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