public void CalculateModel(EnergybalanceState s, EnergybalanceState s1, EnergybalanceRate r, EnergybalanceAuxiliary a)
{
//- Name: DiffusionLimitedEvaporation -Version: 1.0, -Time step: 1
//- Description:
// * Title: DiffusionLimitedEvaporation Model
// * Author: Pierre Martre
// * Reference: Modelling energy balance in the wheat crop model SiriusQuality2:
// Evapotranspiration and canopy and soil temperature calculations
// * Institution: INRA Montpellier
// * Abstract: the evaporation from the diffusion limited soil
//- inputs:
// * name: deficitOnTopLayers
// ** description : deficit On TopLayers
// ** variablecategory : auxiliary
// ** datatype : DOUBLE
// ** default : 5341
// ** min : 0
// ** max : 10000
// ** unit : g m-2 d-1
// ** uri : http://www1.clermont.inra.fr/siriusquality/?page_id=547
// ** inputtype : variable
// * name: soilDiffusionConstant
// ** description : soil Diffusion Constant
// ** parametercategory : soil
// ** datatype : DOUBLE
// ** default : 4.2
// ** min : 0
// ** max : 10
// ** unit :
// ** uri : http://www1.clermont.inra.fr/siriusquality/?page_id=547
// ** inputtype : parameter
//- outputs:
// * name: diffusionLimitedEvaporation
// ** description : the evaporation from the diffusion limited soil
// ** variablecategory : state
// ** datatype : DOUBLE
// ** min : 0
// ** max : 5000
// ** unit : g m-2 d-1
// ** uri : http://www1.clermont.inra.fr/siriusquality/?page_id=547
double deficitOnTopLayers = a.deficitOnTopLayers;
double diffusionLimitedEvaporation;
if (deficitOnTopLayers / 1000.0d <= 0.0d)
{
diffusionLimitedEvaporation = 8.3d * 1000.0d;
}
else
{
if (deficitOnTopLayers / 1000.0d < 25.0d)
{
diffusionLimitedEvaporation = 2.0d * soilDiffusionConstant * soilDiffusionConstant / (deficitOnTopLayers / 1000.0d) * 1000.0d;
}
else
{
diffusionLimitedEvaporation = 0.0d;
}
}
s.diffusionLimitedEvaporation = diffusionLimitedEvaporation;
}
public EnergybalanceWrapper(Universe universe) : base(universe)
{
s = new EnergybalanceState();
r = new EnergybalanceRate();
a = new EnergybalanceAuxiliary();
energybalanceComponent = new Energybalance();
loadParameters();
}
public EnergybalanceWrapper()
{
s = new EnergybalanceState();
r = new EnergybalanceRate();
a = new EnergybalanceAuxiliary();
energybalanceComponent = new EnergybalanceComponent();
loadParameters();
}
public void Calculate_cropheatflux(EnergybalanceState s, EnergybalanceState s1, EnergybalanceRate r, EnergybalanceAuxiliary a)
{
//- Name: CropHeatFlux -Version: 1.0, -Time step: 1
//- Description:
// * Title: CropHeatFlux Model
// * Author: Pierre Martre
// * Reference: abModelling energy balance in the wheat crop model SiriusQuality2:
// Evapotranspiration and canopy and soil temperature calculations
// * Institution: INRA/LEPSE Montpellier
// * Abstract: It is calculated from net Radiation, soil heat flux and potential transpiration
//- inputs:
// * name: netRadiationEquivalentEvaporation
// ** variablecategory : auxiliary
// ** description : net Radiation Equivalent Evaporation
// ** datatype : DOUBLE
// ** default : 638.142
// ** min : 0
// ** max : 10000
// ** unit : g m-2 d-1
// ** uri : http://www1.clermont.inra.fr/siriusquality/?page_id=547
// ** inputtype : variable
// * name: soilHeatFlux
// ** description : soil Heat Flux
// ** variablecategory : rate
// ** datatype : DOUBLE
// ** default : 188.817
// ** min : 0
// ** max : 1000
// ** unit : g m-2 d-1
// ** uri : http://www1.clermont.inra.fr/siriusquality/?page_id=547
// ** inputtype : variable
// * name: potentialTranspiration
// ** description : potential Transpiration
// ** variablecategory : rate
// ** datatype : DOUBLE
// ** default : 1.413
// ** min : 0
// ** max : 1000
// ** unit : g m-2 d-1
// ** uri : http://www1.clermont.inra.fr/siriusquality/?page_id=547
// ** inputtype : variable
//- outputs:
// * name: cropHeatFlux
// ** description : crop Heat Flux
// ** variablecategory : rate
// ** datatype : DOUBLE
// ** min : 0
// ** max : 10000
// ** unit : g m-2 d-1
// ** uri : http://www1.clermont.inra.fr/siriusquality/?page_id=547
double netRadiationEquivalentEvaporation = a.netRadiationEquivalentEvaporation;
