| [1] | 1 | MODULE production_e_mod |
|---|
| 2 | |
|---|
| 3 | !------------------------------------------------------------------------------! |
|---|
| 4 | ! Actual revisions: |
|---|
| 5 | ! ----------------- |
|---|
| 6 | ! |
|---|
| 7 | ! |
|---|
| 8 | ! Former revisions: |
|---|
| 9 | ! ----------------- |
|---|
| [3] | 10 | ! $Id: production_e.f90 4 2007-02-13 11:33:16Z raasch $ |
|---|
| 11 | ! RCS Log replace by Id keyword, revision history cleaned up |
|---|
| 12 | ! |
|---|
| [1] | 13 | ! Revision 1.21 2006/04/26 12:45:35 raasch |
|---|
| 14 | ! OpenMP parallelization of production_e_init |
|---|
| 15 | ! |
|---|
| 16 | ! Revision 1.1 1997/09/19 07:45:35 raasch |
|---|
| 17 | ! Initial revision |
|---|
| 18 | ! |
|---|
| 19 | ! |
|---|
| 20 | ! Description: |
|---|
| 21 | ! ------------ |
|---|
| 22 | ! Production terms (shear + buoyancy) of the TKE |
|---|
| 23 | !------------------------------------------------------------------------------! |
|---|
| 24 | |
|---|
| 25 | PRIVATE |
|---|
| 26 | PUBLIC production_e, production_e_init |
|---|
| 27 | |
|---|
| 28 | LOGICAL, SAVE :: first_call = .TRUE. |
|---|
| 29 | |
|---|
| 30 | REAL, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE, SAVE :: u_0, v_0 |
|---|
| 31 | |
|---|
| 32 | INTERFACE production_e |
|---|
| 33 | MODULE PROCEDURE production_e |
|---|
| 34 | MODULE PROCEDURE production_e_ij |
|---|
| 35 | END INTERFACE production_e |
|---|
| 36 | |
|---|
| 37 | INTERFACE production_e_init |
|---|
| 38 | MODULE PROCEDURE production_e_init |
|---|
| 39 | END INTERFACE production_e_init |
|---|
| 40 | |
|---|
| 41 | CONTAINS |
|---|
| 42 | |
|---|
| 43 | |
|---|
| 44 | !------------------------------------------------------------------------------! |
|---|
| 45 | ! Call for all grid points |
|---|
| 46 | !------------------------------------------------------------------------------! |
|---|
| 47 | SUBROUTINE production_e |
|---|
| 48 | |
|---|
| 49 | USE arrays_3d |
|---|
| 50 | USE cloud_parameters |
|---|
| 51 | USE control_parameters |
|---|
| 52 | USE grid_variables |
|---|
| 53 | USE indices |
|---|
| 54 | USE statistics |
|---|
| 55 | |
|---|
| 56 | IMPLICIT NONE |
|---|
| 57 | |
|---|
| 58 | INTEGER :: i, j, k |
|---|
| 59 | |
|---|
| 60 | REAL :: def, dudx, dudy, dudz, dvdx, dvdy, dvdz, dwdx, dwdy, dwdz, & |
|---|
| 61 | k1, k2, theta, temp, usvs, vsus, wsus, wsvs |
|---|
| 62 | |
|---|
| 63 | |
|---|
| 64 | ! |
|---|
| 65 | !-- Calculate TKE production by shear |
|---|
| 66 | DO i = nxl, nxr |
|---|
| 67 | |
|---|
| 68 | DO j = nys, nyn |
|---|
| 69 | DO k = nzb_diff_s_outer(j,i), nzt-1 |
|---|
| 70 | |
|---|
| 71 | dudx = ( u(k,j,i+1) - u(k,j,i) ) * ddx |
|---|
| 72 | dudy = 0.25 * ( u(k,j+1,i) + u(k,j+1,i+1) - & |
|---|
| 73 | u(k,j-1,i) - u(k,j-1,i+1) ) * ddy |
|---|
| 74 | dudz = 0.5 * ( u(k+1,j,i) + u(k+1,j,i+1) - & |
|---|
| 75 | u(k-1,j,i) - u(k-1,j,i+1) ) * dd2zu(k) |
|---|
| 76 | |
|---|
| 77 | dvdx = 0.25 * ( v(k,j,i+1) + v(k,j+1,i+1) - & |
|---|
| 78 | v(k,j,i-1) - v(k,j+1,i-1) ) * ddx |
|---|
| 79 | dvdy = ( v(k,j+1,i) - v(k,j,i) ) * ddy |
|---|
| 80 | dvdz = 0.5 * ( v(k+1,j,i) + v(k+1,j+1,i) - & |
|---|
| 81 | v(k-1,j,i) - v(k-1,j+1,i) ) * dd2zu(k) |
|---|
| 82 | |
|---|
| 83 | dwdx = 0.25 * ( w(k,j,i+1) + w(k-1,j,i+1) - & |
|---|
| 84 | w(k,j,i-1) - w(k-1,j,i-1) ) * ddx |
|---|
| 85 | dwdy = 0.25 * ( w(k,j+1,i) + w(k-1,j+1,i) - & |
|---|
| 86 | w(k,j-1,i) - w(k-1,j-1,i) ) * ddy |
|---|
| 87 | dwdz = ( w(k,j,i) - w(k-1,j,i) ) * ddzw(k) |
|---|
| 88 | |
|---|
| 89 | def = 2.0 * ( dudx**2 + dvdy**2 + dwdz**2 ) + & |
|---|
| 90 | dudy**2 + dvdx**2 + dwdx**2 + dwdy**2 + dudz**2 + & |
|---|
| 91 | dvdz**2 + 2.0 * ( dvdx*dudy + dwdx*dudz + dwdy*dvdz ) |
|---|
| 92 | |
|---|
| 93 | IF ( def < 0.0 ) def = 0.0 |
|---|
| 94 | |
|---|
| 95 | tend(k,j,i) = tend(k,j,i) + km(k,j,i) * def |
|---|
| 96 | |
|---|
| 97 | ENDDO |
|---|
| 98 | ENDDO |
|---|
| 99 | |
|---|
| 100 | IF ( use_surface_fluxes ) THEN |
|---|
| 101 | |
|---|
| 102 | ! |
|---|
| 103 | !-- Position neben Gebaeudewand |
|---|
| 104 | !-- 2 - Wird immer ausgefuehrt. 'Boden und Wand: |
