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trunk/dyn3d/guide.f revision 91 by guez, Wed Mar 26 17:18:58 2014 UTC trunk/Sources/dyn3d/Guide/guide.f revision 210 by guez, Tue Dec 13 16:02:23 2016 UTC
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1  MODULE guide_m  MODULE guide_m
2    
3    ! From dyn3d/guide.F, version 1.3 2005/05/25 13:10:09    ! From dyn3d/guide.F, version 1.3, 2005/05/25 13:10:09
4    ! and dyn3d/guide.h, version 1.1.1.1 2004/05/19 12:53:06    ! and dyn3d/guide.h, version 1.1.1.1, 2004/05/19 12:53:06
5    
6    IMPLICIT NONE    IMPLICIT NONE
7    
   REAL aire_min, aire_max  
   
8  CONTAINS  CONTAINS
9    
10    SUBROUTINE guide(itau, ucov, vcov, teta, q, masse, ps)    SUBROUTINE guide(itau, ucov, vcov, teta, q, ps)
11    
12      ! Author: F.Hourdin      ! Author: F. Hourdin
13    
14      USE comconst, ONLY: cpp, daysec, dtvr, kappa      USE comconst, ONLY: cpp, kappa
15      USE comgeom, ONLY: aire, rlatu, rlonv      USE conf_gcm_m, ONLY: day_step
16      USE conf_gcm_m, ONLY: day_step, iperiod      use conf_guide_m, only: guide_u, guide_v, guide_t, guide_q, ini_anal, &
17      use conf_guide_m, only: conf_guide, guide_u, guide_v, guide_t, guide_q, &           tau_min_u, tau_max_u, tau_min_v, tau_max_v, tau_min_t, tau_max_t, &
18           ncep, ini_anal, tau_min_u, tau_max_u, tau_min_v, tau_max_v, &           tau_min_q, tau_max_q, online, factt
          tau_min_t, tau_max_t, tau_min_q, tau_max_q, tau_min_p, tau_max_p, &  
          online  
19      USE dimens_m, ONLY: iim, jjm, llm      USE dimens_m, ONLY: iim, jjm, llm
20      USE disvert_m, ONLY: ap, bp, preff, presnivs      USE disvert_m, ONLY: ap, bp, preff
21        use dynetat0_m, only: grossismx, grossismy, rlatu, rlatv
22      USE exner_hyb_m, ONLY: exner_hyb      USE exner_hyb_m, ONLY: exner_hyb
23      USE inigrads_m, ONLY: inigrads      use init_tau2alpha_m, only: init_tau2alpha
24      use massdair_m, only: massdair      USE paramet_m, ONLY: iip1, jjp1
     use netcdf, only: nf90_nowrite, nf90_open, nf90_close, nf90_inq_dimid, &  
          nf90_inquire_dimension  
     use nr_util, only: pi  
     USE paramet_m, ONLY: iip1, ip1jm, ip1jmp1, jjp1, llmp1  
25      USE q_sat_m, ONLY: q_sat      USE q_sat_m, ONLY: q_sat
26      use read_reanalyse_m, only: read_reanalyse      use read_reanalyse_m, only: read_reanalyse
27      USE serre, ONLY: clat, clon      use tau2alpha_m, only: tau2alpha
28      use tau2alpha_m, only: tau2alpha, dxdys      use writefield_m, only: writefield
29    
30      INTEGER, INTENT(IN):: itau      INTEGER, INTENT(IN):: itau
31        REAL, intent(inout):: ucov(:, :, :) ! (iim + 1, jjm + 1, llm) vent covariant
32        REAL, intent(inout):: vcov(:, :, :) ! (iim + 1, jjm, llm) ! vent covariant
33    
34        REAL, intent(inout):: teta(:, :, :) ! (iim + 1, jjm + 1, llm)
35        ! température potentielle
