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revision 190 by guez, Thu Apr 14 15:15:56 2016 UTC revision 195 by guez, Wed May 18 17:56:44 2016 UTC
# Line 4  module cv30_mixing_m Line 4  module cv30_mixing_m
4    
5  contains  contains
6    
7    SUBROUTINE cv30_mixing(nloc, ncum, nd, na, icb, nk, inb, t, rr, rs, u, v, h, &    SUBROUTINE cv30_mixing(icb, nk, inb, t, rr, rs, u, v, h, lv, hp, ep, clw, &
8         lv, hp, ep, clw, m, sig, ment, qent, uent, vent, nent, sij, elij, &         m, sig, ment, qent, uent, vent, nent, sij, elij, ments, qents)
9         ments, qents)  
10      use cv30_param_m      ! MIXING
     use cv_thermo_m  
11    
     !  
12      ! a faire:      ! a faire:
13      ! - changer rr(il, 1) -> qnk(il)      ! - changer rr(il, 1) -> qnk(il)
14      ! - vectorisation de la partie normalisation des flux (do 789)      ! - vectorisation de la partie normalisation des flux (do 789)
15      !  
16        use cv30_param_m, only: minorig, nl
17        use cv_thermo_m, only: cpd, cpv, rrv
18        USE dimphy, ONLY: klev, klon
19    
20      ! inputs:      ! inputs:
21      integer, intent(in):: ncum, nd, na, nloc      integer, intent(in):: icb(:), nk(:), inb(:) ! (ncum)
22      integer, intent(in):: icb(nloc), inb(nloc), nk(nloc)      real t(klon, klev), rr(klon, klev), rs(klon, klev)
23      real sig(nloc, nd)      real u(klon, klev), v(klon, klev)
24      real t(nloc, nd), rr(nloc, nd), rs(nloc, nd)      real h(klon, klev), lv(klon, klev), hp(klon, klev)
25      real u(nloc, nd), v(nloc, nd)      real ep(klon, klev), clw(klon, klev)
26      real lv(nloc, na), h(nloc, na), hp(nloc, na)      real m(klon, klev) ! input of convect3
27      real ep(nloc, na), clw(nloc, na)      real sig(klon, klev)
     real m(nloc, na) ! input of convect3  
28    
29      ! outputs:      ! outputs:
30      real ment(nloc, na, na), qent(nloc, na, na)      real ment(klon, klev, klev), qent(klon, klev, klev)
31      real uent(nloc, na, na), vent(nloc, na, na)      real uent(klon, klev, klev), vent(klon, klev, klev)
32      real sij(nloc, na, na), elij(nloc, na, na)      integer nent(klon, klev)
33      real ments(nloc, nd, nd), qents(nloc, nd, nd)      real sij(klon, klev, klev), elij(klon, klev, klev)
34      integer nent(nloc, nd)      real ments(klon, klev, klev), qents(klon, klev, klev)
35    
36      ! local variables:      ! Local:
37      integer i, j, k, il, im, jm      integer ncum, i, j, k, il, im, jm
38      integer num1, num2      integer num1, num2
39      real rti, bf2, anum, denom, dei, altem, cwat, stemp, qp      real rti, bf2, anum, denom, dei, altem, cwat, stemp, qp
40      real alt, smid, sjmin, sjmax, delp, delm      real alt, smid, sjmin, sjmax, delp, delm
41      real asij(nloc), smax(nloc), scrit(nloc)      real asij(klon), smax(klon), scrit(klon)
42      real asum(nloc, nd), bsum(nloc, nd), csum(nloc, nd)      real asum(klon, klev), bsum(klon, klev), csum(klon, klev)
43      real wgh      real wgh
44      real zm(nloc, na)      real zm(klon, klev)
45      logical lwork(nloc)      logical lwork(klon)
46    
47        !-------------------------------------------------------------------------
48    
49        ncum = size(icb)
50    
51      ! INITIALIZE VARIOUS ARRAYS USED IN THE COMPUTATIONS      ! INITIALIZE VARIOUS ARRAYS USED IN THE COMPUTATIONS
52    
53      do j=1, nl      do j = 1, nl
54         do i=1, ncum         do i = 1, ncum
55            nent(i, j)=0            nent(i, j) = 0
           ! in convect3, m is computed in cv30_closure  
           ! ori m(i, 1)=0.0  
56         end do         end do
57      end do      end do
58    
59      do j=1, nl      do j = 1, nl
60         do k=1, nl         do k = 1, nl
61            do i=1, ncum            do i = 1, ncum
62               qent(i, k, j)=rr(i, j)               qent(i, k, j) = rr(i, j)
63               uent(i, k, j)=u(i, j)               uent(i, k, j) = u(i, j)
64               vent(i, k, j)=v(i, j)               vent(i, k, j) = v(i, j)
65               elij(i, k, j)=0.0               elij(i, k, j) = 0.0
              !ym ment(i, k, j)=0.0  
              !ym sij(i, k, j)=0.0  
66            end do            end do
67         end do         end do
68      end do      end do
69    
70      !ym      ment(1:ncum, 1:klev, 1:klev) = 0.0
71      ment(1:ncum, 1:nd, 1:nd)=0.0      sij(1:ncum, 1:klev, 1:klev) = 0.0
     sij(1:ncum, 1:nd, 1:nd)=0.0  
72    
73      zm(:, :)=0.      zm(:, :) = 0.
