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revision 91 by guez, Wed Mar 26 17:18:58 2014 UTC revision 123 by guez, Thu Feb 5 12:41:08 2015 UTC
# Line 4  module fxhyp_m Line 4  module fxhyp_m
4    
5  contains  contains
6    
7    SUBROUTINE fxhyp(xzoomdeg, grossism, dzooma, tau, rlonm025, xprimm025, &    SUBROUTINE fxhyp(xprimm025, rlonv, xprimv, rlonu, xprimu, xprimp025)
        rlonv, xprimv, rlonu, xprimu, rlonp025, xprimp025, champmin, champmax)  
8    
9      ! From LMDZ4/libf/dyn3d/fxhyp.F, version 1.2, 2005/06/03 09:11:32      ! From LMDZ4/libf/dyn3d/fxhyp.F, version 1.2, 2005/06/03 09:11:32
10      ! Author: P. Le Van      ! Author: P. Le Van, from formulas by R. Sadourny
11    
12      ! Calcule les longitudes et dérivées dans la grille du GCM pour      ! Calcule les longitudes et dérivées dans la grille du GCM pour
13      ! une fonction f(x) à tangente hyperbolique.      ! une fonction f(x) à dérivée tangente hyperbolique.
14    
15      ! On doit avoir grossism \times dzoom < pi (radians), en longitude.      ! Il vaut mieux avoir : grossismx \times dzoom < pi
16    
17      USE dimens_m, ONLY: iim      ! Le premier point scalaire pour une grille regulière (grossismx =
18      USE paramet_m, ONLY: iip1      ! 1., taux=0., clon=0.) est à - 180 degrés.
   
     REAL, intent(in):: xzoomdeg  
   
     REAL, intent(in):: grossism  
     ! grossissement (= 2 si 2 fois, = 3 si 3 fois, etc.)  
   
     REAL, intent(in):: dzooma ! distance totale de la zone du zoom  
   
     REAL, intent(in):: tau  
     ! raideur de la transition de l'intérieur à l'extérieur du zoom  
   
     ! arguments de sortie  
19    
20      REAL, dimension(iip1):: rlonm025, xprimm025, rlonv, xprimv      USE dimens_m, ONLY: iim
21      real, dimension(iip1):: rlonu, xprimu, rlonp025, xprimp025      use fxhyp_loop_ik_m, only: fxhyp_loop_ik, nmax
22        use nr_util, only: pi_d, twopi_d, arth
23        use serre, only: clon, grossismx, dzoomx, taux
24    
25      DOUBLE PRECISION, intent(out):: champmin, champmax      REAL, intent(out):: xprimm025(:), rlonv(:), xprimv(:) ! (iim + 1)
26        real, intent(out):: rlonu(:), xprimu(:), xprimp025(:) ! (iim + 1)
27    
28      ! Local:      ! Local:
29    
30      INTEGER, PARAMETER:: nmax = 30000, nmax2 = 2*nmax      real rlonm025(iim + 1), rlonp025(iim + 1)
   
     LOGICAL, PARAMETER:: scal180 = .TRUE.  
     ! scal180 = .TRUE. si on veut avoir le premier point scalaire pour  
     ! une grille reguliere (grossism = 1., tau=0., clon=0.) a  
     ! -180. degres. sinon scal180 = .FALSE.  
   
31      REAL dzoom      REAL dzoom
32      DOUBLE PRECISION xlon(iip1), xprimm(iip1), xuv      DOUBLE PRECISION xlon(iim)
33      DOUBLE PRECISION xtild(0:nmax2)      DOUBLE PRECISION xtild(0:2 * nmax)
34      DOUBLE PRECISION fhyp(0:nmax2), ffdx, beta, Xprimt(0:nmax2)      DOUBLE PRECISION fhyp(nmax:2 * nmax), ffdx, beta, Xprimt(0:2 * nmax)
35      DOUBLE PRECISION Xf(0:nmax2), xxpr(0:nmax2)      DOUBLE PRECISION Xf(0:2 * nmax), xxpr(2 * nmax)
36      DOUBLE PRECISION xvrai(iip1), xxprim(iip1)      DOUBLE PRECISION xzoom, fa, fb
37      DOUBLE PRECISION pi, depi, epsilon, xzoom, fa, fb      INTEGER i
38      DOUBLE PRECISION Xf1, Xfi, a0, a1, a2, a3, xi2      DOUBLE PRECISION xmoy, fxm
     INTEGER i, it, ik, iter, ii, idif, ii1, ii2  
     DOUBLE PRECISION xi, xo1, xmoy, xlon2, fxm, Xprimin  
39      DOUBLE PRECISION decalx      DOUBLE PRECISION decalx
     INTEGER is2  
     SAVE is2  
   
