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revision 36 by guez, Thu Dec 2 17:11:04 2010 UTC revision 67 by guez, Tue Oct 2 15:50:56 2012 UTC
# Line 6  contains Line 6  contains
6    
7    SUBROUTINE leapfrog(ucov, vcov, teta, ps, masse, phis, q, time_0)    SUBROUTINE leapfrog(ucov, vcov, teta, ps, masse, phis, q, time_0)
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 revision 616
10      ! Authors: P. Le Van, L. Fairhead, F. Hourdin      ! Authors: P. Le Van, L. Fairhead, F. Hourdin
11      ! Matsuno-leapfrog scheme.      ! 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 caldyn_m, only: caldyn
17      USE calfis_m, ONLY: calfis      USE calfis_m, ONLY: calfis
     USE com_io_dyn, ONLY: histaveid  
18      USE comconst, ONLY: daysec, dtphys, dtvr      USE comconst, ONLY: daysec, dtphys, dtvr
19      USE comgeom, ONLY: aire_2d, apoln, apols      USE comgeom, ONLY: aire_2d, apoln, apols
20      USE comvert, ONLY: ap, bp      USE disvert_m, ONLY: ap, bp
21      USE conf_gcm_m, ONLY: day_step, iconser, iperiod, iphysiq, nday, offline, &      USE conf_gcm_m, ONLY: day_step, iconser, iperiod, iphysiq, nday, offline, &
22           periodav           iflag_phys, ok_guide
23      USE dimens_m, ONLY: iim, jjm, llm, nqmx      USE dimens_m, ONLY: iim, jjm, llm, nqmx
24        use dissip_m, only: dissip
25      USE dynetat0_m, ONLY: day_ini      USE dynetat0_m, ONLY: day_ini
26      use dynredem1_m, only: dynredem1      use dynredem1_m, only: dynredem1
27      USE exner_hyb_m, ONLY: exner_hyb      USE exner_hyb_m, ONLY: exner_hyb
28      use filtreg_m, only: filtreg      use filtreg_m, only: filtreg
29        use geopot_m, only: geopot
30      USE guide_m, ONLY: guide      USE guide_m, ONLY: guide
31      use inidissip_m, only: idissip      use inidissip_m, only: idissip
32      use integrd_m, only: integrd      use integrd_m, only: integrd
33      USE logic, ONLY: iflag_phys, ok_guide      use nr_util, only: assert
     USE paramet_m, ONLY: ip1jmp1  
     USE pression_m, ONLY: pression  
34      USE pressure_var, ONLY: p3d      USE pressure_var, ONLY: p3d
35      USE temps, ONLY: itau_dyn      USE temps, ONLY: itau_dyn
36        use writedynav_m, only: writedynav
37    
38      ! Variables dynamiques:      ! Variables dynamiques:
39      REAL, intent(inout):: ucov(ip1jmp1, llm) ! vent covariant      REAL, intent(inout):: ucov(:, :, :) ! (iim + 1, jjm + 1, llm) vent covariant
40      REAL, intent(inout):: vcov((iim + 1) * jjm, llm) ! vent covariant      REAL, intent(inout):: vcov(:, :, :) ! (iim + 1, jjm, llm) ! vent covariant
41      REAL, intent(inout):: teta(iim + 1, jjm + 1, llm) ! potential temperature  
42      REAL ps(iim + 1, jjm + 1) ! pression au sol, en Pa      REAL, intent(inout):: teta(:, :, :) ! (iim + 1, jjm + 1, llm)
43      REAL masse(ip1jmp1, llm) ! masse d'air      ! potential temperature
44      REAL phis(ip1jmp1) ! geopotentiel au sol  
45      REAL q(ip1jmp1, llm, nqmx) ! mass fractions of advected fields      REAL, intent(inout):: ps(:, :) ! (iim + 1, jjm + 1) pression au sol, en Pa
46        REAL masse(:, :, :) ! (iim + 1, jjm + 1, llm) masse d'air
