1 |
module leapfrog_m |
2 |
|
3 |
! This module is clean: no C preprocessor directive, no include line. |
4 |
|
5 |
IMPLICIT NONE |
6 |
|
7 |
contains |
8 |
|
9 |
SUBROUTINE leapfrog(ucov, vcov, teta, ps, masse, phis, q, time_0) |
10 |
|
11 |
! From dyn3d/leapfrog.F, version 1.6 2005/04/13 08:58:34 |
12 |
|
13 |
! Version du 10/01/98, avec coordonnees verticales hybrides, avec |
14 |
! nouveaux operat. dissipation * (gradiv2, divgrad2, nxgraro2) |
15 |
|
16 |
! Auteur: P. Le Van /L. Fairhead/F.Hourdin |
17 |
! Objet: |
18 |
! GCM LMD nouvelle grille |
19 |
|
20 |
! ... Dans inigeom, nouveaux calculs pour les elongations cu, cv |
21 |
! et possibilite d'appeler une fonction f(y) a derivee tangente |
22 |
! hyperbolique a la place de la fonction a derivee sinusoidale. |
23 |
|
24 |
! ... Possibilité de choisir le schéma pour l'advection de |
25 |
! q, en modifiant iadv dans "traceur.def" (10/02) . |
26 |
|
27 |
! Pour Van-Leer + Vapeur d'eau saturee, iadv(1)=4. (F.Codron, 10/99) |
28 |
! Pour Van-Leer iadv=10 |
29 |
|
30 |
use dimens_m, only: iim, llm, nqmx |
31 |
use paramet_m, only: ip1jmp1, ip1jm, ijmllm, ijp1llm, jjp1, iip1 |
32 |
use comconst, only: dtvr, daysec, dtphys |
33 |
use comvert, only: ap, bp |
34 |
use conf_gcm_m, only: day_step, iconser, idissip, iphysiq, iperiod, nday, & |
35 |
offline, periodav |
36 |
use logic, only: ok_guide, iflag_phys |
37 |
use comgeom |
38 |
use serre |
39 |
use temps, only: itaufin, day_ini, dt |
40 |
use iniprint, only: prt_level |
41 |
use com_io_dyn |
42 |
use ener |
43 |
use calfis_m, only: calfis |
44 |
use exner_hyb_m, only: exner_hyb |
45 |
use guide_m, only: guide |
46 |
use pression_m, only: pression |
47 |
use pressure_var, only: p3d |
48 |
|
49 |
! Variables dynamiques: |
50 |
REAL vcov(ip1jm, llm), ucov(ip1jmp1, llm) ! vents covariants |
51 |
REAL teta(ip1jmp1, llm) ! temperature potentielle |
52 |
REAL q(ip1jmp1, llm, nqmx) ! mass fractions of advected fields |
53 |
REAL ps(ip1jmp1) ! pression au sol, en Pa |
54 |
REAL masse(ip1jmp1, llm) ! masse d'air |
55 |
REAL phis(ip1jmp1) ! geopotentiel au sol |
56 |
|
57 |
REAL time_0 |
58 |
|
59 |
! Variables local to the procedure: |
60 |
|
61 |
! Variables dynamiques: |
62 |
|
63 |
REAL pks(ip1jmp1) ! exner au sol |
64 |
REAL pk(ip1jmp1, llm) ! exner au milieu des couches |
65 |
REAL pkf(ip1jmp1, llm) ! exner filt.au milieu des couches |
66 |
REAL phi(ip1jmp1, llm) ! geopotential |
67 |
REAL w(ip1jmp1, llm) ! vitesse verticale |
68 |
|
69 |
! variables dynamiques intermediaire pour le transport |
70 |
REAL pbaru(ip1jmp1, llm), pbarv(ip1jm, llm) !flux de masse |
71 |
|
72 |
! variables dynamiques au pas - 1 |
73 |
REAL vcovm1(ip1jm, llm), ucovm1(ip1jmp1, llm) |
74 |
REAL tetam1(ip1jmp1, llm), psm1(ip1jmp1) |
75 |
REAL massem1(ip1jmp1, llm) |
76 |
|
77 |
! tendances dynamiques |
78 |
REAL dv(ip1jm, llm), du(ip1jmp1, llm) |
79 |
