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revision 82 by guez, Wed Mar 5 14:57:53 2014 UTC revision 104 by guez, Thu Sep 4 10:05:52 2014 UTC
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1  !  module stdlevvar_m
2  ! $Header: /home/cvsroot/LMDZ4/libf/phylmd/stdlevvar.F90,v 1.3 2005/05/25 13:10:09 fairhead Exp $  
3  !   IMPLICIT NONE
4        SUBROUTINE stdlevvar(klon, knon, nsrf, zxli, &  
5                             u1, v1, t1, q1, z1, &  contains
6                             ts1, qsurf, rugos, psol, pat1, &  
7                             t_2m, q_2m, t_10m, q_10m, u_10m, ustar)    SUBROUTINE stdlevvar(klon, knon, nsrf, zxli, u1, v1, t1, q1, z1, ts1, &
8        use SUPHEC_M         qsurf, rugos, psol, pat1, t_2m, q_2m, t_10m, q_10m, u_10m, ustar)
9              use yoethf_m  
10        IMPLICIT NONE      ! From LMDZ4/libf/phylmd/stdlevvar.F90, version 1.3 2005/05/25 13:10:09
11  !-------------------------------------------------------------------------  
12  !      USE suphec_m, ONLY: rg, rkappa
13  ! Objet : calcul de la temperature et l'humidite relative a 2m et du  
14  !         module du vent a 10m a partir des relations de Dyer-Businger et      ! Objet : calcul de la température et de l'humidité relative à 2 m
15  !         des equations de Louis.      ! et du module du vent à 10 m à partir des relations de
16  !      ! Dyer-Businger et des équations de Louis.
17  ! Reference : Hess, Colman et McAvaney (1995)          
18  !      ! Reference: Hess, Colman and McAvaney (1995)
19  ! I. Musat, 01.07.2002  
20  !      ! Author: I. Musat, 01.07.2002
21  !AM On rajoute en sortie t et q a 10m pr le calcule d'hbtm2 dans clmain  
22  !      INTEGER, intent(in):: klon
23  !-------------------------------------------------------------------------      ! dimension de la grille physique (= nb_pts_latitude X nb_pts_longitude)
24  !  
25  ! klon----input-I- dimension de la grille physique (= nb_pts_latitude X nb_pts_longitude)      INTEGER, intent(in):: knon, nsrf
26  ! knon----input-I- nombre de points pour un type de surface      ! knon----input-I- nombre de points pour un type de surface
27  ! nsrf----input-I- indice pour le type de surface; voir indicesol.inc      ! nsrf----input-I- indice pour le type de surface; voir indicesol.inc
28  ! zxli----input-L- TRUE si calcul des cdrags selon Laurent Li      LOGICAL, intent(in):: zxli
29  ! u1------input-R- vent zonal au 1er niveau du modele      ! zxli----input-L- TRUE si calcul des cdrags selon Laurent Li
30  ! v1------input-R- vent meridien au 1er niveau du modele      REAL, dimension(klon), intent(in):: u1, v1, t1, q1, z1, ts1
31  ! t1------input-R- temperature de l'air au 1er niveau du modele      ! u1------input-R- vent zonal au 1er niveau du modele
32  ! q1------input-R- humidite relative au 1er niveau du modele      ! v1------input-R- vent meridien au 1er niveau du modele
33  ! z1------input-R- geopotentiel au 1er niveau du modele      ! t1------input-R- temperature de l'air au 1er niveau du modele
34  ! ts1-----input-R- temperature de l'air a la surface      ! q1------input-R- humidite relative au 1er niveau du modele
35  ! qsurf---input-R- humidite relative a la surface      ! z1------input-R- geopotentiel au 1er niveau du modele
36  ! rugos---input-R- rugosite      ! ts1-----input-R- temperature de l'air a la surface
37  ! psol----input-R- pression au sol      REAL, dimension(klon), intent(in):: qsurf, rugos
38  ! pat1----input-R- pression au 1er niveau du modele       ! qsurf---input-R- humidite relative a la surface
39  !      ! rugos---input-R- rugosite
40  ! t_2m---output-R- temperature de l'air a 2m     REAL, dimension(klon), intent(in):: psol, pat1
41  ! q_2m---output-R- humidite relative a 2m      ! psol----input-R- pression au sol
42  ! u_10m--output-R- vitesse du vent a 10m      ! pat1----input-R- pression au 1er niveau du modele
43  !AM  
44  ! t_10m--output-R- temperature de l'air a 10m      REAL, dimension(klon), intent(out):: t_2m, q_2m, t_10m, q_10m
