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trunk/phylmd/Interface_surf/fonte_neige.f revision 82 by guez, Wed Mar 5 14:57:53 2014 UTC trunk/Sources/phylmd/Interface_surf/fonte_neige.f revision 206 by guez, Tue Aug 30 12:52:46 2016 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, tsurf, p1lay, beta, coef1lay, ps, &
8         tsurf, p1lay, cal, beta, coef1lay, ps,  &         precip_rain, precip_snow, snow, qsol, t1lay, q1lay, u1lay, v1lay, &
9         precip_rain, precip_snow, snow, qsol,  &         petAcoef, peqAcoef, petBcoef, peqBcoef, tsurf_new, evap, fqcalving, &
10         radsol, dif_grnd, t1lay, q1lay, u1lay, v1lay,  &         ffonte, run_off_lic_0)
        petAcoef, peqAcoef, petBcoef, peqBcoef,  &  
        tsurf_new, evap, fluxlat, fluxsens, dflux_s, dflux_l,  &  
        fqcalving, ffonte, run_off_lic_0)  
11    
12      ! 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
13      ! de sol simplifié      ! de sol simplifi\'e
14    
15      ! 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  
16    
17      ! output:      USE fcttre, ONLY: foeew, qsatl, qsats, thermcep
18        USE indicesol, ONLY: epsfra, is_lic, is_sic, is_ter
19        USE interface_surf, ONLY: run_off_lic, tau_calv
20        use nr_util, only: assert_eq
21        USE suphec_m, ONLY: rcpd, rday, retv, rlmlt, rlstt, rlvtt, rtt
22        USE yoethf_m, ONLY: r2es, r5ies, r5les, rvtmp2
23    
24        integer, intent(IN):: nisurf ! surface \`a traiter
25        real, intent(IN):: dtime ! pas de temps de la physique (en s)
26        real, intent(IN):: tsurf(:) ! (knon) temperature de surface
27        real, intent(IN):: p1lay(:) ! (knon) pression 1er niveau (milieu de couche)
28        real, intent(IN):: beta(:) ! (knon) evap reelle
29        real, intent(IN):: coef1lay(:) ! (knon) coefficient d'echange
30        real, intent(IN):: ps(:) ! (knon) pression au sol
31    
32        real, intent(IN):: precip_rain(:) ! (knon)
33        ! precipitation, liquid water mass flux (kg / m2 / s), positive down
34    
35        real, intent(IN):: precip_snow(:) ! (knon)
36        ! precipitation, solid water mass flux (kg / m2 / s), positive down
37    
38        real, intent(INOUT):: snow(:) ! (knon)
39        ! column-density of mass of snow, in kg m-2
40    
41        real, intent(INOUT):: qsol(:) ! (knon)
42        ! column-density of water in soil, in kg m-2
43    
44        real, intent(IN):: t1lay(:) ! (knon)
45        real, intent(IN):: q1lay(:) ! (knon)
46        real, intent(IN):: u1lay(:), v1lay(:) ! (knon)
47    
48        real, intent(IN):: petAcoef(:), peqAcoef(:) ! (knon)
49        ! coefficients A de la r\'esolution de la couche limite pour t et q
50    
51        real, intent(IN):: petBcoef(:), peqBcoef(:) ! (knon)
52        ! coefficients B de la r\'esolution de la couche limite pour t et q
53    
54        real, intent(INOUT):: tsurf_new(:)
55      ! tsurf_new temperature au sol      ! tsurf_new temperature au sol
56      ! fluxsens flux de chaleur sensible  
57      ! fluxlat flux de chaleur latente      real, intent(IN):: evap(:) ! (knon)
58      ! dflux_s derivee du flux de chaleur sensible / Ts  
59      ! dflux_l derivee du flux de chaleur latente / Ts      real, intent(OUT):: fqcalving(:) ! (knon)
60      ! in/out:      ! flux d'eau "perdue" par la surface et n\'ecessaire pour limiter la
61      ! run_off_lic_0 run off glacier du pas de temps précedent      ! hauteur de neige, en kg / m2 / s
62    
63        real, intent(OUT):: ffonte(:) ! (knon)
64      use indicesol      ! flux thermique utilis\'é pour fondre la neige
65      use SUPHEC_M  
66      use yoethf_m      real, intent(INOUT):: run_off_lic_0(:) ! (knon)
67      use fcttre      ! run off glacier du pas de temps pr\'ecedent
68      use interface_surf  
69      !IM cf JLD      ! Local:
70    
71      ! Parametres d'entree      integer knon ! nombre de points \`a traiter
72      integer, intent(IN) :: knon, nisurf, klon      real, parameter:: snow_max=3000.