REAL dteta(ip1jmp1, llm), dq(ip1jmp1, llm, nqmx), dp(ip1jmp1) |
80 |
|
81 |
! tendances de la dissipation |
82 |
REAL dvdis(ip1jm, llm), dudis(ip1jmp1, llm) |
83 |
REAL dtetadis(ip1jmp1, llm) |
84 |
|
85 |
! tendances physiques |
86 |
REAL dvfi(ip1jm, llm), dufi(ip1jmp1, llm) |
87 |
REAL dtetafi(ip1jmp1, llm), dqfi(ip1jmp1, llm, nqmx), dpfi(ip1jmp1) |
88 |
|
89 |
! variables pour le fichier histoire |
90 |
|
91 |
REAL tppn(iim), tpps(iim), tpn, tps |
92 |
|
93 |
INTEGER itau ! index of the time step of the dynamics, starts at 0 |
94 |
integer itaufinp1 |
95 |
INTEGER iday ! jour julien |
96 |
REAL time ! time of day, as a fraction of day length |
97 |
|
98 |
REAL SSUM |
99 |
real finvmaold(ip1jmp1, llm) |
100 |
|
101 |
LOGICAL :: lafin=.false. |
102 |
INTEGER ij, l |
103 |
|
104 |
REAL rdayvrai, rdaym_ini |
105 |
|
106 |
!+jld variables test conservation energie |
107 |
REAL ecin(ip1jmp1, llm), ecin0(ip1jmp1, llm) |
108 |
! Tendance de la temp. potentiel d (theta) / d t due a la |
109 |
! tansformation d'energie cinetique en energie thermique |
110 |
! cree par la dissipation |
111 |
REAL dtetaecdt(ip1jmp1, llm) |
112 |
REAL vcont(ip1jm, llm), ucont(ip1jmp1, llm) |
113 |
CHARACTER*15 ztit |
114 |
INTEGER:: ip_ebil_dyn = 0 ! PRINT level for energy conserv. diag. |
115 |
|
116 |
logical:: dissip_conservative = .true. |
117 |
logical forward, leapf, apphys, conser, apdiss |
118 |
|
119 |
!--------------------------------------------------- |
120 |
|
121 |
print *, "Call sequence information: leapfrog" |
122 |
|
123 |
itaufin = nday * day_step |
124 |
itaufinp1 = itaufin + 1 |
125 |
|
126 |
itau = 0 |
127 |
iday = day_ini |
128 |
time = time_0 |
129 |
IF (time > 1.) THEN |
130 |
time = time - 1. |
131 |
iday = iday + 1 |
132 |
ENDIF |
133 |
|
134 |
! On initialise la pression et la fonction d'Exner : |
135 |
dq=0. |
136 |
CALL pression(ip1jmp1, ap, bp, ps, p3d) |
137 |
CALL exner_hyb(ps, p3d, pks, pk, pkf) |
138 |
|
139 |
! Debut de l'integration temporelle: |
140 |
outer_loop:do |
141 |
if (ok_guide.and.(itaufin - itau - 1) * dtvr > 21600) then |
142 |
call guide(itau, ucov, vcov, teta, q, masse, ps) |
143 |
else |
144 |
IF (prt_level > 9) print *, & |
145 |
'Attention : on ne guide pas les 6 dernieres heures.' |
146 |
endif |
147 |
|
148 |
CALL SCOPY(ijmllm, vcov, 1, vcovm1, 1) |
149 |
CALL SCOPY(ijp1llm, ucov, 1, ucovm1, 1) |
150 |
CALL SCOPY(ijp1llm, teta, 1, tetam1, 1) |
151 |
CALL SCOPY(ijp1llm, masse, 1, massem1, 1) |
152 |
CALL SCOPY(ip1jmp1, ps, 1, psm1, 1) |
153 |
|
154 |
forward = .TRUE. |
155 |
leapf = .FALSE. |
156 |
dt = dtvr |
157 |
|
158 |
CALL SCOPY(ijp1llm, masse, 1, finvmaold, 1) |
159 |
CALL filtreg(finvmaold, jjp1, llm, - 2, 2, .TRUE., 1) |
160 |
|
161 |
do |
162 |
! gestion des appels de la physique et des dissipations: |
163 |
|
164 |
apphys = .FALSE. |
165 |
conser = .FALSE. |
166 |
apdiss = .FALSE. |
167 |
|
168 |
IF (MOD(itau, iconser) == 0) conser = .TRUE. |
