| 1 | subroutine hanna(z) |
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| 2 | ! i |
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| 3 | !***************************************************************************** |
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| 4 | ! * |
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| 5 | ! Computation of \sigma_i and \tau_L based on the scheme of Hanna (1982) * |
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| 6 | ! * |
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| 7 | ! Author: A. Stohl * |
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| 8 | ! * |
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| 9 | ! 4 December 1997 * |
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| 10 | ! * |
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| 11 | !***************************************************************************** |
|---|
| 12 | ! * |
|---|
| 13 | ! Variables: * |
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| 14 | ! dsigwdz [1/s] vertical gradient of sigw * |
|---|
| 15 | ! ol [m] Obukhov length * |
|---|
| 16 | ! sigu, sigv, sigw standard deviations of turbulent velocity fluctuations * |
|---|
| 17 | ! tlu [s] Lagrangian time scale for the along wind component. * |
|---|
| 18 | ! tlv [s] Lagrangian time scale for the cross wind component. * |
|---|
| 19 | ! tlw [s] Lagrangian time scale for the vertical wind component. * |
|---|
| 20 | ! ust, ustar [m/s] friction velocity * |
|---|
| 21 | ! wst, wstar [m/s] convective velocity scale * |
|---|
| 22 | ! * |
|---|
| 23 | !***************************************************************************** |
|---|
| 24 | |
|---|
| 25 | use par_mod |
|---|
| 26 | use com_mod |
|---|
| 27 | use hanna_mod |
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| 28 | |
|---|
| 29 | implicit none |
|---|
| 30 | |
|---|
| 31 | real :: corr,z |
|---|
| 32 | |
|---|
| 33 | |
|---|
| 34 | |
|---|
| 35 | !********************** |
|---|
| 36 | ! 1. Neutral conditions |
|---|
| 37 | !********************** |
|---|
| 38 | |
|---|
| 39 | if (h/abs(ol).lt.1.) then |
|---|
| 40 | ust=max(1.e-4,ust) |
|---|
| 41 | corr=z/ust |
|---|
| 42 | sigu=1.e-2+2.0*ust*exp(-3.e-4*corr) |
|---|
| 43 | sigw=1.3*ust*exp(-2.e-4*corr) |
|---|
| 44 | dsigwdz=-2.e-4*sigw |
|---|
| 45 | sigw=sigw+1.e-2 |
|---|
| 46 | sigv=sigw |
|---|
| 47 | tlu=0.5*z/sigw/(1.+1.5e-3*corr) |
|---|
| 48 | tlv=tlu |
|---|
| 49 | tlw=tlu |
|---|
| 50 | |
|---|
| 51 | |
|---|
| 52 | !*********************** |
|---|
| 53 | ! 2. Unstable conditions |
|---|
| 54 | !*********************** |
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| 55 | |
|---|
| 56 | else if (ol.lt.0.) then |
|---|
| 57 | |
|---|
| 58 | |
|---|
| 59 | ! Determine sigmas |
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| 60 | !***************** |
|---|
| 61 | |
|---|
| 62 | sigu=1.e-2+ust*(12-0.5*h/ol)**0.33333 |
|---|
| 63 | sigv=sigu |
|---|
| 64 | sigw=sqrt(1.2*wst**2*(1.-.9*zeta)*zeta**0.66666+ & |
|---|
| 65 | (1.8-1.4*zeta)*ust**2)+1.e-2 |
|---|
| 66 | dsigwdz=0.5/sigw/h*(-1.4*ust**2+wst**2* & |
|---|
| 67 | (0.8*max(zeta,1.e-3)**(-.33333)-1.8*zeta**0.66666)) |
|---|
| 68 | |
|---|
| 69 | |
|---|
| 70 | ! Determine average Lagrangian time scale |
|---|
| 71 | !**************************************** |
|---|
| 72 | |
|---|
| 73 | tlu=0.15*h/sigu |
|---|
| 74 | tlv=tlu |
|---|
| 75 | if (z.lt.abs(ol)) then |
|---|
| 76 | tlw=0.1*z/(sigw*(0.55-0.38*abs(z/ol))) |
|---|
| 77 | else if (zeta.lt.0.1) then |
|---|
| 78 | tlw=0.59*z/sigw |
|---|
| 79 | else |
|---|
| 80 | tlw=0.15*h/sigw*(1.-exp(-5*zeta)) |
|---|
| 81 | endif |
|---|
| 82 | |
|---|
| 83 | |
|---|
| 84 | !********************* |
|---|
| 85 | ! 3. Stable conditions |
|---|
| 86 | !********************* |
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| 87 | |
|---|
| 88 | else |
|---|
| 89 | sigu=1.e-2+2.*ust*(1.-zeta) |
|---|
| 90 | sigv=1.e-2+1.3*ust*(1.-zeta) |
|---|
| 91 | sigw=sigv |
|---|
| 92 | dsigwdz=-1.3*ust/h |
|---|
| 93 | tlu=0.15*h/sigu*(sqrt(zeta)) |
|---|
| 94 | tlv=0.467*tlu |
|---|
| 95 | tlw=0.1*h/sigw*zeta**0.8 |
|---|
| 96 | endif |
|---|
| 97 | |
|---|
| 98 | |
|---|
| 99 | tlu=max(10.,tlu) |
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| 100 | tlv=max(10.,tlv) |
|---|
| 101 | tlw=max(30.,tlw) |
|---|
| 102 | |
|---|
| 103 | if (dsigwdz.eq.0.) dsigwdz=1.e-10 |
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| 104 | |
|---|
| 105 | end subroutine hanna |
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