47        REAL phis(:, :) ! (iim + 1, jjm + 1) geopotentiel au sol
48    
49        REAL, intent(inout):: q(:, :, :, :) ! (iim + 1, jjm + 1, llm, nqmx)
50        ! mass fractions of advected fields
51    
52      REAL, intent(in):: time_0      REAL, intent(in):: time_0
53    
54      ! Variables local to the procedure:      ! Variables local to the procedure:
55    
56      ! Variables dynamiques:      ! Variables dynamiques:
57    
58      REAL pks(ip1jmp1) ! exner au sol      REAL pks((iim + 1) * (jjm + 1)) ! exner au sol
59      REAL pk(iim + 1, jjm + 1, llm) ! exner au milieu des couches      REAL pk(iim + 1, jjm + 1, llm) ! exner au milieu des couches
60      REAL pkf(ip1jmp1, llm) ! exner filt.au milieu des couches      REAL pkf(iim + 1, jjm + 1, llm) ! exner filtré au milieu des couches
61      REAL phi(ip1jmp1, llm) ! geopotential      REAL phi(iim + 1, jjm + 1, llm) ! geopotential
62      REAL w(ip1jmp1, llm) ! vitesse verticale      REAL w((iim + 1) * (jjm + 1), llm) ! vitesse verticale
63    
64      ! variables dynamiques intermediaire pour le transport      ! Variables dynamiques intermediaire pour le transport
65      REAL pbaru(ip1jmp1, llm), pbarv((iim + 1) * jjm, llm) !flux de masse      ! Flux de masse :
66        REAL pbaru((iim + 1) * (jjm + 1), llm), pbarv((iim + 1) * jjm, llm)
67    
68      ! variables dynamiques au pas - 1      ! Variables dynamiques au pas - 1
69      REAL vcovm1((iim + 1) * jjm, llm), ucovm1(ip1jmp1, llm)      REAL vcovm1(iim + 1, jjm, llm), ucovm1(iim + 1, jjm + 1, llm)
70      REAL tetam1(iim + 1, jjm + 1, llm), psm1(iim + 1, jjm + 1)      REAL tetam1(iim + 1, jjm + 1, llm), psm1(iim + 1, jjm + 1)
71      REAL massem1(ip1jmp1, llm)      REAL massem1(iim + 1, jjm + 1, llm)
72    
73      ! tendances dynamiques      ! Tendances dynamiques
74      REAL dv((iim + 1) * jjm, llm), du(ip1jmp1, llm)      REAL dv((iim + 1) * jjm, llm), dudyn((iim + 1) * (jjm + 1), llm)
75      REAL dteta(ip1jmp1, llm), dq(ip1jmp1, llm, nqmx), dp(ip1jmp1)      REAL dteta(iim + 1, jjm + 1, llm), dq((iim + 1) * (jjm + 1), llm, nqmx)
76        real dp((iim + 1) * (jjm + 1))
77    
78      ! tendances de la dissipation      ! Tendances de la dissipation :
79      REAL dvdis((iim + 1) * jjm, llm), dudis(ip1jmp1, llm)      REAL dvdis(iim + 1, jjm, llm), dudis(iim + 1, jjm + 1, llm)
80      REAL dtetadis(iim + 1, jjm + 1, llm)      REAL dtetadis(iim + 1, jjm + 1, llm)
81    
82      ! tendances physiques      ! Tendances physiques
83      REAL dvfi((iim + 1) * jjm, llm), dufi(ip1jmp1, llm)      REAL dvfi((iim + 1) * jjm, llm), dufi((iim + 1) * (jjm + 1), llm)
84      REAL dtetafi(ip1jmp1, llm), dqfi(ip1jmp1, llm, nqmx), dpfi(ip1jmp1)      REAL dtetafi(iim + 1, jjm + 1, llm), dqfi((iim + 1) * (jjm + 1), llm, nqmx)
85        real dpfi((iim + 1) * (jjm + 1))
86    
87      ! variables pour le fichier histoire      ! Variables pour le fichier histoire
88    
89      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
90      INTEGER itaufin      INTEGER itaufin
91      REAL time ! time of day, as a fraction of day length      REAL time ! time of day, as a fraction of day length
