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trunk/libf/phylmd/Interface_surf/fonte_neige.f90 revision 54 by guez, Tue Dec 6 15:07:04 2011 UTC trunk/Sources/phylmd/Interface_surf/fonte_neige.f revision 188 by guez, Tue Mar 22 16:31:39 2016 UTC
# Line 4  module fonte_neige_m Line 4  module fonte_neige_m
4    
5  contains  contains
6    
7    SUBROUTINE fonte_neige( klon, knon, nisurf, dtime,  &    SUBROUTINE fonte_neige(nisurf, dtime, tsurf, p1lay, beta, coef1lay, ps, &
8         tsurf, p1lay, cal, beta, coef1lay, ps,  &         precip_rain, precip_snow, snow, qsol, t1lay, q1lay, u1lay, v1lay, &
9         precip_rain, precip_snow, snow, qsol,  &         petAcoef, peqAcoef, petBcoef, peqBcoef, tsurf_new, evap, fqcalving, &
10         radsol, dif_grnd, t1lay, q1lay, u1lay, v1lay,  &         ffonte, run_off_lic_0)
        petAcoef, peqAcoef, petBcoef, peqBcoef,  &  
        tsurf_new, evap, fluxlat, fluxsens, dflux_s, dflux_l,  &  
        fqcalving, ffonte, run_off_lic_0)  
11    
12      ! Routine de traitement de la fonte de la neige dans le cas du traitement      ! Routine de traitement de la fonte de la neige dans le cas du traitement
13      ! de sol simplifié      ! de sol simplifi\'e
14    
15      ! LF 03/2001      ! LF 03/2001
16      ! input:  
17      ! knon nombre de points a traiter      USE fcttre, ONLY: foeew, qsatl, qsats, thermcep
18      ! nisurf surface a traiter      USE indicesol, ONLY: epsfra, is_lic, is_sic, is_ter
19        USE interface_surf, ONLY: run_off, run_off_lic, tau_calv
20        use nr_util, only: assert_eq
21        USE suphec_m, ONLY: rcpd, rday, retv, rlmlt, rlstt, rlvtt, rtt
22        USE yoethf_m, ONLY: r2es, r5ies, r5les, rvtmp2
23    
24        integer, intent(IN):: nisurf ! surface \`a traiter
25        real, intent(IN):: dtime ! pas de temps de la physique (en s)
26        real, dimension(:), intent(IN):: tsurf, p1lay, beta, coef1lay ! (knon)
27      ! tsurf temperature de surface      ! tsurf temperature de surface
28      ! p1lay pression 1er niveau (milieu de couche)      ! p1lay pression 1er niveau (milieu de couche)
     ! cal capacite calorifique du sol  
29      ! beta evap reelle      ! beta evap reelle
30      ! coef1lay coefficient d'echange      ! coef1lay coefficient d'echange
31        real, dimension(:), intent(IN):: ps ! (knon)
32      ! ps pression au sol      ! ps pression au sol
33      ! precip_rain precipitations liquides  
34      ! precip_snow precipitations solides      real, intent(IN):: precip_rain(:) ! (knon)
35      ! snow champs hauteur de neige      ! precipitation, liquid water mass flux (kg/m2/s), positive down
36      ! qsol hauteur d'eau contenu dans le sol  
37      ! runoff runoff en cas de trop plein      real, intent(IN):: precip_snow(:) ! (knon)
38        ! precipitation, solid water mass flux (kg/m2/s), positive down
39    
40        real, intent(INOUT):: snow(:) ! (knon)
41        ! column-density of mass of snow, in kg m-2
42    
43        real, intent(INOUT):: qsol(:) ! (knon)
44        ! column-density of water in soil, in kg m-2
45    
46        real, dimension(:), intent(IN):: t1lay ! (knon)
47        real, dimension(:), intent(IN):: q1lay ! (knon)
48        real, dimension(:), intent(IN):: u1lay, v1lay ! (knon)
49        real, dimension(:), intent(IN):: petAcoef, peqAcoef ! (knon)
50      ! petAcoef coeff. A de la resolution de la CL pour t      ! petAcoef coeff. A de la resolution de la CL pour t
51      ! peqAcoef coeff. A de la resolution de la CL pour q      ! peqAcoef coeff. A de la resolution de la CL pour q
52        real, dimension(:), intent(IN):: petBcoef, peqBcoef ! (knon)
53      ! petBcoef coeff. B de la resolution de la CL pour t      ! petBcoef coeff. B de la resolution de la CL pour t
54      ! peqBcoef coeff. B de la resolution de la CL pour q      ! peqBcoef coeff. B de la resolution de la CL pour q
     ! radsol rayonnement net aus sol (LW + SW)  
     ! dif_grnd coeff. diffusion vers le sol profond  
55    
56      ! output:      real, intent(INOUT):: tsurf_new(:)
57      ! tsurf_new temperature au sol      ! tsurf_new temperature au sol
58      ! fluxsens flux de chaleur sensible  
59      ! fluxlat flux de chaleur latente      real, intent(IN):: evap(:) ! (knon)
60      ! dflux_s derivee du flux de chaleur sensible / Ts  
     ! dflux_l derivee du flux de chaleur latente / Ts  
     ! in/out:  
     ! run_off_lic_0 run off glacier du pas de temps précedent  
   
   
     use indicesol  
     use SUPHEC_M  
     use yoethf_m  
     use fcttre  
     use interface_surf  
     !IM cf JLD  
   