74    
75      ! CALCULATE ENTRAINED AIR MASS FLUX (ment), TOTAL WATER MIXING      ! CALCULATE ENTRAINED AIR MASS FLUX (ment), TOTAL WATER MIXING
76      ! RATIO (QENT), TOTAL CONDENSED WATER (elij), AND MIXING      ! RATIO (QENT), TOTAL CONDENSED WATER (elij), AND MIXING
77      ! FRACTION (sij)      ! FRACTION (sij)
78    
79      do i=minorig+1, nl      do i = minorig + 1, nl
80    
81         do j=minorig, nl         do j = minorig, nl
82            do il=1, ncum            do il = 1, ncum
83               if((i >= icb(il)).and.(i <= inb(il)).and. &               if((i >= icb(il)).and.(i <= inb(il)).and. &
84                    (j >= (icb(il)-1)).and.(j <= inb(il)))then                    (j >= (icb(il) - 1)).and.(j <= inb(il)))then
85    
86                  rti=rr(il, 1)-ep(il, i)*clw(il, i)                  rti = rr(il, 1) - ep(il, i) * clw(il, i)
87                  bf2=1.+lv(il, j)*lv(il, j)*rs(il, j)/(rrv*t(il, j)*t(il, j)*cpd)                  bf2 = 1. + lv(il, j) * lv(il, j) * rs(il, j) / (rrv &
88                  anum=h(il, j)-hp(il, i)+(cpv-cpd)*t(il, j)*(rti-rr(il, j))                       * t(il, j) * t(il, j) * cpd)
89                  denom=h(il, i)-hp(il, i)+(cpd-cpv)*(rr(il, i)-rti)*t(il, j)                  anum = h(il, j) - hp(il, i) + (cpv - cpd) * t(il, j) * (rti &
90                  dei=denom                       - rr(il, j))
91                  if(abs(dei) < 0.01)dei=0.01                  denom = h(il, i) - hp(il, i) + (cpd - cpv) * (rr(il, i) &
92                  sij(il, i, j)=anum/dei                       - rti) * t(il, j)
93                  sij(il, i, i)=1.0                  dei = denom
94                  altem=sij(il, i, j)*rr(il, i)+(1.-sij(il, i, j))*rti-rs(il, j)                  if(abs(dei) < 0.01)dei = 0.01
95                  altem=altem/bf2                  sij(il, i, j) = anum / dei
96                  cwat=clw(il, j)*(1.-ep(il, j))                  sij(il, i, i) = 1.0
97                  stemp=sij(il, i, j)                  altem = sij(il, i, j) * rr(il, i) + (1. - sij(il, i, j)) &
98                         * rti - rs(il, j)
99                    altem = altem / bf2
100                    cwat = clw(il, j) * (1. - ep(il, j))
101                    stemp = sij(il, i, j)
102                  if((stemp < 0.0.or.stemp > 1.0.or.altem > cwat) &                  if((stemp < 0.0.or.stemp > 1.0.or.altem > cwat) &
103                       .and.j > i)then                       .and.j > i)then
104                     anum=anum-lv(il, j)*(rti-rs(il, j)-cwat*bf2)                     anum = anum - lv(il, j) * (rti - rs(il, j) - cwat * bf2)
105                     denom=denom+lv(il, j)*(rr(il, i)-rti)                     denom = denom + lv(il, j) * (rr(il, i) - rti)
106                     if(abs(denom) < 0.01)denom=0.01                     if(abs(denom) < 0.01)denom = 0.01
107                     sij(il, i, j)=anum/denom                     sij(il, i, j) = anum / denom
108                     altem=sij(il, i, j)*rr(il, i)+(1.-sij(il, i, j))*rti-rs(il, j)                     altem = sij(il, i, j) * rr(il, i) + (1. - sij(il, i, j)) &
109                     altem=altem-(bf2-1.)*cwat                          * rti - rs(il, j)
110                       altem = altem - (bf2 - 1.) * cwat
