/[lmdze]/trunk/phylmd/Interface_surf/fonte_neige.f90
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trunk/phylmd/Interface_surf/fonte_neige.f revision 103 by guez, Fri Aug 29 13:00:05 2014 UTC trunk/phylmd/Interface_surf/fonte_neige.f90 revision 328 by guez, Thu Jun 13 14:40:06 2019 UTC
# Line 4  module fonte_neige_m Line 4  module fonte_neige_m
4    
5  contains  contains
6    
7    SUBROUTINE fonte_neige(klon, knon, nisurf, dtime, tsurf, p1lay, beta, &    SUBROUTINE fonte_neige(nisurf, rain_fall, snow_fall, snow, qsol, &
8         coef1lay, ps, precip_rain, precip_snow, snow, qsol, t1lay, q1lay, &         tsurf_new, evap, fqcalving, ffonte, run_off_lic_0, run_off_lic)
        u1lay, v1lay, petAcoef, peqAcoef, petBcoef, peqBcoef, tsurf_new, evap, &  
        fqcalving, ffonte, run_off_lic_0)  
9    
10      ! Routine de traitement de la fonte de la neige dans le cas du traitement      ! Routine de traitement de la fonte de la neige dans le cas du traitement
11      ! de sol simplifié      ! de sol simplifi\'e.
12    
13      ! LF 03/2001      ! Laurent Fairhead, March, 2001
14    
15      USE fcttre, ONLY: dqsatl, dqsats, foede, foeew, qsatl, qsats, thermcep      ! Library:
16        use nr_util, only: assert_eq
17    
18        use comconst, only: dtphys
19      USE indicesol, ONLY: epsfra, is_lic, is_sic, is_ter      USE indicesol, ONLY: epsfra, is_lic, is_sic, is_ter
20      USE interface_surf, ONLY: run_off, run_off_lic, tau_calv      USE conf_interface_m, ONLY: tau_calv
21      USE suphec_m, ONLY: rcpd, rd, rday, retv, rkappa, rlmlt, rlstt, rlvtt, rtt      USE suphec_m, ONLY: rday, rlmlt, rtt
22      USE yoethf_m, ONLY: r2es, r5ies, r5les, rvtmp2  
23        integer, intent(IN):: nisurf ! surface \`a traiter
     integer, intent(IN):: klon  
     integer, intent(IN):: knon ! nombre de points à traiter  
     integer, intent(IN):: nisurf ! surface à traiter  
     real, intent(IN):: dtime ! pas de temps de la physique (en s)  
     real, dimension(klon), intent(IN):: tsurf, p1lay, beta, coef1lay  
     ! tsurf temperature de surface  
     ! p1lay pression 1er niveau (milieu de couche)  
     ! beta evap reelle  
     ! coef1lay coefficient d'echange  
     real, dimension(klon), intent(IN):: ps  
     ! ps pression au sol  
24    
25      real, intent(IN):: precip_rain(:) ! (knon)      real, intent(IN):: rain_fall(:) ! (knon)
26      ! precipitation, liquid water mass flux (kg/m2/s), positive down      ! precipitation, liquid water mass flux (kg / m2 / s), positive down
27    
28      real, intent(IN):: precip_snow(klon)      real, intent(IN):: snow_fall(:) ! (knon)
29      ! precipitation, solid water mass flux (kg/m2/s), positive down      ! precipitation, solid water mass flux (kg / m2 / s), positive down
30    
31      real, intent(INOUT):: snow(klon) ! column-density of mass of snow, in kg m-2      real, intent(INOUT):: snow(:) ! (knon)
32        ! column-density of mass of snow, in kg m-2
33    
34      real, intent(INOUT):: qsol(:) ! (knon)      real, intent(INOUT):: qsol(:) ! (knon)
35      ! column-density of water in soil, in kg m-2      ! column-density of water in soil, in kg m-2
36    
37      real, dimension(klon), intent(IN):: t1lay      real, intent(INOUT):: tsurf_new(:) ! (knon) temp\'erature au sol
38      real, dimension(klon), intent(IN):: q1lay      real, intent(IN):: evap(:) ! (knon)
39      real, dimension(klon), intent(IN):: u1lay, v1lay  
40      real, dimension(klon), intent(IN):: petAcoef, peqAcoef      real, intent(OUT):: fqcalving(:) ! (knon)
41      ! petAcoef coeff. A de la resolution de la CL pour t      ! flux d'eau "perdue" par la surface et n\'ecessaire pour limiter la
42      ! peqAcoef coeff. A de la resolution de la CL pour q      ! hauteur de neige, en kg / m2 / s
     real, dimension(klon), intent(IN):: petBcoef, peqBcoef  
     ! petBcoef coeff. B de la resolution de la CL pour t  
     ! peqBcoef coeff. B de la resolution de la CL pour q  
   
