Changeset 2340


Ignore:
Timestamp:
Aug 7, 2017 5:11:13 PM (4 years ago)
Author:
maronga
Message:

revision of root fraction calculation in land surface model

File:
1 edited

Legend:

Unmodified
Added
Removed
  • palm/trunk/SOURCE/land_surface_model_mod.f90

    r2333 r2340  
    2525! -----------------
    2626! $Id$
     27! Revised root_distribution tabel and implemented a pseudo-generic root fraction
     28! calculation
     29!
     30! 2333 2017-08-04 09:08:26Z maronga
    2731! minor bugfixes
    2832!
     
    306310                                               0.07_wp, 0.15_wp, 0.21_wp,      &
    307311                                               0.72_wp, 1.89_wp/)
     312
     313    REAL(wp), DIMENSION(0:3), PARAMETER  :: dz_soil_ref =                      & ! reference four layer soil configuration used for estimating the root fractions
     314                                            (/ 0.07_wp, 0.21_wp, 0.72_wp,      &
     315                                               1.89_wp /)
     316
     317    REAL(wp), DIMENSION(0:3), PARAMETER  :: zs_ref =                           & ! reference four layer soil configuration used for estimating the root fractions
     318                                            (/ 0.07_wp, 0.28_wp, 1.0_wp,       &
     319                                               2.89_wp /)
    308320
    309321
     
