| [1] | 1 | ! |
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| 2 | MODULE coef_diff_turb_mod |
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| 3 | ! |
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| 4 | ! This module contains some procedures for calculation of the coefficients of the |
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| 5 | ! turbulent diffusion in the atmosphere and coefficients for turbulent diffusion |
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| 6 | ! at surface(cdrag) |
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| 7 | ! |
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| 8 | IMPLICIT NONE |
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| 9 | |
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| 10 | CONTAINS |
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| 11 | ! |
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| 12 | !**************************************************************************************** |
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| 13 | ! |
|---|
| 14 | SUBROUTINE coef_diff_turb(dtime, nsrf, knon, ni, & |
|---|
| 15 | ypaprs, ypplay, yu, yv, yq, yt, yts, yrugos, yqsurf, ycdragm, & |
|---|
| 16 | ycoefm, ycoefh ,yq2) |
|---|
| 17 | |
|---|
| 18 | USE dimphy |
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| 19 | ! |
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| 20 | ! Calculate coefficients(ycoefm, ycoefh) for turbulent diffusion in the |
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| 21 | ! atmosphere |
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| 22 | ! NB! No values are calculated between surface and the first model layer. |
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| 23 | ! ycoefm(:,1) and ycoefh(:,1) are not valid !!! |
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| 24 | ! |
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| 25 | ! |
|---|
| 26 | ! Input arguments |
|---|
| 27 | !**************************************************************************************** |
|---|
| 28 | REAL, INTENT(IN) :: dtime |
|---|
| 29 | INTEGER, INTENT(IN) :: nsrf, knon |
|---|
| 30 | INTEGER, DIMENSION(klon), INTENT(IN) :: ni |
|---|
| 31 | REAL, DIMENSION(klon,klev+1), INTENT(IN) :: ypaprs |
|---|
| 32 | REAL, DIMENSION(klon,klev), INTENT(IN) :: ypplay |
|---|
| 33 | REAL, DIMENSION(klon,klev), INTENT(IN) :: yu, yv |
|---|
| 34 | REAL, DIMENSION(klon,klev), INTENT(IN) :: yq, yt |
|---|
| 35 | REAL, DIMENSION(klon), INTENT(IN) :: yts, yrugos, yqsurf |
|---|
| 36 | REAL, DIMENSION(klon), INTENT(IN) :: ycdragm |
|---|
| 37 | |
|---|
| 38 | ! InOutput arguments |
|---|
| 39 | !**************************************************************************************** |
|---|
| 40 | REAL, DIMENSION(klon,klev+1), INTENT(INOUT):: yq2 |
|---|
| 41 | |
|---|
| 42 | ! Output arguments |
|---|
| 43 | !**************************************************************************************** |
|---|
| 44 | REAL, DIMENSION(klon,klev), INTENT(OUT) :: ycoefh |
|---|
| 45 | REAL, DIMENSION(klon,klev), INTENT(OUT) :: ycoefm |
|---|
| 46 | |
|---|
| 47 | ! Other local variables |
|---|
| 48 | !**************************************************************************************** |
