------------------------------------
1134
1135!  FUNCTION:
1136!    Solves tridiagonal system by Thomas algorithm.
1137! The associated tri-diagonal system is stored in 3 arrays
1138!   D : diagonal
1139!   L : sub-diagonal
1140!   U : super-diagonal
1141!   B : right hand side function
1142!   X : return solution from tridiagonal solver
1143
1144!     [ D(1) U(1) 0    0    0 ...       0     ]
1145!     [ L(2) D(2) U(2) 0    0 ...       .     ]
1146!     [ 0    L(3) D(3) U(3) 0 ...       .     ]
1147!     [ .       .     .     .           .     ] X(i) = B(i)
1148!     [ .             .     .     .     0     ]
1149!     [ .                   .     .     .     ]
1150!     [ 0                           L(n) D(n) ]
1151
1152!-----------------------------------------------------------------------
1153
1154      IMPLICIT NONE
1155
1156! Arguments:
1157
1158      INTEGER, INTENT(IN)   :: KL
1159      INTEGER, INTENT(IN)   :: NSP
1160
1161      REAL        L( KL )               ! subdiagonal
1162      REAL        D(KL)   ! diagonal
1163      REAL        U( KL )               ! superdiagonal
1164      REAL        B(NSP,KL )   ! R.H. side
1165      REAL        X( NSP,KL )   ! solution
1166
1167! Local Variables:
1168
1169      REAL        GAM( KL )
1170      REAL        BET
1171      INTEGER     V, K
1172
1173! Decomposition and forward substitution:
1174      BET = 1.0 / D( 1 )
1175      DO V = 1, NSP
1176         X( V,1 ) = BET * B(V,1 )
1177      ENDDO
1178
1179      DO K = 2, KL
1180         GAM(K ) = BET * U( K-1 )
1181         BET = 1.0 / ( D( K ) - L( K ) * GAM( K ) )
1182         DO V = 1, NSP
1183            X( V, K ) = BET * ( B( V,K ) - L( K ) * X( V,K-1 ) )
1184         ENDDO
1185      END DO
1186
1187! Back-substitution:
1188
1189      DO K = KL - 1, 1, -1
1190         DO V = 1, NSP
1191            X( V,K ) = X( V,K ) - GAM( K+1 ) * X( V,K+1 )
1192         END DO
1193      ENDDO
1194     
1195  END SUBROUTINE TRI
1196
1197END MODULE module_bl_acm
1198                       
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.