source: trunk/WRF.COMMON/WRFV3/phys/module_bl_mrf.F @ 3553

Last change on this file since 3553 was 2759, checked in by aslmd, 2 years ago

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

File size: 80.1 KB
RevLine 
[2759]1!WRF:MODEL_LAYER:PHYSICS
2!
3MODULE module_bl_mrf
4
5CONTAINS
6
7!-------------------------------------------------------------------         
8   SUBROUTINE MRF(U3D,V3D,TH3D,T3D,QV3D,QC3D,P3D,PI3D,             &
9                  RUBLTEN,RVBLTEN,RTHBLTEN,                        &
10                  RQVBLTEN,RQCBLTEN,                               &
11                  CP,G,ROVCP,R,ROVG,                               &
12                  dz8w,z,XLV,RV,PSFC,                              &
13                  p1000mb,                                         &
14                  ZNT,UST,ZOL,HOL,PBL,PSIM,PSIH,                   &
15                  XLAND,HFX,QFX,TSK,GZ1OZ0,WSPD,BR,                &
16                  DT,DTMIN,KPBL2D,                                 &
17                  SVP1,SVP2,SVP3,SVPT0,EP1,EP2,KARMAN,EOMEG,STBOLT,&
18                  flag_qi,                                         &
19                  ids,ide, jds,jde, kds,kde,                       &
20                  ims,ime, jms,jme, kms,kme,                       &
21                  its,ite, jts,jte, kts,kte,                       &
22               ! Optional
23                  QI3D,RQIBLTEN,                                   &
24                  regime                                           )
25!-------------------------------------------------------------------
26      IMPLICIT NONE
27!-------------------------------------------------------------------
28!-- U3D         3D u-velocity interpolated to theta points (m/s)
29!-- V3D         3D v-velocity interpolated to theta points (m/s)
30!-- TH3D        3D potential temperature (K)
31!-- T3D         temperature (K)
32!-- QV3D        3D water vapor mixing ratio (Kg/Kg)
33!-- QC3D        3D cloud mixing ratio (Kg/Kg)
34!-- QI3D        3D ice mixing ratio (Kg/Kg)
35!-- P3D         3D pressure (Pa)
36!-- PI3D        3D exner function (dimensionless)
37!-- rr3D        3D dry air density (kg/m^3)
38!-- RUBLTEN     U tendency due to
39!               PBL parameterization (m/s^2)
40!-- RVBLTEN     V tendency due to
41!               PBL parameterization (m/s^2)
42!-- RTHBLTEN    Theta tendency due to
43!               PBL parameterization (K/s)
44!-- RQVBLTEN    Qv tendency due to
45!               PBL parameterization (kg/kg/s)
46!-- RQCBLTEN    Qc tendency due to
47!               PBL parameterization (kg/kg/s)
48!-- RQIBLTEN    Qi tendency due to
49!               PBL parameterization (kg/kg/s)
50!-- CP          heat capacity at constant pressure for dry air (J/kg/K)
51!-- G           acceleration due to gravity (m/s^2)
52!-- ROVCP       R/CP
53!-- R           gas constant for dry air (J/kg/K)
54!-- ROVG        R/G
55!-- dz8w        dz between full levels (m)
56!-- z           height above sea level (m)
57!-- XLV         latent heat of vaporization (J/kg)
58!-- RV          gas constant for water vapor (J/kg/K)
59!-- PSFC        pressure at the surface (Pa)
60!-- ZNT         roughness length (m)
61!-- UST         u* in similarity theory (m/s)
62!-- ZOL         z/L height over Monin-Obukhov length
63!-- HOL         PBL height over Monin-Obukhov length
64!-- PBL         PBL height (m)
65!-- REGIME      flag indicating PBL regime (stable, unstable, etc.)
66!-- PSIM        similarity stability function for momentum
67!-- PSIH        similarity stability function for heat
68!-- XLAND       land mask (1 for land, 2 for water)
69!-- HFX         upward heat flux at the surface (W/m^2)
70!-- QFX         upward moisture flux at the surface (kg/m^2/s)
71!-- TSK         surface temperature (K)
72!-- GZ1OZ0      log(z/z0) where z0 is roughness length
73!-- WSPD        wind speed at lowest model level (m/s)
74!-- BR          bulk Richardson number in surface layer
75!-- DT          time step (s)
76!-- DTMIN       time step (minute)
77!-- rvovrd      R_v divided by R_d (dimensionless)
78!-- SVP1        constant for saturation vapor pressure (kPa)
79!-- SVP2        constant for saturation vapor pressure (dimensionless)
80!-- SVP3        constant for saturation vapor pressure (K)
81!-- SVPT0       constant for saturation vapor pressure (K)
82!-- EP1         constant for virtual temperature (R_v/R_d - 1) (dimensionless)
83!-- EP2         constant for specific humidity calculation
84!-- KARMAN      Von Karman constant
85!-- EOMEG       angular velocity of earth's rotation (rad/s)
86!-- STBOLT      Stefan-Boltzmann constant (W/m^2/K^4)
87!-- ids         start index for i in domain
88!-- ide         end index for i in domain
89!-- jds         start index for j in domain
90!-- jde         end index for j in domain
91!-- kds         start index for k in domain
92!-- kde         end index for k in domain
93!-- ims         start index for i in memory
94!-- ime         end index for i in memory
95!-- jms         start index for j in memory
96!-- jme         end index for j in memory
97!-- kms         start index for k in memory
98!-- kme         end index for k in memory
99!-- its         start index for i in tile
100!-- ite         end index for i in tile
101!-- jts         start index for j in tile
102!-- jte         end index for j in tile
103!-- kts         start index for k in tile
104!-- kte         end index for k in tile
105!-------------------------------------------------------------------
106
107      INTEGER,  INTENT(IN   )   ::      ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
108                                        ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
109                                        its,ite, jts,jte, kts,kte
110
111!
112      REAL,     INTENT(IN   )   ::      P1000mb
113      REAL,     INTENT(IN   )   ::      DT,DTMIN,CP,G,ROVCP,       &
114                                        ROVG,R,XLV,RV             
115
116      REAL,     INTENT(IN )     ::     SVP1,SVP2,SVP3,SVPT0
117      REAL,     INTENT(IN )     ::     EP1,EP2,KARMAN,EOMEG,STBOLT
118
119      REAL,     DIMENSION( ims:ime, kms:kme, jms:jme )           , &
120                INTENT(IN   )   ::                           QV3D, &
121                                                             QC3D, &
122                                                              P3D, &
123                                                             PI3D, &
124                                                             TH3D, &
125                                                              T3D, &
126                                                             dz8w, &
127                                                                z   
128!
129      REAL,     DIMENSION( ims:ime, kms:kme, jms:jme )           , &
130                INTENT(INOUT)   ::                        RUBLTEN, &
131                                                          RVBLTEN, &
132                                                         RTHBLTEN, &
133                                                         RQVBLTEN, &
134                                                         RQCBLTEN
135
136      REAL,     DIMENSION( ims:ime, jms:jme )                    , &
137                INTENT(IN   )   ::                          XLAND, &
138                                                              HFX, &
139                                                              QFX
140 
141      REAL,     DIMENSION( ims:ime, jms:jme )                    , &
142                INTENT(INOUT)   ::                            HOL, &
143                                                              UST, &
144                                                              PBL, &
145                                                              ZNT
146
147      LOGICAL,  INTENT(IN)      ::                        FLAG_QI
148!
149!m The following 5 variables are changed to memory size from tile size--
150!
151     REAL,     DIMENSION( ims:ime, jms:jme ), INTENT(IN   )  ::    &
152                                                             PSIM, &
153                                                             PSIH
154
155     REAL,     DIMENSION( ims:ime, jms:jme ), INTENT(INOUT)   ::   &
156                                                             WSPD
157
158     REAL,     DIMENSION( ims:ime, jms:jme ), INTENT(IN   )   ::   &
159                                                           GZ1OZ0, &
160                                                               BR
161
162      REAL,     DIMENSION( ims:ime, jms:jme )                    , &
163                INTENT(IN   )               ::               PSFC
164
165      REAL,     DIMENSION( ims:ime, jms:jme )                    , &
166                INTENT(IN   )   ::                            TSK
167
168      REAL,     DIMENSION( ims:ime, jms:jme )                    , &
169                INTENT(INOUT)   ::                            ZOL
170                                                                     
171      INTEGER,  DIMENSION( ims:ime, jms:jme )                    , &
172                INTENT(OUT  )   ::                         KPBL2D
173
174      REAL,     DIMENSION( ims:ime, kms:kme, jms:jme )           , &
175                INTENT(IN   )   ::                            U3D, &
176                                                              V3D
177!
178! Optional
179!
