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trunk/phylmd/stdlevvar.f90 revision 76 by guez, Fri Nov 15 18:45:49 2013 UTC trunk/Sources/phylmd/stdlevvar.f revision 225 by guez, Mon Oct 16 12:35:41 2017 UTC
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1  !  module stdlevvar_m
2  ! $Header: /home/cvsroot/LMDZ4/libf/phylmd/stdlevvar.F90,v 1.3 2005/05/25 13:10:09 fairhead Exp $  
3  !   IMPLICIT NONE
4        SUBROUTINE stdlevvar(klon, knon, nsrf, zxli, &  
5                             u1, v1, t1, q1, z1, &  contains
6                             ts1, qsurf, rugos, psol, pat1, &  
7                             t_2m, q_2m, t_10m, q_10m, u_10m, ustar)    SUBROUTINE stdlevvar(klon, knon, nsrf, zxli, u1, v1, t1, q1, z1, ts1, &
8        use SUPHEC_M         qsurf, rugos, psol, pat1, t_2m, q_2m, t_10m, q_10m, u_10m, ustar)
9              use yoethf_m  
10        IMPLICIT NONE      ! From LMDZ4/libf/phylmd/stdlevvar.F90, version 1.3 2005/05/25 13:10:09
11  !-------------------------------------------------------------------------  
12  !      ! Objet : calcul de la température et de l'humidité relative à 2 m
13  ! Objet : calcul de la temperature et l'humidite relative a 2m et du      ! et du module du vent à 10 m à partir des relations de
14  !         module du vent a 10m a partir des relations de Dyer-Businger et      ! Dyer-Businger et des équations de Louis.
15  !         des equations de Louis.  
16  !      ! Reference: Hess, Colman and McAvaney (1995)
17  ! Reference : Hess, Colman et McAvaney (1995)          
18  !      ! Author: I. Musat, July 1st, 2002
19  ! I. Musat, 01.07.2002  
20  !      use coefcdrag_m, only: coefcdrag
21  !AM On rajoute en sortie t et q a 10m pr le calcule d'hbtm2 dans clmain      USE suphec_m, ONLY: rg, rkappa
22  !      use screenc_m, only: screenc
23  !-------------------------------------------------------------------------      use screenp_m, only: screenp
24  !  
25  ! klon----input-I- dimension de la grille physique (= nb_pts_latitude X nb_pts_longitude)      INTEGER, intent(in):: klon
26  ! knon----input-I- nombre de points pour un type de surface      ! dimension de la grille physique (= nb_pts_latitude X nb_pts_longitude)
27  ! nsrf----input-I- indice pour le type de surface; voir indicesol.inc  
28  ! zxli----input-L- TRUE si calcul des cdrags selon Laurent Li      INTEGER, intent(in):: knon ! nombre de points pour un type de surface
29  ! u1------input-R- vent zonal au 1er niveau du modele      INTEGER, intent(in):: nsrf ! indice pour le type de surface
30  ! v1------input-R- vent meridien au 1er niveau du modele      LOGICAL, intent(in):: zxli ! calcul des cdrags selon Laurent Li
31  ! t1------input-R- temperature de l'air au 1er niveau du modele      REAL, intent(in):: u1(:) ! (knon) vent zonal au 1er niveau du modele
32  ! q1------input-R- humidite relative au 1er niveau du modele      REAL, intent(in):: v1(:) ! (knon) vent meridien au 1er niveau du modele
33  ! z1------input-R- geopotentiel au 1er niveau du modele      REAL, intent(in):: t1 (klon) ! temperature de l'air au 1er niveau du modele
34  ! ts1-----input-R- temperature de l'air a la surface      REAL, intent(in):: q1(klon) ! humidite relative au 1er niveau du modele
35  ! qsurf---input-R- humidite relative a la surface      REAL, intent(in):: z1 (klon) ! geopotentiel au 1er niveau du modele
36  ! rugos---input-R- rugosite      REAL, intent(in):: ts1(klon) ! temperature de l'air a la surface
37  ! psol----input-R- pression au sol      REAL, intent(in):: qsurf(klon) ! humidite relative a la surface
38  ! pat1----input-R- pression au 1er niveau du modele      REAL, intent(in):: rugos(klon) ! rugosite
39  !      REAL, intent(in):: psol(klon) ! pression au sol
40  ! t_2m---output-R- temperature de l'air a 2m      REAL, intent(in):: pat1(klon) ! pression au 1er niveau du modele
41  ! q_2m---output-R- humidite relative a 2m      REAL, intent(out):: t_2m(klon) ! temperature de l'air a 2m
42  ! u_10m--output-R- vitesse du vent a 10m      REAL, intent(out):: q_2m(klon) ! humidite relative a 2m
43  !AM      REAL, intent(out):: t_10m(klon) ! temperature de l'air a 10m
44  ! t_10m--output-R- temperature de l'air a 10m      REAL, intent(out):: q_10m(klon) ! humidite specifique a 10m
45  ! q_10m--output-R- humidite specifique a 10m      REAL, intent(out):: u_10m(klon) ! vitesse du vent a 10m
46  ! ustar--output-R- u*      REAL, intent(out):: ustar(klon) ! u*
47  !  
