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trunk/libf/phylmd/yamada.f revision 12 by guez, Mon Jul 21 16:05:07 2008 UTC trunk/Sources/phylmd/yamada.f revision 145 by guez, Tue Jun 16 15:23:29 2015 UTC
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1  !  module yamada_m
 ! $Header: /home/cvsroot/LMDZ4/libf/phylmd/yamada.F,v 1.1 2004/06/22 11:45:36 lmdzadmin Exp $  
 !  
       SUBROUTINE yamada(ngrid,g,rconst,plev,temp  
      s   ,zlev,zlay,u,v,teta,cd,q2,km,kn,ustar  
      s   ,l_mix)  
       use dimens_m  
       use dimphy  
       IMPLICIT NONE  
 c.......................................................................  
 c.......................................................................  
 c  
 c g  : g  
 c zlev : altitude a chaque niveau (interface inferieure de la couche  
 c        de meme indice)  
 c zlay : altitude au centre de chaque couche  
 c u,v : vitesse au centre de chaque couche  
 c       (en entree : la valeur au debut du pas de temps)  
 c teta : temperature potentielle au centre de chaque couche  
 c        (en entree : la valeur au debut du pas de temps)  
 c cd : cdrag  
 c      (en entree : la valeur au debut du pas de temps)  
 c q2 : $q^2$ au bas de chaque couche  
 c      (en entree : la valeur au debut du pas de temps)  
 c      (en sortie : la valeur a la fin du pas de temps)  
 c km : diffusivite turbulente de quantite de mouvement (au bas de chaque  
 c      couche)  
 c      (en sortie : la valeur a la fin du pas de temps)  
 c kn : diffusivite turbulente des scalaires (au bas de chaque couche)  
 c      (en sortie : la valeur a la fin du pas de temps)  
 c  
 c.......................................................................  
       REAL g,rconst  
       real plev(klon,klev+1),temp(klon,klev)  
       real ustar(klon),snstable  
       REAL zlev(klon,klev+1)  
       REAL zlay(klon,klev)  
       REAL u(klon,klev)  
       REAL v(klon,klev)  
       REAL teta(klon,klev)  
       REAL cd(klon)  
       REAL q2(klon,klev+1)  
       REAL km(klon,klev+1)  
       REAL kn(klon,klev+1)  
       integer l_mix,ngrid  
   
   
       integer nlay,nlev  
       PARAMETER (nlay=klev)  
       PARAMETER (nlev=klev+1)  
   
       logical first  
       save first  
       data first/.true./  
   
   
       integer ig,k  
   
       real ri,zrif,zalpha,zsm  
       real rif(klon,klev+1),sm(klon,klev+1),alpha(klon,klev)  
   
       real m2(klon,klev+1),dz(klon,klev+1),zq,n2(klon,klev+1)  
       real l(klon,klev+1),l0(klon)  
   
       real sq(klon),sqz(klon),zz(klon,klev+1)  
       integer iter  
   
       real ric,rifc,b1,kap  
       save ric,rifc,b1,kap  
       data ric,rifc,b1,kap/0.195,0.191,16.6,0.3/  
   
       real frif,falpha,fsm  
   
       frif(ri)=0.6588*(ri+0.1776-sqrt(ri*ri-0.3221*ri+0.03156))  
       falpha(ri)=1.318*(0.2231-ri)/(0.2341-ri)  
       fsm(ri)=1.96*(0.1912-ri)*(0.2341-ri)/((1.-ri)*(0.2231-ri))  
   
       if (0.eq.1.and.first) then  
       do ig=1,1000  
          ri=(ig-800.)/500.  
          if (ri.lt.ric) then  
             zrif=frif(ri)  
          else  
             zrif=rifc  
          endif  
          if(zrif.lt.0.16) then  
             zalpha=falpha(zrif)  
             zsm=fsm(zrif)  
          else  
             zalpha=1.12  
             zsm=0.085  
          endif  
          print*,ri,rif,zalpha,zsm  
       enddo  
       first=.false.  
       endif  
   
 c  Correction d'un bug sauvage a verifier.  
 c      do k=2,nlev  
       do k=2,nlay  
                                                           do ig=1,ngrid  
          dz(ig,k)=zlay(ig,k)-zlay(ig,k-1)  
          m2(ig,k)=((u(ig,k)-u(ig,k-1))**2+(v(ig,k)-v(ig,k-1))**2)  
      s             /(dz(ig,k)*dz(ig,k))  
          n2(ig,k)=g*2.*(teta(ig,k)-teta(ig,k-1))  
      s            /(teta(ig,k-1)+teta(ig,k))  /dz(ig,k)  
          ri=n2(ig,k)/max(m2(ig,k),1.e-10)  
          if (ri.lt.ric) then  
             rif(ig,k)=frif(ri)  
          else  
             rif(ig,k)=rifc  
          endif  
          if(rif(ig,k).lt.0.16) then  
             alpha(ig,k)=falpha(rif(ig,k))  
             sm(ig,k)=fsm(rif(ig,k))  
          else  
             alpha(ig,k)=1.12  
             sm(ig,k)=0.085  
          endif  
          zz(ig,k)=b1*m2(ig,k)*(1.-rif(ig,k))*sm(ig,k)  
                                                           enddo  
       enddo  
   
