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trunk/libf/dyn3d/guide.f90 revision 66 by guez, Thu Sep 20 13:00:41 2012 UTC trunk/Sources/dyn3d/Guide/guide.f revision 210 by guez, Tue Dec 13 16:02:23 2016 UTC
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1  MODULE guide_m  MODULE guide_m
2    
3    ! From dyn3d/guide.F, version 1.3 2005/05/25 13:10:09    ! From dyn3d/guide.F, version 1.3, 2005/05/25 13:10:09
4    ! and dyn3d/guide.h, version 1.1.1.1 2004/05/19 12:53:06    ! and dyn3d/guide.h, version 1.1.1.1, 2004/05/19 12:53:06
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)
   
     ! Author: F.Hourdin  
11    
12      USE comconst, ONLY : cpp, daysec, dtvr, kappa      ! Author: F. Hourdin
     USE comgeom, ONLY : aire, rlatu, rlonv  
     USE disvert_m, ONLY : ap, bp, preff, presnivs  
     USE conf_gcm_m, ONLY : day_step, iperiod  
     use conf_guide_m, only: conf_guide, guide_u, guide_v, guide_t, guide_q, &  
          guide_p, ncep, ini_anal, tau_min_u, tau_max_u, tau_min_v, tau_max_v, &  
          tau_min_t, tau_max_t, tau_min_q, tau_max_q, tau_min_p, tau_max_p, &  
          online  
     USE dimens_m, ONLY : jjm, llm  
     USE exner_hyb_m, ONLY : exner_hyb  
     USE inigrads_m, ONLY : inigrads  
     use netcdf, only: nf90_nowrite, nf90_open, nf90_close, nf90_inq_dimid, &  
          nf90_inquire_dimension  
     use nr_util, only: pi  
     USE paramet_m, ONLY : iip1, ip1jm, ip1jmp1, jjp1, llmp1  
     USE q_sat_m, ONLY : q_sat  
     USE serre, ONLY : clat, clon  
     use tau2alpha_m, only: tau2alpha, dxdys  
   
     ! variables dynamiques  
     REAL vcov(ip1jm, llm), ucov(ip1jmp1, llm) ! vents covariants  
     REAL, intent(inout):: teta(ip1jmp1, llm) ! temperature potentielle  
     REAL q(ip1jmp1, llm) ! temperature potentielle  
     REAL ps(ip1jmp1) ! pression au sol  
     REAL masse(ip1jmp1, llm) ! masse d'air  
   
     ! variables dynamiques pour les reanalyses.  
     REAL, save:: ucovrea1(ip1jmp1, llm), vcovrea1(ip1jm, llm) !vts cov reas  
     REAL, save:: tetarea1(ip1jmp1, llm) ! temp pot reales  
     REAL, save:: qrea1(ip1jmp1, llm) ! temp pot reales  
     REAL, save:: psrea1(ip1jmp1) ! ps  
     REAL, save:: ucovrea2(ip1jmp1, llm), vcovrea2(ip1jm, llm) !vts cov reas  
     REAL, save:: tetarea2(ip1jmp1, llm) ! temp pot reales  
     REAL, save:: qrea2(ip1jmp1, llm) ! temp pot reales  
     REAL, save:: masserea2(ip1jmp1, llm) ! masse  
     REAL, save:: psrea2(ip1jmp1) ! ps  
   
     REAL, save:: alpha_q(ip1jmp1)  
     REAL, save:: alpha_t(ip1jmp1), alpha_p(ip1jmp1)  
     REAL, save:: alpha_u(ip1jmp1), alpha_v(ip1jm)  
     REAL dday_step, toto, reste  
     real, save:: itau_test  
     INTEGER, save:: step_rea, count_no_rea  
13    
14      INTEGER ilon, ilat      USE comconst, ONLY: cpp, kappa
15      REAL factt, ztau(ip1jmp1)      USE conf_gcm_m, ONLY: day_step
16        use conf_guide_m, only: guide_u, guide_v, guide_t, guide_q, ini_anal, &
17             tau_min_u, tau_max_u, tau_min_v, tau_max_v, tau_min_t, tau_max_t, &
18             tau_min_q, tau_max_q, online, factt
19        USE dimens_m, ONLY: iim, jjm, llm
20        USE disvert_m, ONLY: ap, bp, preff
21        use dynetat0_m, only: grossismx, grossismy, rlatu, rlatv
22        USE exner_hyb_m, ONLY: exner_hyb
23        use init_tau2alpha_m, only: init_tau2alpha
24        USE paramet_m, ONLY: iip1, jjp1
25        USE q_sat_m, ONLY: q_sat
26        use read_reanalyse_m, only: read_reanalyse
27        use tau2alpha_m, only: tau2alpha
28        use writefield_m, only: writefield
29    
30      INTEGER, INTENT(IN):: itau      INTEGER, INTENT(IN):: itau
31      INTEGER ij, l      REAL, intent(inout):: ucov(:, :, :) ! (iim + 1, jjm + 1, llm) vent covariant
32      INTEGER ncidpl, varidpl, status      REAL, intent(inout):: vcov(:, :, :) ! (iim + 1, jjm, llm) ! vent covariant
     INTEGER rcod, rid  
     REAL ditau, tau, a  
     INTEGER, SAVE:: nlev  
33    
34      ! TEST SUR QSAT      REAL, intent(inout):: teta(:, :, :) ! (iim + 1, jjm + 1, llm)
35      REAL p(ip1jmp1, llmp1), pk(ip1jmp1, llm), pks(ip1jmp1)      ! température potentielle
     REAL pkf(ip1jmp1, llm)  
     REAL pres(ip1jmp1, llm)  
   
