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trunk/dyn3d/guide.f revision 91 by guez, Wed Mar 26 17:18:58 2014 UTC trunk/Sources/dyn3d/Guide/guide.f revision 171 by guez, Tue Sep 29 19:48:59 2015 UTC
# Line 5  MODULE guide_m Line 5  MODULE guide_m
5    
6    IMPLICIT NONE    IMPLICIT NONE
7    
   REAL aire_min, aire_max  
   
8  CONTAINS  CONTAINS
9    
10    SUBROUTINE guide(itau, ucov, vcov, teta, q, masse, ps)    SUBROUTINE guide(itau, ucov, vcov, teta, q, ps)
11    
12      ! Author: F.Hourdin      ! Author: F.Hourdin
13    
14      USE comconst, ONLY: cpp, daysec, dtvr, kappa      USE comconst, ONLY: cpp, kappa
15      USE comgeom, ONLY: aire, rlatu, rlonv      USE conf_gcm_m, ONLY: day_step
16      USE conf_gcm_m, ONLY: day_step, iperiod      use conf_guide_m, only: guide_u, guide_v, guide_t, guide_q, ncep, &
17      use conf_guide_m, only: conf_guide, guide_u, guide_v, guide_t, guide_q, &           ini_anal, tau_min_u, tau_max_u, tau_min_v, tau_max_v, tau_min_t, &
18           ncep, ini_anal, tau_min_u, tau_max_u, tau_min_v, tau_max_v, &           tau_max_t, tau_min_q, tau_max_q, online, factt
          tau_min_t, tau_max_t, tau_min_q, tau_max_q, tau_min_p, tau_max_p, &  
          online  
19      USE dimens_m, ONLY: iim, jjm, llm      USE dimens_m, ONLY: iim, jjm, llm
20      USE disvert_m, ONLY: ap, bp, preff, presnivs      USE disvert_m, ONLY: ap, bp, preff
21        use dynetat0_m, only: grossismx, grossismy, rlatu, rlatv
22      USE exner_hyb_m, ONLY: exner_hyb      USE exner_hyb_m, ONLY: exner_hyb
23      USE inigrads_m, ONLY: inigrads      use init_tau2alpha_m, only: init_tau2alpha
24      use massdair_m, only: massdair      use netcdf, only: nf90_nowrite
25      use netcdf, only: nf90_nowrite, nf90_open, nf90_close, nf90_inq_dimid, &      use netcdf95, only: nf95_close, nf95_inq_dimid, nf95_inquire_dimension, &
26           nf90_inquire_dimension           nf95_open
27      use nr_util, only: pi      use nr_util, only: pi
28      USE paramet_m, ONLY: iip1, ip1jm, ip1jmp1, jjp1, llmp1      USE paramet_m, ONLY: iip1, ip1jmp1, jjp1, llmp1
29      USE q_sat_m, ONLY: q_sat      USE q_sat_m, ONLY: q_sat
30      use read_reanalyse_m, only: read_reanalyse      use read_reanalyse_m, only: read_reanalyse
31      USE serre, ONLY: clat, clon      use tau2alpha_m, only: tau2alpha
32      use tau2alpha_m, only: tau2alpha, dxdys      use writefield_m, only: writefield
33    
34      INTEGER, INTENT(IN):: itau      INTEGER, INTENT(IN):: itau
35        REAL, intent(inout):: ucov(:, :, :) ! (iim + 1, jjm + 1, llm) vent covariant
36        REAL, intent(inout):: vcov(:, :, :) ! (iim + 1, jjm, llm) ! vent covariant
37    
38        REAL, intent(inout):: teta(:, :, :) ! (iim + 1, jjm + 1, llm)
39        ! température potentielle
40    
41      ! variables dynamiques      REAL, intent(inout):: q(:, :, :) ! (iim + 1, jjm + 1, llm)
     REAL ucov(ip1jmp1, llm), vcov(ip1jm, llm) ! vents covariants  
     REAL, intent(inout):: teta(iim + 1, jjm + 1, llm) ! température potentielle  
     REAL q(iim + 1, jjm + 1, llm)  
     REAL, intent(out):: masse(ip1jmp1, llm) ! masse d'air  
