New URL for NEMO forge!   http://forge.nemo-ocean.eu

Since March 2022 along with NEMO 4.2 release, the code development moved to a self-hosted GitLab.
This present forge is now archived and remained online for history.
Changeset 11111 for NEMO/branches/2019/dev_r11085_ASINTER-05_Brodeau_Advanced_Bulk/src/OCE/SBC/sbcblk_algo_ecmwf.F90 – NEMO

Ignore:
Timestamp:
2019-06-14T15:55:28+02:00 (5 years ago)
Author:
laurent
Message:

LB: skin temperature now used by ECMWF bulk algorithm, and can be xios-ed ; new module "SBC/sbcblk_skin.F90" ; all physical constants defined in SBC now moved to "DOM/phycst.F90"; all air-properties and other ABL functions gathered in a new module: "SBC/sbcblk_phymbl.F90".

File:
1 edited

Legend:

Unmodified
Added
Removed
  • NEMO/branches/2019/dev_r11085_ASINTER-05_Brodeau_Advanced_Bulk/src/OCE/SBC/sbcblk_algo_ecmwf.F90

    r10069 r11111  
    11MODULE sbcblk_algo_ecmwf 
    22   !!====================================================================== 
    3    !!                       ***  MODULE  sbcblk_algo_ecmwf  *** 
    4    !! Computes turbulent components of surface fluxes 
    5    !!         according to the method in IFS of the ECMWF model 
    6    !! 
     3   !!                   ***  MODULE  sbcblk_algo_ecmwf  *** 
     4   !! Computes: 
    75   !!   * bulk transfer coefficients C_D, C_E and C_H 
    86   !!   * air temp. and spec. hum. adjusted from zt (2m) to zu (10m) if needed 
     
    108   !!   => all these are used in bulk formulas in sbcblk.F90 
    119   !! 
    12    !!    Using the bulk formulation/param. of IFS of ECMWF (cycle 31r2) 
     10   !!    Using the bulk formulation/param. of IFS of ECMWF (cycle 40r1) 
    1311   !!         based on IFS doc (avaible online on the ECMWF's website) 
    1412   !! 
     13   !!       Routine turb_ecmwf maintained and developed in AeroBulk 
     14   !!                     (https://github.com/brodeau/aerobulk) 
    1515   !! 
    16    !!       Routine turb_ecmwf maintained and developed in AeroBulk 
    17    !!                     (http://aerobulk.sourceforge.net/) 
    18    !! 
    19    !! ** Author: L. Brodeau, june 2016 / AeroBulk (https://sourceforge.net/p/aerobulk) 
     16   !! ** Author: L. Brodeau, june 2016 / AeroBulk (https://github.com/brodeau/aerobulk) 
    2017   !!---------------------------------------------------------------------- 
    2118   !! History :  4.0  !  2016-02  (L.Brodeau)   Original code 
     
    4138 
    4239   USE sbc_oce         ! Surface boundary condition: ocean fields 
     40   USE sbcblk_phymbl   !LB: all thermodynamics functions, rho_air, q_sat, etc... 
     41   USE sbcblk_skin     ! cool-skin/warm layer scheme (CSWL_ECMWF) 
    4342 
    4443   IMPLICIT NONE 
     
