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trunk/libf/dyn3d/guide.f90 revision 39 by guez, Tue Jan 25 15:11:05 2011 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 tau_min_u, tau_max_u  
   REAL tau_min_v, tau_max_v  
   REAL tau_min_t, tau_max_t  
   REAL tau_min_q, tau_max_q  
   REAL tau_min_p, tau_max_p  
   REAL aire_min, aire_max  
   
   
   LOGICAL guide_u, guide_v, guide_t, guide_q, guide_p  
   LOGICAL ncep, ini_anal  
   INTEGER online  
   
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 comvert, ONLY : ap, bp, preff, presnivs      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 comgeom, ONLY : aire, rlatu, rlonv           tau_min_u, tau_max_u, tau_min_v, tau_max_v, tau_min_t, tau_max_t, &
18      USE dimens_m, ONLY : jjm, llm           tau_min_q, tau_max_q, online, factt
19      USE exner_hyb_m, ONLY : exner_hyb      USE dimens_m, ONLY: iim, jjm, llm
20      USE inigrads_m, ONLY : inigrads      USE disvert_m, ONLY: ap, bp, preff
21      use netcdf, only: nf90_nowrite, nf90_open, nf90_close      use dynetat0_m, only: grossismx, grossismy, rlatu, rlatv
22      use nr_util, only: pi      USE exner_hyb_m, ONLY: exner_hyb
23      USE paramet_m, ONLY : iip1, ip1jm, ip1jmp1, jjp1, llmp1      use init_tau2alpha_m, only: init_tau2alpha
24      USE q_sat_m, ONLY : q_sat      USE paramet_m, ONLY: iip1, jjp1
25      USE serre, ONLY : clat, clon      USE q_sat_m, ONLY: q_sat
26        use read_reanalyse_m, only: read_reanalyse
27      use tau2alpha_m, only: tau2alpha      use tau2alpha_m, only: tau2alpha
28        use writefield_m, only: writefield
29    
30      INCLUDE 'netcdf.inc'      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      !   variables dynamiques      REAL, intent(inout):: teta(:, :, :) ! (iim + 1, jjm + 1, llm)
35      REAL vcov(ip1jm, llm), ucov(ip1jmp1, llm) ! vents covariants      ! température potentielle
     REAL, intent(inout):: teta(ip1jmp1, llm) ! temperature potentielle  
     REAL q(ip1jmp1, llm) ! temperature potentielle  
     REAL ps(ip1jmp1) ! pression  au sol  
     REAL masse(ip1jmp1, llm) ! masse d'air  
36    
37      !   common passe pour des sorties      REAL, intent(inout):: q(:, :, :) ! (iim + 1, jjm + 1, llm)
38      REAL dxdys(iip1, jjp1), dxdyu(iip1, jjp1), dxdyv(iip1, jjm)      REAL, intent(in):: ps(:, :) ! (iim + 1, jjm + 1) pression au sol
     COMMON /comdxdy/dxdys, dxdyu, dxdyv  
39    
40      !   variables dynamiques pour les reanalyses.      ! Local:
     REAL ucovrea1(ip1jmp1, llm), vcovrea1(ip1jm, llm) !vts cov reas  
     REAL tetarea1(ip1jmp1, llm) ! temp pot  reales  
     REAL qrea1(ip1jmp1, llm) ! temp pot  reales  
     REAL psrea1(ip1jmp1) ! ps  
     REAL ucovrea2(ip1jmp1, llm), vcovrea2(ip1jm, llm) !vts cov reas  
     REAL tetarea2(ip1jmp1, llm) ! temp pot  reales  
     REAL qrea2(ip1jmp1, llm) ! temp pot  reales  
     REAL masserea2(ip1jmp1, llm) ! masse  
     REAL psrea2(ip1jmp1) ! ps  
   
     REAL alpha_q(ip1jmp1)  
     REAL alpha_t(ip1jmp1), alpha_p(ip1jmp1)  
     REAL alpha_u(ip1jmp1), alpha_v(ip1jm)  
     REAL dday_step, toto, reste, itau_test  
     INTEGER step_rea, count_no_rea  
   
