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trunk/Sources/phylmd/clqh.f revision 175 by guez, Fri Feb 5 16:02:34 2016 UTC trunk/phylmd/clqh.f revision 266 by guez, Thu Apr 19 17:54:55 2018 UTC
# Line 4  module clqh_m Line 4  module clqh_m
4    
5  contains  contains
6    
7    SUBROUTINE clqh(dtime, itime, jour, debut, rlat, knon, nisurf, knindex, &    SUBROUTINE clqh(dtime, julien, debut, nisurf, knindex, tsoil, qsol, rmu0, &
8         pctsrf, tsoil, qsol, rmu0, co2_ppm, rugos, rugoro, u1lay, v1lay, coef, &         rugos, rugoro, u1lay, v1lay, coef, tq_cdrag, t, q, ts, paprs, pplay, &
9         t, q, ts, paprs, pplay, delp, radsol, albedo, snow, qsurf, &         delp, radsol, albedo, snow, qsurf, precip_rain, precip_snow, fluxlat, &
10         precip_rain, precip_snow, fder, fluxlat, pctsrf_new, agesno, d_t, d_q, &         pctsrf_new_sic, agesno, d_t, d_q, d_ts, z0_new, flux_t, flux_q, &
11         d_ts, z0_new, flux_t, flux_q, dflux_s, dflux_l, fqcalving, ffonte, &         dflux_s, dflux_l, fqcalving, ffonte, run_off_lic_0)
        run_off_lic_0)  
12    
13      ! Author: Z. X. Li (LMD/CNRS)      ! Author: Z. X. Li (LMD/CNRS)
14      ! Date: 1993/08/18      ! Date: 1993/08/18
15      ! Objet : diffusion verticale de "q" et de "h"      ! Objet : diffusion verticale de "q" et de "h"
16    
17      USE conf_phys_m, ONLY: iflag_pbl      USE conf_phys_m, ONLY: iflag_pbl
     USE dimens_m, ONLY: iim, jjm  
18      USE dimphy, ONLY: klev, klon      USE dimphy, ONLY: klev, klon
     USE dimsoil, ONLY: nsoilmx  
     USE indicesol, ONLY: is_ter, nbsrf  
19      USE interfsurf_hq_m, ONLY: interfsurf_hq      USE interfsurf_hq_m, ONLY: interfsurf_hq
20      USE suphec_m, ONLY: rcpd, rd, rg, rkappa      USE suphec_m, ONLY: rcpd, rd, rg, rkappa
21    
22      REAL, intent(in):: dtime ! intervalle du temps (s)      REAL, intent(in):: dtime ! intervalle du temps (s)
23      integer, intent(in):: itime      integer, intent(in):: julien ! jour de l'annee en cours
     integer, intent(in):: jour ! jour de l'annee en cours  
24      logical, intent(in):: debut      logical, intent(in):: debut
     real, intent(in):: rlat(klon)  
     INTEGER, intent(in):: knon  
25      integer, intent(in):: nisurf      integer, intent(in):: nisurf
26      integer, intent(in):: knindex(:) ! (knon)      integer, intent(in):: knindex(:) ! (knon)
27      real, intent(in):: pctsrf(klon, nbsrf)      REAL, intent(inout):: tsoil(:, :) ! (knon, nsoilmx)
     REAL tsoil(klon, nsoilmx)  
28    
29      REAL, intent(inout):: qsol(klon)      REAL, intent(inout):: qsol(:) ! (knon)
30      ! column-density of water in soil, in kg m-2      ! column-density of water in soil, in kg m-2
31    
32      real, intent(in):: rmu0(klon) ! cosinus de l'angle solaire zenithal      real, intent(in):: rmu0(klon) ! cosinus de l'angle solaire zenithal
     REAL, intent(in):: co2_ppm ! taux CO2 atmosphere  
33      real rugos(klon) ! rugosite      real rugos(klon) ! rugosite
34      REAL rugoro(klon)      REAL rugoro(klon)
     REAL u1lay(klon) ! vitesse u de la 1ere couche (m / s)  
     REAL v1lay(klon) ! vitesse v de la 1ere couche (m / s)  
35    
36      REAL, intent(in):: coef(:, :) ! (knon, klev)      REAL, intent(in):: u1lay(:), v1lay(:) ! (knon)
37        ! vitesse de la 1ere couche (m / s)
38    
39        REAL, intent(in):: coef(:, 2:) ! (knon, 2:klev)
40      ! Le coefficient d'echange (m**2 / s) multiplie par le cisaillement      ! Le coefficient d'echange (m**2 / s) multiplie par le cisaillement
41      ! du vent (dV / dz). La premiere valeur indique la valeur de Cdrag      ! du vent (dV / dz)
42      ! (sans unite).  
