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trunk/libf/phylmd/Interface_surf/fonte_neige.f90 revision 54 by guez, Tue Dec 6 15:07:04 2011 UTC trunk/Sources/phylmd/Interface_surf/fonte_neige.f revision 217 by guez, Thu Mar 30 14:25:18 2017 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,  &    SUBROUTINE fonte_neige(nisurf, dtime, precip_rain, precip_snow, snow, qsol, &
8         tsurf, p1lay, cal, beta, coef1lay, ps,  &         tsurf_new, evap, fqcalving, ffonte, run_off_lic_0)
        precip_rain, precip_snow, snow, qsol,  &  
        radsol, dif_grnd, t1lay, q1lay, u1lay, v1lay,  &  
        petAcoef, peqAcoef, petBcoef, peqBcoef,  &  
        tsurf_new, evap, fluxlat, fluxsens, dflux_s, dflux_l,  &  
        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
     ! input:  
     ! knon nombre de points a traiter  
     ! nisurf surface a traiter  
     ! tsurf temperature de surface  
     ! p1lay pression 1er niveau (milieu de couche)  
     ! cal capacite calorifique du sol  
     ! beta evap reelle  
     ! coef1lay coefficient d'echange  
     ! ps pression au sol  
     ! precip_rain precipitations liquides  
     ! precip_snow precipitations solides  
     ! snow champs hauteur de neige  
     ! qsol hauteur d'eau contenu dans le sol  
     ! runoff runoff en cas de trop plein  
     ! petAcoef coeff. A de la resolution de la CL pour t  
     ! peqAcoef coeff. A de la resolution de la CL pour q  
     ! petBcoef coeff. B de la resolution de la CL pour t  
     ! peqBcoef coeff. B de la resolution de la CL pour q  
     ! radsol rayonnement net aus sol (LW + SW)  
     ! dif_grnd coeff. diffusion vers le sol profond  
   
     ! output:  
     ! tsurf_new temperature au sol  
     ! fluxsens flux de chaleur sensible  
     ! fluxlat flux de chaleur latente  
     ! dflux_s derivee du flux de chaleur sensible / Ts  
     ! dflux_l derivee du flux de chaleur latente / Ts  
     ! in/out:  
     ! run_off_lic_0 run off glacier du pas de temps précedent  
   
   
     use indicesol  
     use SUPHEC_M  
     use yoethf_m  
     use fcttre  
     use interface_surf  
     !IM cf JLD  
   
     ! Parametres d'entree  
     integer, intent(IN) :: knon, nisurf, klon  
     real , intent(IN) :: dtime  
     real, dimension(klon), intent(IN) :: petAcoef, peqAcoef  
     real, dimension(klon), intent(IN) :: petBcoef, peqBcoef  
     real, dimension(klon), intent(IN) :: ps, q1lay  
     real, dimension(klon), intent(IN) :: tsurf, p1lay, cal, beta, coef1lay  
     real, dimension(klon), intent(IN) :: precip_rain, precip_snow  
     real, dimension(klon), intent(IN) :: radsol, dif_grnd  
     real, dimension(klon), intent(IN) :: t1lay, u1lay, v1lay  
     real, dimension(klon), intent(INOUT) :: snow, qsol  
   
     ! Parametres sorties  
     real, dimension(klon), intent(INOUT):: tsurf_new, evap, fluxsens, fluxlat  
     real, dimension(klon), intent(INOUT):: dflux_s, dflux_l  
     ! Flux thermique utiliser pour fondre la neige  
     real, dimension(klon), intent(INOUT):: ffonte  
     ! 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  
     real, dimension(klon), intent(INOUT):: run_off_lic_0  
     ! Variables locales  
     ! Masse maximum de neige (kg/m2). Au dessus de ce seuil, la neige  
     ! en exces "s'ecoule" (calving)  
     ! real, parameter :: snow_max=1.  
     !IM cf JLD/GK  
     real, parameter :: snow_max=3000.  
     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) :: zx_q_0 , d_ts  
     real :: zdelta, zcvm5, zx_qs, zcor, zx_dq_s_dh  
     real :: bilan_f, fq_fonte  
     REAL :: subli, fsno  
     REAL, DIMENSION(klon) :: bil_eau_s, snow_evap  
     real, parameter :: t_grnd = 271.35, t_coup = 273.15  
     !! PB temporaire en attendant mieux pour le modele de neige  
     ! REAL, parameter :: chasno = RLMLT/(2.3867E+06*0.15)  
     REAL, parameter :: chasno = 3.334E+05/(2.3867E+06*0.15)  
     !IM cf JLD/ GKtest  
     REAL, parameter :: chaice = 3.334E+05/(2.3867E+06*0.15)  
     ! fin GKtest  
   
     logical, save :: check = .FALSE.  
     character (len = 20) :: modname = 'fonte_neige'  
     logical, save :: neige_fond = .false.  
     real, save :: max_eau_sol = 150.0  
     character (len = 80) :: abort_message  
     logical, save :: first = .true., second=.false.  
     real :: coeff_rel  
   
