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1 module clqh_m
2
3 IMPLICIT none
4
5 contains
6
7 SUBROUTINE clqh(dtime, itime, jour, debut, rlat, knon, nisurf, knindex, &
8 pctsrf, soil_model, tsoil, qsol, ok_veget, ocean, rmu0, co2_ppm, &
9 rugos, rugoro, u1lay, v1lay, coef, t, q, ts, paprs, pplay, delp, &
10 radsol, albedo, alblw, snow, qsurf, precip_rain, precip_snow, fder, &
11 swnet, fluxlat, pctsrf_new, agesno, d_t, d_q, d_ts, z0_new, flux_t, &
12 flux_q, dflux_s, dflux_l, fqcalving, ffonte, run_off_lic_0, flux_o, &
13 flux_g, tslab, seaice)
14
15 ! Author: Z. X. Li (LMD/CNRS)
16 ! Date: 1993/08/18
17 ! Objet : diffusion verticale de "q" et de "h"
18
19 USE conf_phys_m, ONLY : iflag_pbl
20 USE dimens_m, ONLY : iim, jjm
21 USE dimphy, ONLY : klev, klon, zmasq
22 USE dimsoil, ONLY : nsoilmx
23 USE indicesol, ONLY : is_ter, nbsrf
24 USE interfsurf_hq_m, ONLY : interfsurf_hq
25 USE suphec_m, ONLY : rcpd, rd, rg, rkappa
26
27 ! Arguments:
28 INTEGER, intent(in):: knon
29 REAL, intent(in):: dtime ! intervalle du temps (s)
30 REAL u1lay(klon) ! vitesse u de la 1ere couche (m/s)
31 REAL v1lay(klon) ! vitesse v de la 1ere couche (m/s)
32
33 REAL, intent(in):: coef(:, :) ! (knon, klev)
34 ! Le coefficient d'echange (m**2/s) multiplie par le cisaillement
35 ! du vent (dV/dz). La premiere valeur indique la valeur de Cdrag
36 ! (sans unite).
37
38 REAL t(klon, klev) ! temperature (K)
39 REAL q(klon, klev) ! humidite specifique (kg/kg)
40 REAL ts(klon) ! temperature du sol (K)
41 REAL evap(klon) ! evaporation au sol
42 REAL paprs(klon, klev+1) ! pression a inter-couche (Pa)
43 REAL pplay(klon, klev) ! pression au milieu de couche (Pa)
44 REAL delp(klon, klev) ! epaisseur de couche en pression (Pa)
45 REAL radsol(klon) ! ray. net au sol (Solaire+IR) W/m2
46 REAL albedo(klon) ! albedo de la surface
47 REAL alblw(klon)
48 REAL snow(klon) ! hauteur de neige
49 REAL qsurf(klon) ! humidite de l'air au dessus de la surface
50 real precip_rain(klon), precip_snow(klon)
51 REAL agesno(klon)
52 REAL rugoro(klon)
53 REAL run_off_lic_0(klon)! runof glacier au pas de temps precedent
54 integer, intent(in):: jour ! jour de l'annee en cours
55 real, intent(in):: rmu0(klon) ! cosinus de l'angle solaire zenithal
56 real rugos(klon) ! rugosite
57 integer knindex(klon)
58 real, intent(in):: pctsrf(klon, nbsrf)
59 real, intent(in):: rlat(klon)
