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trunk/Sources/phylmd/clqh.f revision 155 by guez, Wed Jul 8 17:03:45 2015 UTC trunk/phylmd/Interface_surf/clqh.f revision 297 by guez, Thu Jul 26 16:02:11 2018 UTC
# Line 4  module clqh_m Line 4  module clqh_m
4    
5  contains  contains
6    
7    SUBROUTINE clqh(dtime, itime, jour, debut, rlat, knon, nisurf, knindex, &    SUBROUTINE clqh(dtime, julien, debut, nisurf, knindex, tsoil, qsol, rmu0, &
8         pctsrf, tsoil, qsol, rmu0, co2_ppm, rugos, rugoro, u1lay, v1lay, coef, &         rugos, rugoro, u1lay, v1lay, coef, tq_cdrag, t, q, ts, paprs, pplay, &
9         t, q, ts, paprs, pplay, delp, radsol, albedo, snow, qsurf, &         delp, radsol, albedo, snow, qsurf, precip_rain, precip_snow, fluxlat, &
10         precip_rain, precip_snow, fder, swnet, fluxlat, pctsrf_new, agesno, &         pctsrf_new_sic, agesno, d_t, d_q, d_ts, z0_new, flux_t, flux_q, &
11         d_t, d_q, d_ts, z0_new, flux_t, flux_q, dflux_s, dflux_l, fqcalving, &         dflux_s, dflux_l, fqcalving, ffonte, run_off_lic_0)
        ffonte, run_off_lic_0, flux_o, flux_g)  
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 climb_hq_down_m, only: climb_hq_down
18      USE dimens_m, ONLY: iim, jjm      use climb_hq_up_m, only: climb_hq_up
19      USE dimphy, ONLY: klev, klon      USE dimphy, ONLY: klev, klon
     USE dimsoil, ONLY: nsoilmx  
     USE indicesol, ONLY: is_ter, nbsrf  
20      USE interfsurf_hq_m, ONLY: interfsurf_hq      USE interfsurf_hq_m, ONLY: interfsurf_hq
21      USE suphec_m, ONLY: rcpd, rd, rg, rkappa      USE suphec_m, ONLY: rkappa
22    
23      REAL, intent(in):: dtime ! intervalle du temps (s)      REAL, intent(in):: dtime ! intervalle du temps (s)
24      integer, intent(in):: itime      integer, intent(in):: julien ! jour de l'annee en cours
     integer, intent(in):: jour ! jour de l'annee en cours  
25      logical, intent(in):: debut      logical, intent(in):: debut
26      real, intent(in):: rlat(klon)      integer, intent(in):: nisurf
     INTEGER, intent(in):: knon  
     integer nisurf  
27      integer, intent(in):: knindex(:) ! (knon)      integer, intent(in):: knindex(:) ! (knon)
28      real, intent(in):: pctsrf(klon, nbsrf)      REAL, intent(inout):: tsoil(:, :) ! (knon, nsoilmx)
     REAL tsoil(klon, nsoilmx)  
29    
30      REAL, intent(inout):: qsol(klon)      REAL, intent(inout):: qsol(:) ! (knon)
31      ! column-density of water in soil, in kg m-2      ! column-density of water in soil, in kg m-2
32    
33      real, intent(in):: rmu0(klon) ! cosinus de l'angle solaire zenithal      real, intent(in):: rmu0(klon) ! cosinus de l'angle solaire zenithal
34      REAL, intent(in):: co2_ppm ! taux CO2 atmosphere      real, intent(in):: rugos(:) ! (knon) rugosite
35      real rugos(klon) ! rugosite      REAL, intent(in):: rugoro(:) ! (knon)
     REAL rugoro(klon)  
     REAL u1lay(klon) ! vitesse u de la 1ere couche (m / s)  
     REAL v1lay(klon) ! vitesse v de la 1ere couche (m / s)  
36    
37      REAL, intent(in):: coef(:, :) ! (knon, klev)      REAL, intent(in):: u1lay(:), v1lay(:) ! (knon)
38        ! vitesse de la 1ere couche (m / s)
39    
40        REAL, intent(in):: coef(:, 2:) ! (knon, 2:klev)
41      ! Le coefficient d'echange (m**2 / s) multiplie par le cisaillement      ! Le coefficient d'echange (m**2 / s) multiplie par le cisaillement
42      ! du vent (dV / dz). La premiere valeur indique la valeur de Cdrag      ! du vent (dV / dz)
43      ! (sans unite).  
44        REAL, intent(in):: tq_cdrag(:) ! (knon) sans unite
45    
46        REAL, intent(in):: t(:, :) ! (knon, klev) temperature (K)
47        REAL, intent(in):: q(:, :) ! (knon, klev) humidite specifique (kg / kg)
48        REAL, intent(in):: ts(:) ! (knon) temperature du sol (K)
49    
