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trunk/phylmd/yamada.f revision 82 by guez, Wed Mar 5 14:57:53 2014 UTC trunk/Sources/phylmd/yamada.f revision 188 by guez, Tue Mar 22 16:31:39 2016 UTC
# Line 1  Line 1 
1    module yamada_m
2    
 ! $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, zlev, zlay, u, v, teta, q2, &  
     km, kn, ustar, l_mix)  
   USE dimens_m  
   USE dimphy  
3    IMPLICIT NONE    IMPLICIT NONE
   ! .......................................................................  
   ! .......................................................................  
4    
5    ! g  : g  contains
   ! zlev : altitude a chaque niveau (interface inferieure de la couche  
   ! de meme indice)  
   ! zlay : altitude au centre de chaque couche  
   ! u,v : vitesse au centre de chaque couche  
   ! (en entree : la valeur au debut du pas de temps)  
   ! teta : temperature potentielle au centre de chaque couche  
   ! (en entree : la valeur au debut du pas de temps)  
   ! q2 : $q^2$ au bas de chaque couche  
   ! (en entree : la valeur au debut du pas de temps)  
   ! (en sortie : la valeur a la fin du pas de temps)  
   ! km : diffusivite turbulente de quantite de mouvement (au bas de chaque  
   ! couche)  
   ! (en sortie : la valeur a la fin du pas de temps)  
   ! kn : diffusivite turbulente des scalaires (au bas de chaque couche)  
   ! (en sortie : la valeur a la fin du pas de temps)  
   
   ! .......................................................................  
   REAL, INTENT (IN) :: g  
   REAL 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 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==1 .AND. first) THEN  
     DO ig = 1, 1000  
       ri = (ig-800.)/500.  
       IF (ri<ric) THEN  
         zrif = frif(ri)  
       ELSE  
         zrif = rifc  
       END IF  
       IF (zrif<0.16) THEN  
         zalpha = falpha(zrif)  
         zsm = fsm(zrif)  
       ELSE  
         zalpha = 1.12  
         zsm = 0.085  
       END IF  
       PRINT *, ri, rif, zalpha, zsm  
     END DO  
     first = .FALSE.  
   END IF  
6    
7    ! Correction d'un bug sauvage a verifier.    SUBROUTINE yamada(ngrid, g, zlev, zlay, u, v, teta, q2, km, kn)
   ! 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)/(dz(ig,k)*dz(ig,k))  
       n2(ig, k) = g*2.*(teta(ig,k)-teta(ig,k-1))/(teta(ig,k-1)+teta(ig,k))/ &  
         dz(ig, k)  
       ri = n2(ig, k)/max(m2(ig,k), 1.E-10)  
       IF (ri<ric) THEN  
         rif(ig, k) = frif(ri)  
       ELSE  
         rif(ig, k) = rifc  
       END IF  
       IF (rif(ig,k)<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  
       END IF  
       zz(ig, k) = b1*m2(ig, k)*(1.-rif(ig,k))*sm(ig, k)  
     END DO  
   END DO  
8    
9    ! iterration pour determiner la longueur de melange      ! From LMDZ4/libf/phylmd/yamada.F,v 1.1 2004/06/22 11:45:36
10    
11    DO ig = 1, ngrid      USE dimens_m
12      l0(ig) = 100.      USE dimphy
13    END DO      ! .......................................................................
14    DO k = 2, klev - 1      ! .......................................................................
15      DO ig = 1, ngrid  
16        l(ig, k) = l0(ig)*kap*zlev(ig, k)/(kap*zlev(ig,k)+l0(ig))      ! 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
47        PARAMETER (nlay=klev)
48    
49        LOGICAL first
50        SAVE first
51        DATA first/.TRUE./
52    
53    
54        INTEGER ig, k
55    
56        REAL ri, zrif, zalpha, zsm
57        REAL rif(klon, klev+1), sm(klon, klev+1), alpha(klon, klev)
58    
59        REAL m2(klon, klev+1), dz(klon, klev+1), zq, n2(klon, klev+1)
60        REAL l(klon, klev+1), l0(klon)
61    
62        REAL sq(klon), sqz(klon), zz(klon, klev+1)
63        INTEGER iter
64    
65        REAL ric, rifc, b1, kap
66        SAVE ric, rifc, b1, kap
67        DATA ric, rifc, b1, kap/0.195, 0.191, 16.6, 0.3/
68    
69        IF (0==1 .AND. first) THEN
70           DO ig = 1, 1000
71              ri = (ig-800.)/500.
72              IF (ri<ric) THEN
73                 zrif = frif(ri)
74              ELSE
75                 zrif = rifc
76              END IF
77              IF (zrif<0.16) THEN
78                 zalpha = falpha(zrif)
79                 zsm = fsm(zrif)
80              ELSE
81                 zalpha = 1.12
82                 zsm = 0.085
83              END IF
84              PRINT *, ri, rif, zalpha, zsm
85           END DO
86           first = .FALSE.
87        END IF
88    
89        ! Correction d'un bug sauvage a verifier.