92      real finvmaold(ip1jmp1, llm)      real finvmaold(iim + 1, jjm + 1, llm)
93      INTEGER l      INTEGER l
94      REAL rdayvrai, rdaym_ini      REAL rdayvrai, rdaym_ini
95    
96      ! Variables test conservation energie      ! Variables test conservation energie
97      REAL ecin(iim + 1, jjm + 1, llm), ecin0(iim + 1, jjm + 1, llm)      REAL ecin(iim + 1, jjm + 1, llm), ecin0(iim + 1, jjm + 1, llm)
98      ! Tendance de la temp. potentiel d (theta) / d t due a la  
99      ! tansformation d'energie cinetique en energie thermique      REAL vcont((iim + 1) * jjm, llm), ucont((iim + 1) * (jjm + 1), llm)
     ! cree par la dissipation  
     REAL dtetaecdt(iim + 1, jjm + 1, llm)  
     REAL vcont((iim + 1) * jjm, llm), ucont(ip1jmp1, llm)  
100      logical leapf      logical leapf
101      real dt      real dt
102    
103      !---------------------------------------------------      !---------------------------------------------------
104    
105      print *, "Call sequence information: leapfrog"      print *, "Call sequence information: leapfrog"
106        call assert(shape(ucov) == (/iim + 1, jjm + 1, llm/), "leapfrog")
107    
108      itaufin = nday * day_step      itaufin = nday * day_step
109      ! "day_step" is a multiple of "iperiod", therefore "itaufin" is one too      ! "day_step" is a multiple of "iperiod", therefore so is "itaufin".
110    
111      dq = 0.      dq = 0.
112    
113      ! On initialise la pression et la fonction d'Exner :      ! On initialise la pression et la fonction d'Exner :
114      CALL pression(ip1jmp1, ap, bp, ps, p3d)      forall (l = 1: llm + 1) p3d(:, :, l) = ap(l) + bp(l) * ps
115      CALL exner_hyb(ps, p3d, pks, pk, pkf)      CALL exner_hyb(ps, p3d, pks, pk, pkf)
116    
117      ! Début de l'integration temporelle :      time_integration: do itau = 0, itaufin - 1
     do itau = 0, itaufin - 1  
118         leapf = mod(itau, iperiod) /= 0         leapf = mod(itau, iperiod) /= 0
119         if (leapf) then         if (leapf) then
120            dt = 2 * dtvr            dt = 2 * dtvr
# Line 119  contains Line 129  contains
129            massem1 = masse            massem1 = masse
130            psm1 = ps            psm1 = ps
131            finvmaold = masse            finvmaold = masse
132            CALL filtreg(finvmaold, jjm + 1, llm, - 2, 2, .TRUE., 1)            CALL filtreg(finvmaold, jjm + 1, llm, - 2, 2, .TRUE.)
133         end if         end if
134    
135         ! Calcul des tendances dynamiques:         ! Calcul des tendances dynamiques:
136         CALL geopot(ip1jmp1, teta, pk, pks, phis, phi)         CALL geopot((iim + 1) * (jjm + 1), teta, pk, pks, phis, phi)
137         CALL caldyn(itau, ucov, vcov, teta, ps, masse, pk, pkf, phis, phi, &         CALL caldyn(itau, ucov, vcov, teta, ps, masse, pk, pkf, phis, phi, &
138              MOD(itau, iconser) == 0, du, dv, dteta, dp, w, pbaru, pbarv, &              dudyn, dv, dteta, dp, w, pbaru, pbarv, time_0, &
139              time_0)              conser=MOD(itau, iconser)==0)
140    
141         ! Calcul des tendances advection des traceurs (dont l'humidité)         ! Calcul des tendances advection des traceurs (dont l'humidité)
