trunk/dyn3d/PVtheta.f

      SUBROUTINE PVtheta(ilon,ilev,pucov,pvcov,pteta,
     &     ztfi,zplay,zplev,
     &     nbteta,theta,PVteta)
      use dimens_m
      use paramet_m
      use comconst
      use disvert_m
      use comgeom
      use tourabs_m, only: tourabs
      IMPLICIT none

c=======================================================================
c
c   Auteur:  I. Musat
c   -------
c
c   Objet:
c   ------
c
c    *******************************************************************
c    Calcul de la vorticite potentielle PVteta sur des iso-theta selon
c    la methodologie du NCEP/NCAR :
c    1) on calcule la stabilite statique N**2=g/T*(dT/dz+g/cp) sur les
c       niveaux du modele => N2
c    2) on interpole les vents, la temperature et le N**2 sur des isentropes
c       (en fait sur des iso-theta) lineairement en log(theta) =>
c       ucovteta, vcovteta, N2teta
c    3) on calcule la vorticite absolue sur des iso-theta => vorateta
c    4) on calcule la densite rho sur des iso-theta => rhoteta 
c
c       rhoteta = (T/theta)**(cp/R)*p0/(R*T)
c
c    5) on calcule la vorticite potentielle sur des iso-theta => PVteta
c
c       PVteta = (vorateta * N2 * theta)/(g * rhoteta) ! en PVU
c
c       NB: 1PVU=10**(-6) K*m**2/(s * kg)
c
c       PVteta =  vorateta * N2/(g**2 * rhoteta) ! en 1/(Pa*s)
c
c
c    *******************************************************************
c
c
c     Variables d'entree : ilon,ilev,pucov,pvcov,pteta,ztfi,zplay,zplev,nbteta,theta
c                       -> sur la grille dynamique
c     Variable de sortie : PVteta
c                       -> sur la grille physique 
c=======================================================================

c
c variables Input
c
      INTEGER ilon
      integer, intent(in):: ilev
      REAL, intent(in):: pvcov(iip1,jjm,ilev)
      REAL, intent(in):: pucov(iip1,jjp1,ilev)
      REAL, intent(in):: pteta(iip1,jjp1,ilev)
      REAL ztfi(ilon,ilev)
      REAL, intent(in):: zplay(ilon,ilev), zplev(ilon,ilev+1)
      INTEGER nbteta
      REAL theta(nbteta)
c
c variable Output
c
      REAL PVteta(ilon,nbteta)
c
c variables locales
c
      INTEGER i, j, l, ig0
      REAL SSUM
      REAL teta(ilon, ilev)
      REAL ptetau(ip1jmp1, ilev), ptetav(ip1jm, ilev)
      REAL ucovteta(ip1jmp1,ilev), vcovteta(ip1jm,ilev)
      REAL N2(ilon,ilev-1), N2teta(ilon,nbteta)
      REAL ztfiteta(ilon,nbteta)
      REAL rhoteta(ilon,nbteta)
      REAL vorateta(iip1,jjm,nbteta)
      REAL voratetafi(ilon,nbteta), vorpol(iim)
c
c
c projection teta sur la grille physique
c
      DO l=1,llm
       teta(1,l)   =  pteta(1,1,l)
       ig0         = 2
       DO j = 2, jjm
        DO i = 1, iim
         teta(ig0,l)    = pteta(i,j,l)
