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revision 30 by guez, Thu Apr 1 09:07:28 2010 UTC revision 45 by guez, Wed Apr 27 13:00:12 2011 UTC
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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
10      ! Authors: P. Le Van, L. Fairhead, F. Hourdin      ! Authors: P. Le Van, L. Fairhead, F. Hourdin
11      ! schema matsuno + leapfrog      ! Matsuno-leapfrog scheme.
12    
13        use addfi_m, only: addfi
14        use bilan_dyn_m, only: bilan_dyn
15        use caladvtrac_m, only: caladvtrac
16        use caldyn_m, only: caldyn
17      USE calfis_m, ONLY: calfis      USE calfis_m, ONLY: calfis
18      USE com_io_dyn, ONLY: histaveid      USE com_io_dyn, ONLY: histaveid
19      USE comconst, ONLY: daysec, dtphys, dtvr      USE comconst, ONLY: daysec, dtphys, dtvr
# Line 22  contains Line 26  contains
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 geopot_m, only: geopot
30      USE guide_m, ONLY: guide      USE guide_m, ONLY: guide
31      use inidissip_m, only: idissip      use inidissip_m, only: idissip
32        use integrd_m, only: integrd
33      USE logic, ONLY: iflag_phys, ok_guide      USE logic, ONLY: iflag_phys, ok_guide
34      USE paramet_m, ONLY: ip1jmp1      USE paramet_m, ONLY: ip1jmp1
     USE pression_m, ONLY: pression  
35      USE pressure_var, ONLY: p3d      USE pressure_var, ONLY: p3d
36      USE temps, ONLY: itau_dyn      USE temps, ONLY: itau_dyn
37    
38      ! Variables dynamiques:      ! Variables dynamiques:
39      REAL vcov((iim + 1) * jjm, llm), ucov(ip1jmp1, llm) ! vents covariants      REAL, intent(inout):: ucov(ip1jmp1, llm) ! vent covariant
40      REAL, intent(inout):: teta(iim + 1, jjm + 1, llm) ! potential temperature      REAL, intent(inout):: vcov((iim + 1) * jjm, llm) ! vent covariant
     REAL ps(iim + 1, jjm + 1) ! pression au sol, en Pa  
41    
42        REAL, intent(inout):: teta(:, :, :) ! (iim + 1, jjm + 1, llm)
43        ! potential temperature
44    
45        REAL, intent(inout):: ps(:, :) ! (iim + 1, jjm + 1) pression au sol, en Pa
46      REAL masse(ip1jmp1, llm) ! masse d'air      REAL masse(ip1jmp1, llm) ! masse d'air
47      REAL phis(ip1jmp1) ! geopotentiel au sol      REAL phis(ip1jmp1) ! geopotentiel au sol
48      REAL q(ip1jmp1, llm, nqmx) ! mass fractions of advected fields  
49        REAL, intent(inout):: q(:, :, :, :) ! (iim + 1, jjm + 1, llm, nqmx)
50        ! mass fractions of advected fields
51    
52      REAL, intent(in):: time_0      REAL, intent(in):: time_0
53    
54      ! Variables local to the procedure:      ! Variables local to the procedure:
# Line 60  contains Line 71  contains
71    
72      ! tendances dynamiques      ! tendances dynamiques
73      REAL dv((iim + 1) * jjm, llm), du(ip1jmp1, llm)      REAL dv((iim + 1) * jjm, llm), du(ip1jmp1, llm)
74      REAL dteta(ip1jmp1, llm), dq(ip1jmp1, llm, nqmx), dp(ip1jmp1)      REAL dteta(iim + 1, jjm + 1, llm), dq(ip1jmp1, llm, nqmx), dp(ip1jmp1)
75    
76      ! tendances de la dissipation      ! tendances de la dissipation
77      REAL dvdis((iim + 1) * jjm, llm), dudis(ip1jmp1, llm)      REAL dvdis((iim + 1) * jjm, llm), dudis(ip1jmp1, llm)
# Line 68  contains Line 79  contains
79    
80      ! tendances physiques      ! tendances physiques
81      REAL dvfi((iim + 1) * jjm, llm), dufi(ip1jmp1, llm)      REAL dvfi((iim + 1) * jjm, llm), dufi(ip1jmp1, llm)
82      REAL dtetafi(ip1jmp1, llm), dqfi(ip1jmp1, llm, nqmx), dpfi(ip1jmp1)      REAL dtetafi(iim + 1, jjm + 1, llm), dqfi(ip1jmp1, llm, nqmx), dpfi(ip1jmp1)
83    
84      ! variables pour le fichier histoire      ! variables pour le fichier histoire
85    
86      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
87      INTEGER itaufin      INTEGER itaufin
     INTEGER iday ! jour julien  
88      REAL time ! time of day, as a fraction of day length      REAL time ! time of day, as a fraction of day length
89      real finvmaold(ip1jmp1, llm)      real finvmaold(ip1jmp1, llm)
90      LOGICAL:: lafin=.false.      INTEGER l
     INTEGER i, j, l  
   