double soilHeatFlux = r.soilHeatFlux;
double potentialTranspiration = r.potentialTranspiration;
double cropHeatFlux;
cropHeatFlux = netRadiationEquivalentEvaporation - soilHeatFlux - potentialTranspiration;
r.cropHeatFlux = cropHeatFlux;
}
public void Calculate_soilheatflux(EnergybalanceState s, EnergybalanceState s1, EnergybalanceRate r, EnergybalanceAuxiliary a)
{
//- Name: SoilHeatFlux -Version: 1.0, -Time step: 1
//- Description:
// * Title: SoilHeatFlux Model
// * Author: Pierre Martre
// * Reference: Modelling energy balance in the wheat crop model SiriusQuality2:
// Evapotranspiration and canopy and soil temperature calculations
// * Institution: INRA/LEPSE Montpellier
// * Abstract: The available energy in the soil
//- inputs:
// * name: netRadiationEquivalentEvaporation
// ** variablecategory : state
// ** description : net Radiation Equivalent Evaporation
// ** datatype : DOUBLE
// ** default : 638.142
// ** min : 0
// ** max : 5000
// ** unit : g m-2 d-1
// ** uri : http://www1.clermont.inra.fr/siriusquality/?page_id=547
// ** inputtype : variable
// * name: tau
// ** description : plant cover factor
// ** parametercategory : species
// ** datatype : DOUBLE
// ** default : 0.9983
// ** min : 0
// ** max : 100
// ** unit :
// ** uri : http://www1.clermont.inra.fr/siriusquality/?page_id=547
// ** inputtype : parameter
// * name: soilEvaporation
// ** description : soil Evaporation
// ** variablecategory : state
// ** datatype : DOUBLE
// ** default : 448.240
// ** min : 0
// ** max : 10000
// ** unit : g m-2 d-1
// ** uri : http://www1.clermont.inra.fr/siriusquality/?page_id=547
// ** inputtype : variable
//- outputs:
// * name: soilHeatFlux
// ** description : soil Heat Flux
// ** variablecategory : rate
// ** datatype : DOUBLE
// ** min : 0
// ** max : 10000
// ** unit : g m-2 d-1
// ** uri : http://www1.clermont.inra.fr/siriusquality/?page_id=547
double netRadiationEquivalentEvaporation = s.netRadiationEquivalentEvaporation;
double soilEvaporation = s.soilEvaporation;
double soilHeatFlux;
soilHeatFlux = tau * netRadiationEquivalentEvaporation - soilEvaporation;
r.soilHeatFlux = soilHeatFlux;
}
public EnergybalanceWrapper(Universe universe, EnergybalanceWrapper toCopy, bool copyAll) : base(universe)
{
s = (toCopy.s != null) ? new EnergybalanceState(toCopy.s, copyAll) : null;
r = (toCopy.r != null) ? new EnergybalanceRate(toCopy.r, copyAll) : null;
a = (toCopy.a != null) ? new EnergybalanceAuxiliary(toCopy.a, copyAll) : null;
if (copyAll)
{
energybalanceComponent = (toCopy.energybalanceComponent != null) ? new Energybalance(toCopy.energybalanceComponent) : null;
}
}
public EnergybalanceWrapper(EnergybalanceWrapper toCopy, bool copyAll) : this()
{
s = (toCopy.s != null) ? new EnergybalanceState(toCopy.s, copyAll) : null;
r = (toCopy.r != null) ? new EnergybalanceRate(toCopy.r, copyAll) : null;
a = (toCopy.a != null) ? new EnergybalanceAuxiliary(toCopy.a, copyAll) : null;
if (copyAll)
{
energybalanceComponent = (toCopy.energybalanceComponent != null) ? new EnergybalanceComponent(toCopy.energybalanceComponent) : null;
}
}
public EnergybalanceRate(EnergybalanceRate toCopy, bool copyAll) // copy constructor
{
if (copyAll)
{
_evapoTranspirationPriestlyTaylor = toCopy._evapoTranspirationPriestlyTaylor;
_evapoTranspirationPenman = toCopy._evapoTranspirationPenman;
_evapoTranspiration = toCopy._evapoTranspiration;
_potentialTranspiration = toCopy._potentialTranspiration;
_soilHeatFlux = toCopy._soilHeatFlux;
_cropHeatFlux = toCopy._cropHeatFlux;
}
}
public void CalculateModel(EnergybalanceState s, EnergybalanceState s1, EnergybalanceRate r, EnergybalanceAuxiliary a)
{
//- Name: SoilEvaporation -Version: 1.0, -Time step: 1
//- Description:
// * Title: SoilEvaporation Model
// * Author: Pierre Martre
// * Reference: Modelling energy balance in the wheat crop model SiriusQuality2:
// Evapotranspiration and canopy and soil temperature calculations
// * Institution: INRA Montpellier
// * Abstract: Starting from a soil at field capacity, soil evaporation is assumed to
// be energy limited during the first phase of evaporation and diffusion limited thereafter.