|---|
| 105 | !-- u_0,v_0 und Wall functions' |
|---|
| 106 | DO j = nys, nyn |
|---|
| 107 | |
|---|
| 108 | IF ( ( wall_e_x(j,i) /= 0.0 ) .OR. ( wall_e_y(j,i) /= 0.0 ) ) & |
|---|
| 109 | THEN |
|---|
| 110 | |
|---|
| 111 | k = nzb_diff_s_inner(j,i) - 1 |
|---|
| 112 | dudx = ( u(k,j,i+1) - u(k,j,i) ) * ddx |
|---|
| 113 | IF ( wall_e_y(j,i) /= 0.0 ) THEN |
|---|
| 114 | usvs = kappa * 0.5 * ( u(k,j,i) + u(k,j,i+1) ) & |
|---|
| 115 | / LOG( 0.5 * dy / z0(j,i) ) |
|---|
| 116 | usvs = usvs * ABS( usvs ) |
|---|
| 117 | dudy = wall_e_y(j,i) * usvs / km(k,j,i) |
|---|
| 118 | ELSE |
|---|
| 119 | dudy = 0.25 * ( u(k,j+1,i) + u(k,j+1,i+1) - & |
|---|
| 120 | u(k,j-1,i) - u(k,j-1,i+1) ) * ddy |
|---|
| 121 | ENDIF |
|---|
| 122 | dudz = 0.5 * ( u(k+1,j,i) + u(k+1,j,i+1) - & |
|---|
| 123 | u_0(j,i) - u_0(j,i+1) ) * dd2zu(k) |
|---|
| 124 | |
|---|
| 125 | IF ( wall_e_x(j,i) /= 0.0 ) THEN |
|---|
| 126 | vsus = kappa * 0.5 * ( v(k,j,i) + v(k,j+1,i) ) & |
|---|
| 127 | / LOG( 0.5 * dx / z0(j,i)) |
|---|
| 128 | vsus = vsus * ABS( vsus ) |
|---|
| 129 | dvdx = wall_e_x(j,i) * vsus / km(k,j,i) |
|---|
| 130 | ELSE |
|---|
| 131 | dvdx = 0.25 * ( v(k,j,i+1) + v(k,j+1,i+1) - & |
|---|
| 132 | v(k,j,i-1) - v(k,j+1,i-1) ) * ddx |
|---|
| 133 | ENDIF |
|---|
| 134 | dvdy = ( v(k,j+1,i) - v(k,j,i) ) * ddy |
|---|
| 135 | dvdz = 0.5 * ( v(k+1,j,i) + v(k+1,j+1,i) - & |
|---|
| 136 | v_0(j,i) - v_0(j+1,i) ) * dd2zu(k) |
|---|
| 137 | |
|---|
| 138 | IF ( wall_e_x(j,i) /= 0.0 ) THEN |
|---|
| 139 | wsus = kappa * 0.5 * ( w(k,j,i) + w(k-1,j,i) ) & |
|---|
| 140 | / LOG( 0.5 * dx / z0(j,i)) |
|---|
| 141 | wsus = wsus * ABS( wsus ) |
|---|
| 142 | dwdx = wall_e_x(j,i) * wsus / km(k,j,i) |
|---|
| 143 | ELSE |
|---|
| 144 | dwdx = 0.25 * ( w(k,j,i+1) + w(k-1,j,i+1) - & |
|---|
| 145 | w(k,j,i-1) - w(k-1,j,i-1) ) * ddx |
|---|
| 146 | ENDIF |
|---|
| 147 | IF ( wall_e_y(j,i) /= 0.0 ) THEN |
|---|
| 148 | wsvs = kappa * ( w(k,j,i) + w(k-1,j,i) ) & |
|---|
| 149 | / LOG( 0.5 * dy / z0(j,i)) |
|---|
| 150 | wsvs = wsvs * ABS( wsvs ) |
|---|
| 151 | dwdy = wall_e_y(j,i) * wsvs / km(k,j,i) |
|---|
| 152 | ELSE |
|---|
| 153 | dwdy = 0.25 * ( w(k,j+1,i) + w(k-1,j+1,i) - & |
|---|
| 154 | w(k,j-1,i) - w(k-1,j-1,i) ) * ddy |
|---|
| 155 | ENDIF |
|---|
| 156 | dwdz = ( w(k,j,i) - w(k-1,j,i) ) * ddzw(k) |
|---|
| 157 | |
|---|
| 158 | def = 2.0 * ( dudx**2 + dvdy**2 + dwdz**2 ) + & |
|---|
| 159 | dudy**2 + dvdx**2 + dwdx**2 + dwdy**2 + dudz**2 + & |
|---|
| 160 | dvdz**2 + 2.0 * ( dvdx*dudy + dwdx*dudz + dwdy*dvdz ) |
|---|
| 161 | |
|---|
| 162 | IF ( def < 0.0 ) def = 0.0 |
|---|
| 163 | |
|---|
| 164 | tend(k,j,i) = tend(k,j,i) + km(k,j,i) * def |
|---|
| 165 | |
|---|
| 166 | ENDIF |
|---|
| 167 | |
|---|
| 168 | ENDDO |
|---|
| 169 | |
|---|
| 170 | ! |
|---|
| 171 | !-- 3 - Wird nur ausgefuehrt, wenn mindestens ein Niveau |
|---|
| 172 | !-- zwischen 2 und 4 liegt, d.h. ab einer Gebaeudemindest- |
|---|
| 173 | !-- hoehe von 2 dz. 'Nur Wand: Wall functions' |
|---|
| 174 | DO j = nys, nyn |
|---|
| 175 | |
|---|
| 176 | IF ( ( wall_e_x(j,i) /= 0.0 ) .OR. ( wall_e_y(j,i) /= 0.0 ) ) & |
|---|
| 177 | THEN |
|---|
| 178 | |
|---|
| 179 | DO k = nzb_diff_s_inner(j,i), nzb_diff_s_outer(j,i)-2 |
|---|
| 180 | |
|---|
| 181 | dudx = ( u(k,j,i+1) - u(k,j,i) ) * ddx |
|---|
| 182 | IF ( wall_e_y(j,i) /= 0.0 ) THEN |
|---|
| 183 | usvs = kappa * 0.5 * ( u(k,j,i) + u(k,j,i+1) ) & |
|---|
| 184 | / LOG( 0.5 * dy / z0(j,i) ) |
|---|
| 185 | usvs = usvs * ABS( usvs ) |
|---|
| 186 | dudy = wall_e_y(j,i) * usvs / km(k,j,i) |
|---|
| 187 | ELSE |
|---|
| 188 | dudy = 0.25 * ( u(k,j+1,i) + u(k,j+1,i+1) - & |
|---|
| 189 | u(k,j-1,i) - u(k,j-1,i+1) ) * ddy |
|---|
| 190 | ENDIF |
|---|
| 191 | dudz = 0.5 * ( u(k+1,j,i) + u(k+1,j,i+1) - & |
|---|
| 192 | u(k-1,j,i) - u(k-1,j,i+1) ) * dd2zu(k) |
|---|
| 193 | |
|---|
| 194 | IF ( wall_e_x(j,i) /= 0.0 ) THEN |
|---|
| 195 | vsus = kappa * 0.5 * ( v(k,j,i) + v(k,j+1,i) ) & |
|---|
| 196 | / LOG( 0.5 * dx / z0(j,i)) |
|---|
| 197 | vsus = vsus * ABS( vsus ) |
|---|
