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trunk/libf/phylmd/fisrtilp.f90 revision 36 by guez, Thu Dec 2 17:11:04 2010 UTC trunk/phylmd/fisrtilp.f90 revision 78 by guez, Wed Feb 5 17:51:07 2014 UTC
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1  SUBROUTINE fisrtilp(dtime,paprs,pplay,t,q,ptconv,ratqs,d_t,d_q,d_ql,rneb, &  module fisrtilp_m
      radliq,rain,snow,pfrac_impa,pfrac_nucl,pfrac_1nucl,frac_impa, &  
      frac_nucl,prfl,psfl,rhcl)  
   
   ! From phylmd/fisrtilp.F,v 1.2 2004/11/09 16:55:40  
   ! Auteur(s): Z.X. Li (LMD/CNRS)  
   ! Date: le 20 mars 1995  
   ! Objet: condensation et precipitation stratiforme.  
   !        schema de nuage  
   
   USE dimens_m  
   USE dimphy  
   USE tracstoke  
   USE yomcst  
   USE yoethf  
   USE fcttre  
   USE comfisrtilp  
   use numer_rec, only: nr_erf  
2    
3    IMPLICIT NONE    IMPLICIT NONE
4    
5    ! Arguments:  contains
6    
7    REAL, INTENT (IN) :: & ! intervalle du temps (s)                    SUBROUTINE fisrtilp(dtime, paprs, pplay, t, q, ptconv, ratqs, d_t, d_q, &
8         dtime         d_ql, rneb, radliq, rain, snow, pfrac_impa, pfrac_nucl, pfrac_1nucl, &
9    REAL, INTENT (IN) :: paprs(klon,klev+1) ! pression a inter-couche           frac_impa, frac_nucl, prfl, psfl, rhcl)
10    REAL, INTENT (IN) :: pplay(klon,klev) ! pression au milieu de couche  
11    REAL t(klon,klev) ! temperature (K)                                    ! From phylmd/fisrtilp.F, version 1.2 2004/11/09 16:55:40
12    REAL q(klon,klev) ! humidite specifique (kg/kg)                        ! First author: Z. X. Li (LMD/CNRS), 20 mars 1995
13    REAL d_t(klon,klev) ! incrementation de la temperature (K)              ! Other authors: Olivier, AA, IM, YM, MAF
14    REAL d_q(klon,klev) ! incrementation de la vapeur d'eau            
15    REAL d_ql(klon,klev) ! incrementation de l'eau liquide                  ! Objet : condensation et précipitation stratiforme, schéma de
16    REAL rneb(klon,klev) ! fraction nuageuse                                ! nuage, schéma de condensation à grande échelle (pluie).
17    REAL radliq(klon,klev) ! eau liquide utilisee dans rayonnements    
18    REAL rhcl(klon,klev) ! humidite relative en ciel clair                  USE comfisrtilp, ONLY: cld_lc_con, cld_lc_lsc, cld_tau_con, &
19    REAL rain(klon) ! pluies (mm/s)                                             cld_tau_lsc, coef_eva, ffallv_con, ffallv_lsc, iflag_pdf, reevap_ice
20    REAL snow(klon) ! neige (mm/s)                                          USE dimphy, ONLY: klev, klon
21    REAL prfl(klon,klev+1) ! flux d'eau precipitante aux interfaces (kg/m2/s)      USE fcttre, ONLY: dqsatl, dqsats, foede, foeew, qsatl, qsats, thermcep
22    REAL psfl(klon,klev+1) ! flux d'eau precipitante aux interfaces (kg/m2/s)      USE numer_rec_95, ONLY: nr_erf
23    ! Coeffients de fraction lessivee : pour OFF-LINE      USE suphec_m, ONLY: rcpd, rd, retv, rg, rlstt, rlvtt, rtt
24        USE yoethf_m, ONLY: r2es, r5ies, r5les, rvtmp2
25    REAL pfrac_nucl(klon,klev)  
26    REAL pfrac_1nucl(klon,klev)      ! Arguments:
27    REAL pfrac_impa(klon,klev)  
28        REAL, INTENT (IN):: dtime ! intervalle du temps (s)
29    ! Fraction d'aerosols lessivee par impaction et par nucleation      REAL, INTENT (IN):: paprs(klon, klev+1) ! pression a inter-couche
30    ! POur ON-LINE      REAL, INTENT (IN):: pplay(klon, klev) ! pression au milieu de couche
31        REAL, INTENT (IN):: t(klon, klev) ! temperature (K)
32    REAL frac_impa(klon,klev)      REAL, INTENT (IN):: q(klon, klev) ! humidite specifique (kg/kg)
33    REAL frac_nucl(klon,klev)      LOGICAL, INTENT (IN):: ptconv(klon, klev)
34    REAL zct(klon), zcl(klon)  
35    !AA      REAL, INTENT (IN):: ratqs(klon, klev)
36        ! determine la largeur de distribution de vapeur
37    ! Options du programme:  
38        REAL, INTENT (out):: d_t(klon, klev) ! incrementation de la temperature (K)
39    REAL seuil_neb ! un nuage existe vraiment au-dela      REAL, INTENT (out):: d_q(klon, klev) ! incrementation de la vapeur d'eau
