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trunk/phylmd/Interface_surf/fonte_neige.f90 revision 76 by guez, Fri Nov 15 18:45:49 2013 UTC trunk/Sources/phylmd/Interface_surf/fonte_neige.f revision 207 by guez, Thu Sep 1 10:30:53 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
16      ! input:  
17      ! knon nombre de points a traiter      USE fcttre, ONLY: foeew, qsatl, qsats
18      ! nisurf surface a traiter      USE indicesol, ONLY: epsfra, is_lic, is_sic, is_ter
19      ! tsurf temperature de surface      USE interface_surf, ONLY: run_off_lic, tau_calv
20      ! p1lay pression 1er niveau (milieu de couche)      use nr_util, only: assert_eq
21      ! cal capacite calorifique du sol      USE suphec_m, ONLY: rcpd, rday, retv, rlmlt, rlstt, rlvtt, rtt
22      ! beta evap reelle      USE yoethf_m, ONLY: r2es, r5ies, r5les, rvtmp2
23      ! coef1lay coefficient d'echange  
24      ! ps pression au sol      integer, intent(IN):: nisurf ! surface \`a traiter
25      ! precip_rain precipitations liquides      real, intent(IN):: dtime ! pas de temps de la physique (en s)
26      ! precip_snow precipitations solides      real, intent(IN):: tsurf(:) ! (knon) temperature de surface
27      ! snow champs hauteur de neige      real, intent(IN):: p1lay(:) ! (knon) pression 1er niveau (milieu de couche)
28      ! qsol hauteur d'eau contenu dans le sol      real, intent(IN):: beta(:) ! (knon) evap reelle
29      ! runoff runoff en cas de trop plein      real, intent(IN):: coef1lay(:) ! (knon) coefficient d'echange
30      ! petAcoef coeff. A de la resolution de la CL pour t      real, intent(IN):: ps(:) ! (knon) pression au sol
31      ! peqAcoef coeff. A de la resolution de la CL pour q  
32      ! petBcoef coeff. B de la resolution de la CL pour t      real, intent(IN):: precip_rain(:) ! (knon)
33      ! peqBcoef coeff. B de la resolution de la CL pour q      ! precipitation, liquid water mass flux (kg / m2 / s), positive down
34      ! radsol rayonnement net aus sol (LW + SW)  
35      ! dif_grnd coeff. diffusion vers le sol profond      real, intent(IN):: precip_snow(:) ! (knon)
36        ! precipitation, solid water mass flux (kg / m2 / s), positive down
37      ! output:  
38      ! tsurf_new temperature au sol      real, intent(INOUT):: snow(:) ! (knon)
39      ! fluxsens flux de chaleur sensible      ! column-density of mass of snow, in kg m-2
40      ! fluxlat flux de chaleur latente  
41      ! dflux_s derivee du flux de chaleur sensible / Ts      real, intent(INOUT):: qsol(:) ! (knon)
42      ! dflux_l derivee du flux de chaleur latente / Ts      ! column-density of water in soil, in kg m-2
43      ! in/out:  
44      ! run_off_lic_0 run off glacier du pas de temps précedent      real, intent(IN):: t1lay(:) ! (knon)
45        real, intent(IN):: q1lay(:) ! (knon)
46        real, intent(IN):: u1lay(:), v1lay(:) ! (knon)
47      use indicesol  
48      use SUPHEC_M      real, intent(IN):: petAcoef(:), peqAcoef(:) ! (knon)
49      use yoethf_m      ! coefficients A de la r\'esolution de la couche limite pour t et q
50      use fcttre  
51      use interface_surf      real, intent(IN):: petBcoef(:), peqBcoef(:) ! (knon)
52      !IM cf JLD      ! coefficients B de la r\'esolution de la couche limite pour t et q
53    
54      ! Parametres d'entree      real, intent(INOUT):: tsurf_new(:) ! (knon) temp\'erature au sol
55      integer, intent(IN) :: knon, nisurf, klon      real, intent(IN):: evap(:) ! (knon)
56      real , intent(IN) :: dtime  
57      real, dimension(klon), intent(IN) :: petAcoef, peqAcoef      real, intent(OUT):: fqcalving(:) ! (knon)
