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revision 31 by guez, Thu Apr 1 14:59:19 2010 UTC revision 41 by guez, Tue Feb 22 15:09:57 2011 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      ! schema matsuno + leapfrog      ! Matsuno-leapfrog scheme.
12    
13        use addfi_m, only: addfi
14        use bilan_dyn_m, only: bilan_dyn
15        use caladvtrac_m, only: caladvtrac
16      USE calfis_m, ONLY: calfis      USE calfis_m, ONLY: calfis
17      USE com_io_dyn, ONLY: histaveid      USE com_io_dyn, ONLY: histaveid
18      USE comconst, ONLY: daysec, dtphys, dtvr      USE comconst, ONLY: daysec, dtphys, dtvr
# Line 24  contains Line 27  contains
27      use filtreg_m, only: filtreg      use filtreg_m, only: filtreg
28      USE guide_m, ONLY: guide      USE guide_m, ONLY: guide
29      use inidissip_m, only: idissip      use inidissip_m, only: idissip
30        use integrd_m, only: integrd
31      USE logic, ONLY: iflag_phys, ok_guide      USE logic, ONLY: iflag_phys, ok_guide
32      USE paramet_m, ONLY: ip1jmp1      USE paramet_m, ONLY: ip1jmp1
     USE pression_m, ONLY: pression  
33      USE pressure_var, ONLY: p3d      USE pressure_var, ONLY: p3d
34      USE temps, ONLY: itau_dyn      USE temps, ONLY: itau_dyn
35    
36      ! Variables dynamiques:      ! Variables dynamiques:
37      REAL vcov((iim + 1) * jjm, llm), ucov(ip1jmp1, llm) ! vents covariants      REAL, intent(inout):: ucov(ip1jmp1, llm) ! vent covariant
38        REAL, intent(inout):: vcov((iim + 1) * jjm, llm) ! vent covariant
39      REAL, intent(inout):: teta(iim + 1, jjm + 1, llm) ! potential temperature      REAL, intent(inout):: teta(iim + 1, jjm + 1, llm) ! potential temperature
40      REAL ps(iim + 1, jjm + 1) ! pression au sol, en Pa      REAL, intent(inout):: ps(iim + 1, jjm + 1) ! pression au sol, en Pa
   
41      REAL masse(ip1jmp1, llm) ! masse d'air      REAL masse(ip1jmp1, llm) ! masse d'air
42      REAL phis(ip1jmp1) ! geopotentiel au sol      REAL phis(ip1jmp1) ! geopotentiel au sol
43      REAL q(ip1jmp1, llm, nqmx) ! mass fractions of advected fields  
44        REAL, intent(inout):: q(:, :, :, :) ! (iim + 1, jjm + 1, llm, nqmx)
45        ! mass fractions of advected fields
46    
47      REAL, intent(in):: time_0      REAL, intent(in):: time_0
48    
49      ! Variables local to the procedure:      ! Variables local to the procedure:
# Line 74  contains Line 80  contains
80    
81      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
82      INTEGER itaufin      INTEGER itaufin
     INTEGER iday ! jour julien  
83      REAL time ! time of day, as a fraction of day length      REAL time ! time of day, as a fraction of day length
84      real finvmaold(ip1jmp1, llm)      real finvmaold(ip1jmp1, llm)
85      LOGICAL:: lafin=.false.      INTEGER l
     INTEGER i, j, l  
   