180      REAL,     DIMENSION( ims:ime, jms:jme )                    , &
181                OPTIONAL                                         , &
182                INTENT(INOUT)   ::                         REGIME
183
184      REAL,     DIMENSION( ims:ime, kms:kme, jms:jme )           , &
185                INTENT(INOUT)   ::                       RQIBLTEN
186
187      REAL,     DIMENSION( ims:ime, kms:kme, jms:jme )           , &
188                OPTIONAL                                         , &
189                INTENT(IN   )   ::                           QI3D
190
191! LOCAL VARS
192   REAL,       DIMENSION( its:ite, kts:kte )          ::   dz8w2d, &
193                                                              z2d
194                                                           
195
196   INTEGER ::  I,J,K,NK
197
198!
199   DO J=jts,jte
200      DO k=kts,kte
201      NK=kme-k
202      DO i=its,ite
203         dz8w2d(I,K) = dz8w(i,NK,j)
204         z2d(I,K) = z(i,NK,j)
205      ENDDO
206      ENDDO
207
208
209      CALL MRF2D(J,U3D(ims,kms,j),V3D(ims,kms,j),T3D(ims,kms,j),    &
210               QV3D(ims,kms,j),QC3D(ims,kms,j),                     &
211               P3D(ims,kms,j),RUBLTEN(ims,kms,j),RVBLTEN(ims,kms,j),&
212               RTHBLTEN(ims,kms,j),RQVBLTEN(ims,kms,j),             &
213               RQCBLTEN(ims,kms,j),                                 &
214               p1000mb,                                             &
215               CP,G,ROVCP,R,ROVG,                                   &
216               dz8w2d,z2d,XLV,Rv,                                   &
217               PSFC(ims,j),ZNT(ims,j),                              &
218               UST(ims,j),ZOL(ims,j),                               &
219               HOL(ims,j),PBL(ims,j),PSIM(ims,j),                   &
220               PSIH(ims,j),XLAND(ims,j),HFX(ims,j),QFX(ims,j),      &
221               TSK(ims,j),GZ1OZ0(ims,j),WSPD(ims,j),BR(ims,j),      &
222               DT,DTMIN,KPBL2D(ims,j),                              &
223               SVP1,SVP2,SVP3,SVPT0,EP1,EP2,KARMAN,EOMEG,STBOLT,    &
224               flag_qi,                                             &
225               ids,ide, jds,jde, kds,kde,                           &
226               ims,ime, jms,jme, kms,kme,                           &
227               its,ite, jts,jte, kts,kte,                           &
228            !optional
229               QI2DTEN=RQIBLTEN(ims,kms,j),                         &
230               REGIME=REGIME(ims,j),QI2D=QI3D(ims,kms,j)            )
231
232
233      DO k=kts,kte
234      DO i=its,ite
235         RTHBLTEN(I,K,J)=RTHBLTEN(I,K,J)/PI3D(I,K,J)
236      ENDDO
237      ENDDO
238
239    ENDDO
240
241   END SUBROUTINE MRF
242
243!-------------------------------------------------------------------         
244   SUBROUTINE MRF2D(J,U2D,V2D,T2D,QV2D,QC2D,     P2D,              &
245                  U2DTEN,V2DTEN,T2DTEN,                            &
246                  QV2DTEN,QC2DTEN,                                 &
247                  p1000mb,                                         &
248                  CP,G,ROVCP,R,ROVG,                               &
249                  dz8w2d,z2d,XLV,RV,PSFCPA,                        &
250                  ZNT,UST,ZOL,HOL,PBL,PSIM,PSIH,                   &
251                  XLAND,HFX,QFX,TSK,GZ1OZ0,WSPD,BR,                &
252                  DT,DTMIN,KPBL1D,                                 &
253                  SVP1,SVP2,SVP3,SVPT0,EP1,EP2,KARMAN,EOMEG,STBOLT,&
254                  flag_qi,                                         &
255                  ids,ide, jds,jde, kds,kde,                       &
256                  ims,ime, jms,jme, kms,kme,                       &
257                  its,ite, jts,jte, kts,kte,                       &
258               ! optional
259                  regime, qi2d, QI2DTEN                            )
260!-------------------------------------------------------------------
261      IMPLICIT NONE
262!-------------------------------------------------------------------
263!     BASED ON THE "COUNTERGRADIENT" TRANSPORT TERM OF TROEN                     
264!     AND MAHRT (1986) FOR THE UNSTABLE PBL.                                     
265!     THIS ROUTINE USES AN IMPLICIT APPROACH FOR VERTICAL FLUX                   
266!     DIVERGENCE AND DOES NOT REQUIRE "MITER" TIMESTEPS.                         
267!     IT INCLUDES VERTICAL DIFFUSION IN THE STABLE ATMOSPHERE                   
268!     AND MOIST VERTICAL DIFFUSION IN CLOUDS.                                   
269!     SURFACE FLUXES CALCULATED AS IN HIRPBL.                                   
270!     5-LAYER SOIL MODEL OPTION REQUIRED IN SLAB DUE TO LONG TIMESTEP           
271!                                                                               
272!     CODED BY SONG-YOU HONG (NCEP), IMPLEMENTED BY JIMY DUDHIA (NCAR)           
273!     FALL 1996                                                                 
274!                                                                               
275!     REFERENCES:                                                               
276!                                                                               
277!        HONG AND PAN (1996), MON. WEA. REV.                                     
278!        TROEN AND MAHRT (1986), BOUNDARY LAYER MET.                             
279!                                                                               
280!     CHANGES:                                                                   
281!        INCREASE RLAM FROM 30 TO 150, AND CHANGE FREE ATMOSPHERE               
282!        STABILITY FUNCTION TO INCREASE VERTICAL DIFFUSION                       
283!        (HONG, JUNE 1997)                                                       
284!                                                                               
285!        PUT LOWER LIMIT ON PSI FOR STABLE CONDITIONS. THIS WILL                 
286!        PREVENT FLUXES FROM BECOMING TOO SMALL (DUDHIA, OCTOBER 1997)           
287!                                                                               
288!        CORRECTION TO REGIME CALCULATION. THIS WILL ALLOW POINTS IN             
289!        REGIME 4 MUCH MORE FREQUENTLY GIVING LARGER SURFACE FLUXES             
290!        REGIME 3 NO LONGER USES HOL < 1.5 OR THVX LAPSE-RATE CHECK             
291!        IN MRF SCHEME. THIS WILL MAKE REGIME 3 MUCH LESS FREQUENT.             
292!                                                                               
293!        ADD SURFACE PRESSURE, PS(I), ARRAY FOR EFFICIENCY                       
294!                                                                               
295!        FIX FOR PROBLEM WITH THIN LAYERS AND HIGH ROUGHNESS                     
296!                                                                               
297!        CHARNOCK CONSTANT NOW COMES FROM NAMELIST (DEFAULT SAME)               
298!                                                                               
299!-------------------------------------------------------------------         
300
301      REAL      RLAM,PRMIN,PRMAX,XKZMIN,XKZMAX,RIMIN,BRCR,         &
302                CFAC,PFAC,SFCFRAC,CKZ,ZFMIN,APHI5,APHI16,GAMCRT,   &
303                GAMCRQ,XKA,PRT
304
305      PARAMETER (RLAM=150.,PRMIN=0.5,PRMAX=4.)                       
306      PARAMETER (XKZMIN=0.01,XKZMAX=1000.,RIMIN=-100.)                           
307      PARAMETER (BRCR=0.5,CFAC=7.8,PFAC=2.0,SFCFRAC=0.1)                         
308      PARAMETER (CKZ=0.001,ZFMIN=1.E-8,APHI5=5.,APHI16=16.)                     
309      PARAMETER (GAMCRT=3.,GAMCRQ=2.E-3)                                         
310      PARAMETER (XKA=2.4E-5)                                                     
311      PARAMETER (PRT=1.)                                                         
312!
313      INTEGER,  INTENT(IN   )   ::      ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
314                                        ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
315                                        its,ite, jts,jte, kts,kte, &
316                                        J
317!
318      LOGICAL,  INTENT(IN)      ::                        FLAG_QI
319!
320      REAL,     INTENT(IN   )   ::      P1000mb
321      REAL,     INTENT(IN   )   ::      DT,DTMIN,CP,G,ROVCP,       &
322                                        ROVG,R,XLV,RV
323
324      REAL,     INTENT(IN )     ::     SVP1,SVP2,SVP3,SVPT0
325      REAL,     INTENT(IN )     ::     EP1,EP2,KARMAN,EOMEG,STBOLT
326
327      REAL,     DIMENSION( ims:ime, kms:kme )                    , &
328                INTENT(IN   )   ::                           QV2D, &
329                                                             QC2D, &
330                                                              P2D, &
331                                                              T2D
332!
333      REAL,     DIMENSION( ims:ime, kms:kme )                    , &
334                INTENT(INOUT)   ::                         U2DTEN, &
335                                                           V2DTEN, &
336                                                           T2DTEN, &
337                                                          QV2DTEN, &
338                                                          QC2DTEN
339                                                                 
340      REAL,     DIMENSION( ims:ime )                             , &
341                INTENT(INOUT)   ::                            HOL, &
342                                                              UST, &
343                                                              PBL, &
344                                                              ZNT
345
346      REAL,     DIMENSION( ims:ime )                             , &
347                INTENT(IN   )   ::                          XLAND, &
348                                                              HFX, &
349                                                              QFX
350!