45  ! q_10m--output-R- humidite specifique a 10m      ! t_2m---output-R- temperature de l'air a 2m
46  ! ustar--output-R- u*      ! q_2m---output-R- humidite relative a 2m
47  !      ! t_10m--output-R- temperature de l'air a 10m
48        INTEGER, intent(in) :: klon, knon, nsrf      ! q_10m--output-R- humidite specifique a 10m
49        LOGICAL, intent(in) :: zxli      REAL, dimension(klon), intent(out):: u_10m
50        REAL, dimension(klon), intent(in) :: u1, v1, t1, q1, z1, ts1      ! u_10m--output-R- vitesse du vent a 10m
51        REAL, dimension(klon), intent(in) :: qsurf, rugos      REAL, intent(out):: ustar(klon) ! u*
52        REAL, dimension(klon), intent(in) :: psol, pat1  
53  !      ! Local:
54        REAL, dimension(klon), intent(out) :: t_2m, q_2m, ustar  
55        REAL, dimension(klon), intent(out) :: u_10m, t_10m, q_10m      ! RKAR : constante de von Karman
56  !-------------------------------------------------------------------------      REAL, PARAMETER:: RKAR=0.40
57  !IM PLUS      ! niter : nombre iterations calcul "corrector"
58  !      INTEGER, parameter:: niter=2, ncon=niter-1
59  ! Quelques constantes et options:  
60  !      ! Variables locales
61  ! RKAR : constante de von Karman      INTEGER i, n
62        REAL, PARAMETER :: RKAR=0.40      REAL zref
63  ! niter : nombre iterations calcul "corrector"      REAL, dimension(klon):: speed
64  !     INTEGER, parameter :: niter=6, ncon=niter-1      ! tpot : temperature potentielle
65        INTEGER, parameter :: niter=2, ncon=niter-1      REAL, dimension(klon):: tpot
66  !      REAL, dimension(klon):: zri1, cdran
67  ! Variables locales      REAL cdram(klon), cdrah(klon)
68        INTEGER :: i, n      ! ri1 : nb. de Richardson entre la surface --> la 1ere couche
69        REAL :: zref      REAL, dimension(klon):: ri1
70        REAL, dimension(klon) :: speed      REAL, dimension(klon):: testar, qstar
71  ! tpot : temperature potentielle      REAL, dimension(klon):: zdte, zdq
72        REAL, dimension(klon) :: tpot      ! lmon : longueur de Monin-Obukhov selon Hess, Colman and McAvaney
73        REAL, dimension(klon) :: zri1, cdran      DOUBLE PRECISION, dimension(klon):: lmon
74        REAL, dimension(klon) :: cdram, cdrah      DOUBLE PRECISION, parameter:: eps=1.0D-20
75  ! ri1 : nb. de Richardson entre la surface --> la 1ere couche      REAL, dimension(klon):: delu, delte, delq
76        REAL, dimension(klon) :: ri1      REAL, dimension(klon):: u_zref, te_zref, q_zref
77        REAL, dimension(klon) :: testar, qstar      REAL, dimension(klon):: temp, pref
78        REAL, dimension(klon) :: zdte, zdq        LOGICAL okri
79  ! lmon : longueur de Monin-Obukhov selon Hess, Colman and McAvaney      REAL, dimension(klon):: u_zref_p, temp_p, q_zref_p
80        DOUBLE PRECISION, dimension(klon) :: lmon      !convertgence
81        DOUBLE PRECISION, parameter :: eps=1.0D-20      REAL, dimension(klon):: te_zref_con, q_zref_con
82        REAL, dimension(klon) :: delu, delte, delq      REAL, dimension(klon):: u_zref_c, temp_c, q_zref_c
83        REAL, dimension(klon) :: u_zref, te_zref, q_zref        REAL, dimension(klon):: ok_pred, ok_corr
84        REAL, dimension(klon) :: temp, pref  
85        LOGICAL :: okri      !-------------------------------------------------------------------------
86        REAL, dimension(klon) :: u_zref_p, te_zref_p, temp_p, q_zref_p  
87  !convertgence      DO i=1, knon
       REAL, dimension(klon) :: te_zref_con, q_zref_con  
       REAL, dimension(klon) :: u_zref_c, te_zref_c, temp_c, q_zref_c  
       REAL, dimension(klon) :: ok_pred, ok_corr  
 !     REAL, dimension(klon) :: conv_te, conv_q  
 !-------------------------------------------------------------------------  
       DO i=1, knon  
88         speed(i)=SQRT(u1(i)**2+v1(i)**2)         speed(i)=SQRT(u1(i)**2+v1(i)**2)
89         ri1(i) = 0.0         ri1(i) = 0.0
90        ENDDO      ENDDO
91  !  
