/[lmdze]/trunk/dyn3d/leapfrog.f90
ViewVC logotype

Diff of /trunk/dyn3d/leapfrog.f90

Parent Directory Parent Directory | Revision Log Revision Log | View Patch Patch

trunk/libf/dyn3d/leapfrog.f90 revision 33 by guez, Fri Apr 9 10:56:14 2010 UTC trunk/dyn3d/leapfrog.f90 revision 328 by guez, Thu Jun 13 14:40:06 2019 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      ! 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
     ! schema matsuno + leapfrog  
11    
12        ! Int\'egration temporelle du mod\`ele : Matsuno-leapfrog scheme.
13    
14        use addfi_m, only: addfi
15        use bilan_dyn_m, only: bilan_dyn
16        use caladvtrac_m, only: caladvtrac
17        use caldyn_m, only: caldyn
18      USE calfis_m, ONLY: calfis      USE calfis_m, ONLY: calfis
19      USE com_io_dyn, ONLY: histaveid      USE comconst, ONLY: dtvr
     USE comconst, ONLY: daysec, dtphys, dtvr  
20      USE comgeom, ONLY: aire_2d, apoln, apols      USE comgeom, ONLY: aire_2d, apoln, apols
21      USE comvert, ONLY: ap, bp      use covcont_m, only: covcont
22      USE conf_gcm_m, ONLY: day_step, iconser, iperiod, iphysiq, nday, offline, &      USE disvert_m, ONLY: ap, bp
23           periodav      USE conf_gcm_m, ONLY: day_step, iconser, iperiod, iphysiq, nday, iflag_phys
24      USE dimens_m, ONLY: iim, jjm, llm, nqmx      USE conf_guide_m, ONLY: ok_guide
25      USE dynetat0_m, ONLY: day_ini      USE dimensions, ONLY: iim, jjm, llm, nqmx
26        use dissip_m, only: dissip
27        USE dynetat0_m, ONLY: day_ini, itau_dyn
28      use dynredem1_m, only: dynredem1      use dynredem1_m, only: dynredem1
29        use enercin_m, only: enercin
30      USE exner_hyb_m, ONLY: exner_hyb      USE exner_hyb_m, ONLY: exner_hyb
31      use filtreg_m, only: filtreg      use filtreg_scal_m, only: filtreg_scal
32        use geopot_m, only: geopot
33      USE guide_m, ONLY: guide      USE guide_m, ONLY: guide
34      use inidissip_m, only: idissip      use inidissip_m, only: idissip
35      use integrd_m, only: integrd      use integrd_m, only: integrd
36      USE logic, ONLY: iflag_phys, ok_guide      use nr_util, only: assert
37      USE paramet_m, ONLY: ip1jmp1      use writehist_m, only: writehist
     USE pression_m, ONLY: pression  
     USE pressure_var, ONLY: p3d  
     USE temps, ONLY: itau_dyn  
   
     ! Variables dynamiques:  
     REAL, intent(inout):: vcov((iim + 1) * jjm, llm) ! vent covariant  
     REAL, intent(inout):: ucov(ip1jmp1, llm) ! vent covariant  
     REAL, intent(inout):: teta(iim + 1, jjm + 1, llm) ! potential temperature  
     REAL ps(iim + 1, jjm + 1) ! pression au sol, en Pa  
   