36    
37      ! variables dynamiques      REAL, intent(inout):: q(:, :, :) ! (iim + 1, jjm + 1, llm)
     REAL ucov(ip1jmp1, llm), vcov(ip1jm, llm) ! vents covariants  
     REAL, intent(inout):: teta(iim + 1, jjm + 1, llm) ! température potentielle  
     REAL q(iim + 1, jjm + 1, llm)  
     REAL, intent(out):: masse(ip1jmp1, llm) ! masse d'air  
38      REAL, intent(in):: ps(:, :) ! (iim + 1, jjm + 1) pression au sol      REAL, intent(in):: ps(:, :) ! (iim + 1, jjm + 1) pression au sol
39    
40      ! Local:      ! Local:
41    
42      ! variables dynamiques pour les reanalyses.      ! Variables dynamiques pour les réanalyses
43      REAL, save:: ucovrea1(ip1jmp1, llm), vcovrea1(ip1jm, llm) !vts cov reas  
44      REAL, save:: tetarea1(iim + 1, jjm + 1, llm) ! temp pot reales      REAL, save:: ucovrea1(iim + 1, jjm + 1, llm), vcovrea1(iim + 1, jjm, llm)
45      REAL, save:: qrea1(iim + 1, jjm + 1, llm) ! temp pot reales      ! vents covariants r\'eanalyses
     REAL, save:: ucovrea2(ip1jmp1, llm), vcovrea2(ip1jm, llm) !vts cov reas  
     REAL, save:: tetarea2(iim + 1, jjm + 1, llm) ! temp pot reales  
     REAL, save:: qrea2(iim + 1, jjm + 1, llm) ! temp pot reales  
     REAL, save:: masserea2(ip1jmp1, llm) ! masse  
46    
47        REAL, save:: tetarea1(iim + 1, jjm + 1, llm)
48        ! potential temperture from reanalysis
49        
50        REAL, save:: qrea1(iim + 1, jjm + 1, llm)
51    
52        REAL, save:: ucovrea2(iim + 1, jjm + 1, llm), vcovrea2(iim + 1, jjm, llm)
53        ! vents covariants reanalyses
54    
55        REAL, save:: tetarea2(iim + 1, jjm + 1, llm)
56        ! potential temperture from reanalysis
57        
58        REAL, save:: qrea2(iim + 1, jjm + 1, llm)
59    
60        ! alpha détermine la part des injections de données à chaque étape
61        ! alpha=0 signifie pas d'injection
62        ! alpha=1 signifie injection totale
63      REAL, save:: alpha_q(iim + 1, jjm + 1)      REAL, save:: alpha_q(iim + 1, jjm + 1)
64      REAL, save:: alpha_t(iim + 1, jjm + 1), alpha_p(ip1jmp1)      REAL, save:: alpha_t(iim + 1, jjm + 1)
65      REAL, save:: alpha_u(ip1jmp1), alpha_v(ip1jm)      REAL, save:: alpha_u(iim + 1, jjm + 1), alpha_v(iim + 1, jjm)
66      REAL dday_step, toto, reste  
67      real, save:: itau_test      INTEGER l
68      INTEGER, save:: step_rea, count_no_rea      REAL tau
   
     INTEGER ilon, ilat  
     REAL factt, ztau(iim + 1, jjm + 1)  
   
     INTEGER ij, i, j, l  
     INTEGER ncidpl, status  
     INTEGER rcod, rid  
     REAL ditau, tau, a  
     INTEGER, SAVE:: nlev  
69    
70      ! TEST SUR QSAT      ! TEST SUR QSAT
71      REAL p(iim + 1, jjm + 1, llmp1)      REAL p(iim + 1, jjm + 1, llm + 1)
72      real pk(iim + 1, jjm + 1, llm), pks(iim + 1, jjm + 1)      real pk(iim + 1, jjm + 1, llm), pks(iim + 1, jjm + 1)
     REAL pres(iim + 1, jjm + 1, llm)  
   
