1 |
! |
2 |
! $Header: /home/cvsroot/LMDZ4/libf/phylmd/yamada4.F,v 1.1 2004/06/22 11:45:36 lmdzadmin Exp $ |
3 |
! |
4 |
SUBROUTINE yamada4(ngrid,dt,g,rconst,plev,temp |
5 |
s ,zlev,zlay,u,v,teta,cd,q2,km,kn,kq,ustar |
6 |
s ,iflag_pbl) |
7 |
use dimens_m |
8 |
use dimphy |
9 |
IMPLICIT NONE |
10 |
c....................................................................... |
11 |
c....................................................................... |
12 |
c |
13 |
c dt : pas de temps |
14 |
c g : g |
15 |
c zlev : altitude a chaque niveau (interface inferieure de la couche |
16 |
c de meme indice) |
17 |
c zlay : altitude au centre de chaque couche |
18 |
c u,v : vitesse au centre de chaque couche |
19 |
c (en entree : la valeur au debut du pas de temps) |
20 |
c teta : temperature potentielle au centre de chaque couche |
21 |
c (en entree : la valeur au debut du pas de temps) |
22 |
c cd : cdrag |
23 |
c (en entree : la valeur au debut du pas de temps) |
24 |
c q2 : $q^2$ au bas de chaque couche |
25 |
c (en entree : la valeur au debut du pas de temps) |
26 |
c (en sortie : la valeur a la fin du pas de temps) |
27 |
c km : diffusivite turbulente de quantite de mouvement (au bas de chaque |
28 |
c couche) |
29 |
c (en sortie : la valeur a la fin du pas de temps) |
30 |
c kn : diffusivite turbulente des scalaires (au bas de chaque couche) |
31 |
c (en sortie : la valeur a la fin du pas de temps) |
32 |
c |
33 |
c iflag_pbl doit valoir entre 6 et 9 |
34 |
c l=6, on prend systematiquement une longueur d'equilibre |
35 |
c iflag_pbl=6 : MY 2.0 |
36 |
c iflag_pbl=7 : MY 2.0.Fournier |
37 |
c iflag_pbl=8 : MY 2.5 |
38 |
c iflag_pbl=9 : un test ? |
39 |
|
40 |
c....................................................................... |
41 |
REAL, intent(in):: dt |
42 |
real, intent(in):: g |
43 |
real rconst |
44 |
real plev(klon,klev+1),temp(klon,klev) |
45 |
real ustar(klon) |
46 |
real kmin,qmin,pblhmin(klon),coriol(klon) |
47 |
REAL zlev(klon,klev+1) |
48 |
REAL zlay(klon,klev) |
49 |
REAL u(klon,klev) |
50 |
REAL v(klon,klev) |
51 |
REAL teta(klon,klev) |
52 |
REAL cd(klon) |
53 |
REAL q2(klon,klev+1),qpre |
54 |
REAL unsdz(klon,klev) |
55 |
REAL unsdzdec(klon,klev+1) |
56 |
|
57 |
REAL km(klon,klev+1) |
58 |
REAL kmpre(klon,klev+1),tmp2 |
59 |
REAL mpre(klon,klev+1) |
60 |
REAL kn(klon,klev+1) |
61 |
REAL kq(klon,klev+1) |
62 |
real ff(klon,klev+1),delta(klon,klev+1) |