     INTEGER ilon, ilat  
     REAL factt, ztau(ip1jmp1)  
   
     INTEGER, INTENT (IN) :: itau  
     INTEGER ij, l  
     INTEGER ncidpl, varidpl, nlev, status  
     INTEGER rcod, rid  
     REAL ditau, tau, a  
     SAVE nlev  
   
     !  TEST SUR QSAT  
     REAL p(ip1jmp1, llmp1), pk(ip1jmp1, llm), pks(ip1jmp1)  
     REAL pkf(ip1jmp1, llm)  
     REAL pres(ip1jmp1, llm)  
   
     REAL qsat(ip1jmp1, llm)  
     REAL unskap  
     REAL tnat(ip1jmp1, llm)  
   
     LOGICAL:: first = .TRUE.  
   
     SAVE ucovrea1, vcovrea1, tetarea1, psrea1, qrea1  
     SAVE ucovrea2, vcovrea2, tetarea2, masserea2, psrea2, qrea2  
   
     SAVE alpha_t, alpha_q, alpha_u, alpha_v, alpha_p, itau_test  
     SAVE step_rea, count_no_rea  
   
     CHARACTER (10) file  
     INTEGER igrads  
     REAL dtgrads  
     SAVE igrads, dtgrads  
     DATA igrads, dtgrads/2, 100./  
41    
42      !-----------------------------------------------------------------------      ! Variables dynamiques pour les réanalyses
43    
44      PRINT *, 'Call sequence information: guide'      REAL, save:: ucovrea1(iim + 1, jjm + 1, llm), vcovrea1(iim + 1, jjm, llm)
45        ! vents covariants r\'eanalyses
46    
47      ! calcul de l'humidite saturante      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      forall (l = 1: llm + 1) p(:, l) = ap(l) + bp(l) * ps      REAL, save:: ucovrea2(iim + 1, jjm + 1, llm), vcovrea2(iim + 1, jjm, llm)
53      CALL massdair(p, masse)      ! vents covariants reanalyses
     PRINT *, 'OK1'  
     CALL exner_hyb(ps, p, pks, pk, pkf)  
     PRINT *, 'OK2'  
     tnat(:, :) = pk(:, :)*teta(:, :)/cpp  
     PRINT *, 'OK3'  
     unskap = 1./kappa  
     pres(:, :) = preff*(pk(:, :)/cpp)**unskap  
     PRINT *, 'OK4'  
     qsat = q_sat(tnat, pres)  
   
     !   initialisations pour la lecture des reanalyses.  
     !    alpha determine la part des injections de donnees a chaque etape  
     !    alpha=1 signifie pas d'injection  
     !    alpha=0 signifie injection totale  
   
     PRINT *, 'ONLINE=', online  
     IF (online==-1) THEN  
        RETURN  
     END IF  
54    
55      IF (first) THEN      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         PRINT *, 'initialisation du guide '      ! alpha détermine la part des injections de données à chaque étape
61         CALL conf_guide      ! alpha=0 signifie pas d'injection
62         PRINT *, 'apres conf_guide'      ! alpha=1 signifie injection totale
63        REAL, save:: alpha_q(iim + 1, jjm + 1)
64         file = 'guide'      REAL, save:: alpha_t(iim + 1, jjm + 1)
65         CALL inigrads(igrads, rlonv, 180./pi, -180., 180., rlatu, -90., 90., &      REAL, save:: alpha_u(iim + 1, jjm + 1), alpha_v(iim + 1, jjm)
             180./pi, presnivs, 1., dtgrads, file, 'dyn_zon ')  
   
        PRINT *, &  
             '1: en-ligne, 0: hors-ligne (x=x_rea), -1: climat (x=x_gcm)'  
   
        IF (online==-1) RETURN  
        IF (online==1) THEN  
   
           !  Constantes de temps de rappel en jour  
           !  0.1 c'est en gros 2h30.  
           !  1e10  est une constante infinie donc en gros pas de guidage  
   