    5251   REAL(wp), PARAMETER ::   zi0     = 1000.   ! scale height of the atmospheric boundary layer...1 
    5352   REAL(wp), PARAMETER ::   Beta0    = 1.     ! gustiness parameter ( = 1.25 in COAREv3) 
    54    REAL(wp), PARAMETER ::   rctv0    = 0.608  ! constant to obtain virtual temperature... 
    55    REAL(wp), PARAMETER ::   Cp_dry = 1005.0   ! Specic heat of dry air, constant pressure      [J/K/kg] 
    56    REAL(wp), PARAMETER ::   Cp_vap = 1860.0   ! Specic heat of water vapor, constant pressure  [J/K/kg] 
    5753   REAL(wp), PARAMETER ::   alpha_M = 0.11    ! For roughness length (smooth surface term) 
    5854   REAL(wp), PARAMETER ::   alpha_H = 0.40    ! (Chapter 3, p.34, IFS doc Cy31r1) 
    5955   REAL(wp), PARAMETER ::   alpha_Q = 0.62    ! 
     56 
     57   INTEGER , PARAMETER ::   nb_itt = 5        ! number of itterations 
     58 
     59   !! Cool-Skin / Warm-Layer related parameters: 
     60   REAL(wp),    PARAMETER :: & 
     61      &  rdt0    = 3600.*1.5, & !: time step 
     62      &  rd0     = 3. ,      &  !: Depth scale [m], "d" in Eq.11 (Zeng & Beljaars 2005) 
     63      &  rNu0    = 0.5          !: Nu (exponent of temperature profile) Eq.11 
     64   !                            !: (Zeng & Beljaars 2005) !: set to 0.5 instead of 
     65   !                            !: 0.3 to respect a warming of +3 K in calm 
     66   !                            !: condition for the insolation peak of +1000W/m^2 
     67   INTEGER,    PARAMETER :: & 
     68      &  nb_itt_wl = 10         !: number of sub-itterations for solving the differential equation in warm-layer part 
     69   !                            !:  => use "nb_itt_wl = 1" for No itteration! => way cheaper !!! 
     70   !                            !:    => assumes balance between the last 2 terms of Eq.11 (lhs of eq.11 = 0) 
     71   !                            !:    => in that case no need for sub-itterations ! 
     72   !                            !:    => ACCEPTABLE IN MOST CONDITIONS ! (UNLESS: sunny + very calm/low-wind conditions) 
     73   !                            !:  => Otherwize use "nb_itt_wl = 10" 
     74 
     75 
     76 
     77 
    6078   !!---------------------------------------------------------------------- 
    6179CONTAINS 
    6280 
    63    SUBROUTINE TURB_ECMWF( zt, zu, sst, t_zt, ssq , q_zt , U_zu,   & 
    64       &                   Cd, Ch, Ce , t_zu, q_zu, U_blk,         & 
    65       &                   Cdn, Chn, Cen                           ) 
     81   SUBROUTINE TURB_ECMWF( zt, zu, T_s, t_zt, q_s, q_zt, U_zu, & 
     82      &                   Cd, Ch, Ce, t_zu, q_zu, U_blk,      & 
     83      &                   Cdn, Chn, Cen,                      & 
     84      &                   Qsw, rad_lw, slp                   ) 
    6685      !!---------------------------------------------------------------------------------- 
    6786      !!                      ***  ROUTINE  turb_ecmwf  *** 
    6887      !! 
    69       !!            2015: L. Brodeau (brodeau@gmail.com) 
    70       !! 
    7188      !! ** Purpose :   Computes turbulent transfert coefficients of surface 
    72       !!                fluxes according to IFS doc. (cycle 31) 
     89      !!                fluxes according to IFS doc. (cycle 40) 
    7390      !!                If relevant (zt /= zu), adjust temperature and humidity from height zt to zu 
    74       !! 
    75       !! ** Method : Monin Obukhov Similarity Theory 
     91      !!                Returns the effective bulk wind speed at 10m to be used in the bulk formulas 
     92      !! 
     93      !!                Applies the cool-skin warm-layer correction of the SST to T_s 
     94      !!                if the net shortwave flux at the surface (Qsw), the downwelling longwave 
     95      !!                radiative fluxes at the surface (rad_lw), and the sea-leve pressure (slp) 
     96      !!                are provided as (optional) arguments! 
    7697      !! 
    7798      !! INPUT : 
     
    80101      !!    *  zu   : height for wind speed (generally 10m)                   [m] 
    81102      !!    *  U_zu : scalar wind speed at 10m                                [m/s] 
    82       !!    *  sst  : SST                                                     [K] 
    83103      !!    *  t_zt : potential air temperature at zt                         [K] 
    84       !!    *  ssq  : specific humidity at saturation at SST                  [kg/kg] 
    85104      !!    *  q_zt : specific humidity of air at zt                          [kg/kg] 
    86105      !! 
     106      !! INPUT/OUTPUT: 
     107      !! ------------- 
     108      !!    *  T_s  : SST or skin temperature                                 [K] 
     109      !!    *  q_s  : SSQ aka saturation specific humidity at temp. T_s       [kg/kg] 
     110      !!              -> doesn't need to be given a value if skin temp computed (in case l_use_skin=True) 
     111      !!              -> MUST be given the correct value if not computing skint temp. (in case l_use_skin=False) 
     112      !! 
     113      !! OPTIONAL INPUT (will trigger l_use_skin=TRUE if present!): 
     114      !! --------------- 
     115      !!    *  Qsw    : net solar flux (after albedo) at the surface (>0)     [W/m^2] 
     116      !!    *  rad_lw : downwelling longwave radiation at the surface  (>0)   [W/m^2] 
     117      !!    *  slp    : sea-level pressure                                    [Pa] 
    87118      !! 
    88119      !! OUTPUT : 
     
    93124      !!    *  t_zu   : pot. air temperature adjusted at wind height zu       [K] 
    94125      !!    *  q_zu   : specific humidity of air        //                    [kg/kg] 
    95       !!    *  U_blk  : bulk wind at 10m                                      [m/s] 
    96       !! 
    97       !! 
    98       !! ** Author: L. Brodeau, june 2016 / AeroBulk (https://sourceforge.net/p/aerobulk) 
     126      !!    *  U_blk  : bulk wind speed at 10m                                [m/s] 
     127      !! 
     128      !! 
     129      !! ** Author: L. Brodeau, june 2016 / AeroBulk (https://github.com/brodeau/aerobulk/) 
    99130      !!---------------------------------------------------------------------------------- 
    100131      REAL(wp), INTENT(in   )                     ::   zt       ! height for t_zt and q_zt                    [m] 
    101132      REAL(wp), INTENT(in   )                     ::   zu       ! height for U_zu                             [m] 
    102       REAL(wp), INTENT(in   ), DIMENSION(jpi,jpj) ::   sst      ! sea surface temperature                [Kelvin] 
     133      REAL(wp), INTENT(inout), DIMENSION(jpi,jpj) ::   T_s      ! sea surface temperature                [Kelvin] 
    103134      REAL(wp), INTENT(in   ), DIMENSION(jpi,jpj) ::   t_zt     ! potential air temperature              [Kelvin] 
    104       REAL(wp), INTENT(in   ), DIMENSION(jpi,jpj) ::   ssq      ! sea surface specific humidity           [kg/kg] 
    105       REAL(wp), INTENT(in   ), DIMENSION(jpi,jpj) ::   q_zt     ! specific air humidity                   [kg/kg] 
     135      REAL(wp), INTENT(inout), DIMENSION(jpi,jpj) ::   q_s      ! sea surface specific humidity           [kg/kg] 
     136      REAL(wp), INTENT(in   ), DIMENSION(jpi,jpj) ::   q_zt     ! specific air humidity at zt             [kg/kg] 
    106137      REAL(wp), INTENT(in   ), DIMENSION(jpi,jpj) ::   U_zu     ! relative wind module at zu                [m/s] 
    107138      REAL(wp), INTENT(  out), DIMENSION(jpi,jpj) ::   Cd       ! transfer coefficient for momentum         (tau) 
     
