screenp_mod.f90 Source File

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MODULE screenp_mod
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! This module contains some procedures for calculation of the first
! guess of temperature, specific humidity and wind at a reference level
! coefficients for turbulent diffusion at surface
!
  IMPLICIT NONE

CONTAINS
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!****************************************************************************************
!
!r original routine
!
      SUBROUTINE screenp(klon, knon, nsrf, &
     &                   speed, tair, qair, &
     &                   ts, qsurf, rugos, lmon, &
     &                   ustar, testar, qstar, zref, &
     &                   delu, delte, delq) 
      IMPLICIT none
!-------------------------------------------------------------------------
!
! Objet : calcul "predicteur" des anomalies du vent, de la temperature 
!         potentielle et de l'humidite relative au niveau de reference zref et 
!         par rapport au 1er niveau (pour u) ou a la surface (pour theta et q) 
!         a partir des relations de Dyer-Businger.
!
! Reference : Hess, Colman et McAvaney (1995)
!
! I. Musat, 01.07.2002
!-------------------------------------------------------------------------
!
! klon----input-I- dimension de la grille physique (= nb_pts_latitude X nb_pts_longitude)
! knon----input-I- nombre de points pour un type de surface
! nsrf----input-I- indice pour le type de surface; voir indice_sol_mod.F90
! speed---input-R- module du vent au 1er niveau du modele
! tair----input-R- temperature de l'air au 1er niveau du modele
! qair----input-R- humidite relative au 1er niveau du modele
! ts------input-R- temperature de l'air a la surface
! qsurf---input-R- humidite relative a la surface
! rugos---input-R- rugosite
! lmon----input-R- longueur de Monin-Obukov
! ustar---input-R- facteur d'echelle pour le vent
! testar--input-R- facteur d'echelle pour la temperature potentielle
! qstar---input-R- facteur d'echelle pour l'humidite relative
! zref----input-R- altitude de reference
!
! delu----input-R- anomalie du vent par rapport au 1er niveau
! delte---input-R- anomalie de la temperature potentielle par rapport a la surface
! delq----input-R- anomalie de l'humidite relative par rapport a la surface
!
      INTEGER, intent(in) :: klon, knon, nsrf
      REAL, dimension(klon), intent(in) :: speed, tair, qair
      REAL, dimension(klon), intent(in) :: ts, qsurf, rugos
      DOUBLE PRECISION, dimension(klon), intent(in) :: lmon
      REAL, dimension(klon), intent(in) :: ustar, testar, qstar
      REAL, intent(in) :: zref
!
      REAL, dimension(klon), intent(out) :: delu, delte, delq
!
!-------------------------------------------------------------------------
! Variables locales et constantes :
      REAL, PARAMETER :: RKAR=0.40
      INTEGER :: i
      REAL :: xtmp, xtmp0
!-------------------------------------------------------------------------
      DO i = 1, knon
!
        IF (lmon(i).GE.0.) THEN
!
! STABLE CASE
!
          IF (speed(i).GT.1.5.AND.lmon(i).LE.1.0                        &
     &                      .AND. rugos(i).LE.1.0) THEN
            delu(i) = (ustar(i)/RKAR)* &
                      (log(zref/(rugos(i))+1.) + &
                      min(5.d0, 5.0 *(zref - rugos(i))/lmon(i)))
            delte(i) = (testar(i)/RKAR)* &
                       (log(zref/(rugos(i))+1.) + &
                       min(5.d0, 5.0 * (zref - rugos(i))/lmon(i)))
            delq(i) = (qstar(i)/RKAR)* &
                      (log(zref/(rugos(i))+1.) + &
                      min(5.d0, 5.0 * (zref - rugos(i))/lmon(i)))
          ELSE
            delu(i)  = 0.1 * speed(i)
            delte(i) = 0.1 * (tair(i) - ts(i) )
            delq(i)  = 0.1 * (max(qair(i),0.0) - max(qsurf(i),0.0))
          ENDIF
        ELSE  
!
! UNSTABLE CASE
!