43        REAL, intent(in):: tq_cdrag(:) ! (knon) sans unite
44    
45      REAL t(klon, klev) ! temperature (K)      REAL t(klon, klev) ! temperature (K)
46      REAL q(klon, klev) ! humidite specifique (kg / kg)      REAL q(klon, klev) ! humidite specifique (kg / kg)
47      REAL, intent(in):: ts(klon) ! temperature du sol (K)      REAL, intent(in):: ts(:) ! (knon) temperature du sol (K)
48      REAL paprs(klon, klev+1) ! pression a inter-couche (Pa)      REAL paprs(klon, klev + 1) ! pression a inter-couche (Pa)
49      REAL pplay(klon, klev) ! pression au milieu de couche (Pa)      REAL pplay(klon, klev) ! pression au milieu de couche (Pa)
50      REAL delp(klon, klev) ! epaisseur de couche en pression (Pa)      REAL delp(klon, klev) ! epaisseur de couche en pression (Pa)
51      REAL radsol(klon) ! ray. net au sol (Solaire+IR) W / m2  
52        REAL, intent(inout):: radsol(:) ! (knon)
53        ! rayonnement net au sol (Solaire + IR) W / m2
54    
55      REAL, intent(inout):: albedo(:) ! (knon) albedo de la surface      REAL, intent(inout):: albedo(:) ! (knon) albedo de la surface
56      REAL snow(klon) ! hauteur de neige      REAL, intent(inout):: snow(:) ! (knon) ! hauteur de neige
57      REAL qsurf(klon) ! humidite de l'air au dessus de la surface      REAL qsurf(klon) ! humidite de l'air au dessus de la surface
58    
59      real, intent(in):: precip_rain(klon)      real, intent(in):: precip_rain(klon)
# Line 66  contains Line 62  contains
62      real, intent(in):: precip_snow(klon)      real, intent(in):: precip_snow(klon)
63      ! solid water mass flux (kg / m2 / s), positive down      ! solid water mass flux (kg / m2 / s), positive down
64    
65      real, intent(inout):: fder(klon)      real, intent(out):: fluxlat(:) ! (knon)
66      real fluxlat(klon)      real, intent(in):: pctsrf_new_sic(:) ! (klon)
     real pctsrf_new(klon, nbsrf)  
67      REAL, intent(inout):: agesno(:) ! (knon)      REAL, intent(inout):: agesno(:) ! (knon)
68      REAL d_t(klon, klev) ! incrementation de "t"      REAL d_t(klon, klev) ! incrementation de "t"
69      REAL d_q(klon, klev) ! incrementation de "q"      REAL d_q(klon, klev) ! incrementation de "q"
70      REAL, intent(out):: d_ts(:) ! (knon) incrementation de "ts"      REAL, intent(out):: d_ts(:) ! (knon) variation of surface temperature
71      real z0_new(klon)      real z0_new(klon)
72      REAL flux_t(klon, klev) ! (diagnostic) flux de la chaleur  
73      ! sensible, flux de Cp*T, positif vers      REAL, intent(out):: flux_t(:) ! (knon)
74      ! le bas: j / (m**2 s) c.a.d.: W / m2      ! (diagnostic) flux de chaleur sensible (Cp T) à la surface,
75      REAL flux_q(klon, klev) ! flux de la vapeur d'eau:kg / (m**2 s)      ! positif vers le bas, W / m2
76      REAL dflux_s(klon) ! derivee du flux sensible dF / dTs  
77      REAL dflux_l(klon) ! derivee du flux latent dF / dTs      REAL, intent(out):: flux_q(:) ! (knon)
