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trunk/Sources/phylmd/clqh.f revision 221 by guez, Thu Apr 20 14:44:47 2017 UTC trunk/phylmd/Interface_surf/clqh.f revision 294 by guez, Thu Jul 26 13:11:22 2018 UTC
# Line 5  module clqh_m Line 5  module clqh_m
5  contains  contains
6    
7    SUBROUTINE clqh(dtime, julien, debut, nisurf, knindex, tsoil, qsol, rmu0, &    SUBROUTINE clqh(dtime, julien, debut, nisurf, knindex, tsoil, qsol, rmu0, &
8         rugos, rugoro, u1lay, v1lay, coef, t, q, ts, paprs, pplay, delp, &         rugos, rugoro, u1lay, v1lay, coef, tq_cdrag, t, q, ts, paprs, pplay, &
9         radsol, albedo, snow, qsurf, precip_rain, precip_snow, fder, fluxlat, &         delp, radsol, albedo, snow, qsurf, precip_rain, precip_snow, fluxlat, &
10         pctsrf_new_sic, agesno, d_t, d_q, d_ts, z0_new, flux_t, flux_q, &         pctsrf_new_sic, agesno, d_t, d_q, d_ts, z0_new, flux_t, flux_q, &
11         dflux_s, dflux_l, fqcalving, ffonte, run_off_lic_0)         dflux_s, dflux_l, fqcalving, ffonte, run_off_lic_0)
12    
13      ! Author: Z. X. Li (LMD/CNRS)      ! Author: Z. X. Li (LMD/CNRS)
14      ! Date: 1993/08/18      ! Date: 1993 Aug. 18th
15      ! Objet : diffusion verticale de "q" et de "h"      ! Objet : diffusion verticale de "q" et de "h"
16    
17      USE conf_phys_m, ONLY: iflag_pbl      USE conf_phys_m, ONLY: iflag_pbl
# Line 26  contains Line 26  contains
26      integer, intent(in):: knindex(:) ! (knon)      integer, intent(in):: knindex(:) ! (knon)
27      REAL, intent(inout):: tsoil(:, :) ! (knon, nsoilmx)      REAL, intent(inout):: tsoil(:, :) ! (knon, nsoilmx)
28    
29      REAL, intent(inout):: qsol(klon)      REAL, intent(inout):: qsol(:) ! (knon)
30      ! column-density of water in soil, in kg m-2      ! column-density of water in soil, in kg m-2
31    
32      real, intent(in):: rmu0(klon) ! cosinus de l'angle solaire zenithal      real, intent(in):: rmu0(klon) ! cosinus de l'angle solaire zenithal
33      real rugos(klon) ! rugosite      real, intent(in):: rugos(:) ! (knon) rugosite
34      REAL rugoro(klon)      REAL, intent(in):: rugoro(:) ! (knon)
     REAL u1lay(klon) ! vitesse u de la 1ere couche (m / s)  
     REAL v1lay(klon) ! vitesse v de la 1ere couche (m / s)  
35    
36      REAL, intent(in):: coef(:, :) ! (knon, klev)      REAL, intent(in):: u1lay(:), v1lay(:) ! (knon)
37        ! vitesse de la 1ere couche (m / s)
38    
39        REAL, intent(in):: coef(:, 2:) ! (knon, 2:klev)
40      ! Le coefficient d'echange (m**2 / s) multiplie par le cisaillement      ! Le coefficient d'echange (m**2 / s) multiplie par le cisaillement
41      ! du vent (dV / dz). La premiere valeur indique la valeur de Cdrag      ! du vent (dV / dz)
42      ! (sans unite).  