          IF (speed(i).GT.5.0.AND.abs(lmon(i)).LE.50.0) THEN
            xtmp = (1. - 16. * (zref/lmon(i)))**(1./4.)
            xtmp0 = (1. - 16. * (rugos(i)/lmon(i)))**(1./4.)
            delu(i) = (ustar(i)/RKAR)* &
                      (log(zref/(rugos(i))+1.) & 
                      - 2.*log(0.5*(1. + xtmp)) &
                      + 2.*log(0.5*(1. + xtmp0)) &
                      - log(0.5*(1. + xtmp*xtmp)) &
                      + log(0.5*(1. + xtmp0*xtmp0)) &
                      + 2.*atan(xtmp) - 2.*atan(xtmp0))
            delte(i) = (testar(i)/RKAR)* &
                       (log(zref/(rugos(i))+1.) &
                       - 2.0 * log(0.5*(1. + xtmp*xtmp)) & 
                       + 2.0 * log(0.5*(1. + xtmp0*xtmp0)))
            delq(i)  = (qstar(i)/RKAR)* &
                       (log(zref/(rugos(i))+1.) &
                       - 2.0 * log(0.5*(1. + xtmp*xtmp)) & 
                       + 2.0 * log(0.5*(1. + xtmp0*xtmp0)))
          ELSE
            delu(i)  = 0.5 * speed(i)
            delte(i) = 0.5 * (tair(i) - ts(i) )
            delq(i)  = 0.5 * (max(qair(i),0.0) - max(qsurf(i),0.0))
          ENDIF
        ENDIF
!
      ENDDO
      RETURN
      END SUBROUTINE screenp
!
      SUBROUTINE screenpn(klon, knon, nsrf, &
     &                   speed, tair, qair, &
     &                   ts, qsurf, rugos, zri1, &
     &                   zref, &
     &                   delu, delte, delq) 
      IMPLICIT none
!-------------------------------------------------------------------------
!
! Objet : calcul "predicteur" des anomalies du vent, de la temperature 
!         potentielle et de l'humidite relative au niveau de reference zref et 
!         par rapport au 1er niveau (pour u) ou a la surface (pour theta et q) 
!         a partir des relations de Dyer-Businger.
!
! Reference : Hess, Colman et McAvaney (1995)
!
! I. Musat, 01.07.2002
!-------------------------------------------------------------------------
!
! klon----input-I- dimension de la grille physique (= nb_pts_latitude X nb_pts_longitude)
! knon----input-I- nombre de points pour un type de surface
! nsrf----input-I- indice pour le type de surface; voir indice_sol_mod.F90
! speed---input-R- module du vent au 1er niveau du modele
! tair----input-R- temperature de l'air au 1er niveau du modele
! qair----input-R- humidite relative au 1er niveau du modele
! ts------input-R- temperature de l'air a la surface
! qsurf---input-R- humidite relative a la surface
! rugos---input-R- rugosite
! zref----input-R- altitude de reference
!
! delu----input-R- anomalie du vent par rapport au 1er niveau
! delte---input-R- anomalie de la temperature potentielle par rapport a la surface
! delq----input-R- anomalie de l'humidite relative par rapport a la surface
!
      INTEGER, intent(in) :: klon, knon, nsrf
      REAL, dimension(klon), intent(in) :: speed, tair, qair
      REAL, dimension(klon), intent(in) :: ts, qsurf, rugos
      REAL, dimension(klon), intent(in) :: zri1
      REAL, intent(in) :: zref
!
      REAL, dimension(klon), intent(out) :: delu, delte, delq
!
!-------------------------------------------------------------------------
! Variables locales et constantes :
      REAL, PARAMETER :: RKAR=0.40
      INTEGER :: i
      REAL :: xtmp, xtmp0
!-------------------------------------------------------------------------
      DO i = 1, knon
!
       IF (zri1(i).GE.0.) THEN
          delu(i)  = 0.1 * speed(i)
          delte(i) = 0.1 * (tair(i) - ts(i) )
          delq(i)  = 0.1 * (max(qair(i),0.0) - max(qsurf(i),0.0))
       ELSE
          delu(i)  = 0.5 * speed(i)
          delte(i) = 0.5 * (tair(i) - ts(i) )
          delq(i)  = 0.5 * (max(qair(i),0.0) - max(qsurf(i),0.0))
       ENDIF
!
      ENDDO
      RETURN
      END SUBROUTINE screenpn
END MODULE screenp_mod