78        ! flux de la vapeur d'eau à la surface, en kg / (m**2 s)
79    
80        REAL dflux_s(:) ! (knon) derivee du flux sensible dF / dTs
81        REAL dflux_l(:) ! (knon) derivee du flux latent dF / dTs
82    
83      ! Flux d'eau "perdue" par la surface et n\'ecessaire pour que limiter la      ! Flux d'eau "perdue" par la surface et n\'ecessaire pour que limiter la
84      ! hauteur de neige, en kg / m2 / s      ! hauteur de neige, en kg / m2 / s
# Line 92  contains Line 91  contains
91    
92      ! Local:      ! Local:
93    
94      REAL evap(klon) ! evaporation au sol      INTEGER knon
95        REAL evap(size(knindex)) ! (knon) evaporation au sol
96    
97      INTEGER i, k      INTEGER i, k
98      REAL zx_cq(klon, klev)      REAL zx_cq(klon, klev)
# Line 104  contains Line 104  contains
104      REAL zx_coef(klon, klev)      REAL zx_coef(klon, klev)
105      REAL local_h(klon, klev) ! enthalpie potentielle      REAL local_h(klon, klev) ! enthalpie potentielle
106      REAL local_q(klon, klev)      REAL local_q(klon, klev)
     REAL local_ts(klon)  
107      REAL psref(klon) ! pression de reference pour temperature potent.      REAL psref(klon) ! pression de reference pour temperature potent.
108      REAL zx_pkh(klon, klev), zx_pkf(klon, klev)      REAL zx_pkh(klon, klev), zx_pkf(klon, klev)
109    
# Line 115  contains Line 114  contains
114      REAL z_gamaq(klon, 2:klev), z_gamah(klon, 2:klev)      REAL z_gamaq(klon, 2:klev), z_gamah(klon, 2:klev)
115      REAL zdelz      REAL zdelz
116    
     real zlev1(klon)  
117      real temp_air(klon), spechum(klon)      real temp_air(klon), spechum(klon)
118      real epot_air(klon), ccanopy(klon)      real petAcoef(klon), peqAcoef(klon)
     real tq_cdrag(klon), petAcoef(klon), peqAcoef(klon)  
119      real petBcoef(klon), peqBcoef(klon)      real petBcoef(klon), peqBcoef(klon)
120      real p1lay(klon)      real p1lay(klon)
121    
122      real fluxsens(klon)      real tsurf_new(size(knindex)) ! (knon)
     real tsurf_new(knon)  
123      real zzpk      real zzpk
124    
125      !----------------------------------------------------------------      !----------------------------------------------------------------
126    
127        knon = size(knindex)
128    
129      if (iflag_pbl == 1) then      if (iflag_pbl == 1) then
130         do k = 3, klev         do k = 3, klev
131            do i = 1, knon            do i = 1, knon
# Line 150  contains Line 148  contains
148    
149      DO i = 1, knon      DO i = 1, knon
150         psref(i) = paprs(i, 1) !pression de reference est celle au sol         psref(i) = paprs(i, 1) !pression de reference est celle au sol
        local_ts(i) = ts(i)  
151      ENDDO      ENDDO
152      DO k = 1, klev      DO k = 1, klev
153         DO i = 1, knon         DO i = 1, knon
# Line 165  contains Line 162  contains
162    
163      DO k = 2, klev      DO k = 2, klev