48        INTEGER, intent(in) :: klon, knon, nsrf      ! Local:
49        LOGICAL, intent(in) :: zxli  
50        REAL, dimension(klon), intent(in) :: u1, v1, t1, q1, z1, ts1      ! RKAR : constante de von Karman
51        REAL, dimension(klon), intent(in) :: qsurf, rugos      REAL, PARAMETER:: RKAR=0.40
52        REAL, dimension(klon), intent(in) :: psol, pat1      ! niter : nombre iterations calcul "corrector"
53  !      INTEGER, parameter:: niter=2
54        REAL, dimension(klon), intent(out) :: t_2m, q_2m, ustar  
55        REAL, dimension(klon), intent(out) :: u_10m, t_10m, q_10m      ! Variables locales
56  !-------------------------------------------------------------------------      INTEGER i, n
57  !IM PLUS      REAL zref
58  !      REAL, dimension(klon):: speed
59  ! Quelques constantes et options:      ! tpot : temperature potentielle
60  !      REAL, dimension(klon):: tpot
61  ! RKAR : constante de von Karman      REAL, dimension(klon):: zri1, cdran
62        REAL, PARAMETER :: RKAR=0.40      REAL cdram(klon), cdrah(klon)
63  ! niter : nombre iterations calcul "corrector"      ! ri1 : nb. de Richardson entre la surface --> la 1ere couche
64  !     INTEGER, parameter :: niter=6, ncon=niter-1      REAL, dimension(klon):: ri1
65        INTEGER, parameter :: niter=2, ncon=niter-1      REAL, dimension(klon):: testar, qstar
66  !      REAL, dimension(klon):: zdte, zdq
67  ! Variables locales      ! lmon : longueur de Monin-Obukhov selon Hess, Colman and McAvaney
68        INTEGER :: i, n      DOUBLE PRECISION, dimension(klon):: lmon
69        REAL :: zref      REAL, dimension(klon):: delu, delte, delq
70        REAL, dimension(klon) :: speed      REAL, dimension(klon):: u_zref, te_zref, q_zref
71  ! tpot : temperature potentielle      REAL, dimension(klon):: temp, pref
72        REAL, dimension(klon) :: tpot      LOGICAL okri
73        REAL, dimension(klon) :: zri1, cdran      REAL, dimension(klon):: u_zref_p, temp_p, q_zref_p
74        REAL, dimension(klon) :: cdram, cdrah      !convertgence
75  ! ri1 : nb. de Richardson entre la surface --> la 1ere couche      REAL, dimension(klon):: u_zref_c, temp_c, q_zref_c
76        REAL, dimension(klon) :: ri1      REAL, dimension(klon):: ok_pred, ok_corr
77        REAL, dimension(klon) :: testar, qstar  
78        REAL, dimension(klon) :: zdte, zdq        !-------------------------------------------------------------------------
79  ! lmon : longueur de Monin-Obukhov selon Hess, Colman and McAvaney  
80        DOUBLE PRECISION, dimension(klon) :: lmon      DO i=1, knon
       DOUBLE PRECISION, parameter :: eps=1.0D-20  
       REAL, dimension(klon) :: delu, delte, delq  
       REAL, dimension(klon) :: u_zref, te_zref, q_zref    
       REAL, dimension(klon) :: temp, pref  
       LOGICAL :: okri  
       REAL, dimension(klon) :: u_zref_p, te_zref_p, temp_p, q_zref_p  
 !convertgence  
       REAL, dimension(klon) :: te_zref_con, q_zref_con  
       REAL, dimension(klon) :: u_zref_c, te_zref_c, temp_c, q_zref_c  
       REAL, dimension(klon) :: ok_pred, ok_corr  
 !     REAL, dimension(klon) :: conv_te, conv_q  
 !-------------------------------------------------------------------------  
       DO i=1, knon  
81         speed(i)=SQRT(u1(i)**2+v1(i)**2)         speed(i)=SQRT(u1(i)**2+v1(i)**2)
82         ri1(i) = 0.0         ri1(i) = 0.0
83        ENDDO      ENDDO
84  !  