// Hence, the soil evaporation model considers these two processes taking the minimum between
// the energy limited evaporation (PtSoil) and the diffused limited
// evaporation
//- inputs:
// * name: diffusionLimitedEvaporation
// ** description : diffusion Limited Evaporation
// ** variablecategory : state
// ** datatype : DOUBLE
// ** default : 6605.505
// ** min : 0
// ** max : 10000
// ** unit : g m-2 d-1
// ** uri : http://www1.clermont.inra.fr/siriusquality/?page_id=547
// ** inputtype : variable
// * name: energyLimitedEvaporation
// ** description : energy Limited Evaporation
// ** variablecategory : state
// ** datatype : DOUBLE
// ** default : 448.240
// ** min : 0
// ** max : 1000
// ** unit : g m-2 d-1
// ** uri : http://www1.clermont.inra.fr/siriusquality/?page_id=547
// ** inputtype : variable
//- outputs:
// * name: soilEvaporation
// ** description : soil Evaporation
// ** variablecategory : auxiliary
// ** datatype : DOUBLE
// ** min : 0
// ** max : 5000
// ** unit : g m-2 d-1
// ** uri : http://www1.clermont.inra.fr/siriusquality/?page_id=547
double diffusionLimitedEvaporation = s.diffusionLimitedEvaporation;
double energyLimitedEvaporation = s.energyLimitedEvaporation;
double soilEvaporation;
soilEvaporation = Math.Min(diffusionLimitedEvaporation, energyLimitedEvaporation);
a.soilEvaporation = soilEvaporation;
}
public void CalculateModel % s(EnergybalanceState s, EnergybalanceState s1, EnergybalanceRate r, EnergybalanceAuxiliary a)
{
_Diffusionlimitedevaporation.CalculateModel(s, s1, r, a);
_Conductance.CalculateModel(s, s1, r, a);
_Netradiation.CalculateModel(s, s1, r, a);
_Netradiationequivalentevaporation.CalculateModel(s, s1, r, a);
_Priestlytaylor.CalculateModel(s, s1, r, a);
_Penman.CalculateModel(s, s1, r, a);
_Evapotranspiration.CalculateModel(s, s1, r, a);
_Potentialtranspiration.CalculateModel(s, s1, r, a);
_Ptsoil.CalculateModel(s, s1, r, a);
_Soilevaporation.CalculateModel(s, s1, r, a);
_Soilheatflux.CalculateModel(s, s1, r, a);
_Cropheatflux.CalculateModel(s, s1, r, a);
_Canopytemperature.CalculateModel(s, s1, r, a);
}
public void CalculateModel(EnergybalanceState s, EnergybalanceState s1, EnergybalanceRate r, EnergybalanceAuxiliary a)
{
//- Name: PotentialTranspiration -Version: 1.0, -Time step: 1
//- Description:
// * Title: PotentialTranspiration Model
// * Author: Pierre Martre
// * Reference: Modelling energy balance in the wheat crop model SiriusQuality2:
// Evapotranspiration and canopy and soil temperature calculations
// * Institution: INRA/LEPSE Montpellier
// * Abstract: SiriusQuality2 uses availability of water from the soil reservoir as a method to restrict
// transpiration as soil moisture is depleted
//- inputs:
// * name: evapoTranspiration
// ** description : evapoTranspiration
// ** variablecategory : rate
// ** datatype : DOUBLE
// ** default : 830.958
// ** min : 0
// ** max : 10000
// ** unit : mm
// ** uri : http://www1.clermont.inra.fr/siriusquality/?page_id=547
// ** inputtype : variable
// * name: tau
// ** description : plant cover factor
// ** parametercategory : species
// ** datatype : DOUBLE
// ** default : 0.9983
// ** min : 0
// ** max : 1
// ** unit :
// ** uri : http://www1.clermont.inra.fr/siriusquality/?page_id=547
// ** inputtype : parameter
//- outputs:
// * name: potentialTranspiration
// ** description : potential Transpiration
// ** variablecategory : rate
// ** datatype : DOUBLE
// ** min : 0
// ** max : 10000
// ** unit : g m-2 d-1
// ** uri : http://www1.clermont.inra.fr/siriusquality/?page_id=547
double evapoTranspiration = r.evapoTranspiration;
double potentialTranspiration;
potentialTranspiration = evapoTranspiration * (1.0d - tau);
r.potentialTranspiration = potentialTranspiration;
}
public void CalculateModel(EnergybalanceState s, EnergybalanceState s1, EnergybalanceRate r, EnergybalanceAuxiliary a)
{
//- Name: NetRadiationEquivalentEvaporation -Version: 1.0, -Time step: 1
//- Description:
// * Title: NetRadiationEquivalentEvaporation Model
// * Author: Pierre Martre
// * Reference: Modelling energy balance in the wheat crop model SiriusQuality2:
// Evapotranspiration and canopy and soil temperature calculations
// * Institution: INRA/LEPSE Montpellier
// * Abstract: It is given by dividing net radiation by latent heat of vaporization of water
//- inputs:
// * name: lambdaV
// ** description : latent heat of vaporization of water
// ** parametercategory : constant
// ** datatype : DOUBLE
// ** default : 2.454
// ** min : 0
// ** max : 10
// ** unit : MJ kg-1
// ** uri : http://www1.clermont.inra.fr/siriusquality/?page_id=547
// ** inputtype : parameter
// * name: netRadiation
// ** description : net radiation