164         DO i = 1, knon         DO i = 1, knon
165            zx_coef(i, k) = coef(i, k)*RG / (pplay(i, k - 1) - pplay(i, k)) &            zx_coef(i, k) = coef(i, k) * RG / (pplay(i, k - 1) - pplay(i, k)) &
166                 *(paprs(i, k)*2 / (t(i, k)+t(i, k - 1)) / RD)**2                 * (paprs(i, k) * 2 / (t(i, k) + t(i, k - 1)) / RD)**2
167            zx_coef(i, k) = zx_coef(i, k) * dtime*RG            zx_coef(i, k) = zx_coef(i, k) * dtime * RG
168         ENDDO         ENDDO
169      ENDDO      ENDDO
170    
# Line 175  contains Line 172  contains
172    
173      DO k = 2, klev      DO k = 2, klev
174         DO i = 1, knon         DO i = 1, knon
175            zdelz = RD * (t(i, k - 1)+t(i, k)) / 2.0 / RG / paprs(i, k) &            zdelz = RD * (t(i, k - 1) + t(i, k)) / 2.0 / RG / paprs(i, k) &
176                 *(pplay(i, k - 1) - pplay(i, k))                 * (pplay(i, k - 1) - pplay(i, k))
177            z_gamaq(i, k) = gamq(i, k) * zdelz            z_gamaq(i, k) = gamq(i, k) * zdelz
178            z_gamah(i, k) = gamt(i, k) * zdelz *RCPD * zx_pkh(i, k)            z_gamah(i, k) = gamt(i, k) * zdelz * RCPD * zx_pkh(i, k)
179         ENDDO         ENDDO
180      ENDDO      ENDDO
181      DO i = 1, knon      DO i = 1, knon
182         zx_buf1(i) = zx_coef(i, klev) + delp(i, klev)         zx_buf1(i) = zx_coef(i, klev) + delp(i, klev)
183         zx_cq(i, klev) = (local_q(i, klev)*delp(i, klev) &         zx_cq(i, klev) = (local_q(i, klev) * delp(i, klev) &
184              - zx_coef(i, klev)*z_gamaq(i, klev)) / zx_buf1(i)              - zx_coef(i, klev) * z_gamaq(i, klev)) / zx_buf1(i)
185         zx_dq(i, klev) = zx_coef(i, klev) / zx_buf1(i)         zx_dq(i, klev) = zx_coef(i, klev) / zx_buf1(i)
186    
187         zzpk=(pplay(i, klev) / psref(i))**RKAPPA         zzpk=(pplay(i, klev) / psref(i))**RKAPPA
188         zx_buf2(i) = zzpk*delp(i, klev) + zx_coef(i, klev)         zx_buf2(i) = zzpk * delp(i, klev) + zx_coef(i, klev)
189         zx_ch(i, klev) = (local_h(i, klev)*zzpk*delp(i, klev) &         zx_ch(i, klev) = (local_h(i, klev) * zzpk * delp(i, klev) &
190              - zx_coef(i, klev)*z_gamah(i, klev)) / zx_buf2(i)              - zx_coef(i, klev) * z_gamah(i, klev)) / zx_buf2(i)
191         zx_dh(i, klev) = zx_coef(i, klev) / zx_buf2(i)         zx_dh(i, klev) = zx_coef(i, klev) / zx_buf2(i)
192      ENDDO      ENDDO
193      DO k = klev - 1, 2, - 1      DO k = klev - 1, 2, - 1
194         DO i = 1, knon         DO i = 1, knon
195            zx_buf1(i) = delp(i, k)+zx_coef(i, k) &            zx_buf1(i) = delp(i, k) + zx_coef(i, k) &
196                 +zx_coef(i, k+1)*(1. - zx_dq(i, k+1))                 + zx_coef(i, k + 1) * (1. - zx_dq(i, k + 1))
197            zx_cq(i, k) = (local_q(i, k)*delp(i, k) &            zx_cq(i, k) = (local_q(i, k) * delp(i, k) &
198                 +zx_coef(i, k+1)*zx_cq(i, k+1) &                 + zx_coef(i, k + 1) * zx_cq(i, k + 1) &