     DOUBLE PRECISION heavyside  
40    
41      !----------------------------------------------------------------------      !----------------------------------------------------------------------
42    
43      pi = 2. * ASIN(1.)      print *, "Call sequence information: fxhyp"
44      depi = 2. * pi  
45      epsilon = 1.e-3      dzoom = dzoomx * twopi_d
46      xzoom = xzoomdeg * pi/180.      xtild = arth(- pi_d, pi_d / nmax, 2 * nmax + 1)
47    
48      decalx = .75      ! Compute fhyp:
49      IF (grossism == 1. .AND. scal180) THEN      DO i = nmax, 2 * nmax
50         decalx = 1.         fa = taux * (dzoom / 2. - xtild(i))
51      ENDIF         fb = xtild(i) * (pi_d - xtild(i))
52    
53      print *, 'FXHYP scal180, decalx', scal180, decalx         IF (200. * fb < - fa) THEN
54              fhyp(i) = - 1.
55      IF (dzooma.LT.1.) THEN         ELSE IF (200. * fb < fa) THEN
56         dzoom = dzooma * depi            fhyp(i) = 1.
     ELSEIF (dzooma.LT. 25.) THEN  
        print *, "Le paramètre dzoomx pour fxhyp est trop petit. " &  
             // "L'augmenter et relancer."  
        STOP 1  
     ELSE  
        dzoom = dzooma * pi/180.  
     ENDIF  
   
     print *, ' xzoom(rad), grossism, tau, dzoom (rad):'  
     print *, xzoom, grossism, tau, dzoom  
   
     DO i = 0, nmax2  
        xtild(i) = - pi + FLOAT(i) * depi /nmax2  
     ENDDO  
   
     DO i = nmax, nmax2  
        fa = tau* (dzoom/2. - xtild(i))  
        fb = xtild(i) * (pi - xtild(i))  
   
        IF (200.* fb .LT. - fa) THEN  
           fhyp (i) = - 1.  
        ELSEIF (200. * fb .LT. fa) THEN  
           fhyp (i) = 1.  
57         ELSE         ELSE
58            IF (ABS(fa).LT.1.e-13.AND.ABS(fb).LT.1.e-13) THEN            IF (ABS(fa) < 1e-13 .AND. ABS(fb) < 1e-13) THEN
59               IF (200.*fb + fa.LT.1.e-10) THEN               IF (200. * fb + fa < 1e-10) THEN
60                  fhyp (i) = - 1.                  fhyp(i) = - 1.
61               ELSEIF (200.*fb - fa.LT.1.e-10) THEN               ELSE IF (200. * fb - fa < 1e-10) THEN
62                  fhyp (i) = 1.                  fhyp(i) = 1.
63               ENDIF               END IF
64            ELSE            ELSE
65               fhyp (i) = TANH (fa/fb)               fhyp(i) = TANH(fa / fb)
66            ENDIF            END IF
67         ENDIF         END IF
68    
69         IF (xtild(i) == 0.) fhyp(i) = 1.         IF (xtild(i) == 0.) fhyp(i) = 1.
70         IF (xtild(i) == pi) fhyp(i) = -1.         IF (xtild(i) == pi_d) fhyp(i) = -1.
71      ENDDO      END DO
72    
73      ! Calcul de beta      ! Calcul de beta
74    
75      ffdx = 0.      ffdx = 0.
76    
77      DO i = nmax + 1, nmax2      DO i = nmax + 1, 2 * nmax
78         xmoy = 0.5 * (xtild(i-1) + xtild(i))         xmoy = 0.5 * (xtild(i-1) + xtild(i))
79         fa = tau* (dzoom/2. - xmoy)         fa = taux * (dzoom / 2. - xmoy)
80         fb = xmoy * (pi - xmoy)         fb = xmoy * (pi_d - xmoy)
81    
82         IF (200.* fb .LT. - fa) THEN         IF (200. * fb < - fa) THEN
83            fxm = - 1.            fxm = - 1.
84         ELSEIF (200. * fb .LT. fa) THEN         ELSE IF (200. * fb < fa) THEN
85            fxm = 1.            fxm = 1.
86         ELSE         ELSE
87            IF (ABS(fa).LT.1.e-13.AND.ABS(fb).LT.1.e-13) THEN            IF (ABS(fa) < 1e-13 .AND. ABS(fb) < 1e-13) THEN
88               IF (200.*fb + fa.LT.1.e-10) THEN               IF (200. * fb + fa < 1e-10) THEN
89                  fxm = - 1.                  fxm = - 1.
90               ELSEIF (200.*fb - fa.LT.1.e-10) THEN               ELSE IF (200. * fb - fa < 1e-10) THEN
91                  fxm = 1.                  fxm = 1.
92               ENDIF               END IF
93            ELSE            ELSE
94               fxm = TANH (fa/fb)               fxm = TANH(fa / fb)
95            ENDIF            END IF
96         ENDIF         END IF
97    
98         IF (xmoy == 0.) fxm = 1.         IF (xmoy == 0.) fxm = 1.
99         IF (xmoy == pi) fxm = -1.         IF (xmoy == pi_d) fxm = -1.
100    
101         ffdx = ffdx + fxm * (xtild(i) - xtild(i-1))         ffdx = ffdx + fxm * (xtild(i) - xtild(i-1))
102      ENDDO      END DO
   