50        REAL, intent(in):: paprs(:, :) ! (knon, klev + 1)
51        ! pression a inter-couche (Pa)
52    
53        REAL, intent(in):: pplay(:, :) ! (knon, klev)
54        ! pression au milieu de couche (Pa)
55    
56        REAL, intent(in):: delp(:, :) ! (knon, klev)
57        ! epaisseur de couche en pression (Pa)
58    
59        REAL, intent(in):: radsol(:) ! (knon)
60        ! rayonnement net au sol (Solaire + IR) W / m2
61    
     REAL t(klon, klev) ! temperature (K)  
     REAL q(klon, klev) ! humidite specifique (kg / kg)  
     REAL, intent(in):: ts(klon) ! temperature du sol (K)  
     REAL paprs(klon, klev+1) ! pression a inter-couche (Pa)  
     REAL pplay(klon, klev) ! pression au milieu de couche (Pa)  
     REAL delp(klon, klev) ! epaisseur de couche en pression (Pa)  
     REAL radsol(klon) ! ray. net au sol (Solaire+IR) W / m2  
62      REAL, intent(inout):: albedo(:) ! (knon) albedo de la surface      REAL, intent(inout):: albedo(:) ! (knon) albedo de la surface
63      REAL snow(klon) ! hauteur de neige      REAL, intent(inout):: snow(:) ! (knon) ! hauteur de neige
64      REAL qsurf(klon) ! humidite de l'air au dessus de la surface  
65        REAL, intent(out):: qsurf(:) ! (knon)
66        ! humidite de l'air au dessus de la surface
67    
68      real, intent(in):: precip_rain(klon)      real, intent(in):: precip_rain(klon)
69      ! liquid water mass flux (kg / m2 / s), positive down      ! liquid water mass flux (kg / m2 / s), positive down
# Line 66  contains Line 71  contains
71      real, intent(in):: precip_snow(klon)      real, intent(in):: precip_snow(klon)
72      ! solid water mass flux (kg / m2 / s), positive down      ! solid water mass flux (kg / m2 / s), positive down
73    
74      real, intent(inout):: fder(klon)      real, intent(out):: fluxlat(:) ! (knon)
75      real swnet(klon)      real, intent(in):: pctsrf_new_sic(:) ! (klon)
76      real fluxlat(klon)      REAL, intent(inout):: agesno(:) ! (knon)
77      real pctsrf_new(klon, nbsrf)      REAL, intent(out):: d_t(:, :) ! (knon, klev) incrementation de "t"
78      REAL agesno(klon)      REAL, intent(out):: d_q(:, :) ! (knon, klev) incrementation de "q"
79      REAL d_t(klon, klev) ! incrementation de "t"      REAL, intent(out):: d_ts(:) ! (knon) variation of surface temperature
80      REAL d_q(klon, klev) ! incrementation de "q"      real, intent(out):: z0_new(:) ! (knon)
81      REAL, intent(out):: d_ts(:) ! (knon) incrementation de "ts"  
82      real z0_new(klon)      REAL, intent(out):: flux_t(:) ! (knon)
83      REAL flux_t(klon, klev) ! (diagnostic) flux de la chaleur      ! (diagnostic) flux de chaleur sensible (Cp T) à la surface,
84      ! sensible, flux de Cp*T, positif vers      ! positif vers le bas, W / m2
85      ! le bas: j / (m**2 s) c.a.d.: W / m2  
86      REAL flux_q(klon, klev) ! flux de la vapeur d'eau:kg / (m**2 s)      REAL, intent(out):: flux_q(:) ! (knon)
87      REAL dflux_s(klon) ! derivee du flux sensible dF / dTs      ! flux de la vapeur d'eau à la surface, en kg / (m**2 s)
     REAL dflux_l(klon) ! derivee du flux latent dF / dTs  
88    
89        REAL, intent(out):: dflux_s(:) ! (knon) derivee du flux sensible dF / dTs
90        REAL, intent(out):: dflux_l(:) ! (knon) derivee du flux latent dF / dTs
91    
92        REAL, intent(out):: fqcalving(:) ! (knon)
93      ! 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
94      ! hauteur de neige, en kg / m2 / s      ! hauteur de neige, en kg / m2 / s
     REAL fqcalving(klon)  
95    
     ! Flux thermique utiliser pour fondre la neige  
96      REAL ffonte(klon)      REAL ffonte(klon)
97        ! Flux thermique utiliser pour fondre la neige
98    
99      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
100    
     !IM "slab" ocean  
   