351!m The following 5 are changed to memory size---
352!
353     REAL,     DIMENSION( ims:ime ), INTENT(IN   )   ::      PSIM, &
354                                                             PSIH
355
356     REAL,     DIMENSION( ims:ime ), INTENT(INOUT)   ::      WSPD
357
358     REAL,     DIMENSION( ims:ime ), INTENT(IN   )   ::    GZ1OZ0, &
359                                                               BR
360
361      REAL,     DIMENSION( ims:ime )                             , &
362                INTENT(IN   )               ::             PSFCPA
363
364      REAL,     DIMENSION( ims:ime )                             , &
365                INTENT(IN   )   ::                            TSK
366
367      REAL,     DIMENSION( ims:ime )                             , &
368                INTENT(INOUT)   ::                            ZOL
369
370      INTEGER,  DIMENSION( ims:ime )                             , &
371                INTENT(OUT  )   ::                         KPBL1D
372
373      REAL,     DIMENSION( ims:ime, kms:kme )                    , &
374                INTENT(IN   )   ::                            U2D, &
375                                                              V2D
376                                                                     
377! MODULE-LOCAL VARIABLES (DEFINED IN SUBROUTINE MRF)
378!
379      REAL,     DIMENSION( its:ite, kts:kte ) ,                    &
380                INTENT(IN)      ::                         dz8w2d, &
381                                                              z2d
382!                                                                               
383!
384! Optional
385!
386      REAL,     DIMENSION( ims:ime )                             , &
387                OPTIONAL                                         , &
388                INTENT(INOUT)   ::                         REGIME
389
390      REAL,     DIMENSION( ims:ime, kms:kme )                    , &
391                OPTIONAL                                         , &
392                INTENT(IN   )   ::                           QI2D
393
394      REAL,     DIMENSION( ims:ime, kms:kme )                    , &
395                OPTIONAL                                         , &
396                INTENT(INOUT)   ::                        QI2DTEN
397   
398! LOCAL VARS
399
400      REAL,     DIMENSION( its:ite, kts:kte+1 ) ::             ZQ
401
402      REAL,     DIMENSION( its:ite, kts:kte )   ::                 &
403                                                         UX,VX,QX, &
404                                                     QCX,THX,THVX, &
405                                                          DZQ,DZA, &
406                                                        TTNP,QTNP, &
407                                                         QCTNP,ZA, &
408                                                          UXS,VXS, &
409                                                         THXS,QXS, &
410                                                         QCXS,QIX, &
411                                                       QITNP,QIXS, &
412                                                        UTNP,VTNP
413!
414      REAL,    DIMENSION( its:ite )             ::     QIXSV,RHOX, &
415                                                     WSPD1,GOVRTH, &
416                                                       PBL0,THXSV, &
417                                                        UXSV,VXSV, &             
418                                                       QXSV,QCXSV, &
419                                                     QGH,TGDSA,PS
420
421      INTEGER                                   ::   ILXM,JLXM,KL, &
422                                                   KLM,KLP1,KLPBL
423!
424      INTEGER, DIMENSION( its:ite )             ::     KPBL,KPBL0
425!
426      REAL,    DIMENSION( its:ite, kts:kte )    ::      SCR3,SCR4
427!
428      REAL,    DIMENSION( its:ite )             ::           DUM1, &
429                                                           XKZMKL
430!
431      REAL,    DIMENSION( its:ite )             ::    ZL1,THERMAL, &
432                                                     WSCALE,HGAMT, &
433                                                       HGAMQ,BRDN, &
434                                                        BRUP,PHIM, &
435                                                         PHIH,CPM, &
436                                                      DUSFC,DVSFC, &
437                                                      DTSFC,DQSFC
438               
439!
440      REAL,    DIMENSION( its:ite, kts:kte )    ::      XKZM,XKZH, &
441                                                            A1,A2, & 
442                                                            AD,AU, &
443                                                               TX
444!
445      REAL,    DIMENSION( its:ite, kts:kte )  ::               AL
446!
447      LOGICAL, DIMENSION( its:ite )             ::         PBLFLG, &
448                                                           SFCFLG, &
449                                                           STABLE
450!                                                         
451      REAL, DIMENSION( its:ite )                ::           THGB
452
453      INTEGER ::  N,I,K,KK,L,NZOL,IMVDIF
454
455      INTEGER ::  JBGN,JEND,IBGN,IEND,NK
456
457      REAL    ::  ZOLN,X,Y,CONT,CONQ,CONW,PL,THCON,TVCON,E1,DTSTEP
458      REAL    ::  ZL,TSKV,DTHVDZ,DTHVM,VCONV,RZOL
459      REAL    ::  DTTHX,PSIX,DTG,PSIQ,USTM
460      REAL    ::  DT4,RDT,SPDK2,FM,FH,HOL1,GAMFAC,VPERT,PRNUM
461      REAL    ::  ZFAC,XKZO,SS,RI,QMEAN,TMEAN,ALPH,CHI,ZK,RL2,DK,SRI
462      REAL    ::  BRINT,DTODSD,DSIG,RDZ,DSDZT,DSDZQ,DSDZ2,TTEND,QTEND
463      REAL    ::  UTEND,VTEND,QCTEND,QITEND,TGC,DTODSU
464
465!----------------------------------------------------------------------
466
467      KLPBL=1
468      KL=kte
469      ILXM=ite-1
470      JLXM=jte-1
471      KLM=kte-1
472      KLP1=kte+1
473!                                                                               
474      CONT=1000.*CP/G                                                           
475      CONQ=1000.*XLV/G                                                           
476      CONW=1000./G                                                               
477
478!-- IMVDIF      imvdif=1 for moist adiabat vertical diffusion
479
480      IMVDIF=1
481
482!     DO i=its,ite
483!!PS PSFC cmb
484!        PSFC(I)=PSFCPA(I)/1000.
485!     ENDDO
486
487
488!                                                                               
489!----CONVERT GROUND TEMPERATURE TO POTENTIAL TEMPERATURE:                       
490!                                                                               
491      DO 5 I=its,ite                                                       
492        TGDSA(I)=TSK(I)                                                       
493! PS PSFC cmb
494        PS(I)=PSFCPA(I)/1000.
495!        THGB(I)=TSK(I)*(100./PS(I))**ROVCP   
496        THGB(I)=TSK(I)*(P1000mb/PSFCPA(I))**ROVCP   
497    5 CONTINUE                                                                   
498!                                                                               
499!-----DECOUPLE FLUX-FORM VARIABLES TO GIVE U,V,T,THETA,THETA-VIR.,               
500!     T-VIR., QV, AND QC AT CROSS POINTS AND AT KTAU-1.                         
501!                                                                               
502!     *** NOTE ***                                                               
503!         THE BOUNDARY WINDS MAY NOT BE ADEQUATELY AFFECTED BY FRICTION,         
504!         SO USE ONLY INTERIOR VALUES OF UX AND VX TO CALCULATE                 
505!         TENDENCIES.                                                           
506!                                                                               
507      DO 24 K=kts,kte                                                     
508        NK=kme-K
509        DO 24 I=its,ite
510          UX(I,K)=U2D(I,NK)
511          VX(I,K)=V2D(I,NK)
512   24 CONTINUE                                                                 
513!                                                                               
514!.....SCR3(I,K) STORE TEMPERATURE,                                               
515!     SCR4(I,K) STORE VIRTUAL TEMPERATURE.                                       
516!                                                                               
517      DO 30 K=kts,kte
518        NK=kme-K
519        DO 30 I=its,ite
520! PL cmb
521          PL=P2D(I,NK)/1000.
522          SCR3(I,K)=T2D(I,NK)
523!          THCON=(100./PL)**ROVCP                                                 
524          THCON=(P1000mb/(PL*1000.))**ROVCP                                                 
525          THX(I,K)=SCR3(I,K)*THCON                                               
526          TX(I,K)=SCR3(I,K)                                                     
527          SCR4(I,K)=SCR3(I,K)                                                   
528          THVX(I,K)=THX(I,K)                                                     
529          QX(I,K)=0.                                                             
530   30 CONTINUE                                                                 
531!                                                                               
532      DO I=its,ite
533         QGH(i)=0.                                                               
534         CPM(i)=CP                                                               
535      ENDDO
536!                                                                               
537!     IF(IDRY.EQ.1)GOTO 80                                                   
538      DO 50 K=kts,kte
539        NK=kme-K
540        DO 50 I=its,ite
541          QX(I,K)=QV2D(I,NK)
542          TVCON=(1.+EP1*QX(I,K))                                     
543          THVX(I,K)=THX(I,K)*TVCON                                               
544          SCR4(I,K)=SCR3(I,K)*TVCON                                             
545   50 CONTINUE                                                                 
546!                                                                               
547      DO 60 I=its,ite
548        E1=SVP1*EXP(SVP2*(TGDSA(I)-SVPT0)/(TGDSA(I)-SVP3))                       
549        QGH(I)=EP2*E1/(PS(I)-E1)                                                 
550        CPM(I)=CP*(1.+0.8*QX(I,KL))                                   
551   60 CONTINUE                                                                   
552!                                                                               