43        REAL, intent(in):: tq_cdrag(:) ! (knon) sans unite
44    
45      REAL t(klon, klev) ! temperature (K)      REAL, intent(in):: t(:, :) ! (knon, klev) temperature (K)
46      REAL q(klon, klev) ! humidite specifique (kg / kg)      REAL, intent(in):: q(:, :) ! (knon, klev) humidite specifique (kg / kg)
47      REAL, intent(in):: ts(:) ! (knon) temperature du sol (K)      REAL, intent(in):: ts(:) ! (knon) temperature du sol (K)
48      REAL paprs(klon, klev + 1) ! pression a inter-couche (Pa)  
49      REAL pplay(klon, klev) ! pression au milieu de couche (Pa)      REAL, intent(in):: paprs(:, :) ! (knon, klev + 1)
50      REAL delp(klon, klev) ! epaisseur de couche en pression (Pa)      ! pression a inter-couche (Pa)
51      REAL radsol(klon) ! ray. net au sol (Solaire + IR) W / m2  
52        REAL, intent(in):: pplay(:, :) ! (knon, klev)
53        ! pression au milieu de couche (Pa)
54    
55        REAL, intent(in):: delp(:, :) ! (knon, klev)
56        ! epaisseur de couche en pression (Pa)
57    
58        REAL, intent(in):: radsol(:) ! (knon)
59        ! rayonnement net au sol (Solaire + IR) W / m2
60    
61      REAL, intent(inout):: albedo(:) ! (knon) albedo de la surface      REAL, intent(inout):: albedo(:) ! (knon) albedo de la surface
62      REAL, intent(inout):: snow(:) ! (knon) ! hauteur de neige      REAL, intent(inout):: snow(:) ! (knon) ! hauteur de neige
63      REAL qsurf(klon) ! humidite de l'air au dessus de la surface  
64        REAL, intent(out):: qsurf(:) ! (knon)
65        ! humidite de l'air au dessus de la surface
66    
67      real, intent(in):: precip_rain(klon)      real, intent(in):: precip_rain(klon)
68      ! liquid water mass flux (kg / m2 / s), positive down      ! liquid water mass flux (kg / m2 / s), positive down
# Line 57  contains Line 70  contains
70      real, intent(in):: precip_snow(klon)      real, intent(in):: precip_snow(klon)
71      ! solid water mass flux (kg / m2 / s), positive down      ! solid water mass flux (kg / m2 / s), positive down
72    
     real, intent(inout):: fder(klon)  
73      real, intent(out):: fluxlat(:) ! (knon)      real, intent(out):: fluxlat(:) ! (knon)
74      real, intent(in):: pctsrf_new_sic(:) ! (klon)      real, intent(in):: pctsrf_new_sic(:) ! (klon)
75      REAL, intent(inout):: agesno(:) ! (knon)      REAL, intent(inout):: agesno(:) ! (knon)
76      REAL d_t(klon, klev) ! incrementation de "t"      REAL, intent(out):: d_t(:, :) ! (knon, klev) incrementation de "t"
77      REAL d_q(klon, klev) ! incrementation de "q"      REAL, intent(out):: d_q(:, :) ! (knon, klev) incrementation de "q"
78      REAL, intent(out):: d_ts(:) ! (knon) variation of surface temperature      REAL, intent(out):: d_ts(:) ! (knon) variation of surface temperature
79      real z0_new(klon)      real, intent(out):: z0_new(:) ! (knon)
80    
81      REAL, intent(out):: flux_t(:) ! (knon)      REAL, intent(out):: flux_t(:) ! (knon)
82      ! (diagnostic) flux de chaleur sensible (Cp T) à la surface,      ! (diagnostic) flux de chaleur sensible (Cp T) à la surface,