         ig0            = ig0 + 1
        ENDDO
       ENDDO
       teta(ig0,l)    = pteta(1,jjp1,l)
      ENDDO
c
c calcul pteta sur les grilles U et V
c
      DO l=1, llm
       DO j=1, jjp1
        DO i=1, iip1
         ig0=i+(j-1)*iip1
         ptetau(ig0,l)=pteta(i,j,l)
        ENDDO !i
       ENDDO !j
       DO j=1, jjm
        DO i=1, iip1
         ig0=i+(j-1)*iip1
         ptetav(ig0,l)=0.5*(pteta(i,j,l)+pteta(i,j+1,l))
        ENDDO !i
       ENDDO !j
      ENDDO !l
c
c projection pucov, pvcov sur une surface de theta constante
c
      DO l=1, nbteta
cIM 1rout CALL tetaleveli1j1(ip1jmp1,llm,.true.,ptetau,theta(l),
       CALL tetalevel(ip1jmp1,llm,.true.,ptetau,theta(l),
     .                pucov,ucovteta(:,l))
cIM 1rout CALL tetaleveli1j(ip1jm,llm,.true.,ptetav,theta(l),
       CALL tetalevel(ip1jm,llm,.true.,ptetav,theta(l),
     .                pvcov,vcovteta(:,l))
      ENDDO !l
c
c calcul vorticite absolue sur une iso-theta : vorateta
c
      CALL tourabs(nbteta,vcovteta,ucovteta,vorateta)
c
c projection vorateta sur la grille physique => voratetafi
c
      DO l=1,nbteta
       DO j=2,jjm
        ig0=1+(j-2)*iim
        DO i=1,iim
           voratetafi(ig0+i+1,l)
     &          = vorateta( i ,j-1,l) * alpha4_2d(i+1,j) +
     &          vorateta(i+1,j-1,l) * alpha1_2d(i+1,j) +
     &          vorateta(i  ,j  ,l) * alpha3_2d(i+1,j) +
     &          vorateta(i+1,j  ,l) * alpha2_2d(i+1,j)
        ENDDO
        voratetafi(ig0 +1,l) = voratetafi(ig0 +1+ iim,l)
       ENDDO
      ENDDO
c
      DO l=1,nbteta
       DO i=1,iim
        vorpol(i)  = vorateta(i,1,l)*aire_2d(i,1)
       ENDDO
       voratetafi(1,l)= SSUM(iim,vorpol,1)/apoln
      ENDDO
c
      DO l=1,nbteta
       DO i=1,iim
        vorpol(i)  = vorateta(i,jjm,l)* aire_2d(i,jjm +1)
       ENDDO
       voratetafi(ilon,l)= SSUM(iim,vorpol,1)/apols
      ENDDO
c 
c calcul N**2 sur la grille physique => N2
c
      DO l=1, llm-1 
       DO i=1, ilon
        N2(i,l) = (g**2 * zplay(i,l) * 
     &            (ztfi(i,l+1)-ztfi(i,l)) )/
     &            (R*ztfi(i,l)*ztfi(i,l)*
     &            (zplev(i,l)-zplev(i,l+1)) )+
     &            (g**2)/(ztfi(i,l)*CPP)
       ENDDO !i
      ENDDO !l
c
c calcul N2 sur une iso-theta => N2teta 
c
      DO l=1, nbteta
       CALL tetalevel(ilon,llm-1,.true.,teta,theta(l),
     &                N2,N2teta(:,l))
       CALL tetalevel(ilon,llm,.true.,teta,theta(l),
     &                ztfi,ztfiteta(:,l))
      ENDDO !l=1, nbteta
c
c calcul rho et PV sur une iso-theta : rhoteta, PVteta
c
      DO l=1, nbteta
       DO i=1, ilon
        rhoteta(i,l)=(ztfiteta(i,l)/theta(l))**(CPP/R)*
     &  (preff/(R*ztfiteta(i,l)))
c
c PVteta en PVU
c
        PVteta(i,l)=(theta(l)*g*voratetafi(i,l)*N2teta(i,l))/