     beta = (grossism * ffdx - pi) / (ffdx - pi)  
103    
104      IF (2.*beta - grossism <= 0.) THEN      print *, "ffdx = ", ffdx
105         print *, 'Attention ! La valeur beta calculée dans fxhyp est mauvaise.'      beta = (grossismx * ffdx - pi_d) / (ffdx - pi_d)
106         print *, 'Modifier les valeurs de grossismx, tau ou dzoomx et relancer.'      print *, "beta = ", beta
107    
108        IF (2. * beta - grossismx <= 0.) THEN
109           print *, 'Bad choice of grossismx, taux, dzoomx.'
110           print *, 'Decrease dzoomx or grossismx.'
111         STOP 1         STOP 1
112      ENDIF      END IF
113    
114      ! calcul de Xprimt      ! calcul de Xprimt
115        Xprimt(nmax:2 * nmax) = beta + (grossismx - beta) * fhyp
116        xprimt(:nmax - 1) = xprimt(2 * nmax:nmax + 1:- 1)
117    
118      DO i = nmax, nmax2      ! Calcul de Xf
        Xprimt(i) = beta + (grossism - beta) * fhyp(i)  
     ENDDO  
   
     DO i = nmax + 1, nmax2  
        Xprimt(nmax2 - i) = Xprimt(i)  
     ENDDO  
   
     ! Calcul de Xf  
119    
120      Xf(0) = - pi      DO i = nmax + 1, 2 * nmax
   
     DO i = nmax + 1, nmax2  
121         xmoy = 0.5 * (xtild(i-1) + xtild(i))         xmoy = 0.5 * (xtild(i-1) + xtild(i))
122         fa = tau* (dzoom/2. - xmoy)         fa = taux * (dzoom / 2. - xmoy)
123         fb = xmoy * (pi - xmoy)         fb = xmoy * (pi_d - xmoy)
124    
125         IF (200.* fb .LT. - fa) THEN         IF (200. * fb < - fa) THEN
126            fxm = - 1.            fxm = - 1.
127         ELSEIF (200. * fb .LT. fa) THEN         ELSE IF (200. * fb < fa) THEN
128            fxm = 1.            fxm = 1.
129         ELSE         ELSE
130            fxm = TANH (fa/fb)            fxm = TANH(fa / fb)
131         ENDIF         END IF
132    
133         IF (xmoy == 0.) fxm = 1.         IF (xmoy == 0.) fxm = 1.
134         IF (xmoy == pi) fxm = -1.         IF (xmoy == pi_d) fxm = -1.
135         xxpr(i) = beta + (grossism - beta) * fxm         xxpr(i) = beta + (grossismx - beta) * fxm
136      ENDDO      END DO
   