111                  end if                  end if
112                  if(sij(il, i, j) > 0.0.and.sij(il, i, j) < 0.95)then                  if(sij(il, i, j) > 0.0.and.sij(il, i, j) < 0.95)then
113                     qent(il, i, j)=sij(il, i, j)*rr(il, i)+(1.-sij(il, i, j))*rti                     qent(il, i, j) = sij(il, i, j) * rr(il, i) + (1. &
114                     uent(il, i, j)=sij(il, i, j)*u(il, i)+(1.-sij(il, i, j))*u(il, nk(il))                          - sij(il, i, j)) * rti
115                     vent(il, i, j)=sij(il, i, j)*v(il, i)+(1.-sij(il, i, j))*v(il, nk(il))                     uent(il, i, j) = sij(il, i, j) * u(il, i) + (1. &
116                     elij(il, i, j)=altem                          - sij(il, i, j)) * u(il, nk(il))
117                     elij(il, i, j)=amax1(0.0, elij(il, i, j))                     vent(il, i, j) = sij(il, i, j) * v(il, i) + (1. &
118                     ment(il, i, j)=m(il, i)/(1.-sij(il, i, j))                          - sij(il, i, j)) * v(il, nk(il))
119                     nent(il, i)=nent(il, i)+1                     elij(il, i, j) = altem
120                       elij(il, i, j) = amax1(0.0, elij(il, i, j))
121                       ment(il, i, j) = m(il, i) / (1. - sij(il, i, j))
122                       nent(il, i) = nent(il, i) + 1
123                  end if                  end if
124                  sij(il, i, j)=amax1(0.0, sij(il, i, j))                  sij(il, i, j) = amax1(0.0, sij(il, i, j))
125                  sij(il, i, j)=amin1(1.0, sij(il, i, j))                  sij(il, i, j) = amin1(1.0, sij(il, i, j))
126               endif ! new               endif ! new
127            end do            end do
128         end do         end do
129    
130         !  if no air can entrain at level i assume that updraft detrains         ! if no air can entrain at level i assume that updraft detrains
131         !  at that level and calculate detrained air flux and properties         ! at that level and calculate detrained air flux and properties
132    
133         do il=1, ncum         do il = 1, ncum
134            if ((i >= icb(il)).and.(i <= inb(il)).and.(nent(il, i) == 0)) then            if ((i >= icb(il)).and.(i <= inb(il)).and.(nent(il, i) == 0)) then
135               !@ if(nent(il, i) == 0)then               ment(il, i, i) = m(il, i)
136               ment(il, i, i)=m(il, i)               qent(il, i, i) = rr(il, nk(il)) - ep(il, i) * clw(il, i)
137               qent(il, i, i)=rr(il, nk(il))-ep(il, i)*clw(il, i)               uent(il, i, i) = u(il, nk(il))
138               uent(il, i, i)=u(il, nk(il))               vent(il, i, i) = v(il, nk(il))
139               vent(il, i, i)=v(il, nk(il))               elij(il, i, i) = clw(il, i)
140               elij(il, i, i)=clw(il, i)               sij(il, i, i) = 0.0
              !MAF sij(il, i, i)=1.0  
              sij(il, i, i)=0.0  
141            end if            end if
142         end do         end do
143      end do      end do
# Line 143  contains Line 148  contains
148      asum = 0.      asum = 0.
149      csum = 0.      csum = 0.
150    
151      do il=1, ncum      do il = 1, ncum
152         lwork(il) = .FALSE.         lwork(il) = .FALSE.