    113144      REAL(wp), INTENT(  out), DIMENSION(jpi,jpj) ::   Cdn, Chn, Cen ! neutral transfer coefficients 
    114145      ! 
     146      REAL(wp), INTENT(in   ), OPTIONAL, DIMENSION(jpi,jpj) ::   Qsw      !             [W/m^2] 
     147      REAL(wp), INTENT(in   ), OPTIONAL, DIMENSION(jpi,jpj) ::   rad_lw   !             [W/m^2] 
     148      REAL(wp), INTENT(in   ), OPTIONAL, DIMENSION(jpi,jpj) ::   slp      !             [Pa] 
     149      ! 
    115150      INTEGER :: j_itt 
    116       LOGICAL ::   l_zt_equal_zu = .FALSE.      ! if q and t are given at same height as U 
    117       INTEGER , PARAMETER ::   nb_itt = 4       ! number of itterations 
    118       ! 
    119       REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj) ::   u_star, t_star, q_star,  & 
     151      LOGICAL :: l_zt_equal_zu = .FALSE.      ! if q and t are given at same height as U 
     152      ! 
     153      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj) ::  & 
     154         &  u_star, t_star, q_star, & 
    120155         &  dt_zu, dq_zu,    & 
    121156         &  znu_a,           & !: Nu_air, Viscosity of air 
    122157         &  Linv,            & !: 1/L (inverse of Monin Obukhov length... 
    123158         &  z0, z0t, z0q 
     159      ! 
     160      ! Cool skin: 
     161      LOGICAL :: l_use_skin = .FALSE. 
     162      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj) :: zsst    ! to back up the initial bulk SST 
     163 
     164      ! 
    124165      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj) ::   func_m, func_h 
    125166      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj) ::   ztmp0, ztmp1, ztmp2 
    126167      !!---------------------------------------------------------------------------------- 
    127168      ! 
     169      ! Cool skin ? 
     170      IF( PRESENT(Qsw) .AND. PRESENT(rad_lw) .AND. PRESENT(slp) ) THEN 
     171         l_use_skin = .TRUE. 
     172      END IF 
     173      IF (lwp) PRINT *, ' *** LOLO(sbcblk_algo_ecmwf.F90) => l_use_skin =', l_use_skin 
     174 
    128175      ! Identical first gess as in COARE, with IFS parameter values though 
    129176      ! 
     