     REAL masse(ip1jmp1, llm) ! masse d'air  
     REAL phis(ip1jmp1) ! geopotentiel au sol  
     REAL q(ip1jmp1, llm, nqmx) ! mass fractions of advected fields  
     REAL, intent(in):: time_0  
38    
39      ! Variables local to the procedure:      REAL, intent(inout):: ucov(:, :, :) ! (iim + 1, jjm + 1, llm) vent covariant
40        REAL, intent(inout):: vcov(:, :, :) ! (iim + 1, jjm, llm) ! vent covariant
41    
42      ! Variables dynamiques:      REAL, intent(inout):: teta(:, :, :) ! (iim + 1, jjm + 1, llm)
43        ! potential temperature
44    
45      REAL pks(ip1jmp1) ! exner au sol      REAL, intent(inout):: ps(:, :) ! (iim + 1, jjm + 1) pression au sol, en Pa
46      REAL pk(iim + 1, jjm + 1, llm) ! exner au milieu des couches      REAL, intent(inout):: masse(:, :, :) ! (iim + 1, jjm + 1, llm) masse d'air
47      REAL pkf(ip1jmp1, llm) ! exner filt.au milieu des couches      REAL, intent(in):: phis(:, :) ! (iim + 1, jjm + 1) surface geopotential
     REAL phi(ip1jmp1, llm) ! geopotential  
     REAL w(ip1jmp1, llm) ! vitesse verticale  
48    
49      ! variables dynamiques intermediaire pour le transport      REAL, intent(inout):: q(:, :, :, :) ! (iim + 1, jjm + 1, llm, nqmx)
50      REAL pbaru(ip1jmp1, llm), pbarv((iim + 1) * jjm, llm) !flux de masse      ! mass fractions of advected fields
51    
52      ! variables dynamiques au pas - 1      ! Local:
53      REAL vcovm1((iim + 1) * jjm, llm), ucovm1(ip1jmp1, llm)  
54        REAL pks(iim + 1, jjm + 1) ! exner au sol
55        REAL pk(iim + 1, jjm + 1, llm) ! exner au milieu des couches
56        REAL pkf(iim + 1, jjm + 1, llm) ! exner filtr\'e au milieu des couches
57        REAL phi(iim + 1, jjm + 1, llm) ! geopotential
58        REAL w(iim + 1, jjm + 1, llm) ! vitesse verticale
59    
60        ! Variables dynamiques interm\'ediaires pour le transport
61        ! Flux de masse :
62        REAL pbaru(iim + 1, jjm + 1, llm), pbarv(iim + 1, jjm, llm)
63    
64        ! Variables dynamiques au pas - 1
65        REAL vcovm1(iim + 1, jjm, llm), ucovm1(iim + 1, jjm + 1, llm)
66      REAL tetam1(iim + 1, jjm + 1, llm), psm1(iim + 1, jjm + 1)      REAL tetam1(iim + 1, jjm + 1, llm), psm1(iim + 1, jjm + 1)
67      REAL massem1(ip1jmp1, llm)      REAL massem1(iim + 1, jjm + 1, llm)
68    
69      ! tendances dynamiques      ! Tendances dynamiques
70      REAL dv((iim + 1) * jjm, llm), du(ip1jmp1, llm)      REAL dv((iim + 1) * jjm, llm), du(iim + 1, jjm + 1, llm)
71      REAL dteta(ip1jmp1, llm), dq(ip1jmp1, llm, nqmx), dp(ip1jmp1)      REAL dteta(iim + 1, jjm + 1, llm)
72        real dp(iim + 1, jjm + 1)
73    
74      ! tendances de la dissipation      ! Tendances de la dissipation :
75      REAL dvdis((iim + 1) * jjm, llm), dudis(ip1jmp1, llm)      REAL dvdis(iim + 1, jjm, llm), dudis(iim + 1, jjm + 1, llm)
76      REAL dtetadis(iim + 1, jjm + 1, llm)      REAL dtetadis(iim + 1, jjm + 1, llm)
77    
78      ! tendances physiques      ! Tendances physiques
79      REAL dvfi((iim + 1) * jjm, llm), dufi(ip1jmp1, llm)      REAL dvfi(iim + 1, jjm, llm), dufi(iim + 1, jjm + 1, llm)
80      REAL dtetafi(ip1jmp1, llm), dqfi(ip1jmp1, llm, nqmx), dpfi(ip1jmp1)      REAL dtetafi(iim + 1, jjm + 1, llm), dqfi(iim + 1, jjm + 1, llm, nqmx)
   