92        okri=.FALSE.      okri=.FALSE.
93        CALL coefcdrag(klon, knon, nsrf, zxli, &      CALL coefcdrag(klon, knon, nsrf, zxli, speed, t1, q1, z1, psol, ts1, &
94   &                   speed, t1, q1, z1, psol, &           qsurf, rugos, okri, ri1, cdram, cdrah, cdran, zri1, pref)
95   &                   ts1, qsurf, rugos, okri, ri1,  &          
96   &                   cdram, cdrah, cdran, zri1, pref)                  ! Star variables
97  !  
98  !---------Star variables----------------------------------------------------      DO i = 1, knon
99  !         ri1(i) = zri1(i)
100        DO i = 1, knon         tpot(i) = t1(i)* (psol(i)/pat1(i))**RKAPPA
101          ri1(i) = zri1(i)         ustar(i) = sqrt(cdram(i) * speed(i) * speed(i))
102          tpot(i) = t1(i)* (psol(i)/pat1(i))**RKAPPA         zdte(i) = tpot(i) - ts1(i)
103          ustar(i) = sqrt(cdram(i) * speed(i) * speed(i))         zdq(i) = max(q1(i), 0.0) - max(qsurf(i), 0.0)
104          zdte(i) = tpot(i) - ts1(i)  
105          zdq(i) = max(q1(i),0.0) - max(qsurf(i),0.0)         zdte(i) = sign(max(abs(zdte(i)), 1.e-10), zdte(i))
106  !  
107  !         testar(i) = (cdrah(i) * zdte(i) * speed(i))/ustar(i)
108  !IM BUG BUG BUG       zdte(i) = max(zdte(i),1.e-10)         qstar(i) = (cdrah(i) * zdq(i) * speed(i))/ustar(i)
109          zdte(i) = sign(max(abs(zdte(i)),1.e-10),zdte(i))         lmon(i) = (ustar(i) * ustar(i) * tpot(i))/ &
110  !              (RKAR * RG * testar(i))
111          testar(i) = (cdrah(i) * zdte(i) * speed(i))/ustar(i)      ENDDO
112          qstar(i) = (cdrah(i) * zdq(i) * speed(i))/ustar(i)  
113          lmon(i) = (ustar(i) * ustar(i) * tpot(i))/ &      ! First aproximation of variables at zref  
114   &                (RKAR * RG * testar(i))      zref = 2.0
115        ENDDO      CALL screenp(klon, knon, nsrf, speed, tpot, q1, &
116  !           ts1, qsurf, rugos, lmon, &
117  !----------First aproximation of variables at zref --------------------------           ustar, testar, qstar, zref, &
118        zref = 2.0           delu, delte, delq)
119        CALL screenp(klon, knon, nsrf, speed, tpot, q1, &  
120   &                 ts1, qsurf, rugos, lmon, &      DO i = 1, knon
121   &                 ustar, testar, qstar, zref, &         u_zref(i) = delu(i)
122   &                 delu, delte, delq)         q_zref(i) = max(qsurf(i), 0.0) + delq(i)
123  !         te_zref(i) = ts1(i) + delte(i)
124        DO i = 1, knon         temp(i) = te_zref(i) * (psol(i)/pat1(i))**(-RKAPPA)
125          u_zref(i) = delu(i)         q_zref_p(i) = q_zref(i)
126          q_zref(i) = max(qsurf(i),0.0) + delq(i)         temp_p(i) = temp(i)
127          te_zref(i) = ts1(i) + delte(i)      ENDDO
128          temp(i) = te_zref(i) * (psol(i)/pat1(i))**(-RKAPPA)  
129          q_zref_p(i) = q_zref(i)      ! Iteration of the variables at the reference level zref :
130  !       te_zref_p(i) = te_zref(i)      ! corrector calculation ; see Hess & McAvaney, 1995
131          temp_p(i) = temp(i)  
132        ENDDO      DO n = 1, niter
133  !         okri=.TRUE.