85        okri=.FALSE.      okri=.FALSE.
86        CALL coefcdrag(klon, knon, nsrf, zxli, &      CALL coefcdrag(klon, knon, nsrf, zxli, speed, t1, q1, z1, psol, ts1, &
87   &                   speed, t1, q1, z1, psol, &           qsurf, rugos, okri, ri1, cdram, cdrah, cdran, zri1, pref)
88   &                   ts1, qsurf, rugos, okri, ri1,  &          
89   &                   cdram, cdrah, cdran, zri1, pref)                  ! Star variables
90  !  
91  !---------Star variables----------------------------------------------------      DO i = 1, knon
92  !         ri1(i) = zri1(i)
93        DO i = 1, knon         tpot(i) = t1(i)* (psol(i)/pat1(i))**RKAPPA
94          ri1(i) = zri1(i)         ustar(i) = sqrt(cdram(i) * speed(i) * speed(i))
95          tpot(i) = t1(i)* (psol(i)/pat1(i))**RKAPPA         zdte(i) = tpot(i) - ts1(i)
96          ustar(i) = sqrt(cdram(i) * speed(i) * speed(i))         zdq(i) = max(q1(i), 0.0) - max(qsurf(i), 0.0)
97          zdte(i) = tpot(i) - ts1(i)  
98          zdq(i) = max(q1(i),0.0) - max(qsurf(i),0.0)         zdte(i) = sign(max(abs(zdte(i)), 1.e-10), zdte(i))
99  !  
100  !         testar(i) = (cdrah(i) * zdte(i) * speed(i))/ustar(i)
101  !IM BUG BUG BUG       zdte(i) = max(zdte(i),1.e-10)         qstar(i) = (cdrah(i) * zdq(i) * speed(i))/ustar(i)
102          zdte(i) = sign(max(abs(zdte(i)),1.e-10),zdte(i))         lmon(i) = (ustar(i) * ustar(i) * tpot(i))/ &
103  !              (RKAR * RG * testar(i))
104          testar(i) = (cdrah(i) * zdte(i) * speed(i))/ustar(i)      ENDDO
105          qstar(i) = (cdrah(i) * zdq(i) * speed(i))/ustar(i)  
106          lmon(i) = (ustar(i) * ustar(i) * tpot(i))/ &      ! First aproximation of variables at zref  
107   &                (RKAR * RG * testar(i))      zref = 2.0
108        ENDDO      CALL screenp(klon, knon, speed, tpot, q1, &
109  !           ts1, qsurf, rugos, lmon, &
110  !----------First aproximation of variables at zref --------------------------           ustar, testar, qstar, zref, &
111        zref = 2.0           delu, delte, delq)
112        CALL screenp(klon, knon, nsrf, speed, tpot, q1, &  
113   &                 ts1, qsurf, rugos, lmon, &      DO i = 1, knon
114   &                 ustar, testar, qstar, zref, &         u_zref(i) = delu(i)
115   &                 delu, delte, delq)         q_zref(i) = max(qsurf(i), 0.0) + delq(i)
116  !         te_zref(i) = ts1(i) + delte(i)
117        DO i = 1, knon         temp(i) = te_zref(i) * (psol(i)/pat1(i))**(-RKAPPA)
118          u_zref(i) = delu(i)         q_zref_p(i) = q_zref(i)
119          q_zref(i) = max(qsurf(i),0.0) + delq(i)         temp_p(i) = temp(i)
120          te_zref(i) = ts1(i) + delte(i)      ENDDO
121          temp(i) = te_zref(i) * (psol(i)/pat1(i))**(-RKAPPA)  
122          q_zref_p(i) = q_zref(i)      ! Iteration of the variables at the reference level zref :
123  !       te_zref_p(i) = te_zref(i)      ! corrector calculation ; see Hess & McAvaney, 1995
124          temp_p(i) = temp(i)  
125        ENDDO      DO n = 1, niter
126  !         okri=.TRUE.