63 |
real aa(klon,klev+1),aa0,aa1 |
64 |
integer iflag_pbl,ngrid |
65 |
|
66 |
|
67 |
integer nlay,nlev |
68 |
PARAMETER (nlay=klev) |
69 |
PARAMETER (nlev=klev+1) |
70 |
|
71 |
logical first |
72 |
integer ipas |
73 |
save first,ipas |
74 |
data first,ipas/.true.,0/ |
75 |
|
76 |
|
77 |
integer ig,k |
78 |
|
79 |
|
80 |
real ri,zrif,zalpha,zsm,zsn |
81 |
real rif(klon,klev+1),sm(klon,klev+1),alpha(klon,klev) |
82 |
|
83 |
real m2(klon,klev+1),dz(klon,klev+1),zq,n2(klon,klev+1) |
84 |
real dtetadz(klon,klev+1) |
85 |
real m2cstat,mcstat,kmcstat |
86 |
real l(klon,klev+1),l0(klon) |
87 |
save l0 |
88 |
|
89 |
real sq(klon),sqz(klon),zz(klon,klev+1) |
90 |
integer iter |
91 |
|
92 |
real ric,rifc,b1,kap |
93 |
save ric,rifc,b1,kap |
94 |
data ric,rifc,b1,kap/0.195,0.191,16.6,0.4/ |
95 |
|
96 |
real frif,falpha,fsm |
97 |
real fl,zzz,zl0,zq2,zn2 |
98 |
|
99 |
real rino(klon,klev+1),smyam(klon,klev),styam(klon,klev) |
100 |
s ,lyam(klon,klev),knyam(klon,klev) |
101 |
s ,w2yam(klon,klev),t2yam(klon,klev) |
102 |
common/pbldiag/rino,smyam,styam,lyam,knyam,w2yam,t2yam |
103 |
|
104 |
frif(ri)=0.6588*(ri+0.1776-sqrt(ri*ri-0.3221*ri+0.03156)) |
105 |
falpha(ri)=1.318*(0.2231-ri)/(0.2341-ri) |
106 |
fsm(ri)=1.96*(0.1912-ri)*(0.2341-ri)/((1.-ri)*(0.2231-ri)) |
107 |
fl(zzz,zl0,zq2,zn2)= |
108 |
s max(min(l0(ig)*kap*zlev(ig,k)/(kap*zlev(ig,k)+l0(ig)) |
109 |
s ,0.5*sqrt(q2(ig,k))/sqrt(max(n2(ig,k),1.e-10))) ,1.) |
110 |
|
111 |
if (.not.(iflag_pbl.ge.6.and.iflag_pbl.le.9)) then |
112 |
stop'probleme de coherence dans appel a MY' |
113 |
endif |
114 |
|
115 |
ipas=ipas+1 |
116 |
if (0.eq.1.and.first) then |
117 |
do ig=1,1000 |
118 |
ri=(ig-800.)/500. |
119 |
if (ri.lt.ric) then |
120 |
zrif=frif(ri) |
121 |
else |
122 |
zrif=rifc |
123 |
endif |
124 |
if(zrif.lt.0.16) then |
125 |
zalpha=falpha(zrif) |
126 |
zsm=fsm(zrif) |
127 |
else |
128 |
zalpha=1.12 |
129 |
zsm=0.085 |
130 |
endif |
131 |
c print*,ri,rif,zalpha,zsm |
132 |
enddo |
133 |
endif |
134 |
|
135 |
c....................................................................... |
136 |
c les increments verticaux |
137 |
c....................................................................... |
138 |
c |
139 |
c!!!!! allerte !!!!!c |
140 |
c!!!!! zlev n'est pas declare a nlev !!!!!c |
141 |
c!!!!! ----> |
142 |
DO ig=1,ngrid |
143 |
zlev(ig,nlev)=zlay(ig,nlay) |
144 |
& +( zlay(ig,nlay) - zlev(ig,nlev-1) ) |
