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1!**********************************************************************
2! Copyright 1998,1999,2000,2001,2002,2005,2007,2008,2009,2010         *
3! Andreas Stohl, Petra Seibert, A. Frank, Gerhard Wotawa,             *
4! Caroline Forster, Sabine Eckhardt, John Burkhart, Harald Sodemann   *
5!                                                                     *
6! This file is part of FLEXPART.                                      *
7!                                                                     *
8! FLEXPART is free software: you can redistribute it and/or modify    *
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11! (at your option) any later version.                                 *
12!                                                                     *
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17!                                                                     *
18! You should have received a copy of the GNU General Public License   *
19! along with FLEXPART.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.   *
20!**********************************************************************
21
22subroutine hanna_short(z)
23  !                       i
24  !*****************************************************************************
25  !                                                                            *
26  !   Computation of \sigma_i and \tau_L based on the scheme of Hanna (1982)   *
27  !                                                                            *
28  !   Author: A. Stohl                                                         *
29  !                                                                            *
30  !   4 December 1997                                                          *
31  !                                                                            *
32  !*****************************************************************************
33  !                                                                            *
34  ! Variables:                                                                 *
35  ! dsigwdz [1/s]     vertical gradient of sigw                                *
36  ! ol [m]            Obukhov length                                           *
37  ! sigu, sigv, sigw  standard deviations of turbulent velocity fluctuations   *
38  ! tlu [s]           Lagrangian time scale for the along wind component.      *
39  ! tlv [s]           Lagrangian time scale for the cross wind component.      *
40  ! tlw [s]           Lagrangian time scale for the vertical wind component.   *
41  ! ust, ustar [m/s]  friction velocity                                        *
42  ! wst, wstar [m/s]  convective velocity scale                                *
43  !                                                                            *
44  !*****************************************************************************
45
46  use par_mod
47  use com_mod
48  use hanna_mod
49
50  implicit none
51
52  real :: z
53
54
55
56  !**********************
57  ! 1. Neutral conditions
58  !**********************
59
60  if (h/abs(ol).lt.1.) then
61    ust=max(1.e-4,ust)
62    sigw=1.3*exp(-2.e-4*z/ust)
63    dsigwdz=-2.e-4*sigw
64    sigw=sigw*ust+1.e-2
65    tlw=0.5*z/sigw/(1.+1.5e-3*z/ust)
66
67
68  !***********************
69  ! 2. Unstable conditions
70  !***********************
71
72  else if (ol.lt.0.) then
73
74
75  ! Determine sigmas
76  !*****************
77
78    sigw=sqrt(1.2*wst**2*(1.-.9*zeta)*zeta**0.66666+ &
79         (1.8-1.4*zeta)*ust**2)+1.e-2
80    dsigwdz=0.5/sigw/h*(-1.4*ust**2+wst**2* &
81         (0.8*max(zeta,1.e-3)**(-.33333)-1.8*zeta**0.66666))
82
83
84  ! Determine average Lagrangian time scale
85  !****************************************
86
87    if (z.lt.abs(ol)) then
88      tlw=0.1*z/(sigw*(0.55-0.38*abs(z/ol)))
89    else if (zeta.lt.0.1) then
90      tlw=0.59*z/sigw
91    else
92      tlw=0.15*h/sigw*(1.-exp(-5*zeta))
93    endif
94
95
96  !*********************
97  ! 3. Stable conditions
98  !*********************
99
100  else
101    sigw=1.e-2+1.3*ust*(1.-zeta)
102    dsigwdz=-1.3*ust/h
103    tlw=0.1*h/sigw*zeta**0.8
104  endif
105
106
107  tlu=max(10.,tlu)
108  tlv=max(10.,tlv)
109  tlw=max(30.,tlw)
110  if (dsigwdz.eq.0.) dsigwdz=1.e-10
111
112end subroutine hanna_short
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