| 198 | dvdx = wall_e_x(j,i) * vsus / km(k,j,i) |
|---|
| 199 | ELSE |
|---|
| 200 | dvdx = 0.25 * ( v(k,j,i+1) + v(k,j+1,i+1) - & |
|---|
| 201 | v(k,j,i-1) - v(k,j+1,i-1) ) * ddx |
|---|
| 202 | ENDIF |
|---|
| 203 | dvdy = ( v(k,j+1,i) - v(k,j,i) ) * ddy |
|---|
| 204 | dvdz = 0.5 * ( v(k+1,j,i) + v(k+1,j+1,i) - & |
|---|
| 205 | v(k-1,j,i) - v(k-1,j+1,i) ) * dd2zu(k) |
|---|
| 206 | |
|---|
| 207 | IF ( wall_e_x(j,i) /= 0.0 ) THEN |
|---|
| 208 | wsus = kappa * 0.5 * ( w(k,j,i) + w(k-1,j,i) ) & |
|---|
| 209 | / LOG( 0.5 * dx / z0(j,i)) |
|---|
| 210 | wsus = wsus * ABS( wsus ) |
|---|
| 211 | dwdx = wall_e_x(j,i) * wsus / km(k,j,i) |
|---|
| 212 | ELSE |
|---|
| 213 | dwdx = 0.25 * ( w(k,j,i+1) + w(k-1,j,i+1) - & |
|---|
| 214 | w(k,j,i-1) - w(k-1,j,i-1) ) * ddx |
|---|
| 215 | ENDIF |
|---|
| 216 | IF ( wall_e_y(j,i) /= 0.0 ) THEN |
|---|
| 217 | wsvs = kappa * ( w(k,j,i) + w(k-1,j,i) ) & |
|---|
| 218 | / LOG( 0.5 * dy / z0(j,i)) |
|---|
| 219 | wsvs = wsvs * ABS( wsvs ) |
|---|
| 220 | dwdy = wall_e_y(j,i) * wsvs / km(k,j,i) |
|---|
| 221 | ELSE |
|---|
| 222 | dwdy = 0.25 * ( w(k,j+1,i) + w(k-1,j+1,i) - & |
|---|
| 223 | w(k,j-1,i) - w(k-1,j-1,i) ) * ddy |
|---|
| 224 | ENDIF |
|---|
| 225 | dwdz = ( w(k,j,i) - w(k-1,j,i) ) * ddzw(k) |
|---|
| 226 | |
|---|
| 227 | def = 2.0 * ( dudx**2 + dvdy**2 + dwdz**2 ) + & |
|---|
| 228 | dudy**2 + dvdx**2 + dwdx**2 + dwdy**2 + dudz**2 + & |
|---|
| 229 | dvdz**2 + 2.0 * ( dvdx*dudy + dwdx*dudz + dwdy*dvdz ) |
|---|
| 230 | |
|---|
| 231 | IF ( def < 0.0 ) def = 0.0 |
|---|
| 232 | |
|---|
| 233 | tend(k,j,i) = tend(k,j,i) + km(k,j,i) * def |
|---|
| 234 | |
|---|
| 235 | ENDDO |
|---|
| 236 | |
|---|
| 237 | ENDIF |
|---|
| 238 | |
|---|
| 239 | ENDDO |
|---|
| 240 | |
|---|
| 241 | ! |
|---|
| 242 | !-- 4 - Wird immer ausgefuehrt. |
|---|
| 243 | !-- 'Sonderfall: Freie Atmosphaere' (wie bei 0) |
|---|
| 244 | DO j = nys, nyn |
|---|
| 245 | |
|---|
| 246 | IF ( ( wall_e_x(j,i) /= 0.0 ) .OR. ( wall_e_y(j,i) /= 0.0 ) ) & |
|---|
| 247 | THEN |
|---|
| 248 | |
|---|
| 249 | k = nzb_diff_s_outer(j,i)-1 |
|---|
| 250 | |
|---|
| 251 | dudx = ( u(k,j,i+1) - u(k,j,i) ) * ddx |
|---|
| 252 | dudy = 0.25 * ( u(k,j+1,i) + u(k,j+1,i+1) - & |
|---|
| 253 | u(k,j-1,i) - u(k,j-1,i+1) ) * ddy |
|---|
| 254 | dudz = 0.5 * ( u(k+1,j,i) + u(k+1,j,i+1) - & |
|---|
| 255 | u(k-1,j,i) - u(k-1,j,i+1) ) * dd2zu(k) |
|---|
| 256 | |
|---|
| 257 | dvdx = 0.25 * ( v(k,j,i+1) + v(k,j+1,i+1) - & |
|---|
| 258 | v(k,j,i-1) - v(k,j+1,i-1) ) * ddx |
|---|
| 259 | dvdy = ( v(k,j+1,i) - v(k,j,i) ) * ddy |
|---|
| 260 | dvdz = 0.5 * ( v(k+1,j,i) + v(k+1,j+1,i) - & |
|---|
| 261 | v(k-1,j,i) - v(k-1,j+1,i) ) * dd2zu(k) |
|---|
| 262 | |
|---|
| 263 | dwdx = 0.25 * ( w(k,j,i+1) + w(k-1,j,i+1) - & |
|---|
| 264 | w(k,j,i-1) - w(k-1,j,i-1) ) * ddx |
|---|
| 265 | dwdy = 0.25 * ( w(k,j+1,i) + w(k-1,j+1,i) - & |
|---|
| 266 | w(k,j-1,i) - w(k-1,j-1,i) ) * ddy |
|---|
| 267 | dwdz = ( w(k,j,i) - w(k-1,j,i) ) * ddzw(k) |
|---|
| 268 | |
|---|
| 269 | def = 2.0 * ( dudx**2 + dvdy**2 + dwdz**2 ) + & |
|---|
| 270 | dudy**2 + dvdx**2 + dwdx**2 + dwdy**2 + dudz**2 + & |
|---|
| 271 | dvdz**2 + 2.0 * ( dvdx*dudy + dwdx*dudz + dwdy*dvdz ) |
|---|
| 272 | |
|---|
| 273 | IF ( def < 0.0 ) def = 0.0 |
|---|
| 274 | |
|---|
| 275 | tend(k,j,i) = tend(k,j,i) + km(k,j,i) * def |
|---|
| 276 | |
|---|
| 277 | ENDIF |
|---|
| 278 | |
|---|
| 279 | ENDDO |
|---|
| 280 | |
|---|
| 281 | ! |
|---|
| 282 | !-- Position ohne angrenzende Gebaeudewand |
|---|
| 283 | !-- 1 - Wird immer ausgefuehrt. 'Nur Boden: u_0,v_0' |
|---|
| 284 | DO j = nys, nyn |
|---|
| 285 | |
|---|
| 286 | IF ( ( wall_e_x(j,i) == 0.0 ) .AND. ( wall_e_y(j,i) == 0.0 ) ) & |
|---|
| 287 | THEN |
|---|
| 288 | |
|---|
| 289 | k = nzb_diff_s_inner(j,i)-1 |
|---|
| 290 | |
|---|
| 291 | dudx = ( u(k,j,i+1) - u(k,j,i) ) * ddx |
|---|
| 292 | dudy = 0.25 * ( u(k,j+1,i) + u(k,j+1,i+1) - & |
|---|
| 293 | u(k,j-1,i) - u(k,j-1,i+1) ) * ddy |
|---|
| 294 | dudz = 0.5 * ( u(k+1,j,i) + u(k+1,j,i+1) - & |
|---|
| 295 | u_0(j,i) - u_0(j,i+1) ) * dd2zu(k) |
|---|