 c iterration pour determiner la longueur de melange  
   
                                                           do ig=1,ngrid  
       l0(ig)=100.  
                                                           enddo  
       do k=2,klev-1  
                                                           do ig=1,ngrid  
         l(ig,k)=l0(ig)*kap*zlev(ig,k)/(kap*zlev(ig,k)+l0(ig))  
                                                           enddo  
       enddo  
   
       do iter=1,10  
                                                           do ig=1,ngrid  
          sq(ig)=1.e-10  
          sqz(ig)=1.e-10  
                                                           enddo  
          do k=2,klev-1  
                                                           do ig=1,ngrid  
            q2(ig,k)=l(ig,k)**2*zz(ig,k)  
            l(ig,k)=min(l0(ig)*kap*zlev(ig,k)/(kap*zlev(ig,k)+l0(ig))  
      s     ,0.5*sqrt(q2(ig,k))/sqrt(max(n2(ig,k),1.e-10)))  
            zq=sqrt(q2(ig,k))  
            sqz(ig)=sqz(ig)+zq*zlev(ig,k)*(zlay(ig,k)-zlay(ig,k-1))  
            sq(ig)=sq(ig)+zq*(zlay(ig,k)-zlay(ig,k-1))  
                                                           enddo  
          enddo  
                                                           do ig=1,ngrid  
          l0(ig)=0.2*sqz(ig)/sq(ig)  
                                                           enddo  
 c(abd 3 5 2)         print*,'ITER=',iter,'  L0=',l0  
   