     if (check) write(*, *)'Entree ', modname, ' surface = ', nisurf  
   
     ! Initialisations  
     coeff_rel = dtime/(tau_calv * rday)  
     bil_eau_s = 0.  
     DO i = 1, knon  
        zx_pkh(i) = (ps(i)/ps(i))**RKAPPA  
        IF (thermcep) THEN  
           zdelta=MAX(0., SIGN(1., rtt-tsurf(i)))  
           zcvm5 = R5LES*RLVTT*(1.-zdelta) + R5IES*RLSTT*zdelta  
           zcvm5 = zcvm5 / RCPD / (1.0+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).LT.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) &  
             * (1.0+SQRT(u1lay(i)**2+v1lay(i)**2)) &  
             * p1lay(i)/(RD*t1lay(i))  
     ENDDO  
14    
15      ! === Calcul de la temperature de surface ===      USE fcttre, ONLY: foeew, qsatl, qsats
16        USE indicesol, ONLY: epsfra, is_lic, is_sic, is_ter
17        USE interface_surf, ONLY: tau_calv
18        use nr_util, only: assert_eq
19        USE suphec_m, ONLY: rday, rlmlt, rtt
20    
21      ! zx_sl = chaleur latente d'evaporation ou de sublimation      integer, intent(IN):: nisurf ! surface \`a traiter
22        real, intent(IN):: dtime ! pas de temps de la physique (en s)
23    
24      do i = 1, knon      real, intent(IN):: precip_rain(:) ! (knon)
25         zx_sl(i) = RLVTT      ! precipitation, liquid water mass flux (kg / m2 / s), positive down
        if (tsurf(i) .LT. RTT) zx_sl(i) = RLSTT  
        zx_k1(i) = zx_coef(i)  
     enddo  
26    
27      do i = 1, knon      real, intent(IN):: precip_snow(:) ! (knon)
28         ! Q      ! precipitation, solid water mass flux (kg / m2 / s), positive down
29         zx_oq(i) = 1. - (beta(i) * zx_k1(i) * peqBcoef(i) * dtime)  
30         zx_mq(i) = beta(i) * zx_k1(i) * &      real, intent(INOUT):: snow(:) ! (knon)
31              (peqAcoef(i) - zx_qsat(i) &      ! column-density of mass of snow, in kg m-2
32              + zx_dq_s_dt(i) * tsurf(i)) &  
33              / zx_oq(i)      real, intent(INOUT):: qsol(:) ! (knon)
34         zx_nq(i) = beta(i) * zx_k1(i) * (-1. * zx_dq_s_dt(i)) &      ! column-density of water in soil, in kg m-2
35              / zx_oq(i)  
36        real, intent(INOUT):: tsurf_new(:) ! (knon) temp\'erature au sol
37         ! H      real, intent(IN):: evap(:) ! (knon)
38         zx_oh(i) = 1. - (zx_k1(i) * petBcoef(i) * dtime)  
39         zx_mh(i) = zx_k1(i) * petAcoef(i) / zx_oh(i)      real, intent(OUT):: fqcalving(:) ! (knon)
40         zx_nh(i) = - (zx_k1(i) * RCPD * zx_pkh(i))/ zx_oh(i)      ! flux d'eau "perdue" par la surface et n\'ecessaire pour limiter la
41      enddo      ! hauteur de neige, en kg / m2 / s
42    
43        real, intent(OUT):: ffonte(:) ! (knon)
44        ! flux thermique utilis\'é pour fondre la neige
45    
46        real, intent(INOUT):: run_off_lic_0(:) ! (knon)
47        ! run off glacier du pas de temps pr\'ecedent
48    
49        ! Local:
50    
51      WHERE (precip_snow > 0.) snow = snow + (precip_snow * dtime)      integer knon ! nombre de points \`a traiter
52      snow_evap = 0.      real, parameter:: snow_max=3000.
53      WHERE (evap > 0. )      ! Masse maximum de neige (kg / m2). Au dessus de ce seuil, la neige
54         snow_evap = MIN (snow / dtime, evap)      ! en exces "s'\'ecoule" (calving).
55    
56        integer i
57        real fq_fonte
58        REAL bil_eau_s(size(precip_rain)) ! (knon) in kg m-2
59        real snow_evap(size(precip_rain)) ! (knon) in kg m-2 s-1
60        REAL, parameter:: chasno = 3.334E5 / (2.3867E6 * 0.15)
61        REAL, parameter:: chaice = 3.334E5 / (2.3867E6 * 0.15)
62        real, parameter:: max_eau_sol = 150. ! in kg m-2
63        real coeff_rel
64        REAL, ALLOCATABLE, SAVE:: run_off_lic(:) ! ruissellement total
65    
66        !--------------------------------------------------------------------
67    
68        knon = assert_eq((/size(precip_rain), size(precip_snow), size(snow), &
69             size(qsol), size(tsurf_new), size(evap), size(fqcalving), &
70             size(ffonte), size(run_off_lic_0)/), "fonte_neige knon")
71    
72        coeff_rel = dtime / (tau_calv * rday)
73        WHERE (precip_snow > 0.) snow = snow + precip_snow * dtime
74    
75        WHERE (evap > 0.)
76           snow_evap = MIN(snow / dtime, evap)
77         snow = snow - snow_evap * dtime         snow = snow - snow_evap * dtime
78         snow = MAX(0.0, snow)         snow = MAX(0., snow)
79        elsewhere
80           snow_evap = 0.
81      end where      end where
82    
83      ! bil_eau_s = bil_eau_s + (precip_rain * dtime) - (evap - snow_evap) * dtime      bil_eau_s = (precip_rain - evap + snow_evap) * dtime
     bil_eau_s = (precip_rain * dtime) - (evap - snow_evap) * dtime  
   