42      REAL, intent(in):: ps(:, :) ! (iim + 1, jjm + 1) pression au sol      REAL, intent(in):: ps(:, :) ! (iim + 1, jjm + 1) pression au sol
43    
44      ! Local:      ! Local:
45    
46      ! variables dynamiques pour les reanalyses.      ! variables dynamiques pour les réanalyses
47      REAL, save:: ucovrea1(ip1jmp1, llm), vcovrea1(ip1jm, llm) !vts cov reas  
48        REAL, save:: ucovrea1(iim + 1, jjm + 1, llm), vcovrea1(iim + 1, jjm, llm)
49        ! vents covariants reanalyses
50    
51      REAL, save:: tetarea1(iim + 1, jjm + 1, llm) ! temp pot reales      REAL, save:: tetarea1(iim + 1, jjm + 1, llm) ! temp pot reales
52      REAL, save:: qrea1(iim + 1, jjm + 1, llm) ! temp pot reales      REAL, save:: qrea1(iim + 1, jjm + 1, llm) ! temp pot reales
53      REAL, save:: ucovrea2(ip1jmp1, llm), vcovrea2(ip1jm, llm) !vts cov reas  
54        REAL, save:: ucovrea2(iim + 1, jjm + 1, llm), vcovrea2(iim + 1, jjm, llm)
55        ! vents covariants reanalyses
56    
57      REAL, save:: tetarea2(iim + 1, jjm + 1, llm) ! temp pot reales      REAL, save:: tetarea2(iim + 1, jjm + 1, llm) ! temp pot reales
58      REAL, save:: qrea2(iim + 1, jjm + 1, llm) ! temp pot reales      REAL, save:: qrea2(iim + 1, jjm + 1, llm) ! temp pot reales
59      REAL, save:: masserea2(ip1jmp1, llm) ! masse      REAL, save:: masserea2(ip1jmp1, llm) ! masse
60    
61        ! alpha détermine la part des injections de données à chaque étape
62        ! alpha=0 signifie pas d'injection
63        ! alpha=1 signifie injection totale
64      REAL, save:: alpha_q(iim + 1, jjm + 1)      REAL, save:: alpha_q(iim + 1, jjm + 1)
65      REAL, save:: alpha_t(iim + 1, jjm + 1), alpha_p(ip1jmp1)      REAL, save:: alpha_t(iim + 1, jjm + 1)
66      REAL, save:: alpha_u(ip1jmp1), alpha_v(ip1jm)      REAL, save:: alpha_u(iim + 1, jjm + 1), alpha_v(iim + 1, jjm)
     REAL dday_step, toto, reste  
     real, save:: itau_test  
     INTEGER, save:: step_rea, count_no_rea  
67    
68      INTEGER ilon, ilat      INTEGER, save:: step_rea, count_no_rea
     REAL factt, ztau(iim + 1, jjm + 1)  
69    
70      INTEGER ij, i, j, l      INTEGER l
71      INTEGER ncidpl, status      INTEGER ncid, dimid
72      INTEGER rcod, rid      REAL tau
     REAL ditau, tau, a  
73      INTEGER, SAVE:: nlev      INTEGER, SAVE:: nlev
74    
75      ! TEST SUR QSAT      ! TEST SUR QSAT
76      REAL p(iim + 1, jjm + 1, llmp1)      REAL p(iim + 1, jjm + 1, llmp1)
77      real pk(iim + 1, jjm + 1, llm), pks(iim + 1, jjm + 1)      real pk(iim + 1, jjm + 1, llm), pks(iim + 1, jjm + 1)
     REAL pres(iim + 1, jjm + 1, llm)  
   
78      REAL qsat(iim + 1, jjm + 1, llm)      REAL qsat(iim + 1, jjm + 1, llm)
     REAL unskap  
     REAL tnat(iim + 1, jjm + 1, llm)  
79    
80      LOGICAL:: first = .TRUE.      REAL dxdys(iip1, jjp1), dxdyu(iip1, jjp1), dxdyv(iip1, jjm)
     CHARACTER(len=10) file  
     INTEGER:: igrads = 2  
     REAL:: dtgrads = 100.  
81    
82      !-----------------------------------------------------------------------      !-----------------------------------------------------------------------
83    
84      PRINT *, 'Call sequence information: guide'      !!PRINT *, 'Call sequence information: guide'
   