     ! variables pour le fichier histoire  
81    
82        ! Variables pour le fichier histoire
83      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
84      INTEGER itaufin      INTEGER itaufin
     REAL time ! time of day, as a fraction of day length  
     real finvmaold(ip1jmp1, llm)  
85      INTEGER l      INTEGER l
     REAL rdayvrai, rdaym_ini  
86    
87      ! Variables test conservation energie      ! Variables test conservation \'energie
88      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)
89      ! Tendance de la temp. potentiel d (theta) / d t due a la  
90      ! tansformation d'energie cinetique en energie thermique      REAL vcont((iim + 1) * jjm, llm), ucont((iim + 1) * (jjm + 1), llm)
     ! cree par la dissipation  
     REAL dtetaecdt(iim + 1, jjm + 1, llm)  
     REAL vcont((iim + 1) * jjm, llm), ucont(ip1jmp1, llm)  
91      logical leapf      logical leapf
92      real dt      real dt ! time step, in s
93    
94        REAL p3d(iim + 1, jjm + 1, llm + 1) ! pressure at layer interfaces, in Pa
95        ! ("p3d(i, j, l)" is at longitude "rlonv(i)", latitude "rlatu(j)",
96        ! for interface "l")
97    
98      !---------------------------------------------------      !---------------------------------------------------
99    
100      print *, "Call sequence information: leapfrog"      print *, "Call sequence information: leapfrog"
101        call assert(shape(ucov) == (/iim + 1, jjm + 1, llm/), "leapfrog")
102    
103      itaufin = nday * day_step      itaufin = nday * day_step
104      ! "day_step" is a multiple of "iperiod", therefore "itaufin" is one too      ! "day_step" is a multiple of "iperiod", therefore so is "itaufin".
   
     dq = 0.  
105    
106      ! On initialise la pression et la fonction d'Exner :      ! On initialise la pression et la fonction d'Exner :
107      CALL pression(ip1jmp1, ap, bp, ps, p3d)      forall (l = 1: llm + 1) p3d(:, :, l) = ap(l) + bp(l) * ps
108      CALL exner_hyb(ps, p3d, pks, pk, pkf)      CALL exner_hyb(ps, p3d, pks, pk)
109        pkf = pk
110        CALL filtreg_scal(pkf, direct = .true., intensive = .true.)
111    
112      ! Début de l'integration temporelle :      time_integration: do itau = 0, itaufin - 1
     do itau = 0, itaufin - 1  
113         leapf = mod(itau, iperiod) /= 0         leapf = mod(itau, iperiod) /= 0
114          
115         if (leapf) then         if (leapf) then
116            dt = 2 * dtvr            dt = 2 * dtvr
117         else         else
118            ! Matsuno            ! Matsuno
119            dt = dtvr            dt = dtvr
120            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)  
121            vcovm1 = vcov            vcovm1 = vcov
122            ucovm1 = ucov            ucovm1 = ucov
123            tetam1 = teta            tetam1 = teta
124            massem1 = masse            massem1 = masse
125            psm1 = ps            psm1 = ps
           finvmaold = masse  
           CALL filtreg(finvmaold, jjm + 1, llm, - 2, 2, .TRUE., 1)  
126         end if         end if
127    
128         ! Calcul des tendances dynamiques:         ! Calcul des tendances dynamiques:
129         CALL geopot(ip1jmp1, teta, pk, pks, phis, phi)         CALL geopot(teta, pk, pks, phis, phi)
130         CALL caldyn(itau, ucov, vcov, teta, ps, masse, pk, pkf, phis, phi, &         CALL caldyn(itau, ucov, vcov, teta, ps, masse, pk, pkf, phis, phi, du, &
131              MOD(itau, iconser) == 0, du, dv, dteta, dp, w, pbaru, pbarv, &              dv, dteta, dp, w, pbaru, pbarv, conser = MOD(itau, iconser) == 0)
132              time_0)  
133           CALL caladvtrac(q, pbaru, pbarv, p3d, masse, teta, pk)
134         ! Calcul des tendances advection des traceurs (dont l'humidité)  
135         CALL caladvtrac(q, pbaru, pbarv, p3d, masse, dq, teta, pk)         ! Int\'egrations dynamique et traceurs:
136           CALL integrd(vcovm1, ucovm1, tetam1, psm1, massem1, dv, du, dteta, dp, &
137         ! Stokage du flux de masse pour traceurs offline:              vcov, ucov, teta, q(:, :, :, :2), ps, masse, dt, leapf)
138         IF (offline) CALL fluxstokenc(pbaru, pbarv, masse, teta, phi, phis, &  
139              dtvr, itau)         forall (l = 1: llm + 1) p3d(:, :, l) = ap(l) + bp(l) * ps
140           CALL exner_hyb(ps, p3d, pks, pk)
141         ! integrations dynamique et traceurs:         pkf = pk
142         CALL integrd(2, vcovm1, ucovm1, tetam1, psm1, massem1, dv, du, dteta, &         CALL filtreg_scal(pkf, direct = .true., intensive = .true.)
             dp, vcov, ucov, teta, q, ps, masse, finvmaold, leapf, dt)  
143    
144         if (.not. leapf) then         if (.not. leapf) then
145            ! Matsuno backward            ! Matsuno backward
           CALL pression(ip1jmp1, ap, bp, ps, p3d)  
           CALL exner_hyb(ps, p3d, pks, pk, pkf)  
   