73      real , intent(IN) :: dtime      ! Masse maximum de neige (kg / m2). Au dessus de ce seuil, la neige
     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  
74      ! en exces "s'ecoule" (calving)      ! 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  
75    
76      if (check) write(*, *)'Entree ', modname, ' surface = ', nisurf      integer i
77        logical zdelta
78        real zcvm5, zx_qs, zcor
79        real fq_fonte
80        REAL bil_eau_s(size(ps)) ! in kg m-2
81        real snow_evap(size(ps)) ! in kg m-2 s-1
82        real, parameter:: t_coup = 273.15
83        REAL, parameter:: chasno = 3.334E5 / (2.3867E6*0.15)
84        REAL, parameter:: chaice = 3.334E5 / (2.3867E6*0.15)
85        real, parameter:: max_eau_sol = 150. ! in kg m-2
86        real coeff_rel
87    
88        !--------------------------------------------------------------------
89    
90        knon = assert_eq((/size(tsurf), size(p1lay), size(beta), size(coef1lay), &
91             size(ps), size(precip_rain), size(precip_snow), size(snow), &
92             size(qsol), size(t1lay), size(q1lay), size(u1lay), size(v1lay), &
93             size(petAcoef), size(peqAcoef), size(petBcoef), size(peqBcoef), &
94             size(tsurf_new), size(evap), size(fqcalving), size(ffonte), &
95             size(run_off_lic_0)/), "fonte_neige knon")
96    
97      ! Initialisations      ! Initialisations
98      coeff_rel = dtime/(tau_calv * rday)      coeff_rel = dtime / (tau_calv * rday)
99      bil_eau_s = 0.      bil_eau_s = 0.
100      DO i = 1, knon      DO i = 1, knon
        zx_pkh(i) = (ps(i)/ps(i))**RKAPPA  
101         IF (thermcep) THEN         IF (thermcep) THEN
102            zdelta=MAX(0., SIGN(1., rtt-tsurf(i)))            zdelta= rtt >= tsurf(i)
103            zcvm5 = R5LES*RLVTT*(1.-zdelta) + R5IES*RLSTT*zdelta            zcvm5 = merge(R5IES*RLSTT, R5LES*RLVTT, zdelta)
104            zcvm5 = zcvm5 / RCPD / (1.0+RVTMP2*q1lay(i))            zcvm5 = zcvm5 / RCPD / (1. + RVTMP2*q1lay(i))
105            zx_qs= r2es * FOEEW(tsurf(i), zdelta)/ps(i)            zx_qs= r2es * FOEEW(tsurf(i), zdelta) / ps(i)
106            zx_qs=MIN(0.5, zx_qs)            zx_qs=MIN(0.5, zx_qs)
107            zcor=1./(1.-retv*zx_qs)            zcor=1. / (1.-retv*zx_qs)
108            zx_qs=zx_qs*zcor            zx_qs=zx_qs*zcor
           zx_dq_s_dh = FOEDE(tsurf(i), zdelta, zcvm5, zx_qs, zcor) &  
                /RLVTT / zx_pkh(i)  
109         ELSE         ELSE
110            IF (tsurf(i).LT.t_coup) THEN            IF (tsurf(i) < t_coup) THEN
111               zx_qs = qsats(tsurf(i)) / ps(i)               zx_qs = qsats(tsurf(i)) / ps(i)
              zx_dq_s_dh = dqsats(tsurf(i), zx_qs)/RLVTT &  
                   / zx_pkh(i)  
112            ELSE            ELSE
113               zx_qs = qsatl(tsurf(i)) / ps(i)               zx_qs = qsatl(tsurf(i)) / ps(i)
              zx_dq_s_dh = dqsatl(tsurf(i), zx_qs)/RLVTT &  
                   / zx_pkh(i)  
114            ENDIF            ENDIF
115         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))  
116      ENDDO      ENDDO
117    
118      ! === Calcul de la temperature de surface ===      ! Calcul de la temperature de surface
119    
120      ! zx_sl = chaleur latente d'evaporation ou de sublimation      WHERE (precip_snow > 0.) snow = snow + precip_snow * dtime
121    
122      do i = 1, knon      WHERE (evap > 0.)