     ! calcul de l'humidite saturante  
85    
86      forall (l = 1: llm + 1) p(:, :, l) = ap(l) + bp(l) * ps      first_call: IF (itau == 0) THEN
87      CALL massdair(p, masse)         IF (online) THEN
88      CALL exner_hyb(ps, p, pks, pk)            IF (abs(grossismx - 1.) < 0.1 .OR. abs(grossismy - 1.) < 0.1) THEN
89      tnat = pk * teta / cpp               ! grille regulière
90      unskap = 1. / kappa               if (guide_u) alpha_u = factt / tau_max_u
91      pres = preff * (pk / cpp)**unskap               if (guide_v) alpha_v = factt / tau_max_v
92      qsat = q_sat(tnat, pres)               if (guide_t) alpha_t = factt / tau_max_t
93                 if (guide_q) alpha_q = factt / tau_max_q
94      ! initialisations pour la lecture des reanalyses.            else
95      ! alpha determine la part des injections de donnees a chaque etape               call init_tau2alpha(dxdys, dxdyu, dxdyv)
96      ! alpha=1 signifie pas d'injection  
97      ! alpha=0 signifie injection totale               if (guide_u) then
98                    CALL tau2alpha(dxdyu, rlatu, tau_min_u, tau_max_u, alpha_u)
99      IF (online /= - 1) THEN                  CALL writefield("alpha_u", alpha_u)
100         IF (first) THEN               end if
101            CALL conf_guide  
102            file = 'guide'               if (guide_v) then
103            CALL inigrads(igrads, rlonv, 180. / pi, -180., 180., rlatu, -90., 90., &                  CALL tau2alpha(dxdyv, rlatv, tau_min_v, tau_max_v, alpha_v)
104                 180. / pi, presnivs, 1., dtgrads, file, 'dyn_zon ')                  CALL writefield("alpha_v", alpha_v)
105            PRINT *, '1: en-ligne, 0: hors-ligne (x=x_rea), -1: climat (x=x_gcm)'               end if
106    
107            IF (online==1) THEN               if (guide_t) then
108               ! Constantes de temps de rappel en jour                  CALL tau2alpha(dxdys, rlatu, tau_min_t, tau_max_t, alpha_t)
109               ! 0.1 c'est en gros 2h30.                  CALL writefield("alpha_t", alpha_t)
110               ! 1e10 est une constante infinie donc en gros pas de guidage               end if
111    
112               ! coordonnees du centre du zoom               if (guide_q)  then
113               CALL coordij(clon, clat, ilon, ilat)                  CALL tau2alpha(dxdys, rlatu, tau_min_q, tau_max_q, alpha_q)
114               ! aire de la maille au centre du zoom                  CALL writefield("alpha_q", alpha_q)
115               aire_min = aire(ilon+(ilat - 1) * iip1)               end if
116               ! aire maximale de la maille            end IF
              aire_max = 0.  
              DO ij = 1, ip1jmp1  
                 aire_max = max(aire_max, aire(ij))  
              END DO  
              ! factt = pas de temps en fraction de jour  
              factt = dtvr * iperiod / daysec  
   
              CALL tau2alpha(3, iip1, jjm, factt, tau_min_v, tau_max_v, alpha_v)  
              CALL tau2alpha(2, iip1, jjp1, factt, tau_min_u, tau_max_u, alpha_u)  
              CALL tau2alpha(1, iip1, jjp1, factt, tau_min_t, tau_max_t, alpha_t)  
              CALL tau2alpha(1, iip1, jjp1, factt, tau_min_p, tau_max_p, alpha_p)  
              CALL tau2alpha(1, iip1, jjp1, factt, tau_min_q, tau_max_q, alpha_q)  
   