| 296 | |
|---|
| 297 | dvdx = 0.25 * ( v(k,j,i+1) + v(k,j+1,i+1) - & |
|---|
| 298 | v(k,j,i-1) - v(k,j+1,i-1) ) * ddx |
|---|
| 299 | dvdy = ( v(k,j+1,i) - v(k,j,i) ) * ddy |
|---|
| 300 | dvdz = 0.5 * ( v(k+1,j,i) + v(k+1,j+1,i) - & |
|---|
| 301 | v_0(j,i) - v_0(j+1,i) ) * dd2zu(k) |
|---|
| 302 | |
|---|
| 303 | dwdx = 0.25 * ( w(k,j,i+1) + w(k-1,j,i+1) - & |
|---|
| 304 | w(k,j,i-1) - w(k-1,j,i-1) ) * ddx |
|---|
| 305 | dwdy = 0.25 * ( w(k,j+1,i) + w(k-1,j+1,i) - & |
|---|
| 306 | w(k,j-1,i) - w(k-1,j-1,i) ) * ddy |
|---|
| 307 | dwdz = ( w(k,j,i) - w(k-1,j,i) ) * ddzw(k) |
|---|
| 308 | |
|---|
| 309 | def = 2.0 * ( dudx**2 + dvdy**2 + dwdz**2 ) + & |
|---|
| 310 | dudy**2 + dvdx**2 + dwdx**2 + dwdy**2 + dudz**2 + & |
|---|
| 311 | dvdz**2 + 2.0 * ( dvdx*dudy + dwdx*dudz + dwdy*dvdz ) |
|---|
| 312 | |
|---|
| 313 | IF ( def < 0.0 ) def = 0.0 |
|---|
| 314 | |
|---|
| 315 | tend(k,j,i) = tend(k,j,i) + km(k,j,i) * def |
|---|
| 316 | |
|---|
| 317 | ENDIF |
|---|
| 318 | |
|---|
| 319 | ENDDO |
|---|
| 320 | |
|---|
| 321 | ENDIF |
|---|
| 322 | |
|---|
| 323 | ! |
|---|
| 324 | !-- Calculate TKE production by buoyancy |
|---|
| 325 | IF ( .NOT. moisture ) THEN |
|---|
| 326 | |
|---|
| 327 | DO j = nys, nyn |
|---|
| 328 | |
|---|
| 329 | DO k = nzb_diff_s_inner(j,i), nzt-1 |
|---|
| 330 | tend(k,j,i) = tend(k,j,i) - kh(k,j,i) * g / pt(k,j,i) * & |
|---|
| 331 | ( pt(k+1,j,i) - pt(k-1,j,i) ) * dd2zu(k) |
|---|
| 332 | ENDDO |
|---|
| 333 | IF ( use_surface_fluxes ) THEN |
|---|
| 334 | k = nzb_diff_s_inner(j,i)-1 |
|---|
| 335 | tend(k,j,i) = tend(k,j,i) + g / pt(k,j,i) * shf(j,i) |
|---|
| 336 | ENDIF |
|---|
| 337 | |
|---|
| 338 | ENDDO |
|---|
| 339 | |
|---|
| 340 | ELSE |
|---|
| 341 | |
|---|
| 342 | DO j = nys, nyn |
|---|
| 343 | |
|---|
| 344 | DO k = nzb_diff_s_inner(j,i), nzt-1 |
|---|
| 345 | |
|---|
| 346 | IF ( .NOT. cloud_physics ) THEN |
|---|
| 347 | k1 = 1.0 + 0.61 * q(k,j,i) |
|---|
| 348 | k2 = 0.61 * pt(k,j,i) |
|---|
| 349 | ELSE |
|---|
| 350 | IF ( ql(k,j,i) == 0.0 ) THEN |
|---|
| 351 | k1 = 1.0 + 0.61 * q(k,j,i) |
|---|
| 352 | k2 = 0.61 * pt(k,j,i) |
|---|
| 353 | ELSE |
|---|
| 354 | theta = pt(k,j,i) + pt_d_t(k) * l_d_cp * ql(k,j,i) |
|---|
| 355 | temp = theta * t_d_pt(k) |
|---|
| 356 | k1 = ( 1.0 - q(k,j,i) + 1.61 * & |
|---|
| 357 | ( q(k,j,i) - ql(k,j,i) ) * & |
|---|
| 358 | ( 1.0 + 0.622 * l_d_r / temp ) ) / & |
|---|
| 359 | ( 1.0 + 0.622 * l_d_r * l_d_cp * & |
|---|
| 360 | ( q(k,j,i) - ql(k,j,i) ) / ( temp * temp ) ) |
|---|
| 361 | k2 = theta * ( l_d_cp / temp * k1 - 1.0 ) |
|---|
| 362 | ENDIF |
|---|
| 363 | ENDIF |
|---|
| 364 | |
|---|
| 365 | tend(k,j,i) = tend(k,j,i) - kh(k,j,i) * g / vpt(k,j,i) * & |
|---|
| 366 | ( k1 * ( pt(k+1,j,i)-pt(k-1,j,i) ) + & |
|---|
| 367 | k2 * ( q(k+1,j,i) - q(k-1,j,i) ) & |
|---|
| 368 | ) * dd2zu(k) |
|---|
| 369 | ENDDO |
|---|
| 370 | |
|---|
| 371 | ENDDO |
|---|
| 372 | |
|---|
| 373 | IF ( use_surface_fluxes ) THEN |
|---|
| 374 | |
|---|
| 375 | DO j = nys, nyn |
|---|
| 376 | |
|---|
| 377 | k = nzb_diff_s_inner(j,i)-1 |
|---|
| 378 | |
|---|
| 379 | IF ( .NOT. cloud_physics ) THEN |
|---|
| 380 | k1 = 1.0 + 0.61 * q(k,j,i) |
|---|
| 381 | k2 = 0.61 * pt(k,j,i) |
|---|
| 382 | ELSE |
|---|
| 383 | IF ( ql(k,j,i) == 0.0 ) THEN |
|---|
| 384 | k1 = 1.0 + 0.61 * q(k,j,i) |
|---|
| 385 | k2 = 0.61 * pt(k,j,i) |
|---|
| 386 | ELSE |
|---|
| 387 | theta = pt(k,j,i) + pt_d_t(k) * l_d_cp * ql(k,j,i) |
|---|
| 388 | temp = theta * t_d_pt(k) |
|---|
| 389 | k1 = ( 1.0 - q(k,j,i) + 1.61 * & |
|---|
| 390 | ( q(k,j,i) - ql(k,j,i) ) * & |
|---|
| 391 | ( 1.0 + 0.622 * l_d_r / temp ) ) / & |
|---|
| 392 | ( 1.0 + 0.622 * l_d_r * l_d_cp * & |
|---|
| 393 | ( q(k,j,i) - ql(k,j,i) ) / ( temp * temp ) ) |
|---|
| 394 | k2 = theta * ( l_d_cp / temp * k1 - 1.0 ) |
|---|
| 395 | ENDIF |
|---|
| 396 | ENDIF |
|---|
| 397 | |
|---|
| 398 | tend(k,j,i) = tend(k,j,i) + g / vpt(k,j,i) * & |
|---|
| 399 | ( k1* shf(j,i) + k2 * qsws(j,i) ) |
|---|
| 400 | ENDDO |
|---|
| 401 | |
|---|
| 402 | ENDIF |
|---|
| 403 | |
|---|
| 404 | ENDIF |
