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revision 29 by guez, Tue Mar 30 10:44:42 2010 UTC revision 37 by guez, Tue Dec 21 15:45:48 2010 UTC
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8    
9      ! From dyn3d/leapfrog.F, version 1.6, 2005/04/13 08:58:34      ! From dyn3d/leapfrog.F, version 1.6, 2005/04/13 08:58:34
10      ! Authors: P. Le Van, L. Fairhead, F. Hourdin      ! Authors: P. Le Van, L. Fairhead, F. Hourdin
11        ! Matsuno-leapfrog scheme.
12    
13        use addfi_m, only: addfi
14      USE calfis_m, ONLY: calfis      USE calfis_m, ONLY: calfis
15      USE com_io_dyn, ONLY: histaveid      USE com_io_dyn, ONLY: histaveid
16      USE comconst, ONLY: daysec, dtphys, dtvr      USE comconst, ONLY: daysec, dtphys, dtvr
# Line 23  contains Line 25  contains
25      use filtreg_m, only: filtreg      use filtreg_m, only: filtreg
26      USE guide_m, ONLY: guide      USE guide_m, ONLY: guide
27      use inidissip_m, only: idissip      use inidissip_m, only: idissip
28        use integrd_m, only: integrd
29      USE logic, ONLY: iflag_phys, ok_guide      USE logic, ONLY: iflag_phys, ok_guide
30      USE paramet_m, ONLY: ip1jmp1      USE paramet_m, ONLY: ip1jmp1
     USE pression_m, ONLY: pression  
31      USE pressure_var, ONLY: p3d      USE pressure_var, ONLY: p3d
32      USE temps, ONLY: itau_dyn      USE temps, ONLY: itau_dyn
33    
34      ! Variables dynamiques:      ! Variables dynamiques:
35      REAL vcov((iim + 1) * jjm, llm), ucov(ip1jmp1, llm) ! vents covariants      REAL, intent(inout):: ucov(ip1jmp1, llm) ! vent covariant
36        REAL, intent(inout):: vcov((iim + 1) * jjm, llm) ! vent covariant
37      REAL, intent(inout):: teta(iim + 1, jjm + 1, llm) ! potential temperature      REAL, intent(inout):: teta(iim + 1, jjm + 1, llm) ! potential temperature
38      REAL ps(iim + 1, jjm + 1) ! pression au sol, en Pa      REAL ps(iim + 1, jjm + 1) ! pression au sol, en Pa
   
39      REAL masse(ip1jmp1, llm) ! masse d'air      REAL masse(ip1jmp1, llm) ! masse d'air
40      REAL phis(ip1jmp1) ! geopotentiel au sol      REAL phis(ip1jmp1) ! geopotentiel au sol
41      REAL q(ip1jmp1, llm, nqmx) ! mass fractions of advected fields      REAL q(ip1jmp1, llm, nqmx) ! mass fractions of advected fields
# Line 73  contains Line 75  contains
75    
76      INTEGER itau ! index of the time step of the dynamics, starts at 0      INTEGER itau ! index of the time step of the dynamics, starts at 0
77      INTEGER itaufin      INTEGER itaufin
     INTEGER iday ! jour julien  
78      REAL time ! time of day, as a fraction of day length      REAL time ! time of day, as a fraction of day length
79      real finvmaold(ip1jmp1, llm)      real finvmaold(ip1jmp1, llm)
     LOGICAL:: lafin=.false.  
80      INTEGER l      INTEGER l
   