86      REAL rdayvrai, rdaym_ini      REAL rdayvrai, rdaym_ini
87    
88      ! Variables test conservation energie      ! Variables test conservation energie
# Line 89  contains Line 92  contains
92      ! cree par la dissipation      ! cree par la dissipation
93      REAL dtetaecdt(iim + 1, jjm + 1, llm)      REAL dtetaecdt(iim + 1, jjm + 1, llm)
94      REAL vcont((iim + 1) * jjm, llm), ucont(ip1jmp1, llm)      REAL vcont((iim + 1) * jjm, llm), ucont(ip1jmp1, llm)
95      logical forward, leapf      logical leapf
96      REAL dt      real dt
97    
98      !---------------------------------------------------      !---------------------------------------------------
99    
# Line 99  contains Line 102  contains
102      itaufin = nday * day_step      itaufin = nday * day_step
103      ! "day_step" is a multiple of "iperiod", therefore "itaufin" is one too      ! "day_step" is a multiple of "iperiod", therefore "itaufin" is one too
104    
     itau = 0  
     iday = day_ini  
     time = time_0  
105      dq = 0.      dq = 0.
106    
107      ! On initialise la pression et la fonction d'Exner :      ! On initialise la pression et la fonction d'Exner :
108      CALL pression(ip1jmp1, ap, bp, ps, p3d)      forall (l = 1: llm + 1) p3d(:, :, l) = ap(l) + bp(l) * ps
109      CALL exner_hyb(ps, p3d, pks, pk, pkf)      CALL exner_hyb(ps, p3d, pks, pk, pkf)
110    
111      ! Début de l'integration temporelle :      time_integration: do itau = 0, itaufin - 1
112      outer_loop:do i = 1, itaufin / iperiod         leapf = mod(itau, iperiod) /= 0
113         ! {itau is a multiple of iperiod}         if (leapf) then
114              dt = 2 * dtvr
115         ! 1. Matsuno forward:         else
116              ! Matsuno
117         if (ok_guide .and. (itaufin - itau - 1) * dtvr > 21600.) &            dt = dtvr
118              call guide(itau, ucov, vcov, teta, q, masse, ps)            if (ok_guide .and. (itaufin - itau - 1) * dtvr > 21600.) &
119         vcovm1 = vcov                 call guide(itau, ucov, vcov, teta, q, masse, ps)
120         ucovm1 = ucov            vcovm1 = vcov
121         tetam1 = teta            ucovm1 = ucov
122         massem1 = masse            tetam1 = teta
123         psm1 = ps            massem1 = masse
124         finvmaold = masse            psm1 = ps
125         CALL filtreg(finvmaold, jjm + 1, llm, - 2, 2, .TRUE., 1)            finvmaold = masse
126              CALL filtreg(finvmaold, jjm + 1, llm, - 2, 2, .TRUE., 1)
127           end if
128    
129         ! Calcul des tendances dynamiques:         ! Calcul des tendances dynamiques:
130         CALL geopot(ip1jmp1, teta, pk, pks, phis, phi)         CALL geopot(ip1jmp1, teta, pk, pks, phis, phi)
131         CALL caldyn(itau, ucov, vcov, teta, ps, masse, pk, pkf, phis, phi, &         CALL caldyn(itau, ucov, vcov, teta, ps, masse, pk, pkf, phis, phi, &
132              MOD(itau, iconser) == 0, du, dv, dteta, dp, w, pbaru, pbarv, &              MOD(itau, iconser) == 0, du, dv, dteta, dp, w, pbaru, pbarv, &
133              time + iday - day_ini)              time_0)
134    
135         ! Calcul des tendances advection des traceurs (dont l'humidité)         ! Calcul des tendances advection des traceurs (dont l'humidité)
136         CALL caladvtrac(q, pbaru, pbarv, p3d, masse, dq, teta, pk)         CALL caladvtrac(q, pbaru, pbarv, p3d, masse, dq, teta, pk)
137    
138         ! Stokage du flux de masse pour traceurs offline:         ! Stokage du flux de masse pour traceurs offline:
139         IF (offline) CALL fluxstokenc(pbaru, pbarv, masse, teta, phi, phis, &         IF (offline) CALL fluxstokenc(pbaru, pbarv, masse, teta, phi, phis, &
140              dtvr, itau)              dtvr, itau)
141    
142         ! integrations dynamique et traceurs:         ! integrations dynamique et traceurs:
143         CALL integrd(2, vcovm1, ucovm1, tetam1, psm1, massem1, dv, du, dteta, &         CALL integrd(vcovm1, ucovm1, tetam1, psm1, massem1, dv, du, dteta, dp, &
144              dq, dp, vcov, ucov, teta, q, ps, masse, phis, finvmaold, .false., &              vcov, ucov, teta, q(:, :, :, :2), ps, masse, finvmaold, dt, leapf)
             dtvr)  
   
