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trunk/libf/dyn3d/leapfrog.f90 revision 47 by guez, Fri Jul 1 15:00:48 2011 UTC trunk/dyn3d/leapfrog.f revision 96 by guez, Fri Apr 4 11:30:34 2014 UTC
# Line 6  contains Line 6  contains
6    
7    SUBROUTINE leapfrog(ucov, vcov, teta, ps, masse, phis, q, time_0)    SUBROUTINE leapfrog(ucov, vcov, teta, ps, masse, phis, q, time_0)
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
11      ! Matsuno-leapfrog scheme.      ! Matsuno-leapfrog scheme.
12    
# Line 15  contains Line 15  contains
15      use caladvtrac_m, only: caladvtrac      use caladvtrac_m, only: caladvtrac
16      use caldyn_m, only: caldyn      use caldyn_m, only: caldyn
17      USE calfis_m, ONLY: calfis      USE calfis_m, ONLY: calfis
     USE com_io_dyn, ONLY: histaveid  
18      USE comconst, ONLY: daysec, dtphys, dtvr      USE comconst, ONLY: daysec, dtphys, dtvr
19      USE comgeom, ONLY: aire_2d, apoln, apols      USE comgeom, ONLY: aire_2d, apoln, apols
20      USE comvert, ONLY: ap, bp      USE disvert_m, ONLY: ap, bp
21      USE conf_gcm_m, ONLY: day_step, iconser, iperiod, iphysiq, nday, offline, &      USE conf_gcm_m, ONLY: day_step, iconser, iperiod, iphysiq, nday, offline, &
22           periodav           iflag_phys, ok_guide, iecri
23      USE dimens_m, ONLY: iim, jjm, llm, nqmx      USE dimens_m, ONLY: iim, jjm, llm, nqmx
24      use dissip_m, only: dissip      use dissip_m, only: dissip
25      USE dynetat0_m, ONLY: day_ini      USE dynetat0_m, ONLY: day_ini
26      use dynredem1_m, only: dynredem1      use dynredem1_m, only: dynredem1
27      USE exner_hyb_m, ONLY: exner_hyb      USE exner_hyb_m, ONLY: exner_hyb
28      use filtreg_m, only: filtreg      use filtreg_m, only: filtreg
29        use fluxstokenc_m, only: fluxstokenc
30      use geopot_m, only: geopot      use geopot_m, only: geopot
31      USE guide_m, ONLY: guide      USE guide_m, ONLY: guide
32      use inidissip_m, only: idissip      use inidissip_m, only: idissip
33      use integrd_m, only: integrd      use integrd_m, only: integrd
34      USE logic, ONLY: iflag_phys, ok_guide      use nr_util, only: assert
     USE paramet_m, ONLY: ip1jmp1  
35      USE pressure_var, ONLY: p3d      USE pressure_var, ONLY: p3d
36      USE temps, ONLY: itau_dyn      USE temps, ONLY: itau_dyn
37        use writedynav_m, only: writedynav
38        use writehist_m, only: writehist
39    
40      ! Variables dynamiques:      ! Variables dynamiques:
41      REAL, intent(inout):: ucov(ip1jmp1, llm) ! vent covariant      REAL, intent(inout):: ucov(:, :, :) ! (iim + 1, jjm + 1, llm) vent covariant
42      REAL, intent(inout):: vcov((iim + 1) * jjm, llm) ! vent covariant      REAL, intent(inout):: vcov(:, :, :) ! (iim + 1, jjm, llm) ! vent covariant
43    
44      REAL, intent(inout):: teta(:, :, :) ! (iim + 1, jjm + 1, llm)      REAL, intent(inout):: teta(:, :, :) ! (iim + 1, jjm + 1, llm)
45      ! potential temperature      ! potential temperature
46    
47      REAL, intent(inout):: ps(:, :) ! (iim + 1, jjm + 1) pression au sol, en Pa      REAL, intent(inout):: ps(:, :) ! (iim + 1, jjm + 1) pression au sol, en Pa
48      REAL masse(ip1jmp1, llm) ! masse d'air      REAL, intent(inout):: masse(:, :, :) ! (iim + 1, jjm + 1, llm) masse d'air
49      REAL phis(ip1jmp1) ! geopotentiel au sol      REAL, intent(in):: phis(:, :) ! (iim + 1, jjm + 1) surface geopotential
50    
51      REAL, intent(inout):: q(:, :, :, :) ! (iim + 1, jjm + 1, llm, nqmx)      REAL, intent(inout):: q(:, :, :, :) ! (iim + 1, jjm + 1, llm, nqmx)