     REAL, intent(out):: flux_o(klon) ! flux entre l'ocean et l'atmosphere W / m2  
   
     REAL, intent(out):: flux_g(klon)  
     ! flux entre l'ocean et la glace de mer W / m2  
   
101      ! Local:      ! Local:
102    
103      REAL evap(klon) ! evaporation au sol      INTEGER k
104        REAL evap(size(knindex)) ! (knon) evaporation au sol
105      INTEGER i, k      REAL, dimension(size(knindex), klev):: cq, dq, ch, dh ! (knon, klev)
106      REAL zx_cq(klon, klev)      REAL pkf(size(knindex), klev) ! (knon, klev)
107      REAL zx_dq(klon, klev)      real tsurf_new(size(knindex)) ! (knon)
     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 local_ts(klon)  
     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 zlev1(klon)  
     real temp_air(klon), spechum(klon)  
     real epot_air(klon), ccanopy(klon)  
     real tq_cdrag(klon), petAcoef(klon), peqAcoef(klon)  
     real petBcoef(klon), peqBcoef(klon)  
     real swdown(klon)  
     real p1lay(klon)  
   
     real fluxsens(klon)  
     real tsurf_new(knon)  
     real zzpk  
108    
109      !----------------------------------------------------------------      !----------------------------------------------------------------
110    
111      if (iflag_pbl == 1) then      forall (k = 1:klev) pkf(:, k) = (paprs(:, 1) / pplay(:, k))**RKAPPA
112         do k = 3, klev      ! (La pression de r\'ef\'erence est celle au sol.)
113            do i = 1, knon  
114               gamq(i, k)= 0.0      call climb_hq_down(pkf, cq, dq, ch, dh, paprs, pplay, t, coef, dtime, &
115               gamt(i, k)= - 1.0e-03           delp, q)
116            enddo      CALL interfsurf_hq(dtime, julien, rmu0, nisurf, knindex, debut, tsoil, &
117         enddo           qsol, u1lay, v1lay, t(:, 1), q(:, 1), tq_cdrag, ch(:, 1), cq(:, 1), &
118         do i = 1, knon           dh(:, 1), dq(:, 1), precip_rain, precip_snow, rugos, rugoro, snow, &
119            gamq(i, 2) = 0.0           qsurf, ts, pplay(:, 1), paprs(:, 1), radsol, evap, flux_t, fluxlat, &
120            gamt(i, 2) = - 2.5e-03           dflux_l, dflux_s, tsurf_new, albedo, z0_new, pctsrf_new_sic, agesno, &
121         enddo           fqcalving, ffonte, run_off_lic_0)
122      else      flux_q = - evap
123         do k = 2, klev      d_ts = tsurf_new - ts
124            do i = 1, knon      call climb_hq_up(d_t, d_q, cq, dq, ch, dh, flux_t, flux_q, dtime, pkf, t, q)
              gamq(i, k) = 0.0  
              gamt(i, k) = 0.0  
           enddo  
        enddo  
     endif  
   
     DO i = 1, knon  
        psref(i) = paprs(i, 1) !pression de reference est celle au sol  
        local_ts(i) = ts(i)  
     ENDDO  
     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  
   
     ! Convertir les coefficients en variables convenables au calcul:  
   
     DO k = 2, klev  
        DO i = 1, knon  
           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  
   
