1 |
! |
2 |
! $Header: /home/cvsroot/LMDZ4/libf/phylmd/yamada4.F,v 1.1 2004/06/22 11:45:36 lmdzadmin Exp $ |
3 |
! |
4 |
SUBROUTINE yamada4(ngrid,dt,g,rconst,plev,temp |
5 |
s ,zlev,zlay,u,v,teta,cd,q2,km,kn,kq,ustar |
6 |
s ,iflag_pbl) |
7 |
use dimens_m |
8 |
use dimphy |
9 |
IMPLICIT NONE |
10 |
c....................................................................... |
11 |
c....................................................................... |
12 |
c |
13 |
c dt : pas de temps |
14 |
c g : g |
15 |
c zlev : altitude a chaque niveau (interface inferieure de la couche |
16 |
c de meme indice) |
17 |
c zlay : altitude au centre de chaque couche |
18 |
c u,v : vitesse au centre de chaque couche |
19 |
c (en entree : la valeur au debut du pas de temps) |
20 |
c teta : temperature potentielle au centre de chaque couche |
21 |
c (en entree : la valeur au debut du pas de temps) |
22 |
c cd : cdrag |
23 |
c (en entree : la valeur au debut du pas de temps) |
24 |
c q2 : $q^2$ au bas de chaque couche |
25 |
c (en entree : la valeur au debut du pas de temps) |
26 |
c (en sortie : la valeur a la fin du pas de temps) |
27 |
c km : diffusivite turbulente de quantite de mouvement (au bas de chaque |
28 |
c couche) |
29 |
c (en sortie : la valeur a la fin du pas de temps) |
30 |
c kn : diffusivite turbulente des scalaires (au bas de chaque couche) |
31 |
c (en sortie : la valeur a la fin du pas de temps) |
32 |
c |
33 |
c iflag_pbl doit valoir entre 6 et 9 |
34 |
c l=6, on prend systematiquement une longueur d'equilibre |
35 |
c iflag_pbl=6 : MY 2.0 |
36 |
c iflag_pbl=7 : MY 2.0.Fournier |
37 |
c iflag_pbl=8 : MY 2.5 |
38 |
c iflag_pbl=9 : un test ? |
39 |
|
40 |
c....................................................................... |
41 |
REAL dt,g,rconst |
42 |
real plev(klon,klev+1),temp(klon,klev) |
43 |
real ustar(klon) |
44 |
real kmin,qmin,pblhmin(klon),coriol(klon) |
45 |
REAL zlev(klon,klev+1) |
46 |
REAL zlay(klon,klev) |
47 |
REAL u(klon,klev) |
48 |
REAL v(klon,klev) |
49 |
REAL teta(klon,klev) |
50 |
REAL cd(klon) |
51 |
REAL q2(klon,klev+1),qpre |
52 |
REAL unsdz(klon,klev) |
53 |
REAL unsdzdec(klon,klev+1) |
54 |
|
55 |
REAL km(klon,klev+1) |
56 |
REAL kmpre(klon,klev+1),tmp2 |
57 |
REAL mpre(klon,klev+1) |
58 |
REAL kn(klon,klev+1) |
59 |
REAL kq(klon,klev+1) |
60 |
real ff(klon,klev+1),delta(klon,klev+1) |
61 |
real aa(klon,klev+1),aa0,aa1 |
62 |
integer iflag_pbl,ngrid |
63 |
|
64 |
|
65 |
integer nlay,nlev |
