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trunk/libf/phylmd/clcdrag.f90 revision 40 by guez, Tue Feb 22 13:49:36 2011 UTC trunk/phylmd/Interface_surf/cdrag.f revision 291 by guez, Wed Jul 25 14:15:44 2018 UTC
# Line 1  Line 1 
1  SUBROUTINE clcdrag(klon, knon, nsrf, zxli, u, v, t, q, zgeop, ts, qsurf, &  module cdrag_m
      rugos, pcfm, pcfh)  
2    
3    ! From LMDZ4/libf/phylmd/clcdrag.F90, version 1.1.1.1 2004/05/19 12:53:07    IMPLICIT NONE
4    
5    use indicesol  contains
   use SUPHEC_M  
   use yoethf_m  
6    
7    IMPLICIT NONE    SUBROUTINE cdrag(nsrf, speed, t, q, zgeop, psol, ts, qsurf, rugos, cdragm, &
8           cdragh, pref)
9    
10        ! From LMDZ4/libf/phylmd/clcdrag.F90 and
11        ! LMDZ4/libf/phylmd/coefcdrag.F90, version 1.1.1.1, 2004/05/19
12        ! 12:53:07
13    
14        ! Objet : calcul des drag coefficients au sol pour le moment et
15        ! les flux de chaleurs sensible et latente et calcul de la
16        ! pression au niveau de reference.
17    
18        ! Ionela MUSAT, July, 1st, 2002
19    
20        ! Louis, J. F., Tiedtke, M. and Geleyn, J. F., 1982: `A short
21        ! history of the operational PBL parametrization at
22        ! ECMWF'. Workshop on boundary layer parametrization, November
23        ! 1981, ECMWF, Reading, England. Page: 19. Equations in Table 1.
24    
25        use nr_util, only: assert_eq
26    
27        use clesphys, only: f_cdrag_oce, f_cdrag_ter
28        use indicesol, only: is_oce
29        use SUPHEC_M, only: rcpd, rd, retv, rg
30        USE yoethf_m, ONLY: rvtmp2
31    
32        INTEGER, intent(in):: nsrf ! indice pour le type de surface
33    
34        REAL, intent(in):: speed(:) ! (knon)
35        ! norm of the wind at the first model level
36    
37        REAL, intent(in):: t(:) ! (knon)
38        ! temperature de l'air au 1er niveau du modele
39    
40        REAL, intent(in):: q(:) ! (knon) ! humidite de l'air au 1er niveau du modele
41    
42        REAL, intent(in):: zgeop(:) ! (knon)
43        ! g\'eopotentiel au 1er niveau du mod\`ele
44    
45        REAL, intent(in) :: psol(:) ! (knon) pression au sol
46        REAL, intent(in):: ts(:) ! (knon) temperature de l'air a la surface
47        REAL, intent(in):: qsurf(:) ! (knon) humidite de l'air a la surface
48        REAL, intent(in):: rugos(:) ! (knon) rugosit\'e
49        REAL, intent(out):: cdragm(:) ! (knon) drag coefficient pour le moment
50    
51        REAL, intent(out):: cdragh(:) ! (knon)
52        ! drag coefficient pour les flux de chaleur latente et sensible
53    
54        REAL, intent(out), optional:: pref(:) ! (knon) pression au niveau zgeop / RG
55    
56        ! Local:
57    
58        REAL, PARAMETER:: ckap = 0.40, cb = 5., cc = 5., cd = 5., cepdu2 = 0.1**2
59        real, parameter:: f_ri_cd_min = 0.1
60        INTEGER i, knon
61        REAL zdu2, ztsolv, ztvd, zscf, zucf
62        real zcdn ! drag coefficient neutre
63    