# Line 73  contains Line 85  contains
85      REAL, intent(out):: flux_q(:) ! (knon)      REAL, intent(out):: flux_q(:) ! (knon)
86      ! flux de la vapeur d'eau à la surface, en kg / (m**2 s)      ! flux de la vapeur d'eau à la surface, en kg / (m**2 s)
87    
88      REAL dflux_s(klon) ! derivee du flux sensible dF / dTs      REAL, intent(out):: dflux_s(:) ! (knon) derivee du flux sensible dF / dTs
89      REAL dflux_l(klon) ! derivee du flux latent dF / dTs      REAL, intent(out):: dflux_l(:) ! (knon) derivee du flux latent dF / dTs
90    
91        REAL, intent(out):: fqcalving(:) ! (knon)
92      ! Flux d'eau "perdue" par la surface et n\'ecessaire pour que limiter la      ! Flux d'eau "perdue" par la surface et n\'ecessaire pour que limiter la
93      ! hauteur de neige, en kg / m2 / s      ! hauteur de neige, en kg / m2 / s
     REAL fqcalving(klon)  
94    
     ! Flux thermique utiliser pour fondre la neige  
95      REAL ffonte(klon)      REAL ffonte(klon)
96        ! Flux thermique utiliser pour fondre la neige
97    
98      REAL run_off_lic_0(klon)! runof glacier au pas de temps precedent      REAL run_off_lic_0(klon)! runof glacier au pas de temps precedent
99    
100      ! Local:      ! Local:
101    
102      INTEGER knon      INTEGER k
103      REAL evap(size(knindex)) ! (knon) evaporation au sol      REAL evap(size(knindex)) ! (knon) evaporation au sol
104        REAL, dimension(size(knindex), klev):: cq, dq, ch, dh ! (knon, klev)
105        REAL buf1(size(knindex)), buf2(size(knindex))
106        REAL zx_coef(size(knindex), 2:klev) ! (knon, 2:klev)
107        REAL h(size(knindex), klev) ! (knon, klev) enthalpie potentielle
108        REAL local_q(size(knindex), klev) ! (knon, klev)
109    
110      INTEGER i, k      REAL psref(size(knindex)) ! (knon)
111      REAL zx_cq(klon, klev)      ! pression de reference pour temperature potentielle
     REAL zx_dq(klon, klev)  
     REAL zx_ch(klon, klev)  
     REAL zx_dh(klon, klev)  
     REAL zx_buf1(klon)  
     REAL zx_buf2(klon)  
     REAL zx_coef(klon, klev)  
     REAL local_h(klon, klev) ! enthalpie potentielle  
     REAL local_q(klon, klev)  
     REAL psref(klon) ! pression de reference pour temperature potent.  
     REAL zx_pkh(klon, klev), zx_pkf(klon, klev)  
   
     ! contre-gradient pour la vapeur d'eau: (kg / kg) / metre  
     REAL gamq(klon, 2:klev)  
     ! contre-gradient pour la chaleur sensible: Kelvin / metre  
     REAL gamt(klon, 2:klev)  
     REAL z_gamaq(klon, 2:klev), z_gamah(klon, 2:klev)  
     REAL zdelz  
   
     real temp_air(klon), spechum(klon)  
     real tq_cdrag(klon), petAcoef(klon), peqAcoef(klon)  
     real petBcoef(klon), peqBcoef(klon)  
     real p1lay(klon)  
112    
113      real tsurf_new(size(knindex)) ! (knon)      REAL pkf(size(knindex), klev) ! (knon, klev)
     real zzpk  
114    
115      !----------------------------------------------------------------      REAL gamt(size(knindex), 2:klev) ! (knon, 2:klev)
