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trunk/dyn3d/leapfrog.f90 revision 76 by guez, Fri Nov 15 18:45:49 2013 UTC trunk/Sources/dyn3d/leapfrog.f revision 161 by guez, Fri Jul 24 14:27:59 2015 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 revision 616      ! 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.  
12        ! Intégration temporelle du modèle : Matsuno-leapfrog scheme.
13    
14      use addfi_m, only: addfi      use addfi_m, only: addfi
15      use bilan_dyn_m, only: bilan_dyn      use bilan_dyn_m, only: bilan_dyn
16      use caladvtrac_m, only: caladvtrac      use caladvtrac_m, only: caladvtrac
17      use caldyn_m, only: caldyn      use caldyn_m, only: caldyn
18      USE calfis_m, ONLY: calfis      USE calfis_m, ONLY: calfis
19      USE comconst, ONLY: daysec, dtphys, dtvr      USE comconst, ONLY: daysec, dtvr
20      USE comgeom, ONLY: aire_2d, apoln, apols      USE comgeom, ONLY: aire_2d, apoln, apols
21        use covcont_m, only: covcont
22      USE disvert_m, ONLY: ap, bp      USE disvert_m, ONLY: ap, bp
23      USE conf_gcm_m, ONLY: day_step, iconser, iperiod, iphysiq, nday, offline, &      USE conf_gcm_m, ONLY: day_step, iconser, iperiod, iphysiq, nday, offline, &
24           iflag_phys, ok_guide, iecri           iflag_phys, iecri
25        USE conf_guide_m, ONLY: ok_guide
26      USE dimens_m, ONLY: iim, jjm, llm, nqmx      USE dimens_m, ONLY: iim, jjm, llm, nqmx
27      use dissip_m, only: dissip      use dissip_m, only: dissip
28      USE dynetat0_m, ONLY: day_ini      USE dynetat0_m, ONLY: day_ini
29      use dynredem1_m, only: dynredem1      use dynredem1_m, only: dynredem1
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 fluxstokenc_m, only: fluxstokenc      use fluxstokenc_m, only: fluxstokenc
33      use geopot_m, only: geopot      use geopot_m, only: geopot
34      USE guide_m, ONLY: guide      USE guide_m, ONLY: guide
# Line 51  contains Line 54  contains
54      REAL, intent(inout):: q(:, :, :, :) ! (iim + 1, jjm + 1, llm, nqmx)      REAL, intent(inout):: q(:, :, :, :) ! (iim + 1, jjm + 1, llm, nqmx)
55      ! mass fractions of advected fields      ! mass fractions of advected fields
56    
57      REAL, intent(in):: time_0      ! Local:
   
     ! Variables local to the procedure:  
58    
59      ! Variables dynamiques:      ! Variables dynamiques:
60    
61      REAL pks(iim + 1, jjm + 1) ! exner au sol      REAL pks(iim + 1, jjm + 1) ! exner au sol
62      REAL pk(iim + 1, jjm + 1, llm) ! exner au milieu des couches      REAL pk(iim + 1, jjm + 1, llm) ! exner au milieu des couches
63      REAL pkf(iim + 1, jjm + 1, llm) ! exner filtré au milieu des couches      REAL pkf(iim + 1, jjm + 1, llm) ! exner filtr\'e au milieu des couches
64      REAL phi(iim + 1, jjm + 1, llm) ! geopotential      REAL phi(iim + 1, jjm + 1, llm) ! geopotential
65      REAL w((iim + 1) * (jjm + 1), llm) ! vitesse verticale      REAL w(iim + 1, jjm + 1, llm) ! vitesse verticale
66    
67      ! Variables dynamiques intermediaire pour le transport      ! Variables dynamiques intermediaire pour le transport
68      ! Flux de masse :      ! Flux de masse :
69      REAL pbaru((iim + 1) * (jjm + 1), llm), pbarv((iim + 1) * jjm, llm)      REAL pbaru(iim + 1, jjm + 1, llm), pbarv(iim + 1, jjm, llm)
70    
71      ! Variables dynamiques au pas - 1      ! Variables dynamiques au pas - 1
72      REAL vcovm1(iim + 1, jjm, llm), ucovm1(iim + 1, jjm + 1, llm)      REAL vcovm1(iim + 1, jjm, llm), ucovm1(iim + 1, jjm + 1, llm)
# Line 73  contains Line 74  contains
74      REAL massem1(iim + 1, jjm + 1, llm)      REAL massem1(iim + 1, jjm + 1, llm)
75    
76      ! Tendances dynamiques      ! Tendances dynamiques
77      REAL dv((iim + 1) * jjm, llm), dudyn((iim + 1) * (jjm + 1), llm)      REAL dv((iim + 1) * jjm, llm), dudyn(iim + 1, jjm + 1, llm)
78      REAL dteta(iim + 1, jjm + 1, llm)      REAL dteta(iim + 1, jjm + 1, llm)
79      real dp((iim + 1) * (jjm + 1))      real dp((iim + 1) * (jjm + 1))
80    