    131178      IF( ABS(zu - zt) < 0.01 )   l_zt_equal_zu = .TRUE.    ! testing "zu == zt" is risky with double precision 
    132179 
     180      !! Initialization for cool skin: 
     181      IF( l_use_skin ) THEN 
     182         zsst   = T_s    ! save the bulk SST 
     183         T_s    = T_s - 0.25                      ! First guess of correction 
     184         q_s    = rdct_qsat_salt*q_sat(MAX(T_s, 200._wp), slp) ! First guess of q_s 
     185      END IF 
    133186 
    134187      !! First guess of temperature and humidity at height zu: 
    135       t_zu = MAX( t_zt , 0.0  )   ! who knows what's given on masked-continental regions... 
    136       q_zu = MAX( q_zt , 1.e-6)   !               " 
     188      t_zu = MAX( t_zt , 0.0_wp  )   ! who knows what's given on masked-continental regions... 
     189      q_zu = MAX( q_zt , 1.e-6_wp)   !               " 
    137190 
    138191      !! Pot. temp. difference (and we don't want it to be 0!) 
    139       dt_zu = t_zu - sst   ;   dt_zu = SIGN( MAX(ABS(dt_zu),1.e-6), dt_zu ) 
    140       dq_zu = q_zu - ssq   ;   dq_zu = SIGN( MAX(ABS(dq_zu),1.e-9), dq_zu ) 
     192      dt_zu = t_zu - T_s ;   dt_zu = SIGN( MAX(ABS(dt_zu),1.E-6_wp), dt_zu ) 
     193      dq_zu = q_zu - q_s ;   dq_zu = SIGN( MAX(ABS(dq_zu),1.E-9_wp), dq_zu ) 
    141194 
    142195      znu_a = visc_air(t_zt) ! Air viscosity (m^2/s) at zt given from temperature in (K) 
    143196 
    144       ztmp2 = 0.5 * 0.5  ! initial guess for wind gustiness contribution 
     197      ztmp2 = 0.5_wp*0.5_wp  ! initial guess for wind gustiness contribution 
    145198      U_blk = SQRT(U_zu*U_zu + ztmp2) 
    146199 
    147       ! z0     = 0.0001 
    148       ztmp2   = 10000.     ! optimization: ztmp2 == 1/z0 
     200      ztmp2   = 10000._wp     ! optimization: ztmp2 == 1/z0 (with z0 first guess == 0.0001) 
    149201      ztmp0   = LOG(zu*ztmp2) 
    150202      ztmp1   = LOG(10.*ztmp2) 
    151       u_star = 0.035*U_blk*ztmp1/ztmp0       ! (u* = 0.035*Un10) 
    152  
    153       z0     = charn0*u_star*u_star/grav + 0.11*znu_a/u_star 
    154       z0t    = 0.1*EXP(vkarmn/(0.00115/(vkarmn/ztmp1)))   !  WARNING: 1/z0t ! 
    155  
    156       Cd     = (vkarmn/ztmp0)**2    ! first guess of Cd 
    157  
    158       ztmp0 = vkarmn*vkarmn/LOG(zt*z0t)/Cd 
     203      u_star = 0.035_wp*U_blk*ztmp1/ztmp0       ! (u* = 0.035*Un10) 
     204 
     205      z0     = charn0*u_star*u_star/grav + 0.11_wp*znu_a/u_star 
     206      z0     = MIN(ABS(z0), 0.001_wp)  ! (prevent FPE from stupid values from masked region later on...) !#LOLO 
     207      z0t    = 1._wp / ( 0.1_wp*EXP(vkarmn/(0.00115/(vkarmn/ztmp1))) ) 
     208      z0t    = MIN(ABS(z0t), 0.001_wp)  ! (prevent FPE from stupid values from masked region later on...) !#LOLO 
     209 
     210      ztmp2  = vkarmn/ztmp0 
     211      Cd     = ztmp2*ztmp2    ! first guess of Cd 
     212 
     213      ztmp0 = vkarmn*vkarmn/LOG(zt/z0t)/Cd 
    159214 
    160215      ztmp2 = Ri_bulk( zu, t_zu, dt_zu, q_zu, dq_zu, U_blk )   ! Ribu = Bulk Richardson number 
    161216 
    162217      !! First estimate of zeta_u, depending on the stability, ie sign of Ribu (ztmp2): 
    163       ztmp1 = 0.5 + SIGN( 0.5 , ztmp2 ) 
     218      ztmp1 = 0.5 + SIGN( 0.5_wp , ztmp2 ) 
    164219      func_m = ztmp0*ztmp2 ! temporary array !! 
    165       !!             Ribu < 0                                 Ribu > 0   Beta = 1.25 
    166       func_h = (1.-ztmp1)*(func_m/(1.+ztmp2/(-zu/(zi0*0.004*Beta0**3)))) &  ! temporary array !!! func_h == zeta_u 
    167          &  +     ztmp1*(func_m*(1. + 27./9.*ztmp2/ztmp0)) 
     220      func_h = (1.-ztmp1) * (func_m/(1._wp+ztmp2/(-zu/(zi0*0.004_wp*Beta0**3)))) & !  Ribu < 0 ! temporary array !!! func_h == zeta_u 
     221         &  +     ztmp1   * (func_m*(1._wp + 27._wp/9._wp*ztmp2/func_m))              !  Ribu > 0 
     222      !#LB: should make sure that the "func_m" of "27./9.*ztmp2/func_m" is "ztmp0*ztmp2" and not "ztmp0==vkarmn*vkarmn/LOG(zt/z0t)/Cd" ! 
    168223 
    169224      !! First guess M-O stability dependent scaling params.(u*,t*,q*) to estimate z0 and z/L 
    170       ztmp0   =        vkarmn/(LOG(zu*z0t) - psi_h_ecmwf(func_h)) 
     225      ztmp0  = vkarmn/(LOG(zu/z0t) - psi_h_ecmwf(func_h)) 
    171226 
    172227      u_star = U_blk*vkarmn/(LOG(zu) - LOG(z0)  - psi_m_ecmwf(func_h)) 
     
    176231      ! What's need to be done if zt /= zu: 
    177232      IF( .NOT. l_zt_equal_zu ) THEN 
    178          ! 
    179233         !! First update of values at zu (or zt for wind) 
    180234         ztmp0 = psi_h_ecmwf(func_h) - psi_h_ecmwf(zt*func_h/zu)    ! zt*func_h/zu == zeta_t 
    181          ztmp1 = log(zt/zu) + ztmp0 
     235         ztmp1 = LOG(zt/zu) + ztmp0 
    182236         t_zu = t_zt - t_star/vkarmn*ztmp1 
    183237         q_zu = q_zt - q_star/vkarmn*ztmp1 
    184          q_zu = (0.5 + sign(0.5,q_zu))*q_zu !Makes it impossible to have negative humidity : 
    185  
    186          dt_zu = t_zu - sst  ; dt_zu = SIGN( MAX(ABS(dt_zu),1.E-6), dt_zu ) 
    187          dq_zu = q_zu - ssq  ; dq_zu = SIGN( MAX(ABS(dq_zu),1.E-9), dq_zu ) 
     238         q_zu = (0.5_wp + SIGN(0.5_wp,q_zu))*q_zu !Makes it impossible to have negative humidity : 
    188239         ! 
    189       ENDIF 
     240         dt_zu = t_zu - T_s  ; dt_zu = SIGN( MAX(ABS(dt_zu),1.E-6_wp), dt_zu ) 
     241         dq_zu = q_zu - q_s  ; dq_zu = SIGN( MAX(ABS(dq_zu),1.E-9_wp), dq_zu ) 
     242      END IF 
    190243 
    191244 
     