     DO i = nmax + 1, nmax2  
        xxpr(nmax2-i + 1) = xxpr(i)  
     ENDDO  
137    
138      DO i=1, nmax2      xxpr(:nmax) = xxpr(2 * nmax:nmax + 1:- 1)
        Xf(i) = Xf(i-1) + xxpr(i) * (xtild(i) - xtild(i-1))  
     ENDDO  
139    
140      ! xuv = 0. si calcul aux pts scalaires      Xf(0) = - pi_d
     ! xuv = 0.5 si calcul aux pts U  
141    
142      print *      DO i=1, 2 * nmax - 1
143           Xf(i) = Xf(i-1) + xxpr(i) * (xtild(i) - xtild(i-1))
144        END DO
145    
146        Xf(2 * nmax) = pi_d
147    
148      DO ik = 1, 4      IF (grossismx == 1.) THEN
149         IF (ik == 1) THEN         decalx = 1d0
150            xuv = -0.25      else
151         ELSE IF (ik == 2) THEN         decalx = 0.75d0
152            xuv = 0.      END IF
153         ELSE IF (ik == 3) THEN  
154            xuv = 0.50      xzoom = clon * pi_d / 180d0
155         ELSE IF (ik == 4) THEN      call fxhyp_loop_ik(1, decalx, xf, xtild, Xprimt, xzoom, rlonm025, &
156            xuv = 0.25           xprimm025, xuv = - 0.25d0)
157         ENDIF      call fxhyp_loop_ik(2, decalx, xf, xtild, Xprimt, xzoom, rlonv, xprimv, &
158             xuv = 0d0)
159         xo1 = 0.      call fxhyp_loop_ik(3, decalx, xf, xtild, Xprimt, xzoom, rlonu, xprimu, &
160             xuv = 0.5d0)
161         ii1=1      call fxhyp_loop_ik(4, decalx, xf, xtild, Xprimt, xzoom, rlonp025, &
162         ii2=iim           xprimp025, xuv = 0.25d0)
        IF (ik == 1.and.grossism == 1.) THEN  
           ii1 = 2  
           ii2 = iim + 1  
        ENDIF  
   
        DO i = ii1, ii2  
           xlon2 = - pi + (FLOAT(i) + xuv - decalx) * depi / FLOAT(iim)  
           Xfi = xlon2  
   
           it = nmax2  
           do while (xfi < xf(it) .and. it >= 1)  
              it = it - 1  
           end do  
   
           ! Calcul de Xf(xi)  
   
           xi = xtild(it)  
   
           IF (it == nmax2) THEN  
              it = nmax2 -1  
              Xf(it + 1) = pi  
           ENDIF  
   
           ! Appel de la routine qui calcule les coefficients a0, a1,  
           ! a2, a3 d'un polynome de degre 3 qui passe par les points  
           ! (Xf(it), xtild(it)) et (Xf(it + 1), xtild(it + 1))  
   
           CALL coefpoly(Xf(it), Xf(it + 1), Xprimt(it), Xprimt(it + 1), &  
                xtild(it), xtild(it + 1), a0, a1, a2, a3)  
   
           Xf1 = Xf(it)  
           Xprimin = a1 + 2.* a2 * xi + 3.*a3 * xi *xi  
   
           iter = 1  
   
           do  
              xi = xi - (Xf1 - Xfi)/ Xprimin  
              IF (ABS(xi - xo1) <= epsilon .or. iter == 300) exit  
              xo1 = xi  
              xi2 = xi * xi  
              Xf1 = a0 + a1 * xi + a2 * xi2 + a3 * xi2 * xi  
              Xprimin = a1 + 2.* a2 * xi + 3.* a3 * xi2  
           end DO  
   
           if (ABS(xi - xo1) > epsilon) then  
              ! iter == 300  
              print *, 'Pas de solution.'  
              print *, i, xlon2  
              STOP 1  
           end if  
   
   
           xxprim(i) = depi/ (FLOAT(iim) * Xprimin)  
           xvrai(i) = xi + xzoom  
        end DO  
   
        IF (ik == 1.and.grossism == 1.) THEN  
           xvrai(1) = xvrai(iip1)-depi  
           xxprim(1) = xxprim(iip1)  
        ENDIF  
        DO i = 1, iim  
           xlon(i) = xvrai(i)  
           xprimm(i) = xxprim(i)  
        ENDDO  
        DO i = 1, iim -1  
           IF (xvrai(i + 1).LT. xvrai(i)) THEN  
              print *, 'Problème avec rlonu(', i + 1, &  
                   ') plus petit que rlonu(', i, ')'  
              STOP 1  
           ENDIF  
        ENDDO  
   
        ! Reorganisation des longitudes pour les avoir entre - pi et pi  
   
        champmin = 1.e12  
        champmax = -1.e12  
        DO i = 1, iim  
           champmin = MIN(champmin, xvrai(i))  
           champmax = MAX(champmax, xvrai(i))  
        ENDDO  
   
        IF (.not. (champmin >= -pi-0.10.and.champmax <= pi + 0.10)) THEN  
           print *, 'Reorganisation des longitudes pour avoir entre - pi', &  
                ' et pi '  
   