# Line 82  contains Line 83  contains
83      REAL dtetadis(iim + 1, jjm + 1, llm)      REAL dtetadis(iim + 1, jjm + 1, llm)
84    
85      ! Tendances physiques      ! Tendances physiques
86      REAL dvfi((iim + 1) * jjm, llm), dufi((iim + 1) * (jjm + 1), llm)      REAL dvfi(iim + 1, jjm, llm), dufi(iim + 1, jjm + 1, llm)
87      REAL dtetafi(iim + 1, jjm + 1, llm), dqfi((iim + 1) * (jjm + 1), llm, nqmx)      REAL dtetafi(iim + 1, jjm + 1, llm), dqfi(iim + 1, jjm + 1, llm, nqmx)
     real dpfi((iim + 1) * (jjm + 1))  
88    
89      ! Variables pour le fichier histoire      ! Variables pour le fichier histoire
   
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
     REAL time ! time of day, as a fraction of day length  
     real finvmaold(iim + 1, jjm + 1, llm)  
92      INTEGER l      INTEGER l
     REAL rdayvrai, rdaym_ini  
93    
94      ! Variables test conservation énergie      ! Variables test conservation \'energie
95      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)
96    
97      REAL vcont((iim + 1) * jjm, llm), ucont((iim + 1) * (jjm + 1), llm)      REAL vcont((iim + 1) * jjm, llm), ucont((iim + 1) * (jjm + 1), llm)
98      logical leapf      logical leapf
99      real dt      real dt ! time step, in s
100    
101      !---------------------------------------------------      !---------------------------------------------------
102    
# Line 112  contains Line 108  contains
108    
109      ! On initialise la pression et la fonction d'Exner :      ! On initialise la pression et la fonction d'Exner :
110      forall (l = 1: llm + 1) p3d(:, :, l) = ap(l) + bp(l) * ps      forall (l = 1: llm + 1) p3d(:, :, l) = ap(l) + bp(l) * ps
111      CALL exner_hyb(ps, p3d, pks, pk, pkf)      CALL exner_hyb(ps, p3d, pks, pk)
112        pkf = pk
113        CALL filtreg_scal(pkf, direct = .true., intensive = .true.)
114    
115      time_integration: do itau = 0, itaufin - 1      time_integration: do itau = 0, itaufin - 1
116         leapf = mod(itau, iperiod) /= 0         leapf = mod(itau, iperiod) /= 0
# Line 121  contains Line 119  contains
119         else         else
120            ! Matsuno            ! Matsuno
121            dt = dtvr            dt = dtvr
122            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)  
123            vcovm1 = vcov            vcovm1 = vcov
124            ucovm1 = ucov            ucovm1 = ucov
125            tetam1 = teta            tetam1 = teta
126            massem1 = masse            massem1 = masse
127            psm1 = ps            psm1 = ps
           finvmaold = masse  
           CALL filtreg(finvmaold, jjm + 1, llm, - 2, 2, .TRUE.)  
128         end if         end if
129    
130         ! Calcul des tendances dynamiques:         ! Calcul des tendances dynamiques:
131         CALL geopot(teta, pk, pks, phis, phi)         CALL geopot(teta, pk, pks, phis, phi)
132         CALL caldyn(itau, ucov, vcov, teta, ps, masse, pk, pkf, phis, phi, &         CALL caldyn(itau, ucov, vcov, teta, ps, masse, pk, pkf, phis, phi, &
133              dudyn, dv, dteta, dp, w, pbaru, pbarv, time_0, &              dudyn, dv, dteta, dp, w, pbaru, pbarv, &
134              conser=MOD(itau, iconser)==0)              conser = MOD(itau, iconser) == 0)
135    
136         CALL caladvtrac(q, pbaru, pbarv, p3d, masse, teta, pk)         CALL caladvtrac(q, pbaru, pbarv, p3d, masse, teta, pk)
137    
# Line 144  contains Line 139  contains
139         IF (offline) CALL fluxstokenc(pbaru, pbarv, masse, teta, phi, phis, &         IF (offline) CALL fluxstokenc(pbaru, pbarv, masse, teta, phi, phis, &
140              dtvr, itau)              dtvr, itau)
141    
142         ! Intégrations dynamique et traceurs:         ! Int\'egrations dynamique et traceurs:
143         CALL integrd(vcovm1, ucovm1, tetam1, psm1, massem1, dv, dudyn, dteta, &         CALL integrd(vcovm1, ucovm1, tetam1, psm1, massem1, dv, dudyn, dteta, &
144              dp, vcov, ucov, teta, q(:, :, :, :2), ps, masse, finvmaold, dt, &              dp, vcov, ucov, teta, q(:, :, :, :2), ps, masse, dt, leapf)
145              leapf)  