              CALL dump2d(iip1, jjp1, aire, 'AIRE MAILLe ')  
              CALL dump2d(iip1, jjp1, alpha_u, 'COEFF U ')  
              CALL dump2d(iip1, jjp1, alpha_t, 'COEFF T ')  
   
              ! Cas ou on force exactement par les variables analysees  
           ELSE  
              alpha_t = 0.  
              alpha_u = 0.  
              alpha_v = 0.  
              alpha_p = 0.  
              ! physic=.false.  
           END IF  
   
           itau_test = 1001  
           step_rea = 1  
           count_no_rea = 0  
           ncidpl = -99  
   
           ! itau_test montre si l'importation a deja ete faite au rang itau  
           ! lecture d'un fichier netcdf pour determiner le nombre de niveaux  
           if (guide_u) then  
              if (ncidpl.eq. - 99) rcod=nf90_open('u.nc',Nf90_NOWRITe,ncidpl)  
           endif  
   
           if (guide_v) then  
              if (ncidpl.eq. - 99) rcod=nf90_open('v.nc',nf90_nowrite,ncidpl)  
           endif  
   
           if (guide_T) then  
              if (ncidpl.eq. - 99) rcod=nf90_open('T.nc',nf90_nowrite,ncidpl)  
           endif  
   
           if (guide_Q) then  
              if (ncidpl.eq. - 99) rcod=nf90_open('hur.nc',nf90_nowrite, ncidpl)  
           endif  
   
           IF (ncep) THEN  
              status = nf90_inq_dimid(ncidpl, 'LEVEL', rid)  
           ELSE  
              status = nf90_inq_dimid(ncidpl, 'PRESSURE', rid)  
           END IF  
           status = nf90_inquire_dimension(ncidpl, rid, len=nlev)  
           PRINT *, 'nlev', nlev  
           rcod = nf90_close(ncidpl)  
           ! Lecture du premier etat des reanalyses.  
           CALL read_reanalyse(1, ps, ucovrea2, vcovrea2, tetarea2, qrea2, &  
                masserea2, nlev)  
           qrea2 = max(qrea2, 0.1)  
   
           ! Debut de l'integration temporelle:  
        END IF ! first  
   
        ! IMPORTATION DES VENTS, PRESSION ET TEMPERATURE REELS:  
   
        ditau = real(itau)  
        dday_step = real(day_step)  
        WRITE (*, *) 'ditau, dday_step'  
        WRITE (*, *) ditau, dday_step  
        toto = 4 * ditau / dday_step  
        reste = toto - aint(toto)  
   
        IF (reste==0.) THEN  
           IF (itau_test==itau) THEN  
              WRITE (*, *) 'deuxieme passage de advreel a itau=', itau  
              STOP  
           ELSE  
              vcovrea1 = vcovrea2  
              ucovrea1 = ucovrea2  
              tetarea1 = tetarea2  
              qrea1 = qrea2  
   
              PRINT *, 'LECTURE REANALYSES, pas ', step_rea, 'apres ', &  
                   count_no_rea, ' non lectures'  
              step_rea = step_rea + 1  
              itau_test = itau  
              CALL read_reanalyse(step_rea, ps, ucovrea2, vcovrea2, tetarea2, &  
                   qrea2, masserea2, nlev)  
              qrea2 = max(qrea2, 0.1)  
              factt = dtvr * iperiod / daysec  
              ztau = factt / max(alpha_t, 1E-10)  
              CALL wrgrads(igrads, 1, aire, 'aire ', 'aire ')  
              CALL wrgrads(igrads, 1, dxdys, 'dxdy ', 'dxdy ')  
              CALL wrgrads(igrads, 1, alpha_u, 'au ', 'au ')  
              CALL wrgrads(igrads, 1, alpha_t, 'at ', 'at ')  
              CALL wrgrads(igrads, 1, ztau, 'taut ', 'taut ')  
              CALL wrgrads(igrads, llm, ucov, 'u ', 'u ')  
              CALL wrgrads(igrads, llm, ucovrea2, 'ua ', 'ua ')  
              CALL wrgrads(igrads, llm, teta, 'T ', 'T ')  
              CALL wrgrads(igrads, llm, tetarea2, 'Ta ', 'Ta ')  
              CALL wrgrads(igrads, llm, qrea2, 'Qa ', 'Qa ')  
              CALL wrgrads(igrads, llm, q, 'Q ', 'Q ')  
   