|---|
| 49 | INTEGER :: k, i, j |
|---|
| 50 | REAL, DIMENSION(klon,klev) :: ycoefm0, ycoefh0, yzlay, yteta |
|---|
| 51 | REAL, DIMENSION(klon,klev+1) :: yzlev, q2diag, ykmm, ykmn, ykmq |
|---|
| 52 | REAL, DIMENSION(klon) :: yustar |
|---|
| 53 | |
|---|
| 54 | ! Include |
|---|
| 55 | !**************************************************************************************** |
|---|
| 56 | INCLUDE "clesphys.h" |
|---|
| 57 | INCLUDE "indicesol.h" |
|---|
| 58 | INCLUDE "iniprint.h" |
|---|
| 59 | INCLUDE "compbl.h" |
|---|
| 60 | INCLUDE "YOETHF.h" |
|---|
| 61 | INCLUDE "YOMCST.h" |
|---|
| 62 | |
|---|
| 63 | |
|---|
| 64 | !**************************************************************************************** |
|---|
| 65 | ! Calcul de coefficients de diffusion turbulent de l'atmosphere : |
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| 66 | ! ycoefm(:,2:klev), ycoefh(:,2:klev) |
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| 67 | ! |
|---|
| 68 | !**************************************************************************************** |
|---|
| 69 | |
|---|
| 70 | CALL coefkz(nsrf, knon, ypaprs, ypplay, & |
|---|
| 71 | ksta, ksta_ter, & |
|---|
| 72 | yts, yrugos, yu, yv, yt, yq, & |
|---|
| 73 | yqsurf, & |
|---|
| 74 | ycoefm, ycoefh) |
|---|
| 75 | |
|---|
| 76 | !**************************************************************************************** |
|---|
| 77 | ! Eventuelle recalcule des coeffeicients de diffusion turbulent de l'atmosphere : |
|---|
| 78 | ! ycoefm(:,2:klev), ycoefh(:,2:klev) |
|---|
| 79 | ! |
|---|
| 80 | !**************************************************************************************** |
|---|
| 81 | |
|---|
| 82 | IF (iflag_pbl.EQ.1) THEN |
|---|
| 83 | CALL coefkz2(nsrf, knon, ypaprs, ypplay, yt, & |
|---|
| 84 | ycoefm0, ycoefh0) |
|---|
| 85 | |
|---|
| 86 | DO k = 2, klev |
|---|
| 87 | DO i = 1, knon |
|---|
| 88 | ycoefm(i,k) = MAX(ycoefm(i,k),ycoefm0(i,k)) |
|---|
| 89 | ycoefh(i,k) = MAX(ycoefh(i,k),ycoefh0(i,k)) |
|---|
| 90 | ENDDO |
|---|
| 91 | ENDDO |
|---|
| 92 | ENDIF |
|---|
| 93 | |
|---|
| 94 | |
|---|
| 95 | !**************************************************************************************** |
|---|
| 96 | ! Calcul d'une diffusion minimale pour les conditions tres stables |
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| 97 | ! |
|---|
| 98 | !**************************************************************************************** |
|---|
| 99 | IF (ok_kzmin) THEN |
|---|
| 100 | CALL coefkzmin(knon,ypaprs,ypplay,yu,yv,yt,yq,ycdragm, & |
|---|
| 101 | ycoefm0,ycoefh0) |
|---|
| 102 | |
|---|
| 103 | DO k = 2, klev |
|---|
| 104 | DO i = 1, knon |
|---|
| 105 | ycoefm(i,k) = MAX(ycoefm(i,k),ycoefm0(i,k)) |
|---|
| 106 | ycoefh(i,k) = MAX(ycoefh(i,k),ycoefh0(i,k)) |
|---|
| 107 | ENDDO |
|---|
| 108 | ENDDO |
|---|
| 109 | |
|---|
| 110 | ENDIF |
|---|
| 111 | |
|---|
| 112 | |
|---|
| 113 | !**************************************************************************************** |
|---|
| 114 | ! MELLOR ET YAMADA adapte a Mars Richard Fournier et Frederic Hourdin |
|---|
| 115 | ! |
|---|
| 116 | !**************************************************************************************** |