     real, intent(INOUT):: tsurf_new(klon), evap(klon)  
     ! tsurf_new temperature au sol  
   
     ! Flux d'eau "perdue" par la surface et necessaire pour que limiter la  
     ! hauteur de neige, en kg/m2/s  
     real, dimension(klon), intent(INOUT):: fqcalving  
43    
44      ! Flux thermique utiliser pour fondre la neige      real, intent(OUT):: ffonte(:) ! (knon)
45      real, dimension(klon), intent(INOUT):: ffonte      ! flux thermique utilis\'é pour fondre la neige
46    
47      real, dimension(klon), intent(INOUT):: run_off_lic_0      real, intent(INOUT):: run_off_lic_0(:) ! (knon)
48      ! run_off_lic_0 run off glacier du pas de temps précedent      ! run off glacier du pas de temps pr\'ecedent
49    
50        REAL, intent(OUT):: run_off_lic(:) ! (knon) ruissellement total
51    
52      ! Local:      ! Local:
53    
54      real, parameter:: snow_max=3000.      integer knon ! nombre de points \`a traiter
55      ! Masse maximum de neige (kg/m2). Au dessus de ce seuil, la neige      
56      ! en exces "s'ecoule" (calving)      real, parameter:: snow_max = 3000.
57        ! Masse maximum de neige (kg / m2). Au dessus de ce seuil, la neige
58        ! en exces "s'\'ecoule" (calving).
59    
60      integer i      integer i
     real, dimension(klon):: zx_mh, zx_nh, zx_oh  
     real, dimension(klon):: zx_mq, zx_nq, zx_oq  
     real, dimension(klon):: zx_pkh, zx_dq_s_dt, zx_qsat, zx_coef  
     real, dimension(klon):: zx_sl, zx_k1  
     real, dimension(klon):: d_ts  
     logical zdelta  
     real zcvm5, zx_qs, zcor, zx_dq_s_dh  
61      real fq_fonte      real fq_fonte
62      REAL bil_eau_s(knon) ! in kg m-2      REAL bil_eau_s(size(rain_fall)) ! (knon) in kg m-2
63      real snow_evap(klon) ! in kg m-2 s-1      real snow_evap(size(rain_fall)) ! (knon) in kg m-2 s-1
64      real, parameter:: t_grnd = 271.35, t_coup = 273.15      REAL, parameter:: chasno = 3.334E5 / (2.3867E6 * 0.15)
65      REAL, parameter:: chasno = 3.334E5/(2.3867E6*0.15)      REAL, parameter:: chaice = 3.334E5 / (2.3867E6 * 0.15)
     REAL, parameter:: chaice = 3.334E5/(2.3867E6*0.15)  
66      real, parameter:: max_eau_sol = 150. ! in kg m-2      real, parameter:: max_eau_sol = 150. ! in kg m-2
67      real coeff_rel      real coeff_rel
68    
69      !--------------------------------------------------------------------      !--------------------------------------------------------------------
70    
71      ! Initialisations      knon = assert_eq((/size(rain_fall), size(snow_fall), size(snow), &
72      coeff_rel = dtime/(tau_calv * rday)           size(qsol), size(tsurf_new), size(evap), size(fqcalving), &
73      bil_eau_s = 0.           size(ffonte), size(run_off_lic_0)/), "fonte_neige knon")
     DO i = 1, knon  
        zx_pkh(i) = (ps(i)/ps(i))**RKAPPA  
        IF (thermcep) THEN  
           zdelta= rtt >= tsurf(i)  
           zcvm5 = merge(R5IES*RLSTT, R5LES*RLVTT, zdelta)  
           zcvm5 = zcvm5 / RCPD / (1. + RVTMP2*q1lay(i))  
           zx_qs= r2es * FOEEW(tsurf(i), zdelta)/ps(i)  
           zx_qs=MIN(0.5, zx_qs)  
           zcor=1./(1.-retv*zx_qs)  
           zx_qs=zx_qs*zcor  
           zx_dq_s_dh = FOEDE(tsurf(i), zdelta, zcvm5, zx_qs, zcor) /RLVTT &  
                / zx_pkh(i)  
        ELSE  
           IF (tsurf(i) < t_coup) THEN  
              zx_qs = qsats(tsurf(i)) / ps(i)  
              zx_dq_s_dh = dqsats(tsurf(i), zx_qs)/RLVTT / zx_pkh(i)  
           ELSE  
              zx_qs = qsatl(tsurf(i)) / ps(i)  
              zx_dq_s_dh = dqsatl(tsurf(i), zx_qs)/RLVTT / zx_pkh(i)  
           ENDIF  
        ENDIF  
        zx_dq_s_dt(i) = RCPD * zx_pkh(i) * zx_dq_s_dh  
        zx_qsat(i) = zx_qs  
        zx_coef(i) = coef1lay(i) * (1. + SQRT(u1lay(i)**2 + v1lay(i)**2)) &  
             * p1lay(i) / (RD * t1lay(i))  
     ENDDO  
   