|---|
| 405 | |
|---|
| 406 | ENDDO |
|---|
| 407 | |
|---|
| 408 | END SUBROUTINE production_e |
|---|
| 409 | |
|---|
| 410 | |
|---|
| 411 | !------------------------------------------------------------------------------! |
|---|
| 412 | ! Call for grid point i,j |
|---|
| 413 | !------------------------------------------------------------------------------! |
|---|
| 414 | SUBROUTINE production_e_ij( i, j ) |
|---|
| 415 | |
|---|
| 416 | USE arrays_3d |
|---|
| 417 | USE cloud_parameters |
|---|
| 418 | USE control_parameters |
|---|
| 419 | USE grid_variables |
|---|
| 420 | USE indices |
|---|
| 421 | USE statistics |
|---|
| 422 | |
|---|
| 423 | IMPLICIT NONE |
|---|
| 424 | |
|---|
| 425 | INTEGER :: i, j, k |
|---|
| 426 | |
|---|
| 427 | REAL :: def, dudx, dudy, dudz, dvdx, dvdy, dvdz, dwdx, dwdy, dwdz, & |
|---|
| 428 | k1, k2, theta, temp, usvs, vsus, wsus,wsvs |
|---|
| 429 | |
|---|
| 430 | ! |
|---|
| 431 | !-- Calculate TKE production by shear |
|---|
| 432 | DO k = nzb_diff_s_outer(j,i), nzt-1 |
|---|
| 433 | |
|---|
| 434 | dudx = ( u(k,j,i+1) - u(k,j,i) ) * ddx |
|---|
| 435 | dudy = 0.25 * ( u(k,j+1,i) + u(k,j+1,i+1) - & |
|---|
| 436 | u(k,j-1,i) - u(k,j-1,i+1) ) * ddy |
|---|
| 437 | dudz = 0.5 * ( u(k+1,j,i) + u(k+1,j,i+1) - & |
|---|
| 438 | u(k-1,j,i) - u(k-1,j,i+1) ) * dd2zu(k) |
|---|
| 439 | |
|---|
| 440 | dvdx = 0.25 * ( v(k,j,i+1) + v(k,j+1,i+1) - & |
|---|
| 441 | v(k,j,i-1) - v(k,j+1,i-1) ) * ddx |
|---|
| 442 | dvdy = ( v(k,j+1,i) - v(k,j,i) ) * ddy |
|---|
| 443 | dvdz = 0.5 * ( v(k+1,j,i) + v(k+1,j+1,i) - & |
|---|
| 444 | v(k-1,j,i) - v(k-1,j+1,i) ) * dd2zu(k) |
|---|
| 445 | |
|---|
| 446 | dwdx = 0.25 * ( w(k,j,i+1) + w(k-1,j,i+1) - & |
|---|
| 447 | w(k,j,i-1) - w(k-1,j,i-1) ) * ddx |
|---|
| 448 | dwdy = 0.25 * ( w(k,j+1,i) + w(k-1,j+1,i) - & |
|---|
| 449 | w(k,j-1,i) - w(k-1,j-1,i) ) * ddy |
|---|
| 450 | dwdz = ( w(k,j,i) - w(k-1,j,i) ) * ddzw(k) |
|---|
| 451 | |
|---|
| 452 | def = 2.0 * ( dudx**2 + dvdy**2 + dwdz**2 ) & |
|---|
| 453 | + dudy**2 + dvdx**2 + dwdx**2 + dwdy**2 + dudz**2 + dvdz**2 & |
|---|
| 454 | + 2.0 * ( dvdx*dudy + dwdx*dudz + dwdy*dvdz ) |
|---|
| 455 | |
|---|
| 456 | IF ( def < 0.0 ) def = 0.0 |
|---|
| 457 | |
|---|
| 458 | tend(k,j,i) = tend(k,j,i) + km(k,j,i) * def |
|---|
| 459 | |
|---|
| 460 | ENDDO |
|---|
| 461 | |
|---|
| 462 | IF ( use_surface_fluxes ) THEN |
|---|
| 463 | |
|---|
| 464 | IF ( ( wall_e_x(j,i) /= 0.0 ) .OR. ( wall_e_y(j,i) /= 0.0 ) ) THEN |
|---|
| 465 | ! |
|---|
| 466 | !-- Position neben Gebaeudewand |
|---|
| 467 | !-- 2 - Wird immer ausgefuehrt. 'Boden und Wand: |
|---|
| 468 | !-- u_0,v_0 und Wall functions' |
|---|
| 469 | k = nzb_diff_s_inner(j,i)-1 |
|---|
| 470 | |
|---|
| 471 | dudx = ( u(k,j,i+1) - u(k,j,i) ) * ddx |
|---|
| 472 | IF ( wall_e_y(j,i) /= 0.0 ) THEN |
|---|
| 473 | usvs = kappa * 0.5 * ( u(k,j,i) + u(k,j,i+1) ) & |
|---|
| 474 | / LOG( 0.5 * dy / z0(j,i) ) |
|---|
| 475 | usvs = usvs * ABS( usvs ) |
|---|
| 476 | dudy = wall_e_y(j,i) * usvs / km(k,j,i) |
|---|
| 477 | ELSE |
|---|
| 478 | dudy = 0.25 * ( u(k,j+1,i) + u(k,j+1,i+1) - & |
|---|
| 479 | u(k,j-1,i) - u(k,j-1,i+1) ) * ddy |
|---|
| 480 | ENDIF |
|---|
| 481 | dudz = 0.5 * ( u(k+1,j,i) + u(k+1,j,i+1) - & |
|---|
| 482 | u_0(j,i) - u_0(j,i+1) ) * dd2zu(k) |
|---|
| 483 | |
|---|
| 484 | IF ( wall_e_x(j,i) /= 0.0 ) THEN |
|---|
| 485 | vsus = kappa * 0.5 * ( v(k,j,i) + v(k,j+1,i) ) & |
|---|
| 486 | / LOG( 0.5 * dx / z0(j,i)) |
|---|
| 487 | vsus = vsus * ABS( vsus ) |
|---|
| 488 | dvdx = wall_e_x(j,i) * vsus / km(k,j,i) |
|---|
| 489 | ELSE |
|---|
| 490 | dvdx = 0.25 * ( v(k,j,i+1) + v(k,j+1,i+1) - & |
|---|
| 491 | v(k,j,i-1) - v(k,j+1,i-1) ) * ddx |
|---|
| 492 | ENDIF |
|---|
| 493 | dvdy = ( v(k,j+1,i) - v(k,j,i) ) * ddy |
|---|
| 494 | dvdz = 0.5 * ( v(k+1,j,i) + v(k+1,j+1,i) - & |
|---|
| 495 | v_0(j,i) - v_0(j+1,i) ) * dd2zu(k) |
|---|
| 496 | |
|---|
| 497 | IF ( wall_e_x(j,i) /= 0.0 ) THEN |
|---|
| 498 | wsus = kappa * 0.5 * ( w(k,j,i) + w(k-1,j,i) ) & |
|---|
| 499 | / LOG( 0.5 * dx / z0(j,i)) |
|---|