91      REAL rdayvrai, rdaym_ini      REAL rdayvrai, rdaym_ini
92    
93      ! Variables test conservation energie      ! Variables test conservation energie
94      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)
95      ! Tendance de la temp. potentiel d (theta) / d t due a la  
     ! tansformation d'energie cinetique en energie thermique  
     ! cree par la dissipation  
96      REAL dtetaecdt(iim + 1, jjm + 1, llm)      REAL dtetaecdt(iim + 1, jjm + 1, llm)
97        ! tendance de la température potentielle due à la tansformation
98        ! d'énergie cinétique en énergie thermique créée par la dissipation
99    
100      REAL vcont((iim + 1) * jjm, llm), ucont(ip1jmp1, llm)      REAL vcont((iim + 1) * jjm, llm), ucont(ip1jmp1, llm)
101      logical forward, leapf      logical leapf
102      REAL dt      real dt
103    
104      !---------------------------------------------------      !---------------------------------------------------
105    
# Line 99  contains Line 108  contains
108      itaufin = nday * day_step      itaufin = nday * day_step
109      ! "day_step" is a multiple of "iperiod", therefore "itaufin" is one too      ! "day_step" is a multiple of "iperiod", therefore "itaufin" is one too
110    
     itau = 0  
     iday = day_ini  
     time = time_0  
111      dq = 0.      dq = 0.
112    
113      ! On initialise la pression et la fonction d'Exner :      ! On initialise la pression et la fonction d'Exner :
114      CALL pression(ip1jmp1, ap, bp, ps, p3d)      forall (l = 1: llm + 1) p3d(:, :, l) = ap(l) + bp(l) * ps
115      CALL exner_hyb(ps, p3d, pks, pk, pkf)      CALL exner_hyb(ps, p3d, pks, pk, pkf)
116    
117      ! Début de l'integration temporelle :      time_integration: do itau = 0, itaufin - 1
118      outer_loop:do i = 1, itaufin / iperiod         leapf = mod(itau, iperiod) /= 0
119         ! {itau is a multiple of iperiod}         if (leapf) then
120              dt = 2 * dtvr
121         ! 1. Matsuno forward:         else
122              ! Matsuno
123         if (ok_guide .and. (itaufin - itau - 1) * dtvr > 21600.) &            dt = dtvr
124              call guide(itau, ucov, vcov, teta, q, masse, ps)            if (ok_guide .and. (itaufin - itau - 1) * dtvr > 21600.) &
125         vcovm1 = vcov                 call guide(itau, ucov, vcov, teta, q, masse, ps)
126         ucovm1 = ucov            vcovm1 = vcov
127         tetam1 = teta            ucovm1 = ucov
128         massem1 = masse            tetam1 = teta
129         psm1 = ps            massem1 = masse
130         finvmaold = masse            psm1 = ps
131         CALL filtreg(finvmaold, jjm + 1, llm, - 2, 2, .TRUE., 1)            finvmaold = masse
132              CALL filtreg(finvmaold, jjm + 1, llm, - 2, 2, .TRUE., 1)
133           end if
134    
135         ! Calcul des tendances dynamiques:         ! Calcul des tendances dynamiques:
136         CALL geopot(ip1jmp1, teta, pk, pks, phis, phi)         CALL geopot(ip1jmp1, teta, pk, pks, phis, phi)
137         CALL caldyn(itau, ucov, vcov, teta, ps, masse, pk, pkf, phis, phi, &         CALL caldyn(itau, ucov, vcov, teta, ps, masse, pk, pkf, phis, phi, &
138              MOD(itau, iconser) == 0, du, dv, dteta, dp, w, pbaru, pbarv, &              MOD(itau, iconser) == 0, du, dv, dteta, dp, w, pbaru, pbarv, &
139              time + iday - day_ini)              time_0)
140    
141         ! Calcul des tendances advection des traceurs (dont l'humidité)         ! Calcul des tendances advection des traceurs (dont l'humidité)
142         CALL caladvtrac(q, pbaru, pbarv, p3d, masse, dq, teta, pk)         CALL caladvtrac(q, pbaru, pbarv, p3d, masse, dq, teta, pk)
143    
144         ! Stokage du flux de masse pour traceurs offline:         ! Stokage du flux de masse pour traceurs offline:
145         IF (offline) CALL fluxstokenc(pbaru, pbarv, masse, teta, phi, phis, &         IF (offline) CALL fluxstokenc(pbaru, pbarv, masse, teta, phi, phis, &
146              dtvr, itau)              dtvr, itau)
147    
148         ! integrations dynamique et traceurs:         ! integrations dynamique et traceurs:
149         CALL integrd(2, vcovm1, ucovm1, tetam1, psm1, massem1, dv, du, dteta, &         CALL integrd(vcovm1, ucovm1, tetam1, psm1, massem1, dv, du, dteta, dp, &
150              dq, dp, vcov, ucov, teta, q, ps, masse, phis, finvmaold, .false., &              vcov, ucov, teta, q(:, :, :, :2), ps, masse, finvmaold, dt, leapf)
             dtvr)  
151    
152         CALL pression(ip1jmp1, ap, bp, ps, p3d)         if (.not. leapf) then
153         CALL exner_hyb(ps, p3d, pks, pk, pkf)            ! Matsuno backward
154              forall (l = 1: llm + 1) p3d(:, :, l) = ap(l) + bp(l) * ps
155         ! 2. Matsuno backward:            CALL exner_hyb(ps, p3d, pks, pk, pkf)
   