        CALL pression(ip1jmp1, ap, bp, ps, p3d)  
        CALL exner_hyb(ps, p3d, pks, pk, pkf)  
   
        ! 2. Matsuno backward:  
   
        itau = itau + 1  
        iday = day_ini + itau / day_step  
        time = REAL(itau - (iday - day_ini) * day_step) / day_step + time_0  
        IF (time > 1.) THEN  
           time = time - 1.  
           iday = iday + 1  
        ENDIF  
   
        ! Calcul des tendances dynamiques:  
        CALL geopot(ip1jmp1, teta, pk, pks, phis, phi)  
        CALL caldyn(itau, ucov, vcov, teta, ps, masse, pk, pkf, phis, phi, &  
             .false., du, dv, dteta, dp, w, pbaru, pbarv, time + iday - day_ini)  
   
        ! integrations dynamique et traceurs:  
        CALL integrd(2, vcovm1, ucovm1, tetam1, psm1, massem1, dv, du, dteta, &  
             dq, dp, vcov, ucov, teta, q, ps, masse, phis, finvmaold, .false., &  
             dtvr)  
145    
146         CALL pression(ip1jmp1, ap, bp, ps, p3d)         if (.not. leapf) then
147         CALL exner_hyb(ps, p3d, pks, pk, pkf)            ! Matsuno backward
148              forall (l = 1: llm + 1) p3d(:, :, l) = ap(l) + bp(l) * ps
149         ! 3. Leapfrog:            CALL exner_hyb(ps, p3d, pks, pk, pkf)
150    
        do j = 1, iperiod - 1  
151            ! Calcul des tendances dynamiques:            ! Calcul des tendances dynamiques:
152            CALL geopot(ip1jmp1, teta, pk, pks, phis, phi)            CALL geopot(ip1jmp1, teta, pk, pks, phis, phi)
153            CALL caldyn(itau, ucov, vcov, teta, ps, masse, pk, pkf, phis, phi, &            CALL caldyn(itau + 1, ucov, vcov, teta, ps, masse, pk, pkf, phis, &
154                 .false., du, dv, dteta, dp, w, pbaru, pbarv, &                 phi, .false., du, dv, dteta, dp, w, pbaru, pbarv, time_0)
                time + iday - day_ini)  
   
           ! Calcul des tendances advection des traceurs (dont l'humidité)  
           CALL caladvtrac(q, pbaru, pbarv, p3d, masse, dq, teta, pk)  
           ! Stokage du flux de masse pour traceurs off-line:  
           IF (offline) CALL fluxstokenc(pbaru, pbarv, masse, teta, phi, phis, &  
                dtvr, itau)  
155    
156            ! integrations dynamique et traceurs:            ! integrations dynamique et traceurs:
157            CALL integrd(2, vcovm1, ucovm1, tetam1, psm1, massem1, dv, du, &            CALL integrd(vcovm1, ucovm1, tetam1, psm1, massem1, dv, du, dteta, &
158                 dteta, dq, dp, vcov, ucov, teta, q, ps, masse, phis, &                 dp, vcov, ucov, teta, q(:, :, :, :2), ps, masse, finvmaold, &
159                 finvmaold, .true., 2 * dtvr)                 dtvr, leapf=.false.)
160           end if
161            IF (MOD(itau + 1, iphysiq) == 0 .AND. iflag_phys /= 0) THEN  
162               ! calcul des tendances physiques:         IF (MOD(itau + 1, iphysiq) == 0 .AND. iflag_phys /= 0) THEN
163               IF (itau + 1 == itaufin) lafin = .TRUE.            ! calcul des tendances physiques:
   