| 500 | wsus = wsus * ABS( wsus ) |
|---|
| 501 | dwdx = wall_e_x(j,i) * wsus / km(k,j,i) |
|---|
| 502 | ELSE |
|---|
| 503 | dwdx = 0.25 * ( w(k,j,i+1) + w(k-1,j,i+1) - & |
|---|
| 504 | w(k,j,i-1) - w(k-1,j,i-1) ) * ddx |
|---|
| 505 | ENDIF |
|---|
| 506 | IF ( wall_e_y(j,i) /= 0.0 ) THEN |
|---|
| 507 | wsvs = kappa * ( w(k,j,i) + w(k-1,j,i) ) & |
|---|
| 508 | / LOG( 0.5 * dy / z0(j,i)) |
|---|
| 509 | wsvs = wsvs * ABS( wsvs ) |
|---|
| 510 | dwdy = wall_e_y(j,i) * wsvs / km(k,j,i) |
|---|
| 511 | ELSE |
|---|
| 512 | dwdy = 0.25 * ( w(k,j+1,i) + w(k-1,j+1,i) - & |
|---|
| 513 | w(k,j-1,i) - w(k-1,j-1,i) ) * ddy |
|---|
| 514 | ENDIF |
|---|
| 515 | dwdz = ( w(k,j,i) - w(k-1,j,i) ) * ddzw(k) |
|---|
| 516 | |
|---|
| 517 | def = 2.0 * ( dudx**2 + dvdy**2 + dwdz**2 ) + & |
|---|
| 518 | dudy**2 + dvdx**2 + dwdx**2 + dwdy**2 + dudz**2 + & |
|---|
| 519 | dvdz**2 + 2.0 * ( dvdx*dudy + dwdx*dudz + dwdy*dvdz ) |
|---|
| 520 | |
|---|
| 521 | IF ( def < 0.0 ) def = 0.0 |
|---|
| 522 | |
|---|
| 523 | tend(k,j,i) = tend(k,j,i) + km(k,j,i) * def |
|---|
| 524 | |
|---|
| 525 | ! |
|---|
| 526 | !-- 3 - Wird nur ausgefuehrt, wenn mindestens ein Niveau |
|---|
| 527 | !-- zwischen 2 und 4 liegt, d.h. ab einer Gebaeudemindest- |
|---|
| 528 | !-- hoehe von 2 dz. 'Nur Wand: Wall functions' |
|---|
| 529 | DO k = nzb_diff_s_inner(j,i), nzb_diff_s_outer(j,i)-2 |
|---|
| 530 | |
|---|
| 531 | dudx = ( u(k,j,i+1) - u(k,j,i) ) * ddx |
|---|
| 532 | IF ( wall_e_y(j,i) /= 0.0 ) THEN |
|---|
| 533 | usvs = kappa * 0.5 * ( u(k,j,i) + u(k,j,i+1) ) & |
|---|
| 534 | / LOG( 0.5 * dy / z0(j,i) ) |
|---|
| 535 | usvs = usvs * ABS( usvs ) |
|---|
| 536 | dudy = wall_e_y(j,i) * usvs / km(k,j,i) |
|---|
| 537 | ELSE |
|---|
| 538 | dudy = 0.25 * ( u(k,j+1,i) + u(k,j+1,i+1) - & |
|---|
| 539 | u(k,j-1,i) - u(k,j-1,i+1) ) * ddy |
|---|
| 540 | ENDIF |
|---|
| 541 | dudz = 0.5 * ( u(k+1,j,i) + u(k+1,j,i+1) - & |
|---|
| 542 | u(k-1,j,i) - u(k-1,j,i+1) ) * dd2zu(k) |
|---|
| 543 | |
|---|
| 544 | IF ( wall_e_x(j,i) /= 0.0 ) THEN |
|---|
| 545 | vsus = kappa * 0.5 * ( v(k,j,i) + v(k,j+1,i) ) & |
|---|
| 546 | / LOG( 0.5 * dx / z0(j,i)) |
|---|
| 547 | vsus = vsus * ABS( vsus ) |
|---|
| 548 | dvdx = wall_e_x(j,i) * vsus / km(k,j,i) |
|---|
| 549 | ELSE |
|---|
| 550 | dvdx = 0.25 * ( v(k,j,i+1) + v(k,j+1,i+1) - & |
|---|
| 551 | v(k,j,i-1) - v(k,j+1,i-1) ) * ddx |
|---|
| 552 | ENDIF |
|---|
| 553 | dvdy = ( v(k,j+1,i) - v(k,j,i) ) * ddy |
|---|
| 554 | dvdz = 0.5 * ( v(k+1,j,i) + v(k+1,j+1,i) - & |
|---|
| 555 | v(k-1,j,i) - v(k-1,j+1,i) ) * dd2zu(k) |
|---|
| 556 | |
|---|
| 557 | IF ( wall_e_x(j,i) /= 0.0 ) THEN |
|---|
| 558 | wsus = kappa * 0.5 * ( w(k,j,i) + w(k-1,j,i) ) & |
|---|
| 559 | / LOG( 0.5 * dx / z0(j,i)) |
|---|
| 560 | wsus = wsus * ABS( wsus ) |
|---|
| 561 | dwdx = wall_e_x(j,i) * wsus / km(k,j,i) |
|---|
| 562 | ELSE |
|---|
| 563 | dwdx = 0.25 * ( w(k,j,i+1) + w(k-1,j,i+1) - & |
|---|
| 564 | w(k,j,i-1) - w(k-1,j,i-1) ) * ddx |
|---|
| 565 | ENDIF |
|---|
| 566 | IF ( wall_e_y(j,i) /= 0.0 ) THEN |
|---|
| 567 | wsvs = kappa * ( w(k,j,i) + w(k-1,j,i) ) & |
|---|
| 568 | / LOG( 0.5 * dy / z0(j,i)) |
|---|
| 569 | wsvs = wsvs * ABS( wsvs ) |
|---|
| 570 | dwdy = wall_e_y(j,i) * wsvs / km(k,j,i) |
|---|
| 571 | ELSE |
|---|
| 572 | dwdy = 0.25 * ( w(k,j+1,i) + w(k-1,j+1,i) - & |
|---|
| 573 | w(k,j-1,i) - w(k-1,j-1,i) ) * ddy |
|---|
| 574 | ENDIF |
|---|
| 575 | dwdz = ( w(k,j,i) - w(k-1,j,i) ) * ddzw(k) |
|---|
| 576 | |
|---|
| 577 | def = 2.0 * ( dudx**2 + dvdy**2 + dwdz**2 ) + & |
|---|
| 578 | dudy**2 + dvdx**2 + dwdx**2 + dwdy**2 + dudz**2 + & |
|---|
| 579 | dvdz**2 + 2.0 * ( dvdx*dudy + dwdx*dudz + dwdy*dvdz ) |
|---|
| 580 | |
|---|
| 581 | IF ( def < 0.0 ) def = 0.0 |
|---|
| 582 | |
|---|
| 583 | tend(k,j,i) = tend(k,j,i) + km(k,j,i) * def |
|---|
| 584 | |
|---|
| 585 | ENDDO |
|---|
| 586 | |
|---|
| 587 | ! |
|---|
| 588 | !-- 4 - Wird immer ausgefuehrt. |
|---|
| 589 | !-- 'Sonderfall: Freie Atmosphaere' (wie bei 0) |
|---|
| 590 | k = nzb_diff_s_outer(j,i)-1 |
|---|
| 591 | |
|---|