81      REAL rdayvrai, rdaym_ini      REAL rdayvrai, rdaym_ini
82    
83      ! Variables test conservation energie      ! Variables test conservation energie
# Line 88  contains Line 87  contains
87      ! cree par la dissipation      ! cree par la dissipation
88      REAL dtetaecdt(iim + 1, jjm + 1, llm)      REAL dtetaecdt(iim + 1, jjm + 1, llm)
89      REAL vcont((iim + 1) * jjm, llm), ucont(ip1jmp1, llm)      REAL vcont((iim + 1) * jjm, llm), ucont(ip1jmp1, llm)
90      logical forward, leapf      logical leapf
91      REAL dt      real dt
92    
93      !---------------------------------------------------      !---------------------------------------------------
94    
95      print *, "Call sequence information: leapfrog"      print *, "Call sequence information: leapfrog"
96    
97      itaufin = nday * day_step      itaufin = nday * day_step
98      itau = 0      ! "day_step" is a multiple of "iperiod", therefore "itaufin" is one too
99      iday = day_ini  
     time = time_0  
100      dq = 0.      dq = 0.
101    
102      ! On initialise la pression et la fonction d'Exner :      ! On initialise la pression et la fonction d'Exner :
103      CALL pression(ip1jmp1, ap, bp, ps, p3d)      forall (l = 1: llm + 1) p3d(:, :, l) = ap(l) + bp(l) * ps
104      CALL exner_hyb(ps, p3d, pks, pk, pkf)      CALL exner_hyb(ps, p3d, pks, pk, pkf)
105    
106      ! Début de l'integration temporelle :      ! Début de l'integration temporelle :
107      outer_loop:do      do itau = 0, itaufin - 1
108         if (ok_guide .and. (itaufin - itau - 1) * dtvr > 21600.) &         leapf = mod(itau, iperiod) /= 0
109              call guide(itau, ucov, vcov, teta, q, masse, ps)         if (leapf) then
110         vcovm1 = vcov            dt = 2 * dtvr
111         ucovm1 = ucov         else
112         tetam1 = teta            ! Matsuno
113         massem1 = masse            dt = dtvr
114         psm1 = ps            if (ok_guide .and. (itaufin - itau - 1) * dtvr > 21600.) &
115         forward = .TRUE.                 call guide(itau, ucov, vcov, teta, q, masse, ps)
116         leapf = .FALSE.            vcovm1 = vcov
117         dt = dtvr            ucovm1 = ucov
118         finvmaold = masse            tetam1 = teta
119         CALL filtreg(finvmaold, jjm + 1, llm, - 2, 2, .TRUE., 1)            massem1 = masse
120              psm1 = ps
121              finvmaold = masse
122              CALL filtreg(finvmaold, jjm + 1, llm, - 2, 2, .TRUE., 1)
123           end if
124    
125           ! Calcul des tendances dynamiques:
126           CALL geopot(ip1jmp1, teta, pk, pks, phis, phi)
127           CALL caldyn(itau, ucov, vcov, teta, ps, masse, pk, pkf, phis, phi, &
128                MOD(itau, iconser) == 0, du, dv, dteta, dp, w, pbaru, pbarv, &
129                time_0)
130    
131           ! Calcul des tendances advection des traceurs (dont l'humidité)
132           CALL caladvtrac(q, pbaru, pbarv, p3d, masse, dq, teta, pk)
133    
134           ! Stokage du flux de masse pour traceurs offline:
135           IF (offline) CALL fluxstokenc(pbaru, pbarv, masse, teta, phi, phis, &
136                dtvr, itau)
137    
138           ! integrations dynamique et traceurs:
139           CALL integrd(2, vcovm1, ucovm1, tetam1, psm1, massem1, dv, du, dteta, &
140                dp, vcov, ucov, teta, q, ps, masse, finvmaold, leapf, dt)
141    
142           if (.not. leapf) then
143              ! Matsuno backward
144              forall (l = 1: llm + 1) p3d(:, :, l) = ap(l) + bp(l) * ps
145              CALL exner_hyb(ps, p3d, pks, pk, pkf)
146    
        do  
147            ! Calcul des tendances dynamiques:            ! Calcul des tendances dynamiques:
148            CALL geopot(ip1jmp1, teta, pk, pks, phis, phi)            CALL geopot(ip1jmp1, teta, pk, pks, phis, phi)
149            CALL caldyn(itau, ucov, vcov, teta, ps, masse, pk, pkf, phis, phi, &            CALL caldyn(itau + 1, ucov, vcov, teta, ps, masse, pk, pkf, phis, &
150                 MOD(itau, iconser) == 0, du, dv, dteta, dp, w, pbaru, pbarv, &                 phi, .false., du, dv, dteta, dp, w, pbaru, pbarv, time_0)
                time + iday - day_ini)  
   
