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trunk/libf/dyn3d/leapfrog.f90 revision 70 by guez, Mon Jun 24 15:39:52 2013 UTC trunk/Sources/dyn3d/leapfrog.f revision 162 by guez, Fri Jul 24 16:54:30 2015 UTC
# Line 4  module leapfrog_m Line 4  module leapfrog_m
4    
5  contains  contains
6    
7    SUBROUTINE leapfrog(ucov, vcov, teta, ps, masse, phis, q, time_0)    SUBROUTINE leapfrog(ucov, vcov, teta, ps, masse, phis, q)
8    
9      ! From dyn3d/leapfrog.F, version 1.6, 2005/04/13 08:58:34 revision 616      ! 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.  
12        ! Intégration temporelle du modèle : Matsuno-leapfrog scheme.
13    
14      use addfi_m, only: addfi      use addfi_m, only: addfi
15      use bilan_dyn_m, only: bilan_dyn      use bilan_dyn_m, only: bilan_dyn
16      use caladvtrac_m, only: caladvtrac      use caladvtrac_m, only: caladvtrac
17      use caldyn_m, only: caldyn      use caldyn_m, only: caldyn
18      USE calfis_m, ONLY: calfis      USE calfis_m, ONLY: calfis
19      USE comconst, ONLY: daysec, dtphys, dtvr      USE comconst, ONLY: daysec, dtvr
20      USE comgeom, ONLY: aire_2d, apoln, apols      USE comgeom, ONLY: aire_2d, apoln, apols
21        use covcont_m, only: covcont
22      USE disvert_m, ONLY: ap, bp      USE disvert_m, ONLY: ap, bp
23      USE conf_gcm_m, ONLY: day_step, iconser, iperiod, iphysiq, nday, offline, &      USE conf_gcm_m, ONLY: day_step, iconser, iperiod, iphysiq, nday, offline, &
24           iflag_phys, ok_guide, iecri           iflag_phys, iecri
25        USE conf_guide_m, ONLY: ok_guide
26      USE dimens_m, ONLY: iim, jjm, llm, nqmx      USE dimens_m, ONLY: iim, jjm, llm, nqmx
27      use dissip_m, only: dissip      use dissip_m, only: dissip
28      USE dynetat0_m, ONLY: day_ini      USE dynetat0_m, ONLY: day_ini
29      use dynredem1_m, only: dynredem1      use dynredem1_m, only: dynredem1
30      USE exner_hyb_m, ONLY: exner_hyb      USE exner_hyb_m, ONLY: exner_hyb
31      use filtreg_m, only: filtreg      use filtreg_scal_m, only: filtreg_scal
32      use fluxstokenc_m, only: fluxstokenc      use fluxstokenc_m, only: fluxstokenc
33      use geopot_m, only: geopot      use geopot_m, only: geopot
34      USE guide_m, ONLY: guide      USE guide_m, ONLY: guide
35      use inidissip_m, only: idissip      use inidissip_m, only: idissip
36      use integrd_m, only: integrd      use integrd_m, only: integrd
37      use nr_util, only: assert      use nr_util, only: assert
     USE pressure_var, ONLY: p3d  
38      USE temps, ONLY: itau_dyn      USE temps, ONLY: itau_dyn
39      use writedynav_m, only: writedynav      use writedynav_m, only: writedynav
40      use writehist_m, only: writehist      use writehist_m, only: writehist
# Line 51  contains Line 53  contains
53      REAL, intent(inout):: q(:, :, :, :) ! (iim + 1, jjm + 1, llm, nqmx)      REAL, intent(inout):: q(:, :, :, :) ! (iim + 1, jjm + 1, llm, nqmx)
54      ! mass fractions of advected fields      ! mass fractions of advected fields
55    
56      REAL, intent(in):: time_0      ! Local:
   
     ! Variables local to the procedure:  
57    
58      ! Variables dynamiques:      ! Variables dynamiques:
59    
60      REAL pks(iim + 1, jjm + 1) ! exner au sol      REAL pks(iim + 1, jjm + 1) ! exner au sol
61      REAL pk(iim + 1, jjm + 1, llm) ! exner au milieu des couches      REAL pk(iim + 1, jjm + 1, llm) ! exner au milieu des couches