|---|
| 117 | |
|---|
| 118 | IF (iflag_pbl.GE.3) THEN |
|---|
| 119 | |
|---|
| 120 | yzlay(1:knon,1)= & |
|---|
| 121 | RD*yt(1:knon,1)/(0.5*(ypaprs(1:knon,1)+ypplay(1:knon,1))) & |
|---|
| 122 | *(ypaprs(1:knon,1)-ypplay(1:knon,1))/RG |
|---|
| 123 | DO k=2,klev |
|---|
| 124 | DO i = 1, knon |
|---|
| 125 | yzlay(i,k)= & |
|---|
| 126 | yzlay(i,k-1)+RD*0.5*(yt(i,k-1)+yt(i,k)) & |
|---|
| 127 | /ypaprs(i,k)*(ypplay(i,k-1)-ypplay(i,k))/RG |
|---|
| 128 | END DO |
|---|
| 129 | END DO |
|---|
| 130 | |
|---|
| 131 | DO k=1,klev |
|---|
| 132 | DO i = 1, knon |
|---|
| 133 | yteta(i,k)= & |
|---|
| 134 | yt(i,k)*(ypaprs(i,1)/ypplay(i,k))**RKAPPA & |
|---|
| 135 | *(1.+0.61*yq(i,k)) |
|---|
| 136 | END DO |
|---|
| 137 | END DO |
|---|
| 138 | |
|---|
| 139 | yzlev(1:knon,1)=0. |
|---|
| 140 | yzlev(1:knon,klev+1)=2.*yzlay(1:knon,klev)-yzlay(1:knon,klev-1) |
|---|
| 141 | DO k=2,klev |
|---|
| 142 | DO i = 1, knon |
|---|
| 143 | yzlev(i,k)=0.5*(yzlay(i,k)+yzlay(i,k-1)) |
|---|
| 144 | END DO |
|---|
| 145 | END DO |
|---|
| 146 | |
|---|
| 147 | !!$!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! |
|---|
| 148 | !!$! Pour memoire, le papier Hourdin et al. 2002 a ete obtenur avec un |
|---|
| 149 | !!$! bug sur les coefficients de surface : |
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| 150 | !!$! ycdragh(1:knon) = ycoefm(1:knon,1) |
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| 151 | !!$! ycdragm(1:knon) = ycoefh(1:knon,1) |
|---|
| 152 | !!$!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! |
|---|
| 153 | CALL ustarhb(knon,yu,yv,ycdragm, yustar) |
|---|
| 154 | |
|---|
| 155 | IF (prt_level > 9) THEN |
|---|
| 156 | WRITE(lunout,*) 'USTAR = ',yustar |
|---|
| 157 | ENDIF |
|---|
| 158 | |
|---|
| 159 | ! iflag_pbl peut etre utilise comme longuer de melange |
|---|
| 160 | IF (iflag_pbl.GE.11) THEN |
|---|
| 161 | CALL vdif_kcay(knon,dtime,RG,RD,ypaprs,yt, & |
|---|
| 162 | yzlev,yzlay,yu,yv,yteta, & |
|---|
| 163 | ycdragm,yq2,q2diag,ykmm,ykmn,yustar, & |
|---|
| 164 | iflag_pbl) |
|---|
| 165 | ELSE |
|---|
| 166 | CALL yamada4(knon,dtime,RG,RD,ypaprs,yt, & |
|---|
| 167 | yzlev,yzlay,yu,yv,yteta, & |
|---|
| 168 | ycdragm,yq2,ykmm,ykmn,ykmq,yustar, & |
|---|
| 169 | iflag_pbl) |
|---|
| 170 | ENDIF |
|---|
| 171 | |
|---|
| 172 | ycoefm(1:knon,2:klev)=ykmm(1:knon,2:klev) |
|---|
| 173 | ycoefh(1:knon,2:klev)=ykmn(1:knon,2:klev) |
|---|
| 174 | |
|---|
| 175 | ENDIF !(iflag_pbl.ge.3) |
|---|
| 176 | |
|---|
| 177 | END SUBROUTINE coef_diff_turb |
|---|
| 178 | ! |
|---|
| 179 | !**************************************************************************************** |
|---|
| 180 | ! |
|---|
| 181 | SUBROUTINE coefkz(nsrf, knon, paprs, pplay, & |
|---|
| 182 | ksta, ksta_ter, & |
|---|
| 183 | ts, rugos, & |
|---|
| 184 | u,v,t,q, & |
|---|
| 185 | qsurf, & |
|---|
| 186 | pcfm, pcfh) |
|---|
| 187 | |
|---|
| 188 | USE dimphy |
|---|
| 189 | |
|---|
| 190 | !====================================================================== |
|---|
| 191 | ! Auteur(s) F. Hourdin, M. Forichon, Z.X. Li (LMD/CNRS) date: 19930922 |
|---|
| 192 | ! (une version strictement identique a l'ancien modele) |
|---|