127  ! Iteration of the variables at the reference level zref : corrector calculation ; see Hess & McAvaney, 1995         CALL screenc(klon, knon, nsrf, zxli, &
128  !              u_zref, temp, q_zref, zref, &
129        DO n = 1, niter              ts1, qsurf, rugos, psol, &
130  !              ustar, testar, qstar, okri, ri1, &
131          okri=.TRUE.              pref, delu, delte, delq)
132          CALL screenc(klon, knon, nsrf, zxli, &  
133   &                   u_zref, temp, q_zref, zref, &         DO i = 1, knon
  &                   ts1, qsurf, rugos, psol, &            
  &                   ustar, testar, qstar, okri, ri1, &  
  &                   pref, delu, delte, delq)  
 !  
         DO i = 1, knon  
134            u_zref(i) = delu(i)            u_zref(i) = delu(i)
135            q_zref(i) = delq(i) + max(qsurf(i),0.0)            q_zref(i) = delq(i) + max(qsurf(i), 0.0)
136            te_zref(i) = delte(i) + ts1(i)            te_zref(i) = delte(i) + ts1(i)
137  !  
138  ! return to normal temperature            ! return to normal temperature
139  !  
140            temp(i) = te_zref(i) * (psol(i)/pref(i))**(-RKAPPA)            temp(i) = te_zref(i) * (psol(i)/pref(i))**(-RKAPPA)
141  !         temp(i) = te_zref(i) - (zref* RG)/RCPD/ &         ENDDO
142  !                 (1 + RVTMP2 * max(q_zref(i),0.0))      ENDDO
143  !  
144  !IM +++      ! verifier le critere de convergence : 0.25% pour te_zref et 5% pour qe_zref
145  !         IF(temp(i).GT.350.) THEN  
146  !           WRITE(*,*) 'temp(i) GT 350 K !!',i,nsrf,temp(i)      DO i = 1, knon
147  !         ENDIF         q_zref_c(i) = q_zref(i)
148  !IM ---         temp_c(i) = temp(i)
149  !  
150          IF(n.EQ.ncon) THEN         ok_pred(i)=0.
151            te_zref_con(i) = te_zref(i)         ok_corr(i)=1.
152            q_zref_con(i) = q_zref(i)  
153          ENDIF         t_2m(i) = temp_p(i) * ok_pred(i) + temp_c(i) * ok_corr(i)
154  !         q_2m(i) = q_zref_p(i) * ok_pred(i) + q_zref_c(i) * ok_corr(i)
155          ENDDO      ENDDO
156  !  
157        ENDDO      ! First aproximation of variables at zref  
158  !  
159  ! verifier le critere de convergence : 0.25% pour te_zref et 5% pour qe_zref      zref = 10.0
160  !      CALL screenp(klon, knon, speed, tpot, q1, ts1, qsurf, rugos, lmon, ustar, &
161  !       DO i = 1, knon           testar, qstar, zref, delu, delte, delq)
162  !         conv_te(i) = (te_zref(i) - te_zref_con(i))/te_zref_con(i)  
163  !         conv_q(i) = (q_zref(i) - q_zref_con(i))/q_zref_con(i)      DO i = 1, knon
164  !IM +++         u_zref(i) = delu(i)
165  !         IF(abs(conv_te(i)).GE.0.0025.AND.abs(conv_q(i)).GE.0.05) THEN         q_zref(i) = max(qsurf(i), 0.0) + delq(i)
166  !           PRINT*,'DIV','i=',i,te_zref_con(i),te_zref(i),conv_te(i), &         te_zref(i) = ts1(i) + delte(i)
167  !           q_zref_con(i),q_zref(i),conv_q(i)         temp(i) = te_zref(i) * (psol(i)/pat1(i))**(-RKAPPA)
168  !         ENDIF         u_zref_p(i) = u_zref(i)
169  !IM ---      ENDDO
170  !       ENDDO  
171  !      ! Iteration of the variables at the reference level zref:
172        DO i = 1, knon      ! corrector ; see Hess & McAvaney, 1995
173          q_zref_c(i) = q_zref(i)  
174          temp_c(i) = temp(i)      DO n = 1, niter
175  !         okri=.TRUE.
176  !       IF(zri1(i).LT.0.) THEN         CALL screenc(klon, knon, nsrf, zxli, u_zref, temp, q_zref, zref, ts1, &
177  !         IF(nsrf.EQ.1) THEN              qsurf, rugos, psol, ustar, testar, qstar, okri, ri1, pref, delu, &
178  !           ok_pred(i)=1.              delte, delq)
179  !           ok_corr(i)=0.  
180  !         ELSE         DO i = 1, knon
 !           ok_pred(i)=0.  
 !           ok_corr(i)=1.  