199                 +zx_coef(i, k+1)*z_gamaq(i, k+1) &                 + zx_coef(i, k + 1) * z_gamaq(i, k + 1) &
200                 - zx_coef(i, k)*z_gamaq(i, k)) / zx_buf1(i)                 - zx_coef(i, k) * z_gamaq(i, k)) / zx_buf1(i)
201            zx_dq(i, k) = zx_coef(i, k) / zx_buf1(i)            zx_dq(i, k) = zx_coef(i, k) / zx_buf1(i)
202    
203            zzpk=(pplay(i, k) / psref(i))**RKAPPA            zzpk=(pplay(i, k) / psref(i))**RKAPPA
204            zx_buf2(i) = zzpk*delp(i, k)+zx_coef(i, k) &            zx_buf2(i) = zzpk * delp(i, k) + zx_coef(i, k) &
205                 +zx_coef(i, k+1)*(1. - zx_dh(i, k+1))                 + zx_coef(i, k + 1) * (1. - zx_dh(i, k + 1))
206            zx_ch(i, k) = (local_h(i, k)*zzpk*delp(i, k) &            zx_ch(i, k) = (local_h(i, k) * zzpk * delp(i, k) &
207                 +zx_coef(i, k+1)*zx_ch(i, k+1) &                 + zx_coef(i, k + 1) * zx_ch(i, k + 1) &
208                 +zx_coef(i, k+1)*z_gamah(i, k+1) &                 + zx_coef(i, k + 1) * z_gamah(i, k + 1) &
209                 - zx_coef(i, k)*z_gamah(i, k)) / zx_buf2(i)                 - zx_coef(i, k) * z_gamah(i, k)) / zx_buf2(i)
210            zx_dh(i, k) = zx_coef(i, k) / zx_buf2(i)            zx_dh(i, k) = zx_coef(i, k) / zx_buf2(i)
211         ENDDO         ENDDO
212      ENDDO      ENDDO
213    
214      DO i = 1, knon      DO i = 1, knon
215         zx_buf1(i) = delp(i, 1) + zx_coef(i, 2)*(1. - zx_dq(i, 2))         zx_buf1(i) = delp(i, 1) + zx_coef(i, 2) * (1. - zx_dq(i, 2))
216         zx_cq(i, 1) = (local_q(i, 1)*delp(i, 1) &         zx_cq(i, 1) = (local_q(i, 1) * delp(i, 1) &
217              +zx_coef(i, 2)*(z_gamaq(i, 2)+zx_cq(i, 2))) &              + zx_coef(i, 2) * (z_gamaq(i, 2) + zx_cq(i, 2))) / zx_buf1(i)
             / zx_buf1(i)  
218         zx_dq(i, 1) = - 1. * RG / zx_buf1(i)         zx_dq(i, 1) = - 1. * RG / zx_buf1(i)
219    
220         zzpk=(pplay(i, 1) / psref(i))**RKAPPA         zzpk=(pplay(i, 1) / psref(i))**RKAPPA
221         zx_buf2(i) = zzpk*delp(i, 1) + zx_coef(i, 2)*(1. - zx_dh(i, 2))         zx_buf2(i) = zzpk * delp(i, 1) + zx_coef(i, 2) * (1. - zx_dh(i, 2))
222         zx_ch(i, 1) = (local_h(i, 1)*zzpk*delp(i, 1) &         zx_ch(i, 1) = (local_h(i, 1) * zzpk * delp(i, 1) &
223              +zx_coef(i, 2)*(z_gamah(i, 2)+zx_ch(i, 2))) &              + zx_coef(i, 2) * (z_gamah(i, 2) + zx_ch(i, 2))) / zx_buf2(i)
             / zx_buf2(i)  
224         zx_dh(i, 1) = - 1. * RG / zx_buf2(i)         zx_dh(i, 1) = - 1. * RG / zx_buf2(i)
225      ENDDO      ENDDO
226    
227      ! Appel a interfsurf (appel generique) routine d'interface avec la surface      ! Appel \`a interfsurf (appel g\'en\'erique) routine d'interface
228        ! avec la surface
229    
230      ! initialisation      ! Initialisation
231      petAcoef =0.      petAcoef =0.
232      peqAcoef = 0.      peqAcoef = 0.
233      petBcoef =0.      petBcoef =0.