| 193 | ! Objet: calculer le coefficient du frottement du sol (Cdrag) et les |
|---|
| 194 | ! coefficients d'echange turbulent dans l'atmosphere. |
|---|
| 195 | ! Arguments: |
|---|
| 196 | ! nsrf-----input-I- indicateur de la nature du sol |
|---|
| 197 | ! knon-----input-I- nombre de points a traiter |
|---|
| 198 | ! paprs----input-R- pregssion a chaque intercouche (en Pa) |
|---|
| 199 | ! pplay----input-R- pression au milieu de chaque couche (en Pa) |
|---|
| 200 | ! ts-------input-R- temperature du sol (en Kelvin) |
|---|
| 201 | ! rugos----input-R- longeur de rugosite (en m) |
|---|
| 202 | ! u--------input-R- vitesse u |
|---|
| 203 | ! v--------input-R- vitesse v |
|---|
| 204 | ! t--------input-R- temperature (K) |
|---|
| 205 | ! q--------input-R- vapeur d'eau (kg/kg) |
|---|
| 206 | ! |
|---|
| 207 | ! pcfm-----output-R- coefficients a calculer (vitesse) |
|---|
| 208 | ! pcfh-----output-R- coefficients a calculer (chaleur et humidite) |
|---|
| 209 | !====================================================================== |
|---|
| 210 | INCLUDE "YOETHF.h" |
|---|
| 211 | INCLUDE "FCTTRE.h" |
|---|
| 212 | INCLUDE "iniprint.h" |
|---|
| 213 | INCLUDE "indicesol.h" |
|---|
| 214 | INCLUDE "compbl.h" |
|---|
| 215 | INCLUDE "YOMCST.h" |
|---|
| 216 | ! |
|---|
| 217 | ! Arguments: |
|---|
| 218 | ! |
|---|
| 219 | INTEGER, INTENT(IN) :: knon, nsrf |
|---|
| 220 | REAL, INTENT(IN) :: ksta, ksta_ter |
|---|
| 221 | REAL, DIMENSION(klon), INTENT(IN) :: ts |
|---|
| 222 | REAL, DIMENSION(klon,klev+1), INTENT(IN) :: paprs |
|---|
| 223 | REAL, DIMENSION(klon,klev), INTENT(IN) :: pplay |
|---|
| 224 | REAL, DIMENSION(klon,klev), INTENT(IN) :: u, v, t, q |
|---|
| 225 | REAL, DIMENSION(klon), INTENT(IN) :: rugos |
|---|
| 226 | REAL, DIMENSION(klon), INTENT(IN) :: qsurf |
|---|
| 227 | |
|---|
| 228 | REAL, DIMENSION(klon,klev), INTENT(OUT) :: pcfm, pcfh |
|---|
| 229 | |
|---|
| 230 | ! |
|---|
| 231 | ! Local variables: |
|---|
| 232 | ! |
|---|
| 233 | INTEGER, DIMENSION(klon) :: itop ! numero de couche du sommet de la couche limite |
|---|
| 234 | ! |
|---|
| 235 | ! Quelques constantes et options: |
|---|
| 236 | ! |
|---|
| 237 | REAL, PARAMETER :: cepdu2=0.1**2 |
|---|
| 238 | REAL, PARAMETER :: CKAP=0.4 |
|---|
| 239 | REAL, PARAMETER :: cb=5.0 |
|---|
| 240 | REAL, PARAMETER :: cc=5.0 |
|---|
| 241 | REAL, PARAMETER :: cd=5.0 |
|---|
| 242 | REAL, PARAMETER :: clam=160.0 |
|---|
| 243 | REAL, PARAMETER :: ratqs=0.05 ! largeur de distribution de vapeur d'eau |
|---|
| 244 | LOGICAL, PARAMETER :: richum=.TRUE. ! utilise le nombre de Richardson humide |
|---|
| 245 | REAL, PARAMETER :: ric=0.4 ! nombre de Richardson critique |
|---|
| 246 | REAL, PARAMETER :: prandtl=0.4 |
|---|
| 247 | REAL kstable ! diffusion minimale (situation stable) |
|---|
| 248 | ! GKtest |
|---|
| 249 | ! PARAMETER (kstable=1.0e-10) |
|---|
| 250 | !IM: 261103 REAL kstable_ter, kstable_sinon |
|---|
| 251 | !IM: 211003 cf GK PARAMETER (kstable_ter = 1.0e-6) |
|---|
| 252 | !IM: 261103 PARAMETER (kstable_ter = 1.0e-8) |
|---|
| 253 | !IM: 261103 PARAMETER (kstable_ter = 1.0e-10) |
|---|
| 254 | !IM: 261103 PARAMETER (kstable_sinon = 1.0e-10) |
|---|
| 255 | ! fin GKtest |
|---|
| 256 | REAL, PARAMETER :: mixlen=35.0 ! constante controlant longueur de melange |