| 592 | dudx = ( u(k,j,i+1) - u(k,j,i) ) * ddx |
|---|
| 593 | dudy = 0.25 * ( u(k,j+1,i) + u(k,j+1,i+1) - & |
|---|
| 594 | u(k,j-1,i) - u(k,j-1,i+1) ) * ddy |
|---|
| 595 | dudz = 0.5 * ( u(k+1,j,i) + u(k+1,j,i+1) - & |
|---|
| 596 | u(k-1,j,i) - u(k-1,j,i+1) ) * dd2zu(k) |
|---|
| 597 | |
|---|
| 598 | dvdx = 0.25 * ( v(k,j,i+1) + v(k,j+1,i+1) - & |
|---|
| 599 | v(k,j,i-1) - v(k,j+1,i-1) ) * ddx |
|---|
| 600 | dvdy = ( v(k,j+1,i) - v(k,j,i) ) * ddy |
|---|
| 601 | dvdz = 0.5 * ( v(k+1,j,i) + v(k+1,j+1,i) - & |
|---|
| 602 | v(k-1,j,i) - v(k-1,j+1,i) ) * dd2zu(k) |
|---|
| 603 | |
|---|
| 604 | dwdx = 0.25 * ( w(k,j,i+1) + w(k-1,j,i+1) - & |
|---|
| 605 | w(k,j,i-1) - w(k-1,j,i-1) ) * ddx |
|---|
| 606 | dwdy = 0.25 * ( w(k,j+1,i) + w(k-1,j+1,i) - & |
|---|
| 607 | w(k,j-1,i) - w(k-1,j-1,i) ) * ddy |
|---|
| 608 | dwdz = ( w(k,j,i) - w(k-1,j,i) ) * ddzw(k) |
|---|
| 609 | |
|---|
| 610 | def = 2.0 * ( dudx**2 + dvdy**2 + dwdz**2 ) + & |
|---|
| 611 | dudy**2 + dvdx**2 + dwdx**2 + dwdy**2 + dudz**2 + & |
|---|
| 612 | dvdz**2 + 2.0 * ( dvdx*dudy + dwdx*dudz + dwdy*dvdz ) |
|---|
| 613 | |
|---|
| 614 | IF ( def < 0.0 ) def = 0.0 |
|---|
| 615 | |
|---|
| 616 | tend(k,j,i) = tend(k,j,i) + km(k,j,i) * def |
|---|
| 617 | |
|---|
| 618 | ELSE |
|---|
| 619 | |
|---|
| 620 | ! |
|---|
| 621 | !-- Position ohne angrenzende Gebaeudewand |
|---|
| 622 | !-- 1 - Wird immer ausgefuehrt. 'Nur Boden: u_0,v_0' |
|---|
| 623 | k = nzb_diff_s_inner(j,i)-1 |
|---|
| 624 | |
|---|
| 625 | dudx = ( u(k,j,i+1) - u(k,j,i) ) * ddx |
|---|
| 626 | dudy = 0.25 * ( u(k,j+1,i) + u(k,j+1,i+1) - & |
|---|
| 627 | u(k,j-1,i) - u(k,j-1,i+1) ) * ddy |
|---|
| 628 | dudz = 0.5 * ( u(k+1,j,i) + u(k+1,j,i+1) - & |
|---|
| 629 | u_0(j,i) - u_0(j,i+1) ) * dd2zu(k) |
|---|
| 630 | |
|---|
| 631 | dvdx = 0.25 * ( v(k,j,i+1) + v(k,j+1,i+1) - & |
|---|
| 632 | v(k,j,i-1) - v(k,j+1,i-1) ) * ddx |
|---|
| 633 | dvdy = ( v(k,j+1,i) - v(k,j,i) ) * ddy |
|---|
| 634 | dvdz = 0.5 * ( v(k+1,j,i) + v(k+1,j+1,i) - & |
|---|
| 635 | v_0(j,i) - v_0(j+1,i) ) * dd2zu(k) |
|---|
| 636 | |
|---|
| 637 | dwdx = 0.25 * ( w(k,j,i+1) + w(k-1,j,i+1) - & |
|---|
| 638 | w(k,j,i-1) - w(k-1,j,i-1) ) * ddx |
|---|
| 639 | dwdy = 0.25 * ( w(k,j+1,i) + w(k-1,j+1,i) - & |
|---|
| 640 | w(k,j-1,i) - w(k-1,j-1,i) ) * ddy |
|---|
| 641 | dwdz = ( w(k,j,i) - w(k-1,j,i) ) * ddzw(k) |
|---|
| 642 | |
|---|
| 643 | def = 2.0 * ( dudx**2 + dvdy**2 + dwdz**2 ) & |
|---|
| 644 | + dudy**2 + dvdx**2 + dwdx**2 + dwdy**2 + dudz**2 + dvdz**2 & |
|---|
| 645 | + 2.0 * ( dvdx*dudy + dwdx*dudz + dwdy*dvdz ) |
|---|
| 646 | |
|---|
| 647 | IF ( def < 0.0 ) def = 0.0 |
|---|
| 648 | |
|---|
| 649 | tend(k,j,i) = tend(k,j,i) + km(k,j,i) * def |
|---|
| 650 | |
|---|
| 651 | ENDIF |
|---|
| 652 | |
|---|
| 653 | ENDIF |
|---|
| 654 | |
|---|
| 655 | ! |
|---|
| 656 | !-- Calculate TKE production by buoyancy |
|---|
| 657 | IF ( .NOT. moisture ) THEN |
|---|
| 658 | |
|---|
| 659 | DO k = nzb_diff_s_inner(j,i), nzt-1 |
|---|
| 660 | tend(k,j,i) = tend(k,j,i) - kh(k,j,i) * g / pt(k,j,i) * & |
|---|
| 661 | ( pt(k+1,j,i) - pt(k-1,j,i) ) * dd2zu(k) |
|---|
| 662 | ENDDO |
|---|
| 663 | IF ( use_surface_fluxes ) THEN |
|---|
| 664 | k = nzb_diff_s_inner(j,i)-1 |
|---|
| 665 | tend(k,j,i) = tend(k,j,i) + g / pt(k,j,i) * shf(j,i) |
|---|
| 666 | ENDIF |
|---|
| 667 | |
|---|
| 668 | ELSE |
|---|
| 669 | |
|---|
| 670 | DO k = nzb_diff_s_inner(j,i), nzt-1 |
|---|
| 671 | |
|---|
| 672 | IF ( .NOT. cloud_physics ) THEN |
|---|
| 673 | k1 = 1.0 + 0.61 * q(k,j,i) |
|---|
| 674 | k2 = 0.61 * pt(k,j,i) |
|---|
| 675 | ELSE |
|---|
| 676 | IF ( ql(k,j,i) == 0.0 ) THEN |
|---|
| 677 | k1 = 1.0 + 0.61 * q(k,j,i) |
|---|
| 678 | k2 = 0.61 * pt(k,j,i) |
|---|
| 679 | ELSE |
|---|
| 680 | theta = pt(k,j,i) + pt_d_t(k) * l_d_cp * ql(k,j,i) |
|---|
| 681 | temp = theta * t_d_pt(k) |
|---|
| 682 | k1 = ( 1.0 - q(k,j,i) + 1.61 * & |
|---|
| 683 | ( q(k,j,i) - ql(k,j,i) ) * & |
|---|
| 684 | ( 1.0 + 0.622 * l_d_r / temp ) ) / & |
|---|
| 685 | ( 1.0 + 0.622 * l_d_r * l_d_cp * & |
|---|
| 686 | ( q(k,j,i) - ql(k,j,i) ) / ( temp * temp ) ) |