           IF (xzoom <= 0.) THEN  
              IF (ik == 1) THEN  
                 i = 1  
   
                 do while (xvrai(i) < - pi .and. i < iim)  
                    i = i + 1  
                 end do  
   
                 if (xvrai(i) < - pi) then  
                    print *, ' PBS. 1 ! Xvrai plus petit que - pi ! '  
                    STOP 1  
                 end if  
   
                 is2 = i  
              ENDIF  
   
              IF (is2.NE. 1) THEN  
                 DO ii = is2, iim  
                    xlon (ii-is2 + 1) = xvrai(ii)  
                    xprimm(ii-is2 + 1) = xxprim(ii)  
                 ENDDO  
                 DO ii = 1, is2 -1  
                    xlon (ii + iim-is2 + 1) = xvrai(ii) + depi  
                    xprimm(ii + iim-is2 + 1) = xxprim(ii)  
                 ENDDO  
              ENDIF  
           ELSE  
              IF (ik == 1) THEN  
                 i = iim  
   
                 do while (xvrai(i) > pi .and. i > 1)  
                    i = i - 1  
                 end do  
   
                 if (xvrai(i) > pi) then  
                    print *, ' PBS. 2 ! Xvrai plus grand que pi ! '  
                    STOP 1  
                 end if  
   
                 is2 = i  
              ENDIF  
              idif = iim -is2  
              DO ii = 1, is2  
                 xlon (ii + idif) = xvrai(ii)  
                 xprimm(ii + idif) = xxprim(ii)  
              ENDDO  
              DO ii = 1, idif  
                 xlon (ii) = xvrai (ii + is2) - depi  
                 xprimm(ii) = xxprim(ii + is2)  
              ENDDO  
           ENDIF  
        ENDIF  
   
        ! Fin de la reorganisation  
   
        xlon (iip1) = xlon(1) + depi  
        xprimm(iip1) = xprimm (1)  
   
        DO i = 1, iim + 1  
           xvrai(i) = xlon(i)*180./pi  
        ENDDO  
   
        IF (ik == 1) THEN  
           DO i = 1, iim + 1  
              rlonm025(i) = xlon(i)  
              xprimm025(i) = xprimm(i)  
           ENDDO  
        ELSE IF (ik == 2) THEN  
           DO i = 1, iim + 1  
              rlonv(i) = xlon(i)  
              xprimv(i) = xprimm(i)  
           ENDDO  
        ELSE IF (ik == 3) THEN  
           DO i = 1, iim + 1  
              rlonu(i) = xlon(i)  
              xprimu(i) = xprimm(i)  
           ENDDO  
        ELSE IF (ik == 4) THEN  
           DO i = 1, iim + 1  
              rlonp025(i) = xlon(i)  
              xprimp025(i) = xprimm(i)  
           ENDDO  
        ENDIF  
     end DO  
163    
164      print *      print *
165    
166      DO i = 1, iim      forall (i = 1: iim) xlon(i) = rlonv(i + 1) - rlonv(i)
167         xlon(i) = rlonv(i + 1) - rlonv(i)      print *, "Minimum longitude step:", MINval(xlon) * 180. / pi_d, "degrees"
168      ENDDO      print *, "Maximum longitude step:", MAXval(xlon) * 180. / pi_d, "degrees"
169      champmin = 1.e12  
170      champmax = -1.e12      DO i = 1, iim + 1
171      DO i = 1, iim         IF (rlonp025(i) < rlonv(i)) THEN
172         champmin = MIN(champmin, xlon(i))            print *, 'rlonp025(', i, ') = ', rlonp025(i)
173         champmax = MAX(champmax, xlon(i))            print *, "< rlonv(", i, ") = ", rlonv(i)
174      ENDDO            STOP 1
175      champmin = champmin * 180./pi         END IF
176      champmax = champmax * 180./pi  
177           IF (rlonv(i) < rlonm025(i)) THEN
178              print *, 'rlonv(', i, ') = ', rlonv(i)
179              print *, "< rlonm025(", i, ") = ", rlonm025(i)
180              STOP 1
181           END IF
182    
183           IF (rlonp025(i) > rlonu(i)) THEN
184              print *, 'rlonp025(', i, ') = ', rlonp025(i)
185              print *, "> rlonu(", i, ") = ", rlonu(i)
186              STOP 1
187           END IF
188        END DO
189    
190    END SUBROUTINE fxhyp    END SUBROUTINE fxhyp
191    
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