60 logical ok_veget
61 REAL co2_ppm ! taux CO2 atmosphere
62 character(len=*), intent(in):: ocean
63
64 REAL d_t(klon, klev) ! incrementation de "t"
65 REAL d_q(klon, klev) ! incrementation de "q"
66 REAL d_ts(klon) ! incrementation de "ts"
67 REAL flux_t(klon, klev) ! (diagnostic) flux de la chaleur
68 ! sensible, flux de Cp*T, positif vers
69 ! le bas: j/(m**2 s) c.a.d.: W/m2
70 REAL flux_q(klon, klev) ! flux de la vapeur d'eau:kg/(m**2 s)
71 REAL dflux_s(klon) ! derivee du flux sensible dF/dTs
72 REAL dflux_l(klon) ! derivee du flux latent dF/dTs
73 !IM cf JLD
74 ! Flux thermique utiliser pour fondre la neige
75 REAL ffonte(klon)
76 ! Flux d'eau "perdue" par la surface et nécessaire pour que limiter la
77 ! hauteur de neige, en kg/m2/s
78 REAL fqcalving(klon)
79 !IM "slab" ocean
80 REAL tslab(klon) !temperature du slab ocean (K) (OCEAN='slab ')
81 REAL seaice(klon) ! glace de mer en kg/m2
82 REAL flux_o(klon) ! flux entre l'ocean et l'atmosphere W/m2
83 REAL flux_g(klon) ! flux entre l'ocean et la glace de mer W/m2
84
85 INTEGER i, k
86 REAL zx_cq(klon, klev)
87 REAL zx_dq(klon, klev)
88 REAL zx_ch(klon, klev)
89 REAL zx_dh(klon, klev)
90 REAL zx_buf1(klon)
91 REAL zx_buf2(klon)
92 REAL zx_coef(klon, klev)
93 REAL local_h(klon, klev) ! enthalpie potentielle
94 REAL local_q(klon, klev)
95 REAL local_ts(klon)
96 REAL psref(klon) ! pression de reference pour temperature potent.
97 REAL zx_pkh(klon, klev), zx_pkf(klon, klev)
98
99 ! contre-gradient pour la vapeur d'eau: (kg/kg)/metre
100 REAL gamq(klon, 2:klev)
101 ! contre-gradient pour la chaleur sensible: Kelvin/metre
102 REAL gamt(klon, 2:klev)
103 REAL z_gamaq(klon, 2:klev), z_gamah(klon, 2:klev)
104 REAL zdelz
105
106 ! Rajout pour l'interface
107 integer, intent(in):: itime
108 integer nisurf
109 logical, intent(in):: debut
110 real zlev1(klon)
111 real fder(klon)
112 real temp_air(klon), spechum(klon)
113 real epot_air(klon), ccanopy(klon)
114 real tq_cdrag(klon), petAcoef(klon), peqAcoef(klon)
115 real petBcoef(klon), peqBcoef(klon)
116 real swnet(klon), swdown(klon)
117 real p1lay(klon)
118 !$$$C PB ajout pour soil
119 LOGICAL, intent(in):: soil_model
120 REAL tsoil(klon, nsoilmx)
121 REAL qsol(klon)
122
123 ! Parametres de sortie
124 real fluxsens(klon), fluxlat(klon)
125 real tsurf_new(klon), alb_new(klon)
126 real z0_new(klon)
127 real pctsrf_new(klon, nbsrf)
128 ! JLD
129 real zzpk
130
131 character (len = 20) :: modname = 'Debut clqh'
132 LOGICAL check
133 PARAMETER (check=.false.)
134
135 !----------------------------------------------------------------
136
137 if (check) THEN
138 write(*, *) modname, ' nisurf=', nisurf
139 !C call flush(6)
140 endif
141
142 if (check) THEN
143 WRITE(*, *)' qsurf (min, max)' &
144 , minval(qsurf(1:knon)), maxval(qsurf(1:knon))
145 !C call flush(6)
146 ENDIF
147
148 if (iflag_pbl.eq.1) then
149 do k = 3, klev
150 do i = 1, knon
151 gamq(i, k)= 0.0
152 gamt(i, k)= -1.0e-03
153 enddo
154 enddo
155 do i = 1, knon
156 gamq(i, 2) = 0.0