169 |
IF (MOD(itau + 1, idissip) == 0) apdiss = .TRUE. |
170 |
IF (MOD(itau + 1, iphysiq) == 0 .AND. iflag_phys /= 0) apphys=.TRUE. |
171 |
|
172 |
! calcul des tendances dynamiques: |
173 |
|
174 |
CALL geopot(ip1jmp1, teta, pk, pks, phis, phi) |
175 |
|
176 |
CALL caldyn(itau, ucov, vcov, teta, ps, masse, pk, pkf, phis, phi, & |
177 |
conser, du, dv, dteta, dp, w, pbaru, pbarv, & |
178 |
time + iday - day_ini) |
179 |
|
180 |
! calcul des tendances advection des traceurs (dont l'humidite) |
181 |
|
182 |
IF (forward .OR. leapf) THEN |
183 |
CALL caladvtrac(q, pbaru, pbarv, p3d, masse, dq, teta, pk) |
184 |
IF (offline) THEN |
185 |
!maf stokage du flux de masse pour traceurs OFF-LINE |
186 |
CALL fluxstokenc(pbaru, pbarv, masse, teta, phi, phis, dtvr, & |
187 |
itau) |
188 |
ENDIF |
189 |
ENDIF |
190 |
|
191 |
! integrations dynamique et traceurs: |
192 |
CALL integrd(2, vcovm1, ucovm1, tetam1, psm1, massem1, dv, du, & |
193 |
dteta, dq, dp, vcov, ucov, teta, q, ps, masse, phis, & |
194 |
finvmaold, leapf) |
195 |
|
196 |
! calcul des tendances physiques: |
197 |
|
198 |
IF (apphys) THEN |
199 |
IF (itau + 1 == itaufin) lafin = .TRUE. |
200 |
|
201 |
CALL pression(ip1jmp1, ap, bp, ps, p3d) |
202 |
CALL exner_hyb(ps, p3d, pks, pk, pkf) |
203 |
|
204 |
rdaym_ini = itau * dtvr / daysec |
205 |
rdayvrai = rdaym_ini + day_ini |
206 |
|
207 |
! Interface avec les routines de phylmd (phymars ...) |
208 |
|
209 |
! Diagnostique de conservation de l'énergie : initialisation |
210 |
IF (ip_ebil_dyn >= 1) THEN |
211 |
ztit='bil dyn' |
212 |
CALL diagedyn(ztit, 2, 1, 1, dtphys, ucov, vcov, ps, p3d, pk, & |
213 |
teta, q(:, :, 1), q(:, :, 2)) |
214 |
ENDIF |
215 |
|
216 |
CALL calfis(nqmx, lafin, rdayvrai, time, ucov, vcov, teta, q, & |
217 |
masse, ps, pk, phis, phi, du, dv, dteta, dq, w, & |
218 |
dufi, dvfi, dtetafi, dqfi, dpfi) |
219 |
|
220 |
! ajout des tendances physiques: |
221 |
CALL addfi(nqmx, dtphys, & |
222 |
ucov, vcov, teta, q, ps, & |
223 |
dufi, dvfi, dtetafi, dqfi, dpfi) |
224 |
|
225 |
! Diagnostique de conservation de l'énergie : difference |
226 |
IF (ip_ebil_dyn >= 1) THEN |
227 |
ztit = 'bil phys' |
228 |
CALL diagedyn(ztit, 2, 1, 1, dtphys, ucov, vcov, ps, p3d, pk, & |
229 |
teta, q(:, :, 1), q(:, :, 2)) |
230 |
ENDIF |
231 |
ENDIF |
232 |
|
233 |
CALL pression(ip1jmp1, ap, bp, ps, p3d) |
234 |
CALL exner_hyb(ps, p3d, pks, pk, pkf) |
235 |
|
236 |
! dissipation horizontale et verticale des petites echelles: |
237 |
|
238 |
IF (apdiss) THEN |
239 |
! calcul de l'energie cinetique avant dissipation |
240 |
call covcont(llm, ucov, vcov, ucont, vcont) |
241 |
call enercin(vcov, ucov, vcont, ucont, ecin0) |
242 |
|
243 |
! dissipation |
244 |
CALL dissip(vcov, ucov, teta, p3d, dvdis, dudis, dtetadis) |
245 |
ucov=ucov + dudis |
246 |
vcov=vcov + dvdis |
247 |
|
248 |
if (dissip_conservative) then |
249 |