 !         ENDIF  
 !       ELSE  
 !         ok_pred(i)=0.  
 !         ok_corr(i)=1.  
 !       ENDIF  
 !  
         ok_pred(i)=0.  
         ok_corr(i)=1.  
 !  
         t_2m(i) = temp_p(i) * ok_pred(i) + temp_c(i) * ok_corr(i)  
         q_2m(i) = q_zref_p(i) * ok_pred(i) + q_zref_c(i) * ok_corr(i)  
 !IM +++  
 !       IF(n.EQ.niter) THEN  
 !       IF(t_2m(i).LT.t1(i).AND.t_2m(i).LT.ts1(i)) THEN  
 !         PRINT*,' BAD t2m LT ',i,nsrf,t_2m(i),t1(i),ts1(i)  
 !       ELSEIF(t_2m(i).GT.t1(i).AND.t_2m(i).GT.ts1(i)) THEN  
 !         PRINT*,' BAD t2m GT ',i,nsrf,t_2m(i),t1(i),ts1(i)  
 !       ENDIF  
 !       ENDIF  
 !IM ---  
       ENDDO  
 !  
 !  
 !----------First aproximation of variables at zref --------------------------  
 !  
       zref = 10.0  
       CALL screenp(klon, knon, nsrf, speed, tpot, q1, &  
  &                 ts1, qsurf, rugos, lmon, &  
  &                 ustar, testar, qstar, zref, &  
  &                 delu, delte, delq)  
 !  
       DO i = 1, knon  
         u_zref(i) = delu(i)  
         q_zref(i) = max(qsurf(i),0.0) + delq(i)  
         te_zref(i) = ts1(i) + delte(i)  
         temp(i) = te_zref(i) * (psol(i)/pat1(i))**(-RKAPPA)  
 !       temp(i) = te_zref(i) - (zref* RG)/RCPD/ &  
 !                 (1 + RVTMP2 * max(q_zref(i),0.0))  
         u_zref_p(i) = u_zref(i)  
       ENDDO  
 !  
 ! Iteration of the variables at the reference level zref : corrector ; see Hess & McAvaney, 1995  
 !  
       DO n = 1, niter  
 !  
         okri=.TRUE.  
         CALL screenc(klon, knon, nsrf, zxli, &  
  &                   u_zref, temp, q_zref, zref, &  
  &                   ts1, qsurf, rugos, psol, &  
  &                   ustar, testar, qstar, okri, ri1, &  
  &                   pref, delu, delte, delq)  
 !  
         DO i = 1, knon  
181            u_zref(i) = delu(i)            u_zref(i) = delu(i)
182            q_zref(i) = delq(i) + max(qsurf(i),0.0)            q_zref(i) = delq(i) + max(qsurf(i), 0.0)
183            te_zref(i) = delte(i) + ts1(i)            te_zref(i) = delte(i) + ts1(i)
184            temp(i) = te_zref(i) * (psol(i)/pref(i))**(-RKAPPA)            temp(i) = te_zref(i) * (psol(i)/pref(i))**(-RKAPPA)
185  !         temp(i) = te_zref(i) - (zref* RG)/RCPD/ &         ENDDO
186  !                   (1 + RVTMP2 * max(q_zref(i),0.0))      ENDDO
187          ENDDO  
188  !      DO i = 1, knon
189        ENDDO         u_zref_c(i) = u_zref(i)
190  !         u_10m(i) = u_zref_p(i) * ok_pred(i) + u_zref_c(i) * ok_corr(i)
191        DO i = 1, knon         q_zref_c(i) = q_zref(i)
192          u_zref_c(i) = u_zref(i)         temp_c(i) = temp(i)
193  !         t_10m(i) = temp_p(i) * ok_pred(i) + temp_c(i) * ok_corr(i)
194          u_10m(i) = u_zref_p(i) * ok_pred(i) + u_zref_c(i) * ok_corr(i)         q_10m(i) = q_zref_p(i) * ok_pred(i) + q_zref_c(i) * ok_corr(i)
195  !      ENDDO
196  !AM  
197          q_zref_c(i) = q_zref(i)    END subroutine stdlevvar
198          temp_c(i) = temp(i)  
199          t_10m(i) = temp_p(i) * ok_pred(i) + temp_c(i) * ok_corr(i)  end module stdlevvar_m
         q_10m(i) = q_zref_p(i) * ok_pred(i) + q_zref_c(i) * ok_corr(i)  
 !MA  
       ENDDO  
 !  
       RETURN  
       END subroutine stdlevvar  
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