64        REAL zri
65        ! nombre de Richardson entre la surface et le niveau de reference
66        ! zgeop / RG
67    
68        !-------------------------------------------------------------------------
69    
70        knon = assert_eq([size(speed), size(t), size(q), size(zgeop), size(ts), &
71             size(qsurf), size(rugos), size(cdragm), size(cdragh)], &
72             "cdrag knon")
73    
74        DO i = 1, knon
75           zdu2 = max(cepdu2, speed(i)**2)
76           ztsolv = ts(i) * (1. + RETV * max(qsurf(i), 0.))
77           ztvd = (t(i) + zgeop(i) / RCPD / (1. + RVTMP2 * q(i))) &
78                * (1. + RETV * q(i))
79           zri = zgeop(i) * (ztvd - ztsolv) / (zdu2 * ztvd)
80           zcdn = (ckap / log(1. + zgeop(i) / (RG * rugos(i))))**2
81    
82           IF (zri > 0.) THEN
83              ! Situation stable. Pour \'eviter les incoh\'erences dans
84              ! les cas tr\`es stables, on limite zri \`a 20. Cf Hess et
85              ! al. (1995).
86              zri = min(20., zri)
87              zscf = SQRT(1. + cd * ABS(zri))
88              cdragm(i) = zcdn * max(1. / (1. + 2. * CB * zri / zscf), f_ri_cd_min)
89              cdragh(i) = merge(f_cdrag_oce, f_cdrag_ter, nsrf == is_oce) * zcdn &
90                   * max(1. / (1. + 3. * CB * zri * zscf), f_ri_cd_min)
91           ELSE
92              ! situation instable
93              zucf = 1. / (1. + 3. * cb * cc * zcdn &
94                   * SQRT(ABS(zri) * (1. + zgeop(i) / (RG * rugos(i)))))
95              cdragm(i) = zcdn * max((1. - 2. * cb * zri * zucf), f_ri_cd_min)
96    
97              IF (nsrf == is_oce) then
98                 ! Cf. Miller et al. (1992).
99                 cdragh(i) = f_cdrag_oce * zcdn * (1. + ((0.0016 &
100                      / (zcdn * SQRT(zdu2))) * ABS(ztvd - ztsolv)**(1. &
101                      / 3.))**1.25)**(1. / 1.25)
102              else
103                 cdragh(i) = f_cdrag_ter * zcdn &
104                      * max((1. - 3. * cb * zri * zucf), f_ri_cd_min)
105              end IF
106           ENDIF
107        END DO
108    
109    ! Objet : calcul des cdrags pour le moment (pcfm) et les flux de      if (present(pref)) &
110    ! chaleur sensible et latente (pcfh).           pref = exp(log(psol) - zgeop / (RD * t * (1. + RETV * max(q, 0.))))
111    
112    ! knon----input-I- nombre de points pour un type de surface    END SUBROUTINE cdrag
   ! nsrf----input-I- indice pour le type de surface; voir indicesol.inc  
   ! zxli----input-L- calcul des cdrags selon Laurent Li  
   ! u-------input-R- vent zonal au 1er niveau du modele  
   ! v-------input-R- vent meridien au 1er niveau du modele  
   ! t-------input-R- temperature de l'air au 1er niveau du modele  
   ! q-------input-R- humidite de l'air au 1er niveau du modele  
   ! ts------input-R- temperature de l'air a la surface  
   ! qsurf---input-R- humidite de l'air a la surface  
   ! rugos---input-R- rugosite  
   