146            ! Calcul des tendances dynamiques:            ! Calcul des tendances dynamiques:
147            CALL geopot(ip1jmp1, teta, pk, pks, phis, phi)            CALL geopot(teta, pk, pks, phis, phi)
148            CALL caldyn(itau + 1, ucov, vcov, teta, ps, masse, pk, pkf, phis, &            CALL caldyn(itau + 1, ucov, vcov, teta, ps, masse, pk, pkf, phis, &
149                 phi, .false., du, dv, dteta, dp, w, pbaru, pbarv, time_0)                 phi, du, dv, dteta, dp, w, pbaru, pbarv, conser = .false.)
150    
151            ! integrations dynamique et traceurs:            ! integrations dynamique et traceurs:
152            CALL integrd(2, vcovm1, ucovm1, tetam1, psm1, massem1, dv, du, &            CALL integrd(vcovm1, ucovm1, tetam1, psm1, massem1, dv, du, dteta, &
153                 dteta, dp, vcov, ucov, teta, q, ps, masse, finvmaold, .false., &                 dp, vcov, ucov, teta, q(:, :, :, :2), ps, masse, dtvr, &
154                 dtvr)                 leapf=.false.)
155    
156              forall (l = 1: llm + 1) p3d(:, :, l) = ap(l) + bp(l) * ps
157              CALL exner_hyb(ps, p3d, pks, pk)
158              pkf = pk
159              CALL filtreg_scal(pkf, direct = .true., intensive = .true.)
160         end if         end if
161    
162         IF (MOD(itau + 1, iphysiq) == 0 .AND. iflag_phys /= 0) THEN         IF (MOD(itau + 1, iphysiq) == 0 .AND. iflag_phys) THEN
163            ! calcul des tendances physiques:            CALL calfis(ucov, vcov, teta, q, p3d, pk, phis, phi, w, dufi, dvfi, &
164                   dtetafi, dqfi, dayvrai = itau / day_step + day_ini, &
165            CALL pression(ip1jmp1, ap, bp, ps, p3d)                 time = REAL(mod(itau, day_step)) / day_step, &
166            CALL exner_hyb(ps, p3d, pks, pk, pkf)                 lafin = itau + 1 == itaufin)
167    
168            rdaym_ini = itau * dtvr / daysec            CALL addfi(ucov, vcov, teta, q, dufi, dvfi, dtetafi, dqfi)
           rdayvrai = rdaym_ini + day_ini  
           time = REAL(mod(itau, day_step)) / day_step + time_0  
           IF (time > 1.) time = time - 1.  
   
           CALL calfis(nqmx, itau + 1 == itaufin, rdayvrai, time, ucov, vcov, &  
                teta, q, masse, ps, pk, phis, phi, du, dv, dteta, dq, w, dufi, &  
                dvfi, dtetafi, dqfi, dpfi)  
   
           ! ajout des tendances physiques:  
           CALL addfi(nqmx, dtphys, ucov, vcov, teta, q, ps, dufi, dvfi, &  
                dtetafi, dqfi, dpfi)  
169         ENDIF         ENDIF
170    
        CALL pression(ip1jmp1, ap, bp, ps, p3d)  
        CALL exner_hyb(ps, p3d, pks, pk, pkf)  
   