              CALL wrgrads(igrads, llm, qsat, 'QSAT ', 'QSAT ')  
   
           END IF  
117         ELSE         ELSE
118            count_no_rea = count_no_rea + 1            ! Cas où on force exactement par les variables analysées
119              if (guide_u) alpha_u = 1.
120              if (guide_v) alpha_v = 1.
121              if (guide_t) alpha_t = 1.
122              if (guide_q) alpha_q = 1.
123         END IF         END IF
124    
125         ! Guidage         step_rea = 1
126         ! x_gcm = a * x_gcm + (1 - a) * x_reanalyses         count_no_rea = 0
   
        IF (ini_anal) PRINT *, 'ATTENTION !!! ON PART DU GUIDAGE'  
   
        ditau = real(itau)  
        dday_step = real(day_step)  
   
        tau = 4 * ditau / dday_step  
        tau = tau - aint(tau)  
   
        ! ucov  
        IF (guide_u) THEN  
           DO l = 1, llm  
              DO ij = 1, ip1jmp1  
                 a = (1. - tau) * ucovrea1(ij, l) + tau * ucovrea2(ij, l)  
                 ucov(ij, l) = (1. - alpha_u(ij)) * ucov(ij, l) + alpha_u(ij) * a  
                 IF (first .AND. ini_anal) ucov(ij, l) = a  
              END DO  
           END DO  
        END IF  
127    
128         IF (guide_t) THEN         ! Lecture d'un fichier NetCDF pour d\'eterminer le nombre de niveaux :
           DO l = 1, llm  
              do j = 1, jjm + 1  
                 DO i = 1, iim + 1  
                    a = (1. - tau) * tetarea1(i, j, l) + tau * tetarea2(i, j, l)  
                    teta(i, j, l) = (1. - alpha_t(i, j)) * teta(i, j, l) &  
                         + alpha_t(i, j) * a  
                    IF (first .AND. ini_anal) teta(i, j, l) = a  
                 END DO  
              end do  
           END DO  
        END IF  
129    
130         IF (guide_q) THEN         if (guide_u) then
131            DO l = 1, llm            call nf95_open('u.nc',Nf90_NOWRITe,ncid)
132               do j = 1, jjm + 1         else if (guide_v) then
133                  DO i = 1, iim + 1            call nf95_open('v.nc',nf90_nowrite,ncid)
134                     a = (1. - tau) * qrea1(i, j, l) + tau * qrea2(i, j, l)         else if (guide_T) then
135                     ! hum relative en % -> hum specif            call nf95_open('T.nc',nf90_nowrite,ncid)
136                     a = qsat(i, j, l) * a * 0.01         else
137                     q(i, j, l) = (1. - alpha_q(i, j)) * q(i, j, l) &            call nf95_open('hur.nc',nf90_nowrite, ncid)
138                          + alpha_q(i, j) * a         end if
                    IF (first .AND. ini_anal) q(i, j, l) = a  
                 END DO  
              end do  
           END DO  
        END IF  
139    
140         ! vcov         IF (ncep) THEN
141         IF (guide_v) THEN            call nf95_inq_dimid(ncid, 'LEVEL', dimid)
142            DO l = 1, llm         ELSE
143               DO ij = 1, ip1jm            call nf95_inq_dimid(ncid, 'PRESSURE', dimid)
                 a = (1. - tau) * vcovrea1(ij, l) + tau * vcovrea2(ij, l)  
                 vcov(ij, l) = (1. - alpha_v(ij)) * vcov(ij, l) + alpha_v(ij) * a  
                 IF (first .AND. ini_anal) vcov(ij, l) = a  
              END DO  
              IF (first .AND. ini_anal) vcov(ij, l) = a  
           END DO  
144         END IF         END IF
145           call nf95_inquire_dimension(ncid, dimid, nclen=nlev)
146         first = .FALSE.         PRINT *, 'nlev = ', nlev
147      end IF         call nf95_close(ncid)
148    
149           ! Lecture du premier état des réanalyses :