116        ! contre-gradient pour la chaleur sensible, en K m-1
117    
118      knon = size(knindex)      REAL gamah(size(knindex), 2:klev) ! (knon, 2:klev)
119        real tsurf_new(size(knindex)) ! (knon)
120    
121      if (iflag_pbl == 1) then      !----------------------------------------------------------------
        do k = 3, klev  
           do i = 1, knon  
              gamq(i, k)= 0.0  
              gamt(i, k)= - 1.0e-03  
           enddo  
        enddo  
        do i = 1, knon  
           gamq(i, 2) = 0.0  
           gamt(i, 2) = - 2.5e-03  
        enddo  
     else  
        do k = 2, klev  
           do i = 1, knon  
              gamq(i, k) = 0.0  
              gamt(i, k) = 0.0  
           enddo  
        enddo  
     endif  
122    
123      DO i = 1, knon      psref = paprs(:, 1) ! pression de reference est celle au sol
124         psref(i) = paprs(i, 1) !pression de reference est celle au sol      forall (k = 1:klev) pkf(:, k) = (psref / pplay(:, k))**RKAPPA
125      ENDDO      h = RCPD * t * pkf
     DO k = 1, klev  
        DO i = 1, knon  
           zx_pkh(i, k) = (psref(i) / paprs(i, k))**RKAPPA  
           zx_pkf(i, k) = (psref(i) / pplay(i, k))**RKAPPA  
           local_h(i, k) = RCPD * t(i, k) * zx_pkf(i, k)  
           local_q(i, k) = q(i, k)  
        ENDDO  
     ENDDO  
126    
127      ! Convertir les coefficients en variables convenables au calcul:      ! Convertir les coefficients en variables convenables au calcul:
128        forall (k = 2:klev) zx_coef(:, k) = coef(:, k) &
129      DO k = 2, klev           / (pplay(:, k - 1) - pplay(:, k)) &
130         DO i = 1, knon           * (paprs(:, k) * 2 / (t(:, k) + t(:, k - 1)) / RD)**2 * dtime * RG**2
           zx_coef(i, k) = coef(i, k) * RG / (pplay(i, k - 1) - pplay(i, k)) &  
                * (paprs(i, k) * 2 / (t(i, k) + t(i, k - 1)) / RD)**2  
           zx_coef(i, k) = zx_coef(i, k) * dtime * RG  
        ENDDO  
     ENDDO  
131    
132      ! Preparer les flux lies aux contre-gardients      ! Preparer les flux lies aux contre-gardients
133    
134      DO k = 2, klev      if (iflag_pbl == 1) then
135         DO i = 1, knon         gamt(:, 2) = - 2.5e-3
136            zdelz = RD * (t(i, k - 1) + t(i, k)) / 2.0 / RG / paprs(i, k) &         gamt(:, 3:)= - 1e-3
137                 * (pplay(i, k - 1) - pplay(i, k))         forall (k = 2:klev) gamah(:, k) = gamt(:, k) * (RD * (t(:, k - 1) &
138            z_gamaq(i, k) = gamq(i, k) * zdelz              + t(:, k)) / 2. / RG / paprs(:, k) * (pplay(:, k - 1) &
139            z_gamah(i, k) = gamt(i, k) * zdelz * RCPD * zx_pkh(i, k)              - pplay(:, k))) * RCPD * (psref / paprs(:, k))**RKAPPA
140         ENDDO      else
141      ENDDO         gamah = 0.
142      DO i = 1, knon      endif
        zx_buf1(i) = zx_coef(i, klev) + delp(i, klev)  
        zx_cq(i, klev) = (local_q(i, klev) * delp(i, klev) &  
             - zx_coef(i, klev) * z_gamaq(i, klev)) / zx_buf1(i)  
        zx_dq(i, klev) = zx_coef(i, klev) / zx_buf1(i)  
   