     ! Parametres d'entree  
     integer, intent(IN) :: knon, nisurf, klon  
     real , intent(IN) :: dtime  
     real, dimension(klon), intent(IN) :: petAcoef, peqAcoef  
     real, dimension(klon), intent(IN) :: petBcoef, peqBcoef  
     real, dimension(klon), intent(IN) :: ps, q1lay  
     real, dimension(klon), intent(IN) :: tsurf, p1lay, cal, beta, coef1lay  
     real, dimension(klon), intent(IN) :: precip_rain, precip_snow  
     real, dimension(klon), intent(IN) :: radsol, dif_grnd  
     real, dimension(klon), intent(IN) :: t1lay, u1lay, v1lay  
     real, dimension(klon), intent(INOUT) :: snow, qsol  
   
     ! Parametres sorties  
     real, dimension(klon), intent(INOUT):: tsurf_new, evap, fluxsens, fluxlat  
     real, dimension(klon), intent(INOUT):: dflux_s, dflux_l  
     ! Flux thermique utiliser pour fondre la neige  
     real, dimension(klon), intent(INOUT):: ffonte  
61      ! Flux d'eau "perdue" par la surface et necessaire pour que limiter la      ! Flux d'eau "perdue" par la surface et necessaire pour que limiter la
62      ! hauteur de neige, en kg/m2/s      ! hauteur de neige, en kg/m2/s
63      real, dimension(klon), intent(INOUT):: fqcalving      real, intent(OUT):: fqcalving(:) ! (knon)
64      real, dimension(klon), intent(INOUT):: run_off_lic_0  
65      ! Variables locales      ! Flux thermique utiliser pour fondre la neige
66        real, intent(OUT):: ffonte(:) ! (knon)
67    
68        real, dimension(:), intent(INOUT):: run_off_lic_0 ! (knon)
69        ! run_off_lic_0 run off glacier du pas de temps pr\'ecedent
70    
71        ! Local:
72    
73        integer knon ! nombre de points \`a traiter
74        real, parameter:: snow_max=3000.
75      ! Masse maximum de neige (kg/m2). Au dessus de ce seuil, la neige      ! Masse maximum de neige (kg/m2). Au dessus de ce seuil, la neige
76      ! en exces "s'ecoule" (calving)      ! en exces "s'ecoule" (calving)
     ! real, parameter :: snow_max=1.  
     !IM cf JLD/GK  
     real, parameter :: snow_max=3000.  
     integer :: i  
     real, dimension(klon) :: zx_mh, zx_nh, zx_oh  
     real, dimension(klon) :: zx_mq, zx_nq, zx_oq  
     real, dimension(klon) :: zx_pkh, zx_dq_s_dt, zx_qsat, zx_coef  
     real, dimension(klon) :: zx_sl, zx_k1  
     real, dimension(klon) :: zx_q_0 , d_ts  
     real :: zdelta, zcvm5, zx_qs, zcor, zx_dq_s_dh  
     real :: bilan_f, fq_fonte  
     REAL :: subli, fsno  
     REAL, DIMENSION(klon) :: bil_eau_s, snow_evap  
     real, parameter :: t_grnd = 271.35, t_coup = 273.15  
     !! PB temporaire en attendant mieux pour le modele de neige  
     ! REAL, parameter :: chasno = RLMLT/(2.3867E+06*0.15)  
     REAL, parameter :: chasno = 3.334E+05/(2.3867E+06*0.15)  
     !IM cf JLD/ GKtest  
     REAL, parameter :: chaice = 3.334E+05/(2.3867E+06*0.15)  
     ! fin GKtest  
   