157 gamt(i, 2) = -2.5e-03
158 enddo
159 else
160 do k = 2, klev
161 do i = 1, knon
162 gamq(i, k) = 0.0
163 gamt(i, k) = 0.0
164 enddo
165 enddo
166 endif
167
168 DO i = 1, knon
169 psref(i) = paprs(i, 1) !pression de reference est celle au sol
170 local_ts(i) = ts(i)
171 ENDDO
172 DO k = 1, klev
173 DO i = 1, knon
174 zx_pkh(i, k) = (psref(i)/paprs(i, k))**RKAPPA
175 zx_pkf(i, k) = (psref(i)/pplay(i, k))**RKAPPA
176 local_h(i, k) = RCPD * t(i, k) * zx_pkf(i, k)
177 local_q(i, k) = q(i, k)
178 ENDDO
179 ENDDO
180
181 ! Convertir les coefficients en variables convenables au calcul:
182
183 DO k = 2, klev
184 DO i = 1, knon
185 zx_coef(i, k) = coef(i, k)*RG/(pplay(i, k-1)-pplay(i, k)) &
186 *(paprs(i, k)*2/(t(i, k)+t(i, k-1))/RD)**2
187 zx_coef(i, k) = zx_coef(i, k) * dtime*RG
188 ENDDO
189 ENDDO
190
191 ! Preparer les flux lies aux contre-gardients
192
193 DO k = 2, klev
194 DO i = 1, knon
195 zdelz = RD * (t(i, k-1)+t(i, k))/2.0 / RG /paprs(i, k) &
196 *(pplay(i, k-1)-pplay(i, k))
197 z_gamaq(i, k) = gamq(i, k) * zdelz
198 z_gamah(i, k) = gamt(i, k) * zdelz *RCPD * zx_pkh(i, k)
199 ENDDO
200 ENDDO
201 DO i = 1, knon
202 zx_buf1(i) = zx_coef(i, klev) + delp(i, klev)
203 zx_cq(i, klev) = (local_q(i, klev)*delp(i, klev) &
204 -zx_coef(i, klev)*z_gamaq(i, klev))/zx_buf1(i)
205 zx_dq(i, klev) = zx_coef(i, klev) / zx_buf1(i)
206
207 zzpk=(pplay(i, klev)/psref(i))**RKAPPA
208 zx_buf2(i) = zzpk*delp(i, klev) + zx_coef(i, klev)
209 zx_ch(i, klev) = (local_h(i, klev)*zzpk*delp(i, klev) &
210 -zx_coef(i, klev)*z_gamah(i, klev))/zx_buf2(i)
211 zx_dh(i, klev) = zx_coef(i, klev) / zx_buf2(i)
212 ENDDO
213 DO k = klev-1, 2 , -1
214 DO i = 1, knon
215 zx_buf1(i) = delp(i, k)+zx_coef(i, k) &
216 +zx_coef(i, k+1)*(1.-zx_dq(i, k+1))
217 zx_cq(i, k) = (local_q(i, k)*delp(i, k) &
218 +zx_coef(i, k+1)*zx_cq(i, k+1) &
219 +zx_coef(i, k+1)*z_gamaq(i, k+1) &
220 -zx_coef(i, k)*z_gamaq(i, k))/zx_buf1(i)
221 zx_dq(i, k) = zx_coef(i, k) / zx_buf1(i)
222
223 zzpk=(pplay(i, k)/psref(i))**RKAPPA
224 zx_buf2(i) = zzpk*delp(i, k)+zx_coef(i, k) &
225 +zx_coef(i, k+1)*(1.-zx_dh(i, k+1))
226 zx_ch(i, k) = (local_h(i, k)*zzpk*delp(i, k) &
227 +zx_coef(i, k+1)*zx_ch(i, k+1) &
228 +zx_coef(i, k+1)*z_gamah(i, k+1) &
229 -zx_coef(i, k)*z_gamah(i, k))/zx_buf2(i)
230 zx_dh(i, k) = zx_coef(i, k) / zx_buf2(i)
231 ENDDO
232 ENDDO
233
234 DO i = 1, knon
235 zx_buf1(i) = delp(i, 1) + zx_coef(i, 2)*(1.-zx_dq(i, 2))
236 zx_cq(i, 1) = (local_q(i, 1)*delp(i, 1) &
237 +zx_coef(i, 2)*(z_gamaq(i, 2)+zx_cq(i, 2))) &
238 /zx_buf1(i)
239 zx_dq(i, 1) = -1. * RG / zx_buf1(i)
240
241 zzpk=(pplay(i, 1)/psref(i))**RKAPPA
242 zx_buf2(i) = zzpk*delp(i, 1) + zx_coef(i, 2)*(1.-zx_dh(i, 2))
243 zx_ch(i, 1) = (local_h(i, 1)*zzpk*delp(i, 1) &
244 +zx_coef(i, 2)*(z_gamah(i, 2)+zx_ch(i, 2))) &
245 /zx_buf2(i)
246 zx_dh(i, 1) = -1. * RG / zx_buf2(i)
247 ENDDO
248
249 ! Appel a interfsurf (appel generique) routine d'interface avec la surface
250
251 ! initialisation
252 petAcoef =0.