    589601!
    590602!-- Root distribution for default soil layer configuration (sum = 1)
    591 !--                                level 1 - level 8
    592     REAL(wp), DIMENSION(0:7,1:18), PARAMETER :: root_distribution = RESHAPE( (/&
    593                                    1.000_wp, 0.000_wp, 0.000_wp, 0.000_wp,     &
    594                                    0.000_wp, 0.000_wp, 0.000_wp, 0.000_wp,     & ! 1
    595                                    0.035_wp, 0.069_wp, 0.069_wp, 0.108_wp,     &
    596                                    0.195_wp, 0.214_wp, 0.284_wp, 0.026_wp,     & ! 2
    597                                    0.050_wp, 0.100_wp, 0.100_wp, 0.136_wp,     &
    598                                    0.181_wp, 0.192_wp, 0.215_wp, 0.026_wp,     & ! 3
    599                                    0.038_wp, 0.075_wp, 0.075_wp, 0.111_wp,     &
    600                                    0.185_wp, 0.203_wp, 0.273_wp, 0.040_wp,     & ! 4
    601                                    0.038_wp, 0.075_wp, 0.075_wp, 0.110_wp,     &
    602                                    0.180_wp, 0.199_wp, 0.277_wp, 0.046_wp,     & ! 5
    603                                    0.035_wp, 0.069_wp, 0.069_wp, 0.105_wp,     &
    604                                    0.180_wp, 0.201_wp, 0.295_wp, 0.046_wp,     & ! 6
    605                                    0.035_wp, 0.072_wp, 0.072_wp, 0.105_wp,     &
    606                                    0.161_wp, 0.180_wp, 0.282_wp, 0.093_wp,     & ! 7
    607                                    0.040_wp, 0.077_wp, 0.077_wp, 0.112_wp,     &
    608                                    0.176_wp, 0.192_wp, 0.266_wp, 0.060_wp,     & ! 8
    609                                    0.142_wp, 0.286_wp, 0.286_wp, 0.286_wp,     &
    610                                    0.000_wp, 0.000_wp, 0.000_wp, 0.000_wp,     & ! 9
    611                                    0.068_wp, 0.134_wp, 0.134_wp, 0.177_wp,     &
    612                                    0.214_wp, 0.203_wp, 0.070_wp, 0.000_wp,     & ! 10
    613                                    0.035_wp, 0.068_wp, 0.068_wp, 0.108_wp,     &
    614                                    0.195_wp, 0.215_wp, 0.285_wp, 0.026_wp,     & ! 11
    615                                    0.025_wp, 0.048_wp, 0.048_wp, 0.078_wp,     &
    616                                    0.147_wp, 0.175_wp, 0.353_wp, 0.126_wp,     & ! 12
    617                                    0.000_wp, 0.000_wp, 0.000_wp, 0.000_wp,     &
    618                                    0.000_wp, 0.000_wp, 0.000_wp, 0.000_wp,     & ! 13
    619                                    0.036_wp, 0.072_wp, 0.072_wp, 0.103_wp,     &
    620                                    0.163_wp, 0.180_wp, 0.273_wp, 0.074_wp,     & ! 14
    621                                    0.032_wp, 0.066_wp, 0.066_wp, 0.100_wp,     &
    622                                    0.172_wp, 0.192_wp, 0.299_wp, 0.073_wp,     & ! 15
    623                                    0.032_wp, 0.066_wp, 0.066_wp, 0.100_wp,     &
    624                                    0.172_wp, 0.192_wp, 0.299_wp, 0.073_wp,     & ! 16
    625                                    0.028_wp, 0.055_wp, 0.055_wp, 0.087_wp,     &
    626                                    0.166_wp, 0.195_wp, 0.348_wp, 0.066_wp,     & ! 17
    627                                    0.028_wp, 0.055_wp, 0.055_wp, 0.087_wp,     &
    628                                    0.166_wp, 0.195_wp, 0.348_wp, 0.066_wp      & ! 18
    629                                  /), (/ 8, 18 /) )
    630 
     603!--                                level 1 - level 4 according to zs_ref
     604    REAL(wp), DIMENSION(0:3,1:18), PARAMETER :: root_distribution = RESHAPE( (/ &
     605                                 1.00_wp, 0.00_wp, 0.00_wp, 0.00_wp,            & !  1
     606                                 0.24_wp, 0.41_wp, 0.31_wp, 0.04_wp,            & !  2
     607                                 0.35_wp, 0.38_wp, 0.23_wp, 0.04_wp,            & !  3
     608                                 0.26_wp, 0.39_wp, 0.29_wp, 0.06_wp,            & !  4
     609                                 0.26_wp, 0.38_wp, 0.29_wp, 0.07_wp,            & !  5
     610                                 0.24_wp, 0.38_wp, 0.31_wp, 0.07_wp,            & !  6
     611                                 0.25_wp, 0.34_wp, 0.27_wp, 0.14_wp,            & !  7
     612                                 0.27_wp, 0.27_wp, 0.27_wp, 0.09_wp,            & !  8
     613                                 1.00_wp, 0.00_wp, 0.00_wp, 0.00_wp,            & !  9
     614                                 0.47_wp, 0.45_wp, 0.08_wp, 0.00_wp,            & ! 10
     615                                 0.24_wp, 0.41_wp, 0.31_wp, 0.04_wp,            & ! 11
     616                                 0.17_wp, 0.31_wp, 0.33_wp, 0.19_wp,            & ! 12
     617                                 0.00_wp, 0.00_wp, 0.00_wp, 0.00_wp,            & ! 13
     618                                 0.25_wp, 0.34_wp, 0.27_wp, 0.11_wp,            & ! 14
     619                                 0.23_wp, 0.36_wp, 0.30_wp, 0.11_wp,            & ! 15
     620                                 0.23_wp, 0.36_wp, 0.30_wp, 0.11_wp,            & ! 16
     621                                 0.19_wp, 0.35_wp, 0.36_wp, 0.10_wp,            & ! 17
     622                                 0.19_wp, 0.35_wp, 0.36_wp, 0.10_wp             & ! 18
     623                                 /), (/ 4, 18 /) )
    631624
    632625!
     
    12381231          IF ( dz_soil(k) /= 9999999.9_wp )  THEN
    12391232             nzt_soil = nzt_soil + 1
    1240              IF ( root_fraction(k) == 9999999.9_wp )  THEN
    1241                 message_string = 'manual setting of dz_soil '//                &
    1242                                  'requires adequate setting of root_fraction'//&
    1243                                  '/= 9999999.9 ' //                            &
    1244                                  'and SUM(root_fraction) = 1'
    1245                 CALL message( 'check_parameters', 'PA0452', 1, 2, 0, 6, 0 )
    1246              ENDIF
    12471233          ENDIF
    12481234       ENDDO   
     
    20352021       INTEGER(iwp) ::  j_off !< index offset of surface element, seen from atmospheric grid point
    20362022       INTEGER(iwp) ::  k     !< running index
     2023       INTEGER(iwp) ::  kn    !< running index
     2024       INTEGER(iwp) ::  ko    !< running index
     2025       INTEGER(iwp) ::  kroot !< running index
     2026       INTEGER(iwp) ::  kzs   !< running index
    20372027       INTEGER(iwp) ::  l     !< running index surface facing
    20382028       INTEGER(iwp) ::  m     !< running index
     2029       INTEGER(iwp) ::  n_soil_layers_total     !< temperature variable, stores the total number of soil layers + 4
     2030
    20392031
    20402032       REAL(wp) :: pt1   !< potential temperature at first grid level
     2033
     2034       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  bound, bound_root_fr  !< temporary arrays for storing index bounds
    20412035
    20422036!
     