        itau = itau + 1  
        iday = day_ini + itau / day_step  
        time = REAL(itau - (iday - day_ini) * day_step) / day_step + time_0  
        IF (time > 1.) THEN  
           time = time - 1.  
           iday = iday + 1  
        ENDIF  
   
        ! Calcul des tendances dynamiques:  
        CALL geopot(ip1jmp1, teta, pk, pks, phis, phi)  
        CALL caldyn(itau, ucov, vcov, teta, ps, masse, pk, pkf, phis, phi, &  
             .false., du, dv, dteta, dp, w, pbaru, pbarv, time + iday - day_ini)  
   
        ! integrations dynamique et traceurs:  
        CALL integrd(2, vcovm1, ucovm1, tetam1, psm1, massem1, dv, du, dteta, &  
             dq, dp, vcov, ucov, teta, q, ps, masse, phis, finvmaold, .false., &  
             dtvr)  
   
        CALL pression(ip1jmp1, ap, bp, ps, p3d)  
        CALL exner_hyb(ps, p3d, pks, pk, pkf)  
   
        ! 3. Leapfrog:  
156    
        do j = 1, iperiod - 1  
157            ! Calcul des tendances dynamiques:            ! Calcul des tendances dynamiques:
158            CALL geopot(ip1jmp1, teta, pk, pks, phis, phi)            CALL geopot(ip1jmp1, teta, pk, pks, phis, phi)
159            CALL caldyn(itau, ucov, vcov, teta, ps, masse, pk, pkf, phis, phi, &            CALL caldyn(itau + 1, ucov, vcov, teta, ps, masse, pk, pkf, phis, &
160                 .false., du, dv, dteta, dp, w, pbaru, pbarv, &                 phi, .false., du, dv, dteta, dp, w, pbaru, pbarv, time_0)
                time + iday - day_ini)  
   
           ! Calcul des tendances advection des traceurs (dont l'humidité)  
           CALL caladvtrac(q, pbaru, pbarv, p3d, masse, dq, teta, pk)  
           ! Stokage du flux de masse pour traceurs off-line:  
           IF (offline) CALL fluxstokenc(pbaru, pbarv, masse, teta, phi, phis, &  
                dtvr, itau)  
161    
162            ! integrations dynamique et traceurs:            ! integrations dynamique et traceurs:
163            CALL integrd(2, vcovm1, ucovm1, tetam1, psm1, massem1, dv, du, &            CALL integrd(vcovm1, ucovm1, tetam1, psm1, massem1, dv, du, dteta, &
164                 dteta, dq, dp, vcov, ucov, teta, q, ps, masse, phis, &                 dp, vcov, ucov, teta, q(:, :, :, :2), ps, masse, finvmaold, &
165                 finvmaold, .true., 2 * dtvr)                 dtvr, leapf=.false.)
166           end if
           IF (MOD(itau + 1, iphysiq) == 0 .AND. iflag_phys /= 0) THEN  
              ! calcul des tendances physiques:  
              IF (itau + 1 == itaufin) lafin = .TRUE.  
   
