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trunk/libf/phylmd/clcdrag.f90 revision 3 by guez, Wed Feb 27 13:16:39 2008 UTC trunk/phylmd/Interface_surf/cdrag.f revision 292 by guez, Wed Jul 25 14:25:28 2018 UTC
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1  !  module cdrag_m
2  ! $Header: /home/cvsroot/LMDZ4/libf/phylmd/clcdrag.F90,v 1.1.1.1 2004/05/19 12:53:07 lmdzadmin Exp $  
3  !    IMPLICIT NONE
4        SUBROUTINE clcdrag(klon, knon, nsrf, zxli, &  
5                           u, v, t, q, zgeop, &  contains
6                           ts, qsurf, rugos, &  
7                           pcfm, pcfh)    SUBROUTINE cdrag(nsrf, speed, t, q, zgeop, psol, ts, qsurf, rugos, cdragm, &
8        use indicesol         cdragh, pref)
9        use YOMCST  
10        use yoethf      ! From LMDZ4/libf/phylmd/clcdrag.F90 and
11        IMPLICIT NONE      ! LMDZ4/libf/phylmd/coefcdrag.F90, version 1.1.1.1, 2004/05/19
12  ! ================================================================= c      ! 12:53:07
13  !  
14  ! Objet : calcul des cdrags pour le moment (pcfm) et      ! Objet : calcul des drag coefficients au sol pour le moment et
15  !         les flux de chaleur sensible et latente (pcfh).        ! les flux de chaleurs sensible et latente et calcul de la
16  !      ! pression au niveau de reference.
17  ! ================================================================= c  
18  !      ! Ionela MUSAT, July, 1st, 2002
19  ! klon----input-I- dimension de la grille physique (= nb_pts_latitude X nb_pts_longitude)  
20  ! knon----input-I- nombre de points pour un type de surface      ! Louis, J. F., Tiedtke, M. and Geleyn, J. F., 1982. A short
21  ! nsrf----input-I- indice pour le type de surface; voir indicesol.inc      ! history of the operational PBL parametrization at
22  ! zxli----input-L- calcul des cdrags selon Laurent Li      ! ECMWF. Workshop on boundary layer parametrization, November
23  ! u-------input-R- vent zonal au 1er niveau du modele      ! 1981, ECMWF, Reading, England. Page: 19. Equations in Table 1.
24  ! v-------input-R- vent meridien au 1er niveau du modele  
25  ! t-------input-R- temperature de l'air au 1er niveau du modele      ! Miller, M. J., A. C. M. Beljaars, T. N. Palmer, 1992. The
26  ! q-------input-R- humidite de l'air au 1er niveau du modele      ! sensitivity of the ECMWF model to the parameterization of
27  ! zgeop---input-R- geopotentiel au 1er niveau du modele      ! evaporation from the tropical oceans. J. Climate, 5:418-434.
28  ! ts------input-R- temperature de l'air a la surface  
29  ! qsurf---input-R- humidite de l'air a la surface      use nr_util, only: assert_eq
30  ! rugos---input-R- rugosite  
31  !      use clesphys, only: f_cdrag_oce, f_cdrag_ter
32  ! pcfm---output-R- cdrag pour le moment      use indicesol, only: is_oce
33  ! pcfh---output-R- cdrag pour les flux de chaleur latente et sensible      use SUPHEC_M, only: rcpd, rd, retv, rg
34  !      USE yoethf_m, ONLY: rvtmp2
35        INTEGER, intent(in) :: klon, knon, nsrf  
36        LOGICAL, intent(in) :: zxli      INTEGER, intent(in):: nsrf ! indice pour le type de surface
37        REAL, intent(in), dimension(klon) :: u, v, t, q, zgeop  
38        REAL, intent(in), dimension(klon) :: ts, qsurf      REAL, intent(in):: speed(:) ! (knon)
39        REAL, intent(in), dimension(klon) :: rugos      ! norm of the wind at the first model level
40        REAL, intent(out), dimension(klon) :: pcfm, pcfh  
41  ! ================================================================= c      REAL, intent(in):: t(:) ! (knon)
42  !      ! temperature de l'air au 1er niveau du modele
43  !  