        zzpk=(pplay(i, klev) / psref(i))**RKAPPA  
        zx_buf2(i) = zzpk * delp(i, klev) + zx_coef(i, klev)  
        zx_ch(i, klev) = (local_h(i, klev) * zzpk * delp(i, klev) &  
             - zx_coef(i, klev) * z_gamah(i, klev)) / zx_buf2(i)  
        zx_dh(i, klev) = zx_coef(i, klev) / zx_buf2(i)  
     ENDDO  
     DO k = klev - 1, 2, - 1  
        DO i = 1, knon  
           zx_buf1(i) = delp(i, k) + zx_coef(i, k) &  
                + zx_coef(i, k + 1) * (1. - zx_dq(i, k + 1))  
           zx_cq(i, k) = (local_q(i, k) * delp(i, k) &  
                + zx_coef(i, k + 1) * zx_cq(i, k + 1) &  
                + zx_coef(i, k + 1) * z_gamaq(i, k + 1) &  
                - zx_coef(i, k) * z_gamaq(i, k)) / zx_buf1(i)  
           zx_dq(i, k) = zx_coef(i, k) / zx_buf1(i)  
   
           zzpk=(pplay(i, k) / psref(i))**RKAPPA  
           zx_buf2(i) = zzpk * delp(i, k) + zx_coef(i, k) &  
                + zx_coef(i, k + 1) * (1. - zx_dh(i, k + 1))  
           zx_ch(i, k) = (local_h(i, k) * zzpk * delp(i, k) &  
                + zx_coef(i, k + 1) * zx_ch(i, k + 1) &  
                + zx_coef(i, k + 1) * z_gamah(i, k + 1) &  
                - zx_coef(i, k) * z_gamah(i, k)) / zx_buf2(i)  
           zx_dh(i, k) = zx_coef(i, k) / zx_buf2(i)  
        ENDDO  
     ENDDO  
   
     DO i = 1, knon  
        zx_buf1(i) = delp(i, 1) + zx_coef(i, 2) * (1. - zx_dq(i, 2))  
        zx_cq(i, 1) = (local_q(i, 1) * delp(i, 1) &  
             + zx_coef(i, 2) * (z_gamaq(i, 2) + zx_cq(i, 2))) / zx_buf1(i)  
        zx_dq(i, 1) = - 1. * RG / zx_buf1(i)  
   
        zzpk=(pplay(i, 1) / psref(i))**RKAPPA  
        zx_buf2(i) = zzpk * delp(i, 1) + zx_coef(i, 2) * (1. - zx_dh(i, 2))  
        zx_ch(i, 1) = (local_h(i, 1) * zzpk * delp(i, 1) &  
             + zx_coef(i, 2) * (z_gamah(i, 2) + zx_ch(i, 2))) / zx_buf2(i)  
        zx_dh(i, 1) = - 1. * RG / zx_buf2(i)  
     ENDDO  
143    
144      ! Appel \`a interfsurf (appel g\'en\'erique) routine d'interface      buf1 = zx_coef(:, klev) + delp(:, klev)
145      ! avec la surface      cq(:, klev) = q(:, klev) * delp(:, klev) / buf1
146        dq(:, klev) = zx_coef(:, klev) / buf1
147    
148        buf2 = delp(:, klev) / pkf(:, klev) + zx_coef(:, klev)
149        ch(:, klev) = (h(:, klev) / pkf(:, klev) * delp(:, klev) &
150             - zx_coef(:, klev) * gamah(:, klev)) / buf2
151        dh(:, klev) = zx_coef(:, klev) / buf2
152    
153      ! Initialisation      DO k = klev - 1, 2, - 1
154      petAcoef =0.         buf1 = delp(:, k) + zx_coef(:, k) &
155      peqAcoef = 0.              + zx_coef(:, k + 1) * (1. - dq(:, k + 1))
156      petBcoef =0.         cq(:, k) = (q(:, k) * delp(:, k) &
157      peqBcoef = 0.              + zx_coef(:, k + 1) * cq(:, k + 1)) / buf1
158      p1lay =0.         dq(:, k) = zx_coef(:, k) / buf1
159    
160      petAcoef(1:knon) = zx_ch(1:knon, 1)         buf2 = delp(:, k) / pkf(:, k) + zx_coef(:, k) &
161      peqAcoef(1:knon) = zx_cq(1:knon, 1)              + zx_coef(:, k + 1) * (1. - dh(:, k + 1))