171         IF (MOD(itau + 1, idissip) == 0) THEN         IF (MOD(itau + 1, idissip) == 0) THEN
172            ! dissipation horizontale et verticale des petites echelles:            ! Dissipation horizontale et verticale des petites \'echelles
173    
174            ! calcul de l'energie cinetique avant dissipation            ! calcul de l'\'energie cin\'etique avant dissipation
175            call covcont(llm, ucov, vcov, ucont, vcont)            call covcont(llm, ucov, vcov, ucont, vcont)
176            call enercin(vcov, ucov, vcont, ucont, ecin0)            call enercin(vcov, ucov, vcont, ucont, ecin0)
177    
178            ! dissipation            ! dissipation
179            CALL dissip(vcov, ucov, teta, p3d, dvdis, dudis, dtetadis)            CALL dissip(vcov, ucov, teta, p3d, dvdis, dudis, dtetadis)
180            ucov=ucov + dudis            ucov = ucov + dudis
181            vcov=vcov + dvdis            vcov = vcov + dvdis
182    
183            ! On rajoute la tendance due à la transformation Ec -> E            ! On ajoute la tendance due \`a la transformation \'energie
184            ! thermique créée lors de la dissipation            ! cin\'etique en \'energie thermique par la dissipation
185            call covcont(llm, ucov, vcov, ucont, vcont)            call covcont(llm, ucov, vcov, ucont, vcont)
186            call enercin(vcov, ucov, vcont, ucont, ecin)            call enercin(vcov, ucov, vcont, ucont, ecin)
187            dtetaecdt= (ecin0 - ecin) / pk            dtetadis = dtetadis + (ecin0 - ecin) / pk
188            dtetadis=dtetadis + dtetaecdt            teta = teta + dtetadis
           teta=teta + dtetadis  
189    
190            ! Calcul de la valeur moyenne aux pôles :            ! Calcul de la valeur moyenne aux p\^oles :
191            forall (l = 1: llm)            forall (l = 1: llm)
192               teta(:, 1, l) = SUM(aire_2d(:iim, 1) * teta(:iim, 1, l)) &               teta(:, 1, l) = SUM(aire_2d(:iim, 1) * teta(:iim, 1, l)) / apoln
193                    / apoln               teta(:, jjm + 1, l) = SUM(aire_2d(:iim, jjm + 1) &
              teta(:, jjm + 1, l) = SUM(aire_2d(:iim, jjm+1) &  
194                    * teta(:iim, jjm + 1, l)) / apols                    * teta(:iim, jjm + 1, l)) / apols
195            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  
196         END IF         END IF
197    
198         IF (MOD(itau + 1, iperiod) == 0) THEN         IF (MOD(itau + 1, iperiod) == 0) THEN
199            ! ecriture du fichier histoire moyenne:            call bilan_dyn(ps, masse, pk, pbaru, pbarv, teta, phi, ucov, vcov, &
200            CALL writedynav(histaveid, nqmx, itau + 1, vcov, ucov, teta, pk, &                 q(:, :, :, 1))
                phi, q, masse, ps, phis)  
           call bilan_dyn(2, dtvr * iperiod, dtvr * day_step * periodav, ps, &  
                masse, pk, pbaru, pbarv, teta, phi, ucov, vcov, q)  
201         ENDIF         ENDIF
     end do  
202    
203      CALL dynredem1("restart.nc", vcov, ucov, teta, q, masse, ps, &         CALL geopot(teta, pk, pks, phis, phi)
204           itau=itau_dyn+itaufin)         CALL writehist(vcov, ucov, teta, pk, phi, q, masse, ps, &
205                itau_w = itau_dyn + itau + 1)
206        end do time_integration
207    
208        CALL dynredem1(vcov, ucov, teta, q, masse, ps, itau = itau_dyn + itaufin)
209    
210      ! Calcul des tendances dynamiques:      ! Calcul des tendances dynamiques:
211      CALL geopot(ip1jmp1, teta, pk, pks, phis, phi)      CALL geopot(teta, pk, pks, phis, phi)
212      CALL caldyn(itaufin, ucov, vcov, teta, ps, masse, pk, pkf, phis, phi, &      CALL caldyn(itaufin, ucov, vcov, teta, ps, masse, pk, pkf, phis, phi, du, &
213           MOD(itaufin, iconser) == 0, du, dv, dteta, dp, w, pbaru, pbarv, &           dv, dteta, dp, w, pbaru, pbarv, conser = MOD(itaufin, iconser) == 0)
          time_0)  
214    
215    END SUBROUTINE leapfrog    END SUBROUTINE leapfrog
216    
Legend:
Removed from v.33  
changed lines
  Added in v.328
  ViewVC Help
Powered by ViewVC 1.1.21