/[lmdze]/trunk/Sources/phylmd/yamada4.f
ViewVC logotype

Diff of /trunk/Sources/phylmd/yamada4.f

Parent Directory Parent Directory | Revision Log Revision Log | View Patch Patch

revision 226 by guez, Mon May 23 13:50:39 2016 UTC revision 227 by guez, Thu Nov 2 15:47:03 2017 UTC
# Line 8  module yamada4_m Line 8  module yamada4_m
8    
9  contains  contains
10    
11    SUBROUTINE yamada4(ngrid, dt, g, zlev, zlay, u, v, teta, cd, q2, km, kn, kq, &    SUBROUTINE yamada4(dt, g, zlev, zlay, u, v, teta, cd, q2, km, kn, kq, &
12         ustar, iflag_pbl)         ustar, iflag_pbl)
13    
14      ! From LMDZ4/libf/phylmd/yamada4.F, version 1.1 2004/06/22 11:45:36      ! From LMDZ4/libf/phylmd/yamada4.F, version 1.1 2004/06/22 11:45:36
15    
16      use nr_util, only: assert      use nr_util, only: assert, assert_eq
17      USE dimphy, ONLY: klev      USE dimphy, ONLY: klev
18    
     integer, intent(in):: ngrid  
19      REAL, intent(in):: dt ! pas de temps      REAL, intent(in):: dt ! pas de temps
20      real, intent(in):: g      real, intent(in):: g
21    
22      REAL zlev(ngrid, klev+1)      REAL zlev(:, :) ! (knon, klev + 1)
23      ! altitude \`a chaque niveau (interface inf\'erieure de la couche de      ! altitude \`a chaque niveau (interface inf\'erieure de la couche de
24      ! m\^eme indice)      ! m\^eme indice)
25    
26      REAL zlay(ngrid, klev) ! altitude au centre de chaque couche      REAL, intent(in):: zlay(:, :) ! (knon, klev) altitude au centre de
27                                      ! chaque couche
28    
29      REAL u(ngrid, klev), v(ngrid, klev)      REAL, intent(in):: u(:, :), v(:, :) ! (knon, klev)
30      ! vitesse au centre de chaque couche (en entr\'ee : la valeur au      ! vitesse au centre de chaque couche (en entr\'ee : la valeur au
31      ! d\'ebut du pas de temps)      ! d\'ebut du pas de temps)
32    
33      REAL, intent(in):: teta(ngrid, klev)      REAL, intent(in):: teta(:, :) ! (knon, klev)
34      ! temp\'erature potentielle au centre de chaque couche (en entr\'ee :      ! temp\'erature potentielle au centre de chaque couche (en entr\'ee :
35      ! la valeur au d\'ebut du pas de temps)      ! la valeur au d\'ebut du pas de temps)
36    
37      REAL, intent(in):: cd(:) ! (ngrid) cdrag, valeur au d\'ebut du pas de temps      REAL, intent(in):: cd(:) ! (knon) cdrag, valeur au d\'ebut du pas de temps
38    
39      REAL, intent(inout):: q2(ngrid, klev+1)      REAL, intent(inout):: q2(:, :) ! (knon, klev + 1)
40      ! $q^2$ au bas de chaque couche      ! $q^2$ au bas de chaque couche
41      ! En entr\'ee : la valeur au d\'ebut du pas de temps ; en sortie : la      ! En entr\'ee : la valeur au d\'ebut du pas de temps ; en sortie : la
42      ! valeur \`a la fin du pas de temps.      ! valeur \`a la fin du pas de temps.