           IF (forward .OR. leapf) THEN  
              ! Calcul des tendances advection des traceurs (dont l'humidité)  
              CALL caladvtrac(q, pbaru, pbarv, p3d, masse, dq, teta, pk)  
              IF (offline) THEN  
                 ! Stokage du flux de masse pour traceurs off-line  
                 CALL fluxstokenc(pbaru, pbarv, masse, teta, phi, phis, dtvr, &  
                      itau)  
              ENDIF  
           ENDIF  
151    
152            ! integrations dynamique et traceurs:            ! integrations dynamique et traceurs:
153            CALL integrd(2, vcovm1, ucovm1, tetam1, psm1, massem1, dv, du, &            CALL integrd(2, vcovm1, ucovm1, tetam1, psm1, massem1, dv, du, &
154                 dteta, dq, dp, vcov, ucov, teta, q, ps, masse, phis, &                 dteta, dp, vcov, ucov, teta, q, ps, masse, finvmaold, .false., &
155                 finvmaold, leapf, dt)                 dtvr)
156           end if
157    
158            IF (MOD(itau + 1, iphysiq) == 0 .AND. iflag_phys /= 0) THEN         IF (MOD(itau + 1, iphysiq) == 0 .AND. iflag_phys /= 0) THEN
159               ! calcul des tendances physiques:            ! calcul des tendances physiques:
              IF (itau + 1 == itaufin) lafin = .TRUE.  
160    
161               CALL pression(ip1jmp1, ap, bp, ps, p3d)            forall (l = 1: llm + 1) p3d(:, :, l) = ap(l) + bp(l) * ps
              CALL exner_hyb(ps, p3d, pks, pk, pkf)  
   
              rdaym_ini = itau * dtvr / daysec  
              rdayvrai = rdaym_ini + day_ini  
   
              CALL calfis(nqmx, lafin, rdayvrai, time, ucov, vcov, teta, q, &  
                   masse, ps, pk, phis, phi, du, dv, dteta, dq, w, &  
                   dufi, dvfi, dtetafi, dqfi, dpfi)  
   
              ! ajout des tendances physiques:  
              CALL addfi(nqmx, dtphys, ucov, vcov, teta, q, ps, dufi, dvfi, &  
                   dtetafi, dqfi, dpfi)  
           ENDIF  
   