44  ! Quelques constantes et options:      REAL, intent(in):: q(:) ! (knon) ! humidite de l'air au 1er niveau du modele
45  !!$PB      REAL, PARAMETER :: ckap=0.35, cb=5.0, cc=5.0, cd=5.0, cepdu2=(0.1)**2  
46        REAL, PARAMETER :: ckap=0.40, cb=5.0, cc=5.0, cd=5.0, cepdu2=(0.1)**2      REAL, intent(in):: zgeop(:) ! (knon)
47  !      ! g\'eopotentiel au 1er niveau du mod\`ele
48  ! Variables locales :  
49        INTEGER :: i      REAL, intent(in) :: psol(:) ! (knon) pression au sol
50        REAL :: zdu2, ztsolv, ztvd, zscf      REAL, intent(in):: ts(:) ! (knon) temperature de l'air a la surface
51        REAL :: zucf, zcr      REAL, intent(in):: qsurf(:) ! (knon) humidite de l'air a la surface
52        REAL :: friv, frih      REAL, intent(in):: rugos(:) ! (knon) rugosit\'e
53        REAL, dimension(klon) :: zcfm1, zcfm2      REAL, intent(out):: cdragm(:) ! (knon) drag coefficient pour le moment
54        REAL, dimension(klon) :: zcfh1, zcfh2  
55        REAL, dimension(klon) :: zcdn      REAL, intent(out):: cdragh(:) ! (knon)
56        REAL, dimension(klon) :: zri      ! drag coefficient pour les flux de chaleur latente et sensible
57  !  
58  ! Fonctions thermodynamiques et fonctions d'instabilite      REAL, intent(out), optional:: pref(:) ! (knon) pression au niveau zgeop / RG
59        REAL :: fsta, fins, x  
60        fsta(x) = 1.0 / (1.0+10.0*x*(1+8.0*x))      ! Local:
61        fins(x) = SQRT(1.0-18.0*x)  
62  ! ================================================================= c      REAL, PARAMETER:: ckap = 0.4, cb = 5., cc = 5., cd = 5., cepdu2 = 0.1**2
63  !      real, parameter:: f_ri_cd_min = 0.1
64  ! Calculer le frottement au sol (Cdrag)      INTEGER i, knon
65  !      REAL zdu2, ztsolv, ztvd, zscf, zucf
66        DO i = 1, knon      real zcdn ! drag coefficient neutre
67          zdu2 = max(cepdu2,u(i)**2+v(i)**2)  
68          ztsolv = ts(i) * (1.0+RETV*qsurf(i))      REAL zri
69          ztvd = (t(i)+zgeop(i)/RCPD/(1.+RVTMP2*q(i))) &      ! nombre de Richardson entre la surface et le niveau de reference
70               *(1.+RETV*q(i))      ! zgeop / RG
71          zri(i) = zgeop(i)*(ztvd-ztsolv)/(zdu2*ztvd)  
72          zcdn(i) = (ckap/log(1.+zgeop(i)/(RG*rugos(i))))**2      !-------------------------------------------------------------------------
73  !  
74  !!$        IF (zri(i) .ge. 0.) THEN      ! situation stable      knon = assert_eq([size(speed), size(t), size(q), size(zgeop), size(ts), &
75          IF (zri(i) .gt. 0.) THEN      ! situation stable           size(qsurf), size(rugos), size(cdragm), size(cdragh)], "cdrag knon")
76            zri(i) = min(20.,zri(i))  
77            IF (.NOT.zxli) THEN      DO i = 1, knon
78              zscf = SQRT(1.+cd*ABS(zri(i)))         zdu2 = max(cepdu2, speed(i)**2)