              CALL pression(ip1jmp1, ap, bp, ps, p3d)  
              CALL exner_hyb(ps, p3d, pks, pk, pkf)  
   
              rdaym_ini = itau * dtvr / daysec  
              rdayvrai = rdaym_ini + day_ini  
   
              CALL calfis(nqmx, lafin, 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)  
           ENDIF  
167    
168            CALL pression(ip1jmp1, ap, bp, ps, p3d)         IF (MOD(itau + 1, iphysiq) == 0 .AND. iflag_phys /= 0) THEN
169              ! calcul des tendances physiques:
170    
171              forall (l = 1: llm + 1) p3d(:, :, l) = ap(l) + bp(l) * ps
172            CALL exner_hyb(ps, p3d, pks, pk, pkf)            CALL exner_hyb(ps, p3d, pks, pk, pkf)
173    
174            IF (MOD(itau + 1, idissip) == 0) THEN            rdaym_ini = itau * dtvr / daysec
175               ! dissipation horizontale et verticale des petites echelles:            rdayvrai = rdaym_ini + day_ini
176              time = REAL(mod(itau, day_step)) / day_step + time_0
177              IF (time > 1.) time = time - 1.
178    
179              CALL calfis(rdayvrai, time, ucov, vcov, teta, q, masse, ps, pk, &
180                   phis, phi, du, dv, dq, w, dufi, dvfi, dtetafi, dqfi, dpfi, &
181                   lafin=itau+1==itaufin)
182    
183              ! ajout des tendances physiques:
184              CALL addfi(nqmx, dtphys, ucov, vcov, teta, q, ps, dufi, dvfi, &
185                   dtetafi, dqfi, dpfi)
186           ENDIF
187    
188               ! calcul de l'energie cinetique avant dissipation         forall (l = 1: llm + 1) p3d(:, :, l) = ap(l) + bp(l) * ps
189               call covcont(llm, ucov, vcov, ucont, vcont)         CALL exner_hyb(ps, p3d, pks, pk, pkf)
190               call enercin(vcov, ucov, vcont, ucont, ecin0)  
191           IF (MOD(itau + 1, idissip) == 0) THEN
192               ! dissipation            ! dissipation horizontale et verticale des petites echelles:
193               CALL dissip(vcov, ucov, teta, p3d, dvdis, dudis, dtetadis)  
194               ucov=ucov + dudis            ! calcul de l'energie cinetique avant dissipation
195               vcov=vcov + dvdis            call covcont(llm, ucov, vcov, ucont, vcont)
196              call enercin(vcov, ucov, vcont, ucont, ecin0)
197               ! On rajoute la tendance due à la transformation Ec -> E  
198               ! thermique créée lors de la dissipation            ! dissipation
199               call covcont(llm, ucov, vcov, ucont, vcont)            CALL dissip(vcov, ucov, teta, p3d, dvdis, dudis, dtetadis)
200               call enercin(vcov, ucov, vcont, ucont, ecin)            ucov=ucov + dudis
201               dtetaecdt= (ecin0 - ecin) / pk            vcov=vcov + dvdis
202               dtetadis=dtetadis + dtetaecdt  
203               teta=teta + dtetadis            ! On rajoute la tendance due à la transformation Ec -> E
204              ! thermique créée lors de la dissipation
205               ! Calcul de la valeur moyenne unique de h aux pôles            call covcont(llm, ucov, vcov, ucont, vcont)
206               forall (l = 1: llm)            call enercin(vcov, ucov, vcont, ucont, ecin)
207                  teta(:, 1, l) = SUM(aire_2d(:iim, 1) * teta(:iim, 1, l)) &            dtetaecdt= (ecin0 - ecin) / pk
208                       / apoln            dtetadis=dtetadis + dtetaecdt
209                  teta(:, jjm + 1, l) = SUM(aire_2d(:iim, jjm+1) &            teta=teta + dtetadis
210                       * teta(:iim, jjm + 1, l)) / apols  
211               END forall            ! Calcul de la valeur moyenne aux pôles :
212              forall (l = 1: llm)
213               ps(:, 1) = SUM(aire_2d(:iim, 1) * ps(:iim, 1)) / apoln               teta(:, 1, l) = SUM(aire_2d(:iim, 1) * teta(:iim, 1, l)) &
214               ps(:, jjm + 1) = SUM(aire_2d(:iim, jjm+1) * ps(:iim, jjm + 1)) &                    / apoln
215                    / apols               teta(:, jjm + 1, l) = SUM(aire_2d(:iim, jjm+1) &
216            END IF                    * teta(:iim, jjm + 1, l)) / apols
217              END forall
218            itau = itau + 1  
219            iday = day_ini + itau / day_step            ps(:, 1) = SUM(aire_2d(:iim, 1) * ps(:iim, 1)) / apoln
220            time = REAL(itau - (iday - day_ini) * day_step) / day_step + time_0            ps(:, jjm + 1) = SUM(aire_2d(:iim, jjm+1) * ps(:iim, jjm + 1)) &
221            IF (time > 1.) THEN                 / apols
222               time = time - 1.         END IF
223               iday = iday + 1  
224            ENDIF         IF (MOD(itau + 1, iperiod) == 0) THEN
225              ! Écriture du fichier histoire moyenne:
226            IF (MOD(itau, iperiod) == 0) THEN            CALL writedynav(histaveid, nqmx, itau + 1, vcov, ucov, teta, pk, &
227               ! ecriture du fichier histoire moyenne:                 phi, q, masse, ps, phis)
228               CALL writedynav(histaveid, nqmx, itau, vcov, &            call bilan_dyn(ps, masse, pk, pbaru, pbarv, teta, phi, ucov, vcov, &
229                    ucov, teta, pk, phi, q, masse, ps, phis)                 q(:, :, :, 1), dt_app = dtvr * iperiod, &
230               call bilan_dyn(2, dtvr * iperiod, dtvr * day_step * periodav, &                 dt_cum = dtvr * day_step * periodav)
231                    ps, masse, pk, pbaru, pbarv, teta, phi, ucov, vcov, q)         ENDIF
232            ENDIF      end do time_integration
        end do  
     end do outer_loop  
233    
     ! {itau == itaufin}  
234      CALL dynredem1("restart.nc", vcov, ucov, teta, q, masse, ps, &      CALL dynredem1("restart.nc", vcov, ucov, teta, q, masse, ps, &
235           itau=itau_dyn+itaufin)           itau=itau_dyn+itaufin)
236    
     vcovm1 = vcov  
     ucovm1 = ucov  
     tetam1 = teta  
     massem1 = masse  
     psm1 = ps  
     finvmaold = masse  
     CALL filtreg(finvmaold, jjm + 1, llm, - 2, 2, .TRUE., 1)  
   