           !   coordonnees du centre du zoom  
           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   ')  
66    
67            !   Cas ou on force exactement par les variables analysees      INTEGER l
68         ELSE      REAL tau
           alpha_t = 0.  
           alpha_u = 0.  
           alpha_v = 0.  
           alpha_p = 0.  
           !           physic=.false.  
        END IF  
69    
70         itau_test = 1001      ! TEST SUR QSAT
71         step_rea = 1      REAL p(iim + 1, jjm + 1, llm + 1)
72         count_no_rea = 0      real pk(iim + 1, jjm + 1, llm), pks(iim + 1, jjm + 1)
73         ncidpl = -99      REAL qsat(iim + 1, jjm + 1, llm)
74    
75         !    itau_test    montre si l'importation a deja ete faite au rang itau      REAL dxdys(iip1, jjp1), dxdyu(iip1, jjp1), dxdyv(iip1, jjm)
        ! 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  
76    
77         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  
78    
79         IF (ncep) THEN      IF (itau == 0) THEN
80            status = nf_inq_dimid(ncidpl, 'LEVEL', rid)         IF (online) THEN
81              IF (abs(grossismx - 1.) < 0.1 .OR. abs(grossismy - 1.) < 0.1) THEN
82                 ! grille regulière
83                 if (guide_u) alpha_u = 1. - exp(- factt / tau_max_u)
84                 if (guide_v) alpha_v = 1. - exp(- factt / tau_max_v)
85                 if (guide_t) alpha_t = 1. - exp(- factt / tau_max_t)
86                 if (guide_q) alpha_q = 1. - exp(- factt / tau_max_q)
87              else
88                 call init_tau2alpha(dxdys, dxdyu, dxdyv)
89    
90                 if (guide_u) then
91                    CALL tau2alpha(dxdyu, rlatu, tau_min_u, tau_max_u, alpha_u)
92                    CALL writefield("alpha_u", alpha_u)
93                 end if
94    
95                 if (guide_v) then
96                    CALL tau2alpha(dxdyv, rlatv, tau_min_v, tau_max_v, alpha_v)
97                    CALL writefield("alpha_v", alpha_v)
98                 end if
99    
100                 if (guide_t) then
101                    CALL tau2alpha(dxdys, rlatu, tau_min_t, tau_max_t, alpha_t)
102                    CALL writefield("alpha_t", alpha_t)
103                 end if
104    
105                 if (guide_q)  then
106                    CALL tau2alpha(dxdys, rlatu, tau_min_q, tau_max_q, alpha_q)
107                    CALL writefield("alpha_q", alpha_q)
108                 end if
109              end IF
110         ELSE         ELSE
111            status = nf_inq_dimid(ncidpl, 'PRESSURE', rid)            ! Cas où on force exactement par les variables analysées
112              if (guide_u) alpha_u = 1.
113              if (guide_v) alpha_v = 1.
114              if (guide_t) alpha_t = 1.
115              if (guide_q) alpha_q = 1.
116         END IF         END IF
        status = nf_inq_dimlen(ncidpl, rid, nlev)  
        PRINT *, 'nlev', nlev  
        rcod = nf90_close(ncidpl)  
        !   Lecture du premier etat des reanalyses.  
        CALL read_reanalyse(1, ps, ucovrea2, vcovrea2, tetarea2, qrea2, &  
             masserea2, psrea2, 1, 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, psrea2, 1, nlev)  
           qrea2(:, :) = max(qrea2(:, :), 0.1)  
           factt = dtvr*iperiod/daysec  
           ztau(:) = factt/max(alpha_t(:), 1.E-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         ')  
117    
118            CALL wrgrads(igrads, llm, qsat, 'QSAT      ', 'QSAT      ')         ! Lecture du premier état des réanalyses :
119           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         END IF         CALL read_reanalyse(ps, ucovrea2, vcovrea2, tetarea2, qrea2)