145 |
ENDDO |
146 |
c!!!!! <---- |
147 |
c!!!!! allerte !!!!!c |
148 |
c |
149 |
DO k=1,nlay |
150 |
DO ig=1,ngrid |
151 |
unsdz(ig,k)=1.E+0/(zlev(ig,k+1)-zlev(ig,k)) |
152 |
ENDDO |
153 |
ENDDO |
154 |
DO ig=1,ngrid |
155 |
unsdzdec(ig,1)=1.E+0/(zlay(ig,1)-zlev(ig,1)) |
156 |
ENDDO |
157 |
DO k=2,nlay |
158 |
DO ig=1,ngrid |
159 |
unsdzdec(ig,k)=1.E+0/(zlay(ig,k)-zlay(ig,k-1)) |
160 |
ENDDO |
161 |
ENDDO |
162 |
DO ig=1,ngrid |
163 |
unsdzdec(ig,nlay+1)=1.E+0/(zlev(ig,nlay+1)-zlay(ig,nlay)) |
164 |
ENDDO |
165 |
c |
166 |
c....................................................................... |
167 |
|
168 |
do k=2,klev |
169 |
do ig=1,ngrid |
170 |
dz(ig,k)=zlay(ig,k)-zlay(ig,k-1) |
171 |
m2(ig,k)=((u(ig,k)-u(ig,k-1))**2+(v(ig,k)-v(ig,k-1))**2) |
172 |
s /(dz(ig,k)*dz(ig,k)) |
173 |
dtetadz(ig,k)=(teta(ig,k)-teta(ig,k-1))/dz(ig,k) |
174 |
n2(ig,k)=g*2.*dtetadz(ig,k)/(teta(ig,k-1)+teta(ig,k)) |
175 |
c n2(ig,k)=0. |
176 |
ri=n2(ig,k)/max(m2(ig,k),1.e-10) |
177 |
if (ri.lt.ric) then |
178 |
rif(ig,k)=frif(ri) |
179 |
else |
180 |
rif(ig,k)=rifc |
181 |
endif |
182 |
if(rif(ig,k).lt.0.16) then |
183 |
alpha(ig,k)=falpha(rif(ig,k)) |
184 |
sm(ig,k)=fsm(rif(ig,k)) |
185 |
else |
186 |
alpha(ig,k)=1.12 |
187 |
sm(ig,k)=0.085 |
188 |
endif |
189 |
zz(ig,k)=b1*m2(ig,k)*(1.-rif(ig,k))*sm(ig,k) |
190 |
c print*,'RIF L=',k,rif(ig,k),ri*alpha(ig,k) |
191 |
|
192 |
|
193 |
enddo |
194 |
enddo |
195 |
|
196 |
|
197 |
c==================================================================== |
198 |
c Au premier appel, on determine l et q2 de facon iterative. |
199 |
c iterration pour determiner la longueur de melange |
200 |
|
201 |
|
202 |
if (first.or.iflag_pbl.eq.6) then |
203 |
do ig=1,ngrid |
204 |
l0(ig)=10. |
205 |
enddo |
206 |
do k=2,klev-1 |
207 |
do ig=1,ngrid |
208 |
l(ig,k)=l0(ig)*kap*zlev(ig,k)/(kap*zlev(ig,k)+l0(ig)) |
209 |
enddo |
210 |
enddo |
211 |
|
212 |
do iter=1,10 |
213 |
do ig=1,ngrid |
214 |
sq(ig)=1.e-10 |
215 |
sqz(ig)=1.e-10 |
216 |
enddo |
217 |
do k=2,klev-1 |
218 |
do ig=1,ngrid |
219 |
q2(ig,k)=l(ig,k)**2*zz(ig,k) |
220 |
l(ig,k)=fl(zlev(ig,k),l0(ig),q2(ig,k),n2(ig,k)) |
221 |
zq=sqrt(q2(ig,k)) |
222 |
sqz(ig)=sqz(ig)+zq*zlev(ig,k)*(zlay(ig,k)-zlay(ig,k-1)) |
223 |
sq(ig)=sq(ig)+zq*(zlay(ig,k)-zlay(ig,k-1)) |
224 |
enddo |
225 |
enddo |
226 |
do ig=1,ngrid |
227 |
l0(ig)=0.2*sqz(ig)/sq(ig) |
228 |
c l0(ig)=30. |
229 |
enddo |
230 |