43    
44      REAL km(ngrid, klev+1)      REAL km(:, :) ! (knon, klev + 1)
45      ! diffusivit\'e turbulente de quantit\'e de mouvement (au bas de      ! diffusivit\'e turbulente de quantit\'e de mouvement (au bas de
46      ! chaque couche) (en sortie : la valeur \`a la fin du pas de temps)      ! chaque couche) (en sortie : la valeur \`a la fin du pas de temps)
47    
48      REAL kn(ngrid, klev+1)      REAL kn(:, :) ! (knon, klev + 1)
49      ! diffusivit\'e turbulente des scalaires (au bas de chaque couche)      ! diffusivit\'e turbulente des scalaires (au bas de chaque couche)
50      ! (en sortie : la valeur \`a la fin du pas de temps)      ! (en sortie : la valeur \`a la fin du pas de temps)
51    
52      REAL kq(ngrid, klev+1)      REAL kq(:, :) ! (knon, klev + 1)
53      real ustar(ngrid)      real, intent(in):: ustar(:) ! (knon)
54    
55      integer, intent(in):: iflag_pbl      integer, intent(in):: iflag_pbl
56      ! iflag_pbl doit valoir entre 6 et 9      ! iflag_pbl doit valoir entre 6 et 9
# Line 61  contains Line 61  contains
61      ! iflag_pbl = 9 : un test ?      ! iflag_pbl = 9 : un test ?
62    
63      ! Local:      ! Local:
64        integer knon
65      real kmin, qmin, pblhmin(ngrid), coriol(ngrid)      real kmin, qmin
66        real pblhmin(size(cd)), coriol(size(cd)) ! (knon)
67      real qpre      real qpre
68      REAL unsdz(ngrid, klev)      REAL unsdz(size(zlay, 1), size(zlay, 2)) ! (knon, klev)
69      REAL unsdzdec(ngrid, klev+1)      REAL unsdzdec(size(zlev, 1), size(zlev, 2)) ! (knon, klev + 1)
70      REAL kmpre(ngrid, klev+1), tmp2      REAL kmpre(size(zlev, 1), size(zlev, 2)) ! (knon, klev + 1)
71      REAL mpre(ngrid, klev+1)      real tmp2
72      real delta(ngrid, klev+1)      REAL mpre(size(zlev, 1), size(zlev, 2)) ! (knon, klev + 1)
73      real aa(ngrid, klev+1), aa1      real delta(size(zlev, 1), size(zlev, 2)) ! (knon, klev + 1)
74      integer, PARAMETER:: nlev = klev+1      real aa(size(zlev, 1), size(zlev, 2)) ! (knon, klev + 1)
75        real aa1
76      logical:: first = .true.      logical:: first = .true.
77      integer:: ipas = 0      integer:: ipas = 0
78      integer ig, k      integer ig, k
79      real ri      real ri
80      real rif(ngrid, klev+1), sm(ngrid, klev+1), alpha(ngrid, klev)      real, dimension(size(zlev, 1), size(zlev, 2)):: rif, sm ! (knon, klev + 1)
81      real m2(ngrid, klev+1), dz(ngrid, klev+1), zq, n2(ngrid, klev+1)      real alpha(size(zlay, 1), size(zlay, 2)) ! (knon, klev)
82      real dtetadz(ngrid, klev+1)  
83        real, dimension(size(zlev, 1), size(zlev, 2)):: m2, dz, n2
84        ! (knon, klev + 1)
85        
86        real zq
87        real dtetadz(size(zlev, 1), size(zlev, 2)) ! (knon, klev + 1)
88      real m2cstat, mcstat, kmcstat      real m2cstat, mcstat, kmcstat
89      real l(ngrid, klev+1)      real l(size(zlev, 1), size(zlev, 2)) ! (knon, klev + 1)
90      real l0(ngrid)      real l0(size(cd)) ! (knon)
91      real sq(ngrid), sqz(ngrid), zz(ngrid, klev+1)      real sq(size(cd)), sqz(size(cd)) ! (knon)
92        real zz(size(zlev, 1), size(zlev, 2)) ! (knon, klev + 1)
93      integer iter      integer iter
94      real:: ric = 0.195, rifc = 0.191, b1 = 16.6      real:: ric = 0.195, rifc = 0.191, b1 = 16.6
95    
96      !-----------------------------------------------------------------------      !-----------------------------------------------------------------------