134  ! Iteration of the variables at the reference level zref : corrector calculation ; see Hess & McAvaney, 1995         CALL screenc(klon, knon, nsrf, zxli, &
135  !              u_zref, temp, q_zref, zref, &
136        DO n = 1, niter              ts1, qsurf, rugos, psol, &
137  !              ustar, testar, qstar, okri, ri1, &
138          okri=.TRUE.              pref, delu, delte, delq)
139          CALL screenc(klon, knon, nsrf, zxli, &  
140   &                   u_zref, temp, q_zref, zref, &         DO i = 1, knon
  &                   ts1, qsurf, rugos, psol, &            
  &                   ustar, testar, qstar, okri, ri1, &  
  &                   pref, delu, delte, delq)  
 !  
         DO i = 1, knon  
141            u_zref(i) = delu(i)            u_zref(i) = delu(i)
142            q_zref(i) = delq(i) + max(qsurf(i),0.0)            q_zref(i) = delq(i) + max(qsurf(i), 0.0)
143            te_zref(i) = delte(i) + ts1(i)            te_zref(i) = delte(i) + ts1(i)
144  !  
145  ! return to normal temperature            ! return to normal temperature
146  !  
147            temp(i) = te_zref(i) * (psol(i)/pref(i))**(-RKAPPA)            temp(i) = te_zref(i) * (psol(i)/pref(i))**(-RKAPPA)
148  !         temp(i) = te_zref(i) - (zref* RG)/RCPD/ &  
149  !                 (1 + RVTMP2 * max(q_zref(i),0.0))            IF(n == ncon) THEN
150  !               te_zref_con(i) = te_zref(i)
151  !IM +++               q_zref_con(i) = q_zref(i)
152  !         IF(temp(i).GT.350.) THEN            ENDIF
153  !           WRITE(*,*) 'temp(i) GT 350 K !!',i,nsrf,temp(i)         ENDDO
154  !         ENDIF      ENDDO
155  !IM ---  
156  !      ! verifier le critere de convergence : 0.25% pour te_zref et 5% pour qe_zref
157          IF(n.EQ.ncon) THEN  
158            te_zref_con(i) = te_zref(i)      DO i = 1, knon
159            q_zref_con(i) = q_zref(i)         q_zref_c(i) = q_zref(i)
160          ENDIF         temp_c(i) = temp(i)
161  !  
162          ENDDO         ok_pred(i)=0.
163  !         ok_corr(i)=1.
164        ENDDO  
165  !         t_2m(i) = temp_p(i) * ok_pred(i) + temp_c(i) * ok_corr(i)
166  ! verifier le critere de convergence : 0.25% pour te_zref et 5% pour qe_zref         q_2m(i) = q_zref_p(i) * ok_pred(i) + q_zref_c(i) * ok_corr(i)
167  !      ENDDO
168  !       DO i = 1, knon  
169  !         conv_te(i) = (te_zref(i) - te_zref_con(i))/te_zref_con(i)      ! First aproximation of variables at zref  
170  !         conv_q(i) = (q_zref(i) - q_zref_con(i))/q_zref_con(i)  
171  !IM +++      zref = 10.0
172  !         IF(abs(conv_te(i)).GE.0.0025.AND.abs(conv_q(i)).GE.0.05) THEN      CALL screenp(klon, knon, nsrf, speed, tpot, q1, &
173  !           PRINT*,'DIV','i=',i,te_zref_con(i),te_zref(i),conv_te(i), &           ts1, qsurf, rugos, lmon, &
174  !           q_zref_con(i),q_zref(i),conv_q(i)           ustar, testar, qstar, zref, &
175  !         ENDIF           delu, delte, delq)
176  !IM ---  
177  !       ENDDO      DO i = 1, knon
178  !         u_zref(i) = delu(i)
179        DO i = 1, knon         q_zref(i) = max(qsurf(i), 0.0) + delq(i)
180          q_zref_c(i) = q_zref(i)         te_zref(i) = ts1(i) + delte(i)
181          temp_c(i) = temp(i)         temp(i) = te_zref(i) * (psol(i)/pat1(i))**(-RKAPPA)
182  !         u_zref_p(i) = u_zref(i)
183  !       IF(zri1(i).LT.0.) THEN      ENDDO
184  !         IF(nsrf.EQ.1) THEN  
185  !           ok_pred(i)=1.      ! Iteration of the variables at the reference level zref:
186  !           ok_corr(i)=0.      ! corrector ; see Hess & McAvaney, 1995
187  !         ELSE  
188  !           ok_pred(i)=0.      DO n = 1, niter
189  !           ok_corr(i)=1.         okri=.TRUE.
190  !         ENDIF         CALL screenc(klon, knon, nsrf, zxli, &
191  !       ELSE              u_zref, temp, q_zref, zref, &
192  !         ok_pred(i)=0.              ts1, qsurf, rugos, psol, &
193  !         ok_corr(i)=1.              ustar, testar, qstar, okri, ri1, &
194  !       ENDIF              pref, delu, delte, delq)
195  !  