153      enddo      enddo
154    
155      DO i=minorig+1, nl      DO i = minorig + 1, nl
156    
157         num1=0         num1 = 0
158         do il=1, ncum         do il = 1, ncum
159            if (i >= icb(il) .and. i <= inb(il)) num1=num1+1            if (i >= icb(il) .and. i <= inb(il)) num1 = num1 + 1
160         enddo         enddo
161         if (num1 <= 0) cycle         if (num1 <= 0) cycle
162    
163         do il=1, ncum         do il = 1, ncum
164            if (i >= icb(il) .and. i <= inb(il)) then            if (i >= icb(il) .and. i <= inb(il)) then
165               lwork(il)=(nent(il, i) /= 0)               lwork(il) = (nent(il, i) /= 0)
166               qp=rr(il, 1)-ep(il, i)*clw(il, i)               qp = rr(il, 1) - ep(il, i) * clw(il, i)
167               anum=h(il, i)-hp(il, i)-lv(il, i)*(qp-rs(il, i)) &               anum = h(il, i) - hp(il, i) - lv(il, i) * (qp - rs(il, i)) &
168                    +(cpv-cpd)*t(il, i)*(qp-rr(il, i))                    + (cpv - cpd) * t(il, i) * (qp - rr(il, i))
169               denom=h(il, i)-hp(il, i)+lv(il, i)*(rr(il, i)-qp) &               denom = h(il, i) - hp(il, i) + lv(il, i) * (rr(il, i) - qp) &
170                    +(cpd-cpv)*t(il, i)*(rr(il, i)-qp)                    + (cpd - cpv) * t(il, i) * (rr(il, i) - qp)
171               if(abs(denom) < 0.01)denom=0.01               if(abs(denom) < 0.01)denom = 0.01
172               scrit(il)=anum/denom               scrit(il) = anum / denom
173               alt=qp-rs(il, i)+scrit(il)*(rr(il, i)-qp)               alt = qp - rs(il, i) + scrit(il) * (rr(il, i) - qp)
174               if(scrit(il) <= 0.0.or.alt <= 0.0)scrit(il)=1.0               if(scrit(il) <= 0.0.or.alt <= 0.0)scrit(il) = 1.0
175               smax(il)=0.0               smax(il) = 0.0
176               asij(il)=0.0               asij(il) = 0.0
177            endif            endif
178         end do         end do
179    
180         do j=nl, minorig, -1         do j = nl, minorig, - 1
181    
182            num2=0            num2 = 0
183            do il=1, ncum            do il = 1, ncum
184               if (i >= icb(il) .and. i <= inb(il) .and. &               if (i >= icb(il) .and. i <= inb(il) .and. &
185                    j >= (icb(il)-1) .and. j <= inb(il) &                    j >= (icb(il) - 1) .and. j <= inb(il) &
186                    .and. lwork(il)) num2=num2+1                    .and. lwork(il)) num2 = num2 + 1
187            enddo            enddo
188            if (num2 <= 0) cycle            if (num2 <= 0) cycle
189    
190            do il=1, ncum            do il = 1, ncum
191               if (i >= icb(il) .and. i <= inb(il) .and. &               if (i >= icb(il) .and. i <= inb(il) .and. &
192                    j >= (icb(il)-1) .and. j <= inb(il) &                    j >= (icb(il) - 1) .and. j <= inb(il) &
193                    .and. lwork(il)) then                    .and. lwork(il)) then
194    
195                  if(sij(il, i, j) > 1.0e-16.and.sij(il, i, j) < 0.95)then                  if(sij(il, i, j) > 1.0e-16.and.sij(il, i, j) < 0.95)then
196                     wgh=1.0                     wgh = 1.0
197                     if(j > i)then                     if(j > i)then
198                        sjmax=amax1(sij(il, i, j+1), smax(il))                        sjmax = amax1(sij(il, i, j + 1), smax(il))
199                        sjmax=amin1(sjmax, scrit(il))                        sjmax = amin1(sjmax, scrit(il))
200                        smax(il)=amax1(sij(il, i, j), smax(il))                        smax(il) = amax1(sij(il, i, j), smax(il))
201                        sjmin=amax1(sij(il, i, j-1), smax(il))                        sjmin = amax1(sij(il, i, j - 1), smax(il))
202                        sjmin=amin1(sjmin, scrit(il))                        sjmin = amin1(sjmin, scrit(il))
203                        if(sij(il, i, j) < (smax(il)-1.0e-16))wgh=0.0                        if(sij(il, i, j) < (smax(il) - 1.0e-16))wgh = 0.0