40    PARAMETER (seuil_neb=0.001)      REAL, INTENT (out):: d_ql(klon, klev) ! incrementation de l'eau liquide
41        REAL, INTENT (out):: rneb(klon, klev) ! fraction nuageuse
42    INTEGER ninter ! sous-intervals pour la precipitation  
43    PARAMETER (ninter=5)      REAL, INTENT (out):: radliq(klon, klev)
44    LOGICAL evap_prec ! evaporation de la pluie                            ! eau liquide utilisee dans rayonnement
45    PARAMETER (evap_prec=.TRUE.)  
46    REAL ratqs(klon,klev) ! determine la largeur de distribution de vapeur      REAL, INTENT (out):: rain(klon) ! pluies (mm/s)
47    LOGICAL ptconv(klon,klev) ! determine la largeur de distribution de vapeur      REAL, INTENT (out):: snow(klon) ! neige (mm/s)
48    REAL zpdf_sig(klon), zpdf_k(klon), zpdf_delta(klon)  
49    REAL zpdf_a(klon), zpdf_b(klon), zpdf_e1(klon), zpdf_e2(klon)      ! Coeffients de fraction lessivee :
50        REAL, INTENT (inout):: pfrac_impa(klon, klev)
51    LOGICAL cpartiel ! condensation partielle                              REAL, INTENT (inout):: pfrac_nucl(klon, klev)
52    PARAMETER (cpartiel=.TRUE.)      REAL, INTENT (inout):: pfrac_1nucl(klon, klev)
53    REAL t_coup  
54    PARAMETER (t_coup=234.0)      ! Fraction d'aerosols lessivee par impaction
55        REAL, INTENT (out):: frac_impa(klon, klev)
56    ! Variables locales:  
57        ! Fraction d'aerosols lessivee par nucleation
58    INTEGER i, k, n, kk      REAL, INTENT (out):: frac_nucl(klon, klev)
59    REAL zqs(klon), zdqs(klon), zdelta, zcor, zcvm5  
60    REAL zrfl(klon), zrfln(klon), zqev, zqevt      REAL, INTENT (out):: prfl(klon, klev+1)
61    REAL zoliq(klon), zcond(klon), zq(klon), zqn(klon), zdelq      ! flux d'eau precipitante aux interfaces (kg/m2/s)
62    REAL ztglace, zt(klon)  
63    INTEGER nexpo ! exponentiel pour glace/eau                              REAL, INTENT (out):: psfl(klon, klev+1)
64    REAL zdz(klon), zrho(klon), ztot(klon), zrhol(klon)      ! flux d'eau precipitante aux interfaces (kg/m2/s)
65    REAL zchau(klon), zfroi(klon), zfice(klon), zneb(klon)  
66        REAL, INTENT (out):: rhcl(klon, klev) ! humidite relative en ciel clair
67    LOGICAL appel1er  
68    SAVE appel1er      ! Local:
69    
70    !---------------------------------------------------------------      REAL zct(klon), zcl(klon)
71    
72    !AA Variables traceurs:      ! Options du programme:
73    !AA  Provisoire !!! Parametres alpha du lessivage  
74    !AA  A priori on a 4 scavenging numbers possibles      REAL seuil_neb ! un nuage existe vraiment au-dela
75        PARAMETER (seuil_neb=0.001)
76    REAL a_tr_sca(4)  
77    SAVE a_tr_sca      INTEGER ninter ! sous-intervals pour la precipitation
78        PARAMETER (ninter=5)
79    ! Variables intermediaires      LOGICAL evap_prec ! evaporation de la pluie
80        PARAMETER (evap_prec=.TRUE.)
81    REAL zalpha_tr      REAL zpdf_sig(klon), zpdf_k(klon), zpdf_delta(klon)
82    REAL zfrac_lessi      REAL zpdf_a(klon), zpdf_b(klon), zpdf_e1(klon), zpdf_e2(klon)
83    REAL zprec_cond(klon)  
84    !AA      LOGICAL cpartiel ! condensation partielle
85    REAL zmair, zcpair, zcpeau      PARAMETER (cpartiel=.TRUE.)
86    !     Pour la conversion eau-neige      REAL t_coup
87    REAL zlh_solid(klon), zm_solid      PARAMETER (t_coup=234.0)
88    !IM  
89    INTEGER klevm1      INTEGER i, k, n, kk
90    !---------------------------------------------------------------      REAL zqs(klon), zdqs(klon), zdelta, zcor, zcvm5
91        REAL zrfl(klon), zrfln(klon), zqev, zqevt
92    ! Fonctions en ligne:      REAL zoliq(klon), zcond(klon), zq(klon), zqn(klon), zdelq
93        REAL ztglace, zt(klon)
94    REAL fallvs, fallvc ! vitesse de chute pour crystaux de glace            INTEGER nexpo ! exponentiel pour glace/eau
95    REAL zzz      REAL zdz(klon), zrho(klon), ztot(klon), zrhol(klon)
96        REAL zchau(klon), zfroi(klon), zfice(klon), zneb(klon)
97    fallvc(zzz) = 3.29/2.0*((zzz)**0.16)*ffallv_con  
98    fallvs(zzz) = 3.29/2.0*((zzz)**0.16)*ffallv_lsc      LOGICAL:: appel1er = .TRUE.
99    
100    DATA appel1er/ .TRUE./      ! Variables traceurs:
101    !ym      ! Provisoire !!! Parametres alpha du lessivage
102    zdelq = 0.0      ! A priori on a 4 scavenging numbers possibles
103    
104    IF (appel1er) THEN      REAL, save:: a_tr_sca(4)
105    
106       PRINT *, 'fisrtilp, ninter:', ninter      ! Variables intermediaires
107       PRINT *, 'fisrtilp, evap_prec:', evap_prec  
108       PRINT *, 'fisrtilp, cpartiel:', cpartiel      REAL zalpha_tr
109       IF (abs(dtime/float(ninter)-360.0)>0.001) THEN      REAL zfrac_lessi
110          PRINT *, 'fisrtilp: Ce n est pas prevu, voir Z.X.Li', dtime      REAL zprec_cond(klon)
111          PRINT *, 'Je prefere un sous-intervalle de 6 minutes'      REAL zmair, zcpair, zcpeau
112          !         stop 1      ! Pour la conversion eau-neige
113       END IF      REAL zlh_solid(klon), zm_solid
114       appel1er = .FALSE.  