|---|
| 687 | k2 = theta * ( l_d_cp / temp * k1 - 1.0 ) |
|---|
| 688 | ENDIF |
|---|
| 689 | ENDIF |
|---|
| 690 | |
|---|
| 691 | tend(k,j,i) = tend(k,j,i) - kh(k,j,i) * g / vpt(k,j,i) * & |
|---|
| 692 | ( k1 * ( pt(k+1,j,i)-pt(k-1,j,i) ) + & |
|---|
| 693 | k2 * ( q(k+1,j,i) - q(k-1,j,i) ) & |
|---|
| 694 | ) * dd2zu(k) |
|---|
| 695 | ENDDO |
|---|
| 696 | IF ( use_surface_fluxes ) THEN |
|---|
| 697 | k = nzb_diff_s_inner(j,i)-1 |
|---|
| 698 | |
|---|
| 699 | IF ( .NOT. cloud_physics ) THEN |
|---|
| 700 | k1 = 1.0 + 0.61 * q(k,j,i) |
|---|
| 701 | k2 = 0.61 * pt(k,j,i) |
|---|
| 702 | ELSE |
|---|
| 703 | IF ( ql(k,j,i) == 0.0 ) THEN |
|---|
| 704 | k1 = 1.0 + 0.61 * q(k,j,i) |
|---|
| 705 | k2 = 0.61 * pt(k,j,i) |
|---|
| 706 | ELSE |
|---|
| 707 | theta = pt(k,j,i) + pt_d_t(k) * l_d_cp * ql(k,j,i) |
|---|
| 708 | temp = theta * t_d_pt(k) |
|---|
| 709 | k1 = ( 1.0 - q(k,j,i) + 1.61 * & |
|---|
| 710 | ( q(k,j,i) - ql(k,j,i) ) * & |
|---|
| 711 | ( 1.0 + 0.622 * l_d_r / temp ) ) / & |
|---|
| 712 | ( 1.0 + 0.622 * l_d_r * l_d_cp * & |
|---|
| 713 | ( q(k,j,i) - ql(k,j,i) ) / ( temp * temp ) ) |
|---|
| 714 | k2 = theta * ( l_d_cp / temp * k1 - 1.0 ) |
|---|
| 715 | ENDIF |
|---|
| 716 | ENDIF |
|---|
| 717 | |
|---|
| 718 | tend(k,j,i) = tend(k,j,i) + g / vpt(k,j,i) * & |
|---|
| 719 | ( k1* shf(j,i) + k2 * qsws(j,i) ) |
|---|
| 720 | ENDIF |
|---|
| 721 | |
|---|
| 722 | ENDIF |
|---|
| 723 | |
|---|
| 724 | END SUBROUTINE production_e_ij |
|---|
| 725 | |
|---|
| 726 | |
|---|
| 727 | SUBROUTINE production_e_init |
|---|
| 728 | |
|---|
| 729 | USE arrays_3d |
|---|
| 730 | USE control_parameters |
|---|
| 731 | USE grid_variables |
|---|
| 732 | USE indices |
|---|
| 733 | |
|---|
| 734 | IMPLICIT NONE |
|---|
| 735 | |
|---|
| 736 | INTEGER :: i, j, ku, kv |
|---|
| 737 | |
|---|
| 738 | IF ( use_surface_fluxes ) THEN |
|---|
| 739 | |
|---|
| 740 | IF ( first_call ) THEN |
|---|
| 741 | ALLOCATE( u_0(nys-1:nyn+1,nxl-1:nxr+1), & |
|---|
| 742 | v_0(nys-1:nyn+1,nxl-1:nxr+1) ) |
|---|
| 743 | first_call = .FALSE. |
|---|
| 744 | ENDIF |
|---|
| 745 | |
|---|
| 746 | ! |
|---|
| 747 | !-- Calculate a virtual velocity at the surface in a way that the |
|---|
| 748 | !-- vertical velocity gradient at k = 1 (u(k+1)-u_0) matches the |
|---|
| 749 | !-- Prandtl law (-w'u'/km). This gradient is used in the TKE shear |
|---|
| 750 | !-- production term at k=1 (see production_e_ij). |
|---|
| 751 | !-- The velocity gradient has to be limited in case of too small km |
|---|
| 752 | !-- (otherwise the timestep may be significantly reduced by large |
|---|
| 753 | !-- surface winds). |
|---|
| 754 | !-- WARNING: the exact analytical solution would require the determination |
|---|
| 755 | !-- of the eddy diffusivity by km = u* * kappa * zp / phi_m. |
|---|
| 756 | !$OMP PARALLEL DO PRIVATE( ku, kv ) |
|---|
| 757 | DO i = nxl, nxr |
|---|
| 758 | DO j = nys, nyn |
|---|
| 759 | |
|---|
| 760 | ku = nzb_u_inner(j,i)+1 |
|---|
| 761 | kv = nzb_v_inner(j,i)+1 |
|---|
| 762 | |
|---|
| 763 | u_0(j,i) = u(ku+1,j,i) + usws(j,i) * ( zu(ku+1) - zu(ku-1) ) / & |
|---|
| 764 | ( 0.5 * ( km(ku,j,i) + km(ku,j,i-1) ) + & |
|---|
| 765 | 1.0E-20 ) |
|---|
| 766 | ! ( us(j,i) * kappa * zu(1) ) |
|---|
| 767 | v_0(j,i) = v(kv+1,j,i) + vsws(j,i) * ( zu(kv+1) - zu(kv-1) ) / & |
|---|
| 768 | ( 0.5 * ( km(kv,j,i) + km(kv,j-1,i) ) + & |
|---|
| 769 | 1.0E-20 ) |
|---|
| 770 | ! ( us(j,i) * kappa * zu(1) ) |
|---|
| 771 | |
|---|
| 772 | IF ( ABS( u(ku+1,j,i) - u_0(j,i) ) > & |
|---|
| 773 | ABS( u(ku+1,j,i) - u(ku-1,j,i) ) ) u_0(j,i) = u(ku-1,j,i) |
|---|
| 774 | IF ( ABS( v(kv+1,j,i) - v_0(j,i) ) > & |
|---|
| 775 | ABS( v(kv+1,j,i) - v(kv-1,j,i) ) ) v_0(j,i) = v(kv-1,j,i) |
|---|
| 776 | |
|---|
| 777 | ENDDO |
|---|
| 778 | ENDDO |
|---|
| 779 | |
|---|
| 780 | CALL exchange_horiz_2d( u_0 ) |
|---|
| 781 | CALL exchange_horiz_2d( v_0 ) |
|---|
| 782 | |
|---|
| 783 | ENDIF |
|---|
| 784 | |
|---|
| 785 | END SUBROUTINE production_e_init |
|---|
| 786 | |
|---|
| 787 | END MODULE production_e_mod |
|---|