79              FRIV = AMAX1(1. / (1.+2.*CB*zri(i)/ZSCF), 0.1)         ztsolv = ts(i) * (1. + RETV * max(qsurf(i), 0.))
80              zcfm1(i) = zcdn(i) * FRIV         ztvd = (t(i) + zgeop(i) / RCPD / (1. + RVTMP2 * q(i))) &
81              FRIH = AMAX1(1./ (1.+3.*CB*zri(i)*ZSCF), 0.1 )              * (1. + RETV * q(i))
82  !!$  PB          zcfh1(i) = zcdn(i) * FRIH         zri = zgeop(i) * (ztvd - ztsolv) / (zdu2 * ztvd)
83              zcfh1(i) = 0.8 * zcdn(i) * FRIH         zcdn = (ckap / log(1. + zgeop(i) / (RG * rugos(i))))**2
84              pcfm(i) = zcfm1(i)  
85              pcfh(i) = zcfh1(i)         IF (zri < 0.) THEN
86            ELSE            ! situation instable
87              pcfm(i) = zcdn(i)* fsta(zri(i))            zucf = 1. / (1. + 3. * cb * cc * zcdn &
88              pcfh(i) = zcdn(i)* fsta(zri(i))                 * SQRT(ABS(zri) * (1. + zgeop(i) / (RG * rugos(i)))))
89            ENDIF            cdragm(i) = zcdn * max((1. - 2. * cb * zri * zucf), f_ri_cd_min)
90          ELSE                          ! situation instable  
91            IF (.NOT.zxli) THEN            IF (nsrf == is_oce) then
92              zucf = 1./(1.+3.0*cb*cc*zcdn(i)*SQRT(ABS(zri(i)) &               ! Cf. Miller et al. (1992).
93                   *(1.0+zgeop(i)/(RG*rugos(i)))))               cdragh(i) = f_cdrag_oce * zcdn * (1. + ((0.0016 &
94              zcfm2(i) = zcdn(i)*amax1((1.-2.0*cb*zri(i)*zucf),0.1)                    / (zcdn * SQRT(zdu2))) * ABS(ztvd - ztsolv)**(1. &
95  !!$PB            zcfh2(i) = zcdn(i)*amax1((1.-3.0*cb*zri(i)*zucf),0.1)                    / 3.))**1.25)**(1. / 1.25)
96              zcfh2(i) = 0.8 * zcdn(i)*amax1((1.-3.0*cb*zri(i)*zucf),0.1)            else
97              pcfm(i) = zcfm2(i)               cdragh(i) = f_cdrag_ter * zcdn &
98              pcfh(i) = zcfh2(i)                    * max((1. - 3. * cb * zri * zucf), f_ri_cd_min)
99            ELSE            end IF
100              pcfm(i) = zcdn(i)* fins(zri(i))         ELSE
101              pcfh(i) = zcdn(i)* fins(zri(i))            ! Situation stable. Pour \'eviter les incoh\'erences dans
102            ENDIF            ! les cas tr\`es stables, on limite zri \`a 20. Cf Hess et
103              zcr = (0.0016/(zcdn(i)*SQRT(zdu2)))*ABS(ztvd-ztsolv)**(1./3.)            ! al. (1995).
104            IF(nsrf.EQ.is_oce) pcfh(i) =0.8* zcdn(i)*(1.0+zcr**1.25)**(1./1.25)            zri = min(20., zri)
105          ENDIF            zscf = SQRT(1. + cd * ABS(zri))
106        END DO            cdragm(i) = zcdn * max(1. / (1. + 2. * CB * zri / zscf), f_ri_cd_min)
107        RETURN            cdragh(i) = merge(f_cdrag_oce, f_cdrag_ter, nsrf == is_oce) * zcdn &
108        END SUBROUTINE clcdrag                 * max(1. / (1. + 3. * CB * zri * zscf), f_ri_cd_min)
109           ENDIF
110        END DO
111    
112        if (present(pref)) &
113             pref = exp(log(psol) - zgeop / (RD * t * (1. + RETV * max(q, 0.))))
114    
115      END SUBROUTINE cdrag
116    
117    end module cdrag_m
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