// ** variablecategory : state
// ** datatype : DOUBLE
// ** default : 1.566
// ** min : 0
// ** max : 5000
// ** unit : MJ m-2 d-1
// ** uri : http://www1.clermont.inra.fr/siriusquality/?page_id=547
// ** inputtype : variable
//- outputs:
// * name: netRadiationEquivalentEvaporation
// ** variablecategory : auxiliary
// ** description : net Radiation in Equivalent Evaporation
// ** datatype : DOUBLE
// ** min : 0
// ** max : 5000
// ** unit : g m-2 d-1
// ** uri : http://www1.clermont.inra.fr/siriusquality/?page_id=547
double netRadiation = s.netRadiation;
double netRadiationEquivalentEvaporation;
netRadiationEquivalentEvaporation = netRadiation / lambdaV * 1000.0d;
a.netRadiationEquivalentEvaporation = netRadiationEquivalentEvaporation;
}
public void CalculateModel(EnergybalanceState s, EnergybalanceState s1, EnergybalanceRate r, EnergybalanceAuxiliary a)
{
//- Name: NetRadiation -Version: 1.0, -Time step: 1
//- Description:
// * Title: NetRadiation Model
// * Author: Pierre Martre
// * Reference: Modelling energy balance in the wheat crop model SiriusQuality2:
// Evapotranspiration and canopy and soil temperature calculations
// * Institution: INRA Montpellier
// * Abstract: It is calculated at the surface of the canopy and is givenby the difference between incoming and outgoing radiation of both short
// and long wavelength radiation
//- inputs:
// * name: minTair
// ** description : minimum air temperature
// ** variablecategory : auxiliary
// ** datatype : DOUBLE
// ** min : -30
// ** max : 45
// ** default : 0.7
// ** unit : °C
// ** uri : http://www1.clermont.inra.fr/siriusquality/?page_id=547
// ** inputtype : variable
// * name: maxTair
// ** description : maximum air Temperature
// ** variablecategory : auxiliary
// ** datatype : DOUBLE
// ** min : -30
// ** max : 45
// ** default : 7.2
// ** unit : °C
// ** uri : http://www1.clermont.inra.fr/siriusquality/?page_id=547
// ** inputtype : variable
// * name: albedoCoefficient
// ** description : albedo Coefficient
// ** parametercategory : constant
// ** datatype : DOUBLE
// ** default : 0.23
// ** min : 0
// ** max : 1
// ** unit :
// ** uri : http://www1.clermont.inra.fr/siriusquality/?page_id=547
// ** inputtype : parameter
// * name: stefanBoltzman
// ** description : stefan Boltzman constant
// ** parametercategory : constant
// ** datatype : DOUBLE
// ** default : 4.903E-09
// ** min : 0
// ** max : 1
// ** unit :
// ** uri : http://www1.clermont.inra.fr/siriusquality/?page_id=547
// ** inputtype : parameter
// * name: elevation
// ** description : elevation
// ** parametercategory : constant
// ** datatype : DOUBLE
// ** default : 0
// ** min : -500
// ** max : 10000
// ** unit : m
// ** uri : http://www1.clermont.inra.fr/siriusquality/?page_id=547
// ** inputtype : parameter
// * name: solarRadiation
// ** description : solar Radiation
// ** variablecategory : auxiliary
// ** datatype : DOUBLE
// ** default : 3
// ** min : 0
// ** max : 1000
// ** unit : MJ m-2 d-1
// ** uri : http://www1.clermont.inra.fr/siriusquality/?page_id=547
// ** inputtype : variable
// * name: vaporPressure
// ** description : vapor Pressure
// ** variablecategory : auxiliary
// ** datatype : DOUBLE
// ** default : 6.1
// ** min : 0
// ** max : 1000
// ** unit : hPa
// ** uri : http://www1.clermont.inra.fr/siriusquality/?page_id=547
// ** inputtype : variable
// * name: extraSolarRadiation
// ** description : extra Solar Radiation
// ** variablecategory : auxiliary
// ** datatype : DOUBLE
// ** default : 11.7
// ** min : 0
// ** max : 1000
// ** unit : MJ m2 d-1
// ** uri : http://www1.clermont.inra.fr/siriusquality/?page_id=547
// ** inputtype : variable
//- outputs:
// * name: netRadiation
// ** description : net radiation
// ** variablecategory : auxiliary
// ** datatype : DOUBLE
// ** min : 0
// ** max : 5000
// ** unit : MJ m-2 d-1
// ** uri : http://www1.clermont.inra.fr/siriusquality/?page_id=547
// * name: netOutGoingLongWaveRadiation
// ** description : net OutGoing Long Wave Radiation
// ** variablecategory : auxiliary
// ** datatype : DOUBLE
// ** min : 0
// ** max : 5000
// ** unit : g m-2 d-1
// ** uri : http://www1.clermont.inra.fr/siriusquality/?page_id=547
double minTair = a.minTair;
double maxTair = a.maxTair;
double solarRadiation = a.solarRadiation;
double vaporPressure = a.vaporPressure;
double extraSolarRadiation = a.extraSolarRadiation;
double netRadiation;
double netOutGoingLongWaveRadiation;
double Nsr;
double clearSkySolarRadiation;
double averageT;
double surfaceEmissivity;
double cloudCoverFactor;
double Nolr;
Nsr = (1.0d - albedoCoefficient) * solarRadiation;