66 |
PARAMETER (nlay=klev) |
67 |
PARAMETER (nlev=klev+1) |
68 |
|
69 |
logical first |
70 |
integer ipas |
71 |
save first,ipas |
72 |
data first,ipas/.true.,0/ |
73 |
|
74 |
|
75 |
integer ig,k |
76 |
|
77 |
|
78 |
real ri,zrif,zalpha,zsm,zsn |
79 |
real rif(klon,klev+1),sm(klon,klev+1),alpha(klon,klev) |
80 |
|
81 |
real m2(klon,klev+1),dz(klon,klev+1),zq,n2(klon,klev+1) |
82 |
real dtetadz(klon,klev+1) |
83 |
real m2cstat,mcstat,kmcstat |
84 |
real l(klon,klev+1),l0(klon) |
85 |
save l0 |
86 |
|
87 |
real sq(klon),sqz(klon),zz(klon,klev+1) |
88 |
integer iter |
89 |
|
90 |
real ric,rifc,b1,kap |
91 |
save ric,rifc,b1,kap |
92 |
data ric,rifc,b1,kap/0.195,0.191,16.6,0.4/ |
93 |
|
94 |
real frif,falpha,fsm |
95 |
real fl,zzz,zl0,zq2,zn2 |
96 |
|
97 |
real rino(klon,klev+1),smyam(klon,klev),styam(klon,klev) |
98 |
s ,lyam(klon,klev),knyam(klon,klev) |
99 |
s ,w2yam(klon,klev),t2yam(klon,klev) |
100 |
common/pbldiag/rino,smyam,styam,lyam,knyam,w2yam,t2yam |
101 |
|
102 |
frif(ri)=0.6588*(ri+0.1776-sqrt(ri*ri-0.3221*ri+0.03156)) |
103 |
falpha(ri)=1.318*(0.2231-ri)/(0.2341-ri) |
104 |
fsm(ri)=1.96*(0.1912-ri)*(0.2341-ri)/((1.-ri)*(0.2231-ri)) |
105 |
fl(zzz,zl0,zq2,zn2)= |
106 |
s max(min(l0(ig)*kap*zlev(ig,k)/(kap*zlev(ig,k)+l0(ig)) |
107 |
s ,0.5*sqrt(q2(ig,k))/sqrt(max(n2(ig,k),1.e-10))) ,1.) |
108 |
|
109 |
if (.not.(iflag_pbl.ge.6.and.iflag_pbl.le.9)) then |
110 |
stop'probleme de coherence dans appel a MY' |
111 |
endif |
112 |
|
113 |
ipas=ipas+1 |
114 |
if (0.eq.1.and.first) then |
115 |
do ig=1,1000 |
116 |
ri=(ig-800.)/500. |
117 |
if (ri.lt.ric) then |
118 |
zrif=frif(ri) |
119 |
else |
120 |
zrif=rifc |
121 |
endif |
122 |
if(zrif.lt.0.16) then |
123 |
zalpha=falpha(zrif) |
124 |
zsm=fsm(zrif) |
125 |
else |
126 |
zalpha=1.12 |
127 |
zsm=0.085 |
128 |
endif |
129 |
c print*,ri,rif,zalpha,zsm |
130 |
enddo |
131 |
endif |
132 |
|
133 |
c....................................................................... |
134 |
c les increments verticaux |
135 |
c....................................................................... |
136 |
c |
137 |
c!!!!! allerte !!!!!c |
138 |
c!!!!! zlev n'est pas declare a nlev !!!!!c |
139 |
c!!!!! ----> |
140 |
DO ig=1,ngrid |
141 |
zlev(ig,nlev)=zlay(ig,nlay) |
142 |
& +( zlay(ig,nlay) - zlev(ig,nlev-1) ) |
143 |
ENDDO |
144 |
c!!!!! <---- |
145 |
c!!!!! allerte !!!!!c |
146 |
c |
147 |
DO k=1,nlay |
148 |
DO ig=1,ngrid |
149 |
unsdz(ig,k)=1.E+0/(zlev(ig,k+1)-zlev(ig,k)) |