    195248      !! First guess of inverse of Monin-Obukov length (1/L) : 
    196249      ztmp0 = (1. + rctv0*q_zu)  ! the factor to apply to temp. to get virt. temp... 
    197       Linv  =  grav*vkarmn*(t_star*ztmp0 + rctv0*t_zu*q_star) / ( u_star*u_star * t_zu*ztmp0 ) 
     250      Linv  =  grav*vkarmn*(t_star*ztmp0 + rctv0*t_zu*q_star) / MAX( u_star*u_star * t_zu*ztmp0 , 1.E-9 ) ! #LOLO 
     251      Linv = SIGN( MIN(ABS(Linv),200._wp), Linv ) ! (prevent FPE from stupid values from masked region later on...) !#LOLO 
    198252 
    199253      !! Functions such as  u* = U_blk*vkarmn/func_m 
    200       ztmp1 = zu + z0 
    201       ztmp0 = ztmp1*Linv 
    202       func_m = LOG(ztmp1) -LOG(z0) - psi_m_ecmwf(ztmp0) + psi_m_ecmwf(z0*Linv) 
    203       func_h = LOG(ztmp1*z0t) - psi_h_ecmwf(ztmp0) + psi_h_ecmwf(1./z0t*Linv) 
    204  
     254      ztmp0 = zu*Linv 
     255      func_m = LOG(zu) - LOG(z0)  - psi_m_ecmwf(ztmp0) + psi_m_ecmwf( z0*Linv) 
     256      func_h = LOG(zu) - LOG(z0t) - psi_h_ecmwf(ztmp0) + psi_h_ecmwf(z0t*Linv) 
    205257 
    206258      !! ITERATION BLOCK 
    207       !! *************** 
    208  
    209259      DO j_itt = 1, nb_itt 
    210260 
     
    213263 
    214264         !! New estimate of the inverse of the Monin-Obukhon length (Linv == zeta/zu) : 
    215          Linv = ztmp0*func_m*func_m/func_h / zu     ! From Eq. 3.23, Chap.3, p.33, IFS doc - Cy31r1 
     265         Linv = ztmp0*func_m*func_m/func_h / zu     ! From Eq. 3.23, Chap.3.2.3, IFS doc - Cy40r1 
     266         !! Note: it is slightly different that the L we would get with the usual 
     267         !! expression, as in coare algorithm or in 'mod_phymbl.f90' (One_on_L_MO()) 
     268         Linv = SIGN( MIN(ABS(Linv),200._wp), Linv ) ! (prevent FPE from stupid values from masked region later on...) !#LOLO 
    216269 
    217270         !! Update func_m with new Linv: 
    218          ztmp1 = zu + z0 
    219          func_m = LOG(ztmp1) -LOG(z0) - psi_m_ecmwf(ztmp1*Linv) + psi_m_ecmwf(z0*Linv) 
     271         func_m = LOG(zu) -LOG(z0) - psi_m_ecmwf(zu*Linv) + psi_m_ecmwf(z0*Linv) ! LB: should be "zu+z0" rather than "zu" alone, but z0 is tiny wrt zu! 
    220272 
    221273         !! Need to update roughness lengthes: 
     
    223275         ztmp2  = u_star*u_star 
    224276         ztmp1  = znu_a/u_star 
    225          z0    = alpha_M*ztmp1 + charn0*ztmp2/grav 
    226          z0t    = alpha_H*ztmp1                              ! eq.3.26, Chap.3, p.34, IFS doc - Cy31r1 
    227          z0q    = alpha_Q*ztmp1 
    228  
     277         z0     = MIN( ABS( alpha_M*ztmp1 + charn0*ztmp2/grav ) , 0.001_wp) 
     278         z0t    = MIN( ABS( alpha_H*ztmp1                     ) , 0.001_wp)   ! eq.3.26, Chap.3, p.34, IFS doc - Cy31r1 
     279         z0q    = MIN( ABS( alpha_Q*ztmp1                     ) , 0.001_wp) 
     280          
    229281         !! Update wind at 10m taking into acount convection-related wind gustiness: 
     282         !! => Chap. 3.2, IFS doc - Cy40r1, Eq.3.17 and Eq.3.18 + Eq.3.8 
    230283         ! Only true when unstable (L<0) => when ztmp0 < 0 => - !!! 
    231          ztmp2 = ztmp2 * (MAX(-zi0*Linv/vkarmn,0.))**(2./3.) ! => w*^2  (combining Eq. 3.8 and 3.18, hap.3, IFS doc - Cy31r1) 
     284         ztmp2 = ztmp2 * ( MAX(-zi0*Linv/vkarmn , 0._wp))**(2._wp/3._wp) ! => w*^2  (combining Eq. 3.8 and 3.18, hap.3, IFS doc - Cy31r1) 
    232285         !! => equivalent using Beta=1 (gustiness parameter, 1.25 for COARE, also zi0=600 in COARE..) 
    233          U_blk = MAX(sqrt(U_zu*U_zu + ztmp2), 0.2)              ! eq.3.17, Chap.3, p.32, IFS doc - Cy31r1 
     286         U_blk = MAX( SQRT(U_zu*U_zu + ztmp2) , 0.2_wp )              ! eq.3.17, Chap.3, p.32, IFS doc - Cy31r1 
    234287         ! => 0.2 prevents U_blk to be 0 in stable case when U_zu=0. 
    235288 
     