196          ok_pred(i)=0.         DO i = 1, knon
         ok_corr(i)=1.  
 !  
         t_2m(i) = temp_p(i) * ok_pred(i) + temp_c(i) * ok_corr(i)  
         q_2m(i) = q_zref_p(i) * ok_pred(i) + q_zref_c(i) * ok_corr(i)  
 !IM +++  
 !       IF(n.EQ.niter) THEN  
 !       IF(t_2m(i).LT.t1(i).AND.t_2m(i).LT.ts1(i)) THEN  
 !         PRINT*,' BAD t2m LT ',i,nsrf,t_2m(i),t1(i),ts1(i)  
 !       ELSEIF(t_2m(i).GT.t1(i).AND.t_2m(i).GT.ts1(i)) THEN  
 !         PRINT*,' BAD t2m GT ',i,nsrf,t_2m(i),t1(i),ts1(i)  
 !       ENDIF  
 !       ENDIF  
 !IM ---  
       ENDDO  
 !  
 !  
 !----------First aproximation of variables at zref --------------------------  
 !  
       zref = 10.0  
       CALL screenp(klon, knon, nsrf, speed, tpot, q1, &  
  &                 ts1, qsurf, rugos, lmon, &  
  &                 ustar, testar, qstar, zref, &  
  &                 delu, delte, delq)  
 !  
       DO i = 1, knon  
         u_zref(i) = delu(i)  
         q_zref(i) = max(qsurf(i),0.0) + delq(i)  
         te_zref(i) = ts1(i) + delte(i)  
         temp(i) = te_zref(i) * (psol(i)/pat1(i))**(-RKAPPA)  
 !       temp(i) = te_zref(i) - (zref* RG)/RCPD/ &  
 !                 (1 + RVTMP2 * max(q_zref(i),0.0))  
         u_zref_p(i) = u_zref(i)  
       ENDDO  
 !  
 ! Iteration of the variables at the reference level zref : corrector ; see Hess & McAvaney, 1995  
 !  
       DO n = 1, niter  
 !  
         okri=.TRUE.  
         CALL screenc(klon, knon, nsrf, zxli, &  
  &                   u_zref, temp, q_zref, zref, &  
  &                   ts1, qsurf, rugos, psol, &  
  &                   ustar, testar, qstar, okri, ri1, &  
  &                   pref, delu, delte, delq)  
 !  
         DO i = 1, knon  
197            u_zref(i) = delu(i)            u_zref(i) = delu(i)
198            q_zref(i) = delq(i) + max(qsurf(i),0.0)            q_zref(i) = delq(i) + max(qsurf(i), 0.0)
199            te_zref(i) = delte(i) + ts1(i)            te_zref(i) = delte(i) + ts1(i)
200            temp(i) = te_zref(i) * (psol(i)/pref(i))**(-RKAPPA)            temp(i) = te_zref(i) * (psol(i)/pref(i))**(-RKAPPA)
201  !         temp(i) = te_zref(i) - (zref* RG)/RCPD/ &         ENDDO
202  !                   (1 + RVTMP2 * max(q_zref(i),0.0))      ENDDO
203          ENDDO  
204  !      DO i = 1, knon
205        ENDDO         u_zref_c(i) = u_zref(i)
206  !  
207        DO i = 1, knon         u_10m(i) = u_zref_p(i) * ok_pred(i) + u_zref_c(i) * ok_corr(i)
208          u_zref_c(i) = u_zref(i)  
209  !         q_zref_c(i) = q_zref(i)
210          u_10m(i) = u_zref_p(i) * ok_pred(i) + u_zref_c(i) * ok_corr(i)         temp_c(i) = temp(i)
211  !         t_10m(i) = temp_p(i) * ok_pred(i) + temp_c(i) * ok_corr(i)
212  !AM         q_10m(i) = q_zref_p(i) * ok_pred(i) + q_zref_c(i) * ok_corr(i)
213          q_zref_c(i) = q_zref(i)      ENDDO
214          temp_c(i) = temp(i)  
215          t_10m(i) = temp_p(i) * ok_pred(i) + temp_c(i) * ok_corr(i)    END subroutine stdlevvar
216          q_10m(i) = q_zref_p(i) * ok_pred(i) + q_zref_c(i) * ok_corr(i)  
217  !MA  end module stdlevvar_m
       ENDDO  
 !  
       RETURN  
       END subroutine stdlevvar  
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