142         CALL caladvtrac(q, pbaru, pbarv, p3d, masse, dq, teta, pk)         CALL caladvtrac(q, pbaru, pbarv, p3d, masse, dq, teta, pk)
# Line 135  contains Line 145  contains
145         IF (offline) CALL fluxstokenc(pbaru, pbarv, masse, teta, phi, phis, &         IF (offline) CALL fluxstokenc(pbaru, pbarv, masse, teta, phi, phis, &
146              dtvr, itau)              dtvr, itau)
147    
148         ! integrations dynamique et traceurs:         ! Integrations dynamique et traceurs:
149         CALL integrd(2, vcovm1, ucovm1, tetam1, psm1, massem1, dv, du, dteta, &         CALL integrd(vcovm1, ucovm1, tetam1, psm1, massem1, dv, dudyn, dteta, &
150              dp, vcov, ucov, teta, q, ps, masse, finvmaold, leapf, dt)              dp, vcov, ucov, teta, q(:, :, :, :2), ps, masse, finvmaold, dt, &
151                leapf)
152    
153         if (.not. leapf) then         if (.not. leapf) then
154            ! Matsuno backward            ! Matsuno backward
155            CALL pression(ip1jmp1, ap, bp, ps, p3d)            forall (l = 1: llm + 1) p3d(:, :, l) = ap(l) + bp(l) * ps
156            CALL exner_hyb(ps, p3d, pks, pk, pkf)            CALL exner_hyb(ps, p3d, pks, pk, pkf)
157    
158            ! Calcul des tendances dynamiques:            ! Calcul des tendances dynamiques:
159            CALL geopot(ip1jmp1, teta, pk, pks, phis, phi)            CALL geopot((iim + 1) * (jjm + 1), teta, pk, pks, phis, phi)
160            CALL caldyn(itau + 1, ucov, vcov, teta, ps, masse, pk, pkf, phis, &            CALL caldyn(itau + 1, ucov, vcov, teta, ps, masse, pk, pkf, phis, &
161                 phi, .false., du, dv, dteta, dp, w, pbaru, pbarv, time_0)                 phi, dudyn, dv, dteta, dp, w, pbaru, pbarv, time_0, &
162                   conser=.false.)
163    
164            ! integrations dynamique et traceurs:            ! integrations dynamique et traceurs:
165            CALL integrd(2, vcovm1, ucovm1, tetam1, psm1, massem1, dv, du, &            CALL integrd(vcovm1, ucovm1, tetam1, psm1, massem1, dv, dudyn, &
166                 dteta, dp, vcov, ucov, teta, q, ps, masse, finvmaold, .false., &                 dteta, dp, vcov, ucov, teta, q(:, :, :, :2), ps, masse, &
167                 dtvr)                 finvmaold, dtvr, leapf=.false.)
168         end if         end if
169    
170         IF (MOD(itau + 1, iphysiq) == 0 .AND. iflag_phys /= 0) THEN         IF (MOD(itau + 1, iphysiq) == 0 .AND. iflag_phys /= 0) THEN
171            ! calcul des tendances physiques:            ! calcul des tendances physiques:
172    
173            CALL pression(ip1jmp1, ap, bp, ps, p3d)            forall (l = 1: llm + 1) p3d(:, :, l) = ap(l) + bp(l) * ps
174            CALL exner_hyb(ps, p3d, pks, pk, pkf)            CALL exner_hyb(ps, p3d, pks, pk, pkf)
175    
176            rdaym_ini = itau * dtvr / daysec            rdaym_ini = itau * dtvr / daysec
# Line 166  contains Line 178  contains
178            time = REAL(mod(itau, day_step)) / day_step + time_0            time = REAL(mod(itau, day_step)) / day_step + time_0