    238291         !! as well the air-sea differences: 
    239292         IF( .NOT. l_zt_equal_zu ) THEN 
    240  
    241293            !! Arrays func_m and func_h are free for a while so using them as temporary arrays... 
    242             func_h = psi_h_ecmwf((zu+z0)*Linv) ! temporary array !!! 
    243             func_m = psi_h_ecmwf((zt+z0)*Linv) ! temporary array !!! 
     294            func_h = psi_h_ecmwf(zu*Linv) ! temporary array !!! 
     295            func_m = psi_h_ecmwf(zt*Linv) ! temporary array !!! 
    244296 
    245297            ztmp2  = psi_h_ecmwf(z0t*Linv) 
    246298            ztmp0  = func_h - ztmp2 
    247             ztmp1  = vkarmn/(LOG(zu+z0) - LOG(z0t) - ztmp0) 
     299            ztmp1  = vkarmn/(LOG(zu) - LOG(z0t) - ztmp0) 
    248300            t_star = dt_zu*ztmp1 
    249301            ztmp2  = ztmp0 - func_m + ztmp2 
     
    253305            ztmp2  = psi_h_ecmwf(z0q*Linv) 
    254306            ztmp0  = func_h - ztmp2 
    255             ztmp1  = vkarmn/(LOG(zu+z0) - LOG(z0q) - ztmp0) 
     307            ztmp1  = vkarmn/(LOG(zu) - LOG(z0q) - ztmp0) 
    256308            q_star = dq_zu*ztmp1 
    257309            ztmp2  = ztmp0 - func_m + ztmp2 
    258             ztmp1  = log(zt/zu) + ztmp2 
     310            ztmp1  = LOG(zt/zu) + ztmp2 
    259311            q_zu   = q_zt - q_star/vkarmn*ztmp1 
    260  
    261             dt_zu = t_zu - sst ;  dt_zu = SIGN( MAX(ABS(dt_zu),1.E-6), dt_zu ) 
    262             dq_zu = q_zu - ssq ;  dq_zu = SIGN( MAX(ABS(dq_zu),1.E-9), dq_zu ) 
    263  
    264312         END IF 
    265313 
    266314         !! Updating because of updated z0 and z0t and new Linv... 
    267          ztmp1 = zu + z0 
    268          ztmp0 = ztmp1*Linv 
    269          func_m = log(ztmp1) - LOG(z0 ) - psi_m_ecmwf(ztmp0) + psi_m_ecmwf(z0 *Linv) 
    270          func_h = log(ztmp1) - LOG(z0t) - psi_h_ecmwf(ztmp0) + psi_h_ecmwf(z0t*Linv) 
    271  
    272       END DO 
     315         ztmp0 = zu*Linv 
     316         func_m = log(zu) - LOG(z0 ) - psi_m_ecmwf(ztmp0) + psi_m_ecmwf(z0 *Linv) 
     317         func_h = log(zu) - LOG(z0t) - psi_h_ecmwf(ztmp0) + psi_h_ecmwf(z0t*Linv) 
     318 
     319         !! SKIN related part 
     320         !! ----------------- 
     321         IF( l_use_skin ) THEN 
     322            !! compute transfer coefficients at zu : lolo: verifier... 
     323            Cd = vkarmn*vkarmn/(func_m*func_m) 
     324            Ch = vkarmn*vkarmn/(func_m*func_h) 
     325            ztmp1 = LOG(zu) - LOG(z0q) - psi_h_ecmwf(ztmp0) + psi_h_ecmwf(z0q*Linv)   ! func_q 
     326            Ce = vkarmn*vkarmn/(func_m*ztmp1) 
     327            ! Non-Solar heat flux to the ocean: 
     328            ztmp1 = U_blk*MAX(rho_air(t_zu, q_zu, slp), 1._wp)     ! rho*U10 
     329            ztmp2 = T_s*T_s 
     330            ztmp1 = ztmp1 * ( Ce*rLevap*(q_zu - q_s) + Ch*rCp_dry*(t_zu - T_s) ) & ! Total turb. heat flux 
     331               &       +    (rad_lw - emiss_w*stefan*ztmp2*ztmp2)                  ! Net longwave flux 
     332            !! Updating the values of the skin temperature T_s and q_s : 
     333            CALL CSWL_ECMWF( Qsw, ztmp1, u_star, zsst, T_s ) 
     334            q_s = rdct_qsat_salt*q_sat(MAX(T_s, 200._wp), slp)  ! 200 -> just to avoid numerics problem on masked regions if silly values are given 
     335         END IF 
     336 
     337         IF( (l_use_skin).OR.(.NOT. l_zt_equal_zu) ) THEN 
     338            dt_zu = t_zu - T_s ;  dt_zu = SIGN( MAX(ABS(dt_zu),1.E-6_wp), dt_zu ) 
     339            dq_zu = q_zu - q_s ;  dq_zu = SIGN( MAX(ABS(dq_zu),1.E-9_wp), dq_zu ) 
     340         END IF 
     341 
     342      END DO !DO j_itt = 1, nb_itt 
    273343 
    274344      Cd = vkarmn*vkarmn/(func_m*func_m) 
    275345      Ch = vkarmn*vkarmn/(func_m*func_h) 
    276       ztmp1 = log((zu + z0)/z0q) - psi_h_ecmwf((zu + z0)*Linv) + psi_h_ecmwf(z0q*Linv)   ! func_q 
    277       Ce = vkarmn*vkarmn/(func_m*ztmp1) 
    278  
    279       ztmp1 = zu + z0 
    280       Cdn = vkarmn*vkarmn / (log(ztmp1/z0 )*log(ztmp1/z0 )) 
    281       Chn = vkarmn*vkarmn / (log(ztmp1/z0t)*log(ztmp1/z0t)) 
    282       Cen = vkarmn*vkarmn / (log(ztmp1/z0q)*log(ztmp1/z0q)) 
     346      ztmp2 = log(zu/z0q) - psi_h_ecmwf(zu*Linv) + psi_h_ecmwf(z0q*Linv)   ! func_q 
     347      Ce = vkarmn*vkarmn/(func_m*ztmp2) 
     348 
     349      Cdn = vkarmn*vkarmn / (log(zu/z0 )*log(zu/z0 )) 
     350      Chn = vkarmn*vkarmn / (log(zu/z0t)*log(zu/z0t)) 
     351      Cen = vkarmn*vkarmn / (log(zu/z0q)*log(zu/z0q)) 
    283352 
    284353   END SUBROUTINE TURB_ECMWF 
     