73      REAL qsat(iim + 1, jjm + 1, llm)      REAL qsat(iim + 1, jjm + 1, llm)
     REAL unskap  
     REAL tnat(iim + 1, jjm + 1, llm)  
74    
75      LOGICAL:: first = .TRUE.      REAL dxdys(iip1, jjp1), dxdyu(iip1, jjp1), dxdyv(iip1, jjm)
     CHARACTER(len=10) file  
     INTEGER:: igrads = 2  
     REAL:: dtgrads = 100.  
76    
77      !-----------------------------------------------------------------------      !-----------------------------------------------------------------------
78    
79      PRINT *, 'Call sequence information: guide'      IF (itau == 0) THEN
80           IF (online) THEN
81      ! calcul de l'humidite saturante            IF (abs(grossismx - 1.) < 0.1 .OR. abs(grossismy - 1.) < 0.1) THEN
82                 ! grille regulière
83      forall (l = 1: llm + 1) p(:, :, l) = ap(l) + bp(l) * ps               if (guide_u) alpha_u = 1. - exp(- factt / tau_max_u)
84      CALL massdair(p, masse)               if (guide_v) alpha_v = 1. - exp(- factt / tau_max_v)
85      CALL exner_hyb(ps, p, pks, pk)               if (guide_t) alpha_t = 1. - exp(- factt / tau_max_t)
86      tnat = pk * teta / cpp               if (guide_q) alpha_q = 1. - exp(- factt / tau_max_q)
87      unskap = 1. / kappa            else
88      pres = preff * (pk / cpp)**unskap               call init_tau2alpha(dxdys, dxdyu, dxdyv)
89      qsat = q_sat(tnat, pres)  
90                 if (guide_u) then
91      ! initialisations pour la lecture des reanalyses.                  CALL tau2alpha(dxdyu, rlatu, tau_min_u, tau_max_u, alpha_u)
92      ! alpha determine la part des injections de donnees a chaque etape                  CALL writefield("alpha_u", alpha_u)
93      ! alpha=1 signifie pas d'injection               end if
94      ! alpha=0 signifie injection totale  
95                 if (guide_v) then
96      IF (online /= - 1) THEN                  CALL tau2alpha(dxdyv, rlatv, tau_min_v, tau_max_v, alpha_v)
97         IF (first) THEN                  CALL writefield("alpha_v", alpha_v)
98            CALL conf_guide               end if
99            file = 'guide'  
100            CALL inigrads(igrads, rlonv, 180. / pi, -180., 180., rlatu, -90., 90., &               if (guide_t) then
101                 180. / pi, presnivs, 1., dtgrads, file, 'dyn_zon ')                  CALL tau2alpha(dxdys, rlatu, tau_min_t, tau_max_t, alpha_t)
102            PRINT *, '1: en-ligne, 0: hors-ligne (x=x_rea), -1: climat (x=x_gcm)'                  CALL writefield("alpha_t", alpha_t)
103                 end if
104            IF (online==1) THEN  
105               ! Constantes de temps de rappel en jour               if (guide_q)  then
106               ! 0.1 c'est en gros 2h30.                  CALL tau2alpha(dxdys, rlatu, tau_min_q, tau_max_q, alpha_q)
107               ! 1e10 est une constante infinie donc en gros pas de guidage                  CALL writefield("alpha_q", alpha_q)
108                 end if
109               ! coordonnees du centre du zoom            end IF
              CALL coordij(clon, clat, ilon, ilat)  
              ! aire de la maille au centre du zoom  
              aire_min = aire(ilon+(ilat - 1) * iip1)  
              ! aire maximale de la maille  
              aire_max = 0.  
              DO ij = 1, ip1jmp1  
                 aire_max = max(aire_max, aire(ij))  
              END DO  
              ! factt = pas de temps en fraction de jour  
              factt = dtvr * iperiod / daysec  
   