115        ! Fonctions en ligne:
116       !AA initialiation provisoire  
117       a_tr_sca(1) = -0.5      REAL fallvs, fallvc ! vitesse de chute pour crystaux de glace
118       a_tr_sca(2) = -0.5      REAL zzz
119       a_tr_sca(3) = -0.5  
120       a_tr_sca(4) = -0.5      fallvc(zzz) = 3.29/2.0*((zzz)**0.16)*ffallv_con
121        fallvs(zzz) = 3.29/2.0*((zzz)**0.16)*ffallv_lsc
122       !AA Initialisation a 1 des coefs des fractions lessivees  
123        !---------------------------------------------------------------
124       DO k = 1, klev  
125          DO i = 1, klon      zdelq = 0.0
126             pfrac_nucl(i,k) = 1.  
127             pfrac_1nucl(i,k) = 1.      IF (appel1er) THEN
128             pfrac_impa(i,k) = 1.         PRINT *, 'fisrtilp, ninter:', ninter
129          END DO         PRINT *, 'fisrtilp, evap_prec:', evap_prec
130       END DO         PRINT *, 'fisrtilp, cpartiel:', cpartiel
131           IF (abs(dtime / real(ninter) - 360.) > 0.001) THEN
132              PRINT *, "fisrtilp : ce n'est pas prévu, voir Z. X. Li", dtime
133    END IF !  test sur appel1er            PRINT *, 'Je préfère un sous-intervalle de 6 minutes.'
134    !MAf Initialisation a 0 de zoliq         END IF
135    DO i = 1, klon         appel1er = .FALSE.
136       zoliq(i) = 0.  
137    END DO         ! initialiation provisoire
138    ! Determiner les nuages froids par leur temperature         a_tr_sca(1) = -0.5
139    !  nexpo regle la raideur de la transition eau liquide / eau glace.         a_tr_sca(2) = -0.5
140           a_tr_sca(3) = -0.5
141    ztglace = rtt - 15.0         a_tr_sca(4) = -0.5
142    nexpo = 6  
143    !cc      nexpo = 1         ! Initialisation a 1 des coefs des fractions lessivees
144           DO k = 1, klev
145    ! Initialiser les sorties:            DO i = 1, klon
146                 pfrac_nucl(i, k) = 1.
147    DO k = 1, klev + 1               pfrac_1nucl(i, k) = 1.
148       DO i = 1, klon               pfrac_impa(i, k) = 1.
149          prfl(i,k) = 0.0            END DO
150          psfl(i,k) = 0.0         END DO
151       END DO      END IF
152    END DO  
153        ! Initialisation a 0 de zoliq
154    DO k = 1, klev      DO i = 1, klon
155       DO i = 1, klon         zoliq(i) = 0.
156          d_t(i,k) = 0.0      END DO
157          d_q(i,k) = 0.0      ! Determiner les nuages froids par leur temperature
158          d_ql(i,k) = 0.0      ! nexpo regle la raideur de la transition eau liquide / eau glace.
159          rneb(i,k) = 0.0  
160          radliq(i,k) = 0.0      ztglace = rtt - 15.0
161          frac_nucl(i,k) = 1.      nexpo = 6
162          frac_impa(i,k) = 1.  
163       END DO      ! Initialiser les sorties:
164    END DO  
165    DO i = 1, klon      DO k = 1, klev + 1
166       rain(i) = 0.0         DO i = 1, klon
167       snow(i) = 0.0            prfl(i, k) = 0.0
168    END DO            psfl(i, k) = 0.0
169           END DO
170    ! Initialiser le flux de precipitation a zero      END DO
171    
172    DO i = 1, klon      DO k = 1, klev
173       zrfl(i) = 0.0         DO i = 1, klon
174       zneb(i) = seuil_neb            d_t(i, k) = 0.0
175    END DO            d_q(i, k) = 0.0
176              d_ql(i, k) = 0.0
177              rneb(i, k) = 0.0
178    !AA Pour plus de securite            radliq(i, k) = 0.0
179              frac_nucl(i, k) = 1.
180    zalpha_tr = 0.            frac_impa(i, k) = 1.
181    zfrac_lessi = 0.         END DO
182        END DO
183    !AA----------------------------------------------------------      DO i = 1, klon
184           rain(i) = 0.0
185    ! Boucle verticale (du haut vers le bas)         snow(i) = 0.0
186        END DO
187    !IM : klevm1  
188    klevm1 = klev - 1      ! Initialiser le flux de precipitation a zero
189    DO  k = klev, 1, -1  
190        DO i = 1, klon
191       !AA----------------------------------------------------------         zrfl(i) = 0.0
192           zneb(i) = seuil_neb
193       DO i = 1, klon      END DO
194          zt(i) = t(i,k)  
195          zq(i) = q(i,k)      ! Pour plus de securite
196       END DO  
197        zalpha_tr = 0.
198       ! Calculer la varition de temp. de l'air du a la chaleur sensible      zfrac_lessi = 0.
199       ! transporter par la pluie.  
200       ! Il resterait a rajouter cet effet de la chaleur sensible sur les      loop_vertical: DO k = klev, 1, -1
201       ! flux de surface, du a la diff. de temp. entre le 1er niveau et la         DO i = 1, klon
202       ! surface.            zt(i) = t(i, k)
203              zq(i) = q(i, k)
204       DO i = 1, klon         END DO
205          IF (k<=klevm1) THEN  
206             zmair = (paprs(i,k)-paprs(i,k+1))/rg         ! Calculer la varition de temp. de l'air du a la chaleur sensible
207             zcpair = rcpd*(1.0+rvtmp2*zq(i))         ! transporter par la pluie.