     logical, save :: check = .FALSE.  
     character (len = 20) :: modname = 'fonte_neige'  
     logical, save :: neige_fond = .false.  
     real, save :: max_eau_sol = 150.0  
     character (len = 80) :: abort_message  
     logical, save :: first = .true., second=.false.  
     real :: coeff_rel  
77    
78      if (check) write(*, *)'Entree ', modname, ' surface = ', nisurf      integer i
79        logical zdelta
80        real zcvm5, zx_qs, zcor
81        real fq_fonte
82        REAL bil_eau_s(size(ps)) ! in kg m-2
83        real snow_evap(size(ps)) ! in kg m-2 s-1
84        real, parameter:: t_coup = 273.15
85        REAL, parameter:: chasno = 3.334E5/(2.3867E6*0.15)
86        REAL, parameter:: chaice = 3.334E5/(2.3867E6*0.15)
87        real, parameter:: max_eau_sol = 150. ! in kg m-2
88        real coeff_rel
89    
90        !--------------------------------------------------------------------
91    
92        knon = assert_eq((/size(tsurf), size(p1lay), size(beta), size(coef1lay), &
93             size(ps), size(precip_rain), size(precip_snow), size(snow), &
94             size(qsol), size(t1lay), size(q1lay), size(u1lay), size(v1lay), &
95             size(petAcoef), size(peqAcoef), size(petBcoef), size(peqBcoef), &
96             size(tsurf_new), size(evap), size(fqcalving), size(ffonte), &
97             size(run_off_lic_0)/), "fonte_neige knon")
98    
99      ! Initialisations      ! Initialisations
100      coeff_rel = dtime/(tau_calv * rday)      coeff_rel = dtime/(tau_calv * rday)
101      bil_eau_s = 0.      bil_eau_s = 0.
102      DO i = 1, knon      DO i = 1, knon
        zx_pkh(i) = (ps(i)/ps(i))**RKAPPA  
103         IF (thermcep) THEN         IF (thermcep) THEN
104            zdelta=MAX(0., SIGN(1., rtt-tsurf(i)))            zdelta= rtt >= tsurf(i)
105            zcvm5 = R5LES*RLVTT*(1.-zdelta) + R5IES*RLSTT*zdelta            zcvm5 = merge(R5IES*RLSTT, R5LES*RLVTT, zdelta)
106            zcvm5 = zcvm5 / RCPD / (1.0+RVTMP2*q1lay(i))            zcvm5 = zcvm5 / RCPD / (1. + RVTMP2*q1lay(i))
107            zx_qs= r2es * FOEEW(tsurf(i), zdelta)/ps(i)            zx_qs= r2es * FOEEW(tsurf(i), zdelta)/ps(i)
108            zx_qs=MIN(0.5, zx_qs)            zx_qs=MIN(0.5, zx_qs)
109            zcor=1./(1.-retv*zx_qs)            zcor=1./(1.-retv*zx_qs)
110            zx_qs=zx_qs*zcor            zx_qs=zx_qs*zcor
           zx_dq_s_dh = FOEDE(tsurf(i), zdelta, zcvm5, zx_qs, zcor) &  
                /RLVTT / zx_pkh(i)  
111         ELSE         ELSE
112            IF (tsurf(i).LT.t_coup) THEN            IF (tsurf(i) < t_coup) THEN
113               zx_qs = qsats(tsurf(i)) / ps(i)               zx_qs = qsats(tsurf(i)) / ps(i)
              zx_dq_s_dh = dqsats(tsurf(i), zx_qs)/RLVTT &  
                   / zx_pkh(i)  
114            ELSE            ELSE
115               zx_qs = qsatl(tsurf(i)) / ps(i)               zx_qs = qsatl(tsurf(i)) / ps(i)
              zx_dq_s_dh = dqsatl(tsurf(i), zx_qs)/RLVTT &  
                   / zx_pkh(i)  
116            ENDIF            ENDIF
117         ENDIF         ENDIF
        zx_dq_s_dt(i) = RCPD * zx_pkh(i) * zx_dq_s_dh  
        zx_qsat(i) = zx_qs  
        zx_coef(i) = coef1lay(i) &  
             * (1.0+SQRT(u1lay(i)**2+v1lay(i)**2)) &  
             * p1lay(i)/(RD*t1lay(i))  
118      ENDDO      ENDDO
119    
120      ! === Calcul de la temperature de surface ===      ! Calcul de la temperature de surface
121    
122      ! zx_sl = chaleur latente d'evaporation ou de sublimation      WHERE (precip_snow > 0.) snow = snow + precip_snow * dtime
123    
124      do i = 1, knon      WHERE (evap > 0.)
125         zx_sl(i) = RLVTT         snow_evap = MIN(snow / dtime, evap)
        if (tsurf(i) .LT. RTT) zx_sl(i) = RLSTT  
        zx_k1(i) = zx_coef(i)  
     enddo  
   
     do i = 1, knon  
        ! Q  
        zx_oq(i) = 1. - (beta(i) * zx_k1(i) * peqBcoef(i) * dtime)  
        zx_mq(i) = beta(i) * zx_k1(i) * &  
             (peqAcoef(i) - zx_qsat(i) &  
             + zx_dq_s_dt(i) * tsurf(i)) &  
             / zx_oq(i)  
        zx_nq(i) = beta(i) * zx_k1(i) * (-1. * zx_dq_s_dt(i)) &  
             / zx_oq(i)  
   