c print*,'ITER=',iter,' L0=',l0 |
231 |
|
232 |
enddo |
233 |
|
234 |
c print*,'Fin de l initialisation de q2 et l0' |
235 |
|
236 |
endif ! first |
237 |
|
238 |
c==================================================================== |
239 |
c Calcul de la longueur de melange. |
240 |
c==================================================================== |
241 |
|
242 |
c Mise a jour de l0 |
243 |
do ig=1,ngrid |
244 |
sq(ig)=1.e-10 |
245 |
sqz(ig)=1.e-10 |
246 |
enddo |
247 |
do k=2,klev-1 |
248 |
do ig=1,ngrid |
249 |
zq=sqrt(q2(ig,k)) |
250 |
sqz(ig)=sqz(ig)+zq*zlev(ig,k)*(zlay(ig,k)-zlay(ig,k-1)) |
251 |
sq(ig)=sq(ig)+zq*(zlay(ig,k)-zlay(ig,k-1)) |
252 |
enddo |
253 |
enddo |
254 |
do ig=1,ngrid |
255 |
l0(ig)=0.2*sqz(ig)/sq(ig) |
256 |
c l0(ig)=30. |
257 |
enddo |
258 |
c print*,'ITER=',iter,' L0=',l0 |
259 |
c calcul de l(z) |
260 |
do k=2,klev |
261 |
do ig=1,ngrid |
262 |
l(ig,k)=fl(zlev(ig,k),l0(ig),q2(ig,k),n2(ig,k)) |
263 |
if(first) then |
264 |
q2(ig,k)=l(ig,k)**2*zz(ig,k) |
265 |
endif |
266 |
enddo |
267 |
enddo |
268 |
|
269 |
c==================================================================== |
270 |
c Yamada 2.0 |
271 |
c==================================================================== |
272 |
if (iflag_pbl.eq.6) then |
273 |
|
274 |
do k=2,klev |
275 |
do ig=1,ngrid |
276 |
q2(ig,k)=l(ig,k)**2*zz(ig,k) |
277 |
enddo |
278 |
enddo |
279 |
|
280 |
|
281 |
else if (iflag_pbl.eq.7) then |
282 |
c==================================================================== |
283 |
c Yamada 2.Fournier |
284 |
c==================================================================== |
285 |
|
286 |
c Calcul de l, km, au pas precedent |
287 |
do k=2,klev |
288 |
do ig=1,ngrid |
289 |
c print*,'SMML=',sm(ig,k),l(ig,k) |
290 |
delta(ig,k)=q2(ig,k)/(l(ig,k)**2*sm(ig,k)) |
291 |
kmpre(ig,k)=l(ig,k)*sqrt(q2(ig,k))*sm(ig,k) |
292 |
mpre(ig,k)=sqrt(m2(ig,k)) |
293 |
c print*,'0L=',k,l(ig,k),delta(ig,k),km(ig,k) |
294 |
enddo |
295 |
enddo |
296 |
|
297 |
do k=2,klev-1 |
298 |
do ig=1,ngrid |
299 |
m2cstat=max(alpha(ig,k)*n2(ig,k)+delta(ig,k)/b1,1.e-12) |
300 |
mcstat=sqrt(m2cstat) |
301 |
|
302 |
c print*,'M2 L=',k,mpre(ig,k),mcstat |
303 |
c |
304 |
c -----{puis on ecrit la valeur de q qui annule l'equation de m |
305 |
c supposee en q3} |
306 |
c |
307 |
IF (k.eq.2) THEN |
308 |
kmcstat=1.E+0 / mcstat |
309 |
& *( unsdz(ig,k)*kmpre(ig,k+1) |
310 |
& *mpre(ig,k+1) |
311 |