208             zcpeau = rcpd*rvtmp2         ! Il resterait a rajouter cet effet de la chaleur sensible sur les
209             zt(i) = ((t(i,k+1)+d_t(i,k+1))*zrfl(i)*dtime*zcpeau+zmair*zcpair* &         ! flux de surface, du a la diff. de temp. entre le 1er niveau et la
210                  zt(i))/(zmair*zcpair+zrfl(i)*dtime*zcpeau)         ! surface.
211             !C        WRITE (6,*) 'cppluie ', zt(i)-(t(i,k+1)+d_t(i,k+1))  
212          END IF         DO i = 1, klon
213       END DO            IF (k <= klev - 1) THEN
214                 zmair = (paprs(i, k)-paprs(i, k+1))/rg
215       ! Calculer l'evaporation de la precipitation               zcpair = rcpd*(1.0+rvtmp2*zq(i))
216                 zcpeau = rcpd*rvtmp2
217                 zt(i) = ((t(i, k + 1) + d_t(i, k + 1)) * zrfl(i) * dtime &
218                      * zcpeau + zmair * zcpair* zt(i)) &
219       IF (evap_prec) THEN                    / (zmair * zcpair + zrfl(i) * dtime * zcpeau)
220          DO i = 1, klon            END IF
221             IF (zrfl(i)>0.) THEN         END DO
222                IF (thermcep) THEN  
223                   zdelta = max(0.,sign(1.,rtt-zt(i)))         IF (evap_prec) THEN
224                   zqs(i) = r2es*foeew(zt(i),zdelta)/pplay(i,k)            ! Calculer l'evaporation de la precipitation
225                   zqs(i) = min(0.5,zqs(i))            DO i = 1, klon
226                   zcor = 1./(1.-retv*zqs(i))               IF (zrfl(i)>0.) THEN
227                   zqs(i) = zqs(i)*zcor                  IF (thermcep) THEN
228                ELSE                     zdelta = max(0., sign(1., rtt-zt(i)))
229                   IF (zt(i)<t_coup) THEN                     zqs(i) = r2es*foeew(zt(i), zdelta)/pplay(i, k)
230                      zqs(i) = qsats(zt(i))/pplay(i,k)                     zqs(i) = min(0.5, zqs(i))
231                   ELSE                     zcor = 1./(1.-retv*zqs(i))
232                      zqs(i) = qsatl(zt(i))/pplay(i,k)                     zqs(i) = zqs(i)*zcor
233                   END IF                  ELSE
234                END IF                     IF (zt(i)<t_coup) THEN
235                zqev = max(0.0,(zqs(i)-zq(i))*zneb(i))                        zqs(i) = qsats(zt(i))/pplay(i, k)
236                zqevt = coef_eva*(1.0-zq(i)/zqs(i))*sqrt(zrfl(i))* &                     ELSE
237                     (paprs(i,k)-paprs(i,k+1))/pplay(i,k)*zt(i)*rd/rg                        zqs(i) = qsatl(zt(i))/pplay(i, k)
238                zqevt = max(0.0,min(zqevt,zrfl(i)))*rg*dtime/ &                     END IF
239                     (paprs(i,k)-paprs(i,k+1))                  END IF
240                zqev = min(zqev,zqevt)                  zqev = max(0.0, (zqs(i)-zq(i))*zneb(i))
241                zrfln(i) = zrfl(i) - zqev*(paprs(i,k)-paprs(i,k+1))/rg/dtime                  zqevt = coef_eva*(1.0-zq(i)/zqs(i))*sqrt(zrfl(i))* &
242                         (paprs(i, k)-paprs(i, k+1))/pplay(i, k)*zt(i)*rd/rg
243                ! pour la glace, on réévapore toute la précip dans la couche du dessous                  zqevt = max(0.0, min(zqevt, zrfl(i)))*rg*dtime/ &
244                ! la glace venant de la couche du dessus est simplement dans la couche                       (paprs(i, k)-paprs(i, k+1))
245                ! du dessous.                  zqev = min(zqev, zqevt)
246                    zrfln(i) = zrfl(i) - zqev*(paprs(i, k)-paprs(i, k+1))/rg/dtime
247                IF (zt(i)<t_coup .AND. reevap_ice) zrfln(i) = 0.  
248                    ! pour la glace, on réévapore toute la précip dans la
249                zq(i) = zq(i) - (zrfln(i)-zrfl(i))*(rg/(paprs(i,k)-paprs(i, &                  ! couche du dessous la glace venant de la couche du
250                     k+1)))*dtime                  ! dessus est simplement dans la couche du dessous.
251                zt(i) = zt(i) + (zrfln(i)-zrfl(i))*(rg/(paprs(i,k)-paprs(i, &  
252                     k+1)))*dtime*rlvtt/rcpd/(1.0+rvtmp2*zq(i))                  IF (zt(i)<t_coup .AND. reevap_ice) zrfln(i) = 0.