237      ! Calcul des tendances dynamiques:      ! Calcul des tendances dynamiques:
238      CALL geopot(ip1jmp1, teta, pk, pks, phis, phi)      CALL geopot(ip1jmp1, teta, pk, pks, phis, phi)
239      CALL caldyn(itaufin, ucov, vcov, teta, ps, masse, pk, pkf, phis, phi, &      CALL caldyn(itaufin, ucov, vcov, teta, ps, masse, pk, pkf, phis, phi, &
240           MOD(itaufin, iconser) == 0, du, dv, dteta, dp, w, pbaru, pbarv, &           MOD(itaufin, iconser) == 0, du, dv, dteta, dp, w, pbaru, pbarv, &
241           time + iday - day_ini)           time_0)
   
     ! Calcul des tendances advection des traceurs (dont l'humidité)  
     CALL caladvtrac(q, pbaru, pbarv, p3d, masse, dq, teta, pk)  
     ! Stokage du flux de masse pour traceurs off-line:  
     IF (offline) CALL fluxstokenc(pbaru, pbarv, masse, teta, phi, phis, dtvr, &  
          itaufin)  
   
     ! integrations dynamique et traceurs:  
     CALL integrd(2, vcovm1, ucovm1, tetam1, psm1, massem1, dv, du, dteta, dq, &  
          dp, vcov, ucov, teta, q, ps, masse, phis, finvmaold, .false., dtvr)  
       
     CALL pression(ip1jmp1, ap, bp, ps, p3d)  
     CALL exner_hyb(ps, p3d, pks, pk, pkf)  
242    
243    END SUBROUTINE leapfrog    END SUBROUTINE leapfrog
244    
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