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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 224 by guez, Fri Apr 28 13:40:59 2017 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: 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, &
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 enercin_m, only: enercin
31      USE exner_hyb_m, ONLY: exner_hyb      USE exner_hyb_m, ONLY: exner_hyb
32      use filtreg_m, only: filtreg      use filtreg_scal_m, only: filtreg_scal
     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:         ! Int\'egrations dynamique et traceurs:
        IF (offline) CALL fluxstokenc(pbaru, pbarv, masse, teta, phi, phis, &  
             dtvr, itau)  
   
        ! Intégrations dynamique et traceurs:  
142         CALL integrd(vcovm1, ucovm1, tetam1, psm1, massem1, dv, dudyn, dteta, &         CALL integrd(vcovm1, ucovm1, tetam1, psm1, massem1, dv, dudyn, dteta, &
143              dp, vcov, ucov, teta, q(:, :, :, :2), ps, masse, finvmaold, dt, &              dp, vcov, ucov, teta, q(:, :, :, :2), ps, masse, dt, leapf)
144              leapf)  
145           forall (l = 1: llm + 1) p3d(:, :, l) = ap(l) + bp(l) * ps
146           CALL exner_hyb(ps, p3d, pks, pk)
147           pkf = pk
148           CALL filtreg_scal(pkf, direct = .true., intensive = .true.)
149    
150         if (.not. leapf) then         if (.not. leapf) then
151            ! Matsuno backward            ! Matsuno backward
           forall (l = 1: llm + 1) p3d(:, :, l) = ap(l) + bp(l) * ps  
           CALL exner_hyb(ps, p3d, pks, pk, pkf)  
   
152            ! Calcul des tendances dynamiques:            ! Calcul des tendances dynamiques:
153            CALL geopot(teta, pk, pks, phis, phi)            CALL geopot(teta, pk, pks, phis, phi)
154            CALL caldyn(itau + 1, ucov, vcov, teta, ps, masse, pk, pkf, phis, &            CALL caldyn(itau + 1, ucov, vcov, teta, ps, masse, pk, pkf, phis, &
155                 phi, dudyn, dv, dteta, dp, w, pbaru, pbarv, time_0, &                 phi, dudyn, dv, dteta, dp, w, pbaru, pbarv, conser = .false.)
                conser=.false.)  
156    
157            ! integrations dynamique et traceurs:            ! integrations dynamique et traceurs:
158            CALL integrd(vcovm1, ucovm1, tetam1, psm1, massem1, dv, dudyn, &            CALL integrd(vcovm1, ucovm1, tetam1, psm1, massem1, dv, dudyn, &
159                 dteta, dp, vcov, ucov, teta, q(:, :, :, :2), ps, masse, &                 dteta, dp, vcov, ucov, teta, q(:, :, :, :2), ps, masse, dtvr, &
160                 finvmaold, dtvr, leapf=.false.)                 leapf=.false.)
        end if  
   
        IF (MOD(itau + 1, iphysiq) == 0 .AND. iflag_phys /= 0) THEN  
           ! Calcul des tendances physiques:  
161    
162            forall (l = 1: llm + 1) p3d(:, :, l) = ap(l) + bp(l) * ps            forall (l = 1: llm + 1) p3d(:, :, l) = ap(l) + bp(l) * ps
163            CALL exner_hyb(ps, p3d, pks, pk, pkf)            CALL exner_hyb(ps, p3d, pks, pk)
164              pkf = pk
165            rdaym_ini = itau * dtvr / daysec            CALL filtreg_scal(pkf, direct = .true., intensive = .true.)
166            rdayvrai = rdaym_ini + day_ini         end if
           time = REAL(mod(itau, day_step)) / day_step + time_0  
           IF (time > 1.) time = time - 1.  
167    
168            CALL calfis(rdayvrai, time, ucov, vcov, teta, q, masse, ps, pk, &         IF (MOD(itau + 1, iphysiq) == 0 .AND. iflag_phys) THEN
169                 phis, phi, dudyn, dv, dq, w, dufi, dvfi, dtetafi, dqfi, dpfi, &            CALL calfis(ucov, vcov, teta, q, p3d, pk, phis, phi, w, dufi, dvfi, &
170                   dtetafi, dqfi, dayvrai = itau / day_step + day_ini, &
171                   time = REAL(mod(itau, day_step)) / day_step, &
172                 lafin = itau + 1 == itaufin)                 lafin = itau + 1 == itaufin)
173    
174            ! 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)  
175         ENDIF         ENDIF
176    
        forall (l = 1: llm + 1) p3d(:, :, l) = ap(l) + bp(l) * ps  
        CALL exner_hyb(ps, p3d, pks, pk, pkf)  
   