253                zrfl(i) = zrfln(i)  
254             END IF                  zq(i) = zq(i) - (zrfln(i)-zrfl(i))*(rg/(paprs(i, k)-paprs(i, &
255          END DO                       k+1)))*dtime
256       END IF                  zt(i) = zt(i) + (zrfln(i)-zrfl(i))*(rg/(paprs(i, k)-paprs(i, &
257                         k+1)))*dtime*rlvtt/rcpd/(1.0+rvtmp2*zq(i))
258       ! Calculer Qs et L/Cp*dQs/dT:                  zrfl(i) = zrfln(i)
259                 END IF
260       IF (thermcep) THEN            END DO
261          DO i = 1, klon         END IF
262             zdelta = max(0.,sign(1.,rtt-zt(i)))  
263             zcvm5 = r5les*rlvtt*(1.-zdelta) + r5ies*rlstt*zdelta         ! Calculer Qs et L/Cp*dQs/dT:
264             zcvm5 = zcvm5/rcpd/(1.0+rvtmp2*zq(i))  
265             zqs(i) = r2es*foeew(zt(i),zdelta)/pplay(i,k)         IF (thermcep) THEN
266             zqs(i) = min(0.5,zqs(i))            DO i = 1, klon
267             zcor = 1./(1.-retv*zqs(i))               zdelta = max(0., sign(1., rtt-zt(i)))
268             zqs(i) = zqs(i)*zcor               zcvm5 = r5les*rlvtt*(1.-zdelta) + r5ies*rlstt*zdelta
269             zdqs(i) = foede(zt(i),zdelta,zcvm5,zqs(i),zcor)               zcvm5 = zcvm5/rcpd/(1.0+rvtmp2*zq(i))
270          END DO               zqs(i) = r2es*foeew(zt(i), zdelta)/pplay(i, k)
271       ELSE               zqs(i) = min(0.5, zqs(i))
272          DO i = 1, klon               zcor = 1./(1.-retv*zqs(i))
273             IF (zt(i)<t_coup) THEN               zqs(i) = zqs(i)*zcor
274                zqs(i) = qsats(zt(i))/pplay(i,k)               zdqs(i) = foede(zt(i), zdelta, zcvm5, zqs(i), zcor)
275                zdqs(i) = dqsats(zt(i),zqs(i))            END DO
276             ELSE         ELSE
277                zqs(i) = qsatl(zt(i))/pplay(i,k)            DO i = 1, klon
278                zdqs(i) = dqsatl(zt(i),zqs(i))               IF (zt(i)<t_coup) THEN
279             END IF                  zqs(i) = qsats(zt(i))/pplay(i, k)
280          END DO                  zdqs(i) = dqsats(zt(i), zqs(i))
281       END IF               ELSE
282                    zqs(i) = qsatl(zt(i))/pplay(i, k)
283       ! Determiner la condensation partielle et calculer la quantite                  zdqs(i) = dqsatl(zt(i), zqs(i))
284       ! de l'eau condensee:               END IF
285              END DO
286       IF (cpartiel) THEN         END IF
287    
288          !        print*,'Dans partiel k=',k         ! Determiner la condensation partielle et calculer la quantite
289           ! de l'eau condensee:
290          !   Calcul de l'eau condensee et de la fraction nuageuse et de l'eau  
291          !   nuageuse a partir des PDF de Sandrine Bony.         IF (cpartiel) THEN
292          !   rneb  : fraction nuageuse            ! Calcul de l'eau condensee et de la fraction nuageuse et de l'eau
293          !   zqn   : eau totale dans le nuage            ! nuageuse a partir des PDF de Sandrine Bony.
294          !   zcond : eau condensee moyenne dans la maille.            ! rneb : fraction nuageuse
295          !           on prend en compte le réchauffement qui diminue la partie condensee            ! zqn : eau totale dans le nuage
296              ! zcond : eau condensee moyenne dans la maille.
297          !   Version avec les raqts  
298              ! on prend en compte le réchauffement qui diminue
299          IF (iflag_pdf==0) THEN            ! la partie condensée
300    
301             DO i = 1, klon            ! Version avec les ratqs
302                zdelq = min(ratqs(i,k),0.99)*zq(i)  
303                rneb(i,k) = (zq(i)+zdelq-zqs(i))/(2.0*zdelq)            IF (iflag_pdf==0) THEN
304                zqn(i) = (zq(i)+zdelq+zqs(i))/2.0               DO i = 1, klon
305             END DO                  zdelq = min(ratqs(i, k), 0.99)*zq(i)
306                    rneb(i, k) = (zq(i)+zdelq-zqs(i))/(2.0*zdelq)
307          ELSE                  zqn(i) = (zq(i)+zdelq+zqs(i))/2.0
308                 END DO
309             !   Version avec les nouvelles PDFs.            ELSE
310             DO i = 1, klon               ! Version avec les nouvelles PDFs.
311                IF (zq(i)<1.E-15) THEN               DO i = 1, klon
312                   !C Lionel GUEZ                print*,'ZQ(',i,',',k,')=',zq(i)                  IF (zq(i) < 1E-15) THEN
313                   zq(i) = 1.E-15                     zq(i) = 1E-15
314                END IF                  END IF
315             END DO               END DO
316             DO i = 1, klon               DO i = 1, klon
317                zpdf_sig(i) = ratqs(i,k)*zq(i)                  zpdf_sig(i) = ratqs(i, k)*zq(i)
318                zpdf_k(i) = -sqrt(log(1.+(zpdf_sig(i)/zq(i))**2))                  zpdf_k(i) = -sqrt(log(1.+(zpdf_sig(i)/zq(i))**2))
319                zpdf_delta(i) = log(zq(i)/zqs(i))                  zpdf_delta(i) = log(zq(i)/zqs(i))
320                zpdf_a(i) = zpdf_delta(i)/(zpdf_k(i)*sqrt(2.))                  zpdf_a(i) = zpdf_delta(i)/(zpdf_k(i)*sqrt(2.))
321                zpdf_b(i) = zpdf_k(i)/(2.*sqrt(2.))                  zpdf_b(i) = zpdf_k(i)/(2.*sqrt(2.))