clearSkySolarRadiation = (0.75d + (2 * Math.Pow(10.0d, -5) * elevation)) * extraSolarRadiation;
averageT = (Math.Pow(maxTair + 273.16d, 4) + Math.Pow(minTair + 273.16d, 4)) / 2.0d;
surfaceEmissivity = 0.34d - (0.14d * Math.Sqrt(vaporPressure / 10.0d));
cloudCoverFactor = 1.35d * (solarRadiation / clearSkySolarRadiation) - 0.35d;
Nolr = stefanBoltzman * averageT * surfaceEmissivity * cloudCoverFactor;
netRadiation = Nsr - Nolr;
netOutGoingLongWaveRadiation = Nolr;
a.netRadiation = netRadiation;
a.netOutGoingLongWaveRadiation = netOutGoingLongWaveRadiation;
}
public void CalculateModel(EnergybalanceState s, EnergybalanceState s1, EnergybalanceRate r, EnergybalanceAuxiliary a)
{
//- Name: EvapoTranspiration -Version: 1.0, -Time step: 1
//- Description:
// * Title: Evapotranspiration Model
// * Author: Pierre Martre
// * Reference: Modelling energy balance in the wheat crop model SiriusQuality2:
// Evapotranspiration and canopy and soil temperature calculations
// * Institution: INRA Montpellier
// * Abstract: According to the availability of wind and/or vapor pressure daily data, the
// SiriusQuality2 model calculates the evapotranspiration rate using the Penman (if wind
// and vapor pressure data are available) (Penman 1948) or the Priestly-Taylor
// (Priestley and Taylor 1972) method
//- inputs:
// * name: isWindVpDefined
// ** description : if wind and vapour pressure are defined
// ** parametercategory : constant
// ** datatype : INT
// ** default : 1
// ** min : 0
// ** max : 1
// ** unit :
// ** uri : http://www1.clermont.inra.fr/siriusquality/?page_id=547
// ** inputtype : parameter
// * name: evapoTranspirationPriestlyTaylor
// ** description : evapoTranspiration of Priestly Taylor
// ** variablecategory : rate
// ** default : 449.367
// ** datatype : DOUBLE
// ** min : 0
// ** max : 10000
// ** unit : mm
// ** uri : http://www1.clermont.inra.fr/siriusquality/?page_id=547
// ** inputtype : variable
// * name: evapoTranspirationPenman
// ** description : evapoTranspiration of Penman
// ** datatype : DOUBLE
// ** variablecategory : rate
// ** default : 830.958
// ** min : 0
// ** max : 10000
// ** unit : mm
// ** uri : http://www1.clermont.inra.fr/siriusquality/?page_id=547
// ** inputtype : variable
//- outputs:
// * name: evapoTranspiration
// ** description : evapoTranspiration
// ** variablecategory : rate
// ** datatype : DOUBLE
// ** min : 0
// ** max : 10000
// ** unit : mm
// ** uri : http://www1.clermont.inra.fr/siriusquality/?page_id=547
double evapoTranspirationPriestlyTaylor = r.evapoTranspirationPriestlyTaylor;
double evapoTranspirationPenman = r.evapoTranspirationPenman;
double evapoTranspiration;
if (isWindVpDefined == 1)
{
evapoTranspiration = evapoTranspirationPenman;
}
else
{
evapoTranspiration = evapoTranspirationPriestlyTaylor;
}
r.evapoTranspiration = evapoTranspiration;
}
public void Calculate_penman(EnergybalanceState s, EnergybalanceState s1, EnergybalanceRate r, EnergybalanceAuxiliary a)
{
//- Name: Penman -Version: 1.0, -Time step: 1
//- Description:
// * Title: Penman Model
// * Author: Pierre Martre
// * Reference: Modelling energy balance in the wheat crop model SiriusQuality2:
// Evapotranspiration and canopy and soil temperature calculations
// * Institution: INRA/LEPSE Montpellier
// * Abstract: This method is used when wind and vapor pressure daily data are available
//
//- inputs:
// * name: evapoTranspirationPriestlyTaylor
// ** description : evapoTranspiration of Priestly Taylor
// ** variablecategory : rate
// ** datatype : DOUBLE
// ** default : 449.367
// ** min : 0
// ** max : 10000
// ** unit : g m-2 d-1
// ** uri : http://www1.clermont.inra.fr/siriusquality/?page_id=547
// ** inputtype : variable
// * name: hslope
// ** description : the slope of saturated vapor pressure temperature curve at a given temperature
// ** variablecategory : auxiliary
// ** datatype : DOUBLE
// ** default : 0.584
// ** min : 0
// ** max : 1000
// ** unit : hPa °C-1
// ** uri : http://www1.clermont.inra.fr/siriusquality/?page_id=547
// ** inputtype : variable
// * name: VPDair
// ** description : vapour pressure density
// ** variablecategory : auxiliary
// ** datatype : DOUBLE
// ** default : 2.19
// ** min : 0
// ** max : 1000
// ** unit : hPa
// ** uri : http://www1.clermont.inra.fr/siriusquality/?page_id=547
// ** inputtype : variable
// * name: psychrometricConstant
// ** description : psychrometric constant
// ** parametercategory : constant
// ** datatype : DOUBLE
// ** default : 0.66
// ** min : 0
// ** max : 1
// ** unit :
// ** uri : http://www1.clermont.inra.fr/siriusquality/?page_id=547
// ** inputtype : parameter
// * name: Alpha
// ** description : Priestley-Taylor evapotranspiration proportionality constant