177         IF (MOD(itau + 1, idissip) == 0) THEN         IF (MOD(itau + 1, idissip) == 0) THEN
178            ! Dissipation horizontale et verticale des petites échelles            ! Dissipation horizontale et verticale des petites \'echelles
179    
180            ! calcul de l'énergie cinétique avant dissipation            ! calcul de l'\'energie cin\'etique avant dissipation
181            call covcont(llm, ucov, vcov, ucont, vcont)            call covcont(llm, ucov, vcov, ucont, vcont)
182            call enercin(vcov, ucov, vcont, ucont, ecin0)            call enercin(vcov, ucov, vcont, ucont, ecin0)
183    
# Line 204  contains Line 186  contains
186            ucov = ucov + dudis            ucov = ucov + dudis
187            vcov = vcov + dvdis            vcov = vcov + dvdis
188    
189            ! On ajoute la tendance due à la transformation énergie            ! On ajoute la tendance due \`a la transformation \'energie
190            ! cinétique en énergie thermique par la dissipation            ! cin\'etique en \'energie thermique par la dissipation
191            call covcont(llm, ucov, vcov, ucont, vcont)            call covcont(llm, ucov, vcov, ucont, vcont)
192            call enercin(vcov, ucov, vcont, ucont, ecin)            call enercin(vcov, ucov, vcont, ucont, ecin)
193            dtetadis = dtetadis + (ecin0 - ecin) / pk            dtetadis = dtetadis + (ecin0 - ecin) / pk
194            teta = teta + dtetadis            teta = teta + dtetadis
195    
196            ! Calcul de la valeur moyenne aux pôles :            ! Calcul de la valeur moyenne aux p\^oles :
197            forall (l = 1: llm)            forall (l = 1: llm)
198               teta(:, 1, l) = SUM(aire_2d(:iim, 1) * teta(:iim, 1, l)) &               teta(:, 1, l) = SUM(aire_2d(:iim, 1) * teta(:iim, 1, l)) &
199                    / apoln                    / apoln
200               teta(:, jjm + 1, l) = SUM(aire_2d(:iim, jjm+1) &               teta(:, jjm + 1, l) = SUM(aire_2d(:iim, jjm + 1) &
201                    * teta(:iim, jjm + 1, l)) / apols                    * teta(:iim, jjm + 1, l)) / apols
202            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  
203         END IF         END IF
204    
205         IF (MOD(itau + 1, iperiod) == 0) THEN         IF (MOD(itau + 1, iperiod) == 0) THEN
206            ! Écriture du fichier histoire moyenne:            ! \'Ecriture du fichier histoire moyenne:
207            CALL writedynav(vcov, ucov, teta, pk, phi, q, masse, ps, phis, &            CALL writedynav(vcov, ucov, teta, pk, phi, q, masse, ps, phis, &
208                 time = itau + 1)                 time = itau + 1)
209            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 212  contains
212    
213         IF (MOD(itau + 1, iecri * day_step) == 0) THEN         IF (MOD(itau + 1, iecri * day_step) == 0) THEN
214            CALL geopot(teta, pk, pks, phis, phi)            CALL geopot(teta, pk, pks, phis, phi)
215            CALL writehist(itau, vcov, ucov, teta, phi, q, masse, ps)            CALL writehist(itau, vcov, ucov, teta, phi, masse, ps)
216         END IF         END IF
217      end do time_integration      end do time_integration
218    
219      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)  
220    
221      ! Calcul des tendances dynamiques:      ! Calcul des tendances dynamiques:
222      CALL geopot(teta, pk, pks, phis, phi)      CALL geopot(teta, pk, pks, phis, phi)
223      CALL caldyn(itaufin, ucov, vcov, teta, ps, masse, pk, pkf, phis, phi, &      CALL caldyn(itaufin, ucov, vcov, teta, ps, masse, pk, pkf, phis, phi, &
224           dudyn, dv, dteta, dp, w, pbaru, pbarv, time_0, &           dudyn, dv, dteta, dp, w, pbaru, pbarv, &
225           conser = MOD(itaufin, iconser) == 0)           conser = MOD(itaufin, iconser) == 0)
226    
227    END SUBROUTINE leapfrog    END SUBROUTINE leapfrog
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