553!     IF(IMOIST.EQ.1)GOTO 80
554      DO 70 K=kts,kte
555        NK=kme-K
556        DO 70 I=its,ite
557          QCX(I,K)=QC2D(I,NK)
558   70 CONTINUE
559
560      IF (flag_QI .AND. PRESENT( QI2D ) ) THEN
561         DO K=kts,kte
562            NK=kme-K
563            DO I=its,ite
564               QIX(I,K)=QI2D(I,NK)
565            ENDDO
566         ENDDO
567      ELSE
568         DO K=kts,kte
569            NK=kme-K
570            DO I=its,ite
571               QIX(I,K)=0.
572            ENDDO
573         ENDDO
574      ENDIF
575
576   80 CONTINUE
577
578!                                                                               
579!-----COMPUTE THE HEIGHT OF FULL- AND HALF-SIGMA LEVELS ABOVE GROUND             
580!     LEVEL, AND THE LAYER THICKNESSES.                                         
581!                                                                               
582      DO 90 I=its,ite
583        ZQ(I,KLP1)=0.                                                           
584        RHOX(I)=PS(I)*1000./(R*SCR4(I,KL))                                       
585   90 CONTINUE                                                                   
586!                                                                               
587      DO 110 KK=kts,kte
588        K=kme-KK
589        DO 100 I=its,ite                                                   
590          DUM1(I)=ZQ(I,K+1)                                                     
591  100   CONTINUE                                                                 
592!                                                                               
593        DO 110 I=its,ite                                                   
594           ZQ(I,K)=dz8w2d(I,K)+DUM1(I)
595  110   CONTINUE                                                                 
596!                                                                               
597      DO 120 K=kts,kte
598        DO 120 I=its,ite
599          ZA(I,K)=0.5*(ZQ(I,K)+ZQ(I,K+1))                                       
600          DZQ(I,K)=ZQ(I,K)-ZQ(I,K+1)                                             
601  120 CONTINUE                                                                 
602!                                                                               
603      DO 130 K=kts,kte-1
604        DO 130 I=its,ite
605          DZA(I,K)=ZA(I,K)-ZA(I,K+1)                                             
606  130 CONTINUE                                                                 
607               
608      DTSTEP=DT                                                                 
609!                                                                               
610      DO 160 I=its,ite
611        GOVRTH(I)=G/THX(I,KL)                                                   
612  160 CONTINUE                                                                   
613!                                                                               
614!-----INITIALIZE VERTICAL TENDENCIES AND                                         
615!                                                                               
616      DO I=its,ite
617      DO K=kts,kte
618         UTNP(i,k)=0.                                                           
619         VTNP(i,k)=0.                                                           
620         TTNP(i,k)=0.                                                           
621      ENDDO
622      ENDDO
623!                                                                               
624!     IF(IDRY.EQ.1)GOTO 250                                                 
625      DO 230 K=kts,kte
626        DO 230 I=its,ite
627          QTNP(I,K)=0.                                                           
628  230 CONTINUE                                                                 
629!                                                                               
630!     IF(IMOIST.EQ.1)GOTO 250                                               
631      DO 240 K=kts,kte
632        DO 240 I=its,ite
633          QCTNP(I,K)=0.                                                         
634          QITNP(I,K)=0.                                                         
635  240 CONTINUE                                                                 
636                                                                                 
637  250 CONTINUE                                                                   
638!                                                                               
639!-----CALCULATE BULK RICHARDSON NO. OF SURFACE LAYER, ACCORDING TO               
640!     AKB(1976), EQ(12).                                                         
641                                                                                 
642!     DO 260 I=its,ite
643!       GZ1OZ0(I)=ALOG(ZA(I,KL)/ZNT(I))                                       
644!       IF((XLAND(I)-1.5).GE.0)THEN                                           
645!         ZL=ZNT(I)                                                           
646!       ELSE                                                                     
647!         ZL=0.01                                                               
648!       ENDIF                                                                   
649!       WSPD(I)=SQRT(UX(I,KL)*UX(I,KL)+VX(I,KL)*VX(I,KL))                       
650!       TSKV=THGB(I)*(1.+EP1*QGH(I)*MAVAIL(I))                     
651!       DTHVDZ=(THVX(I,KL)-TSKV)                                                 
652!       IF(-DTHVDZ.GE.0)THEN                                                     
653!         DTHVM=-DTHVDZ                                                         
654!       ELSE                                                                     
655!         DTHVM=0.                                                               
656!       ENDIF                                                                   
657!       VCONV=VCONVC*SQRT(DTHVM)                                                 
658!       WSPD(I)=SQRT(WSPD(I)*WSPD(I)+VCONV*VCONV)                               
659!       WSPD(I)=AMAX1(WSPD(I),1.)                                               
660!       BR(I)=GOVRTH(I)*ZA(I,KL)*DTHVDZ/(WSPD(I)*WSPD(I))                       
661! 260 CONTINUE                                                                   
662                                                                                 
663!!-----DIAGNOSE BASIC PARAMETERS FOR THE APPROPRIATED STABILITY CLASS:           
664!!                                                                               
665!!     THE STABILITY CLASSES ARE DETERMINED BY BR (BULK RICHARDSON NO.)           
666!!     AND HOL (HEIGHT OF PBL/MONIN-OBUKHOV LENGTH).                             
667!!                                                                               
668!!     CRITERIA FOR THE CLASSES ARE AS FOLLOWS:                                   
669!!                                                                               
670!!        1. BR .GE. 0.2;                                                         
671!!               REPRESENTS NIGHTTIME STABLE CONDITIONS (REGIME=1),               
672!!                                                                               
673!!        2. BR .LT. 0.2 .AND. BR .GT. 0.0;                                       
674!!               REPRESENTS DAMPED MECHANICAL TURBULENT CONDITIONS               
675!!               (REGIME=2),                                                     
676!!                                                                               
677!!        3. BR .EQ. 0.0                                                         
678!!               REPRESENTS FORCED CONVECTION CONDITIONS (REGIME=3),             
679!!                                                                               
680!!        4. BR .LT. 0.0                                                         
681!!               REPRESENTS FREE CONVECTION CONDITIONS (REGIME=4).               
682!!                                                                               
683!!-----                                                                           
684!
685!      DO 320 I=its,ite
686!!----                                                                           
687!!--     REMOVE REGIME 3 DEPENDENCE ON PBL HEIGHT                                 
688!!--          IF(BR(I).LT.0..AND.HOL(I).GT.1.5)GOTO 310                         
689!
690!        IF(BR(I).LT.0.)GOTO 310                                                 
691!!                                                                               
692!!-----CLASS 1; STABLE (NIGHTTIME) CONDITIONS:                                   
693!!                                                                               
694!        IF(BR(I).LT.0.2)GOTO 270                                                 
695!        REGIME(I)=1.                                                           
696!        PSIM(I)=-10.*GZ1OZ0(I)                                                   
697!!    LOWER LIMIT ON PSI IN STABLE CONDITIONS                                     
698!        PSIM(I)=AMAX1(PSIM(I),-10.)                                             
699!        PSIH(I)=PSIM(I)                                                         
700!        HOL(I)=0.0
701!        PBL(I)=0.0                                                             
702!        GOTO 320                                                                 
703!!                                                                               
704!!-----CLASS 2; DAMPED MECHANICAL TURBULENCE:                                     
705!!                                                                               
706!  270   IF(BR(I).EQ.0.0)GOTO 280                                                 
707!        REGIME(I)=2.                                                           
708!        PSIM(I)=-5.0*BR(I)*GZ1OZ0(I)/(1.1-5.0*BR(I))                             
709!!    LOWER LIMIT ON PSI IN STABLE CONDITIONS                                     
710!        PSIM(I)=AMAX1(PSIM(I),-10.)                                             
711!!.....AKB(1976), EQ(16).                                                         
712!        PSIH(I)=PSIM(I)                                                         
713!        HOL(I)=0.0
714!        PBL(I)=0.0                                                             
715!        GOTO 320                                                                 
716!!                                                                               
717!!-----CLASS 3; FORCED CONVECTION:                                               
718!!                                                                               
719!  280   REGIME(I)=3.                                                           
720!        PSIM(I)=0.0                                                             
721!        PSIH(I)=PSIM(I)                                                         
722!                                                                                 
723!! special use kte instead of kme
724!
725!        DO 290 KK=kts,kte-1
726!          K=kte-KK
727!          IF(THVX(I,K).GT.THVX(I,KL))GOTO 300                                   
728!  290   CONTINUE                                                                 
729!        STOP 290                                                                 
730!  300   PBL(I)=ZQ(I,K+1)                                                       
731!        IF(UST(I).LT.0.01)THEN                                                 
732!          ZOL(I)=BR(I)*GZ1OZ0(I)                                               
733!        ELSE                                                                     
734!          ZOL(I)=KARMAN*GOVRTH(I)*ZA(I,KL)*MOL(I,J)/(UST(I)*UST(I))
735!        ENDIF                                                                   
736!        HOL(I)=-ZOL(I)*PBL(I)/ZA(I,KL)
737!        GOTO 320                                                                 
738!                                                                                 
739!!-----CLASS 4; FREE CONVECTION:                                                 
740!                                                                                 
741!! 310     IF(THVX(I,KLM).GT.THVX(I,KL))GOTO 280                                 
742!