146           forall (l = 1: llm + 1) p3d(:, :, l) = ap(l) + bp(l) * ps
147           CALL exner_hyb(ps, p3d, pks, pk)
148           pkf = pk
149           CALL filtreg_scal(pkf, direct = .true., intensive = .true.)
150    
151         if (.not. leapf) then         if (.not. leapf) then
152            ! Matsuno backward            ! Matsuno backward
           forall (l = 1: llm + 1) p3d(:, :, l) = ap(l) + bp(l) * ps  
           CALL exner_hyb(ps, p3d, pks, pk, pkf)  
   
153            ! Calcul des tendances dynamiques:            ! Calcul des tendances dynamiques:
154            CALL geopot(teta, pk, pks, phis, phi)            CALL geopot(teta, pk, pks, phis, phi)
155            CALL caldyn(itau + 1, ucov, vcov, teta, ps, masse, pk, pkf, phis, &            CALL caldyn(itau + 1, ucov, vcov, teta, ps, masse, pk, pkf, phis, &
156                 phi, dudyn, dv, dteta, dp, w, pbaru, pbarv, time_0, &                 phi, dudyn, dv, dteta, dp, w, pbaru, pbarv, conser = .false.)
                conser=.false.)  
157    
158            ! integrations dynamique et traceurs:            ! integrations dynamique et traceurs:
159            CALL integrd(vcovm1, ucovm1, tetam1, psm1, massem1, dv, dudyn, &            CALL integrd(vcovm1, ucovm1, tetam1, psm1, massem1, dv, dudyn, &
160                 dteta, dp, vcov, ucov, teta, q(:, :, :, :2), ps, masse, &                 dteta, dp, vcov, ucov, teta, q(:, :, :, :2), ps, masse, dtvr, &
161                 finvmaold, dtvr, leapf=.false.)                 leapf=.false.)
        end if  
   
        IF (MOD(itau + 1, iphysiq) == 0 .AND. iflag_phys /= 0) THEN  
           ! Calcul des tendances physiques:  
162    
163            forall (l = 1: llm + 1) p3d(:, :, l) = ap(l) + bp(l) * ps            forall (l = 1: llm + 1) p3d(:, :, l) = ap(l) + bp(l) * ps
164            CALL exner_hyb(ps, p3d, pks, pk, pkf)            CALL exner_hyb(ps, p3d, pks, pk)
165              pkf = pk
166            rdaym_ini = itau * dtvr / daysec            CALL filtreg_scal(pkf, direct = .true., intensive = .true.)
167            rdayvrai = rdaym_ini + day_ini         end if
           time = REAL(mod(itau, day_step)) / day_step + time_0  
           IF (time > 1.) time = time - 1.  