97    
98      call assert(iflag_pbl >= 6 .and. iflag_pbl <= 9, "yamada4")      call assert(iflag_pbl >= 6 .and. iflag_pbl <= 9, "yamada4 iflag_pbl")
99        knon = assert_eq([size(zlev, 1), size(zlay, 1), size(u, 1), size(v, 1), &
100             size(teta, 1), size(cd), size(q2, 1), size(km, 1), size(kn, 1), &
101             size(kq, 1)], "yamada4 knon")
102        call assert(klev == [size(zlev, 2) - 1, size(zlay, 2), size(u, 2), &
103             size(v, 2), size(teta, 2), size(q2, 2) - 1, size(km, 2) - 1, &
104             size(kn, 2) - 1, size(kq, 2) - 1], "yamada4 klev")
105    
106      ipas = ipas+1      ipas = ipas + 1
107    
108      ! les increments verticaux      ! les increments verticaux
109      DO ig = 1, ngrid      DO ig = 1, knon
110         ! alerte: zlev n'est pas declare a nlev         ! alerte: zlev n'est pas declare a klev + 1
111         zlev(ig, nlev) = zlay(ig, klev) +(zlay(ig, klev) - zlev(ig, nlev-1))         zlev(ig, klev + 1) = zlay(ig, klev) + (zlay(ig, klev) - zlev(ig, klev))
112      ENDDO      ENDDO
113    
114      DO k = 1, klev      DO k = 1, klev
115         DO ig = 1, ngrid         DO ig = 1, knon
116            unsdz(ig, k) = 1.E+0/(zlev(ig, k+1)-zlev(ig, k))            unsdz(ig, k) = 1.E+0/(zlev(ig, k + 1)-zlev(ig, k))
117         ENDDO         ENDDO
118      ENDDO      ENDDO
119    
120      DO ig = 1, ngrid      DO ig = 1, knon
121         unsdzdec(ig, 1) = 1.E+0/(zlay(ig, 1)-zlev(ig, 1))         unsdzdec(ig, 1) = 1.E+0/(zlay(ig, 1)-zlev(ig, 1))
122      ENDDO      ENDDO
123    
124      DO k = 2, klev      DO k = 2, klev
125         DO ig = 1, ngrid         DO ig = 1, knon
126            unsdzdec(ig, k) = 1.E+0/(zlay(ig, k)-zlay(ig, k-1))            unsdzdec(ig, k) = 1.E+0/(zlay(ig, k)-zlay(ig, k-1))
127         ENDDO         ENDDO
128      ENDDO      ENDDO
129    
130      DO ig = 1, ngrid      DO ig = 1, knon
131         unsdzdec(ig, klev+1) = 1.E+0/(zlev(ig, klev+1)-zlay(ig, klev))         unsdzdec(ig, klev + 1) = 1.E+0/(zlev(ig, klev + 1)-zlay(ig, klev))
132      ENDDO      ENDDO
133    
134      do k = 2, klev      do k = 2, klev
135         do ig = 1, ngrid         do ig = 1, knon
136            dz(ig, k) = zlay(ig, k)-zlay(ig, k-1)            dz(ig, k) = zlay(ig, k)-zlay(ig, k-1)
137            m2(ig, k) = ((u(ig, k)-u(ig, k-1))**2+(v(ig, k)-v(ig, k-1))**2) &            m2(ig, k) = ((u(ig, k)-u(ig, k-1))**2 + (v(ig, k)-v(ig, k-1))**2) &
138                 /(dz(ig, k)*dz(ig, k))                 /(dz(ig, k)*dz(ig, k))
139            dtetadz(ig, k) = (teta(ig, k)-teta(ig, k-1))/dz(ig, k)            dtetadz(ig, k) = (teta(ig, k)-teta(ig, k-1))/dz(ig, k)
140            n2(ig, k) = g*2.*dtetadz(ig, k)/(teta(ig, k-1)+teta(ig, k))            n2(ig, k) = g*2.*dtetadz(ig, k)/(teta(ig, k-1) + teta(ig, k))
141            ri = n2(ig, k)/max(m2(ig, k), 1.e-10)            ri = n2(ig, k)/max(m2(ig, k), 1.e-10)
142            if (ri.lt.ric) then            if (ri.lt.ric) then
143               rif(ig, k) = frif(ri)               rif(ig, k) = frif(ri)
# Line 145  contains Line 159  contains
159      ! It\'eration pour d\'eterminer la longueur de m\'elange      ! It\'eration pour d\'eterminer la longueur de m\'elange
160    
161      if (first .or. iflag_pbl == 6) then      if (first .or. iflag_pbl == 6) then
162         do ig = 1, ngrid         do ig = 1, knon
163            l0(ig) = 10.            l0(ig) = 10.