52      ! mass fractions of advected fields      ! mass fractions of advected fields
53    
54      REAL, intent(in):: time_0      REAL, intent(in):: time_0
55    
56      ! Variables local to the procedure:      ! Local:
57    
58      ! Variables dynamiques:      ! Variables dynamiques:
59    
60      REAL pks(ip1jmp1) ! exner au sol      REAL pks(iim + 1, jjm + 1) ! exner au sol
61      REAL pk(iim + 1, jjm + 1, llm) ! exner au milieu des couches      REAL pk(iim + 1, jjm + 1, llm) ! exner au milieu des couches
62      REAL pkf(ip1jmp1, llm) ! exner filt.au milieu des couches      REAL pkf(iim + 1, jjm + 1, llm) ! exner filtr\'e au milieu des couches
63      REAL phi(iim + 1, jjm + 1, llm) ! geopotential      REAL phi(iim + 1, jjm + 1, llm) ! geopotential
64      REAL w(ip1jmp1, llm) ! vitesse verticale      REAL w(iim + 1, jjm + 1, llm) ! vitesse verticale
65    
66      ! variables dynamiques intermediaire pour le transport      ! Variables dynamiques intermediaire pour le transport
67      REAL pbaru(ip1jmp1, llm), pbarv((iim + 1) * jjm, llm) !flux de masse      ! Flux de masse :
68        REAL pbaru(iim + 1, jjm + 1, llm), pbarv(iim + 1, jjm, llm)
69    
70      ! variables dynamiques au pas - 1      ! Variables dynamiques au pas - 1
71      REAL vcovm1((iim + 1) * jjm, llm), ucovm1(ip1jmp1, llm)      REAL vcovm1(iim + 1, jjm, llm), ucovm1(iim + 1, jjm + 1, llm)
72      REAL tetam1(iim + 1, jjm + 1, llm), psm1(iim + 1, jjm + 1)      REAL tetam1(iim + 1, jjm + 1, llm), psm1(iim + 1, jjm + 1)
73      REAL massem1(ip1jmp1, llm)      REAL massem1(iim + 1, jjm + 1, llm)
74    
75      ! tendances dynamiques      ! Tendances dynamiques
76      REAL dv((iim + 1) * jjm, llm), dudyn(ip1jmp1, llm)      REAL dv((iim + 1) * jjm, llm), dudyn(iim + 1, jjm + 1, llm)
77      REAL dteta(iim + 1, jjm + 1, llm), dq(ip1jmp1, llm, nqmx), dp(ip1jmp1)      REAL dteta(iim + 1, jjm + 1, llm)
78        real dp((iim + 1) * (jjm + 1))
79    
80      ! tendances de la dissipation      ! Tendances de la dissipation :
81      REAL dvdis((iim + 1) * jjm, llm), dudis(ip1jmp1, llm)      REAL dvdis(iim + 1, jjm, llm), dudis(iim + 1, jjm + 1, llm)
82      REAL dtetadis(iim + 1, jjm + 1, llm)      REAL dtetadis(iim + 1, jjm + 1, llm)
83    
84      ! tendances physiques      ! Tendances physiques
85      REAL dvfi((iim + 1) * jjm, llm), dufi(ip1jmp1, llm)      REAL dvfi(iim + 1, jjm, llm), dufi(iim + 1, jjm + 1, llm)
86      REAL dtetafi(iim + 1, jjm + 1, llm), dqfi(ip1jmp1, llm, nqmx), dpfi(ip1jmp1)      REAL dtetafi(iim + 1, jjm + 1, llm), dqfi(iim + 1, jjm + 1, llm, nqmx)
87    
88      ! variables pour le fichier histoire      ! Variables pour le fichier histoire
89    
90      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
91      INTEGER itaufin      INTEGER itaufin
92      REAL time ! time of day, as a fraction of day length      REAL time ! time of day, as a fraction of day length
93      real finvmaold(ip1jmp1, llm)      real finvmaold(iim + 1, jjm + 1, llm)
94      INTEGER l      INTEGER l
95      REAL rdayvrai, rdaym_ini      REAL rdayvrai, rdaym_ini
96    
97      ! Variables test conservation energie      ! Variables test conservation \'energie
98      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)
99    
100      REAL dtetaecdt(iim + 1, jjm + 1, llm)      REAL vcont((iim + 1) * jjm, llm), ucont((iim + 1) * (jjm + 1), llm)
     ! tendance de la température potentielle due à la tansformation  
     ! d'énergie cinétique en énergie thermique créée par la dissipation  
   
     REAL vcont((iim + 1) * jjm, llm), ucont(ip1jmp1, llm)  