              CALL tau2alpha(3, iip1, jjm, factt, tau_min_v, tau_max_v, alpha_v)  
              CALL tau2alpha(2, iip1, jjp1, factt, tau_min_u, tau_max_u, alpha_u)  
              CALL tau2alpha(1, iip1, jjp1, factt, tau_min_t, tau_max_t, alpha_t)  
              CALL tau2alpha(1, iip1, jjp1, factt, tau_min_p, tau_max_p, alpha_p)  
              CALL tau2alpha(1, iip1, jjp1, factt, tau_min_q, tau_max_q, alpha_q)  
   
              CALL dump2d(iip1, jjp1, aire, 'AIRE MAILLe ')  
              CALL dump2d(iip1, jjp1, alpha_u, 'COEFF U ')  
              CALL dump2d(iip1, jjp1, alpha_t, 'COEFF T ')  
   
              ! Cas ou on force exactement par les variables analysees  
           ELSE  
              alpha_t = 0.  
              alpha_u = 0.  
              alpha_v = 0.  
              alpha_p = 0.  
              ! physic=.false.  
           END IF  
   
           itau_test = 1001  
           step_rea = 1  
           count_no_rea = 0  
           ncidpl = -99  
   
           ! itau_test montre si l'importation a deja ete faite au rang itau  
           ! lecture d'un fichier netcdf pour determiner le nombre de niveaux  
           if (guide_u) then  
              if (ncidpl.eq. - 99) rcod=nf90_open('u.nc',Nf90_NOWRITe,ncidpl)  
           endif  
   
           if (guide_v) then  
              if (ncidpl.eq. - 99) rcod=nf90_open('v.nc',nf90_nowrite,ncidpl)  
           endif  
   
           if (guide_T) then  
              if (ncidpl.eq. - 99) rcod=nf90_open('T.nc',nf90_nowrite,ncidpl)  
           endif  
   
           if (guide_Q) then  
              if (ncidpl.eq. - 99) rcod=nf90_open('hur.nc',nf90_nowrite, ncidpl)  
           endif  
   
           IF (ncep) THEN  
              status = nf90_inq_dimid(ncidpl, 'LEVEL', rid)  
           ELSE  
              status = nf90_inq_dimid(ncidpl, 'PRESSURE', rid)  
           END IF  
           status = nf90_inquire_dimension(ncidpl, rid, len=nlev)  
           PRINT *, 'nlev', nlev  
           rcod = nf90_close(ncidpl)  
           ! Lecture du premier etat des reanalyses.  
           CALL read_reanalyse(1, ps, ucovrea2, vcovrea2, tetarea2, qrea2, &  
                masserea2, nlev)  
           qrea2 = max(qrea2, 0.1)  
   
           ! Debut de l'integration temporelle:  
        END IF ! first  
   
        ! IMPORTATION DES VENTS, PRESSION ET TEMPERATURE REELS:  
   
        ditau = real(itau)  
        dday_step = real(day_step)  
        WRITE (*, *) 'ditau, dday_step'  
        WRITE (*, *) ditau, dday_step  
        toto = 4 * ditau / dday_step  
        reste = toto - aint(toto)  
   
        IF (reste==0.) THEN  
           IF (itau_test==itau) THEN  
              WRITE (*, *) 'deuxieme passage de advreel a itau=', itau  
              STOP  
           ELSE  
              vcovrea1 = vcovrea2  
              ucovrea1 = ucovrea2  
              tetarea1 = tetarea2  
              qrea1 = qrea2  
   