62      REAL pkf(iim + 1, jjm + 1, llm) ! exner filtré au milieu des couches      REAL pkf(iim + 1, jjm + 1, llm) ! exner filtr\'e au milieu des couches
63      REAL phi(iim + 1, jjm + 1, llm) ! geopotential      REAL phi(iim + 1, jjm + 1, llm) ! geopotential
64      REAL w((iim + 1) * (jjm + 1), llm) ! vitesse verticale      REAL w(iim + 1, jjm + 1, llm) ! vitesse verticale
65    
66      ! Variables dynamiques intermediaire pour le transport      ! Variables dynamiques intermediaire pour le transport
67      ! Flux de masse :      ! Flux de masse :
68      REAL pbaru((iim + 1) * (jjm + 1), llm), pbarv((iim + 1) * jjm, llm)      REAL pbaru(iim + 1, jjm + 1, llm), pbarv(iim + 1, jjm, llm)
69    
70      ! Variables dynamiques au pas - 1      ! Variables dynamiques au pas - 1
71      REAL vcovm1(iim + 1, jjm, llm), ucovm1(iim + 1, jjm + 1, llm)      REAL vcovm1(iim + 1, jjm, llm), ucovm1(iim + 1, jjm + 1, llm)
# Line 73  contains Line 73  contains
73      REAL massem1(iim + 1, jjm + 1, llm)      REAL massem1(iim + 1, jjm + 1, llm)
74    
75      ! Tendances dynamiques      ! Tendances dynamiques
76      REAL dv((iim + 1) * jjm, llm), dudyn((iim + 1) * (jjm + 1), llm)      REAL dv((iim + 1) * jjm, llm), dudyn(iim + 1, jjm + 1, llm)
77      REAL dteta(iim + 1, jjm + 1, llm), dq((iim + 1) * (jjm + 1), llm, nqmx)      REAL dteta(iim + 1, jjm + 1, llm)
78      real dp((iim + 1) * (jjm + 1))      real dp((iim + 1) * (jjm + 1))
79    
80      ! Tendances de la dissipation :      ! Tendances de la dissipation :
# Line 82  contains Line 82  contains
82      REAL dtetadis(iim + 1, jjm + 1, llm)      REAL dtetadis(iim + 1, jjm + 1, llm)
83    
84      ! Tendances physiques      ! Tendances physiques
85      REAL dvfi((iim + 1) * jjm, llm), dufi((iim + 1) * (jjm + 1), llm)      REAL dvfi(iim + 1, jjm, llm), dufi(iim + 1, jjm + 1, llm)
86      REAL dtetafi(iim + 1, jjm + 1, llm), dqfi((iim + 1) * (jjm + 1), llm, nqmx)      REAL dtetafi(iim + 1, jjm + 1, llm), dqfi(iim + 1, jjm + 1, llm, nqmx)
     real dpfi((iim + 1) * (jjm + 1))  
87    
88      ! Variables pour le fichier histoire      ! Variables pour le fichier histoire
   
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
     REAL time ! time of day, as a fraction of day length  
     real finvmaold(iim + 1, jjm + 1, llm)  
91      INTEGER l      INTEGER l
     REAL rdayvrai, rdaym_ini  
92    
93      ! Variables test conservation energie      ! Variables test conservation \'energie
94      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)
95    
96      REAL vcont((iim + 1) * jjm, llm), ucont((iim + 1) * (jjm + 1), llm)      REAL vcont((iim + 1) * jjm, llm), ucont((iim + 1) * (jjm + 1), llm)
97      logical leapf      logical leapf
98      real dt      real dt ! time step, in s
99    
100        REAL p3d(iim + 1, jjm + 1, llm+1) ! pressure at layer interfaces, in Pa
101        ! ("p3d(i, j, l)" is at longitude "rlonv(i)", latitude "rlatu(j)",
102        ! for interface "l")
103    
104      !---------------------------------------------------      !---------------------------------------------------
105    
# Line 110  contains Line 109  contains
109      itaufin = nday * day_step      itaufin = nday * day_step
110      ! "day_step" is a multiple of "iperiod", therefore so is "itaufin".      ! "day_step" is a multiple of "iperiod", therefore so is "itaufin".