! On rajoute la tendance due a la transform. Ec -> E |
250 |
! therm. cree lors de la dissipation |
251 |
call covcont(llm, ucov, vcov, ucont, vcont) |
252 |
call enercin(vcov, ucov, vcont, ucont, ecin) |
253 |
dtetaecdt= (ecin0 - ecin) / pk |
254 |
dtetadis=dtetadis + dtetaecdt |
255 |
endif |
256 |
teta=teta + dtetadis |
257 |
|
258 |
! Calcul de la valeur moyenne, unique de h aux poles ..... |
259 |
|
260 |
DO l = 1, llm |
261 |
DO ij = 1, iim |
262 |
tppn(ij) = aire(ij) * teta(ij, l) |
263 |
tpps(ij) = aire(ij + ip1jm) * teta(ij + ip1jm, l) |
264 |
ENDDO |
265 |
tpn = SSUM(iim, tppn, 1) / apoln |
266 |
tps = SSUM(iim, tpps, 1) / apols |
267 |
|
268 |
DO ij = 1, iip1 |
269 |
teta(ij, l) = tpn |
270 |
teta(ij + ip1jm, l) = tps |
271 |
ENDDO |
272 |
ENDDO |
273 |
|
274 |
DO ij = 1, iim |
275 |
tppn(ij) = aire(ij) * ps(ij) |
276 |
tpps(ij) = aire(ij + ip1jm) * ps(ij + ip1jm) |
277 |
ENDDO |
278 |
tpn = SSUM(iim, tppn, 1) / apoln |
279 |
tps = SSUM(iim, tpps, 1) / apols |
280 |
|
281 |
DO ij = 1, iip1 |
282 |
ps(ij) = tpn |
283 |
ps(ij + ip1jm) = tps |
284 |
ENDDO |
285 |
|
286 |
END IF |
287 |
|
288 |
! fin de l'intégration dynamique et physique pour le pas "itau" |
289 |
! préparation du pas d'intégration suivant |
290 |
|
291 |
! schema matsuno + leapfrog |
292 |
IF (forward .OR. leapf) THEN |
293 |
itau = itau + 1 |
294 |
iday = day_ini + itau / day_step |
295 |
time = REAL(itau - (iday - day_ini) * day_step) / day_step & |
296 |
+ time_0 |
297 |
IF (time > 1.) THEN |
298 |
time = time - 1. |
299 |
iday = iday + 1 |
300 |
ENDIF |
301 |
ENDIF |
302 |
|
303 |
IF (itau == itaufinp1) exit outer_loop |
304 |
|
305 |
! ecriture du fichier histoire moyenne: |
306 |
|
307 |
! Comment out the following calls when you do not want the output |
308 |
! files "dyn_hist_ave.nc" and "dynzon.nc" |
309 |
IF (MOD(itau, iperiod) == 0 .OR. itau == itaufin) THEN |
310 |
CALL writedynav(histaveid, nqmx, itau, vcov, & |
311 |
ucov, teta, pk, phi, q, masse, ps, phis) |
312 |
call bilan_dyn(2, dtvr * iperiod, dtvr * day_step * periodav, & |
313 |
ps, masse, pk, pbaru, pbarv, teta, phi, ucov, vcov, q) |
314 |
ENDIF |
315 |
|
316 |
IF (itau == itaufin) THEN |
317 |
CALL dynredem1("restart.nc", vcov, ucov, teta, q, masse, ps) |
318 |
CLOSE(99) |
319 |
ENDIF |
320 |
|
321 |
! gestion de l'integration temporelle: |
322 |
|
323 |
IF (MOD(itau, iperiod) == 0) exit |
324 |
IF (MOD(itau - 1, iperiod) == 0) THEN |
325 |
IF (forward) THEN |
326 |
! fin du pas forward et debut du pas backward |
327 |
forward = .FALSE. |
328 |
leapf = .FALSE. |
329 |
ELSE |
330 |
! fin du pas backward et debut du premier pas leapfrog |
331 |
leapf = .TRUE. |
332 |
dt = 2. * dtvr |
333 |
END IF |
334 |
ELSE |
335 |
! pas leapfrog |
336 |
leapf = .TRUE. |
337 |
dt = 2. * dtvr |
338 |
END IF |
339 |
end do |
340 |
end do outer_loop |
341 |
|
342 |
END SUBROUTINE leapfrog |
343 |
|
344 |
end module leapfrog_m |