|---|
| 257 | INTEGER isommet ! le sommet de la couche limite |
|---|
| 258 | LOGICAL, PARAMETER :: tvirtu=.TRUE. ! calculer Ri d'une maniere plus performante |
|---|
| 259 | LOGICAL, PARAMETER :: opt_ec=.FALSE.! formule du Centre Europeen dans l'atmosphere |
|---|
| 260 | |
|---|
| 261 | ! |
|---|
| 262 | ! Variables locales: |
|---|
| 263 | INTEGER i, k !IM 120704 |
|---|
| 264 | REAL zgeop(klon,klev) |
|---|
| 265 | REAL zmgeom(klon) |
|---|
| 266 | REAL zri(klon) |
|---|
| 267 | REAL zl2(klon) |
|---|
| 268 | REAL zdphi, zdu2, ztvd, ztvu, zcdn |
|---|
| 269 | REAL zscf |
|---|
| 270 | REAL zt, zq, zdelta, zcvm5, zcor, zqs, zfr, zdqs |
|---|
| 271 | REAL z2geomf, zalh2, zalm2, zscfh, zscfm |
|---|
| 272 | REAL, PARAMETER :: t_coup=273.15 |
|---|
| 273 | LOGICAL, PARAMETER :: check=.FALSE. |
|---|
| 274 | ! |
|---|
| 275 | ! contre-gradient pour la chaleur sensible: Kelvin/metre |
|---|
| 276 | REAL gamt(2:klev) |
|---|
| 277 | |
|---|
| 278 | LOGICAL, SAVE :: appel1er=.TRUE. |
|---|
| 279 | !$OMP THREADPRIVATE(appel1er) |
|---|
| 280 | ! |
|---|
| 281 | ! Fonctions thermodynamiques et fonctions d'instabilite |
|---|
| 282 | REAL fsta, fins, x |
|---|
| 283 | |
|---|
| 284 | fsta(x) = 1.0 / (1.0+10.0*x*(1+8.0*x)) |
|---|
| 285 | fins(x) = SQRT(1.0-18.0*x) |
|---|
| 286 | |
|---|
| 287 | isommet=klev |
|---|
| 288 | |
|---|
| 289 | IF (appel1er) THEN |
|---|
| 290 | IF (prt_level > 9) THEN |
|---|
| 291 | WRITE(lunout,*)'coefkz, opt_ec:', opt_ec |
|---|
| 292 | WRITE(lunout,*)'coefkz, richum:', richum |
|---|
| 293 | IF (richum) WRITE(lunout,*)'coefkz, ratqs:', ratqs |
|---|
| 294 | WRITE(lunout,*)'coefkz, isommet:', isommet |
|---|
| 295 | WRITE(lunout,*)'coefkz, tvirtu:', tvirtu |
|---|
| 296 | appel1er = .FALSE. |
|---|
| 297 | ENDIF |
|---|
| 298 | ENDIF |
|---|
| 299 | ! |
|---|
| 300 | ! Initialiser les sorties |
|---|
| 301 | ! |
|---|
| 302 | DO k = 1, klev |
|---|
| 303 | DO i = 1, knon |
|---|
| 304 | pcfm(i,k) = 0.0 |
|---|
| 305 | pcfh(i,k) = 0.0 |
|---|
| 306 | ENDDO |
|---|
| 307 | ENDDO |
|---|
| 308 | DO i = 1, knon |
|---|
| 309 | itop(i) = 0 |
|---|
| 310 | ENDDO |
|---|
| 311 | |
|---|
| 312 | ! |
|---|
| 313 | ! Prescrire la valeur de contre-gradient |
|---|
| 314 | ! |
|---|
| 315 | IF (iflag_pbl.EQ.1) THEN |
|---|
| 316 | DO k = 3, klev |
|---|
| 317 | gamt(k) = -1.0E-03 |
|---|
| 318 | ENDDO |
|---|
| 319 | gamt(2) = -2.5E-03 |
|---|
| 320 | ELSE |
|---|
| 321 | DO k = 2, klev |
|---|
| 322 | gamt(k) = 0.0 |
|---|
| 323 | ENDDO |
|---|
| 324 | ENDIF |
|---|
| 325 | !IM cf JLD/ GKtest |
|---|
| 326 | IF ( nsrf .NE. is_oce ) THEN |
|---|
| 327 | !IM 261103 kstable = kstable_ter |
|---|
| 328 | kstable = ksta_ter |
|---|
| 329 | ELSE |
|---|
| 330 | !IM 261103 kstable = kstable_sinon |
|---|
| 331 | kstable = ksta |
|---|
| 332 | ENDIF |
|---|
| 333 | !IM cf JLD/ GKtest fin |
|---|
| 334 | |
|---|
| 335 | ! |
|---|
| 336 | ! Calculer les geopotentiels de chaque couche |
|---|
| 337 | ! |
|---|
| 338 | DO i = 1, knon |
|---|
| 339 | zgeop(i,1) = RD * t(i,1) / (0.5*(paprs(i,1)+pplay(i,1))) & |
|---|
| 340 | * (paprs(i,1)-pplay(i,1)) |
|---|
| 341 | ENDDO |
|---|
| 342 | DO k = 2, klev |
|---|
| 343 | DO i = 1, knon |
|---|
| 344 | zgeop(i,k) = zgeop(i,k-1) & |