168    
169            CALL calfis(rdayvrai, time, ucov, vcov, teta, q, ps, pk, phis, phi, &         IF (MOD(itau + 1, iphysiq) == 0 .AND. iflag_phys /= 0) THEN
170                 dudyn, dv, w, dufi, dvfi, dtetafi, dqfi, dpfi, &            CALL calfis(ucov, vcov, teta, q, pk, phis, phi, w, dufi, dvfi, &
171                   dtetafi, dqfi, dayvrai = itau / day_step + day_ini, &
172                   time = REAL(mod(itau, day_step)) / day_step, &
173                 lafin = itau + 1 == itaufin)                 lafin = itau + 1 == itaufin)
174    
175            ! Ajout des tendances physiques:            CALL addfi(ucov, vcov, teta, q, dufi, dvfi, dtetafi, dqfi)
           CALL addfi(ucov, vcov, teta, q, ps, dufi, dvfi, dtetafi, dqfi, dpfi)  
176         ENDIF         ENDIF
177    
        forall (l = 1: llm + 1) p3d(:, :, l) = ap(l) + bp(l) * ps  
        CALL exner_hyb(ps, p3d, pks, pk, pkf)  
   
178         IF (MOD(itau + 1, idissip) == 0) THEN         IF (MOD(itau + 1, idissip) == 0) THEN
179            ! Dissipation horizontale et verticale des petites échelles            ! Dissipation horizontale et verticale des petites \'echelles
180    
181            ! calcul de l'énergie cinétique avant dissipation            ! calcul de l'\'energie cin\'etique avant dissipation
182            call covcont(llm, ucov, vcov, ucont, vcont)            call covcont(llm, ucov, vcov, ucont, vcont)
183            call enercin(vcov, ucov, vcont, ucont, ecin0)            call enercin(vcov, ucov, vcont, ucont, ecin0)
184    
# Line 200  contains Line 187  contains
187            ucov = ucov + dudis            ucov = ucov + dudis
188            vcov = vcov + dvdis            vcov = vcov + dvdis
189    
190            ! On ajoute la tendance due à la transformation énergie            ! On ajoute la tendance due \`a la transformation \'energie
191            ! cinétique en énergie thermique par la dissipation            ! cin\'etique en \'energie thermique par la dissipation
192            call covcont(llm, ucov, vcov, ucont, vcont)            call covcont(llm, ucov, vcov, ucont, vcont)
193            call enercin(vcov, ucov, vcont, ucont, ecin)            call enercin(vcov, ucov, vcont, ucont, ecin)
194            dtetadis = dtetadis + (ecin0 - ecin) / pk            dtetadis = dtetadis + (ecin0 - ecin) / pk
195            teta = teta + dtetadis            teta = teta + dtetadis
196    
197            ! Calcul de la valeur moyenne aux pôles :            ! Calcul de la valeur moyenne aux p\^oles :
198            forall (l = 1: llm)            forall (l = 1: llm)
199               teta(:, 1, l) = SUM(aire_2d(:iim, 1) * teta(:iim, 1, l)) &               teta(:, 1, l) = SUM(aire_2d(:iim, 1) * teta(:iim, 1, l)) &
200                    / apoln                    / apoln
201               teta(:, jjm + 1, l) = SUM(aire_2d(:iim, jjm+1) &               teta(:, jjm + 1, l) = SUM(aire_2d(:iim, jjm+1) &
202                    * teta(:iim, jjm + 1, l)) / apols                    * teta(:iim, jjm + 1, l)) / apols
203            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  
204         END IF         END IF
205    
206         IF (MOD(itau + 1, iperiod) == 0) THEN         IF (MOD(itau + 1, iperiod) == 0) THEN
207            ! Écriture du fichier histoire moyenne:            ! \'Ecriture du fichier histoire moyenne:
208            CALL writedynav(vcov, ucov, teta, pk, phi, q, masse, ps, phis, &            CALL writedynav(vcov, ucov, teta, pk, phi, q, masse, ps, phis, &
209                 time = itau + 1)                 time = itau + 1)
210            call bilan_dyn(ps, masse, pk, pbaru, pbarv, teta, phi, ucov, vcov, &            call bilan_dyn(ps, masse, pk, pbaru, pbarv, teta, phi, ucov, vcov, &
# Line 230  contains Line 213  contains
213    
214         IF (MOD(itau + 1, iecri * day_step) == 0) THEN         IF (MOD(itau + 1, iecri * day_step) == 0) THEN
215            CALL geopot(teta, pk, pks, phis, phi)            CALL geopot(teta, pk, pks, phis, phi)
216            CALL writehist(itau, vcov, ucov, teta, phi, q, masse, ps)            CALL writehist(itau, vcov, ucov, teta, phi, masse, ps)
217         END IF         END IF
218      end do time_integration      end do time_integration
219    
220      CALL dynredem1("restart.nc", vcov, ucov, teta, q, masse, ps, &      CALL dynredem1(vcov, ucov, teta, q, masse, ps, itau = itau_dyn + itaufin)
          itau = itau_dyn + itaufin)  
221    
222      ! Calcul des tendances dynamiques:      ! Calcul des tendances dynamiques:
223      CALL geopot(teta, pk, pks, phis, phi)      CALL geopot(teta, pk, pks, phis, phi)
224      CALL caldyn(itaufin, ucov, vcov, teta, ps, masse, pk, pkf, phis, phi, &      CALL caldyn(itaufin, ucov, vcov, teta, ps, masse, pk, pkf, phis, phi, &
225           dudyn, dv, dteta, dp, w, pbaru, pbarv, time_0, &           dudyn, dv, dteta, dp, w, pbaru, pbarv, &
226           conser = MOD(itaufin, iconser) == 0)           conser = MOD(itaufin, iconser) == 0)
227    
228    END SUBROUTINE leapfrog    END SUBROUTINE leapfrog
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