162      petBcoef(1:knon) = zx_dh(1:knon, 1)         ch(:, k) = (h(:, k) / pkf(:, k) * delp(:, k) &
163      peqBcoef(1:knon) = zx_dq(1:knon, 1)              + zx_coef(:, k + 1) * ch(:, k + 1) &
164      tq_cdrag(1:knon) =coef(:knon, 1)              + zx_coef(:, k + 1) * gamah(:, k + 1) &
165      temp_air(1:knon) =t(1:knon, 1)              - zx_coef(:, k) * gamah(:, k)) / buf2
166      spechum(1:knon)=q(1:knon, 1)         dh(:, k) = zx_coef(:, k) / buf2
167      p1lay(1:knon) = pplay(1:knon, 1)      ENDDO
168    
169      CALL interfsurf_hq(dtime, julien, rmu0, nisurf, knon, knindex, debut, &      buf1 = delp(:, 1) + zx_coef(:, 2) * (1. - dq(:, 2))
170           tsoil, qsol, u1lay, v1lay, temp_air, spechum, tq_cdrag, petAcoef, &      cq(:, 1) = (q(:, 1) * delp(:, 1) + zx_coef(:, 2) * cq(:, 2)) / buf1
171           peqAcoef, petBcoef, peqBcoef, precip_rain, precip_snow, fder, rugos, &      dq(:, 1) = - 1. * RG / buf1
172           rugoro, snow, qsurf, ts, p1lay, psref, radsol, evap, flux_t, &  
173           fluxlat, dflux_l, dflux_s, tsurf_new, albedo, z0_new, &      buf2 = delp(:, 1) / pkf(:, 1) + zx_coef(:, 2) * (1. - dh(:, 2))
174           pctsrf_new_sic, agesno, fqcalving, ffonte, run_off_lic_0)      ch(:, 1) = (h(:, 1) / pkf(:, 1) * delp(:, 1) &
175             + zx_coef(:, 2) * (gamah(:, 2) + ch(:, 2))) / buf2
176        dh(:, 1) = - 1. * RG / buf2
177    
178        CALL interfsurf_hq(dtime, julien, rmu0, nisurf, knindex, debut, tsoil, &
179             qsol, u1lay, v1lay, t(:, 1), q(:, 1), tq_cdrag, ch(:, 1), cq(:, 1), &
180             dh(:, 1), dq(:, 1), precip_rain, precip_snow, rugos, rugoro, snow, &
181             qsurf, ts, pplay(:, 1), psref, radsol, evap, flux_t, fluxlat, &
182             dflux_l, dflux_s, tsurf_new, albedo, z0_new, pctsrf_new_sic, agesno, &
183             fqcalving, ffonte, run_off_lic_0)
184    
185      flux_q = - evap      flux_q = - evap
186      d_ts = tsurf_new - ts      d_ts = tsurf_new - ts
187    
188      DO i = 1, knon      h(:, 1) = ch(:, 1) + dh(:, 1) * flux_t * dtime
189         local_h(i, 1) = zx_ch(i, 1) + zx_dh(i, 1) * flux_t(i) * dtime      local_q(:, 1) = cq(:, 1) + dq(:, 1) * flux_q * dtime
190         local_q(i, 1) = zx_cq(i, 1) + zx_dq(i, 1) * flux_q(i) * dtime  
     ENDDO  
191      DO k = 2, klev      DO k = 2, klev
192         DO i = 1, knon         h(:, k) = ch(:, k) + dh(:, k) * h(:, k - 1)
193            local_q(i, k) = zx_cq(i, k) + zx_dq(i, k) * local_q(i, k - 1)         local_q(:, k) = cq(:, k) + dq(:, k) * local_q(:, k - 1)
           local_h(i, k) = zx_ch(i, k) + zx_dh(i, k) * local_h(i, k - 1)  
        ENDDO  
194      ENDDO      ENDDO
195    
196      ! Calcul des tendances      d_t = h / pkf / RCPD - t
197      DO k = 1, klev      d_q = local_q - q
        DO i = 1, knon  
           d_t(i, k) = local_h(i, k) / zx_pkf(i, k) / RCPD - t(i, k)  
           d_q(i, k) = local_q(i, k) - q(i, k)  
        ENDDO  
     ENDDO  
198    
199    END SUBROUTINE clqh    END SUBROUTINE clqh
200    
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