# Line 242  contains Line 238  contains
238      peqAcoef(1:knon) = zx_cq(1:knon, 1)      peqAcoef(1:knon) = zx_cq(1:knon, 1)
239      petBcoef(1:knon) = zx_dh(1:knon, 1)      petBcoef(1:knon) = zx_dh(1:knon, 1)
240      peqBcoef(1:knon) = zx_dq(1:knon, 1)      peqBcoef(1:knon) = zx_dq(1:knon, 1)
     tq_cdrag(1:knon) =coef(:knon, 1)  
241      temp_air(1:knon) =t(1:knon, 1)      temp_air(1:knon) =t(1:knon, 1)
     epot_air(1:knon) =local_h(1:knon, 1)  
242      spechum(1:knon)=q(1:knon, 1)      spechum(1:knon)=q(1:knon, 1)
243      p1lay(1:knon) = pplay(1:knon, 1)      p1lay(1:knon) = pplay(1:knon, 1)
     zlev1(1:knon) = delp(1:knon, 1)  
244    
245      ccanopy = co2_ppm      CALL interfsurf_hq(dtime, julien, rmu0, nisurf, knindex, debut, tsoil, &
246             qsol, u1lay, v1lay, temp_air, spechum, tq_cdrag(:knon), petAcoef, &
247             peqAcoef, petBcoef, peqBcoef, precip_rain, precip_snow, rugos, &
248             rugoro, snow, qsurf, ts, p1lay, psref, radsol, evap, flux_t, fluxlat, &
249             dflux_l, dflux_s, tsurf_new, albedo, z0_new, pctsrf_new_sic, agesno, &
250             fqcalving, ffonte, run_off_lic_0)
251    
252      CALL interfsurf_hq(itime, dtime, jour, rmu0, nisurf, knon, knindex, &      flux_q = - evap
253           pctsrf, rlat, debut, nsoilmx, tsoil, qsol, u1lay, v1lay, temp_air, &      d_ts = tsurf_new - ts
          spechum, tq_cdrag, petAcoef, peqAcoef, petBcoef, peqBcoef, &  
          precip_rain, precip_snow, fder, rugos, rugoro, snow, qsurf, &  
          ts(:knon), p1lay, psref, radsol, evap, fluxsens, fluxlat, dflux_l, &  
          dflux_s, tsurf_new, albedo, z0_new, pctsrf_new, agesno, fqcalving, &  
          ffonte, run_off_lic_0)  
   
     flux_t(:knon, 1) = fluxsens(:knon)  
     flux_q(:knon, 1) = - evap(:knon)  
     d_ts = tsurf_new - ts(:knon)  
254    
     !==== une fois on a zx_h_ts, on peut faire l'iteration ========  
255      DO i = 1, knon      DO i = 1, knon
256         local_h(i, 1) = zx_ch(i, 1) + zx_dh(i, 1)*flux_t(i, 1)*dtime         local_h(i, 1) = zx_ch(i, 1) + zx_dh(i, 1) * flux_t(i) * dtime
257         local_q(i, 1) = zx_cq(i, 1) + zx_dq(i, 1)*flux_q(i, 1)*dtime         local_q(i, 1) = zx_cq(i, 1) + zx_dq(i, 1) * flux_q(i) * dtime
     ENDDO  
     DO k = 2, klev  
        DO i = 1, knon  
           local_q(i, k) = zx_cq(i, k) + zx_dq(i, k)*local_q(i, k - 1)  
           local_h(i, k) = zx_ch(i, k) + zx_dh(i, k)*local_h(i, k - 1)  
        ENDDO  
258      ENDDO      ENDDO
   
     !== flux_q est le flux de vapeur d'eau: kg / (m**2 s) positive vers bas  
     !== flux_t est le flux de cpt (energie sensible): j / (m**2 s)  
259      DO k = 2, klev      DO k = 2, klev
260         DO i = 1, knon         DO i = 1, knon
261            flux_q(i, k) = (zx_coef(i, k) / RG / dtime) &            local_q(i, k) = zx_cq(i, k) + zx_dq(i, k) * local_q(i, k - 1)
262                 * (local_q(i, k) - local_q(i, k - 1)+z_gamaq(i, k))            local_h(i, k) = zx_ch(i, k) + zx_dh(i, k) * local_h(i, k - 1)
           flux_t(i, k) = (zx_coef(i, k) / RG / dtime) &  
                * (local_h(i, k) - local_h(i, k - 1)+z_gamah(i, k)) &  
                / zx_pkh(i, k)  
263         ENDDO         ENDDO
264      ENDDO      ENDDO
265    
266      ! Calcul tendances      ! Calcul des tendances
267      DO k = 1, klev      DO k = 1, klev
268         DO i = 1, knon         DO i = 1, knon
269            d_t(i, k) = local_h(i, k) / zx_pkf(i, k) / RCPD - t(i, k)            d_t(i, k) = local_h(i, k) / zx_pkf(i, k) / RCPD - t(i, k)
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