58      real, dimension(klon), intent(IN) :: petBcoef, peqBcoef      ! flux d'eau "perdue" par la surface et n\'ecessaire pour limiter la
59      real, dimension(klon), intent(IN) :: ps, q1lay      ! hauteur de neige, en kg / m2 / s
60      real, dimension(klon), intent(IN) :: tsurf, p1lay, cal, beta, coef1lay  
61      real, dimension(klon), intent(IN) :: precip_rain, precip_snow      real, intent(OUT):: ffonte(:) ! (knon)
62      real, dimension(klon), intent(IN) :: radsol, dif_grnd      ! flux thermique utilis\'é pour fondre la neige
63      real, dimension(klon), intent(IN) :: t1lay, u1lay, v1lay  
64      real, dimension(klon), intent(INOUT) :: snow, qsol      real, intent(INOUT):: run_off_lic_0(:) ! (knon)
65        ! run off glacier du pas de temps pr\'ecedent
66      ! Parametres sorties  
67      real, dimension(klon), intent(INOUT):: tsurf_new, evap, fluxsens, fluxlat      ! Local:
68      real, dimension(klon), intent(INOUT):: dflux_s, dflux_l  
69      ! Flux thermique utiliser pour fondre la neige      integer knon ! nombre de points \`a traiter
70      real, dimension(klon), intent(INOUT):: ffonte      real, parameter:: snow_max=3000.
71      ! Flux d'eau "perdue" par la surface et necessaire pour que limiter la      ! Masse maximum de neige (kg / m2). Au dessus de ce seuil, la neige
     ! 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  
72      ! 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  
73    
74      if (check) write(*, *)'Entree ', modname, ' surface = ', nisurf      integer i
75        logical zdelta
76        real zcvm5, zx_qs, zcor
77        real fq_fonte
78        REAL bil_eau_s(size(ps)) ! in kg m-2
79        real snow_evap(size(ps)) ! in kg m-2 s-1
80        REAL, parameter:: chasno = 3.334E5 / (2.3867E6*0.15)
81        REAL, parameter:: chaice = 3.334E5 / (2.3867E6*0.15)
82        real, parameter:: max_eau_sol = 150. ! in kg m-2
83        real coeff_rel
84    
85        !--------------------------------------------------------------------
86    
87        knon = assert_eq((/size(tsurf), size(p1lay), size(beta), size(coef1lay), &
88             size(ps), size(precip_rain), size(precip_snow), size(snow), &
89             size(qsol), size(t1lay), size(q1lay), size(u1lay), size(v1lay), &
90             size(petAcoef), size(peqAcoef), size(petBcoef), size(peqBcoef), &
91             size(tsurf_new), size(evap), size(fqcalving), size(ffonte), &
92             size(run_off_lic_0)/), "fonte_neige knon")
93    
94      ! Initialisations      ! Initialisations
95      coeff_rel = dtime/(tau_calv * rday)      coeff_rel = dtime / (tau_calv * rday)
96      bil_eau_s = 0.      bil_eau_s = 0.
97      DO i = 1, knon      DO i = 1, knon
98         zx_pkh(i) = (ps(i)/ps(i))**RKAPPA         zdelta= rtt >= tsurf(i)
99         IF (thermcep) THEN         zcvm5 = merge(R5IES*RLSTT, R5LES*RLVTT, zdelta)
100            zdelta=MAX(0., SIGN(1., rtt-tsurf(i)))         zcvm5 = zcvm5 / RCPD / (1. + RVTMP2*q1lay(i))
101            zcvm5 = R5LES*RLVTT*(1.-zdelta) + R5IES*RLSTT*zdelta         zx_qs= r2es * FOEEW(tsurf(i), zdelta) / ps(i)
102            zcvm5 = zcvm5 / RCPD / (1.0+RVTMP2*q1lay(i))         zx_qs=MIN(0.5, zx_qs)
103            zx_qs= r2es * FOEEW(tsurf(i), zdelta)/ps(i)         zcor=1. / (1. - retv*zx_qs)
104            zx_qs=MIN(0.5, zx_qs)         zx_qs=zx_qs*zcor
           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))  
105      ENDDO      ENDDO
106    
107      ! === Calcul de la temperature de surface ===      ! Calcul de la temperature de surface
108    
109      ! zx_sl = chaleur latente d'evaporation ou de sublimation      WHERE (precip_snow > 0.) snow = snow + precip_snow * dtime
110    
111      do i = 1, knon      WHERE (evap > 0.)