743!  310   CONTINUE                                                                 
744!        REGIME(I)=4.                                                           
745!        IF(UST(I).LT.0.01)THEN                                                 
746!          ZOL(I)=BR(I)*GZ1OZ0(I)                                               
747!        ELSE                                                                     
748!          ZOL(I)=KARMAN*GOVRTH(I)*ZA(I,KL)*MOL(I,J)/(UST(I)*UST(I))
749!        ENDIF                                                                   
750!        ZOL(I)=AMIN1(ZOL(I),0.)                                             
751!        ZOL(I)=AMAX1(ZOL(I),-9.9999)                                         
752!        NZOL=INT(-ZOL(I)*100.)                                                 
753!        RZOL=-ZOL(I)*100.-NZOL                                                 
754!        PSIM(I)=PSIMTB(NZOL)+RZOL*(PSIMTB(NZOL+1)-PSIMTB(NZOL))                 
755!        PSIH(I)=PSIHTB(NZOL)+RZOL*(PSIHTB(NZOL+1)-PSIHTB(NZOL))                 
756!!---LIMIT PSIH AND PSIM IN THE CASE OF THIN LAYERS AND HIGH ROUGHNESS           
757!!---  THIS PREVENTS DENOMINATOR IN FLUXES FROM GETTING TOO SMALL                 
758!        PSIH(I)=AMIN1(PSIH(I),0.9*GZ1OZ0(I))                                     
759!        PSIM(I)=AMIN1(PSIM(I),0.9*GZ1OZ0(I))                                     
760!  320 CONTINUE                                                                   
761
762!-----COMPUTE THE FRICTIONAL VELOCITY:       
763!     ZA(1982) EQS(2.60),(2.61).     
764
765      DO 330 I=its,ite
766        DTG=THX(I,KL)-THGB(I)       
767        PSIX=GZ1OZ0(I)-PSIM(I)       
768        IF((XLAND(I)-1.5).GE.0)THEN       
769          ZL=ZNT(I)       
770        ELSE       
771          ZL=0.01       
772        ENDIF       
773        PSIQ=ALOG(KARMAN*UST(I)*ZA(I,KL)/XKA+ZA(I,KL)/ZL)-PSIH(I)       
774        UST(I)=KARMAN*WSPD(I)/PSIX       
775!       
776        USTM=AMAX1(UST(I),0.1)       
777        IF((XLAND(I)-1.5).GE.0)THEN       
778          UST(I)=UST(I)       
779        ELSE                     
780          UST(I)=USTM         
781        ENDIF                   
782!       MOL(I,J)=KARMAN*DTG/(GZ1OZ0(I)-PSIH(I))/PRT
783  330 CONTINUE                   
784!                                                                               
785      DO 420 I=its,ite
786        WSPD1(I)=SQRT(UX(I,KL)*UX(I,KL)+VX(I,KL)*VX(I,KL))+1.E-9                 
787  420 CONTINUE                                                                   
788!                                                                               
789!---- COMPUTE VERTICAL DIFFUSION                                                 
790!                                                                               
791! - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -         
792!     COMPUTE PRELIMINARY VARIABLES                                             
793!                                                                               
794!                                                                               
795      DT4=2.*DTSTEP                                                             
796      RDT=1./DT4                                                                 
797!                                                                               
798      DO I=its,ite
799        HGAMT(I)=0.                                                             
800        HGAMQ(I)=0.                                                             
801        WSCALE(I)=0.                                                             
802        KPBL(I)=KL                                                               
803        PBL(I)=ZQ(I,KL)                                                       
804        KPBL0(I)=KL                                                   
805        PBL0(I)=ZQ(I,KL)                                             
806        PBLFLG(I)=.TRUE.                                                         
807        SFCFLG(I)=.TRUE.                                                         
808        IF(BR(I).GT.0.0)SFCFLG(I)=.FALSE.                                       
809        ZL1(I)=ZA(I,KL)                                                         
810        THERMAL(I)=THVX(I,KL)                                                   
811      ENDDO                                                                     
812                                                                                 
813!     COMPUTE THE FIRST GUESS OF PBL HEIGHT                                     
814                                                                                 
815      DO I=its,ite
816        STABLE(I)=.FALSE.                                                       
817        BRUP(I)=BR(I)                                                           
818      ENDDO                                                                     
819      DO K=KLM,KLPBL,-1                                                         
820        DO I=its,ite
821          IF(.NOT.STABLE(I))THEN                                                 
822            BRDN(I)=BRUP(I)                                                     
823            SPDK2=MAX(UX(I,K)**2+VX(I,K)**2,1.)                                 
824            BRUP(I)=(THVX(I,K)-THERMAL(I))*(G*ZA(I,K)/THVX(I,KL))/SPDK2         
825            KPBL(I)=K                                                           
826            STABLE(I)=BRUP(I).GT.BRCR                                           
827          ENDIF                                                                 
828        ENDDO                                                                   
829      ENDDO                                                                     
830!                                                                               
831      DO I=its,ite
832        K=KPBL(I)                                                               
833        IF(BRDN(I).GE.BRCR)THEN                                                 
834          BRINT=0.                                                               
835        ELSEIF(BRUP(I).LE.BRCR)THEN                                             
836          BRINT=1.                                                               
837        ELSE                                                                     
838          BRINT=(BRCR-BRDN(I))/(BRUP(I)-BRDN(I))                                 
839        ENDIF                                                                   
840        PBL(I)=ZA(I,K+1)+BRINT*(ZA(I,K)-ZA(I,K+1))                             
841        IF(PBL(I).LT.ZQ(I,KPBL(I)+1))KPBL(I)=KPBL(I)+1                         
842      ENDDO                                                                     
843!                                                                               
844      DO I=its,ite
845        FM=GZ1OZ0(I)-PSIM(I)                                                     
846        FH=GZ1OZ0(I)-PSIH(I)                                                     
847        HOL(I)=MAX(BR(I)*FM*FM/FH,RIMIN)                                       
848        IF(SFCFLG(I))THEN                                                       
849          HOL(I)=MIN(HOL(I),-ZFMIN)                                         
850        ELSE                                                                     
851          HOL(I)=MAX(HOL(I),ZFMIN)                                           
852        ENDIF                                                                   
853!                                                                               