& +unsdz(ig,k-1) |
312 |
& *cd(ig) |
313 |
& *( sqrt(u(ig,3)**2+v(ig,3)**2) |
314 |
& -mcstat/unsdzdec(ig,k) |
315 |
& -mpre(ig,k+1)/unsdzdec(ig,k+1) )**2) |
316 |
& /( unsdz(ig,k)+unsdz(ig,k-1) ) |
317 |
ELSE |
318 |
kmcstat=1.E+0 / mcstat |
319 |
& *( unsdz(ig,k)*kmpre(ig,k+1) |
320 |
& *mpre(ig,k+1) |
321 |
& +unsdz(ig,k-1)*kmpre(ig,k-1) |
322 |
& *mpre(ig,k-1) ) |
323 |
& /( unsdz(ig,k)+unsdz(ig,k-1) ) |
324 |
ENDIF |
325 |
c print*,'T2 L=',k,tmp2 |
326 |
tmp2=kmcstat |
327 |
& /( sm(ig,k)/q2(ig,k) ) |
328 |
& /l(ig,k) |
329 |
q2(ig,k)=max(tmp2,1.e-12)**(2./3.) |
330 |
c print*,'Q2 L=',k,q2(ig,k) |
331 |
c |
332 |
enddo |
333 |
enddo |
334 |
|
335 |
else if (iflag_pbl.ge.8) then |
336 |
c==================================================================== |
337 |
c Yamada 2.5 a la Didi |
338 |
c==================================================================== |
339 |
|
340 |
|
341 |
c Calcul de l, km, au pas precedent |
342 |
do k=2,klev |
343 |
do ig=1,ngrid |
344 |
c print*,'SMML=',sm(ig,k),l(ig,k) |
345 |
delta(ig,k)=q2(ig,k)/(l(ig,k)**2*sm(ig,k)) |
346 |
if (delta(ig,k).lt.1.e-20) then |
347 |
c print*,'ATTENTION L=',k,' Delta=',delta(ig,k) |
348 |
delta(ig,k)=1.e-20 |
349 |
endif |
350 |
km(ig,k)=l(ig,k)*sqrt(q2(ig,k))*sm(ig,k) |
351 |
aa0= |
352 |
s (m2(ig,k)-alpha(ig,k)*n2(ig,k)-delta(ig,k)/b1) |
353 |
aa1= |
354 |
s (m2(ig,k)*(1.-rif(ig,k))-delta(ig,k)/b1) |
355 |
c abder print*,'AA L=',k,aa0,aa1,aa1/max(m2(ig,k),1.e-20) |
356 |
aa(ig,k)=aa1*dt/(delta(ig,k)*l(ig,k)) |
357 |
c print*,'0L=',k,l(ig,k),delta(ig,k),km(ig,k) |
358 |
qpre=sqrt(q2(ig,k)) |
359 |
if (iflag_pbl.eq.8 ) then |
360 |
if (aa(ig,k).gt.0.) then |
361 |
q2(ig,k)=(qpre+aa(ig,k)*qpre*qpre)**2 |
362 |
else |
363 |
q2(ig,k)=(qpre/(1.-aa(ig,k)*qpre))**2 |
364 |
endif |
365 |
else ! iflag_pbl=9 |
366 |
if (aa(ig,k)*qpre.gt.0.9) then |
367 |
q2(ig,k)=(qpre*10.)**2 |
368 |
else |
369 |
q2(ig,k)=(qpre/(1.-aa(ig,k)*qpre))**2 |
370 |
endif |
371 |
endif |
372 |
q2(ig,k)=min(max(q2(ig,k),1.e-10),1.e4) |
373 |
c print*,'Q2 L=',k,q2(ig,k),qpre*qpre |
374 |
enddo |
375 |
enddo |
376 |
|
377 |
endif ! Fin du cas 8 |
378 |
|
379 |
c print*,'OK8' |
380 |
|
381 |
c==================================================================== |
382 |
c Calcul des coefficients de mélange |
383 |
c==================================================================== |
384 |
do k=2,klev |
385 |
c print*,'k=',k |