179            IF (time > 1.) time = time - 1.            IF (time > 1.) time = time - 1.
180    
181            CALL calfis(itau + 1 == itaufin, rdayvrai, time, ucov, vcov, &            CALL calfis(rdayvrai, time, ucov, vcov, teta, q, masse, ps, pk, &
182                 teta, q, masse, ps, pk, phis, phi, du, dv, dteta, dq, w, dufi, &                 phis, phi, dudyn, dv, dq, w, dufi, dvfi, dtetafi, dqfi, dpfi, &
183                 dvfi, dtetafi, dqfi, dpfi)                 lafin = itau + 1 == itaufin)
184    
185            ! ajout des tendances physiques:            ! ajout des tendances physiques:
186            CALL addfi(nqmx, dtphys, ucov, vcov, teta, q, ps, dufi, dvfi, &            CALL addfi(nqmx, dtphys, ucov, vcov, teta, q, ps, dufi, dvfi, &
187                 dtetafi, dqfi, dpfi)                 dtetafi, dqfi, dpfi)
188         ENDIF         ENDIF
189    
190         CALL pression(ip1jmp1, ap, bp, ps, p3d)         forall (l = 1: llm + 1) p3d(:, :, l) = ap(l) + bp(l) * ps
191         CALL exner_hyb(ps, p3d, pks, pk, pkf)         CALL exner_hyb(ps, p3d, pks, pk, pkf)
192    
193         IF (MOD(itau + 1, idissip) == 0) THEN         IF (MOD(itau + 1, idissip) == 0) THEN
194            ! dissipation horizontale et verticale des petites echelles:            ! Dissipation horizontale et verticale des petites échelles
195    
196            ! calcul de l'energie cinetique avant dissipation            ! calcul de l'énergie cinétique avant dissipation
197            call covcont(llm, ucov, vcov, ucont, vcont)            call covcont(llm, ucov, vcov, ucont, vcont)
198            call enercin(vcov, ucov, vcont, ucont, ecin0)            call enercin(vcov, ucov, vcont, ucont, ecin0)
199    
200            ! dissipation            ! dissipation
201            CALL dissip(vcov, ucov, teta, p3d, dvdis, dudis, dtetadis)            CALL dissip(vcov, ucov, teta, p3d, dvdis, dudis, dtetadis)
202            ucov=ucov + dudis            ucov = ucov + dudis
203            vcov=vcov + dvdis            vcov = vcov + dvdis
204    
205            ! On rajoute la tendance due à la transformation Ec -> E            ! On ajoute la tendance due à la transformation énergie
206            ! thermique créée lors de la dissipation            ! cinétique en énergie thermique par la dissipation
207            call covcont(llm, ucov, vcov, ucont, vcont)            call covcont(llm, ucov, vcov, ucont, vcont)
208            call enercin(vcov, ucov, vcont, ucont, ecin)            call enercin(vcov, ucov, vcont, ucont, ecin)
209            dtetaecdt= (ecin0 - ecin) / pk            dtetadis = dtetadis + (ecin0 - ecin) / pk
210            dtetadis=dtetadis + dtetaecdt            teta = teta + dtetadis
           teta=teta + dtetadis  
211    
212            ! Calcul de la valeur moyenne aux pôles :            ! Calcul de la valeur moyenne aux pôles :
213            forall (l = 1: llm)            forall (l = 1: llm)
# Line 212  contains Line 223  contains
223         END IF         END IF
224    
225         IF (MOD(itau + 1, iperiod) == 0) THEN         IF (MOD(itau + 1, iperiod) == 0) THEN
226            ! ecriture du fichier histoire moyenne:            ! Écriture du fichier histoire moyenne:
227            CALL writedynav(histaveid, nqmx, itau + 1, vcov, ucov, teta, pk, &            CALL writedynav(vcov, ucov, teta, pk, phi, q, masse, ps, phis, &
228                 phi, q, masse, ps, phis)                 time = itau + 1)
229            call bilan_dyn(2, dtvr * iperiod, dtvr * day_step * periodav, ps, &            call bilan_dyn(ps, masse, pk, pbaru, pbarv, teta, phi, ucov, vcov, &
230                 masse, pk, pbaru, pbarv, teta, phi, ucov, vcov, q)                 q(:, :, :, 1))
231         ENDIF         ENDIF
232      end do      end do time_integration
233    
234      CALL dynredem1("restart.nc", vcov, ucov, teta, q, masse, ps, &      CALL dynredem1("restart.nc", vcov, ucov, teta, q, masse, ps, &
235           itau=itau_dyn+itaufin)           itau = itau_dyn + itaufin)
236    
237      ! Calcul des tendances dynamiques:      ! Calcul des tendances dynamiques:
238      CALL geopot(ip1jmp1, teta, pk, pks, phis, phi)      CALL geopot((iim + 1) * (jjm + 1), teta, pk, pks, phis, phi)
239      CALL caldyn(itaufin, ucov, vcov, teta, ps, masse, pk, pkf, phis, phi, &      CALL caldyn(itaufin, ucov, vcov, teta, ps, masse, pk, pkf, phis, phi, &
240           MOD(itaufin, iconser) == 0, du, dv, dteta, dp, w, pbaru, pbarv, &           dudyn, dv, dteta, dp, w, pbaru, pbarv, time_0, &
241           time_0)           conser = MOD(itaufin, iconser) == 0)
242    
243    END SUBROUTINE leapfrog    END SUBROUTINE leapfrog
244    
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