123         zx_sl(i) = RLVTT         snow_evap = MIN(snow / dtime, evap)
        if (tsurf(i) .LT. 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  
   
     WHERE (precip_snow > 0.) snow = snow + (precip_snow * dtime)  
     snow_evap = 0.  
     WHERE (evap > 0. )  
        snow_evap = MIN (snow / dtime, evap)  
124         snow = snow - snow_evap * dtime         snow = snow - snow_evap * dtime
125         snow = MAX(0.0, snow)         snow = MAX(0., snow)
126        elsewhere
127           snow_evap = 0.
128      end where      end where
129    
130      ! bil_eau_s = bil_eau_s + (precip_rain * dtime) - (evap - snow_evap) * dtime      bil_eau_s = precip_rain * dtime - (evap(:knon) - snow_evap(:knon)) * dtime
     bil_eau_s = (precip_rain * dtime) - (evap - snow_evap) * dtime  
   
131    
132      ! Y'a-t-il fonte de neige?      ! Y a-t-il fonte de neige ?
133    
134      ffonte=0.      ffonte=0.
135      do i = 1, knon      do i = 1, knon
136         neige_fond = ((snow(i) > epsfra .OR. nisurf == is_sic .OR. nisurf == is_lic) &         if ((snow(i) > epsfra .OR. nisurf == is_sic &
137              .AND. tsurf_new(i) >= RTT)              .OR. nisurf == is_lic) .AND. tsurf_new(i) >= RTT) then
138         if (neige_fond) then            fq_fonte = MIN(MAX((tsurf_new(i)-RTT) / chasno, 0.), snow(i))
139            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  
140            snow(i) = max(0., snow(i) - fq_fonte)            snow(i) = max(0., snow(i) - fq_fonte)
141            bil_eau_s(i) = bil_eau_s(i) + fq_fonte            bil_eau_s(i) = bil_eau_s(i) + fq_fonte
142            tsurf_new(i) = tsurf_new(i) - fq_fonte * chasno            tsurf_new(i) = tsurf_new(i) - fq_fonte * chasno
           !IM cf JLD OK  
143            !IM cf JLD/ GKtest fonte aussi pour la glace            !IM cf JLD/ GKtest fonte aussi pour la glace
144            IF (nisurf == is_sic .OR. nisurf == is_lic ) THEN            IF (nisurf == is_sic .OR. nisurf == is_lic) THEN
145               fq_fonte = MAX((tsurf_new(i)-RTT )/chaice, 0.0)               fq_fonte = MAX((tsurf_new(i)-RTT) / chaice, 0.)
146               ffonte(i) = ffonte(i) + fq_fonte * RLMLT/dtime               ffonte(i) = ffonte(i) + fq_fonte * RLMLT / dtime
147               bil_eau_s(i) = bil_eau_s(i) + fq_fonte               bil_eau_s(i) = bil_eau_s(i) + fq_fonte
148               tsurf_new(i) = RTT               tsurf_new(i) = RTT
149            ENDIF            ENDIF
           d_ts(i) = tsurf_new(i) - tsurf(i)  
150         endif         endif
151    
152         ! 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
153         fqcalving(i) = max(0., snow(i) - snow_max)/dtime         fqcalving(i) = max(0., snow(i) - snow_max) / dtime
154         snow(i)=min(snow(i), snow_max)         snow(i)=min(snow(i), snow_max)
155    
156         IF (nisurf == is_ter) then         IF (nisurf == is_ter) then
157            qsol(i) = qsol(i) + bil_eau_s(i)            qsol(i) = qsol(i) + bil_eau_s(i)
           run_off(i) = run_off(i) + MAX(qsol(i) - max_eau_sol, 0.0)  
158            qsol(i) = MIN(qsol(i), max_eau_sol)            qsol(i) = MIN(qsol(i), max_eau_sol)
159         else if (nisurf == is_lic) then         else if (nisurf == is_lic) then
160            run_off_lic(i) = (coeff_rel * fqcalving(i)) + &            run_off_lic(i) = (coeff_rel * fqcalving(i)) + &
161                 (1. - coeff_rel) * run_off_lic_0(i)                 (1. - coeff_rel) * run_off_lic_0(i)
162            run_off_lic_0(i) = run_off_lic(i)            run_off_lic_0(i) = run_off_lic(i)
163            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
164         endif         endif
165      enddo      enddo
166    
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