              PRINT *, 'LECTURE REANALYSES, pas ', step_rea, 'apres ', &  
                   count_no_rea, ' non lectures'  
              step_rea = step_rea + 1  
              itau_test = itau  
              CALL read_reanalyse(step_rea, ps, ucovrea2, vcovrea2, tetarea2, &  
                   qrea2, masserea2, nlev)  
              qrea2 = max(qrea2, 0.1)  
              factt = dtvr * iperiod / daysec  
              ztau = factt / max(alpha_t, 1E-10)  
              CALL wrgrads(igrads, 1, aire, 'aire ', 'aire ')  
              CALL wrgrads(igrads, 1, dxdys, 'dxdy ', 'dxdy ')  
              CALL wrgrads(igrads, 1, alpha_u, 'au ', 'au ')  
              CALL wrgrads(igrads, 1, alpha_t, 'at ', 'at ')  
              CALL wrgrads(igrads, 1, ztau, 'taut ', 'taut ')  
              CALL wrgrads(igrads, llm, ucov, 'u ', 'u ')  
              CALL wrgrads(igrads, llm, ucovrea2, 'ua ', 'ua ')  
              CALL wrgrads(igrads, llm, teta, 'T ', 'T ')  
              CALL wrgrads(igrads, llm, tetarea2, 'Ta ', 'Ta ')  
              CALL wrgrads(igrads, llm, qrea2, 'Qa ', 'Qa ')  
              CALL wrgrads(igrads, llm, q, 'Q ', 'Q ')  
   
              CALL wrgrads(igrads, llm, qsat, 'QSAT ', 'QSAT ')  
   
           END IF  
110         ELSE         ELSE
111            count_no_rea = count_no_rea + 1            ! Cas où on force exactement par les variables analysées
112         END IF            if (guide_u) alpha_u = 1.
113              if (guide_v) alpha_v = 1.
114         ! Guidage            if (guide_t) alpha_t = 1.
115         ! x_gcm = a * x_gcm + (1 - a) * x_reanalyses            if (guide_q) alpha_q = 1.
   
        IF (ini_anal) PRINT *, 'ATTENTION !!! ON PART DU GUIDAGE'  
   
        ditau = real(itau)  
        dday_step = real(day_step)  
   
        tau = 4 * ditau / dday_step  
        tau = tau - aint(tau)  
   
        ! ucov  
        IF (guide_u) THEN  
           DO l = 1, llm  
              DO ij = 1, ip1jmp1  
                 a = (1. - tau) * ucovrea1(ij, l) + tau * ucovrea2(ij, l)  
                 ucov(ij, l) = (1. - alpha_u(ij)) * ucov(ij, l) + alpha_u(ij) * a  
                 IF (first .AND. ini_anal) ucov(ij, l) = a  
              END DO  
           END DO  
        END IF  
   
        IF (guide_t) THEN  
           DO l = 1, llm  
              do j = 1, jjm + 1  
                 DO i = 1, iim + 1  
                    a = (1. - tau) * tetarea1(i, j, l) + tau * tetarea2(i, j, l)  
                    teta(i, j, l) = (1. - alpha_t(i, j)) * teta(i, j, l) &  
                         + alpha_t(i, j) * a  
                    IF (first .AND. ini_anal) teta(i, j, l) = a  
                 END DO  
              end do  
           END DO  
        END IF  
   
        IF (guide_q) THEN  
           DO l = 1, llm  
              do j = 1, jjm + 1  
                 DO i = 1, iim + 1  
                    a = (1. - tau) * qrea1(i, j, l) + tau * qrea2(i, j, l)  
                    ! hum relative en % -> hum specif  
                    a = qsat(i, j, l) * a * 0.01  
                    q(i, j, l) = (1. - alpha_q(i, j)) * q(i, j, l) &  
                         + alpha_q(i, j) * a  
                    IF (first .AND. ini_anal) q(i, j, l) = a  
                 END DO  
              end do  
           END DO  
        END IF  
   