              CALL pression(ip1jmp1, ap, bp, ps, p3d)  
              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  
164    
165            CALL pression(ip1jmp1, ap, bp, ps, p3d)            forall (l = 1: llm + 1) p3d(:, :, l) = ap(l) + bp(l) * ps
166            CALL exner_hyb(ps, p3d, pks, pk, pkf)            CALL exner_hyb(ps, p3d, pks, pk, pkf)
167    
168            IF (MOD(itau + 1, idissip) == 0) THEN            rdaym_ini = itau * dtvr / daysec
169               ! dissipation horizontale et verticale des petites echelles:            rdayvrai = rdaym_ini + day_ini
170              time = REAL(mod(itau, day_step)) / day_step + time_0
171              IF (time > 1.) time = time - 1.
172    
173              CALL calfis(rdayvrai, time, ucov, vcov, teta, q, masse, ps, pk, &
174                   phis, phi, du, dv, dteta, dq, w, dufi, dvfi, dtetafi, dqfi, &
175                   dpfi, lafin=itau+1==itaufin)
176    
177              ! ajout des tendances physiques:
178              CALL addfi(nqmx, dtphys, ucov, vcov, teta, q, ps, dufi, dvfi, &
179                   dtetafi, dqfi, dpfi)
180           ENDIF
181    
182           forall (l = 1: llm + 1) p3d(:, :, l) = ap(l) + bp(l) * ps
183           CALL exner_hyb(ps, p3d, pks, pk, pkf)
184    
185               ! calcul de l'energie cinetique avant dissipation         IF (MOD(itau + 1, idissip) == 0) THEN
186               call covcont(llm, ucov, vcov, ucont, vcont)            ! dissipation horizontale et verticale des petites echelles:
187               call enercin(vcov, ucov, vcont, ucont, ecin0)  
188              ! calcul de l'energie cinetique avant dissipation
189               ! dissipation            call covcont(llm, ucov, vcov, ucont, vcont)
190               CALL dissip(vcov, ucov, teta, p3d, dvdis, dudis, dtetadis)            call enercin(vcov, ucov, vcont, ucont, ecin0)
191               ucov=ucov + dudis  
192               vcov=vcov + dvdis            ! dissipation
193              CALL dissip(vcov, ucov, teta, p3d, dvdis, dudis, dtetadis)
194               ! On rajoute la tendance due à la transformation Ec -> E            ucov=ucov + dudis
195               ! thermique créée lors de la dissipation            vcov=vcov + dvdis
196               call covcont(llm, ucov, vcov, ucont, vcont)  
197               call enercin(vcov, ucov, vcont, ucont, ecin)            ! On rajoute la tendance due à la transformation Ec -> E
198               dtetaecdt= (ecin0 - ecin) / pk            ! thermique créée lors de la dissipation
199               dtetadis=dtetadis + dtetaecdt            call covcont(llm, ucov, vcov, ucont, vcont)
200               teta=teta + dtetadis            call enercin(vcov, ucov, vcont, ucont, ecin)
201              dtetaecdt= (ecin0 - ecin) / pk
202               ! Calcul de la valeur moyenne unique de h aux pôles            dtetadis=dtetadis + dtetaecdt
203               forall (l = 1: llm)            teta=teta + dtetadis
204                  teta(:, 1, l) = SUM(aire_2d(:iim, 1) * teta(:iim, 1, l)) &  
205                       / apoln            ! Calcul de la valeur moyenne aux pôles :
206                  teta(:, jjm + 1, l) = SUM(aire_2d(:iim, jjm+1) &            forall (l = 1: llm)
207                       * teta(:iim, jjm + 1, l)) / apols               teta(:, 1, l) = SUM(aire_2d(:iim, 1) * teta(:iim, 1, l)) &