// ** parametercategory : constant
// ** datatype : DOUBLE
// ** default : 1.5
// ** min : 0
// ** max : 100
// ** unit :
// ** uri : http://www1.clermont.inra.fr/siriusquality/?page_id=547
// ** inputtype : parameter
// * name: lambdaV
// ** description : latent heat of vaporization of water
// ** parametercategory : constant
// ** datatype : DOUBLE
// ** default : 2.454
// ** min : 0
// ** max : 10
// ** unit :
// ** uri : http://www1.clermont.inra.fr/siriusquality/?page_id=547
// ** inputtype : parameter
// * name: rhoDensityAir
// ** description : Density of air
// ** parametercategory : constant
// ** datatype : DOUBLE
// ** default : 1.225
// ** unit :
// ** uri : http://www1.clermont.inra.fr/siriusquality/?page_id=547
// ** inputtype : parameter
// * name: specificHeatCapacityAir
// ** description : Specific heat capacity of dry air
// ** parametercategory : constant
// ** datatype : DOUBLE
// ** default : 0.00101
// ** min : 0
// ** max : 1
// ** unit :
// ** uri : http://www1.clermont.inra.fr/siriusquality/?page_id=547
// ** inputtype : parameter
// * name: conductance
// ** description : conductance
// ** variablecategory : state
// ** datatype : DOUBLE
// ** min : 0
// ** max : 10000
// ** default : 598.685
// ** unit : m d-1
// ** uri : http://www1.clermont.inra.fr/siriusquality/?page_id=547
// ** inputtype : variable
//- outputs:
// * name: evapoTranspirationPenman
// ** description : evapoTranspiration of Penman Monteith
// ** variablecategory : rate
// ** datatype : DOUBLE
// ** min : 0
// ** max : 5000
// ** unit : g m-2 d-1
// ** uri : http://www1.clermont.inra.fr/siriusquality/?page_id=547
double evapoTranspirationPriestlyTaylor = r.evapoTranspirationPriestlyTaylor;
double hslope = a.hslope;
double VPDair = a.VPDair;
double conductance = s.conductance;
double evapoTranspirationPenman;
evapoTranspirationPenman = evapoTranspirationPriestlyTaylor / Alpha + (1000.0d * (rhoDensityAir * specificHeatCapacityAir * VPDair * conductance / (lambdaV * (hslope + psychrometricConstant))));
r.evapoTranspirationPenman = evapoTranspirationPenman;
}
public void Calculate_conductance(EnergybalanceState s, EnergybalanceState s1, EnergybalanceRate r, EnergybalanceAuxiliary a)
{
//- Name: Conductance -Version: 1.0, -Time step: 1
//- Description:
// * Title: Conductance Model
// * Author: Pierre Martre
// * Reference: Modelling energy balance in the wheat crop model SiriusQuality2:
// Evapotranspiration and canopy and soil temperature calculations
//
// * Institution: INRA/LEPSE Montpellier
// * Abstract: The boundary layer conductance is expressed as the wind speed profile above the
// canopy and the canopy structure. The approach does not take into account buoyancy
// effects.
//
//- inputs:
// * name: vonKarman
// ** description : von Karman constant
// ** datatype : DOUBLE
// ** min : 0
// ** max : 1
// ** default : 0.42
// ** unit : dimensionless
// ** uri : http://www1.clermont.inra.fr/siriusquality/?page_id=547
// ** inputtype : parameter
// ** parametercategory : constant
// * name: heightWeatherMeasurements
// ** description : reference height of wind and humidity measurements
// ** parametercategory : soil
// ** datatype : DOUBLE
// ** min : 0
// ** max : 10
// ** default : 2
// ** unit : m
// ** uri : http://www1.clermont.inra.fr/siriusquality/?page_id=547
// ** inputtype : parameter
// * name: zm
// ** description : roughness length governing momentum transfer, FAO
// ** parametercategory : constant
// ** inputtype : parameter
// ** datatype : DOUBLE
// ** min : 0
// ** max : 1
// ** default : 0.13
// ** unit : m
// ** uri : http://www1.clermont.inra.fr/siriusquality/?page_id=547
// * name: zh
// ** description : roughness length governing transfer of heat and vapour, FAO
// ** parametercategory : constant
// ** inputtype : parameter
// ** datatype : DOUBLE
// ** min : 0
// ** max : 1
// ** default : 0.013
// ** unit : m
// ** uri : http://www1.clermont.inra.fr/siriusquality/?page_id=547
// * name: d
// ** description : corresponding to 2/3. This is multiplied to the crop heigth for calculating the zero plane displacement height, FAO
// ** inputtype : parameter
// ** parametercategory : constant
// ** datatype : DOUBLE
// ** default : 0.67
// ** min : 0
// ** max : 1
// ** unit : dimensionless
// ** uri : http://www1.clermont.inra.fr/siriusquality/?page_id=547rl
// * name: plantHeight
// ** description : plant Height
// ** datatype : DOUBLE
// ** default : 0
// ** min : 0
// ** max : 1000
// ** unit : mm
// ** uri : http://www1.clermont.inra.fr/siriusquality/?page_id=547
// ** inputtype : variable
// ** variablecategory : auxiliary
// * name: wind