           CALL pression(ip1jmp1, ap, bp, ps, p3d)  
162            CALL exner_hyb(ps, p3d, pks, pk, pkf)            CALL exner_hyb(ps, p3d, pks, pk, pkf)
163    
164            IF (MOD(itau + 1, idissip) == 0) THEN            rdaym_ini = itau * dtvr / daysec
165               ! dissipation horizontale et verticale des petites echelles:            rdayvrai = rdaym_ini + day_ini
166              time = REAL(mod(itau, day_step)) / day_step + time_0
167               ! calcul de l'energie cinetique avant dissipation            IF (time > 1.) time = time - 1.
168               call covcont(llm, ucov, vcov, ucont, vcont)  
169               call enercin(vcov, ucov, vcont, ucont, ecin0)            CALL calfis(rdayvrai, time, ucov, vcov, teta, q, masse, ps, pk, &
170                   phis, phi, du, dv, dteta, dq, w, dufi, dvfi, dtetafi, dqfi, &
171               ! dissipation                 dpfi, lafin=itau+1==itaufin)
172               CALL dissip(vcov, ucov, teta, p3d, dvdis, dudis, dtetadis)  
173               ucov=ucov + dudis            ! ajout des tendances physiques:
174               vcov=vcov + dvdis            CALL addfi(nqmx, dtphys, ucov, vcov, teta, q, ps, dufi, dvfi, &
175                   dtetafi, dqfi, dpfi)
176               ! On rajoute la tendance due à la transformation Ec -> E         ENDIF
177               ! thermique créée lors de la dissipation  
178               call covcont(llm, ucov, vcov, ucont, vcont)         forall (l = 1: llm + 1) p3d(:, :, l) = ap(l) + bp(l) * ps
179               call enercin(vcov, ucov, vcont, ucont, ecin)         CALL exner_hyb(ps, p3d, pks, pk, pkf)
180               dtetaecdt= (ecin0 - ecin) / pk  
181               dtetadis=dtetadis + dtetaecdt         IF (MOD(itau + 1, idissip) == 0) THEN
182               teta=teta + dtetadis            ! dissipation horizontale et verticale des petites echelles:
183    
184               ! Calcul de la valeur moyenne unique de h aux pôles            ! calcul de l'energie cinetique avant dissipation
185               forall (l = 1: llm)            call covcont(llm, ucov, vcov, ucont, vcont)
186                  teta(:, 1, l) = SUM(aire_2d(:iim, 1) * teta(:iim, 1, l)) &            call enercin(vcov, ucov, vcont, ucont, ecin0)
187                       / apoln  
188                  teta(:, jjm + 1, l) = SUM(aire_2d(:iim, jjm+1) &            ! dissipation
189                       * teta(:iim, jjm + 1, l)) / apols            CALL dissip(vcov, ucov, teta, p3d, dvdis, dudis, dtetadis)
190               END forall            ucov=ucov + dudis
191              vcov=vcov + dvdis
192               ps(:, 1) = SUM(aire_2d(:iim, 1) * ps(:iim, 1)) / apoln  
193               ps(:, jjm + 1) = SUM(aire_2d(:iim, jjm+1) * ps(:iim, jjm + 1)) &            ! On rajoute la tendance due à la transformation Ec -> E
194                    / apols            ! thermique créée lors de la dissipation
195            END IF            call covcont(llm, ucov, vcov, ucont, vcont)
196              call enercin(vcov, ucov, vcont, ucont, ecin)
197            ! fin de l'intégration dynamique et physique pour le pas "itau"            dtetaecdt= (ecin0 - ecin) / pk
198            ! préparation du pas d'intégration suivant            dtetadis=dtetadis + dtetaecdt
199              teta=teta + dtetadis
200            ! schema matsuno + leapfrog  
201            IF (forward .OR. leapf) THEN            ! Calcul de la valeur moyenne aux pôles :
202               itau = itau + 1            forall (l = 1: llm)
203               iday = day_ini + itau / day_step               teta(:, 1, l) = SUM(aire_2d(:iim, 1) * teta(:iim, 1, l)) &
204               time = REAL(itau - (iday - day_ini) * day_step) / day_step &                    / apoln
205                    + time_0               teta(:, jjm + 1, l) = SUM(aire_2d(:iim, jjm+1) &
206               IF (time > 1.) THEN                    * teta(:iim, jjm + 1, l)) / apols
207                  time = time - 1.            END forall
208                  iday = iday + 1  
209               ENDIF            ps(:, 1) = SUM(aire_2d(:iim, 1) * ps(:iim, 1)) / apoln
210            ENDIF            ps(:, jjm + 1) = SUM(aire_2d(:iim, jjm+1) * ps(:iim, jjm + 1)) &
211                   / apols
212            IF (itau == itaufin + 1) exit outer_loop         END IF
213    
214            IF (MOD(itau, iperiod) == 0 .OR. itau == itaufin) THEN         IF (MOD(itau + 1, iperiod) == 0) THEN
215               ! ecriture du fichier histoire moyenne:            ! ecriture du fichier histoire moyenne:
216               CALL writedynav(histaveid, nqmx, itau, vcov, &            CALL writedynav(histaveid, nqmx, itau + 1, vcov, ucov, teta, pk, &
217                    ucov, teta, pk, phi, q, masse, ps, phis)                 phi, q, masse, ps, phis)
218               call bilan_dyn(2, dtvr * iperiod, dtvr * day_step * periodav, &            call bilan_dyn(2, dtvr * iperiod, dtvr * day_step * periodav, ps, &
219                    ps, masse, pk, pbaru, pbarv, teta, phi, ucov, vcov, q)                 masse, pk, pbaru, pbarv, teta, phi, ucov, vcov, q)
220            ENDIF         ENDIF
221        end do
222            IF (itau == itaufin) CALL dynredem1("restart.nc", vcov, ucov, teta, &  
223                 q, masse, ps, itau=itau_dyn+itaufin)      CALL dynredem1("restart.nc", vcov, ucov, teta, q, masse, ps, &
224             itau=itau_dyn+itaufin)
225            ! gestion de l'integration temporelle:  
226            IF (MOD(itau, iperiod) == 0) exit      ! Calcul des tendances dynamiques:
227            IF (MOD(itau - 1, iperiod) == 0) THEN      CALL geopot(ip1jmp1, teta, pk, pks, phis, phi)
228               IF (forward) THEN      CALL caldyn(itaufin, ucov, vcov, teta, ps, masse, pk, pkf, phis, phi, &
229                  ! fin du pas forward et debut du pas backward           MOD(itaufin, iconser) == 0, du, dv, dteta, dp, w, pbaru, pbarv, &
230                  forward = .FALSE.           time_0)
                 leapf = .FALSE.  
              ELSE  
                 ! fin du pas backward et debut du premier pas leapfrog  
                 leapf = .TRUE.  
                 dt = 2. * dtvr  
              END IF  
           ELSE  
              ! pas leapfrog  
              leapf = .TRUE.  
              dt = 2. * dtvr  
           END IF  
        end do  
     end do outer_loop  
231    
232    END SUBROUTINE leapfrog    END SUBROUTINE leapfrog
233    
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