150           CALL read_reanalyse(1, ps, ucovrea2, vcovrea2, tetarea2, qrea2, &
151                masserea2, nlev)
152           qrea2 = max(qrea2, 0.1)
153        END IF first_call
154    
155        ! IMPORTATION DES VENTS, PRESSION ET TEMPERATURE REELS:
156    
157        ! Nudging fields are given 4 times per day:
158        IF (mod(itau, day_step / 4) == 0) THEN
159           vcovrea1 = vcovrea2
160           ucovrea1 = ucovrea2
161           tetarea1 = tetarea2
162           qrea1 = qrea2
163    
164           PRINT *, 'Lecture fichiers guidage, pas ', step_rea, 'apres ', &
165                count_no_rea, ' non lectures'
166           step_rea = step_rea + 1
167           CALL read_reanalyse(step_rea, ps, ucovrea2, vcovrea2, tetarea2, qrea2, &
168                masserea2, nlev)
169           qrea2 = max(qrea2, 0.1)
170    
171           if (guide_u) then
172              CALL writefield("ucov", ucov)
173              CALL writefield("ucovrea2", ucovrea2)
174           end if
175    
176           if (guide_t) then
177              CALL writefield("teta", teta)
178              CALL writefield("tetarea2", tetarea2)
179           end if
180    
181           if (guide_q) then
182              CALL writefield("qrea2", qrea2)
183              CALL writefield("q", q)
184           end if
185        ELSE
186           count_no_rea = count_no_rea + 1
187        END IF
188    
189        ! Guidage
190    
191        tau = mod(real(itau) / real(day_step / 4), 1.)
192    
193        ! x_gcm = a * x_gcm + (1 - a) * x_reanalyses
194    
195        IF (guide_u) THEN
196           IF (itau == 0 .AND. ini_anal) then
197              ucov = ucovrea1
198           else
199              forall (l = 1: llm) ucov(:, :, l) = (1. - alpha_u) * ucov(:, :, l) &
200                   + alpha_u * ((1. - tau) * ucovrea1(:, :, l) &
201                   + tau * ucovrea2(:, :, l))
202           end IF
203        END IF
204    
205        IF (guide_t) THEN
206           IF (itau == 0 .AND. ini_anal) then
207              teta = tetarea1
208           else
209              forall (l = 1: llm) teta(:, :, l) = (1. - alpha_t) * teta(:, :, l) &
210                   + alpha_t * ((1. - tau) * tetarea1(:, :, l) &
211                   + tau * tetarea2(:, :, l))
212           end IF
213        END IF
214    
215        IF (guide_q) THEN
216           ! Calcul de l'humidité saturante :
217           forall (l = 1: llm + 1) p(:, :, l) = ap(l) + bp(l) * ps
218           CALL exner_hyb(ps, p, pks, pk)
219           qsat = q_sat(pk * teta / cpp, preff * (pk / cpp)**(1. / kappa))
220    
221           ! humidité relative en % -> humidité spécifique
222           IF (itau == 0 .AND. ini_anal) then
223              q = qsat * qrea1 * 0.01
224           else
225              forall (l = 1: llm) q(:, :, l) = (1. - alpha_q) * q(:, :, l) &
226                   + alpha_q * (qsat(:, :, l) * ((1. - tau) * qrea1(:, :, l) &
227                   + tau * qrea2(:, :, l)) * 0.01)
228           end IF
229        END IF
230    
231        IF (guide_v) THEN
232           IF (itau == 0 .AND. ini_anal) then
233              vcov = vcovrea1
234           else
235              forall (l = 1: llm) vcov(:, :, l) = (1. - alpha_v) * vcov(:, :, l) &
236                   + alpha_v * ((1. - tau) * vcovrea1(:, :, l) &
237                   + tau * vcovrea2(:, :, l))
238           end IF
239        END IF
240    
241    END SUBROUTINE guide    END SUBROUTINE guide
242    
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