164         enddo         enddo
165         do k = 2, klev-1         do k = 2, klev-1
166            do ig = 1, ngrid            do ig = 1, knon
167               l(ig, k) = l0(ig) * kap * zlev(ig, k) &               l(ig, k) = l0(ig) * kap * zlev(ig, k) &
168                    / (kap * zlev(ig, k) + l0(ig))                    / (kap * zlev(ig, k) + l0(ig))
169            enddo            enddo
170         enddo         enddo
171    
172         do iter = 1, 10         do iter = 1, 10
173            do ig = 1, ngrid            do ig = 1, knon
174               sq(ig) = 1e-10               sq(ig) = 1e-10
175               sqz(ig) = 1e-10               sqz(ig) = 1e-10
176            enddo            enddo
177            do k = 2, klev-1            do k = 2, klev-1
178               do ig = 1, ngrid               do ig = 1, knon
179                  q2(ig, k) = l(ig, k)**2 * zz(ig, k)                  q2(ig, k) = l(ig, k)**2 * zz(ig, k)
180                  l(ig, k) = fl(zlev(ig, k), l0(ig), q2(ig, k), n2(ig, k))                  l(ig, k) = fl(zlev(ig, k), l0(ig), q2(ig, k), n2(ig, k))
181                  zq = sqrt(q2(ig, k))                  zq = sqrt(q2(ig, k))
# Line 170  contains Line 184  contains
184                  sq(ig) = sq(ig) + zq * (zlay(ig, k) - zlay(ig, k-1))                  sq(ig) = sq(ig) + zq * (zlay(ig, k) - zlay(ig, k-1))
185               enddo               enddo
186            enddo            enddo
187            do ig = 1, ngrid            do ig = 1, knon
188               l0(ig) = 0.2 * sqz(ig) / sq(ig)               l0(ig) = 0.2 * sqz(ig) / sq(ig)
189            enddo            enddo
190         enddo         enddo
# Line 179  contains Line 193  contains
193      ! Calcul de la longueur de melange.      ! Calcul de la longueur de melange.
194    
195      ! Mise a jour de l0      ! Mise a jour de l0
196      do ig = 1, ngrid      do ig = 1, knon
197         sq(ig) = 1.e-10         sq(ig) = 1.e-10
198         sqz(ig) = 1.e-10         sqz(ig) = 1.e-10
199      enddo      enddo
200      do k = 2, klev-1      do k = 2, klev-1
201         do ig = 1, ngrid         do ig = 1, knon
202            zq = sqrt(q2(ig, k))            zq = sqrt(q2(ig, k))
203            sqz(ig) = sqz(ig)+zq*zlev(ig, k)*(zlay(ig, k)-zlay(ig, k-1))            sqz(ig) = sqz(ig) + zq*zlev(ig, k)*(zlay(ig, k)-zlay(ig, k-1))
204            sq(ig) = sq(ig)+zq*(zlay(ig, k)-zlay(ig, k-1))            sq(ig) = sq(ig) + zq*(zlay(ig, k)-zlay(ig, k-1))
205         enddo         enddo
206      enddo      enddo
207      do ig = 1, ngrid      do ig = 1, knon
208         l0(ig) = 0.2*sqz(ig)/sq(ig)         l0(ig) = 0.2*sqz(ig)/sq(ig)
209      enddo      enddo
210      ! calcul de l(z)      ! calcul de l(z)
211      do k = 2, klev      do k = 2, klev
212         do ig = 1, ngrid         do ig = 1, knon
213            l(ig, k) = fl(zlev(ig, k), l0(ig), q2(ig, k), n2(ig, k))            l(ig, k) = fl(zlev(ig, k), l0(ig), q2(ig, k), n2(ig, k))
214            if (first) then            if (first) then
215               q2(ig, k) = l(ig, k)**2 * zz(ig, k)               q2(ig, k) = l(ig, k)**2 * zz(ig, k)
# Line 206  contains Line 220  contains
220      ! Yamada 2.0      ! Yamada 2.0
221      if (iflag_pbl == 6) then      if (iflag_pbl == 6) then
222         do k = 2, klev         do k = 2, klev