854        HOL1=HOL(I)*PBL(I)/ZL1(I)*SFCFRAC                                   
855        HOL(I)=-HOL(I)*PBL(I)/ZL1(I)                                       
856        IF(SFCFLG(I))THEN                                                       
857          PHIM(I)=(1.-APHI16*HOL1)**(-1./4.)                                     
858          PHIH(I)=(1.-APHI16*HOL1)**(-1./2.)                                     
859        ELSE                                                                     
860          PHIM(I)=(1.+APHI5*HOL1)                                               
861          PHIH(I)=PHIM(I)                                                       
862        ENDIF                                                                   
863        WSCALE(I)=UST(I)/PHIM(I)                                               
864        WSCALE(I)=MIN(WSCALE(I),UST(I)*APHI16)                                 
865        WSCALE(I)=MAX(WSCALE(I),UST(I)/APHI5)                                 
866      ENDDO                                                                     
867                                                                                 
868!     COMPUTE THE SURFACE VARIABLES FOR PBL HEIGHT ESTIMATION                   
869!     UNDER UNSTABLE CONDITIONS                                                 
870                                                                                 
871      DO I=its,ite
872        IF(SFCFLG(I))THEN                                                       
873          GAMFAC=CFAC/RHOX(I)/WSCALE(I)                                         
874          HGAMT(I)=MIN(GAMFAC*HFX(I)/CPM(I),GAMCRT)                           
875          HGAMQ(I)=MIN(GAMFAC*QFX(I),GAMCRQ)                                   
876          IF((XLAND(I)-1.5).GE.0)HGAMQ(I)=0.                                   
877          VPERT=HGAMT(I)+EP1*THX(I,KL)*HGAMQ(I)                                 
878          VPERT=MIN(VPERT,GAMCRT)                                               
879          THERMAL(I)=THERMAL(I)+MAX(VPERT,0.)                                   
880          HGAMT(I)=MAX(HGAMT(I),0.0)                                             
881          HGAMQ(I)=MAX(HGAMQ(I),0.0)                                             
882        ELSE                                                                     
883          PBLFLG(I)=.FALSE.                                                     
884        ENDIF                                                                   
885      ENDDO                                                                     
886!                                                                               
887      DO I=its,ite
888        IF(PBLFLG(I))THEN                                                       
889          KPBL(I)=KL                                                             
890          PBL(I)=ZQ(I,KL)                                                     
891        ENDIF                                                                   
892      ENDDO                                                                     
893!                                                                               
894!     ENHANCE THE PBL HEIGHT BY CONSIDERING THE THERMAL                         
895!                                                                               
896      DO I=its,ite
897        IF(PBLFLG(I))THEN                                                       
898          STABLE(I)=.FALSE.                                                     
899          BRUP(I)=BR(I)                                                         
900        ENDIF                                                                   
901      ENDDO                                                                     
902      DO K=KLM,KLPBL,-1                                                         
903        DO I=its,ite
904          IF(.NOT.STABLE(I).AND.PBLFLG(I))THEN                                   
905            BRDN(I)=BRUP(I)                                                     
906            SPDK2=MAX((UX(I,K)**2+VX(I,K)**2),1.)                               
907            BRUP(I)=(THVX(I,K)-THERMAL(I))*(G*ZA(I,K)/THVX(I,KL))/SPDK2         
908            KPBL(I)=K                                                           
909            STABLE(I)=BRUP(I).GT.BRCR                                           
910          ENDIF                                                                 
911        ENDDO                                                                   
912      ENDDO                                                                     
913!                                                                               
914      DO I=its,ite
915        IF(PBLFLG(I))THEN                                                       
916          K=KPBL(I)                                                             
917          IF(BRDN(I).GE.BRCR)THEN                                               
918            BRINT=0.                                                             
919          ELSEIF(BRUP(I).LE.BRCR)THEN                                           
920            BRINT=1.                                                             
921          ELSE                                                                   
922            BRINT=(BRCR-BRDN(I))/(BRUP(I)-BRDN(I))                               
923          ENDIF                                                                 
924          PBL(I)=ZA(I,K+1)+BRINT*(ZA(I,K)-ZA(I,K+1))                           
925          IF(PBL(I).LT.ZQ(I,KPBL(I)+1))KPBL(I)=KPBL(I)+1                       
926          IF(KPBL(I).LE.1)PBLFLG(I)=.FALSE.                                     
927        ENDIF                                                                   
928      ENDDO                                                                     
929!                                                                               
930!     DIAGNOSTIC PBL HEIGHT WITH BRCR EFFECTIVELY ZERO (PBL0)                   
931!                                                                               
932      DO I=its,ite
933        IF(PBLFLG(I))THEN                                                       
934          STABLE(I)=.FALSE.                                                     
935          BRUP(I)=BR(I)                                                         
936        ENDIF                                                                   
937      ENDDO                                                                     
938      DO K=KLM,KLPBL,-1                                                         
939        DO I=its,ite
940          IF(.NOT.STABLE(I).AND.PBLFLG(I))THEN                                   
941            BRDN(I)=BRUP(I)                                                     
942            SPDK2=MAX((UX(I,K)**2+VX(I,K)**2),1.)                               
943            BRUP(I)=(THVX(I,K)-THERMAL(I))*(G*ZA(I,K)/THVX(I,KL))/SPDK2         
944            KPBL0(I)=K                                                           
945            STABLE(I)=BRUP(I).GT.0.0                                             
946          ENDIF                                                                 
947                                                                                 
948        ENDDO                                                                   
949      ENDDO                                                                     
950!                                                                               
951      DO I=its,ite
952        IF(PBLFLG(I))THEN                                                       
953          K=KPBL0(I)                                                             
954          IF(BRDN(I).GE.0.0)THEN                                                 
955            BRINT=0.                                                             
956          ELSEIF(BRUP(I).LE.0.0)THEN                                             
957            BRINT=1.                                                             
958          ELSE                                                                   
959            BRINT=(0.0-BRDN(I))/(BRUP(I)-BRDN(I))                               
960          ENDIF                                                                 
961          PBL0(I)=ZA(I,K+1)+BRINT*(ZA(I,K)-ZA(I,K+1))                           
962          IF(PBL0(I).LT.ZQ(I,KPBL0(I)+1))KPBL0(I)=KPBL0(I)+1                     
963          IF(KPBL0(I).LE.1)PBLFLG(I)=.FALSE.                                     
964        ENDIF                                                                   
965      ENDDO                                                                     
966
967!                                                                               
968!     COMPUTE DIFFUSION COEFFICIENTS BELOW PBL                                   
969!                                                                               
970      DO K=kte,KLPBL,-1
971        DO I=its,ite
972          IF(KPBL(I).LT.K)THEN                                                   
973            PRNUM=(PHIH(I)/PHIM(I)+CFAC*KARMAN*SFCFRAC)                         
974            PRNUM=MIN(PRNUM,PRMAX)                                               
975            PRNUM=MAX(PRNUM,PRMIN)                                               
976            ZFAC=MAX((1.-(ZQ(I,K)-ZL1(I))/(PBL(I)-ZL1(I))),ZFMIN)             
977            XKZO=CKZ*DZA(I,K-1)                                                   
978            XKZM(I,K)=XKZO+WSCALE(I)*KARMAN*ZQ(I,K)*ZFAC**PFAC                   
979            XKZH(I,K)=XKZM(I,K)/PRNUM                                           
980            XKZM(I,K)=MIN(XKZM(I,K),XKZMAX)                                     
981            XKZM(I,K)=MAX(XKZM(I,K),XKZMIN)                                     
982            XKZH(I,K)=MIN(XKZH(I,K),XKZMAX)                                     
983            XKZH(I,K)=MAX(XKZH(I,K),XKZMIN)                                     
984          ENDIF                                                                 
985        ENDDO                                                                   
986      ENDDO                                                                     
987!                                                                               
988!     COMPUTE DIFFUSION COEFFICIENTS OVER PBL (FREE ATMOSPHERE)                 
989!                                                                               
990      DO K=kts+1,kte
991        DO I=its,ite
992          XKZO=CKZ*DZA(I,K-1)                                                     
993          IF(K.LE.KPBL(I))THEN                                                   
994            SS=((UX(I,K-1)-UX(I,K))*(UX(I,K-1)-UX(I,K))+(VX(I,K-1)-   &
995               VX(I,K))*(VX(I,K-1)-VX(I,K)))/(DZA(I,K-1)*DZA(I,K-1))+ &         
996               1.E-9                                                             
997            RI=GOVRTH(I)*(THVX(I,K-1)-THVX(I,K))/(SS*DZA(I,K-1))                 
998            IF(IMVDIF.EQ.1)THEN                             
999              IF((QCX(I,K)+QIX(I,K)).GT.0.01E-3.AND.(QCX(I,K-1)+      &
1000                QIX(I,K-1)).GT.0.01E-3)THEN                                     
1001!      IN CLOUD                                                                 
1002                QMEAN=0.5*(QX(I,K)+QX(I,K-1))                                   
1003                TMEAN=0.5*(SCR3(I,K)+SCR3(I,K-1))                               
1004                ALPH=XLV*QMEAN/R/TMEAN                                           
1005                CHI=XLV*XLV*QMEAN/CP/RV/TMEAN/TMEAN                             
1006                RI=(1.+ALPH)*(RI-G*G/SS/TMEAN/CP*((CHI-ALPH)/(1.+CHI)))         
1007              ENDIF                                                             
1008            ENDIF                                                               
1009            ZK=KARMAN*ZQ(I,K)                                                   
1010            RL2=(ZK*RLAM/(RLAM+ZK))**2                                           
1011            DK=RL2*SQRT(SS)                                                     
1012            IF(RI.LT.0.)THEN                                                     
1013! UNSTABLE REGIME                                                               
1014              SRI=SQRT(-RI)                                                     
1015              XKZM(I,K)=XKZO+DK*(1+8.*(-RI)/(1+1.746*SRI))                       
1016              XKZH(I,K)=XKZO+DK*(1+8.*(-RI)/(1+1.286*SRI))                       
1017            ELSE                                                                 
1018! STABLE REGIME                                                                 
1019              XKZH(I,K)=XKZO+DK/(1+5.*RI)**2                                     
1020              PRNUM=1.0+2.1*RI                                                   
1021              PRNUM=MIN(PRNUM,PRMAX)                                             
1022              XKZM(I,K)=(XKZH(I,K)-XKZO)*PRNUM+XKZO                             
1023            ENDIF                                                               
1024!                                                                               
1025            XKZM(I,K)=MIN(XKZM(I,K),XKZMAX)                                     
1026            XKZM(I,K)=MAX(XKZM(I,K),XKZMIN)                                     
1027            XKZH(I,K)=MIN(XKZH(I,K),XKZMAX)                                     
1028            XKZH(I,K)=MAX(XKZH(I,K),XKZMIN)                                     
1029          ENDIF                                                                 
1030!                                                                               
