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trunk/libf/filtrez/inifilr.f90 revision 40 by guez, Tue Feb 22 13:49:36 2011 UTC trunk/Sources/filtrez/inifilr.f revision 169 by guez, Mon Sep 14 17:13:16 2015 UTC
# Line 1  Line 1 
1  SUBROUTINE inifilr  module inifilr_m
2    
3    ! From filtrez/inifilr.F,v 1.1.1.1 2004/05/19 12:53:09    IMPLICIT NONE
   ! H. Upadhyaya, O.Sharma  
4    
5    !   This routine computes the eigenfunctions of the laplacien              INTEGER jfiltnu, jfiltnv
6    !   on the stretched grid, and the filtering coefficients                  ! index of the last line filtered in northern hemisphere at rlat[uv]
7      ! latitudes
8    
9    !  We designate:                                                            integer jfiltsu, jfiltsv
10    !   eignfn   eigenfunctions of the discrete laplacien                      ! index of the first line filtered in southern hemisphere at
11    !   eigenvl  eigenvalues                                                    ! rlat[uv] latitudes
   !   jfiltn   indexof the last scalar line filtered in NH                  
   !   jfilts   index of the first line filtered in SH                      
   !   modfrst  index of the mode from where modes are filtered              
   !   modemax  maximum number of modes ( im )                              
   !   coefil   filtering coefficients ( lamda_max*cos(rlat)/lamda )        
   !   sdd      SQRT( dx )                                                  
   