322                zpdf_e1(i) = zpdf_a(i) - zpdf_b(i)                  zpdf_e1(i) = zpdf_a(i) - zpdf_b(i)
323                zpdf_e1(i) = sign(min(abs(zpdf_e1(i)),5.),zpdf_e1(i))                  zpdf_e1(i) = sign(min(abs(zpdf_e1(i)), 5.), zpdf_e1(i))
324                zpdf_e1(i) = 1. - nr_erf(zpdf_e1(i))                  zpdf_e1(i) = 1. - nr_erf(zpdf_e1(i))
325                zpdf_e2(i) = zpdf_a(i) + zpdf_b(i)                  zpdf_e2(i) = zpdf_a(i) + zpdf_b(i)
326                zpdf_e2(i) = sign(min(abs(zpdf_e2(i)),5.),zpdf_e2(i))                  zpdf_e2(i) = sign(min(abs(zpdf_e2(i)), 5.), zpdf_e2(i))
327                zpdf_e2(i) = 1. - nr_erf(zpdf_e2(i))                  zpdf_e2(i) = 1. - nr_erf(zpdf_e2(i))
328                IF (zpdf_e1(i)<1.E-10) THEN                  IF (zpdf_e1(i)<1.E-10) THEN
329                   rneb(i,k) = 0.                     rneb(i, k) = 0.
330                   zqn(i) = zqs(i)                     zqn(i) = zqs(i)
331                ELSE                  ELSE
332                   rneb(i,k) = 0.5*zpdf_e1(i)                     rneb(i, k) = 0.5*zpdf_e1(i)
333                   zqn(i) = zq(i)*zpdf_e2(i)/zpdf_e1(i)                     zqn(i) = zq(i)*zpdf_e2(i)/zpdf_e1(i)
334                END IF                  END IF
335                 END DO
336             END DO            END IF
337    
338              DO i = 1, klon
339          END IF               IF (rneb(i, k)<=0.0) zqn(i) = 0.0
340          ! iflag_pdf                                                             IF (rneb(i, k)>=1.0) zqn(i) = zq(i)
341          DO i = 1, klon               rneb(i, k) = max(0., min(1., rneb(i, k)))
342             IF (rneb(i,k)<=0.0) zqn(i) = 0.0               ! On ne divise pas par 1 + zdqs pour forcer à avoir l'eau
343             IF (rneb(i,k)>=1.0) zqn(i) = zq(i)               ! prédite par la convection. Attention : il va falloir
344             rneb(i,k) = max(0.0,min(1.0,rneb(i,k)))               ! verifier tout ca.
345             !           zcond(i) = MAX(0.0,zqn(i)-zqs(i))*rneb(i,k)/(1.+zdqs(i))               zcond(i) = max(0., zqn(i)-zqs(i))*rneb(i, k)
346             !  On ne divise pas par 1+zdqs pour forcer a avoir l'eau predite par               rhcl(i, k) = (zqs(i)+zq(i)-zdelq)/2./zqs(i)
347             !  la convection.               IF (rneb(i, k) <= 0.) rhcl(i, k) = zq(i) / zqs(i)
348             !  ATTENTION !!! Il va falloir verifier tout ca.               IF (rneb(i, k) >= 1.) rhcl(i, k) = 1.
349             zcond(i) = max(0.0,zqn(i)-zqs(i))*rneb(i,k)            END DO
350             !           print*,'ZDQS ',zdqs(i)         ELSE
351             !--Olivier            DO i = 1, klon
352             rhcl(i,k) = (zqs(i)+zq(i)-zdelq)/2./zqs(i)               IF (zq(i)>zqs(i)) THEN
353             IF (rneb(i,k)<=0.0) rhcl(i,k) = zq(i)/zqs(i)                  rneb(i, k) = 1.0
354             IF (rneb(i,k)>=1.0) rhcl(i,k) = 1.0               ELSE
355             !--fin                  rneb(i, k) = 0.0
356          END DO               END IF
357       ELSE               zcond(i) = max(0.0, zq(i)-zqs(i))/(1.+zdqs(i))
358          DO i = 1, klon            END DO
359             IF (zq(i)>zqs(i)) THEN         END IF
360                rneb(i,k) = 1.0  
361             ELSE         DO i = 1, klon
362                rneb(i,k) = 0.0            zq(i) = zq(i) - zcond(i)
363             END IF            zt(i) = zt(i) + zcond(i)*rlvtt/rcpd/(1.0+rvtmp2*zq(i))
364             zcond(i) = max(0.0,zq(i)-zqs(i))/(1.+zdqs(i))         END DO
365          END DO  
366       END IF         ! Partager l'eau condensee en precipitation et eau liquide nuageuse
367    
368       DO i = 1, klon         DO i = 1, klon
369          zq(i) = zq(i) - zcond(i)            IF (rneb(i, k)>0.0) THEN
370          !         zt(i) = zt(i) + zcond(i) * RLVTT/RCPD               zoliq(i) = zcond(i)
371          zt(i) = zt(i) + zcond(i)*rlvtt/rcpd/(1.0+rvtmp2*zq(i))               zrho(i) = pplay(i, k)/zt(i)/rd
372       END DO               zdz(i) = (paprs(i, k)-paprs(i, k+1))/(zrho(i)*rg)
373                 zfice(i) = 1.0 - (zt(i)-ztglace)/(273.13-ztglace)
374       ! Partager l'eau condensee en precipitation et eau liquide nuageuse               zfice(i) = min(max(zfice(i), 0.0), 1.0)
375                 zfice(i) = zfice(i)**nexpo
376       DO i = 1, klon               zneb(i) = max(rneb(i, k), seuil_neb)
377          IF (rneb(i,k)>0.0) THEN               radliq(i, k) = zoliq(i)/real(ninter+1)
378             zoliq(i) = zcond(i)            END IF
379             zrho(i) = pplay(i,k)/zt(i)/rd         END DO
380             zdz(i) = (paprs(i,k)-paprs(i,k+1))/(zrho(i)*rg)  
381             zfice(i) = 1.0 - (zt(i)-ztglace)/(273.13-ztglace)         DO n = 1, ninter
382             zfice(i) = min(max(zfice(i),0.0),1.0)            DO i = 1, klon
383             zfice(i) = zfice(i)**nexpo               IF (rneb(i, k)>0.0) THEN
384             zneb(i) = max(rneb(i,k),seuil_neb)                  zrhol(i) = zrho(i)*zoliq(i)/zneb(i)
385             radliq(i,k) = zoliq(i)/float(ninter+1)  
386          END IF                  IF (ptconv(i, k)) THEN
387       END DO                     zcl(i) = cld_lc_con
388                       zct(i) = 1./cld_tau_con
389       DO n = 1, ninter                  ELSE
390          DO i = 1, klon                     zcl(i) = cld_lc_lsc
391             IF (rneb(i,k)>0.0) THEN                     zct(i) = 1./cld_tau_lsc
392                zrhol(i) = zrho(i)*zoliq(i)/zneb(i)                  END IF
393                    ! quantité d'eau à élminier.