386 |
do ig=1,ngrid |
387 |
cabde print*,'KML=',l(ig,k),q2(ig,k),sm(ig,k) |
388 |
zq=sqrt(q2(ig,k)) |
389 |
km(ig,k)=l(ig,k)*zq*sm(ig,k) |
390 |
kn(ig,k)=km(ig,k)*alpha(ig,k) |
391 |
kq(ig,k)=l(ig,k)*zq*0.2 |
392 |
c print*,'KML=',km(ig,k),kn(ig,k) |
393 |
enddo |
394 |
enddo |
395 |
|
396 |
c Traitement des cas noctrunes avec l'introduction d'une longueur |
397 |
c minilale. |
398 |
|
399 |
c==================================================================== |
400 |
c Traitement particulier pour les cas tres stables. |
401 |
c D'apres Holtslag Boville. |
402 |
|
403 |
print*,'YAMADA4 0' |
404 |
|
405 |
do ig=1,ngrid |
406 |
coriol(ig)=1.e-4 |
407 |
pblhmin(ig)=0.07*ustar(ig)/max(abs(coriol(ig)),2.546e-5) |
408 |
enddo |
409 |
|
410 |
print*,'pblhmin ',pblhmin |
411 |
CTest a remettre 21 11 02 |
412 |
c test abd 13 05 02 if(0.eq.1) then |
413 |
if(1.eq.1) then |
414 |
do k=2,klev |
415 |
do ig=1,klon |
416 |
if (teta(ig,2).gt.teta(ig,1)) then |
417 |
qmin=ustar(ig)*(max(1.-zlev(ig,k)/pblhmin(ig),0.))**2 |
418 |
kmin=kap*zlev(ig,k)*qmin |
419 |
else |
420 |
kmin=-1. ! kmin n'est utilise que pour les SL stables. |
421 |
endif |
422 |
if (kn(ig,k).lt.kmin.or.km(ig,k).lt.kmin) then |
423 |
c print*,'Seuil min Km K=',k,kmin,km(ig,k),kn(ig,k) |
424 |
c s ,sqrt(q2(ig,k)),pblhmin(ig),qmin/sm(ig,k) |
425 |
kn(ig,k)=kmin |
426 |
km(ig,k)=kmin |
427 |
kq(ig,k)=kmin |
428 |
c la longueur de melange est suposee etre l= kap z |
429 |
c K=l q Sm d'ou q2=(K/l Sm)**2 |
430 |
q2(ig,k)=(qmin/sm(ig,k))**2 |
431 |
endif |
432 |
enddo |
433 |
enddo |
434 |
endif |
435 |
|
436 |
print*,'YAMADA4 1' |
437 |
c Diagnostique pour stokage |
438 |
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439 |
rino=rif |
440 |
smyam(:,1:klev)=sm(:,1:klev) |
441 |
styam=sm(:,1:klev)*alpha(:,1:klev) |
442 |
lyam(1:klon,1:klev)=l(:,1:klev) |
443 |
knyam(1:klon,1:klev)=kn(:,1:klev) |
444 |
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445 |
c Estimations de w'2 et T'2 d'apres Abdela et McFarlane |
446 |
|
447 |
if(1.eq.0)then |
448 |
w2yam=q2(:,1:klev)*0.24 |
449 |
s +lyam(:,1:klev)*5.17*kn(:,1:klev)*n2(:,1:klev) |
450 |
s /sqrt(q2(:,1:klev)) |
451 |
|
452 |
t2yam=9.1*kn(:,1:klev)*dtetadz(:,1:klev)**2/sqrt(q2(:,1:klev)) |
453 |
s *lyam(:,1:klev) |
454 |
endif |
455 |
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456 |
c print*,'OKFIN' |
457 |
first=.false. |
458 |
return |
459 |
end |