     ! Calcul de la temperature de surface  
   
     ! zx_sl = chaleur latente d'evaporation ou de sublimation  
   
     do i = 1, knon  
        zx_sl(i) = RLVTT  
        if (tsurf(i) < RTT) zx_sl(i) = RLSTT  
        zx_k1(i) = zx_coef(i)  
     enddo  
   
     do i = 1, knon  
        ! Q  
        zx_oq(i) = 1. - (beta(i) * zx_k1(i) * peqBcoef(i) * dtime)  
        zx_mq(i) = beta(i) * zx_k1(i) * (peqAcoef(i) - zx_qsat(i) &  
             + zx_dq_s_dt(i) * tsurf(i)) / zx_oq(i)  
        zx_nq(i) = beta(i) * zx_k1(i) * (-1. * zx_dq_s_dt(i)) / zx_oq(i)  
   
        ! H  
        zx_oh(i) = 1. - (zx_k1(i) * petBcoef(i) * dtime)  
        zx_mh(i) = zx_k1(i) * petAcoef(i) / zx_oh(i)  
        zx_nh(i) = - (zx_k1(i) * RCPD * zx_pkh(i))/ zx_oh(i)  
     enddo  
74    
75      WHERE (precip_snow > 0.) snow = snow + precip_snow * dtime      coeff_rel = dtphys / (tau_calv * rday)
76        WHERE (snow_fall > 0.) snow = snow + snow_fall * dtphys
77    
78      WHERE (evap > 0.)      WHERE (evap > 0.)
79         snow_evap = MIN (snow / dtime, evap)         snow_evap = MIN(snow / dtphys, evap)
80         snow = snow - snow_evap * dtime         snow = snow - snow_evap * dtphys
81         snow = MAX(0., snow)         snow = MAX(0., snow)
82      elsewhere      elsewhere
83         snow_evap = 0.         snow_evap = 0.
84      end where      end where
85    
86      bil_eau_s = precip_rain * dtime - (evap(:knon) - snow_evap(:knon)) * dtime      bil_eau_s = (rain_fall - evap + snow_evap) * dtphys
87    
88      ! Y'a-t-il fonte de neige?      ! Y a-t-il fonte de neige ?
89    
     ffonte=0.  
90      do i = 1, knon      do i = 1, knon
91         if ((snow(i) > epsfra .OR. nisurf == is_sic &         if ((snow(i) > epsfra .OR. nisurf == is_sic .OR. nisurf == is_lic) &
92              .OR. nisurf == is_lic) .AND. tsurf_new(i) >= RTT) then              .AND. tsurf_new(i) >= RTT) then
93            fq_fonte = MIN(MAX((tsurf_new(i)-RTT)/chasno, 0.), snow(i))            fq_fonte = MIN(MAX((tsurf_new(i) - RTT) / chasno, 0.), snow(i))
94            ffonte(i) = fq_fonte * RLMLT/dtime            ffonte(i) = fq_fonte * RLMLT / dtphys
95            snow(i) = max(0., snow(i) - fq_fonte)            snow(i) = max(0., snow(i) - fq_fonte)
96            bil_eau_s(i) = bil_eau_s(i) + fq_fonte            bil_eau_s(i) = bil_eau_s(i) + fq_fonte