223            do ig = 1, ngrid            do ig = 1, knon
224               q2(ig, k) = l(ig, k)**2 * zz(ig, k)               q2(ig, k) = l(ig, k)**2 * zz(ig, k)
225            enddo            enddo
226         enddo         enddo
# Line 215  contains Line 229  contains
229    
230         ! Calcul de l, km, au pas precedent         ! Calcul de l, km, au pas precedent
231         do k = 2, klev         do k = 2, klev
232            do ig = 1, ngrid            do ig = 1, knon
233               delta(ig, k) = q2(ig, k) / (l(ig, k)**2 * sm(ig, k))               delta(ig, k) = q2(ig, k) / (l(ig, k)**2 * sm(ig, k))
234               kmpre(ig, k) = l(ig, k) * sqrt(q2(ig, k)) * sm(ig, k)               kmpre(ig, k) = l(ig, k) * sqrt(q2(ig, k)) * sm(ig, k)
235               mpre(ig, k) = sqrt(m2(ig, k))               mpre(ig, k) = sqrt(m2(ig, k))
# Line 223  contains Line 237  contains
237         enddo         enddo
238    
239         do k = 2, klev-1         do k = 2, klev-1
240            do ig = 1, ngrid            do ig = 1, knon
241               m2cstat = max(alpha(ig, k)*n2(ig, k)+delta(ig, k)/b1, 1.e-12)               m2cstat = max(alpha(ig, k)*n2(ig, k) + delta(ig, k)/b1, 1.e-12)
242               mcstat = sqrt(m2cstat)               mcstat = sqrt(m2cstat)
243    
244               ! puis on ecrit la valeur de q qui annule l'equation de m               ! puis on ecrit la valeur de q qui annule l'equation de m
# Line 232  contains Line 246  contains
246    
247               IF (k == 2) THEN               IF (k == 2) THEN
248                  kmcstat = 1.E+0 / mcstat &                  kmcstat = 1.E+0 / mcstat &
249                       *(unsdz(ig, k)*kmpre(ig, k+1) &                       *(unsdz(ig, k)*kmpre(ig, k + 1) &
250                       *mpre(ig, k+1) &                       *mpre(ig, k + 1) &
251                       +unsdz(ig, k-1) &                       + unsdz(ig, k-1) &
252                       *cd(ig) &                       *cd(ig) &
253                       *(sqrt(u(ig, 3)**2+v(ig, 3)**2) &                       *(sqrt(u(ig, 3)**2 + v(ig, 3)**2) &
254                       -mcstat/unsdzdec(ig, k) &                       -mcstat/unsdzdec(ig, k) &
255                       -mpre(ig, k+1)/unsdzdec(ig, k+1))**2) &                       -mpre(ig, k + 1)/unsdzdec(ig, k + 1))**2) &
256                       /(unsdz(ig, k)+unsdz(ig, k-1))                       /(unsdz(ig, k) + unsdz(ig, k-1))
257               ELSE               ELSE
258                  kmcstat = 1.E+0 / mcstat &                  kmcstat = 1.E+0 / mcstat &
259                       *(unsdz(ig, k)*kmpre(ig, k+1) &                       *(unsdz(ig, k)*kmpre(ig, k + 1) &
260                       *mpre(ig, k+1) &                       *mpre(ig, k + 1) &
261                       +unsdz(ig, k-1)*kmpre(ig, k-1) &                       + unsdz(ig, k-1)*kmpre(ig, k-1) &
262                       *mpre(ig, k-1)) &                       *mpre(ig, k-1)) &
263                       /(unsdz(ig, k)+unsdz(ig, k-1))                       /(unsdz(ig, k) + unsdz(ig, k-1))
264               ENDIF               ENDIF
265               tmp2 = kmcstat / (sm(ig, k) / q2(ig, k)) /l(ig, k)               tmp2 = kmcstat / (sm(ig, k) / q2(ig, k)) /l(ig, k)
266               q2(ig, k) = max(tmp2, 1.e-12)**(2./3.)               q2(ig, k) = max(tmp2, 1.e-12)**(2./3.)