     ! Preparer les flux lies aux contre-gardients  
   
     DO k = 2, klev  
        DO i = 1, knon  
           zdelz = RD * (t(i, k - 1)+t(i, k)) / 2.0 / RG / paprs(i, k) &  
                *(pplay(i, k - 1) - pplay(i, k))  
           z_gamaq(i, k) = gamq(i, k) * zdelz  
           z_gamah(i, k) = gamt(i, k) * zdelz *RCPD * zx_pkh(i, k)  
        ENDDO  
     ENDDO  
     DO i = 1, knon  
        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  
   
     ! Appel a interfsurf (appel generique) routine d'interface avec la surface  
   
     ! initialisation  
     petAcoef =0.  
     peqAcoef = 0.  
     petBcoef =0.  
     peqBcoef = 0.  
     p1lay =0.  
   
     petAcoef(1:knon) = zx_ch(1:knon, 1)  
     peqAcoef(1:knon) = zx_cq(1:knon, 1)  
     petBcoef(1:knon) = zx_dh(1:knon, 1)  
     peqBcoef(1:knon) = zx_dq(1:knon, 1)  
     tq_cdrag(1:knon) =coef(:knon, 1)  
     temp_air(1:knon) =t(1:knon, 1)  
     epot_air(1:knon) =local_h(1:knon, 1)  
     spechum(1:knon)=q(1:knon, 1)  
     p1lay(1:knon) = pplay(1:knon, 1)  
     zlev1(1:knon) = delp(1:knon, 1)  
   
     if(nisurf == is_ter) THEN  
        swdown(:knon) = swnet(:knon) / (1 - albedo)  
     else  
        swdown(:knon) = swnet(:knon)  
     endif  
     ccanopy = co2_ppm  
   
     CALL interfsurf_hq(itime, dtime, jour, rmu0, nisurf, knon, knindex, &  
          pctsrf, rlat, debut, nsoilmx, tsoil, qsol, u1lay, v1lay, temp_air, &  
          spechum, tq_cdrag, petAcoef, peqAcoef, petBcoef, peqBcoef, &  
          precip_rain, precip_snow, fder, rugos, rugoro, snow, qsurf, &  
          ts(:knon), p1lay, psref, radsol, evap, fluxsens, fluxlat, dflux_l, &  
          dflux_s, tsurf_new, albedo, z0_new, pctsrf_new, agesno, fqcalving, &  
          ffonte, run_off_lic_0, flux_o, flux_g)  
   
     flux_t(:knon, 1) = fluxsens(:knon)  
     flux_q(:knon, 1) = - evap(:knon)  
     d_ts = tsurf_new - ts(:knon)  
   
     !==== une fois on a zx_h_ts, on peut faire l'iteration ========  
     DO i = 1, knon  
        local_h(i, 1) = zx_ch(i, 1) + zx_dh(i, 1)*flux_t(i, 1)*dtime  
        local_q(i, 1) = zx_cq(i, 1) + zx_dq(i, 1)*flux_q(i, 1)*dtime  
     ENDDO  
     DO k = 2, klev  
        DO i = 1, knon  
           local_q(i, k) = zx_cq(i, k) + zx_dq(i, k)*local_q(i, k - 1)  
           local_h(i, k) = zx_ch(i, k) + zx_dh(i, k)*local_h(i, k - 1)  
        ENDDO  
     ENDDO  
   
     !== flux_q est le flux de vapeur d'eau: kg / (m**2 s) positive vers bas  
     !== flux_t est le flux de cpt (energie sensible): j / (m**2 s)  
     DO k = 2, klev  
        DO i = 1, knon  
           flux_q(i, k) = (zx_coef(i, k) / RG / dtime) &  
                * (local_q(i, k) - local_q(i, k - 1)+z_gamaq(i, k))  
           flux_t(i, k) = (zx_coef(i, k) / RG / dtime) &  
                * (local_h(i, k) - local_h(i, k - 1)+z_gamah(i, k)) &  
                / zx_pkh(i, k)  
        ENDDO  
     ENDDO  
   
     ! Calcul tendances  
     DO k = 1, klev  
        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  
125    
126    END SUBROUTINE clqh    END SUBROUTINE clqh
127    
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