90        ! do k=2,nlev
91        DO k = 2, nlay
92           DO ig = 1, ngrid
93              dz(ig, k) = zlay(ig, k) - zlay(ig, k-1)
94              m2(ig, k) = ((u(ig,k)-u(ig,k-1))**2+(v(ig,k)-v(ig, &
95                   k-1))**2)/(dz(ig,k)*dz(ig,k))
96              n2(ig, k) = g*2.*(teta(ig,k)-teta(ig,k-1))/(teta(ig,k-1)+teta(ig,k))/ &
97                   dz(ig, k)
98              ri = n2(ig, k)/max(m2(ig,k), 1.E-10)
99              IF (ri<ric) THEN
100                 rif(ig, k) = frif(ri)
101              ELSE
102                 rif(ig, k) = rifc
103              END IF
104              IF (rif(ig,k)<0.16) THEN
105                 alpha(ig, k) = falpha(rif(ig,k))
106                 sm(ig, k) = fsm(rif(ig,k))
107              ELSE
108                 alpha(ig, k) = 1.12
109                 sm(ig, k) = 0.085
110              END IF
111              zz(ig, k) = b1*m2(ig, k)*(1.-rif(ig,k))*sm(ig, k)
112           END DO
113      END DO      END DO
   END DO  
114    
115    DO iter = 1, 10      ! iterration pour determiner la longueur de melange
116    
117      DO ig = 1, ngrid      DO ig = 1, ngrid
118        sq(ig) = 1.E-10         l0(ig) = 100.
       sqz(ig) = 1.E-10  
119      END DO      END DO
120      DO k = 2, klev - 1      DO k = 2, klev - 1
121        DO ig = 1, ngrid         DO ig = 1, ngrid
122          q2(ig, k) = l(ig, k)**2*zz(ig, k)            l(ig, k) = l0(ig)*kap*zlev(ig, k)/(kap*zlev(ig,k)+l0(ig))
123          l(ig, k) = min(l0(ig)*kap*zlev(ig,k)/(kap*zlev(ig, &         END DO
124            k)+l0(ig)), 0.5*sqrt(q2(ig,k))/sqrt(max(n2(ig,k),1.E-10)))      END DO
125          zq = sqrt(q2(ig,k))  
126          sqz(ig) = sqz(ig) + zq*zlev(ig, k)*(zlay(ig,k)-zlay(ig,k-1))      DO iter = 1, 10
127          sq(ig) = sq(ig) + zq*(zlay(ig,k)-zlay(ig,k-1))         DO ig = 1, ngrid
128        END DO            sq(ig) = 1.E-10
129      END DO            sqz(ig) = 1.E-10
130      DO ig = 1, ngrid         END DO
131        l0(ig) = 0.2*sqz(ig)/sq(ig)         DO k = 2, klev - 1
132              DO ig = 1, ngrid
133                 q2(ig, k) = l(ig, k)**2*zz(ig, k)
134                 l(ig, k) = min(l0(ig)*kap*zlev(ig,k)/(kap*zlev(ig, &
135                      k)+l0(ig)), 0.5*sqrt(q2(ig,k))/sqrt(max(n2(ig,k),1.E-10)))
136                 zq = sqrt(q2(ig,k))
137                 sqz(ig) = sqz(ig) + zq*zlev(ig, k)*(zlay(ig,k)-zlay(ig,k-1))
138                 sq(ig) = sq(ig) + zq*(zlay(ig,k)-zlay(ig,k-1))
139              END DO
140           END DO
141           DO ig = 1, ngrid
142              l0(ig) = 0.2*sqz(ig)/sq(ig)
143           END DO
144           ! (abd 3 5 2)         print*,'ITER=',iter,'  L0=',l0
145    
146      END DO      END DO
     ! (abd 3 5 2)         print*,'ITER=',iter,'  L0=',l0  
147    
148    END DO      DO k = 2, klev
149           DO ig = 1, ngrid
150              l(ig, k) = min(l0(ig)*kap*zlev(ig,k)/(kap*zlev(ig, &
151                   k)+l0(ig)), 0.5*sqrt(q2(ig,k))/sqrt(max(n2(ig,k),1.E-10)))
152              q2(ig, k) = l(ig, k)**2*zz(ig, k)
153              km(ig, k) = l(ig, k)*sqrt(q2(ig,k))*sm(ig, k)
154              kn(ig, k) = km(ig, k)*alpha(ig, k)
155           END DO
156        END DO
157    
158      contains
159    
160        REAL function frif(ri)
161          real ri
162          frif = 0.6588*(ri+0.1776-sqrt(ri*ri-0.3221*ri+0.03156))
163        end function frif
164    
165        REAL function falpha(ri)
166          real ri
167          falpha = 1.318*(0.2231-ri)/(0.2341-ri)
168        end function falpha
169    
170        REAL function fsm(ri)
171          real ri
172          fsm = 1.96*(0.1912-ri)*(0.2341-ri)/((1.-ri)*(0.2231-ri))
173        end function fsm
174    
175    DO k = 2, klev    END SUBROUTINE yamada
     DO ig = 1, ngrid  
       l(ig, k) = min(l0(ig)*kap*zlev(ig,k)/(kap*zlev(ig, &  
         k)+l0(ig)), 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)  
     END DO  
   END DO  
176    
177    RETURN  end module yamada_m
 END SUBROUTINE yamada  
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