|---|
| 345 | + RD * 0.5*(t(i,k-1)+t(i,k)) / paprs(i,k) & |
|---|
| 346 | * (pplay(i,k-1)-pplay(i,k)) |
|---|
| 347 | ENDDO |
|---|
| 348 | ENDDO |
|---|
| 349 | |
|---|
| 350 | ! |
|---|
| 351 | ! Calculer les coefficients turbulents dans l'atmosphere |
|---|
| 352 | ! |
|---|
| 353 | DO i = 1, knon |
|---|
| 354 | itop(i) = isommet |
|---|
| 355 | ENDDO |
|---|
| 356 | |
|---|
| 357 | |
|---|
| 358 | DO k = 2, isommet |
|---|
| 359 | DO i = 1, knon |
|---|
| 360 | zdu2=MAX(cepdu2,(u(i,k)-u(i,k-1))**2 & |
|---|
| 361 | +(v(i,k)-v(i,k-1))**2) |
|---|
| 362 | zmgeom(i)=zgeop(i,k)-zgeop(i,k-1) |
|---|
| 363 | zdphi =zmgeom(i) / 2.0 |
|---|
| 364 | zt = (t(i,k)+t(i,k-1)) * 0.5 |
|---|
| 365 | zq = (q(i,k)+q(i,k-1)) * 0.5 |
|---|
| 366 | |
|---|
| 367 | ! |
|---|
| 368 | ! Calculer Qs et dQs/dT: |
|---|
| 369 | ! |
|---|
| 370 | IF (thermcep) THEN |
|---|
| 371 | zdelta = MAX(0.,SIGN(1.,RTT-zt)) |
|---|
| 372 | zcvm5 = R5LES*RLVTT/RCPD/(1.0+RVTMP2*zq)*(1.-zdelta) & |
|---|
| 373 | + R5IES*RLSTT/RCPD/(1.0+RVTMP2*zq)*zdelta |
|---|
| 374 | zqs = R2ES * FOEEW(zt,zdelta) / pplay(i,k) |
|---|
| 375 | zqs = MIN(0.5,zqs) |
|---|
| 376 | zcor = 1./(1.-RETV*zqs) |
|---|
| 377 | zqs = zqs*zcor |
|---|
| 378 | zdqs = FOEDE(zt,zdelta,zcvm5,zqs,zcor) |
|---|
| 379 | ELSE |
|---|
| 380 | IF (zt .LT. t_coup) THEN |
|---|
| 381 | zqs = qsats(zt) / pplay(i,k) |
|---|
| 382 | zdqs = dqsats(zt,zqs) |
|---|
| 383 | ELSE |
|---|
| 384 | zqs = qsatl(zt) / pplay(i,k) |
|---|
| 385 | zdqs = dqsatl(zt,zqs) |
|---|
| 386 | ENDIF |
|---|
| 387 | ENDIF |
|---|
| 388 | ! |
|---|
| 389 | ! calculer la fraction nuageuse (processus humide): |
|---|
| 390 | ! |
|---|
| 391 | zfr = (zq+ratqs*zq-zqs) / (2.0*ratqs*zq) |
|---|
| 392 | zfr = MAX(0.0,MIN(1.0,zfr)) |
|---|
| 393 | IF (.NOT.richum) zfr = 0.0 |
|---|
| 394 | ! |
|---|
| 395 | ! calculer le nombre de Richardson: |
|---|
| 396 | ! |
|---|
| 397 | IF (tvirtu) THEN |
|---|
| 398 | ztvd =( t(i,k) & |
|---|
| 399 | + zdphi/RCPD/(1.+RVTMP2*zq) & |
|---|
| 400 | *( (1.-zfr) + zfr*(1.+RLVTT*zqs/RD/zt)/(1.+zdqs) ) & |
|---|
| 401 | )*(1.+RETV*q(i,k)) |
|---|
| 402 | ztvu =( t(i,k-1) & |
|---|
| 403 | - zdphi/RCPD/(1.+RVTMP2*zq) & |
|---|
| 404 | *( (1.-zfr) + zfr*(1.+RLVTT*zqs/RD/zt)/(1.+zdqs) ) & |
|---|
| 405 | )*(1.+RETV*q(i,k-1)) |
|---|
| 406 | zri(i) =zmgeom(i)*(ztvd-ztvu)/(zdu2*0.5*(ztvd+ztvu)) |
|---|
| 407 | zri(i) = zri(i) & |
|---|
| 408 | + zmgeom(i)*zmgeom(i)/RG*gamt(k) & |
|---|
| 409 | *(paprs(i,k)/101325.0)**RKAPPA & |
|---|
| 410 | /(zdu2*0.5*(ztvd+ztvu)) |
|---|
| 411 | |
|---|
| 412 | ELSE ! calcul de Ridchardson compatible LMD5 |
|---|
| 413 | |
|---|
| 414 | zri(i) =(RCPD*(t(i,k)-t(i,k-1)) & |
|---|
| 415 | -RD*0.5*(t(i,k)+t(i,k-1))/paprs(i,k) & |
|---|
| 416 | *(pplay(i,k)-pplay(i,k-1)) & |
|---|
| 417 | )*zmgeom(i)/(zdu2*0.5*RCPD*(t(i,k-1)+t(i,k))) |
|---|
| 418 | zri(i) = zri(i) + & |
|---|
| 419 | zmgeom(i)*zmgeom(i)*gamt(k)/RG & |
|---|
| 420 | *(paprs(i,k)/101325.0)**RKAPPA & |
|---|
| 421 | /(zdu2*0.5*(t(i,k-1)+t(i,k))) |
|---|
| 422 | ENDIF |
|---|
| 423 | ! |
|---|
| 424 | ! finalement, les coefficients d'echange sont obtenus: |
|---|
| 425 | ! |
|---|
| 426 | zcdn=SQRT(zdu2) / zmgeom(i) * RG |
|---|
| 427 | |
|---|
| 428 | IF (opt_ec) THEN |
