1 | ! SPDX-FileCopyrightText: FLEXPART 1998-2019, see flexpart_license.txt |
---|
2 | ! SPDX-License-Identifier: GPL-3.0-or-later |
---|
3 | |
---|
4 | subroutine hanna1(z) |
---|
5 | ! i |
---|
6 | !***************************************************************************** |
---|
7 | ! * |
---|
8 | ! Computation of \sigma_i and \tau_L based on the scheme of Hanna (1982) * |
---|
9 | ! * |
---|
10 | ! Author: A. Stohl * |
---|
11 | ! * |
---|
12 | ! 4 December 1997 * |
---|
13 | ! * |
---|
14 | !***************************************************************************** |
---|
15 | ! * |
---|
16 | ! Variables: * |
---|
17 | ! dsigwdz [1/s] vertical gradient of sigw * |
---|
18 | ! ol [m] Obukhov length * |
---|
19 | ! sigu, sigv, sigw standard deviations of turbulent velocity fluctuations * |
---|
20 | ! tlu [s] Lagrangian time scale for the along wind component. * |
---|
21 | ! tlv [s] Lagrangian time scale for the cross wind component. * |
---|
22 | ! tlw [s] Lagrangian time scale for the vertical wind component. * |
---|
23 | ! ust, ustar [m/s] friction velocity * |
---|
24 | ! wst, wstar [m/s] convective velocity scale * |
---|
25 | ! * |
---|
26 | !***************************************************************************** |
---|
27 | |
---|
28 | use par_mod |
---|
29 | use com_mod |
---|
30 | use hanna_mod |
---|
31 | |
---|
32 | implicit none |
---|
33 | |
---|
34 | real :: z,s1,s2 |
---|
35 | |
---|
36 | |
---|
37 | |
---|
38 | !********************** |
---|
39 | ! 1. Neutral conditions |
---|
40 | !********************** |
---|
41 | |
---|
42 | if (h/abs(ol).lt.1.) then |
---|
43 | |
---|
44 | ust=max(1.e-4,ust) |
---|
45 | sigu=2.0*ust*exp(-3.e-4*z/ust) |
---|
46 | sigu=max(sigu,1.e-5) |
---|
47 | sigv=1.3*ust*exp(-2.e-4*z/ust) |
---|
48 | sigv=max(sigv,1.e-5) |
---|
49 | sigw=sigv |
---|
50 | dsigw2dz=-6.76e-4*ust*exp(-4.e-4*z/ust) |
---|
51 | tlu=0.5*z/sigw/(1.+1.5e-3*z/ust) |
---|
52 | tlv=tlu |
---|
53 | tlw=tlu |
---|
54 | |
---|
55 | |
---|
56 | !*********************** |
---|
57 | ! 2. Unstable conditions |
---|
58 | !*********************** |
---|
59 | |
---|
60 | else if (ol.lt.0.) then |
---|
61 | |
---|
62 | |
---|
63 | ! Determine sigmas |
---|
64 | !***************** |
---|
65 | |
---|
66 | sigu=ust*(12-0.5*h/ol)**0.33333 |
---|
67 | sigu=max(sigu,1.e-6) |
---|
68 | sigv=sigu |
---|
69 | |
---|
70 | if (zeta.lt.0.03) then |
---|
71 | sigw=0.96*wst*(3*zeta-ol/h)**0.33333 |
---|
72 | dsigw2dz=1.8432*wst*wst/h*(3*zeta-ol/h)**(-0.33333) |
---|
73 | else if (zeta.lt.0.4) then |
---|
74 | s1=0.96*(3*zeta-ol/h)**0.33333 |
---|
75 | s2=0.763*zeta**0.175 |
---|
76 | if (s1.lt.s2) then |
---|
77 | sigw=wst*s1 |
---|
78 | dsigw2dz=1.8432*wst*wst/h*(3*zeta-ol/h)**(-0.33333) |
---|
79 | else |
---|
80 | sigw=wst*s2 |
---|
81 | dsigw2dz=0.203759*wst*wst/h*zeta**(-0.65) |
---|
82 | endif |
---|
83 | else if (zeta.lt.0.96) then |
---|
84 | sigw=0.722*wst*(1-zeta)**0.207 |
---|
85 | dsigw2dz=-.215812*wst*wst/h*(1-zeta)**(-0.586) |
---|
86 | else if (zeta.lt.1.00) then |
---|
87 | sigw=0.37*wst |
---|
88 | dsigw2dz=0. |
---|
89 | endif |
---|
90 | sigw=max(sigw,1.e-6) |
---|
91 | |
---|
92 | |
---|
93 | ! Determine average Lagrangian time scale |
---|
94 | !**************************************** |
---|
95 | |
---|
96 | tlu=0.15*h/sigu |
---|
97 | tlv=tlu |
---|
98 | if (z.lt.abs(ol)) then |
---|
99 | tlw=0.1*z/(sigw*(0.55-0.38*abs(z/ol))) |
---|
100 | else if (zeta.lt.0.1) then |
---|
101 | tlw=0.59*z/sigw |
---|
102 | else |
---|
103 | tlw=0.15*h/sigw*(1.-exp(-5*zeta)) |
---|
104 | endif |
---|
105 | |
---|
106 | |
---|
107 | !********************* |
---|
108 | ! 3. Stable conditions |
---|
109 | !********************* |
---|
110 | |
---|
111 | else |
---|
112 | sigu=2.*ust*(1.-zeta) |
---|
113 | sigv=1.3*ust*(1.-zeta) |
---|
114 | sigu=max(sigu,1.e-6) |
---|
115 | sigv=max(sigv,1.e-6) |
---|
116 | sigw=sigv |
---|
117 | dsigw2dz=3.38*ust*ust*(zeta-1.)/h |
---|
118 | tlu=0.15*h/sigu*(sqrt(zeta)) |
---|
119 | tlv=0.467*tlu |
---|
120 | tlw=0.1*h/sigw*zeta**0.8 |
---|
121 | endif |
---|
122 | |
---|
123 | |
---|
124 | |
---|
125 | |
---|
126 | tlu=max(10.,tlu) |
---|
127 | tlv=max(10.,tlv) |
---|
128 | tlw=max(30.,tlw) |
---|
129 | |
---|
130 | |
---|
131 | end subroutine hanna1 |
---|