// ** description : wind
// ** variablecategory : auxiliary
// ** datatype : DOUBLE
// ** default : 124000
// ** min : 0
// ** max : 1000000
// ** unit : m/d
// ** uri : http://www1.clermont.inra.fr/siriusquality/?page_id=547
// ** inputtype : variable
//- outputs:
// * name: conductance
// ** description : the boundary layer conductance
// ** variablecategory : state
// ** datatype : DOUBLE
// ** min : 0
// ** max : 10000
// ** unit : m/d
// ** uri : http://www1.clermont.inra.fr/siriusquality/?page_id=547
double plantHeight = a.plantHeight;
double wind = a.wind;
double conductance;
double h;
h = Math.Max(10.0d, plantHeight) / 100.0d;
conductance = wind * Math.Pow(vonKarman, 2) / (Math.Log((heightWeatherMeasurements - (d * h)) / (zm * h)) * Math.Log((heightWeatherMeasurements - (d * h)) / (zh * h)));
s.conductance = conductance;
}
public void Calculate_priestlytaylor(EnergybalanceState s, EnergybalanceState s1, EnergybalanceRate r, EnergybalanceAuxiliary a)
{
//- Name: PriestlyTaylor -Version: 1.0, -Time step: 1
//- Description:
// * Title: evapoTranspirationPriestlyTaylor Model
// * Author: Pierre Martre
// * Reference: Modelling energy balance in the wheat crop model SiriusQuality2:
// Evapotranspiration and canopy and soil temperature calculations
// * Institution: INRA Montpellier
// * Abstract: Calculate Energy Balance
//- inputs:
// * name: netRadiationEquivalentEvaporation
// ** description : net Radiation in Equivalent Evaporation
// ** variablecategory : state
// ** datatype : DOUBLE
// ** default : 638.142
// ** min : 0
// ** max : 5000
// ** unit : g m-2 d-1
// ** uri : http://www1.clermont.inra.fr/siriusquality/?page_id=547
// ** inputtype : variable
// * name: hslope
// ** description : the slope of saturated vapor pressure temperature curve at a given temperature
// ** variablecategory : auxiliary
// ** datatype : DOUBLE
// ** default : 0.584
// ** min : 0
// ** max : 1000
// ** unit : hPa °C-1
// ** uri : http://www1.clermont.inra.fr/siriusquality/?page_id=547
// ** inputtype : variable
// * name: psychrometricConstant
// ** description : psychrometric constant
// ** parametercategory : constant
// ** datatype : DOUBLE
// ** default : 0.66
// ** min : 0
// ** max : 1
// ** unit :
// ** uri : http://www1.clermont.inra.fr/siriusquality/?page_id=547
// ** inputtype : parameter
// * name: Alpha
// ** description : Priestley-Taylor evapotranspiration proportionality constant
// ** parametercategory : constant
// ** datatype : DOUBLE
// ** default : 1.5
// ** min : 0
// ** max : 100
// ** unit :
// ** uri : http://www1.clermont.inra.fr/siriusquality/?page_id=547
// ** inputtype : parameter
//- outputs:
// * name: evapoTranspirationPriestlyTaylor
// ** description : evapoTranspiration of Priestly Taylor
// ** variablecategory : rate
// ** datatype : DOUBLE
// ** min : 0
// ** max : 10000
// ** unit : g m-2 d-1
// ** uri : http://www1.clermont.inra.fr/siriusquality/?page_id=547
double netRadiationEquivalentEvaporation = s.netRadiationEquivalentEvaporation;
double hslope = a.hslope;
double evapoTranspirationPriestlyTaylor;
evapoTranspirationPriestlyTaylor = Math.Max(Alpha * hslope * netRadiationEquivalentEvaporation / (hslope + psychrometricConstant), 0.0d);
r.evapoTranspirationPriestlyTaylor = evapoTranspirationPriestlyTaylor;
}
public void Calculate_ptsoil(EnergybalanceState s, EnergybalanceState s1, EnergybalanceRate r, EnergybalanceAuxiliary a)
{
//- Name: PtSoil -Version: 1.0, -Time step: 1
//- Description:
// * Title: PtSoil EnergyLimitedEvaporation Model
// * Author: Pierre Martre
// * Reference: Modelling energy balance in the wheat crop model SiriusQuality2:
// Evapotranspiration and canopy and soil temperature calculations
// * Institution: INRA Montpellier
// * Abstract: Evaporation from the soil in the energy-limited stage
//- inputs:
// * name: evapoTranspirationPriestlyTaylor
// ** description : evapoTranspiration Priestly Taylor
// ** variablecategory : rate
// ** datatype : DOUBLE
// ** default : 120
// ** min : 0
// ** max : 1000
// ** unit : g m-2 d-1
// ** uri : http://www1.clermont.inra.fr/siriusquality/?page_id=547
// ** inputtype : variable
// * name: Alpha
// ** description : Priestley-Taylor evapotranspiration proportionality constant
// ** parametercategory : constant
// ** datatype : DOUBLE
// ** default : 1.5
// ** min : 0
// ** max : 100
// ** unit :
// ** uri : http://www1.clermont.inra.fr/siriusquality/?page_id=547
// ** inputtype : parameter
// * name: tau
// ** description : plant cover factor
// ** parametercategory : species
// ** datatype : DOUBLE
// ** default : 0.9983
// ** min : 0
// ** max : 100
// ** unit :