84    
85      ! Y'a-t-il fonte de neige?      ! Y a-t-il fonte de neige ?
86    
     ffonte=0.  
87      do i = 1, knon      do i = 1, knon
88         neige_fond = ((snow(i) > epsfra .OR. nisurf == is_sic .OR. nisurf == is_lic) &         if ((snow(i) > epsfra .OR. nisurf == is_sic &
89              .AND. tsurf_new(i) >= RTT)              .OR. nisurf == is_lic) .AND. tsurf_new(i) >= RTT) then
90         if (neige_fond) then            fq_fonte = MIN(MAX((tsurf_new(i) - RTT) / chasno, 0.), snow(i))
91            fq_fonte = MIN( MAX((tsurf_new(i)-RTT )/chasno, 0.0), snow(i))            ffonte(i) = fq_fonte * RLMLT / dtime
           ffonte(i) = fq_fonte * RLMLT/dtime  
92            snow(i) = max(0., snow(i) - fq_fonte)            snow(i) = max(0., snow(i) - fq_fonte)
93            bil_eau_s(i) = bil_eau_s(i) + fq_fonte            bil_eau_s(i) = bil_eau_s(i) + fq_fonte
94            tsurf_new(i) = tsurf_new(i) - fq_fonte * chasno            tsurf_new(i) = tsurf_new(i) - fq_fonte * chasno
95            !IM cf JLD OK  
96            !IM cf JLD/ GKtest fonte aussi pour la glace            !IM cf. JLD/ GKtest fonte aussi pour la glace
97            IF (nisurf == is_sic .OR. nisurf == is_lic ) THEN            IF (nisurf == is_sic .OR. nisurf == is_lic) THEN
98               fq_fonte = MAX((tsurf_new(i)-RTT )/chaice, 0.0)               fq_fonte = MAX((tsurf_new(i) - RTT) / chaice, 0.)
99               ffonte(i) = ffonte(i) + fq_fonte * RLMLT/dtime               ffonte(i) = ffonte(i) + fq_fonte * RLMLT / dtime
100               bil_eau_s(i) = bil_eau_s(i) + fq_fonte               bil_eau_s(i) = bil_eau_s(i) + fq_fonte
101               tsurf_new(i) = RTT               tsurf_new(i) = RTT
102            ENDIF            ENDIF
103            d_ts(i) = tsurf_new(i) - tsurf(i)         else
104              ffonte(i) = 0.
105         endif         endif
106    
107         ! s'il y a une hauteur trop importante de neige, elle s'coule         ! S'il y a une hauteur trop importante de neige, elle s'\'ecoule
108         fqcalving(i) = max(0., snow(i) - snow_max)/dtime         fqcalving(i) = max(0., snow(i) - snow_max) / dtime
109         snow(i)=min(snow(i), snow_max)         snow(i) = min(snow(i), snow_max)
110        enddo
111         IF (nisurf == is_ter) then  
112            qsol(i) = qsol(i) + bil_eau_s(i)      IF (nisurf == is_ter) then
113            run_off(i) = run_off(i) + MAX(qsol(i) - max_eau_sol, 0.0)         qsol = MIN(qsol + bil_eau_s, max_eau_sol)
114            qsol(i) = MIN(qsol(i), max_eau_sol)      else if (nisurf == is_lic) then
115         else if (nisurf == is_lic) then         if (.not. allocated(run_off_lic)) allocate(run_off_lic(knon))
116           ! assumes that the fraction of land-ice does not change during the run
117    
118           do i = 1, knon
119            run_off_lic(i) = (coeff_rel * fqcalving(i)) + &            run_off_lic(i) = (coeff_rel * fqcalving(i)) + &
120                 (1. - coeff_rel) * run_off_lic_0(i)                 (1. - coeff_rel) * run_off_lic_0(i)
121            run_off_lic_0(i) = run_off_lic(i)            run_off_lic_0(i) = run_off_lic(i)
122            run_off_lic(i) = run_off_lic(i) + bil_eau_s(i)/dtime            run_off_lic(i) = run_off_lic(i) + bil_eau_s(i) / dtime
123         endif         enddo
124      enddo      endif
125    
126    END SUBROUTINE fonte_neige    END SUBROUTINE fonte_neige
127    
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