111    
     dq = 0.  
   
112      ! On initialise la pression et la fonction d'Exner :      ! On initialise la pression et la fonction d'Exner :
113      forall (l = 1: llm + 1) p3d(:, :, l) = ap(l) + bp(l) * ps      forall (l = 1: llm + 1) p3d(:, :, l) = ap(l) + bp(l) * ps
114      CALL exner_hyb(ps, p3d, pks, pk, pkf)      CALL exner_hyb(ps, p3d, pks, pk)
115        pkf = pk
116        CALL filtreg_scal(pkf, direct = .true., intensive = .true.)
117    
118      time_integration: do itau = 0, itaufin - 1      time_integration: do itau = 0, itaufin - 1
119         leapf = mod(itau, iperiod) /= 0         leapf = mod(itau, iperiod) /= 0
# Line 123  contains Line 122  contains
122         else         else
123            ! Matsuno            ! Matsuno
124            dt = dtvr            dt = dtvr
125            if (ok_guide .and. (itaufin - itau - 1) * dtvr > 21600.) &            if (ok_guide) call guide(itau, ucov, vcov, teta, q(:, :, :, 1), ps)
                call guide(itau, ucov, vcov, teta, q, masse, ps)  
126            vcovm1 = vcov            vcovm1 = vcov
127            ucovm1 = ucov            ucovm1 = ucov
128            tetam1 = teta            tetam1 = teta
129            massem1 = masse            massem1 = masse
130            psm1 = ps            psm1 = ps
           finvmaold = masse  
           CALL filtreg(finvmaold, jjm + 1, llm, - 2, 2, .TRUE.)  
131         end if         end if
132    
133         ! Calcul des tendances dynamiques:         ! Calcul des tendances dynamiques:
134         CALL geopot(teta, pk, pks, phis, phi)         CALL geopot(teta, pk, pks, phis, phi)
135         CALL caldyn(itau, ucov, vcov, teta, ps, masse, pk, pkf, phis, phi, &         CALL caldyn(itau, ucov, vcov, teta, ps, masse, pk, pkf, phis, phi, &
136              dudyn, dv, dteta, dp, w, pbaru, pbarv, time_0, &              dudyn, dv, dteta, dp, w, pbaru, pbarv, &
137              conser=MOD(itau, iconser)==0)              conser = MOD(itau, iconser) == 0)
138    
139         ! Calcul des tendances advection des traceurs (dont l'humidité)         CALL caladvtrac(q, pbaru, pbarv, p3d, masse, teta, pk)
        CALL caladvtrac(q, pbaru, pbarv, p3d, masse, dq, teta, pk)  
140    
141         ! Stokage du flux de masse pour traceurs offline:         ! Stokage du flux de masse pour traceurs offline:
142         IF (offline) CALL fluxstokenc(pbaru, pbarv, masse, teta, phi, phis, &         IF (offline) CALL fluxstokenc(pbaru, pbarv, masse, teta, phi, phis, &
143              dtvr, itau)              dtvr, itau)
144    
145         ! Intégrations dynamique et traceurs:         ! Int\'egrations dynamique et traceurs:
146         CALL integrd(vcovm1, ucovm1, tetam1, psm1, massem1, dv, dudyn, dteta, &         CALL integrd(vcovm1, ucovm1, tetam1, psm1, massem1, dv, dudyn, dteta, &
147              dp, vcov, ucov, teta, q(:, :, :, :2), ps, masse, finvmaold, dt, &              dp, vcov, ucov, teta, q(:, :, :, :2), ps, masse, dt, leapf)
148              leapf)  