        ! H  
        zx_oh(i) = 1. - (zx_k1(i) * petBcoef(i) * dtime)  
        zx_mh(i) = zx_k1(i) * petAcoef(i) / zx_oh(i)  
        zx_nh(i) = - (zx_k1(i) * RCPD * zx_pkh(i))/ zx_oh(i)  
     enddo  
   
     WHERE (precip_snow > 0.) snow = snow + (precip_snow * dtime)  
     snow_evap = 0.  
     WHERE (evap > 0. )  
        snow_evap = MIN (snow / dtime, evap)  
126         snow = snow - snow_evap * dtime         snow = snow - snow_evap * dtime
127         snow = MAX(0.0, snow)         snow = MAX(0., snow)
128        elsewhere
129           snow_evap = 0.
130      end where      end where
131    
132      ! bil_eau_s = bil_eau_s + (precip_rain * dtime) - (evap - snow_evap) * dtime      bil_eau_s = precip_rain * dtime - (evap(:knon) - snow_evap(:knon)) * dtime
     bil_eau_s = (precip_rain * dtime) - (evap - snow_evap) * dtime  
   
133    
134      ! Y'a-t-il fonte de neige?      ! Y'a-t-il fonte de neige?
135    
136      ffonte=0.      ffonte=0.
137      do i = 1, knon      do i = 1, knon
138         neige_fond = ((snow(i) > epsfra .OR. nisurf == is_sic .OR. nisurf == is_lic) &         if ((snow(i) > epsfra .OR. nisurf == is_sic &
139              .AND. tsurf_new(i) >= RTT)              .OR. nisurf == is_lic) .AND. tsurf_new(i) >= RTT) then
140         if (neige_fond) then            fq_fonte = MIN(MAX((tsurf_new(i)-RTT)/chasno, 0.), snow(i))
           fq_fonte = MIN( MAX((tsurf_new(i)-RTT )/chasno, 0.0), snow(i))  
141            ffonte(i) = fq_fonte * RLMLT/dtime            ffonte(i) = fq_fonte * RLMLT/dtime
142            snow(i) = max(0., snow(i) - fq_fonte)            snow(i) = max(0., snow(i) - fq_fonte)
143            bil_eau_s(i) = bil_eau_s(i) + fq_fonte            bil_eau_s(i) = bil_eau_s(i) + fq_fonte
144            tsurf_new(i) = tsurf_new(i) - fq_fonte * chasno            tsurf_new(i) = tsurf_new(i) - fq_fonte * chasno
           !IM cf JLD OK  
145            !IM cf JLD/ GKtest fonte aussi pour la glace            !IM cf JLD/ GKtest fonte aussi pour la glace
146            IF (nisurf == is_sic .OR. nisurf == is_lic ) THEN            IF (nisurf == is_sic .OR. nisurf == is_lic) THEN
147               fq_fonte = MAX((tsurf_new(i)-RTT )/chaice, 0.0)               fq_fonte = MAX((tsurf_new(i)-RTT)/chaice, 0.)
148               ffonte(i) = ffonte(i) + fq_fonte * RLMLT/dtime               ffonte(i) = ffonte(i) + fq_fonte * RLMLT/dtime
149               bil_eau_s(i) = bil_eau_s(i) + fq_fonte               bil_eau_s(i) = bil_eau_s(i) + fq_fonte
150               tsurf_new(i) = RTT               tsurf_new(i) = RTT
151            ENDIF            ENDIF
           d_ts(i) = tsurf_new(i) - tsurf(i)  
152         endif         endif
153    
154         ! s'il y a une hauteur trop importante de neige, elle s'coule         ! S'il y a une hauteur trop importante de neige, elle s'\'ecoule
155         fqcalving(i) = max(0., snow(i) - snow_max)/dtime         fqcalving(i) = max(0., snow(i) - snow_max)/dtime
156         snow(i)=min(snow(i), snow_max)         snow(i)=min(snow(i), snow_max)
157    
158         IF (nisurf == is_ter) then         IF (nisurf == is_ter) then
159            qsol(i) = qsol(i) + bil_eau_s(i)            qsol(i) = qsol(i) + bil_eau_s(i)
160            run_off(i) = run_off(i) + MAX(qsol(i) - max_eau_sol, 0.0)            run_off(i) = run_off(i) + MAX(qsol(i) - max_eau_sol, 0.)
161            qsol(i) = MIN(qsol(i), max_eau_sol)            qsol(i) = MIN(qsol(i), max_eau_sol)
162         else if (nisurf == is_lic) then         else if (nisurf == is_lic) then
163            run_off_lic(i) = (coeff_rel * fqcalving(i)) + &            run_off_lic(i) = (coeff_rel * fqcalving(i)) + &
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