394                IF (ptconv(i,k)) THEN                  zchau(i) = zct(i)*dtime/real(ninter)*zoliq(i)* &
395                   zcl(i) = cld_lc_con                       (1.0-exp(-(zoliq(i)/zneb(i)/zcl(i))**2))*(1.-zfice(i))
396                   zct(i) = 1./cld_tau_con                  ! meme chose pour la glace.
397                ELSE                  IF (ptconv(i, k)) THEN
398                   zcl(i) = cld_lc_lsc                     zfroi(i) = dtime/real(ninter)/zdz(i)*zoliq(i)* &
399                   zct(i) = 1./cld_tau_lsc                          fallvc(zrhol(i))*zfice(i)
400                END IF                  ELSE
401                !  quantité d'eau à élminier.                     zfroi(i) = dtime/real(ninter)/zdz(i)*zoliq(i)* &
402                zchau(i) = zct(i)*dtime/float(ninter)*zoliq(i)* &                          fallvs(zrhol(i))*zfice(i)
403                     (1.0-exp(-(zoliq(i)/zneb(i)/zcl(i))**2))*(1.-zfice(i))                  END IF
404                !  meme chose pour la glace.                  ztot(i) = zchau(i) + zfroi(i)
405                IF (ptconv(i,k)) THEN                  IF (zneb(i)==seuil_neb) ztot(i) = 0.0
406                   zfroi(i) = dtime/float(ninter)/zdz(i)*zoliq(i)* &                  ztot(i) = min(max(ztot(i), 0.0), zoliq(i))
407                        fallvc(zrhol(i))*zfice(i)                  zoliq(i) = max(zoliq(i)-ztot(i), 0.0)
408                ELSE                  radliq(i, k) = radliq(i, k) + zoliq(i)/real(ninter+1)
409                   zfroi(i) = dtime/float(ninter)/zdz(i)*zoliq(i)* &               END IF
410                        fallvs(zrhol(i))*zfice(i)            END DO
411                END IF         END DO
412                ztot(i) = zchau(i) + zfroi(i)  
413                IF (zneb(i)==seuil_neb) ztot(i) = 0.0         DO i = 1, klon
414                ztot(i) = min(max(ztot(i),0.0),zoliq(i))            IF (rneb(i, k)>0.0) THEN
415                zoliq(i) = max(zoliq(i)-ztot(i),0.0)               d_ql(i, k) = zoliq(i)
416                radliq(i,k) = radliq(i,k) + zoliq(i)/float(ninter+1)               zrfl(i) = zrfl(i) + max(zcond(i) - zoliq(i), 0.) &
417             END IF                    * (paprs(i, k) - paprs(i, k + 1)) / (rg * dtime)
418          END DO            END IF
419       END DO            IF (zt(i)<rtt) THEN
420                 psfl(i, k) = zrfl(i)
421       DO i = 1, klon            ELSE
422          IF (rneb(i,k)>0.0) THEN               prfl(i, k) = zrfl(i)
423             d_ql(i,k) = zoliq(i)            END IF
424             zrfl(i) = zrfl(i) + max(zcond(i)-zoliq(i),0.0)*(paprs(i,k)-paprs(i &         END DO
425                  ,k+1))/(rg*dtime)  
426          END IF         ! Calculer les tendances de q et de t:
427          IF (zt(i)<rtt) THEN         DO i = 1, klon
428             psfl(i,k) = zrfl(i)            d_q(i, k) = zq(i) - q(i, k)
429          ELSE            d_t(i, k) = zt(i) - t(i, k)
430             prfl(i,k) = zrfl(i)         END DO
431          END IF  
432       END DO         ! Calcul du lessivage stratiforme
433           DO i = 1, klon
434       ! Calculer les tendances de q et de t:            zprec_cond(i) = max(zcond(i)-zoliq(i), 0.0)* &
435                   (paprs(i, k)-paprs(i, k+1))/rg
436       DO i = 1, klon            IF (rneb(i, k)>0.0 .AND. zprec_cond(i)>0.) THEN
437          d_q(i,k) = zq(i) - q(i,k)               ! lessivage nucleation LMD5 dans la couche elle-meme
438          d_t(i,k) = zt(i) - t(i,k)               IF (t(i, k)>=ztglace) THEN
439       END DO                  zalpha_tr = a_tr_sca(3)
440                 ELSE
441       !AA--------------- Calcul du lessivage stratiforme  -------------                  zalpha_tr = a_tr_sca(4)
442                 END IF
443       DO i = 1, klon               zfrac_lessi = 1. - exp(zalpha_tr*zprec_cond(i)/zneb(i))
444          zprec_cond(i) = max(zcond(i)-zoliq(i),0.0)* &               pfrac_nucl(i, k) = pfrac_nucl(i, k)*(1.-zneb(i)*zfrac_lessi)
445               (paprs(i,k)-paprs(i,k+1))/rg               frac_nucl(i, k) = 1. - zneb(i)*zfrac_lessi
446          IF (rneb(i,k)>0.0 .AND. zprec_cond(i)>0.) THEN  