101      logical leapf      logical leapf
102      real dt      real dt ! time step, in s
103    
104      !---------------------------------------------------      !---------------------------------------------------
105    
106      print *, "Call sequence information: leapfrog"      print *, "Call sequence information: leapfrog"
107        call assert(shape(ucov) == (/iim + 1, jjm + 1, llm/), "leapfrog")
108    
109      itaufin = nday * day_step      itaufin = nday * day_step
110      ! "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.  
111    
112      ! On initialise la pression et la fonction d'Exner :      ! On initialise la pression et la fonction d'Exner :
113      forall (l = 1: llm + 1) p3d(:, :, l) = ap(l) + bp(l) * ps      forall (l = 1: llm + 1) p3d(:, :, l) = ap(l) + bp(l) * ps
# Line 130  contains Line 128  contains
128            massem1 = masse            massem1 = masse
129            psm1 = ps            psm1 = ps
130            finvmaold = masse            finvmaold = masse
131            CALL filtreg(finvmaold, jjm + 1, llm, - 2, 2, .TRUE., 1)            CALL filtreg(finvmaold, jjm + 1, llm, - 2, 2, .TRUE.)
132         end if         end if
133    
134         ! Calcul des tendances dynamiques:         ! Calcul des tendances dynamiques:
135         CALL geopot(ip1jmp1, teta, pk, pks, phis, phi)         CALL geopot(teta, pk, pks, phis, phi)
136         CALL caldyn(itau, ucov, vcov, teta, ps, masse, pk, pkf, phis, phi, &         CALL caldyn(itau, ucov, vcov, teta, ps, masse, pk, pkf, phis, phi, &
137              dudyn, dv, dteta, dp, w, pbaru, pbarv, time_0, &              dudyn, dv, dteta, dp, w, pbaru, pbarv, time_0, &
138              conser=MOD(itau, iconser)==0)              conser = MOD(itau, iconser) == 0)
139    
140         ! Calcul des tendances advection des traceurs (dont l'humidité)         CALL caladvtrac(q, pbaru, pbarv, p3d, masse, teta, pk)
        CALL caladvtrac(q, pbaru, pbarv, p3d, masse, dq, teta, pk)  
141    
142         ! Stokage du flux de masse pour traceurs offline:         ! Stokage du flux de masse pour traceurs offline:
143         IF (offline) CALL fluxstokenc(pbaru, pbarv, masse, teta, phi, phis, &         IF (offline) CALL fluxstokenc(pbaru, pbarv, masse, teta, phi, phis, &
144              dtvr, itau)              dtvr, itau)
145    
146         ! Integrations dynamique et traceurs:         ! Int\'egrations dynamique et traceurs:
147         CALL integrd(vcovm1, ucovm1, tetam1, psm1, massem1, dv, dudyn, dteta, &         CALL integrd(vcovm1, ucovm1, tetam1, psm1, massem1, dv, dudyn, dteta, &
148              dp, vcov, ucov, teta, q(:, :, :, :2), ps, masse, finvmaold, dt, &              dp, vcov, ucov, teta, q(:, :, :, :2), ps, masse, finvmaold, dt, &
149              leapf)              leapf)
# Line 157  contains Line 154  contains
154            CALL exner_hyb(ps, p3d, pks, pk, pkf)            CALL exner_hyb(ps, p3d, pks, pk, pkf)
155    
156            ! Calcul des tendances dynamiques:            ! Calcul des tendances dynamiques:
157            CALL geopot(ip1jmp1, teta, pk, pks, phis, phi)            CALL geopot(teta, pk, pks, phis, phi)
158            CALL caldyn(itau + 1, ucov, vcov, teta, ps, masse, pk, pkf, phis, &            CALL caldyn(itau + 1, ucov, vcov, teta, ps, masse, pk, pkf, phis, &
159                 phi, dudyn, dv, dteta, dp, w, pbaru, pbarv, time_0, &                 phi, dudyn, dv, dteta, dp, w, pbaru, pbarv, time_0, &
160                 conser=.false.)                 conser = .false.)