149           forall (l = 1: llm + 1) p3d(:, :, l) = ap(l) + bp(l) * ps
150           CALL exner_hyb(ps, p3d, pks, pk)
151           pkf = pk
152           CALL filtreg_scal(pkf, direct = .true., intensive = .true.)
153    
154         if (.not. leapf) then         if (.not. leapf) then
155            ! Matsuno backward            ! Matsuno backward
           forall (l = 1: llm + 1) p3d(:, :, l) = ap(l) + bp(l) * ps  
           CALL exner_hyb(ps, p3d, pks, pk, pkf)  
   
156            ! Calcul des tendances dynamiques:            ! Calcul des tendances dynamiques:
157            CALL geopot(teta, pk, pks, phis, phi)            CALL geopot(teta, pk, pks, phis, phi)
158            CALL caldyn(itau + 1, ucov, vcov, teta, ps, masse, pk, pkf, phis, &            CALL caldyn(itau + 1, ucov, vcov, teta, ps, masse, pk, pkf, phis, &
159                 phi, dudyn, dv, dteta, dp, w, pbaru, pbarv, time_0, &                 phi, dudyn, dv, dteta, dp, w, pbaru, pbarv, conser = .false.)
                conser=.false.)  
160    
161            ! integrations dynamique et traceurs:            ! integrations dynamique et traceurs:
162            CALL integrd(vcovm1, ucovm1, tetam1, psm1, massem1, dv, dudyn, &            CALL integrd(vcovm1, ucovm1, tetam1, psm1, massem1, dv, dudyn, &
163                 dteta, dp, vcov, ucov, teta, q(:, :, :, :2), ps, masse, &                 dteta, dp, vcov, ucov, teta, q(:, :, :, :2), ps, masse, dtvr, &
164                 finvmaold, dtvr, leapf=.false.)                 leapf=.false.)
        end if  
   
        IF (MOD(itau + 1, iphysiq) == 0 .AND. iflag_phys /= 0) THEN  
           ! Calcul des tendances physiques:  
165    
166            forall (l = 1: llm + 1) p3d(:, :, l) = ap(l) + bp(l) * ps            forall (l = 1: llm + 1) p3d(:, :, l) = ap(l) + bp(l) * ps
167            CALL exner_hyb(ps, p3d, pks, pk, pkf)            CALL exner_hyb(ps, p3d, pks, pk)
168              pkf = pk
169            rdaym_ini = itau * dtvr / daysec            CALL filtreg_scal(pkf, direct = .true., intensive = .true.)
170            rdayvrai = rdaym_ini + day_ini         end if
           time = REAL(mod(itau, day_step)) / day_step + time_0  
           IF (time > 1.) time = time - 1.  
171    
172            CALL calfis(rdayvrai, time, ucov, vcov, teta, q, masse, ps, pk, &         IF (MOD(itau + 1, iphysiq) == 0 .AND. iflag_phys /= 0) THEN
173                 phis, phi, dudyn, dv, dq, w, dufi, dvfi, dtetafi, dqfi, dpfi, &            CALL calfis(ucov, vcov, teta, q, p3d, pk, phis, phi, w, dufi, dvfi, &
174                   dtetafi, dqfi, dayvrai = itau / day_step + day_ini, &
175                   time = REAL(mod(itau, day_step)) / day_step, &
176                 lafin = itau + 1 == itaufin)                 lafin = itau + 1 == itaufin)
177    
178            ! Ajout des tendances physiques:            CALL addfi(ucov, vcov, teta, q, dufi, dvfi, dtetafi, dqfi)
           CALL addfi(nqmx, ucov, vcov, teta, q, ps, dufi, dvfi, dtetafi, &  
                dqfi, dpfi)  
179         ENDIF         ENDIF
180    
        forall (l = 1: llm + 1) p3d(:, :, l) = ap(l) + bp(l) * ps  
        CALL exner_hyb(ps, p3d, pks, pk, pkf)  
   
181         IF (MOD(itau + 1, idissip) == 0) THEN         IF (MOD(itau + 1, idissip) == 0) THEN
182            ! Dissipation horizontale et verticale des petites échelles            ! Dissipation horizontale et verticale des petites \'echelles
183    
184            ! calcul de l'énergie cinétique avant dissipation            ! calcul de l'\'energie cin\'etique avant dissipation
185            call covcont(llm, ucov, vcov, ucont, vcont)            call covcont(llm, ucov, vcov, ucont, vcont)
186            call enercin(vcov, ucov, vcont, ucont, ecin0)            call enercin(vcov, ucov, vcont, ucont, ecin0)