        ! vcov  
        IF (guide_v) THEN  
           DO l = 1, llm  
              DO ij = 1, ip1jm  
                 a = (1. - tau) * vcovrea1(ij, l) + tau * vcovrea2(ij, l)  
                 vcov(ij, l) = (1. - alpha_v(ij)) * vcov(ij, l) + alpha_v(ij) * a  
                 IF (first .AND. ini_anal) vcov(ij, l) = a  
              END DO  
              IF (first .AND. ini_anal) vcov(ij, l) = a  
           END DO  
116         END IF         END IF
117    
118         first = .FALSE.         ! Lecture du premier état des réanalyses :
119      end IF         CALL read_reanalyse(ps, ucovrea2, vcovrea2, tetarea2, qrea2)
120           qrea2 = max(qrea2, 0.1)
121    
122           if (ini_anal) then
123              IF (guide_u) ucov = ucovrea2
124              IF (guide_v) vcov = vcovrea2
125              IF (guide_t) teta = tetarea2
126    
127              IF (guide_q) then
128                 ! Calcul de l'humidité saturante :
129                 forall (l = 1: llm + 1) p(:, :, l) = ap(l) + bp(l) * ps
130                 CALL exner_hyb(ps, p, pks, pk)
131                 q = q_sat(pk * teta / cpp, preff * (pk / cpp)**(1. / kappa)) &
132                      * qrea2 * 0.01
133              end IF
134           end if
135        END IF
136    
137        ! Importation des vents, pression et temp\'erature r\'eels :
138    
139        ! Nudging fields are given 4 times per day:
140        IF (mod(itau, day_step / 4) == 0) THEN
141           vcovrea1 = vcovrea2
142           ucovrea1 = ucovrea2
143           tetarea1 = tetarea2
144           qrea1 = qrea2
145    
146           CALL read_reanalyse(ps, ucovrea2, vcovrea2, tetarea2, qrea2)
147           qrea2 = max(qrea2, 0.1)
148    
149           if (guide_u) then
150              CALL writefield("ucov", ucov)
151              CALL writefield("ucovrea2", ucovrea2)
152           end if
153    
154           if (guide_t) then
155              CALL writefield("teta", teta)
156              CALL writefield("tetarea2", tetarea2)
157           end if
158    
159           if (guide_q) then
160              CALL writefield("qrea2", qrea2)
161              CALL writefield("q", q)
162           end if
163        END IF
164    
165        ! Guidage
166    
167        tau = mod(real(itau) / real(day_step / 4), 1.)
168    
169        ! x_gcm = a * x_gcm + (1 - a) * x_reanalyses
170    
171        IF (guide_u) forall (l = 1: llm) ucov(:, :, l) = (1. - alpha_u) &
172             * ucov(:, :, l) + alpha_u * ((1. - tau) * ucovrea1(:, :, l) + tau &
173             * ucovrea2(:, :, l))
174    
175        IF (guide_v) forall (l = 1: llm) vcov(:, :, l) = (1. - alpha_v) &
176             * vcov(:, :, l) + alpha_v * ((1. - tau) * vcovrea1(:, :, l) + tau &
177             * vcovrea2(:, :, l))
178    
179        IF (guide_t) forall (l = 1: llm) teta(:, :, l) = (1. - alpha_t) &
180             * teta(:, :, l) + alpha_t * ((1. - tau) * tetarea1(:, :, l) + tau &
181             * tetarea2(:, :, l))
182    
183        IF (guide_q) THEN
184           ! Calcul de l'humidité saturante :
185           forall (l = 1: llm + 1) p(:, :, l) = ap(l) + bp(l) * ps
186           CALL exner_hyb(ps, p, pks, pk)
187           qsat = q_sat(pk * teta / cpp, preff * (pk / cpp)**(1. / kappa))
188    
189           ! humidité relative en % -> humidité spécifique
190           forall (l = 1: llm) q(:, :, l) = (1. - alpha_q) * q(:, :, l) &
191                + alpha_q * (qsat(:, :, l) * ((1. - tau) * qrea1(:, :, l) &
192                + tau * qrea2(:, :, l)) * 0.01)
193        END IF
194    
195    END SUBROUTINE guide    END SUBROUTINE guide
196    
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