     &              (g**2*rhoteta(i,l))
c
c PVteta en 1/(Pa*s)
c
        PVteta(i,l)=(voratetafi(i,l)*N2teta(i,l))/
     &              (g**2*rhoteta(i,l))
       ENDDO !i
      ENDDO !l
c
      RETURN
      END 
1	SUBROUTINE PVtheta(ilon,ilev,pucov,pvcov,pteta,
2	& ztfi,zplay,zplev,
3	& nbteta,theta,PVteta)
4	use dimens_m
5	use paramet_m
6	use comconst
7	use disvert_m
8	use comgeom
9	use tourabs_m, only: tourabs
10	IMPLICIT none
11
12	c=======================================================================
13	c
14	c Auteur: I. Musat
15	c -------
16	c
17	c Objet:
18	c ------
19	c
20	c *******************************************************************
21	c Calcul de la vorticite potentielle PVteta sur des iso-theta selon
22	c la methodologie du NCEP/NCAR :
23	c 1) on calcule la stabilite statique N*2=g/T(dT/dz+g/cp) sur les
24	c niveaux du modele => N2
25	c 2) on interpole les vents, la temperature et le N**2 sur des isentropes
26	c (en fait sur des iso-theta) lineairement en log(theta) =>
27	c ucovteta, vcovteta, N2teta
28	c 3) on calcule la vorticite absolue sur des iso-theta => vorateta
29	c 4) on calcule la densite rho sur des iso-theta => rhoteta
30	c
31	c rhoteta = (T/theta)*(cp/R)p0/(R*T)
32	c
33	c 5) on calcule la vorticite potentielle sur des iso-theta => PVteta
34	c
35	c PVteta = (vorateta * N2 * theta)/(g * rhoteta) ! en PVU
36	c
37	c NB: 1PVU=10*(-6) Km*2/(s kg)
38	c
39	c PVteta = vorateta * N2/(g*2 rhoteta) ! en 1/(Pa*s)
40	c
41	c
42	c *******************************************************************
43	c
44	c
45	c Variables d'entree : ilon,ilev,pucov,pvcov,pteta,ztfi,zplay,zplev,nbteta,theta
46	c -> sur la grille dynamique
47	c Variable de sortie : PVteta
48	c -> sur la grille physique
49	c=======================================================================
50
51	c
52	c variables Input
53	c
54	INTEGER ilon
55	integer, intent(in):: ilev
56	REAL, intent(in):: pvcov(iip1,jjm,ilev)
57	REAL, intent(in):: pucov(iip1,jjp1,ilev)
58	REAL, intent(in):: pteta(iip1,jjp1,ilev)
59	REAL ztfi(ilon,ilev)
60	REAL, intent(in):: zplay(ilon,ilev), zplev(ilon,ilev+1)
61	INTEGER nbteta
62	REAL theta(nbteta)
63	c
64	c variable Output
65	c
66	REAL PVteta(ilon,nbteta)
67	c
68	c variables locales
69	c
70	INTEGER i, j, l, ig0
71	REAL SSUM
72	REAL teta(ilon, ilev)
73	REAL ptetau(ip1jmp1, ilev), ptetav(ip1jm, ilev)
74	REAL ucovteta(ip1jmp1,ilev), vcovteta(ip1jm,ilev)
75	REAL N2(ilon,ilev-1), N2teta(ilon,nbteta)
76	REAL ztfiteta(ilon,nbteta)
77	REAL rhoteta(ilon,nbteta)
78	REAL vorateta(iip1,jjm,nbteta)
79	REAL voratetafi(ilon,nbteta), vorpol(iim)
80	c
81	c
82	c projection teta sur la grille physique
83	c
84	DO l=1,llm
85	teta(1,l) = pteta(1,1,l)
86	ig0 = 2