161    
162            ! integrations dynamique et traceurs:            ! integrations dynamique et traceurs:
163            CALL integrd(vcovm1, ucovm1, tetam1, psm1, massem1, dv, dudyn, &            CALL integrd(vcovm1, ucovm1, tetam1, psm1, massem1, dv, dudyn, &
# Line 168  contains Line 165  contains
165                 finvmaold, dtvr, leapf=.false.)                 finvmaold, dtvr, leapf=.false.)
166         end if         end if
167    
168         IF (MOD(itau + 1, iphysiq) == 0 .AND. iflag_phys /= 0) THEN         forall (l = 1: llm + 1) p3d(:, :, l) = ap(l) + bp(l) * ps
169            ! calcul des tendances physiques:         CALL exner_hyb(ps, p3d, pks, pk, pkf)
170    
171            forall (l = 1: llm + 1) p3d(:, :, l) = ap(l) + bp(l) * ps         IF (MOD(itau + 1, iphysiq) == 0 .AND. iflag_phys /= 0) THEN
172            CALL exner_hyb(ps, p3d, pks, pk, pkf)            ! Calcul des tendances physiques:
173    
174            rdaym_ini = itau * dtvr / daysec            rdaym_ini = itau * dtvr / daysec
175            rdayvrai = rdaym_ini + day_ini            rdayvrai = rdaym_ini + day_ini
176            time = REAL(mod(itau, day_step)) / day_step + time_0            time = REAL(mod(itau, day_step)) / day_step + time_0
177            IF (time > 1.) time = time - 1.            IF (time > 1.) time = time - 1.
178    
179            CALL calfis(rdayvrai, time, ucov, vcov, teta, q, masse, ps, pk, &            CALL calfis(rdayvrai, time, ucov, vcov, teta, q, pk, phis, phi, w, &
180                 phis, phi, dudyn, dv, dq, w, dufi, dvfi, dtetafi, dqfi, dpfi, &                 dufi, dvfi, dtetafi, dqfi, lafin = itau + 1 == itaufin)
                lafin=itau+1==itaufin)  
   
           ! ajout des tendances physiques:  
           CALL addfi(nqmx, dtphys, ucov, vcov, teta, q, ps, dufi, dvfi, &  
                dtetafi, dqfi, dpfi)  
        ENDIF  
181    
182         forall (l = 1: llm + 1) p3d(:, :, l) = ap(l) + bp(l) * ps            ! Ajout des tendances physiques:
183         CALL exner_hyb(ps, p3d, pks, pk, pkf)            CALL addfi(ucov, vcov, teta, q, dufi, dvfi, dtetafi, dqfi)
184           ENDIF
185    
186         IF (MOD(itau + 1, idissip) == 0) THEN         IF (MOD(itau + 1, idissip) == 0) THEN
187            ! dissipation horizontale et verticale des petites echelles:            ! Dissipation horizontale et verticale des petites \'echelles
188    
189            ! calcul de l'energie cinetique avant dissipation            ! calcul de l'\'energie cin\'etique avant dissipation
190            call covcont(llm, ucov, vcov, ucont, vcont)            call covcont(llm, ucov, vcov, ucont, vcont)
191            call enercin(vcov, ucov, vcont, ucont, ecin0)            call enercin(vcov, ucov, vcont, ucont, ecin0)
192    
193            ! dissipation            ! dissipation
194            CALL dissip(vcov, ucov, teta, p3d, dvdis, dudis, dtetadis)            CALL dissip(vcov, ucov, teta, p3d, dvdis, dudis, dtetadis)
195            ucov=ucov + dudis            ucov = ucov + dudis
196            vcov=vcov + dvdis            vcov = vcov + dvdis
197    
198            ! On rajoute la tendance due à la transformation Ec -> E            ! On ajoute la tendance due \`a la transformation \'energie
