yamada.F90

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! $Id: yamada.F90 2346 2015-08-21 15:13:46Z emillour $

SUBROUTINE yamada(ngrid, dt, g, rconst, plev, temp, zlev, zlay, u, v, teta, &
    cd, q2, km, kn, ustar, l_mix)
  USE dimphy
  IMPLICIT NONE

  ! dt : pas de temps
  ! g  : g
  ! zlev : altitude a chaque niveau (interface inferieure de la couche
  ! de meme indice)
  ! zlay : altitude au centre de chaque couche
  ! u,v : vitesse au centre de chaque couche
  ! (en entree : la valeur au debut du pas de temps)
  ! teta : temperature potentielle au centre de chaque couche
  ! (en entree : la valeur au debut du pas de temps)
  ! cd : cdrag
  ! (en entree : la valeur au debut du pas de temps)
  ! q2 : $q^2$ au bas de chaque couche
  ! (en entree : la valeur au debut du pas de temps)
  ! (en sortie : la valeur a la fin du pas de temps)
  ! km : diffusivite turbulente de quantite de mouvement (au bas de chaque
  ! couche)
  ! (en sortie : la valeur a la fin du pas de temps)
  ! kn : diffusivite turbulente des scalaires (au bas de chaque couche)
  ! (en sortie : la valeur a la fin du pas de temps)

  ! .......................................................................
  REAL dt, g, rconst
  REAL plev(klon, klev+1), temp(klon, klev)
  REAL ustar(klon), snstable
  REAL zlev(klon, klev+1)
  REAL zlay(klon, klev)
  REAL u(klon, klev)
  REAL v(klon, klev)
  REAL teta(klon, klev)
  REAL cd(klon)
  REAL q2(klon, klev+1)
  REAL km(klon, klev+1)
  REAL kn(klon, klev+1)
  INTEGER l_mix, ngrid


  INTEGER nlay, nlev
  ! ym      PARAMETER (nlay=klev)
  ! ym      PARAMETER (nlev=klev+1)

  LOGICAL first
  SAVE first
  DATA first/.true./
  !$OMP THREADPRIVATE(first)

  INTEGER ig, k

  REAL ri, zrif, zalpha, zsm
  REAL rif(klon, klev+1), sm(klon, klev+1), alpha(klon, klev)

  REAL m2(klon, klev+1), dz(klon, klev+1), zq, n2(klon, klev+1)
  REAL l(klon, klev+1), l0(klon)

  REAL sq(klon), sqz(klon), zz(klon, klev+1)
  INTEGER iter

  REAL ric, rifc, b1, kap
  SAVE ric, rifc, b1, kap
  DATA ric, rifc, b1, kap/0.195, 0.191, 16.6, 0.3/
  !$OMP THREADPRIVATE(ric,rifc,b1,kap)

  REAL frif, falpha, fsm

  frif(ri) = 0.6588*(ri+0.1776-sqrt(ri*ri-0.3221*ri+0.03156))
  falpha(ri) = 1.318*(0.2231-ri)/(0.2341-ri)
  fsm(ri) = 1.96*(0.1912-ri)*(0.2341-ri)/((1.-ri)*(0.2231-ri))

  nlay = klev
  nlev = klev + 1

  IF (0==1 .AND. first) THEN
    DO ig = 1, 1000
      ri = (ig-800.)/500.
      IF (ri<ric) THEN
        zrif = frif(ri)
      ELSE
        zrif = rifc
      END IF
      IF (zrif<0.16) THEN
        zalpha = falpha(zrif)
        zsm = fsm(zrif)
      ELSE
        zalpha = 1.12
        zsm = 0.085
      END IF
      print *, ri, rif, zalpha, zsm
    END DO
    first = .false.
  END IF

  ! Correction d'un bug sauvage a verifier.
  ! do k=2,nlev
  DO k = 2, nlay
    DO ig = 1, ngrid
      dz(ig, k) = zlay(ig, k) - zlay(ig, k-1)
      m2(ig, k) = ((u(ig,k)-u(ig,k-1))**2+(v(ig,k)-v(ig, &
        k-1))**2)/(dz(ig,k)*dz(ig,k))
      n2(ig, k) = g*2.*(teta(ig,k)-teta(ig,k-1))/(teta(ig,k-1)+teta(ig,k))/ &
        dz(ig, k)
      ri = n2(ig, k)/max(m2(ig,k), 1.e-10)
      IF (ri<ric) THEN
        rif(ig, k) = frif(ri)
      ELSE
        rif(ig, k) = rifc
      END IF
      IF (rif(ig,k)<0.16) THEN
        alpha(ig, k) = falpha(rif(ig,k))
        sm(ig, k) = fsm(rif(ig,k))
      ELSE
        alpha(ig, k) = 1.12
        sm(ig, k) = 0.085
      END IF
      zz(ig, k) = b1*m2(ig, k)*(1.-rif(ig,k))*sm(ig, k)
    END DO
  END DO

  ! iterration pour determiner la longueur de melange

  DO ig = 1, ngrid
    l0(ig) = 100.
  END DO
  DO k = 2, klev - 1
    DO ig = 1, ngrid
      l(ig, k) = l0(ig)*kap*zlev(ig, k)/(kap*zlev(ig,k)+l0(ig))
    END DO
  END DO

  DO iter = 1, 10
    DO ig = 1, ngrid
      sq(ig) = 1.e-10
      sqz(ig) = 1.e-10
    END DO
    DO k = 2, klev - 1
      DO ig = 1, ngrid
        q2(ig, k) = l(ig, k)**2*zz(ig, k)
        l(ig, k) = min(l0(ig)*kap*zlev(ig,k)/(kap*zlev(ig, &
          k)+l0(ig)), 0.5*sqrt(q2(ig,k))/sqrt(max(n2(ig,k),1.e-10)))
        zq = sqrt(q2(ig,k))
        sqz(ig) = sqz(ig) + zq*zlev(ig, k)*(zlay(ig,k)-zlay(ig,k-1))
        sq(ig) = sq(ig) + zq*(zlay(ig,k)-zlay(ig,k-1))
      END DO
    END DO
    DO ig = 1, ngrid
      l0(ig) = 0.2*sqz(ig)/sq(ig)
    END DO
    ! (abd 3 5 2)         print*,'ITER=',iter,'  L0=',l0

  END DO

  DO k = 2, klev
    DO ig = 1, ngrid
      l(ig, k) = min(l0(ig)*kap*zlev(ig,k)/(kap*zlev(ig, &
        k)+l0(ig)), 0.5*sqrt(q2(ig,k))/sqrt(max(n2(ig,k),1.e-10)))
      q2(ig, k) = l(ig, k)**2*zz(ig, k)
      km(ig, k) = l(ig, k)*sqrt(q2(ig,k))*sm(ig, k)
      kn(ig, k) = km(ig, k)*alpha(ig, k)
    END DO
  END DO

  RETURN
END SUBROUTINE yamada