|---|
| 429 | z2geomf=zgeop(i,k-1)+zgeop(i,k) |
|---|
| 430 | zalm2=(0.5*ckap/RG*z2geomf & |
|---|
| 431 | /(1.+0.5*ckap/rg/clam*z2geomf))**2 |
|---|
| 432 | zalh2=(0.5*ckap/rg*z2geomf & |
|---|
| 433 | /(1.+0.5*ckap/RG/(clam*SQRT(1.5*cd))*z2geomf))**2 |
|---|
| 434 | IF (zri(i).LT.0.0) THEN ! situation instable |
|---|
| 435 | zscf = ((zgeop(i,k)/zgeop(i,k-1))**(1./3.)-1.)**3 & |
|---|
| 436 | / (zmgeom(i)/RG)**3 / (zgeop(i,k-1)/RG) |
|---|
| 437 | zscf = SQRT(-zri(i)*zscf) |
|---|
| 438 | zscfm = 1.0 / (1.0+3.0*cb*cc*zalm2*zscf) |
|---|
| 439 | zscfh = 1.0 / (1.0+3.0*cb*cc*zalh2*zscf) |
|---|
| 440 | pcfm(i,k)=zcdn*zalm2*(1.-2.0*cb*zri(i)*zscfm) |
|---|
| 441 | pcfh(i,k)=zcdn*zalh2*(1.-3.0*cb*zri(i)*zscfh) |
|---|
| 442 | ELSE ! situation stable |
|---|
| 443 | zscf=SQRT(1.+cd*zri(i)) |
|---|
| 444 | pcfm(i,k)=zcdn*zalm2/(1.+2.0*cb*zri(i)/zscf) |
|---|
| 445 | pcfh(i,k)=zcdn*zalh2/(1.+3.0*cb*zri(i)*zscf) |
|---|
| 446 | ENDIF |
|---|
| 447 | ELSE |
|---|
| 448 | zl2(i)=(mixlen*MAX(0.0,(paprs(i,k)-paprs(i,itop(i)+1)) & |
|---|
| 449 | /(paprs(i,2)-paprs(i,itop(i)+1)) ))**2 |
|---|
| 450 | pcfm(i,k)=SQRT(MAX(zcdn*zcdn*(ric-zri(i))/ric, kstable)) |
|---|
| 451 | pcfm(i,k)= zl2(i)* pcfm(i,k) |
|---|
| 452 | pcfh(i,k) = pcfm(i,k) /prandtl ! h et m different |
|---|
| 453 | ENDIF |
|---|
| 454 | ENDDO |
|---|
| 455 | ENDDO |
|---|
| 456 | |
|---|
| 457 | ! |
|---|
| 458 | ! Au-dela du sommet, pas de diffusion turbulente: |
|---|
| 459 | ! |
|---|
| 460 | DO i = 1, knon |
|---|
| 461 | IF (itop(i)+1 .LE. klev) THEN |
|---|
| 462 | DO k = itop(i)+1, klev |
|---|
| 463 | pcfh(i,k) = 0.0 |
|---|
| 464 | pcfm(i,k) = 0.0 |
|---|
| 465 | ENDDO |
|---|
| 466 | ENDIF |
|---|
| 467 | ENDDO |
|---|
| 468 | |
|---|
| 469 | END SUBROUTINE coefkz |
|---|
| 470 | ! |
|---|
| 471 | !**************************************************************************************** |
|---|
| 472 | ! |
|---|
| 473 | SUBROUTINE coefkz2(nsrf, knon, paprs, pplay,t, & |
|---|
| 474 | pcfm, pcfh) |
|---|
| 475 | |
|---|
| 476 | USE dimphy |
|---|
| 477 | |
|---|
| 478 | !====================================================================== |
|---|
| 479 | ! J'introduit un peu de diffusion sauf dans les endroits |
|---|
| 480 | ! ou une forte inversion est presente |
|---|
| 481 | ! On peut dire qu'il represente la convection peu profonde |
|---|
| 482 | ! |
|---|
| 483 | ! Arguments: |
|---|
| 484 | ! nsrf-----input-I- indicateur de la nature du sol |
|---|
| 485 | ! knon-----input-I- nombre de points a traiter |
|---|
| 486 | ! paprs----input-R- pression a chaque intercouche (en Pa) |
|---|
| 487 | ! pplay----input-R- pression au milieu de chaque couche (en Pa) |
|---|
| 488 | ! t--------input-R- temperature (K) |
|---|
| 489 | ! |
|---|
| 490 | ! pcfm-----output-R- coefficients a calculer (vitesse) |
|---|
| 491 | ! pcfh-----output-R- coefficients a calculer (chaleur et humidite) |
|---|
| 492 | !====================================================================== |
|---|
| 493 | ! |
|---|
| 494 | ! Arguments: |
|---|
| 495 | ! |
|---|
| 496 | INTEGER, INTENT(IN) :: knon, nsrf |
|---|
| 497 | REAL, DIMENSION(klon, klev+1), INTENT(IN) :: paprs |
|---|
| 498 | REAL, DIMENSION(klon, klev), INTENT(IN) :: pplay |