1031        ENDDO                                                                   
1032      ENDDO                                                                     
1033                                                                                 
1034!     COMPUTE TRIDIAGONAL MATRIX ELEMENTS FOR HEAT AND MOISTURE                 
1035                                                                                 
1036      DO I=its,ite
1037      DO K=kts,kte
1038         AU(i,k)=0.
1039         AL(i,k)=0.
1040         AD(i,k)=0.
1041         A1(i,k)=0.
1042         A2(i,k)=0.
1043      ENDDO
1044      ENDDO
1045 
1046      DO I=its,ite
1047        AD(I,1)=1.                                                               
1048        A1(I,1)=SCR3(I,KL)+HFX(I)/(RHOX(I)*CPM(I))/ZQ(I,KL)*DT4               
1049        A2(I,1)=QX(I,KL)+QFX(I)/(RHOX(I))/ZQ(I,KL)*DT4                         
1050      ENDDO                                                                     
1051!                                                                               
1052      DO K=kte,kts+1,-1
1053        KK=kme-K                                                               
1054        DO I=its,ite
1055          DTODSD=DT4/dz8w2d(I,K)                                                   
1056          DTODSU=DT4/dz8w2d(I,K-1)                                                 
1057          DSIG=z2d(I,K)-z2d(I,K-1)                                                 
1058          DSIG=-DSIG
1059          RDZ=1./DZA(I,K-1)                                                     
1060          IF(PBLFLG(I).AND.KPBL(I).LT.K)THEN                                     
1061            DSDZT=DSIG*XKZH(I,K)*RDZ*(G/CP-HGAMT(I)/PBL(I))                   
1062            DSDZQ=DSIG*XKZH(I,K)*RDZ*(-HGAMQ(I)/PBL(I))                       
1063            A2(I,KK)=A2(I,KK)+DTODSD*DSDZQ                                       
1064            A2(I,KK+1)=QX(I,K-1)-DTODSU*DSDZQ                                   
1065          ELSE                                                                   
1066            DSDZT=DSIG*XKZH(I,K)*RDZ*(G/CP)                                     
1067            A2(I,KK+1)=QX(I,K-1)                                                 
1068          ENDIF                                                                 
1069          DSDZ2=DSIG*XKZH(I,K)*RDZ*RDZ                                           
1070          AU(I,KK)=-DTODSD*DSDZ2                                                 
1071          AL(I,KK)=-DTODSU*DSDZ2                                                 
1072          AD(I,KK)=AD(I,KK)-AU(I,KK)                                             
1073          AD(I,KK+1)=1.-AL(I,KK)                                                 
1074          A1(I,KK)=A1(I,KK)+DTODSD*DSDZT                                         
1075          A1(I,KK+1)=SCR3(I,K-1)-DTODSU*DSDZT                                   
1076        ENDDO                                                                   
1077      ENDDO                                                                     
1078                                                                                 
1079!     SOLVE TRIDIAGONAL PROBLEM FOR HEAT AND MOISTURE                           
1080     
1081      CALL TRIDI2(AL,AD,AU,A1,A2,AU,A1,A2,                 &
1082                  its,ite,kts,kte                          )
1083
1084!     RECOVER TENDENCIES OF HEAT AND MOISTURE                                   
1085                                                                                 
1086      DO K=kte,kts,-1
1087        KK=kme-K
1088        DO I=its,ite
1089          TTEND=(A1(I,KK)-SCR3(I,K))*RDT                                         
1090          QTEND=(A2(I,KK)-QX(I,K))*RDT                                           
1091          TTNP(I,K)=TTNP(I,K)+TTEND                                             
1092          QTNP(I,K)=QTNP(I,K)+QTEND                                             
1093        ENDDO                                                                   
1094      ENDDO                                                                     
1095                                                                                 
1096!     COMPUTE TRIDIAGONAL MATRIX ELEMENTS FOR MOMENTUM                           
1097                                                                                 
1098      DO I=its,ite
1099      DO K=kts,kte
1100         AU(i,k)=0.
1101         AL(i,k)=0.
1102         AD(i,k)=0.
1103         A1(i,k)=0.
1104         A2(i,k)=0.
1105      ENDDO
1106      ENDDO
1107 
1108      DO I=its,ite
1109        AD(I,1)=1.                                                               
1110        A1(I,1)=UX(I,KL)-UX(I,KL)/WSPD1(I)*UST(I)*UST(I)/ZQ(I,KL)  &
1111                *DT4*(WSPD1(I)/WSPD(I))**2                           
1112        A2(I,1)=VX(I,KL)-VX(I,KL)/WSPD1(I)*UST(I)*UST(I)/ZQ(I,KL)  &
1113                *DT4*(WSPD1(I)/WSPD(I))**2                         
1114      ENDDO                                                                     
1115!                                                                               
1116      DO K=kte,kts+1,-1
1117        KK=kme-K
1118        DO I=its,ite
1119          DTODSD=DT4/dz8w2d(I,K)                                                   
1120          DTODSU=DT4/dz8w2d(I,K-1)                                                 
1121          DSIG=z2d(I,K)-z2d(I,K-1)                                                 
1122          DSIG=-DSIG
1123          RDZ=1./DZA(I,K-1)                                                     
1124          DSDZ2=DSIG*XKZM(I,K)*RDZ*RDZ                                           
1125          AU(I,KK)=-DTODSD*DSDZ2                                                 
1126          AL(I,KK)=-DTODSU*DSDZ2                                                 
1127          AD(I,KK)=AD(I,KK)-AU(I,KK)                                             
1128          AD(I,KK+1)=1.-AL(I,KK)                                                 
1129          A1(I,KK+1)=UX(I,K-1)                                                   
1130          A2(I,KK+1)=VX(I,K-1)                                                   
1131        ENDDO                                                                   
1132      ENDDO                                                                     
1133                                                                                 
1134!     SOLVE TRIDIAGONAL PROBLEM FOR MOMENTUM                                     
1135                                                                                 
1136      CALL TRIDI2(AL,AD,AU,A1,A2,AU,A1,A2,                 &
1137                  its,ite,kts,kte                          )
1138                                                                                 
1139!     RECOVER TENDENCIES OF MOMENTUM                                             
1140                                                                                 
1141      DO K=kte,kts,-1
1142        KK=kme-K
1143        DO I=its,ite
1144          UTEND=(A1(I,KK)-UX(I,K))*RDT                                           
1145          VTEND=(A2(I,KK)-VX(I,K))*RDT                                           
1146          UTNP(I,K)=UTNP(I,K)+UTEND                                             
1147          VTNP(I,K)=VTNP(I,K)+VTEND                                             
1148        ENDDO                                                                   
1149      ENDDO                                                                     
1150                                                                                 
1151!     COMPUTE TRIDIAGONAL MATRIX ELEMENTS FOR CLOUD                             
1152                                                                                 
1153      DO I=its,ite
1154      DO K=kts,kte
1155         AU(i,k)=0.
1156         AL(i,k)=0.
1157         AD(i,k)=0.
1158         A1(i,k)=0.
1159         A2(i,k)=0.
1160      ENDDO
1161      ENDDO
1162 
1163!     IF(IMOIST.EQ.1)GOTO 690                                               
1164      DO I=its,ite
1165        AD(I,1)=1.                                                               
1166        A1(I,1)=QCX(I,KL)                                                       
1167        A2(I,1)=QIX(I,KL)                                                       
1168      ENDDO                                                                     
1169!                                                                               
1170      DO K=kte,kts+1,-1
1171        KK=kme-K
1172        DO I=its,ite
1173          DTODSD=DT4/dz8w2d(I,K)                                                   
1174          DTODSU=DT4/dz8w2d(I,K-1)                                                 
1175          DSIG=z2d(I,K)-z2d(I,K-1)                                                 
1176          DSIG=-DSIG
1177          RDZ=1./DZA(I,K-1)                                                     
1178          A1(I,KK+1)=QCX(I,K-1)                                                 
1179          A2(I,KK+1)=QIX(I,K-1)                                                 
1180          DSDZ2=DSIG*XKZH(I,K)*RDZ*RDZ                                           
1181          AU(I,KK)=-DTODSD*DSDZ2                                                 
1182          AL(I,KK)=-DTODSU*DSDZ2                                                 
1183          AD(I,KK)=AD(I,KK)-AU(I,KK)                                             
1184          AD(I,KK+1)=1.-AL(I,KK)                                                 
1185        ENDDO                                                                   
1186      ENDDO                                                                     
1187                                                                                 
1188!     SOLVE TRIDIAGONAL PROBLEM FOR CLOUD                                       
1189                                                                                 
1190      CALL TRIDI2(AL,AD,AU,A1,A2,AU,A1,A2,                 &
1191                  its,ite,kts,kte                          )
1192!