    26132607       ENDDO
    26142608
    2615 
    2616 
     2609!
     2610!--    When no root distribution is given by the user, use look-up table to prescribe
     2611!--    the root fraction in the individual soil layers
    26172612       IF ( ALL( root_fraction == 9999999.9_wp ) )  THEN
     2613
     2614!
     2615!--       First, calculate the index bounds for integration
     2616          n_soil_layers_total = nzt_soil - nzb_soil + 6
     2617          ALLOCATE ( bound(0:n_soil_layers_total) )
     2618          ALLOCATE ( bound_root_fr(0:n_soil_layers_total) )
     2619
     2620          kn = 0
     2621          ko = 0
     2622          bound(0) = 0.0_wp
     2623          DO k = 1, n_soil_layers_total-1
     2624             IF ( zs_layer(kn) <= zs_ref(ko) )  THEN
     2625                bound(k) = zs_layer(kn)
     2626                bound_root_fr(k) = ko
     2627                kn = kn + 1
     2628                IF ( kn > nzt_soil+1 )  THEN
     2629                   kn = nzt_soil
     2630                ENDIF
     2631             ELSE
     2632                bound(k) = zs_ref(ko)
     2633                bound_root_fr(k) = ko
     2634                ko = ko + 1
     2635                IF ( ko > 3 )  THEN
     2636                   ko = 3
     2637                ENDIF
     2638             ENDIF
     2639
     2640          ENDDO
     2641
     2642!
     2643!--       Integrate over all soil layers based on the four-layer root fraction
     2644          kzs = 1
     2645          root_fraction = 0.0_wp
     2646          DO k = 0, n_soil_layers_total-2
     2647             kroot = bound_root_fr(k+1)
     2648             root_fraction(kzs-1) = root_fraction(kzs-1)                       &
     2649                                + root_distribution(kroot,vegetation_type)     &
     2650                                / dz_soil_ref(kroot) * ( bound(k+1) - bound(k) )
     2651
     2652             IF ( bound(k+1) == zs_layer(kzs-1) )  THEN
     2653                kzs = kzs+1
     2654             ENDIF
     2655          ENDDO
     2656
     2657
     2658!
     2659!--       Normalize so that the sum of all fractions equals one
     2660          root_fraction = root_fraction / SUM(root_fraction)
     2661
     2662          DEALLOCATE ( bound )
     2663          DEALLOCATE ( bound_root_fr )
     2664
     2665!
     2666!--       Map calculated root fractions
    26182667          DO  m = 1, surf_lsm_h%ns
    26192668             i   = surf_lsm_h%i(m)           
    26202669             j   = surf_lsm_h%j(m)
    2621 
    2622 
    26232670             DO  k = nzb_soil, nzt_soil
    2624                 surf_lsm_h%root_fr(k,m) = root_distribution(k,vegetation_type)
    2625                 root_fraction(k)        = root_distribution(k,vegetation_type)
     2671                surf_lsm_h%root_fr(k,m) = root_fraction(k)
    26262672             ENDDO
    26272673          ENDDO
     
    26322678
    26332679                DO  k = nzb_soil, nzt_soil
    2634                    surf_lsm_v(l)%root_fr(k,m) = root_distribution(k,vegetation_type)
    2635                    root_fraction(k)           = root_distribution(k,vegetation_type)
     2680                   surf_lsm_v(l)%root_fr(k,m) = root_fraction(k)
    26362681                ENDDO
    26372682             ENDDO
    26382683           ENDDO
    26392684       ENDIF
    2640 
    26412685!
    26422686!--    Map vegetation parameters to the respective 2D arrays
Note: See TracChangeset for help on using the changeset viewer.