187    
# Line 204  contains Line 190  contains
190            ucov = ucov + dudis            ucov = ucov + dudis
191            vcov = vcov + dvdis            vcov = vcov + dvdis
192    
193            ! On ajoute la tendance due à la transformation énergie            ! On ajoute la tendance due \`a la transformation \'energie
194            ! cinétique en énergie thermique par la dissipation            ! cin\'etique en \'energie thermique par la dissipation
195            call covcont(llm, ucov, vcov, ucont, vcont)            call covcont(llm, ucov, vcov, ucont, vcont)
196            call enercin(vcov, ucov, vcont, ucont, ecin)            call enercin(vcov, ucov, vcont, ucont, ecin)
197            dtetadis = dtetadis + (ecin0 - ecin) / pk            dtetadis = dtetadis + (ecin0 - ecin) / pk
198            teta = teta + dtetadis            teta = teta + dtetadis
199    
200            ! Calcul de la valeur moyenne aux pôles :            ! Calcul de la valeur moyenne aux p\^oles :
201            forall (l = 1: llm)            forall (l = 1: llm)
202               teta(:, 1, l) = SUM(aire_2d(:iim, 1) * teta(:iim, 1, l)) &               teta(:, 1, l) = SUM(aire_2d(:iim, 1) * teta(:iim, 1, l)) &
203                    / apoln                    / apoln
204               teta(:, jjm + 1, l) = SUM(aire_2d(:iim, jjm+1) &               teta(:, jjm + 1, l) = SUM(aire_2d(:iim, jjm+1) &
205                    * teta(:iim, jjm + 1, l)) / apols                    * teta(:iim, jjm + 1, l)) / apols
206            END forall            END forall
   
           ps(:, 1) = SUM(aire_2d(:iim, 1) * ps(:iim, 1)) / apoln  
           ps(:, jjm + 1) = SUM(aire_2d(:iim, jjm+1) * ps(:iim, jjm + 1)) &  
                / apols  
207         END IF         END IF
208    
209         IF (MOD(itau + 1, iperiod) == 0) THEN         IF (MOD(itau + 1, iperiod) == 0) THEN
210            ! Écriture du fichier histoire moyenne:            ! \'Ecriture du fichier histoire moyenne:
211            CALL writedynav(vcov, ucov, teta, pk, phi, q, masse, ps, phis, &            CALL writedynav(vcov, ucov, teta, pk, phi, q, masse, ps, phis, &
212                 time = itau + 1)                 time = itau + 1)
213            call bilan_dyn(ps, masse, pk, pbaru, pbarv, teta, phi, ucov, vcov, &            call bilan_dyn(ps, masse, pk, pbaru, pbarv, teta, phi, ucov, vcov, &
# Line 234  contains Line 216  contains
216    
217         IF (MOD(itau + 1, iecri * day_step) == 0) THEN         IF (MOD(itau + 1, iecri * day_step) == 0) THEN
218            CALL geopot(teta, pk, pks, phis, phi)            CALL geopot(teta, pk, pks, phis, phi)
219            CALL writehist(itau, vcov, ucov, teta, phi, q, masse, ps)            CALL writehist(itau, vcov, ucov, teta, phi, masse, ps)
220         END IF         END IF
221      end do time_integration      end do time_integration
222    
223      CALL dynredem1("restart.nc", vcov, ucov, teta, q, masse, ps, &      CALL dynredem1(vcov, ucov, teta, q, masse, ps, itau = itau_dyn + itaufin)
          itau = itau_dyn + itaufin)  
224    
225      ! Calcul des tendances dynamiques:      ! Calcul des tendances dynamiques:
226      CALL geopot(teta, pk, pks, phis, phi)      CALL geopot(teta, pk, pks, phis, phi)
227      CALL caldyn(itaufin, ucov, vcov, teta, ps, masse, pk, pkf, phis, phi, &      CALL caldyn(itaufin, ucov, vcov, teta, ps, masse, pk, pkf, phis, phi, &
228           dudyn, dv, dteta, dp, w, pbaru, pbarv, time_0, &           dudyn, dv, dteta, dp, w, pbaru, pbarv, &
229           conser = MOD(itaufin, iconser) == 0)           conser = MOD(itaufin, iconser) == 0)
230    
231    END SUBROUTINE leapfrog    END SUBROUTINE leapfrog
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