199            ! thermique créée lors de la dissipation            ! cin\'etique en \'energie thermique par la dissipation
200            call covcont(llm, ucov, vcov, ucont, vcont)            call covcont(llm, ucov, vcov, ucont, vcont)
201            call enercin(vcov, ucov, vcont, ucont, ecin)            call enercin(vcov, ucov, vcont, ucont, ecin)
202            dtetaecdt= (ecin0 - ecin) / pk            dtetadis = dtetadis + (ecin0 - ecin) / pk
203            dtetadis=dtetadis + dtetaecdt            teta = teta + dtetadis
           teta=teta + dtetadis  
204    
205            ! Calcul de la valeur moyenne aux pôles :            ! Calcul de la valeur moyenne aux p\^oles :
206            forall (l = 1: llm)            forall (l = 1: llm)
207               teta(:, 1, l) = SUM(aire_2d(:iim, 1) * teta(:iim, 1, l)) &               teta(:, 1, l) = SUM(aire_2d(:iim, 1) * teta(:iim, 1, l)) &
208                    / apoln                    / apoln
209               teta(:, jjm + 1, l) = SUM(aire_2d(:iim, jjm+1) &               teta(:, jjm + 1, l) = SUM(aire_2d(:iim, jjm+1) &
210                    * teta(:iim, jjm + 1, l)) / apols                    * teta(:iim, jjm + 1, l)) / apols
211            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  
212         END IF         END IF
213    
214         IF (MOD(itau + 1, iperiod) == 0) THEN         IF (MOD(itau + 1, iperiod) == 0) THEN
215            ! Écriture du fichier histoire moyenne:            ! \'Ecriture du fichier histoire moyenne:
216            CALL writedynav(histaveid, nqmx, itau + 1, vcov, ucov, teta, pk, &            CALL writedynav(vcov, ucov, teta, pk, phi, q, masse, ps, phis, &
217                 phi, q, masse, ps, phis)                 time = itau + 1)
218            call bilan_dyn(ps, masse, pk, pbaru, pbarv, teta, phi, ucov, vcov, &            call bilan_dyn(ps, masse, pk, pbaru, pbarv, teta, phi, ucov, vcov, &
219                 q(:, :, :, 1), dt_app = dtvr * iperiod, &                 q(:, :, :, 1))
                dt_cum = dtvr * day_step * periodav)  
220         ENDIF         ENDIF
221    
222           IF (MOD(itau + 1, iecri * day_step) == 0) THEN
223              CALL geopot(teta, pk, pks, phis, phi)
224              CALL writehist(itau, vcov, ucov, teta, phi, q, masse, ps)
225           END IF
226      end do time_integration      end do time_integration
227    
228      CALL dynredem1("restart.nc", vcov, ucov, teta, q, masse, ps, &      CALL dynredem1("restart.nc", vcov, ucov, teta, q, masse, ps, &
229           itau=itau_dyn+itaufin)           itau = itau_dyn + itaufin)
230    
231      ! Calcul des tendances dynamiques:      ! Calcul des tendances dynamiques:
232      CALL geopot(ip1jmp1, teta, pk, pks, phis, phi)      CALL geopot(teta, pk, pks, phis, phi)
233      CALL caldyn(itaufin, ucov, vcov, teta, ps, masse, pk, pkf, phis, phi, &      CALL caldyn(itaufin, ucov, vcov, teta, ps, masse, pk, pkf, phis, phi, &
234           dudyn, dv, dteta, dp, w, pbaru, pbarv, time_0, &           dudyn, dv, dteta, dp, w, pbaru, pbarv, time_0, &
235           conser=MOD(itaufin, iconser)==0)           conser = MOD(itaufin, iconser) == 0)
236    
237    END SUBROUTINE leapfrog    END SUBROUTINE leapfrog
238    
239  end module leapfrog_m  end module leapfrog_m
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