204                        smid=amin1(sij(il, i, j), scrit(il))                        smid = amin1(sij(il, i, j), scrit(il))
205                     else                     else
206                        sjmax=amax1(sij(il, i, j+1), scrit(il))                        sjmax = amax1(sij(il, i, j + 1), scrit(il))
207                        smid=amax1(sij(il, i, j), scrit(il))                        smid = amax1(sij(il, i, j), scrit(il))
208                        sjmin=0.0                        sjmin = 0.0
209                        if(j > 1)sjmin=sij(il, i, j-1)                        if(j > 1)sjmin = sij(il, i, j - 1)
210                        sjmin=amax1(sjmin, scrit(il))                        sjmin = amax1(sjmin, scrit(il))
211                     endif                     endif
212                     delp=abs(sjmax-smid)                     delp = abs(sjmax - smid)
213                     delm=abs(sjmin-smid)                     delm = abs(sjmin - smid)
214                     asij(il)=asij(il)+wgh*(delp+delm)                     asij(il) = asij(il) + wgh * (delp + delm)
215                     ment(il, i, j)=ment(il, i, j)*(delp+delm)*wgh                     ment(il, i, j) = ment(il, i, j) * (delp + delm) * wgh
216                  endif                  endif
217               endif               endif
218            end do            end do
219    
220         end do         end do
221    
222         do il=1, ncum         do il = 1, ncum
223            if (i >= icb(il).and.i <= inb(il).and.lwork(il)) then            if (i >= icb(il).and.i <= inb(il).and.lwork(il)) then
224               asij(il)=amax1(1.0e-16, asij(il))               asij(il) = amax1(1.0e-16, asij(il))
225               asij(il)=1.0/asij(il)               asij(il) = 1.0 / asij(il)
226               asum(il, i)=0.0               asum(il, i) = 0.0
227               bsum(il, i)=0.0               bsum(il, i) = 0.0
228               csum(il, i)=0.0               csum(il, i) = 0.0
229            endif            endif
230         enddo         enddo
231    
232         do j=minorig, nl         do j = minorig, nl
233            do il=1, ncum            do il = 1, ncum
234               if (i >= icb(il) .and. i <= inb(il) .and. lwork(il) &               if (i >= icb(il) .and. i <= inb(il) .and. lwork(il) &
235                    .and. j >= (icb(il)-1) .and. j <= inb(il)) then                    .and. j >= (icb(il) - 1) .and. j <= inb(il)) then
236                  ment(il, i, j)=ment(il, i, j)*asij(il)                  ment(il, i, j) = ment(il, i, j) * asij(il)
237               endif               endif
238            enddo            enddo
239         end do         end do
240    
241         do j=minorig, nl         do j = minorig, nl
242            do il=1, ncum            do il = 1, ncum
243               if (i >= icb(il) .and. i <= inb(il) .and. lwork(il) &               if (i >= icb(il) .and. i <= inb(il) .and. lwork(il) &
244                    .and. j >= (icb(il)-1) .and. j <= inb(il)) then                    .and. j >= (icb(il) - 1) .and. j <= inb(il)) then
245                  asum(il, i)=asum(il, i)+ment(il, i, j)                  asum(il, i) = asum(il, i) + ment(il, i, j)
246                  ment(il, i, j)=ment(il, i, j)*sig(il, j)                  ment(il, i, j) = ment(il, i, j) * sig(il, j)
247                  bsum(il, i)=bsum(il, i)+ment(il, i, j)                  bsum(il, i) = bsum(il, i) + ment(il, i, j)
248               endif               endif
249            enddo            enddo
250         end do         end do
251    
252         do il=1, ncum         do il = 1, ncum
253            if (i >= icb(il).and.i <= inb(il).and.lwork(il)) then            if (i >= icb(il).and.i <= inb(il).and.lwork(il)) then
254               bsum(il, i)=amax1(bsum(il, i), 1.0e-16)               bsum(il, i) = amax1(bsum(il, i), 1.0e-16)
255               bsum(il, i)=1.0/bsum(il, i)               bsum(il, i) = 1.0 / bsum(il, i)