447             !AA lessivage nucleation LMD5 dans la couche elle-meme               ! nucleation avec un facteur -1 au lieu de -0.5
448             IF (t(i,k)>=ztglace) THEN               zfrac_lessi = 1. - exp(-zprec_cond(i)/zneb(i))
449                zalpha_tr = a_tr_sca(3)               pfrac_1nucl(i, k) = pfrac_1nucl(i, k)*(1.-zneb(i)*zfrac_lessi)
450             ELSE            END IF
451                zalpha_tr = a_tr_sca(4)         END DO
452             END IF  
453             zfrac_lessi = 1. - exp(zalpha_tr*zprec_cond(i)/zneb(i))         ! Lessivage par impaction dans les couches en-dessous
454             pfrac_nucl(i,k) = pfrac_nucl(i,k)*(1.-zneb(i)*zfrac_lessi)         ! boucle sur i
455             frac_nucl(i,k) = 1. - zneb(i)*zfrac_lessi         DO kk = k - 1, 1, -1
456              DO i = 1, klon
457             ! nucleation avec un facteur -1 au lieu de -0.5               IF (rneb(i, k)>0. .AND. zprec_cond(i)>0.) THEN
458             zfrac_lessi = 1. - exp(-zprec_cond(i)/zneb(i))                  IF (t(i, kk)>=ztglace) THEN
459             pfrac_1nucl(i,k) = pfrac_1nucl(i,k)*(1.-zneb(i)*zfrac_lessi)                     zalpha_tr = a_tr_sca(1)
460          END IF                  ELSE
461                       zalpha_tr = a_tr_sca(2)
462                    END IF
463       END DO                  zfrac_lessi = 1. - exp(zalpha_tr*zprec_cond(i)/zneb(i))
464       !AA Lessivage par impaction dans les couches en-dessous                  pfrac_impa(i, kk) = pfrac_impa(i, kk)*(1.-zneb(i)*zfrac_lessi)
465       ! boucle sur i                                                          frac_impa(i, kk) = 1. - zneb(i)*zfrac_lessi
466       DO kk = k - 1, 1, -1               END IF
467          DO i = 1, klon            END DO
468             IF (rneb(i,k)>0.0 .AND. zprec_cond(i)>0.) THEN         END DO
469                IF (t(i,kk)>=ztglace) THEN      end DO loop_vertical
470                   zalpha_tr = a_tr_sca(1)  
471                ELSE      ! Pluie ou neige au sol selon la temperature de la 1ere couche
472                   zalpha_tr = a_tr_sca(2)  
473                END IF      DO i = 1, klon
474                zfrac_lessi = 1. - exp(zalpha_tr*zprec_cond(i)/zneb(i))         IF ((t(i, 1)+d_t(i, 1))<rtt) THEN
475                pfrac_impa(i,kk) = pfrac_impa(i,kk)*(1.-zneb(i)*zfrac_lessi)            snow(i) = zrfl(i)
476                frac_impa(i,kk) = 1. - zneb(i)*zfrac_lessi            zlh_solid(i) = rlstt - rlvtt
477             END IF         ELSE
478          END DO            rain(i) = zrfl(i)
479       END DO            zlh_solid(i) = 0.
480           END IF
481       !AA----------------------------------------------------------      END DO
482       !                     FIN DE BOUCLE SUR K  
483    end DO      ! For energy conservation: when snow is present, the solification
484        ! latent heat is considered.
485    !AA-----------------------------------------------------------      DO k = 1, klev
486           DO i = 1, klon
487    ! Pluie ou neige au sol selon la temperature de la 1ere couche            zcpair = rcpd*(1.0+rvtmp2*(q(i, k)+d_q(i, k)))
488              zmair = (paprs(i, k)-paprs(i, k+1))/rg
489    DO i = 1, klon            zm_solid = (prfl(i, k)-prfl(i, k+1)+psfl(i, k)-psfl(i, k+1))*dtime
490       IF ((t(i,1)+d_t(i,1))<rtt) THEN            d_t(i, k) = d_t(i, k) + zlh_solid(i)*zm_solid/(zcpair*zmair)
491          snow(i) = zrfl(i)         END DO
492          zlh_solid(i) = rlstt - rlvtt      END DO
      ELSE  
         rain(i) = zrfl(i)  
         zlh_solid(i) = 0.  
      END IF  
   END DO  
   
   ! For energy conservation : when snow is present, the solification  
   ! latent heat is considered.  
   DO k = 1, klev  
      DO i = 1, klon  
         zcpair = rcpd*(1.0+rvtmp2*(q(i,k)+d_q(i,k)))  
         zmair = (paprs(i,k)-paprs(i,k+1))/rg  
         zm_solid = (prfl(i,k)-prfl(i,k+1)+psfl(i,k)-psfl(i,k+1))*dtime  
         d_t(i,k) = d_t(i,k) + zlh_solid(i)*zm_solid/(zcpair*zmair)  
      END DO  
   END DO  
493    
494  END SUBROUTINE fisrtilp    END SUBROUTINE fisrtilp
495    
496    end module fisrtilp_m

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