150 |
ENDDO |
151 |
ENDDO |
152 |
DO ig=1,ngrid |
153 |
unsdzdec(ig,1)=1.E+0/(zlay(ig,1)-zlev(ig,1)) |
154 |
ENDDO |
155 |
DO k=2,nlay |
156 |
DO ig=1,ngrid |
157 |
unsdzdec(ig,k)=1.E+0/(zlay(ig,k)-zlay(ig,k-1)) |
158 |
ENDDO |
159 |
ENDDO |
160 |
DO ig=1,ngrid |
161 |
unsdzdec(ig,nlay+1)=1.E+0/(zlev(ig,nlay+1)-zlay(ig,nlay)) |
162 |
ENDDO |
163 |
c |
164 |
c....................................................................... |
165 |
|
166 |
do k=2,klev |
167 |
do ig=1,ngrid |
168 |
dz(ig,k)=zlay(ig,k)-zlay(ig,k-1) |
169 |
m2(ig,k)=((u(ig,k)-u(ig,k-1))**2+(v(ig,k)-v(ig,k-1))**2) |
170 |
s /(dz(ig,k)*dz(ig,k)) |
171 |
dtetadz(ig,k)=(teta(ig,k)-teta(ig,k-1))/dz(ig,k) |
172 |
n2(ig,k)=g*2.*dtetadz(ig,k)/(teta(ig,k-1)+teta(ig,k)) |
173 |
c n2(ig,k)=0. |
174 |
ri=n2(ig,k)/max(m2(ig,k),1.e-10) |
175 |
if (ri.lt.ric) then |
176 |
rif(ig,k)=frif(ri) |
177 |
else |
178 |
rif(ig,k)=rifc |
179 |
endif |
180 |
if(rif(ig,k).lt.0.16) then |
181 |
alpha(ig,k)=falpha(rif(ig,k)) |
182 |
sm(ig,k)=fsm(rif(ig,k)) |
183 |
else |
184 |
alpha(ig,k)=1.12 |
185 |
sm(ig,k)=0.085 |
186 |
endif |
187 |
zz(ig,k)=b1*m2(ig,k)*(1.-rif(ig,k))*sm(ig,k) |
188 |
c print*,'RIF L=',k,rif(ig,k),ri*alpha(ig,k) |
189 |
|
190 |
|
191 |
enddo |
192 |
enddo |
193 |
|
194 |
|
195 |
c==================================================================== |
196 |
c Au premier appel, on determine l et q2 de facon iterative. |
197 |
c iterration pour determiner la longueur de melange |
198 |
|
199 |
|
200 |
if (first.or.iflag_pbl.eq.6) then |
201 |
do ig=1,ngrid |
202 |
l0(ig)=10. |
203 |
enddo |
204 |
do k=2,klev-1 |
205 |
do ig=1,ngrid |
206 |
l(ig,k)=l0(ig)*kap*zlev(ig,k)/(kap*zlev(ig,k)+l0(ig)) |
207 |
enddo |
208 |
enddo |
209 |
|
210 |
do iter=1,10 |
211 |
do ig=1,ngrid |
212 |
sq(ig)=1.e-10 |
213 |
sqz(ig)=1.e-10 |
214 |
enddo |
215 |
do k=2,klev-1 |
216 |
do ig=1,ngrid |
217 |
q2(ig,k)=l(ig,k)**2*zz(ig,k) |
218 |
l(ig,k)=fl(zlev(ig,k),l0(ig),q2(ig,k),n2(ig,k)) |
219 |
zq=sqrt(q2(ig,k)) |
220 |
sqz(ig)=sqz(ig)+zq*zlev(ig,k)*(zlay(ig,k)-zlay(ig,k-1)) |
221 |
sq(ig)=sq(ig)+zq*(zlay(ig,k)-zlay(ig,k-1)) |
222 |
enddo |
223 |
enddo |
224 |
do ig=1,ngrid |
225 |
l0(ig)=0.2*sqz(ig)/sq(ig) |
226 |
c l0(ig)=30. |
227 |
enddo |
228 |
c print*,'ITER=',iter,' L0=',l0 |
229 |
|
230 |
enddo |
231 |
|
232 |
c print*,'Fin de l initialisation de q2 et l0' |
233 |
|
234 |
endif ! first |
235 |
|
236 |
c==================================================================== |
237 |