87	DO j = 2, jjm
88	DO i = 1, iim
89	teta(ig0,l) = pteta(i,j,l)
90	ig0 = ig0 + 1
91	ENDDO
92	ENDDO
93	teta(ig0,l) = pteta(1,jjp1,l)
94	ENDDO
95	c
96	c calcul pteta sur les grilles U et V
97	c
98	DO l=1, llm
99	DO j=1, jjp1
100	DO i=1, iip1
101	ig0=i+(j-1)*iip1
102	ptetau(ig0,l)=pteta(i,j,l)
103	ENDDO !i
104	ENDDO !j
105	DO j=1, jjm
106	DO i=1, iip1
107	ig0=i+(j-1)*iip1
108	ptetav(ig0,l)=0.5*(pteta(i,j,l)+pteta(i,j+1,l))
109	ENDDO !i
110	ENDDO !j
111	ENDDO !l
112	c
113	c projection pucov, pvcov sur une surface de theta constante
114	c
115	DO l=1, nbteta
116	cIM 1rout CALL tetaleveli1j1(ip1jmp1,llm,.true.,ptetau,theta(l),
117	CALL tetalevel(ip1jmp1,llm,.true.,ptetau,theta(l),
118	. pucov,ucovteta(:,l))
119	cIM 1rout CALL tetaleveli1j(ip1jm,llm,.true.,ptetav,theta(l),
120	CALL tetalevel(ip1jm,llm,.true.,ptetav,theta(l),
121	. pvcov,vcovteta(:,l))
122	ENDDO !l
123	c
124	c calcul vorticite absolue sur une iso-theta : vorateta
125	c
126	CALL tourabs(nbteta,vcovteta,ucovteta,vorateta)
127	c
128	c projection vorateta sur la grille physique => voratetafi
129	c
130	DO l=1,nbteta
131	DO j=2,jjm
132	ig0=1+(j-2)*iim
133	DO i=1,iim
134	voratetafi(ig0+i+1,l)
135	& = vorateta( i ,j-1,l) * alpha4_2d(i+1,j) +
136	& vorateta(i+1,j-1,l) * alpha1_2d(i+1,j) +
137	& vorateta(i ,j ,l) * alpha3_2d(i+1,j) +
138	& vorateta(i+1,j ,l) * alpha2_2d(i+1,j)
139	ENDDO
140	voratetafi(ig0 +1,l) = voratetafi(ig0 +1+ iim,l)
141	ENDDO
142	ENDDO
143	c
144	DO l=1,nbteta
145	DO i=1,iim
146	vorpol(i) = vorateta(i,1,l)*aire_2d(i,1)
147	ENDDO
148	voratetafi(1,l)= SSUM(iim,vorpol,1)/apoln
149	ENDDO
150	c
151	DO l=1,nbteta
152	DO i=1,iim
153	vorpol(i) = vorateta(i,jjm,l)* aire_2d(i,jjm +1)
154	ENDDO
155	voratetafi(ilon,l)= SSUM(iim,vorpol,1)/apols
156	ENDDO
157	c
158	c calcul N**2 sur la grille physique => N2
159	c
160	DO l=1, llm-1
161	DO i=1, ilon
162	N2(i,l) = (g*2 zplay(i,l) *
163	& (ztfi(i,l+1)-ztfi(i,l)) )/
164	& (Rztfi(i,l)ztfi(i,l)*
165	& (zplev(i,l)-zplev(i,l+1)) )+
166	& (g*2)/(ztfi(i,l)CPP)
167	ENDDO !i
168	ENDDO !l
169	c
170	c calcul N2 sur une iso-theta => N2teta
171	c
172	DO l=1, nbteta
173	CALL tetalevel(ilon,llm-1,.true.,teta,theta(l),
174	& N2,N2teta(:,l))
175	CALL tetalevel(ilon,llm,.true.,teta,theta(l),
176	& ztfi,ztfiteta(:,l))
177	ENDDO !l=1, nbteta
178	c
179	c calcul rho et PV sur une iso-theta : rhoteta, PVteta
180	c
181	DO l=1, nbteta
182	DO i=1, ilon
183	rhoteta(i,l)=(ztfiteta(i,l)/theta(l))*(CPP/R)
184	& (preff/(R*ztfiteta(i,l)))
185	c
186	c PVteta en PVU
187	c
188	PVteta(i,l)=(theta(l)gvoratetafi(i,l)*N2teta(i,l))/
189	& (g*2rhoteta(i,l))
190	c
191	c PVteta en 1/(Pa*s)
192	c
193	PVteta(i,l)=(voratetafi(i,l)*N2teta(i,l))/
194	& (g*2rhoteta(i,l))
195	ENDDO !i
196	ENDDO !l
197	c
198	RETURN
199	END