147      ELSE         qrea2 = max(qrea2, 0.1)
        count_no_rea = count_no_rea + 1  
     END IF  
148    
149      !   Guidage         if (guide_u) then
150      !    x_gcm = a * x_gcm + (1-a) * x_reanalyses            CALL writefield("ucov", ucov)
151              CALL writefield("ucovrea2", ucovrea2)
152           end if
153    
154      IF (ini_anal) PRINT *, 'ATTENTION !!! ON PART DU GUIDAGE'         if (guide_t) then
155              CALL writefield("teta", teta)
156              CALL writefield("tetarea2", tetarea2)
157           end if
158    
159      ditau = real(itau)         if (guide_q) then
160      dday_step = real(day_step)            CALL writefield("qrea2", qrea2)
161              CALL writefield("q", q)
162           end if
163        END IF
164    
165        ! Guidage
166    
167      tau = 4*ditau/dday_step      tau = mod(real(itau) / real(day_step / 4), 1.)
     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  
168    
169      IF (guide_t) THEN      ! x_gcm = a * x_gcm + (1 - a) * x_reanalyses
        DO l = 1, llm  
           DO ij = 1, ip1jmp1  
              a = (1.-tau)*tetarea1(ij, l) + tau*tetarea2(ij, l)  
              teta(ij, l) = (1.-alpha_t(ij))*teta(ij, l) + alpha_t(ij)*a  
              IF (first .AND. ini_anal) teta(ij, l) = a  
           END DO  
        END DO  
     END IF  
170    
171      !  P      IF (guide_u) forall (l = 1: llm) ucov(:, :, l) = (1. - alpha_u) &
172      IF (guide_p) THEN           * ucov(:, :, l) + alpha_u * ((1. - tau) * ucovrea1(:, :, l) + tau &
173         DO ij = 1, ip1jmp1           * ucovrea2(:, :, l))
           a = (1.-tau)*psrea1(ij) + tau*psrea2(ij)  
           ps(ij) = (1.-alpha_p(ij))*ps(ij) + alpha_p(ij)*a  
           IF (first .AND. ini_anal) ps(ij) = a  
        END DO  
        forall (l = 1: llm + 1) p(:, l) = ap(l) + bp(l) * ps  
        CALL massdair(p, masse)  
     END IF  
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      !  q      IF (guide_t) forall (l = 1: llm) teta(:, :, l) = (1. - alpha_t) &
180      IF (guide_q) THEN           * teta(:, :, l) + alpha_t * ((1. - tau) * tetarea1(:, :, l) + tau &
181         DO l = 1, llm           * tetarea2(:, :, l))
           DO ij = 1, ip1jmp1  
              a = (1.-tau)*qrea1(ij, l) + tau*qrea2(ij, l)  
              !   hum relative en % -> hum specif  
              a = qsat(ij, l)*a*0.01  
              q(ij, l) = (1.-alpha_q(ij))*q(ij, l) + alpha_q(ij)*a  
              IF (first .AND. ini_anal) q(ij, l) = a  
           END DO  
        END DO  
     END IF  
182    
183      ! vcov      IF (guide_q) THEN
184      IF (guide_v) THEN         ! Calcul de l'humidité saturante :
185         DO l = 1, llm         forall (l = 1: llm + 1) p(:, :, l) = ap(l) + bp(l) * ps
186            DO ij = 1, ip1jm         CALL exner_hyb(ps, p, pks, pk)
187               a = (1.-tau)*vcovrea1(ij, l) + tau*vcovrea2(ij, l)         qsat = q_sat(pk * teta / cpp, preff * (pk / cpp)**(1. / kappa))
188               vcov(ij, l) = (1.-alpha_v(ij))*vcov(ij, l) + alpha_v(ij)*a  
189               IF (first .AND. ini_anal) vcov(ij, l) = a         ! humidité relative en % -> humidité spécifique
190            END DO         forall (l = 1: llm) q(:, :, l) = (1. - alpha_q) * q(:, :, l) &
191            IF (first .AND. ini_anal) vcov(ij, l) = a              + alpha_q * (qsat(:, :, l) * ((1. - tau) * qrea1(:, :, l) &
192         END DO              + tau * qrea2(:, :, l)) * 0.01)
193      END IF      END IF
194    
     first = .FALSE.  
   
195    END SUBROUTINE guide    END SUBROUTINE guide
196    
197  END MODULE guide_m  END MODULE guide_m

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