c Calcul de la longueur de melange. |
238 |
c==================================================================== |
239 |
|
240 |
c Mise a jour de l0 |
241 |
do ig=1,ngrid |
242 |
sq(ig)=1.e-10 |
243 |
sqz(ig)=1.e-10 |
244 |
enddo |
245 |
do k=2,klev-1 |
246 |
do ig=1,ngrid |
247 |
zq=sqrt(q2(ig,k)) |
248 |
sqz(ig)=sqz(ig)+zq*zlev(ig,k)*(zlay(ig,k)-zlay(ig,k-1)) |
249 |
sq(ig)=sq(ig)+zq*(zlay(ig,k)-zlay(ig,k-1)) |
250 |
enddo |
251 |
enddo |
252 |
do ig=1,ngrid |
253 |
l0(ig)=0.2*sqz(ig)/sq(ig) |
254 |
c l0(ig)=30. |
255 |
enddo |
256 |
c print*,'ITER=',iter,' L0=',l0 |
257 |
c calcul de l(z) |
258 |
do k=2,klev |
259 |
do ig=1,ngrid |
260 |
l(ig,k)=fl(zlev(ig,k),l0(ig),q2(ig,k),n2(ig,k)) |
261 |
if(first) then |
262 |
q2(ig,k)=l(ig,k)**2*zz(ig,k) |
263 |
endif |
264 |
enddo |
265 |
enddo |
266 |
|
267 |
c==================================================================== |
268 |
c Yamada 2.0 |
269 |
c==================================================================== |
270 |
if (iflag_pbl.eq.6) then |
271 |
|
272 |
do k=2,klev |
273 |
do ig=1,ngrid |
274 |
q2(ig,k)=l(ig,k)**2*zz(ig,k) |
275 |
enddo |
276 |
enddo |
277 |
|
278 |
|
279 |
else if (iflag_pbl.eq.7) then |
280 |
c==================================================================== |
281 |
c Yamada 2.Fournier |
282 |
c==================================================================== |
283 |
|
284 |
c Calcul de l, km, au pas precedent |
285 |
do k=2,klev |
286 |
do ig=1,ngrid |
287 |
c print*,'SMML=',sm(ig,k),l(ig,k) |
288 |
delta(ig,k)=q2(ig,k)/(l(ig,k)**2*sm(ig,k)) |
289 |
kmpre(ig,k)=l(ig,k)*sqrt(q2(ig,k))*sm(ig,k) |
290 |
mpre(ig,k)=sqrt(m2(ig,k)) |
291 |
c print*,'0L=',k,l(ig,k),delta(ig,k),km(ig,k) |
292 |
enddo |
293 |
enddo |
294 |
|
295 |
do k=2,klev-1 |
296 |
do ig=1,ngrid |
297 |
m2cstat=max(alpha(ig,k)*n2(ig,k)+delta(ig,k)/b1,1.e-12) |
298 |
mcstat=sqrt(m2cstat) |
299 |
|
300 |
c print*,'M2 L=',k,mpre(ig,k),mcstat |
301 |
c |
302 |
c -----{puis on ecrit la valeur de q qui annule l'equation de m |
303 |
c supposee en q3} |
304 |
c |
305 |
IF (k.eq.2) THEN |
306 |
kmcstat=1.E+0 / mcstat |
307 |
& *( unsdz(ig,k)*kmpre(ig,k+1) |
308 |
& *mpre(ig,k+1) |
309 |
& +unsdz(ig,k-1) |
310 |
& *cd(ig) |
311 |
& *( sqrt(u(ig,3)**2+v(ig,3)**2) |
312 |
& -mcstat/unsdzdec(ig,k) |
313 |
& -mpre(ig,k+1)/unsdzdec(ig,k+1) )**2) |
314 |
& /( unsdz(ig,k)+unsdz(ig,k-1) ) |
315 |
ELSE |
316 |
kmcstat=1.E+0 / mcstat |
317 |
& *( unsdz(ig,k)*kmpre(ig,k+1) |
318 |