1193      DO K=kte,kts,-1
1194        KK=kme-K                                                               
1195        DO I=its,ite
1196          QCTEND=(A1(I,KK)-QCX(I,K))*RDT                                         
1197          QITEND=(A2(I,KK)-QIX(I,K))*RDT                                         
1198          QCTNP(I,K)=QCTNP(I,K)+QCTEND                                           
1199          QITNP(I,K)=QITNP(I,K)+QITEND                                           
1200        ENDDO                                                                   
1201      ENDDO                                                                     
1202!                                                                               
1203!---- END OF VERTICAL DIFFUSION                                                 
1204!                                                                               
1205  690 CONTINUE                                                                   
1206!                                                                               
1207!-----CALCULATION OF NEW VALUES DUE TO VERTICAL EXCHANGE PROCESSES IS           
1208!     COMPLETED. THE FINAL STEP IS TO ADD THE TENDENCIES CALCULATED             
1209!     IN HIRPBL TO THOSE OF MM4.                                                 
1210                                                                                 
1211      DO 820 K=kts,kte
1212        NK=kme-K
1213        DO 820 I=its,ite
1214          U2DTEN(I,NK)=UTNP(I,K)
1215          V2DTEN(I,NK)=VTNP(I,K)
1216  820   CONTINUE                                                                 
1217!                                                                               
1218!     IF(J.EQ.1.AND.IN.GT.1)GOTO 860                                             
1219!SUE  JBGN=3                                                                     
1220!SUE  JEND=JLXM-1                                                               
1221
1222! change when nest
1223!SUE  JBGN=2                                                                   
1224!SUE  JEND=JLXM                                                               
1225
1226      JBGN=jts
1227      JEND=jte
1228      IBGN=its                                                                   
1229      IEND=ite
1230
1231!     IF(J.LT.JBGN.OR.J.GT.JEND)GOTO 860                                         
1232!SUE  IBGN=3                                                                     
1233!SUE  IEND=ILXM-1                                                               
1234
1235! change when nest
1236!SUE  IBGN=2                                                                   
1237!SUE  IEND=ILXM                                                               
1238
1239      DO 830 K=kts,kte
1240        NK=kme-K
1241        DO 830 I=IBGN,IEND                                                       
1242          T2DTEN(I,NK)=TTNP(I,K)
1243  830   CONTINUE                                                                 
1244!                                                                               
1245!     IF(IDRY.EQ.1)GOTO 860                                                 
1246      DO 840 K=kts,kte
1247        NK=kme-K
1248        DO 840 I=IBGN,IEND                                                       
1249          QV2DTEN(I,NK)=QTNP(I,K)
1250  840   CONTINUE                                                                 
1251                                                                                 
1252!     IF(IMOIST.EQ.1)GOTO 860
1253      DO 850 K=kts,kte
1254        NK=kme-K
1255        DO 850 I=IBGN,IEND
1256           QC2DTEN(I,NK)=QCTNP(I,K)
1257  850   CONTINUE
1258
1259      IF(flag_QI .AND. PRESENT( QI2DTEN ) ) THEN
1260        DO K=kts,kte
1261        NK=kme-K
1262          DO I=IBGN,IEND
1263             QI2DTEN(I,NK)=QITNP(I,K)
1264          ENDDO
1265        ENDDO
1266      ENDIF
1267
1268  860 CONTINUE                                                                   
1269!                                                                               
1270!-----APPLY ASSELIN FILTER TO TGD FOR LARGE TIME STEP:                           
1271!                                                                               
1272!     DO 885 I=its,ite
1273!       TSK(I)=TSK(I)*(PS(I)/100.)**ROVCP                                   
1274! 885 CONTINUE                                                                   
1275!                                                                               
1276  940 CONTINUE                                                                   
1277!                                                                               
1278! KPBL IS NEEDED FOR THE FDDA, AND SINCE THERE IS NO LONGER JUST ONE             
1279! LARGE "J LOOP" IT MUST BE STORED AS (I,J)...                                   
1280!                                                                               
1281! USE NEW DIAGNOSED PBL DEPTH (CALCULATED WITH brcr=0.0)
1282! PBL IS USED FOR OUTPUT AND NEXT-TIME-STEP BELJAARS CALC IN SFCLAY
1283      DO 950 I=its,ite
1284        KPBL1D(I)=KPBL0(I)                                                     
1285        PBL(I)=PBL0(I)
1286  950 CONTINUE                                                                   
1287
1288   END SUBROUTINE MRF2D
1289
1290!================================================================         
1291   SUBROUTINE TRIDI2(CL,CM,CU,R1,R2,AU,A1,A2,                   &
1292                     its,ite,kts,kte                            )
1293!----------------------------------------------------------------
1294   IMPLICIT NONE
1295!----------------------------------------------------------------
1296
1297   INTEGER, INTENT(IN )      ::     its,ite, kts,kte
1298                                   
1299   REAL, DIMENSION( its:ite, kts+1:kte+1 )                    , &
1300         INTENT(IN   )  ::                                  CL
1301
1302   REAL, DIMENSION( its:ite, kts:kte )                        , &
1303         INTENT(IN   )  ::                                  CM, &
1304                                                            R1, &
1305                                                            R2
1306   REAL, DIMENSION( its:ite, kts:kte )                        , &
1307         INTENT(INOUT)  ::                                  AU, &
1308                                                            CU, &
1309                                                            A1, &
1310                                                            A2
1311
1312   REAL    :: FK
1313   INTEGER :: I,K,L,N
1314
1315!----------------------------------------------------------------         
1316
1317   L=ite
1318   N=kte
1319
1320   DO I=its,L
1321     FK=1./CM(I,1)                                                           
1322     AU(I,1)=FK*CU(I,1)                                                       
1323     A1(I,1)=FK*R1(I,1)                                                       
1324     A2(I,1)=FK*R2(I,1)                                                       
1325   ENDDO                                                                     
1326   DO K=2,N-1
1327     DO I=its,L
1328       FK=1./(CM(I,K)-CL(I,K)*AU(I,K-1))                                     
1329       AU(I,K)=FK*CU(I,K)                                                     
1330       A1(I,K)=FK*(R1(I,K)-CL(I,K)*A1(I,K-1))                                 
1331       A2(I,K)=FK*(R2(I,K)-CL(I,K)*A2(I,K-1))                                 
1332     ENDDO                                                                   
1333   ENDDO                                                                     
1334   DO I=its,L
1335     FK=1./(CM(I,N)-CL(I,N)*AU(I,N-1))                                       
1336     A1(I,N)=FK*(R1(I,N)-CL(I,N)*A1(I,N-1))                                   
1337     A2(I,N)=FK*(R2(I,N)-CL(I,N)*A2(I,N-1))                                   
1338
1339   ENDDO                                                                     
1340   DO K=N-1,kts,-1                                                             
1341     DO I=its,L
1342       A1(I,K)=A1(I,K)-AU(I,K)*A1(I,K+1)                                     
1343       A2(I,K)=A2(I,K)-AU(I,K)*A2(I,K+1)                                     
1344     ENDDO                                                                   
1345   ENDDO                                                                     
1346
1347   END SUBROUTINE TRIDI2
1348     
1349!===================================================================
1350   SUBROUTINE mrfinit(RUBLTEN,RVBLTEN,RTHBLTEN,RQVBLTEN,           &
1351                      RQCBLTEN,RQIBLTEN,P_QI,P_FIRST_SCALAR,       &
1352                      restart, allowed_to_read ,                   &
1353                      ids, ide, jds, jde, kds, kde,                &
1354                      ims, ime, jms, jme, kms, kme,                &
1355                      its, ite, jts, jte, kts, kte                 )
1356!-------------------------------------------------------------------         
1357   IMPLICIT NONE
1358!-------------------------------------------------------------------         
1359   LOGICAL , INTENT(IN)          :: restart , allowed_to_read
1360   INTEGER , INTENT(IN)          ::  ids, ide, jds, jde, kds, kde, &
1361                                     ims, ime, jms, jme, kms, kme, &
1362                                     its, ite, jts, jte, kts, kte
1363   INTEGER , INTENT(IN)          ::  P_QI,P_FIRST_SCALAR
1364
1365   REAL , DIMENSION( ims:ime , kms:kme , jms:jme ) , INTENT(OUT) ::         &
1366                                                         RUBLTEN, &
1367                                                         RVBLTEN, &
1368                                                         RTHBLTEN, &
1369                                                         RQVBLTEN, &
1370                                                         RQCBLTEN, &
1371                                                         RQIBLTEN
1372   INTEGER :: i, j, k, itf, jtf, ktf
1373
1374   jtf=min0(jte,jde-1)
1375   ktf=min0(kte,kde-1)
1376   itf=min0(ite,ide-1)
1377
1378   IF(.not.restart)THEN
1379     DO j=jts,jtf
1380     DO k=kts,ktf
1381     DO i=its,itf
1382        RUBLTEN(i,k,j)=0.
1383        RVBLTEN(i,k,j)=0.
1384        RTHBLTEN(i,k,j)=0.
1385        RQVBLTEN(i,k,j)=0.
1386        RQCBLTEN(i,k,j)=0.
1387     ENDDO
1388     ENDDO
1389     ENDDO
1390   ENDIF
1391
1392   IF (P_QI .ge. P_FIRST_SCALAR .and. .not.restart) THEN
1393      DO j=jts,jtf
1394      DO k=kts,ktf
1395      DO i=its,itf
1396         RQIBLTEN(i,k,j)=0.
1397      ENDDO
1398      ENDDO
1399      ENDDO
1400   ENDIF
1401
1402   END SUBROUTINE mrfinit
1403
1404!-------------------------------------------------------------------         
1405
1406END MODULE module_bl_mrf
1407
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.