97            tsurf_new(i) = tsurf_new(i) - fq_fonte * chasno            tsurf_new(i) = tsurf_new(i) - fq_fonte * chasno
98            !IM cf JLD/ GKtest fonte aussi pour la glace  
99              !IM cf. JLD/ GKtest fonte aussi pour la glace
100            IF (nisurf == is_sic .OR. nisurf == is_lic) THEN            IF (nisurf == is_sic .OR. nisurf == is_lic) THEN
101               fq_fonte = MAX((tsurf_new(i)-RTT)/chaice, 0.)               fq_fonte = MAX((tsurf_new(i) - RTT) / chaice, 0.)
102               ffonte(i) = ffonte(i) + fq_fonte * RLMLT/dtime               ffonte(i) = ffonte(i) + fq_fonte * RLMLT / dtphys
103               bil_eau_s(i) = bil_eau_s(i) + fq_fonte               bil_eau_s(i) = bil_eau_s(i) + fq_fonte
104               tsurf_new(i) = RTT               tsurf_new(i) = RTT
105            ENDIF            ENDIF
106            d_ts(i) = tsurf_new(i) - tsurf(i)         else
107              ffonte(i) = 0.
108         endif         endif
109    
110         ! S'il y a une hauteur trop importante de neige, elle s'écoule         ! S'il y a une hauteur trop importante de neige, elle s'\'ecoule
111         fqcalving(i) = max(0., snow(i) - snow_max)/dtime         fqcalving(i) = max(0., snow(i) - snow_max) / dtphys
112         snow(i)=min(snow(i), snow_max)         snow(i) = min(snow(i), snow_max)
   
        IF (nisurf == is_ter) then  
           qsol(i) = qsol(i) + bil_eau_s(i)  
           run_off(i) = run_off(i) + MAX(qsol(i) - max_eau_sol, 0.)  
           qsol(i) = MIN(qsol(i), max_eau_sol)  
        else if (nisurf == is_lic) then  
           run_off_lic(i) = (coeff_rel * fqcalving(i)) + &  
                (1. - coeff_rel) * run_off_lic_0(i)  
           run_off_lic_0(i) = run_off_lic(i)  
           run_off_lic(i) = run_off_lic(i) + bil_eau_s(i)/dtime  
        endif  
113      enddo      enddo
114    
115        IF (nisurf == is_ter) then
116           qsol = MIN(qsol + bil_eau_s, max_eau_sol)
117        else if (nisurf == is_lic) then
118           do i = 1, knon
119              run_off_lic_0(i) = (coeff_rel * fqcalving(i)) + &
120                   (1. - coeff_rel) * run_off_lic_0(i)
121              run_off_lic(i) = run_off_lic_0(i) + bil_eau_s(i) / dtphys
122           enddo
123        endif
124    
125    END SUBROUTINE fonte_neige    END SUBROUTINE fonte_neige
126    
127  end module fonte_neige_m  end module fonte_neige_m
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