& *mpre(ig,k+1) |
319 |
& +unsdz(ig,k-1)*kmpre(ig,k-1) |
320 |
& *mpre(ig,k-1) ) |
321 |
& /( unsdz(ig,k)+unsdz(ig,k-1) ) |
322 |
ENDIF |
323 |
c print*,'T2 L=',k,tmp2 |
324 |
tmp2=kmcstat |
325 |
& /( sm(ig,k)/q2(ig,k) ) |
326 |
& /l(ig,k) |
327 |
q2(ig,k)=max(tmp2,1.e-12)**(2./3.) |
328 |
c print*,'Q2 L=',k,q2(ig,k) |
329 |
c |
330 |
enddo |
331 |
enddo |
332 |
|
333 |
else if (iflag_pbl.ge.8) then |
334 |
c==================================================================== |
335 |
c Yamada 2.5 a la Didi |
336 |
c==================================================================== |
337 |
|
338 |
|
339 |
c Calcul de l, km, au pas precedent |
340 |
do k=2,klev |
341 |
do ig=1,ngrid |
342 |
c print*,'SMML=',sm(ig,k),l(ig,k) |
343 |
delta(ig,k)=q2(ig,k)/(l(ig,k)**2*sm(ig,k)) |
344 |
if (delta(ig,k).lt.1.e-20) then |
345 |
c print*,'ATTENTION L=',k,' Delta=',delta(ig,k) |
346 |
delta(ig,k)=1.e-20 |
347 |
endif |
348 |
km(ig,k)=l(ig,k)*sqrt(q2(ig,k))*sm(ig,k) |
349 |
aa0= |
350 |
s (m2(ig,k)-alpha(ig,k)*n2(ig,k)-delta(ig,k)/b1) |
351 |
aa1= |
352 |
s (m2(ig,k)*(1.-rif(ig,k))-delta(ig,k)/b1) |
353 |
c abder print*,'AA L=',k,aa0,aa1,aa1/max(m2(ig,k),1.e-20) |
354 |
aa(ig,k)=aa1*dt/(delta(ig,k)*l(ig,k)) |
355 |
c print*,'0L=',k,l(ig,k),delta(ig,k),km(ig,k) |
356 |
qpre=sqrt(q2(ig,k)) |
357 |
if (iflag_pbl.eq.8 ) then |
358 |
if (aa(ig,k).gt.0.) then |
359 |
q2(ig,k)=(qpre+aa(ig,k)*qpre*qpre)**2 |
360 |
else |
361 |
q2(ig,k)=(qpre/(1.-aa(ig,k)*qpre))**2 |
362 |
endif |
363 |
else ! iflag_pbl=9 |
364 |
if (aa(ig,k)*qpre.gt.0.9) then |
365 |
q2(ig,k)=(qpre*10.)**2 |
366 |
else |
367 |
q2(ig,k)=(qpre/(1.-aa(ig,k)*qpre))**2 |
368 |
endif |
369 |
endif |
370 |
q2(ig,k)=min(max(q2(ig,k),1.e-10),1.e4) |
371 |
c print*,'Q2 L=',k,q2(ig,k),qpre*qpre |
372 |
enddo |
373 |
enddo |
374 |
|
375 |
endif ! Fin du cas 8 |
376 |
|
377 |
c print*,'OK8' |
378 |
|
379 |
c==================================================================== |
380 |
c Calcul des coefficients de mélange |
381 |
c==================================================================== |
382 |
do k=2,klev |
383 |
c print*,'k=',k |
384 |
do ig=1,ngrid |
385 |
cabde print*,'KML=',l(ig,k),q2(ig,k),sm(ig,k) |
386 |
zq=sqrt(q2(ig,k)) |
387 |
km(ig,k)=l(ig,k)*zq*sm(ig,k) |
388 |
kn(ig,k)=km(ig,k)*alpha(ig,k) |
389 |
kq(ig,k)=l(ig,k)*zq*0.2 |
390 |
c print*,'KML=',km(ig,k),kn(ig,k) |
391 |
enddo |
392 |
enddo |
393 |
|
394 |
c if (iflag_pbl.ge.7..and.0.eq.1) then |
395 |