    294363      !!         and L is M-O length 
    295364      !! 
    296       !! ** Author: L. Brodeau, june 2016 / AeroBulk (https://sourceforge.net/p/aerobulk) 
     365      !! ** Author: L. Brodeau, june 2016 / AeroBulk (https://github.com/brodeau/aerobulk/) 
    297366      !!---------------------------------------------------------------------------------- 
    298367      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj) :: psi_m_ecmwf 
     
    306375         DO ji = 1, jpi 
    307376            ! 
    308             zzeta = MIN( pzeta(ji,jj) , 5. ) !! Very stable conditions (L positif and big!): 
     377            zzeta = MIN( pzeta(ji,jj) , 5._wp ) !! Very stable conditions (L positif and big!): 
    309378            ! 
    310379            ! Unstable (Paulson 1970): 
    311380            !   eq.3.20, Chap.3, p.33, IFS doc - Cy31r1 
    312             zx = SQRT(ABS(1. - 16.*zzeta)) 
    313             ztmp = 1. + SQRT(zx) 
     381            zx = SQRT(ABS(1._wp - 16._wp*zzeta)) 
     382            ztmp = 1._wp + SQRT(zx) 
    314383            ztmp = ztmp*ztmp 
    315             psi_unst = LOG( 0.125*ztmp*(1. + zx) )   & 
    316                &       -2.*ATAN( SQRT(zx) ) + 0.5*rpi 
     384            psi_unst = LOG( 0.125_wp*ztmp*(1._wp + zx) )   & 
     385               &       -2._wp*ATAN( SQRT(zx) ) + 0.5_wp*rpi 
    317386            ! 
    318387            ! Unstable: 
    319388            ! eq.3.22, Chap.3, p.33, IFS doc - Cy31r1 
    320             psi_stab = -2./3.*(zzeta - 5./0.35)*EXP(-0.35*zzeta) & 
    321                &       - zzeta - 2./3.*5./0.35 
     389            psi_stab = -2._wp/3._wp*(zzeta - 5._wp/0.35_wp)*EXP(-0.35_wp*zzeta) & 
     390               &       - zzeta - 2._wp/3._wp*5._wp/0.35_wp 
    322391            ! 
    323392            ! Combining: 
    324             stab = 0.5 + SIGN(0.5, zzeta) ! zzeta > 0 => stab = 1 
    325             ! 
    326             psi_m_ecmwf(ji,jj) = (1. - stab) * psi_unst & ! (zzeta < 0) Unstable 
    327                &                +      stab  * psi_stab   ! (zzeta > 0) Stable 
     393            stab = 0.5_wp + SIGN(0.5_wp, zzeta) ! zzeta > 0 => stab = 1 
     394            ! 
     395            psi_m_ecmwf(ji,jj) = (1._wp - stab) * psi_unst & ! (zzeta < 0) Unstable 
     396               &                +      stab  * psi_stab      ! (zzeta > 0) Stable 
    328397            ! 
    329398         END DO 
     
    332401   END FUNCTION psi_m_ecmwf 
    333402 
    334     
     403 
    335404   FUNCTION psi_h_ecmwf( pzeta ) 
    336405      !!---------------------------------------------------------------------------------- 
     
    342411      !!         and L is M-O length 
    343412      !! 
    344       !! ** Author: L. Brodeau, june 2016 / AeroBulk (https://sourceforge.net/p/aerobulk) 
     413      !! ** Author: L. Brodeau, june 2016 / AeroBulk (https://github.com/brodeau/aerobulk/) 
    345414      !!---------------------------------------------------------------------------------- 
    346415      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj) :: psi_h_ecmwf 
     