// ** uri : http://www1.clermont.inra.fr/siriusquality/?page_id=547
// ** inputtype : parameter
// * name: tauAlpha
// ** description : Fraction of the total net radiation exchanged at the soil surface when AlpaE = 1
// ** parametercategory : soil
// ** datatype : DOUBLE
// ** default : 0.3
// ** min : 0
// ** max : 1
// ** unit :
// ** uri : http://www1.clermont.inra.fr/siriusquality/?page_id=547
// ** inputtype : parameter
//- outputs:
// * name: energyLimitedEvaporation
// ** description : energy Limited Evaporation
// ** variablecategory : auxiliary
// ** datatype : DOUBLE
// ** min : 0
// ** max : 5000
// ** unit : g m-2 d-1
// ** uri : http://www1.clermont.inra.fr/siriusquality/?page_id=547
double evapoTranspirationPriestlyTaylor = r.evapoTranspirationPriestlyTaylor;
double energyLimitedEvaporation;
double AlphaE;
if (tau < tauAlpha)
{
AlphaE = 1.0d;
}
else
{
AlphaE = Alpha - ((Alpha - 1.0d) * (1.0d - tau) / (1.0d - tauAlpha));
}
energyLimitedEvaporation = evapoTranspirationPriestlyTaylor / Alpha * AlphaE * tau;
a.energyLimitedEvaporation = energyLimitedEvaporation;
}
public void CalculateModel(EnergybalanceState s, EnergybalanceState s1, EnergybalanceRate r, EnergybalanceAuxiliary a)
{
//- Name: CanopyTemperature -Version: 1.0, -Time step: 1
//- Description:
// * Title: CanopyTemperature Model
// * Author: Pierre Martre
// * Reference: Modelling energy balance in the wheat crop model SiriusQuality2:
// Evapotranspiration and canopy and soil temperature calculations
// * Institution: INRA/LEPSE Montpellier
// * Abstract: It is calculated from the crop heat flux and the boundary layer conductance
//- inputs:
// * name: minTair
// ** description : minimum air temperature
// ** datatype : DOUBLE
// ** variablecategory : auxiliary
// ** min : -30
// ** max : 45
// ** default : 0.7
// ** unit : degC
// ** uri : http://www1.clermont.inra.fr/siriusquality/?page_id=547
// ** inputtype : variable
// * name: maxTair
// ** description : maximum air Temperature
// ** datatype : DOUBLE
// ** variablecategory : auxiliary
// ** min : -30
// ** max : 45
// ** default : 7.2
// ** unit : degC
// ** uri : http://www1.clermont.inra.fr/siriusquality/?page_id=547
// ** inputtype : variable
// * name: cropHeatFlux
// ** description : Crop heat flux
// ** variablecategory : rate
// ** inputtype : variable
// ** datatype : DOUBLE
// ** min : 0
// ** max : 10000
// ** default : 447.912
// ** unit : g/m**2/d
// ** uri : http://www1.clermont.inra.fr/siriusquality/?page_id=547
// * name: conductance
// ** description : the boundary layer conductance
// ** variablecategory : state
// ** inputtype : variable
// ** datatype : DOUBLE
// ** min : 0
// ** max : 10000
// ** default : 598.685
// ** unit : m/d
// ** uri : http://www1.clermont.inra.fr/siriusquality/?page_id=547
// * name: lambdaV
// ** description : latent heat of vaporization of water
// ** parametercategory : constant
// ** datatype : DOUBLE
// ** default : 2.454
// ** min : 0
// ** max : 10
// ** unit : MJ/kg
// ** uri : http://www1.clermont.inra.fr/siriusquality/?page_id=547
// ** inputtype : parameter
// * name: rhoDensityAir
// ** description : Density of air
// ** parametercategory : constant
// ** datatype : DOUBLE
// ** default : 1.225
// ** unit : kg/m**3
// ** uri : http://www1.clermont.inra.fr/siriusquality/?page_id=547
// ** inputtype : parameter
// * name: specificHeatCapacityAir
// ** description : Specific heat capacity of dry air
// ** parametercategory : constant
// ** datatype : DOUBLE
// ** default : 0.00101
// ** unit : MJ/kg/degC
// ** uri : http://www1.clermont.inra.fr/siriusquality/?page_id=547
// ** inputtype : parameter
//- outputs:
// * name: minCanopyTemperature
// ** description : minimal Canopy Temperature
// ** datatype : DOUBLE
// ** variablecategory : state
// ** min : -30
// ** max : 45
// ** unit : degC
// ** uri : http://www1.clermont.inra.fr/siriusquality/?page_id=547
// * name: maxCanopyTemperature
// ** description : maximal Canopy Temperature
// ** datatype : DOUBLE
// ** variablecategory : state
// ** min : -30
// ** max : 45
// ** unit : degC
// ** uri : http://www1.clermont.inra.fr/siriusquality/?page_id=547
double minTair = a.minTair;
double maxTair = a.maxTair;
double cropHeatFlux = r.cropHeatFlux;
double conductance = s.conductance;
double minCanopyTemperature;
double maxCanopyTemperature;
minCanopyTemperature = minTair + (cropHeatFlux / (rhoDensityAir * specificHeatCapacityAir * conductance / lambdaV * 1000.0d));
maxCanopyTemperature = maxTair + (cropHeatFlux / (rhoDensityAir * specificHeatCapacityAir * conductance / lambdaV * 1000.0d));
s.minCanopyTemperature = minCanopyTemperature;
s.maxCanopyTemperature = maxCanopyTemperature;
}