   !     the modes are filtered from modfrst to modemax                      
   
   USE dimens_m  
   USE paramet_m  
   USE logic  
   USE comgeom  
   USE serre  
   USE parafilt  
   USE coefils  
12    
13    IMPLICIT NONE    ! Filtre pour les champs situes sur la grille scalaire (longitudes
14      ! rlonv, latitudes rlatu) :
15      real, pointer:: matriceun(:, :, :) ! (iim, iim, jfiltnu - 1)
16      real, pointer:: matriceus(:, :, :) ! (iim, iim, jjm - jfiltsu + 1)
17    
18      ! Filtre pour les champs situes sur la grille scalaire (longitudes
19      ! rlonv, latitudes rlatu), pour le filtre inverse :
20      real, pointer:: matrinvn(:, :, :) ! (iim, iim, jfiltnu - 1)
21      real, pointer:: matrinvs(:, :, :) ! (iim, iim, jjm - jfiltsu + 1)
22    
23      ! Filtre pour les champs situes sur la grille de la vorticit\'e
24      ! (longitudes rlonu, latitudes rlatv)
25      real, pointer:: matricevn(:, :, :) ! (iim, iim, jfiltnv) matrice
26      real, pointer:: matricevs(:, :, :) ! (iim, iim, jjm - jfiltsv + 1)
27    
28    contains
29    
30      SUBROUTINE inifilr
31    
32        ! From filtrez/inifilr.F, version 1.1.1.1, 2004/05/19 12:53:09
33        ! H. Upadhyaya, O. Sharma
34    
35        ! This procedure computes the filtering coefficients for scalar
36        ! lines and meridional wind v lines. The modes are filtered from
37        ! modfrst to iim. We filter all those latitude lines where coefil
38        ! < 1. No filtering at poles. colat0 is to be used when alpha
39        ! (stretching coefficient) is set equal to zero for the regular
40        ! grid case.
41    
42        USE dimens_m, ONLY : iim, jjm
43        USE dynetat0_m, ONLY : rlatu, rlatv, xprimu, grossismx
44        use inifgn_m, only: inifgn
45        use inifilr_hemisph_m, only: inifilr_hemisph
46        use jumble, only: new_unit
47        use nr_util, only: pi, ifirstloc, assert
48    
49        ! Local:
50    
51        REAL dlatu(jjm)
52        REAL rlamda(2:iim) ! > 0, in descending order
53        real eignvl(iim) ! eigenvalues (<= 0) sorted in descending order
54        INTEGER j, unit
55        REAL colat0 ! > 0
56        integer j1 ! index of negative latitude closest to the equator
57    
58        real eignfnu(iim, iim), eignfnv(iim, iim)
59        ! eigenvectors of the discrete second derivative with respect to
60        ! longitude, at rlon[uv] longitudes
61    
62        !-----------------------------------------------------------
63    
64        print *, "Call sequence information: inifilr"
65    
66        CALL inifgn(eignvl, eignfnu, eignfnv)
67    
68        ! Calcul de colat0
69        forall (j = 1:jjm) dlatu(j) = rlatu(j) - rlatu(j + 1)
70        colat0 = min(0.5, minval(dlatu) / minval(xprimu(:iim)))
71        PRINT *, 'colat0 = ', colat0
72    
73        rlamda = iim / pi / colat0 * grossismx / sqrt(- eignvl(2: iim))
74        print *, "1 / rlamda(iim) = ", 1. / rlamda(iim)
75    
76        ! This is demonstrated in the notes but just to be sure:
77        call assert(rlamda(iim) * colat0 >= 1. - epsilon(0.), &
78             "inifilr rlamda(iim) * colat0")
79    
80        call new_unit(unit)
81        open(unit, file = "modfrst.csv", status = "replace", action = "write")
82        write(unit, fmt = *) '"rlat (degrees)" modfrst' ! title line
83    
84        j1 = ifirstloc(rlatu <= 0.)
85    
86        call inifilr_hemisph(rlatu(j1 - 1:2:- 1), rlamda, unit, eignfnv, jfiltnu, &
87             matriceun, matrinvn)
88        jfiltnu = j1 - jfiltnu
89        matriceun = matriceun(:, :, jfiltnu - 1:1:- 1)
90        matrinvn = matrinvn(:, :, jfiltnu - 1:1:- 1)
91    
92        call inifilr_hemisph(- rlatu(j1:jjm), rlamda, unit, eignfnv, jfiltsu, &
93             matriceus, matrinvs)
94        jfiltsu = j1 - 1 + jfiltsu
95    
96        j1 = ifirstloc(rlatv <= 0.)
97    
98    REAL dlonu(iim), dlatu(jjm)      call inifilr_hemisph(rlatv(j1 - 1:1:- 1), rlamda, unit, eignfnu, jfiltnv, &
99    REAL rlamda(iim), eignvl(iim)           matricevn)
100        jfiltnv = j1 - jfiltnv
101        matricevn = matricevn(:, :, jfiltnv:1:- 1)
102    
103    REAL lamdamax, pi, cof      call inifilr_hemisph(- rlatv(j1:jjm), rlamda, unit, eignfnu, jfiltsv, &
104    INTEGER i, j, modemax, imx, k, kf, ii           matricevs)
105    REAL dymin, dxmin, colat0      jfiltsv = j1 - 1 + jfiltsv
   REAL eignft(iim,iim), coff  
   EXTERNAL inifgn  
   
   !-----------------------------------------------------------              
   
   
   pi = 2.*asin(1.)  
   
   DO i = 1, iim  
      dlonu(i) = xprimu(i)  
   END DO  
   
   CALL inifgn(eignvl)  
   
   PRINT *, ' EIGNVL '  
   PRINT 250, eignvl  
 250 FORMAT (1X,5E13.6)  
   
   ! compute eigenvalues and eigenfunctions                                  
   
   
   !.................................................................        
   
   !  compute the filtering coefficients for scalar lines and                
   !  meridional wind v-lines                                                
   
   !  we filter all those latitude lines where coefil < 1                    
   !  NO FILTERING AT POLES                                                  
   
   !  colat0 is to be used  when alpha (stretching coefficient)              
   !  is set equal to zero for the regular grid case                        
   
   !    .......   Calcul  de  colat0   .........                            
   !     .....  colat0 = minimum de ( 0.5, min dy/ min dx )   ...            
   