256            endif            endif
257         enddo         enddo
258    
259         do j=minorig, nl         do j = minorig, nl
260            do il=1, ncum            do il = 1, ncum
261               if (i >= icb(il) .and. i <= inb(il) .and. lwork(il) &               if (i >= icb(il) .and. i <= inb(il) .and. lwork(il) &
262                    .and. j >= (icb(il)-1) .and. j <= inb(il)) then                    .and. j >= (icb(il) - 1) .and. j <= inb(il)) then
263                  ment(il, i, j)=ment(il, i, j)*asum(il, i)*bsum(il, i)                  ment(il, i, j) = ment(il, i, j) * asum(il, i) * bsum(il, i)
264               endif               endif
265            enddo            enddo
266         end do         end do
267    
268         do j=minorig, nl         do j = minorig, nl
269            do il=1, ncum            do il = 1, ncum
270               if (i >= icb(il) .and. i <= inb(il) .and. lwork(il) &               if (i >= icb(il) .and. i <= inb(il) .and. lwork(il) &
271                    .and. j >= (icb(il)-1) .and. j <= inb(il)) then                    .and. j >= (icb(il) - 1) .and. j <= inb(il)) then
272                  csum(il, i)=csum(il, i)+ment(il, i, j)                  csum(il, i) = csum(il, i) + ment(il, i, j)
273               endif               endif
274            enddo            enddo
275         end do         end do
276    
277         do il=1, ncum         do il = 1, ncum
278            if (i >= icb(il) .and. i <= inb(il) .and. lwork(il) &            if (i >= icb(il) .and. i <= inb(il) .and. lwork(il) &
279                 .and. csum(il, i) < m(il, i)) then                 .and. csum(il, i) < m(il, i)) then
280               nent(il, i)=0               nent(il, i) = 0
281               ment(il, i, i)=m(il, i)               ment(il, i, i) = m(il, i)
282               qent(il, i, i)=rr(il, 1)-ep(il, i)*clw(il, i)               qent(il, i, i) = rr(il, 1) - ep(il, i) * clw(il, i)
283               uent(il, i, i)=u(il, nk(il))               uent(il, i, i) = u(il, nk(il))
284               vent(il, i, i)=v(il, nk(il))               vent(il, i, i) = v(il, nk(il))
285               elij(il, i, i)=clw(il, i)               elij(il, i, i) = clw(il, i)
286               !MAF sij(il, i, i)=1.0               sij(il, i, i) = 0.0
              sij(il, i, i)=0.0  
287            endif            endif
288         enddo ! il         enddo ! il
289    
290      end DO      end DO
291    
292      ! MAF: renormalisation de MENT      ! MAF: renormalisation de MENT
293      do jm=1, nd      do jm = 1, klev
294         do im=1, nd         do im = 1, klev
295            do il=1, ncum            do il = 1, ncum
296               zm(il, im)=zm(il, im)+(1.-sij(il, im, jm))*ment(il, im, jm)               zm(il, im) = zm(il, im) + (1. - sij(il, im, jm)) * ment(il, im, jm)
297            end do            end do
298         end do         end do
299      end do      end do
300    
301      do jm=1, nd      do jm = 1, klev
302         do im=1, nd         do im = 1, klev
303            do il=1, ncum            do il = 1, ncum
304               if(zm(il, im) /= 0.) then               if(zm(il, im) /= 0.) then
305                  ment(il, im, jm)=ment(il, im, jm)*m(il, im)/zm(il, im)                  ment(il, im, jm) = ment(il, im, jm) * m(il, im) / zm(il, im)
306               endif               endif
307            end do            end do
308         end do         end do
309      end do      end do
310    
311      do jm=1, nd      do jm = 1, klev
312         do im=1, nd         do im = 1, klev
313            do il=1, ncum            do il = 1, ncum
314               qents(il, im, jm)=qent(il, im, jm)               qents(il, im, jm) = qent(il, im, jm)
315               ments(il, im, jm)=ment(il, im, jm)               ments(il, im, jm) = ment(il, im, jm)
316            end do            end do
317         enddo         enddo
318      enddo      enddo
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