c q2(:,1)=q2(:,2) |
396 |
c call vdif_q2(dt,g,rconst,plev,temp,kq,q2) |
397 |
c endif |
398 |
|
399 |
c Traitement des cas noctrunes avec l'introduction d'une longueur |
400 |
c minilale. |
401 |
|
402 |
c==================================================================== |
403 |
c Traitement particulier pour les cas tres stables. |
404 |
c D'apres Holtslag Boville. |
405 |
|
406 |
print*,'YAMADA4 0' |
407 |
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408 |
do ig=1,ngrid |
409 |
coriol(ig)=1.e-4 |
410 |
pblhmin(ig)=0.07*ustar(ig)/max(abs(coriol(ig)),2.546e-5) |
411 |
enddo |
412 |
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413 |
print*,'pblhmin ',pblhmin |
414 |
CTest a remettre 21 11 02 |
415 |
c test abd 13 05 02 if(0.eq.1) then |
416 |
if(1.eq.1) then |
417 |
do k=2,klev |
418 |
do ig=1,klon |
419 |
if (teta(ig,2).gt.teta(ig,1)) then |
420 |
qmin=ustar(ig)*(max(1.-zlev(ig,k)/pblhmin(ig),0.))**2 |
421 |
kmin=kap*zlev(ig,k)*qmin |
422 |
else |
423 |
kmin=-1. ! kmin n'est utilise que pour les SL stables. |
424 |
endif |
425 |
if (kn(ig,k).lt.kmin.or.km(ig,k).lt.kmin) then |
426 |
c print*,'Seuil min Km K=',k,kmin,km(ig,k),kn(ig,k) |
427 |
c s ,sqrt(q2(ig,k)),pblhmin(ig),qmin/sm(ig,k) |
428 |
kn(ig,k)=kmin |
429 |
km(ig,k)=kmin |
430 |
kq(ig,k)=kmin |
431 |
c la longueur de melange est suposee etre l= kap z |
432 |
c K=l q Sm d'ou q2=(K/l Sm)**2 |
433 |
q2(ig,k)=(qmin/sm(ig,k))**2 |
434 |
endif |
435 |
enddo |
436 |
enddo |
437 |
endif |
438 |
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439 |
print*,'YAMADA4 1' |
440 |
c Diagnostique pour stokage |
441 |
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442 |
rino=rif |
443 |
smyam(:,1:klev)=sm(:,1:klev) |
444 |
styam=sm(:,1:klev)*alpha(:,1:klev) |
445 |
lyam(1:klon,1:klev)=l(:,1:klev) |
446 |
knyam(1:klon,1:klev)=kn(:,1:klev) |
447 |
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448 |
c Estimations de w'2 et T'2 d'apres Abdela et McFarlane |
449 |
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450 |
if(1.eq.0)then |
451 |
w2yam=q2(:,1:klev)*0.24 |
452 |
s +lyam(:,1:klev)*5.17*kn(:,1:klev)*n2(:,1:klev) |
453 |
s /sqrt(q2(:,1:klev)) |
454 |
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455 |
t2yam=9.1*kn(:,1:klev)*dtetadz(:,1:klev)**2/sqrt(q2(:,1:klev)) |
456 |
s *lyam(:,1:klev) |
457 |
endif |
458 |
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459 |
c print*,'OKFIN' |
460 |
first=.false. |
461 |
return |
462 |
end |