     REAL qsat(ip1jmp1, llm)  
     REAL unskap  
     REAL tnat(ip1jmp1, llm)  
   
     LOGICAL:: first = .TRUE.  
     CHARACTER(len=10) file  
     INTEGER:: igrads = 2  
     REAL:: dtgrads = 100.  
36    
37      !-----------------------------------------------------------------------      REAL, intent(inout):: q(:, :, :) ! (iim + 1, jjm + 1, llm)
38        REAL, intent(in):: ps(:, :) ! (iim + 1, jjm + 1) pression au sol
39    
40      PRINT *, 'Call sequence information: guide'      ! Local:
41    
42      ! calcul de l'humidite saturante      ! Variables dynamiques pour les réanalyses
43    
44      forall (l = 1: llm + 1) p(:, l) = ap(l) + bp(l) * ps      REAL, save:: ucovrea1(iim + 1, jjm + 1, llm), vcovrea1(iim + 1, jjm, llm)
45      CALL massdair(p, masse)      ! vents covariants r\'eanalyses
     CALL exner_hyb(ps, p, pks, pk, pkf)  
     tnat(:, :) = pk(:, :)*teta(:, :)/cpp  
     unskap = 1./kappa  
     pres(:, :) = preff*(pk(:, :)/cpp)**unskap  
     qsat = q_sat(tnat, pres)  
   
     ! initialisations pour la lecture des reanalyses.  
     ! alpha determine la part des injections de donnees a chaque etape  
     ! alpha=1 signifie pas d'injection  
     ! alpha=0 signifie injection totale  
46    
47      IF (online==-1) THEN      REAL, save:: tetarea1(iim + 1, jjm + 1, llm)
48         RETURN      ! potential temperture from reanalysis
49      END IF      
50        REAL, save:: qrea1(iim + 1, jjm + 1, llm)
51    
52      IF (first) THEN      REAL, save:: ucovrea2(iim + 1, jjm + 1, llm), vcovrea2(iim + 1, jjm, llm)
53         CALL conf_guide      ! vents covariants reanalyses
        file = 'guide'  
        CALL inigrads(igrads, rlonv, 180./pi, -180., 180., rlatu, -90., 90., &  
             180./pi, presnivs, 1., dtgrads, file, 'dyn_zon ')  
        PRINT *, '1: en-ligne, 0: hors-ligne (x=x_rea), -1: climat (x=x_gcm)'  
        IF (online==-1) RETURN  
   
        IF (online==1) THEN  
           ! Constantes de temps de rappel en jour  
           ! 0.1 c'est en gros 2h30.  
           ! 1e10 est une constante infinie donc en gros pas de guidage  
   