    354423         DO ji = 1, jpi 
    355424            ! 
    356             zzeta = MIN(pzeta(ji,jj) , 5.)   ! Very stable conditions (L positif and big!): 
    357             ! 
    358             zx  = ABS(1. - 16.*zzeta)**.25        ! this is actually (1/phi_m)**2  !!! 
     425            zzeta = MIN(pzeta(ji,jj) , 5._wp)   ! Very stable conditions (L positif and big!): 
     426            ! 
     427            zx  = ABS(1._wp - 16._wp*zzeta)**.25        ! this is actually (1/phi_m)**2  !!! 
    359428            !                                     ! eq.3.19, Chap.3, p.33, IFS doc - Cy31r1 
    360429            ! Unstable (Paulson 1970) : 
    361             psi_unst = 2.*LOG(0.5*(1. + zx*zx))   ! eq.3.20, Chap.3, p.33, IFS doc - Cy31r1 
     430            psi_unst = 2._wp*LOG(0.5_wp*(1._wp + zx*zx))   ! eq.3.20, Chap.3, p.33, IFS doc - Cy31r1 
    362431            ! 
    363432            ! Stable: 
    364             psi_stab = -2./3.*(zzeta - 5./0.35)*EXP(-0.35*zzeta) & ! eq.3.22, Chap.3, p.33, IFS doc - Cy31r1 
    365                &       - ABS(1. + 2./3.*zzeta)**1.5 - 2./3.*5./0.35 + 1.  
     433            psi_stab = -2._wp/3._wp*(zzeta - 5._wp/0.35_wp)*EXP(-0.35_wp*zzeta) & ! eq.3.22, Chap.3, p.33, IFS doc - Cy31r1 
     434               &       - ABS(1._wp + 2._wp/3._wp*zzeta)**1.5_wp - 2._wp/3._wp*5._wp/0.35_wp + 1._wp 
    366435            ! LB: added ABS() to avoid NaN values when unstable, which contaminates the unstable solution... 
    367436            ! 
    368             stab = 0.5 + SIGN(0.5, zzeta) ! zzeta > 0 => stab = 1 
    369             ! 
    370             ! 
    371             psi_h_ecmwf(ji,jj) = (1. - stab) * psi_unst &   ! (zzeta < 0) Unstable 
    372                &                +    stab    * psi_stab     ! (zzeta > 0) Stable 
     437            stab = 0.5_wp + SIGN(0.5_wp, zzeta) ! zzeta > 0 => stab = 1 
     438            ! 
     439            ! 
     440            psi_h_ecmwf(ji,jj) = (1._wp - stab) * psi_unst &   ! (zzeta < 0) Unstable 
     441               &                +    stab    * psi_stab        ! (zzeta > 0) Stable 
    373442            ! 
    374443         END DO 
     
    382451      !! Bulk Richardson number (Eq. 3.25 IFS doc) 
    383452      !! 
    384       !! ** Author: L. Brodeau, june 2016 / AeroBulk (https://sourceforge.net/p/aerobulk) 
     453      !! ** Author: L. Brodeau, june 2016 / AeroBulk (https://github.com/brodeau/aerobulk/) 
    385454      !!---------------------------------------------------------------------------------- 
    386455      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj) ::   Ri_bulk   ! 
     
    394463      !!---------------------------------------------------------------------------------- 
    395464      ! 
    396       Ri_bulk =   grav*pz/(pub*pub)                                          & 
    397          &      * ( pdt/(ptz - 0.5_wp*(pdt + grav*pz/(Cp_dry+Cp_vap*pqz)))  & 
     465      Ri_bulk =   grav*pz/(pub*pub)   & 
     466         &      * ( pdt/(ptz - 0.5_wp*(pdt + grav*pz/(rCp_dry + rCp_vap*pqz))) & 
    398467         &          + rctv0*pdq ) 
    399468      ! 
     
    401470 
    402471 
    403    FUNCTION visc_air(ptak) 
    404       !!---------------------------------------------------------------------------------- 
    405       !! Air kinetic viscosity (m^2/s) given from temperature in degrees... 
    406       !! 
    407       !! ** Author: L. Brodeau, june 2016 / AeroBulk (https://sourceforge.net/p/aerobulk) 
    408       !!---------------------------------------------------------------------------------- 
    409       REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj)             ::   visc_air   ! 
    410       REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj), INTENT(in) ::   ptak       ! air temperature in (K) 
    411       ! 
    412       INTEGER  ::   ji, jj      ! dummy loop indices 
    413       REAL(wp) ::   ztc, ztc2   ! local scalar 
    414       !!---------------------------------------------------------------------------------- 
    415       ! 
    416       DO jj = 1, jpj 
    417          DO ji = 1, jpi 
    418             ztc  = ptak(ji,jj) - rt0   ! air temp, in deg. C 
    419             ztc2 = ztc*ztc 
    420             visc_air(ji,jj) = 1.326e-5*(1. + 6.542E-3*ztc + 8.301e-6*ztc2 - 4.84e-9*ztc2*ztc) 
    421          END DO 
    422       END DO 
    423       ! 
    424    END FUNCTION visc_air 
    425472 
    426473   !!====================================================================== 
Note: See TracChangeset for help on using the changeset viewer.