253 peqAcoef = 0.
254 petBcoef =0.
255 peqBcoef = 0.
256 p1lay =0.
257
258 petAcoef(1:knon) = zx_ch(1:knon, 1)
259 peqAcoef(1:knon) = zx_cq(1:knon, 1)
260 petBcoef(1:knon) = zx_dh(1:knon, 1)
261 peqBcoef(1:knon) = zx_dq(1:knon, 1)
262 tq_cdrag(1:knon) =coef(:knon, 1)
263 temp_air(1:knon) =t(1:knon, 1)
264 epot_air(1:knon) =local_h(1:knon, 1)
265 spechum(1:knon)=q(1:knon, 1)
266 p1lay(1:knon) = pplay(1:knon, 1)
267 zlev1(1:knon) = delp(1:knon, 1)
268
269 if(nisurf.eq.is_ter) THEN
270 swdown(1:knon) = swnet(1:knon)/(1-albedo(1:knon))
271 else
272 swdown(1:knon) = swnet(1:knon)
273 endif
274 ccanopy = co2_ppm
275
276 CALL interfsurf_hq(itime, dtime, jour, rmu0, klon, iim, jjm, &
277 nisurf, knon, knindex, pctsrf, rlat, debut, &
278 ok_veget, soil_model, nsoilmx, tsoil, qsol, u1lay, v1lay, &
279 temp_air, spechum, tq_cdrag, petAcoef, peqAcoef, &
280 petBcoef, peqBcoef, precip_rain, precip_snow, &
281 fder, rugos, rugoro, &
282 snow, qsurf, ts, p1lay, psref, radsol, ocean, &
283 evap, fluxsens, fluxlat, dflux_l, dflux_s, tsurf_new, &
284 alb_new, alblw, z0_new, pctsrf_new, agesno, fqcalving, &
285 ffonte, run_off_lic_0, flux_o, flux_g, tslab, seaice)
286
287 do i = 1, knon
288 flux_t(i, 1) = fluxsens(i)
289 flux_q(i, 1) = - evap(i)
290 d_ts(i) = tsurf_new(i) - ts(i)
291 albedo(i) = alb_new(i)
292 enddo
293
294 !==== une fois on a zx_h_ts, on peut faire l'iteration ========
295 DO i = 1, knon
296 local_h(i, 1) = zx_ch(i, 1) + zx_dh(i, 1)*flux_t(i, 1)*dtime
297 local_q(i, 1) = zx_cq(i, 1) + zx_dq(i, 1)*flux_q(i, 1)*dtime
298 ENDDO
299 DO k = 2, klev
300 DO i = 1, knon
301 local_q(i, k) = zx_cq(i, k) + zx_dq(i, k)*local_q(i, k-1)
302 local_h(i, k) = zx_ch(i, k) + zx_dh(i, k)*local_h(i, k-1)
303 ENDDO
304 ENDDO
305 !======================================================================
306 !== flux_q est le flux de vapeur d'eau: kg/(m**2 s) positive vers bas
307 !== flux_t est le flux de cpt (energie sensible): j/(m**2 s)
308 DO k = 2, klev
309 DO i = 1, knon
310 flux_q(i, k) = (zx_coef(i, k)/RG/dtime) &
311 * (local_q(i, k)-local_q(i, k-1)+z_gamaq(i, k))
312 flux_t(i, k) = (zx_coef(i, k)/RG/dtime) &
313 * (local_h(i, k)-local_h(i, k-1)+z_gamah(i, k)) &
314 / zx_pkh(i, k)
315 ENDDO
316 ENDDO
317 !======================================================================
318 ! Calcul tendances
319 DO k = 1, klev
320 DO i = 1, knon
321 d_t(i, k) = local_h(i, k)/zx_pkf(i, k)/RCPD - t(i, k)
322 d_q(i, k) = local_q(i, k) - q(i, k)
323 ENDDO
324 ENDDO
325
326 END SUBROUTINE clqh
327
328 end module clqh_m

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