           ! coordonnees du centre du zoom  
           CALL coordij(clon, clat, ilon, ilat)  
           ! aire de la maille au centre du zoom  
           aire_min = aire(ilon+(ilat-1)*iip1)  
           ! aire maximale de la maille  
           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 ')  
54    
55            ! Cas ou on force exactement par les variables analysees      REAL, save:: tetarea2(iim + 1, jjm + 1, llm)
56         ELSE      ! potential temperture from reanalysis
57            alpha_t = 0.      
58            alpha_u = 0.      REAL, save:: qrea2(iim + 1, jjm + 1, llm)
           alpha_v = 0.  
           alpha_p = 0.  
           ! physic=.false.  
        END IF  
59    
60         itau_test = 1001      ! alpha détermine la part des injections de données à chaque étape
61         step_rea = 1      ! alpha=0 signifie pas d'injection
62         count_no_rea = 0      ! alpha=1 signifie injection totale
63         ncidpl = -99      REAL, save:: alpha_q(iim + 1, jjm + 1)
64        REAL, save:: alpha_t(iim + 1, jjm + 1)
65        REAL, save:: alpha_u(iim + 1, jjm + 1), alpha_v(iim + 1, jjm)
66    
67         ! itau_test montre si l'importation a deja ete faite au rang itau      INTEGER l
68         ! lecture d'un fichier netcdf pour determiner le nombre de niveaux      REAL tau
69         if (guide_u) then  
70            if (ncidpl.eq.-99) rcod=nf90_open('u.nc',Nf90_NOWRITe,ncidpl)      ! TEST SUR QSAT
71         endif      REAL p(iim + 1, jjm + 1, llm + 1)
72        real pk(iim + 1, jjm + 1, llm), pks(iim + 1, jjm + 1)
73        REAL qsat(iim + 1, jjm + 1, llm)
74    
75        REAL dxdys(iip1, jjp1), dxdyu(iip1, jjp1), dxdyv(iip1, jjm)
76    
77         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  
78    
79         IF (ncep) THEN      IF (itau == 0) THEN
80            status = nf90_inq_dimid(ncidpl, 'LEVEL', rid)         IF (online) THEN
81              IF (abs(grossismx - 1.) < 0.1 .OR. abs(grossismy - 1.) < 0.1) THEN
82                 ! grille regulière
83                 if (guide_u) alpha_u = 1. - exp(- factt / tau_max_u)
84                 if (guide_v) alpha_v = 1. - exp(- factt / tau_max_v)
85                 if (guide_t) alpha_t = 1. - exp(- factt / tau_max_t)
86                 if (guide_q) alpha_q = 1. - exp(- factt / tau_max_q)
87              else
88                 call init_tau2alpha(dxdys, dxdyu, dxdyv)
89    
90                 if (guide_u) then
91                    CALL tau2alpha(dxdyu, rlatu, tau_min_u, tau_max_u, alpha_u)
92                    CALL writefield("alpha_u", alpha_u)
93                 end if
94    
95                 if (guide_v) then
96                    CALL tau2alpha(dxdyv, rlatv, tau_min_v, tau_max_v, alpha_v)
97                    CALL writefield("alpha_v", alpha_v)
98                 end if
99    
100                 if (guide_t) then
101                    CALL tau2alpha(dxdys, rlatu, tau_min_t, tau_max_t, alpha_t)
102                    CALL writefield("alpha_t", alpha_t)
103                 end if
104    
105                 if (guide_q)  then
106                    CALL tau2alpha(dxdys, rlatu, tau_min_q, tau_max_q, alpha_q)
107                    CALL writefield("alpha_q", alpha_q)
108                 end if
109              end IF
110         ELSE         ELSE
111            status = nf90_inq_dimid(ncidpl, 'PRESSURE', rid)            ! Cas où on force exactement par les variables analysées
112              if (guide_u) alpha_u = 1.
113              if (guide_v) alpha_v = 1.
114              if (guide_t) alpha_t = 1.
115              if (guide_q) alpha_q = 1.
116         END IF         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, psrea2, 1, 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, psrea2, 1, nlev)  
           qrea2(:, :) = max(qrea2(:, :), 0.1)  
           factt = dtvr*iperiod/daysec  
           ztau(:) = factt/max(alpha_t(:), 1.E-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 ')  
117    
118            CALL wrgrads(igrads, llm, qsat, 'QSAT ', 'QSAT ')         ! Lecture du premier état des réanalyses :
119           CALL read_reanalyse(ps, ucovrea2, vcovrea2, tetarea2, qrea2)
120           qrea2 = max(qrea2, 0.1)
121    
122           if (ini_anal) then
123              IF (guide_u) ucov = ucovrea2
124              IF (guide_v) vcov = vcovrea2
125              IF (guide_t) teta = tetarea2
126    
127              IF (guide_q) then