   ! pcfm---output-R- cdrag pour le moment  
   ! pcfh---output-R- cdrag pour les flux de chaleur latente et sensible  
   
   INTEGER, intent(in) :: klon  
   ! dimension de la grille physique (= nb_pts_latitude X nb_pts_longitude)  
   
   INTEGER, intent(in) :: knon, nsrf  
   LOGICAL, intent(in) :: zxli  
   REAL, intent(in), dimension(klon) :: u, v, t, q  
   REAL, intent(in):: zgeop(klon) ! géopotentiel au 1er niveau du modèle  
   REAL, intent(in), dimension(klon) :: ts, qsurf  
   REAL, intent(in), dimension(klon) :: rugos  
   REAL, intent(out), dimension(klon) :: pcfm, pcfh  
   
   ! Quelques constantes et options:  
   REAL, PARAMETER :: ckap=0.40, cb=5.0, cc=5.0, cd=5.0, cepdu2=(0.1)**2  
   
   ! Variables locales :  
   INTEGER :: i  
   REAL :: zdu2, ztsolv, ztvd, zscf  
   REAL :: zucf, zcr  
   REAL :: friv, frih  
   REAL, dimension(klon) :: zcfm1, zcfm2  
   REAL, dimension(klon) :: zcfh1, zcfh2  
   REAL, dimension(klon) :: zcdn  
   REAL, dimension(klon) :: zri  
   
   ! Fonctions thermodynamiques et fonctions d'instabilite  
   REAL :: fsta, fins, x  
   fsta(x) = 1.0 / (1.0+10.0*x*(1+8.0*x))  
   fins(x) = SQRT(1.0-18.0*x)  
   
   !--------------------------------------------------------------------  
   
   ! Calculer le frottement au sol (Cdrag)  
   
   DO i = 1, knon  
      zdu2 = max(cepdu2,u(i)**2+v(i)**2)  
      ztsolv = ts(i) * (1.0+RETV*qsurf(i))  
      ztvd = (t(i)+zgeop(i)/RCPD/(1.+RVTMP2*q(i))) &  
           *(1.+RETV*q(i))  
      zri(i) = zgeop(i)*(ztvd-ztsolv)/(zdu2*ztvd)  
      zcdn(i) = (ckap/log(1.+zgeop(i)/(RG*rugos(i))))**2  
   
      IF (zri(i) .gt. 0.) THEN        
         ! situation stable  
         zri(i) = min(20.,zri(i))  
         IF (.NOT.zxli) THEN  
            zscf = SQRT(1.+cd*ABS(zri(i)))  
            FRIV = AMAX1(1. / (1.+2.*CB*zri(i)/ZSCF), 0.1)  
            zcfm1(i) = zcdn(i) * FRIV  
            FRIH = AMAX1(1./ (1.+3.*CB*zri(i)*ZSCF), 0.1 )  
            zcfh1(i) = 0.8 * zcdn(i) * FRIH  
            pcfm(i) = zcfm1(i)  
            pcfh(i) = zcfh1(i)  
         ELSE  
            pcfm(i) = zcdn(i)* fsta(zri(i))  
            pcfh(i) = zcdn(i)* fsta(zri(i))  
         ENDIF  
      ELSE                            
         ! situation instable  
         IF (.NOT.zxli) THEN  
            zucf = 1./(1.+3.0*cb*cc*zcdn(i)*SQRT(ABS(zri(i)) &  
                 *(1.0+zgeop(i)/(RG*rugos(i)))))  
            zcfm2(i) = zcdn(i)*amax1((1.-2.0*cb*zri(i)*zucf),0.1)  
            zcfh2(i) = 0.8 * zcdn(i)*amax1((1.-3.0*cb*zri(i)*zucf),0.1)  
            pcfm(i) = zcfm2(i)  
            pcfh(i) = zcfh2(i)  
         ELSE  
            pcfm(i) = zcdn(i)* fins(zri(i))  
            pcfh(i) = zcdn(i)* fins(zri(i))  
         ENDIF  
         zcr = (0.0016/(zcdn(i)*SQRT(zdu2)))*ABS(ztvd-ztsolv)**(1./3.)  
         IF(nsrf == is_oce) pcfh(i) = 0.8 * zcdn(i) &  
              * (1. + zcr**1.25)**(1. / 1.25)  
      ENDIF  
   END DO  
113    
114  END SUBROUTINE clcdrag  end module cdrag_m
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