# Line 257  contains Line 271  contains
271    
272         ! Calcul de l, km, au pas precedent         ! Calcul de l, km, au pas precedent
273         do k = 2, klev         do k = 2, klev
274            do ig = 1, ngrid            do ig = 1, knon
275               delta(ig, k) = q2(ig, k)/(l(ig, k)**2*sm(ig, k))               delta(ig, k) = q2(ig, k)/(l(ig, k)**2*sm(ig, k))
276               if (delta(ig, k).lt.1.e-20) then               if (delta(ig, k).lt.1.e-20) then
277                  delta(ig, k) = 1.e-20                  delta(ig, k) = 1.e-20
# Line 268  contains Line 282  contains
282               qpre = sqrt(q2(ig, k))               qpre = sqrt(q2(ig, k))
283               if (iflag_pbl == 8) then               if (iflag_pbl == 8) then
284                  if (aa(ig, k).gt.0.) then                  if (aa(ig, k).gt.0.) then
285                     q2(ig, k) = (qpre+aa(ig, k)*qpre*qpre)**2                     q2(ig, k) = (qpre + aa(ig, k)*qpre*qpre)**2
286                  else                  else
287                     q2(ig, k) = (qpre/(1.-aa(ig, k)*qpre))**2                     q2(ig, k) = (qpre/(1.-aa(ig, k)*qpre))**2
288                  endif                  endif
# Line 287  contains Line 301  contains
301    
302      ! Calcul des coefficients de m\'elange      ! Calcul des coefficients de m\'elange
303      do k = 2, klev      do k = 2, klev
304         do ig = 1, ngrid         do ig = 1, knon
305            zq = sqrt(q2(ig, k))            zq = sqrt(q2(ig, k))
306            km(ig, k) = l(ig, k)*zq*sm(ig, k)            km(ig, k) = l(ig, k)*zq*sm(ig, k)
307            kn(ig, k) = km(ig, k)*alpha(ig, k)            kn(ig, k) = km(ig, k)*alpha(ig, k)
# Line 301  contains Line 315  contains
315      ! Traitement particulier pour les cas tres stables.      ! Traitement particulier pour les cas tres stables.
316      ! D'apres Holtslag Boville.      ! D'apres Holtslag Boville.
317    
318      do ig = 1, ngrid      do ig = 1, knon
319         coriol(ig) = 1.e-4         coriol(ig) = 1.e-4
320         pblhmin(ig) = 0.07*ustar(ig)/max(abs(coriol(ig)), 2.546e-5)         pblhmin(ig) = 0.07*ustar(ig)/max(abs(coriol(ig)), 2.546e-5)
321      enddo      enddo
322    
     print *, 'pblhmin ', pblhmin  
323      do k = 2, klev      do k = 2, klev
324         do ig = 1, ngrid         do ig = 1, knon
325            if (teta(ig, 2).gt.teta(ig, 1)) then            if (teta(ig, 2).gt.teta(ig, 1)) then
326               qmin = ustar(ig)*(max(1.-zlev(ig, k)/pblhmin(ig), 0.))**2               qmin = ustar(ig)*(max(1.-zlev(ig, k)/pblhmin(ig), 0.))**2
327               kmin = kap*zlev(ig, k)*qmin               kmin = kap*zlev(ig, k)*qmin
# Line 336  contains Line 349  contains
349    
350      real, intent(in):: ri      real, intent(in):: ri
351    
352      frif = 0.6588*(ri+0.1776-sqrt(ri*ri-0.3221*ri+0.03156))      frif = 0.6588*(ri + 0.1776-sqrt(ri*ri-0.3221*ri + 0.03156))
353    
354    end function frif    end function frif
355    
Legend:
Removed from v.226  
changed lines
  Added in v.227
  ViewVC Help
Powered by ViewVC 1.1.21