208               END forall                    / apoln
209                 teta(:, jjm + 1, l) = SUM(aire_2d(:iim, jjm+1) &
210               ps(:, 1) = SUM(aire_2d(:iim, 1) * ps(:iim, 1)) / apoln                    * teta(:iim, jjm + 1, l)) / apols
211               ps(:, jjm + 1) = SUM(aire_2d(:iim, jjm+1) * ps(:iim, jjm + 1)) &            END forall
212                    / apols  
213            END IF            ps(:, 1) = SUM(aire_2d(:iim, 1) * ps(:iim, 1)) / apoln
214              ps(:, jjm + 1) = SUM(aire_2d(:iim, jjm+1) * ps(:iim, jjm + 1)) &
215            itau = itau + 1                 / apols
216            iday = day_ini + itau / day_step         END IF
217            time = REAL(itau - (iday - day_ini) * day_step) / day_step + time_0  
218            IF (time > 1.) THEN         IF (MOD(itau + 1, iperiod) == 0) THEN
219               time = time - 1.            ! Écriture du fichier histoire moyenne:
220               iday = iday + 1            CALL writedynav(histaveid, nqmx, itau + 1, vcov, ucov, teta, pk, &
221            ENDIF                 phi, q, masse, ps, phis)
222              call bilan_dyn(ps, masse, pk, pbaru, pbarv, teta, phi, ucov, vcov, &
223            IF (MOD(itau, iperiod) == 0) THEN                 q(:, :, :, 1), dt_app = dtvr * iperiod, &
224               ! ecriture du fichier histoire moyenne:                 dt_cum = dtvr * day_step * periodav)
225               CALL writedynav(histaveid, nqmx, itau, vcov, &         ENDIF
226                    ucov, teta, pk, phi, q, masse, ps, phis)      end do time_integration
              call bilan_dyn(2, dtvr * iperiod, dtvr * day_step * periodav, &  
                   ps, masse, pk, pbaru, pbarv, teta, phi, ucov, vcov, q)  
           ENDIF  
        end do  
     end do outer_loop  
227    
     ! {itau == itaufin}  
228      CALL dynredem1("restart.nc", vcov, ucov, teta, q, masse, ps, &      CALL dynredem1("restart.nc", vcov, ucov, teta, q, masse, ps, &
229           itau=itau_dyn+itaufin)           itau=itau_dyn+itaufin)
230    
     vcovm1 = vcov  
     ucovm1 = ucov  
     tetam1 = teta  
     massem1 = masse  
     psm1 = ps  
     finvmaold = masse  
     CALL filtreg(finvmaold, jjm + 1, llm, - 2, 2, .TRUE., 1)  
   
231      ! Calcul des tendances dynamiques:      ! Calcul des tendances dynamiques:
232      CALL geopot(ip1jmp1, teta, pk, pks, phis, phi)      CALL geopot(ip1jmp1, teta, pk, pks, phis, phi)
233      CALL caldyn(itaufin, ucov, vcov, teta, ps, masse, pk, pkf, phis, phi, &      CALL caldyn(itaufin, ucov, vcov, teta, ps, masse, pk, pkf, phis, phi, &
234           MOD(itaufin, iconser) == 0, du, dv, dteta, dp, w, pbaru, pbarv, &           MOD(itaufin, iconser) == 0, du, dv, dteta, dp, w, pbaru, pbarv, &
235           time + iday - day_ini)           time_0)
   
     ! Calcul des tendances advection des traceurs (dont l'humidité)  
     CALL caladvtrac(q, pbaru, pbarv, p3d, masse, dq, teta, pk)  
     ! Stokage du flux de masse pour traceurs off-line:  
     IF (offline) CALL fluxstokenc(pbaru, pbarv, masse, teta, phi, phis, dtvr, &  
          itaufin)  
236    
237    END SUBROUTINE leapfrog    END SUBROUTINE leapfrog
238    
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