       enddo  
   
       do k=2,klev  
                                                           do ig=1,ngrid  
          l(ig,k)=min(l0(ig)*kap*zlev(ig,k)/(kap*zlev(ig,k)+l0(ig))  
      s     ,0.5*sqrt(q2(ig,k))/sqrt(max(n2(ig,k),1.e-10)))  
          q2(ig,k)=l(ig,k)**2*zz(ig,k)  
          km(ig,k)=l(ig,k)*sqrt(q2(ig,k))*sm(ig,k)  
          kn(ig,k)=km(ig,k)*alpha(ig,k)  
                                                           enddo  
       enddo  
2    
3        return    IMPLICIT NONE
4        end  
5    contains
6    
7      SUBROUTINE yamada(ngrid, g, zlev, zlay, u, v, teta, q2, km, kn)
8    
9        ! From LMDZ4/libf/phylmd/yamada.F,v 1.1 2004/06/22 11:45:36
10    
11        USE dimens_m
12        USE dimphy
13        ! .......................................................................
14        ! .......................................................................
15    
16        ! g  : g
17        ! zlev : altitude a chaque niveau (interface inferieure de la couche
18        ! de meme indice)
19        ! zlay : altitude au centre de chaque couche
20        ! u,v : vitesse au centre de chaque couche
21        ! (en entree : la valeur au debut du pas de temps)
22        ! teta : temperature potentielle au centre de chaque couche
23        ! (en entree : la valeur au debut du pas de temps)
24        ! q2 : $q^2$ au bas de chaque couche
25        ! (en entree : la valeur au debut du pas de temps)
26        ! (en sortie : la valeur a la fin du pas de temps)
27        ! km : diffusivite turbulente de quantite de mouvement (au bas de chaque
28        ! couche)
29        ! (en sortie : la valeur a la fin du pas de temps)
30        ! kn : diffusivite turbulente des scalaires (au bas de chaque couche)
31        ! (en sortie : la valeur a la fin du pas de temps)
32    
33        ! .......................................................................
34        REAL, INTENT (IN) :: g
35        REAL zlev(klon, klev+1)
36        REAL zlay(klon, klev)
37        REAL u(klon, klev)
38        REAL v(klon, klev)
39        REAL teta(klon, klev)
40        REAL q2(klon, klev+1)
41        REAL km(klon, klev+1)
42        REAL kn(klon, klev+1)
43        INTEGER ngrid
44    
45    
46        INTEGER nlay, nlev
47        PARAMETER (nlay=klev)
48        PARAMETER (nlev=klev+1)
49    
50        LOGICAL first
51        SAVE first
52        DATA first/.TRUE./
53    
54    
55        INTEGER ig, k
56    
57        REAL ri, zrif, zalpha, zsm
58        REAL rif(klon, klev+1), sm(klon, klev+1), alpha(klon, klev)
59    
60        REAL m2(klon, klev+1), dz(klon, klev+1), zq, n2(klon, klev+1)
61        REAL l(klon, klev+1), l0(klon)
62    
63        REAL sq(klon), sqz(klon), zz(klon, klev+1)
64        INTEGER iter
65    
66        REAL ric, rifc, b1, kap
67        SAVE ric, rifc, b1, kap
68        DATA ric, rifc, b1, kap/0.195, 0.191, 16.6, 0.3/
69    
70        IF (0==1 .AND. first) THEN
71           DO ig = 1, 1000
72              ri = (ig-800.)/500.
73              IF (ri<ric) THEN
74                 zrif = frif(ri)
75              ELSE
76                 zrif = rifc
77              END IF
78              IF (zrif<0.16) THEN
79                 zalpha = falpha(zrif)
80                 zsm = fsm(zrif)
81              ELSE
82                 zalpha = 1.12
83                 zsm = 0.085
84              END IF
85              PRINT *, ri, rif, zalpha, zsm
86           END DO
87           first = .FALSE.
88        END IF
89    
90        ! Correction d'un bug sauvage a verifier.
91        ! do k=2,nlev
92        DO k = 2, nlay
93           DO ig = 1, ngrid
94              dz(ig, k) = zlay(ig, k) - zlay(ig, k-1)
95              m2(ig, k) = ((u(ig,k)-u(ig,k-1))**2+(v(ig,k)-v(ig, &
96                   k-1))**2)/(dz(ig,k)*dz(ig,k))
97              n2(ig, k) = g*2.*(teta(ig,k)-teta(ig,k-1))/(teta(ig,k-1)+teta(ig,k))/ &
98                   dz(ig, k)
99              ri = n2(ig, k)/max(m2(ig,k), 1.E-10)
100              IF (ri<ric) THEN
101                 rif(ig, k) = frif(ri)
102              ELSE
103                 rif(ig, k) = rifc
104              END IF
105              IF (rif(ig,k)<0.16) THEN
106                 alpha(ig, k) = falpha(rif(ig,k))
107                 sm(ig, k) = fsm(rif(ig,k))
108              ELSE
109                 alpha(ig, k) = 1.12
110                 sm(ig, k) = 0.085
111              END IF
112              zz(ig, k) = b1*m2(ig, k)*(1.-rif(ig,k))*sm(ig, k)
113           END DO
114        END DO
115    
116        ! iterration pour determiner la longueur de melange
117    
118        DO ig = 1, ngrid
119           l0(ig) = 100.
120        END DO
121        DO k = 2, klev - 1
122           DO ig = 1, ngrid
123              l(ig, k) = l0(ig)*kap*zlev(ig, k)/(kap*zlev(ig,k)+l0(ig))
124           END DO
125        END DO
126    
127        DO iter = 1, 10
128           DO ig = 1, ngrid
129              sq(ig) = 1.E-10
130              sqz(ig) = 1.E-10
131           END DO
132           DO k = 2, klev - 1
133              DO ig = 1, ngrid
134                 q2(ig, k) = l(ig, k)**2*zz(ig, k)
135                 l(ig, k) = min(l0(ig)*kap*zlev(ig,k)/(kap*zlev(ig, &
136                      k)+l0(ig)), 0.5*sqrt(q2(ig,k))/sqrt(max(n2(ig,k),1.E-10)))
137                 zq = sqrt(q2(ig,k))
138                 sqz(ig) = sqz(ig) + zq*zlev(ig, k)*(zlay(ig,k)-zlay(ig,k-1))
139                 sq(ig) = sq(ig) + zq*(zlay(ig,k)-zlay(ig,k-1))
140              END DO
141           END DO
142           DO ig = 1, ngrid
143              l0(ig) = 0.2*sqz(ig)/sq(ig)
144           END DO
145           ! (abd 3 5 2)         print*,'ITER=',iter,'  L0=',l0
146    
147        END DO
148    
149        DO k = 2, klev
150           DO ig = 1, ngrid
151              l(ig, k) = min(l0(ig)*kap*zlev(ig,k)/(kap*zlev(ig, &
152                   k)+l0(ig)), 0.5*sqrt(q2(ig,k))/sqrt(max(n2(ig,k),1.E-10)))
153              q2(ig, k) = l(ig, k)**2*zz(ig, k)
154              km(ig, k) = l(ig, k)*sqrt(q2(ig,k))*sm(ig, k)
155              kn(ig, k) = km(ig, k)*alpha(ig, k)
156           END DO
157        END DO
158    
159      contains
160    
161        REAL function frif(ri)
162          real ri
163          frif = 0.6588*(ri+0.1776-sqrt(ri*ri-0.3221*ri+0.03156))
164        end function frif
165    
166        REAL function falpha(ri)
167          real ri
168          falpha = 1.318*(0.2231-ri)/(0.2341-ri)
169        end function falpha
170    
171        REAL function fsm(ri)
172          real ri
173          fsm = 1.96*(0.1912-ri)*(0.2341-ri)/((1.-ri)*(0.2231-ri))
174        end function fsm
175    
176      END SUBROUTINE yamada
177    
178    end module yamada_m
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