112         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)  
113         snow = snow - snow_evap * dtime         snow = snow - snow_evap * dtime
114         snow = MAX(0.0, snow)         snow = MAX(0., snow)
115        elsewhere
116           snow_evap = 0.
117      end where      end where
118    
119      ! 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  
   
120    
121      ! Y'a-t-il fonte de neige?      ! Y a-t-il fonte de neige ?
122    
123      ffonte=0.      ffonte=0.
124      do i = 1, knon      do i = 1, knon
125         neige_fond = ((snow(i) > epsfra .OR. nisurf == is_sic .OR. nisurf == is_lic) &         if ((snow(i) > epsfra .OR. nisurf == is_sic &
126              .AND. tsurf_new(i) >= RTT)              .OR. nisurf == is_lic) .AND. tsurf_new(i) >= RTT) then
127         if (neige_fond) then            fq_fonte = MIN(MAX((tsurf_new(i) - RTT) / chasno, 0.), snow(i))
128            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  
129            snow(i) = max(0., snow(i) - fq_fonte)            snow(i) = max(0., snow(i) - fq_fonte)
130            bil_eau_s(i) = bil_eau_s(i) + fq_fonte            bil_eau_s(i) = bil_eau_s(i) + fq_fonte
131            tsurf_new(i) = tsurf_new(i) - fq_fonte * chasno            tsurf_new(i) = tsurf_new(i) - fq_fonte * chasno
           !IM cf JLD OK  
132            !IM cf JLD/ GKtest fonte aussi pour la glace            !IM cf JLD/ GKtest fonte aussi pour la glace
133            IF (nisurf == is_sic .OR. nisurf == is_lic ) THEN            IF (nisurf == is_sic .OR. nisurf == is_lic) THEN
134               fq_fonte = MAX((tsurf_new(i)-RTT )/chaice, 0.0)               fq_fonte = MAX((tsurf_new(i) - RTT) / chaice, 0.)
135               ffonte(i) = ffonte(i) + fq_fonte * RLMLT/dtime               ffonte(i) = ffonte(i) + fq_fonte * RLMLT / dtime
136               bil_eau_s(i) = bil_eau_s(i) + fq_fonte               bil_eau_s(i) = bil_eau_s(i) + fq_fonte
137               tsurf_new(i) = RTT               tsurf_new(i) = RTT
138            ENDIF            ENDIF
           d_ts(i) = tsurf_new(i) - tsurf(i)  
139         endif         endif
140    
141         ! 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
142         fqcalving(i) = max(0., snow(i) - snow_max)/dtime         fqcalving(i) = max(0., snow(i) - snow_max) / dtime
143         snow(i)=min(snow(i), snow_max)         snow(i)=min(snow(i), snow_max)
144    
145         IF (nisurf == is_ter) then         IF (nisurf == is_ter) then
146            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)  
147            qsol(i) = MIN(qsol(i), max_eau_sol)            qsol(i) = MIN(qsol(i), max_eau_sol)
148         else if (nisurf == is_lic) then         else if (nisurf == is_lic) then
149            run_off_lic(i) = (coeff_rel * fqcalving(i)) + &            run_off_lic(i) = (coeff_rel * fqcalving(i)) + &
150                 (1. - coeff_rel) * run_off_lic_0(i)                 (1. - coeff_rel) * run_off_lic_0(i)
151            run_off_lic_0(i) = run_off_lic(i)            run_off_lic_0(i) = run_off_lic(i)
152            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
153         endif         endif
154      enddo      enddo
155    
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