|---|
| 499 | REAL, DIMENSION(klon, klev), INTENT(IN) :: t(klon,klev) |
|---|
| 500 | |
|---|
| 501 | REAL, DIMENSION(klon, klev), INTENT(OUT) :: pcfm, pcfh |
|---|
| 502 | ! |
|---|
| 503 | ! Quelques constantes et options: |
|---|
| 504 | ! |
|---|
| 505 | REAL, PARAMETER :: prandtl=0.4 |
|---|
| 506 | REAL, PARAMETER :: kstable=0.002 |
|---|
| 507 | ! REAL, PARAMETER :: kstable=0.001 |
|---|
| 508 | REAL, PARAMETER :: mixlen=35.0 ! constante controlant longueur de melange |
|---|
| 509 | REAL, PARAMETER :: seuil=-0.02 ! au-dela l'inversion est consideree trop faible |
|---|
| 510 | ! PARAMETER (seuil=-0.04) |
|---|
| 511 | ! PARAMETER (seuil=-0.06) |
|---|
| 512 | ! PARAMETER (seuil=-0.09) |
|---|
| 513 | |
|---|
| 514 | ! |
|---|
| 515 | ! Variables locales: |
|---|
| 516 | ! |
|---|
| 517 | INTEGER i, k, invb(knon) |
|---|
| 518 | REAL zl2(knon) |
|---|
| 519 | REAL zdthmin(knon), zdthdp |
|---|
| 520 | |
|---|
| 521 | INCLUDE "indicesol.h" |
|---|
| 522 | INCLUDE "YOMCST.h" |
|---|
| 523 | ! |
|---|
| 524 | ! Initialiser les sorties |
|---|
| 525 | ! |
|---|
| 526 | DO k = 1, klev |
|---|
| 527 | DO i = 1, knon |
|---|
| 528 | pcfm(i,k) = 0.0 |
|---|
| 529 | pcfh(i,k) = 0.0 |
|---|
| 530 | ENDDO |
|---|
| 531 | ENDDO |
|---|
| 532 | |
|---|
| 533 | ! |
|---|
| 534 | ! Chercher la zone d'inversion forte |
|---|
| 535 | ! |
|---|
| 536 | DO i = 1, knon |
|---|
| 537 | invb(i) = klev |
|---|
| 538 | zdthmin(i)=0.0 |
|---|
| 539 | ENDDO |
|---|
| 540 | DO k = 2, klev/2-1 |
|---|
| 541 | DO i = 1, knon |
|---|
| 542 | zdthdp = (t(i,k)-t(i,k+1))/(pplay(i,k)-pplay(i,k+1)) & |
|---|
| 543 | - RD * 0.5*(t(i,k)+t(i,k+1))/RCPD/paprs(i,k+1) |
|---|
| 544 | zdthdp = zdthdp * 100.0 |
|---|
| 545 | IF (pplay(i,k).GT.0.8*paprs(i,1) .AND. & |
|---|
| 546 | zdthdp.LT.zdthmin(i) ) THEN |
|---|
| 547 | zdthmin(i) = zdthdp |
|---|
| 548 | invb(i) = k |
|---|
| 549 | ENDIF |
|---|
| 550 | ENDDO |
|---|
| 551 | ENDDO |
|---|
| 552 | |
|---|
| 553 | ! |
|---|
| 554 | ! Introduire une diffusion: |
|---|
| 555 | ! |
|---|
| 556 | IF ( nsrf.EQ.is_oce ) THEN |
|---|
| 557 | DO k = 2, klev |
|---|
| 558 | DO i = 1, knon |
|---|
| 559 | !IM cf FH/GK IF ( (nsrf.NE.is_oce) .OR. ! si ce n'est pas sur l'ocean |
|---|
| 560 | !IM cf FH/GK . (invb(i).EQ.klev) .OR. ! s'il n'y a pas d'inversion |
|---|
| 561 | !IM cf JLD/ GKtest TERkz2 |
|---|
| 562 | ! IF ( (nsrf.EQ.is_ter) .OR. ! si on est sur la terre |
|---|
| 563 | ! fin GKtest |
|---|
| 564 | |
|---|
| 565 | |
|---|
| 566 | ! s'il n'y a pas d'inversion ou si l'inversion est trop faible |
|---|
| 567 | ! IF ( (nsrf.EQ.is_oce) .AND. & |
|---|
| 568 | IF ( (invb(i).EQ.klev) .OR. (zdthmin(i).GT.seuil) ) THEN |
|---|
| 569 | zl2(i)=(mixlen*MAX(0.0,(paprs(i,k)-paprs(i,klev+1)) & |
|---|
| 570 | /(paprs(i,2)-paprs(i,klev+1)) ))**2 |
|---|
| 571 | pcfm(i,k)= zl2(i)* kstable |
|---|
| 572 | pcfh(i,k) = pcfm(i,k) /prandtl ! h et m different |
|---|
| 573 | ENDIF |
|---|
| 574 | ENDDO |
|---|
| 575 | ENDDO |
|---|
| 576 | ENDIF |
|---|
| 577 | |
|---|
| 578 | END SUBROUTINE coefkz2 |
|---|
| 579 | ! |
|---|
| 580 | !**************************************************************************************** |
|---|
| 581 | ! |
|---|
| 582 | END MODULE coef_diff_turb_mod |
|---|