128                 ! Calcul de l'humidité saturante :
129                 forall (l = 1: llm + 1) p(:, :, l) = ap(l) + bp(l) * ps
130                 CALL exner_hyb(ps, p, pks, pk)
131                 q = q_sat(pk * teta / cpp, preff * (pk / cpp)**(1. / kappa)) &
132                      * qrea2 * 0.01
133              end IF
134           end if
135        END IF
136    
137        ! Importation des vents, pression et temp\'erature r\'eels :
138    
139        ! Nudging fields are given 4 times per day:
140        IF (mod(itau, day_step / 4) == 0) THEN
141           vcovrea1 = vcovrea2
142           ucovrea1 = ucovrea2
143           tetarea1 = tetarea2
144           qrea1 = qrea2
145    
146         END IF         CALL read_reanalyse(ps, ucovrea2, vcovrea2, tetarea2, qrea2)
147      ELSE         qrea2 = max(qrea2, 0.1)
148         count_no_rea = count_no_rea + 1  
149           if (guide_u) then
150              CALL writefield("ucov", ucov)
151              CALL writefield("ucovrea2", ucovrea2)
152           end if
153    
154           if (guide_t) then
155              CALL writefield("teta", teta)
156              CALL writefield("tetarea2", tetarea2)
157           end if
158    
159           if (guide_q) then
160              CALL writefield("qrea2", qrea2)
161              CALL writefield("q", q)
162           end if
163      END IF      END IF
164    
165      ! Guidage      ! Guidage
     ! x_gcm = a * x_gcm + (1-a) * x_reanalyses  
166    
167      IF (ini_anal) PRINT *, 'ATTENTION !!! ON PART DU GUIDAGE'      tau = mod(real(itau) / real(day_step / 4), 1.)
168    
169      ditau = real(itau)      ! x_gcm = a * x_gcm + (1 - a) * x_reanalyses
     dday_step = real(day_step)  
170    
171      tau = 4*ditau/dday_step      IF (guide_u) forall (l = 1: llm) ucov(:, :, l) = (1. - alpha_u) &
172      tau = tau - aint(tau)           * ucov(:, :, l) + alpha_u * ((1. - tau) * ucovrea1(:, :, l) + tau &
173             * ucovrea2(:, :, l))
     ! 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  
174    
175      IF (guide_t) THEN      IF (guide_v) forall (l = 1: llm) vcov(:, :, l) = (1. - alpha_v) &
176         DO l = 1, llm           * vcov(:, :, l) + alpha_v * ((1. - tau) * vcovrea1(:, :, l) + tau &
177            DO ij = 1, ip1jmp1           * vcovrea2(:, :, l))
              a = (1.-tau)*tetarea1(ij, l) + tau*tetarea2(ij, l)  
              teta(ij, l) = (1.-alpha_t(ij))*teta(ij, l) + alpha_t(ij)*a  
              IF (first .AND. ini_anal) teta(ij, l) = a  
           END DO  
        END DO  
     END IF  
178    
179      ! P      IF (guide_t) forall (l = 1: llm) teta(:, :, l) = (1. - alpha_t) &
180      IF (guide_p) THEN           * teta(:, :, l) + alpha_t * ((1. - tau) * tetarea1(:, :, l) + tau &
181         DO ij = 1, ip1jmp1           * tetarea2(:, :, l))
           a = (1.-tau)*psrea1(ij) + tau*psrea2(ij)  
           ps(ij) = (1.-alpha_p(ij))*ps(ij) + alpha_p(ij)*a  
           IF (first .AND. ini_anal) ps(ij) = a  
        END DO  
        forall (l = 1: llm + 1) p(:, l) = ap(l) + bp(l) * ps  
        CALL massdair(p, masse)  
     END IF  
182    
     ! q  
183      IF (guide_q) THEN      IF (guide_q) THEN
184         DO l = 1, llm         ! Calcul de l'humidité saturante :
185            DO ij = 1, ip1jmp1         forall (l = 1: llm + 1) p(:, :, l) = ap(l) + bp(l) * ps
186               a = (1.-tau)*qrea1(ij, l) + tau*qrea2(ij, l)         CALL exner_hyb(ps, p, pks, pk)
187               ! hum relative en % -> hum specif         qsat = q_sat(pk * teta / cpp, preff * (pk / cpp)**(1. / kappa))
188               a = qsat(ij, l)*a*0.01  
189               q(ij, l) = (1.-alpha_q(ij))*q(ij, l) + alpha_q(ij)*a         ! humidité relative en % -> humidité spécifique
190               IF (first .AND. ini_anal) q(ij, l) = a         forall (l = 1: llm) q(:, :, l) = (1. - alpha_q) * q(:, :, l) &
191            END DO              + alpha_q * (qsat(:, :, l) * ((1. - tau) * qrea1(:, :, l) &
192         END DO              + tau * qrea2(:, :, l)) * 0.01)
193      END IF      END IF
194    
     ! vcov  
     IF (guide_v) THEN  
        DO l = 1, llm  
           DO ij = 1, ip1jm  
              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  
     END IF  
   
     first = .FALSE.  
   
195    END SUBROUTINE guide    END SUBROUTINE guide
196    
197  END MODULE guide_m  END MODULE guide_m
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