   
   DO  j = 1, jjm  
      dlatu(j) = rlatu(j) - rlatu(j+1)  
   END DO  
   
   dxmin = dlonu(1)  
   DO i = 2, iim  
      dxmin = min(dxmin,dlonu(i))  
   END DO  
   dymin = dlatu(1)  
   DO j = 2, jjm  
      dymin = min(dymin,dlatu(j))  
   END DO  
   
   
   colat0 = min(0.5,dymin/dxmin)  
   
   IF ( .NOT. fxyhypb .AND. ysinus) THEN  
      colat0 = 0.6  
      !         ...... a revoir  pour  ysinus !   .......                      
      alphax = 0.  
   END IF  
   
   PRINT 50, colat0, alphax  
 50 FORMAT (/15X,' Inifilr colat0 alphax ',2E16.7)  
   
   IF (alphax==1.) THEN  
      PRINT *, ' Inifilr  alphax doit etre  <  a 1.  Corriger '  
      STOP 1  
   END IF  
   
   lamdamax = iim/(pi*colat0*(1.-alphax))  
   
   DO  i = 2, iim  
      rlamda(i) = lamdamax/sqrt(abs(eignvl(i)))  
   END DO  
   
   
   DO  j = 1, jjm  
      DO  i = 1, iim  
         coefilu(i,j) = 0.0  
         coefilv(i,j) = 0.0  
         coefilu2(i,j) = 0.0  
         coefilv2(i,j) = 0.0  
      end DO  
   END DO  
   
   
   !    ... Determination de jfiltnu,jfiltnv,jfiltsu,jfiltsv ....            
   !    .........................................................            
   
   modemax = iim  
   
   !ccc    imx = modemax - 4 * (modemax/iim)                                
   
   imx = iim  
   
   PRINT *, ' TRUNCATION AT ', imx  
   
   DO  j = 2, jjm/2 + 1  
      cof = cos(rlatu(j))/colat0  
      IF (cof<1.) THEN  
         IF (rlamda(imx)*cos(rlatu(j))<1.) jfiltnu = j  
      END IF  
   
      cof = cos(rlatu(jjp1-j+1))/colat0  
      IF (cof<1.) THEN  
         IF (rlamda(imx)*cos(rlatu(jjp1-j+1))<1.) jfiltsu = jjp1 - j + 1  
      END IF  
   END DO  
   
   DO  j = 1, jjm/2  
      cof = cos(rlatv(j))/colat0  
      IF (cof<1.) THEN  
         IF (rlamda(imx)*cos(rlatv(j))<1.) jfiltnv = j  
      END IF  
   
      cof = cos(rlatv(jjm-j+1))/colat0  
      IF (cof<1.) THEN  
         IF (rlamda(imx)*cos(rlatv(jjm-j+1))<1.) jfiltsv = jjm - j + 1  
      END IF  
   END DO  
   
   
   IF (jfiltnu<=0) jfiltnu = 1  
   IF (jfiltnu>jjm/2+1) THEN  
      PRINT *, ' jfiltnu en dehors des valeurs acceptables ', jfiltnu  
      STOP 1  
   END IF  
   
   IF (jfiltsu<=0) jfiltsu = 1  
   IF (jfiltsu>jjm+1) THEN  
      PRINT *, ' jfiltsu en dehors des valeurs acceptables ', jfiltsu  
      STOP 1  
   END IF  
   
   IF (jfiltnv<=0) jfiltnv = 1  
   IF (jfiltnv>jjm/2) THEN  
      PRINT *, ' jfiltnv en dehors des valeurs acceptables ', jfiltnv  
      STOP 1  
   END IF  
   
   IF (jfiltsv<=0) jfiltsv = 1  
   IF (jfiltsv>jjm) THEN  
      PRINT *, ' jfiltsv en dehors des valeurs acceptables ', jfiltsv  
      STOP 1  
   END IF  
   
   PRINT *, ' jfiltnv jfiltsv jfiltnu jfiltsu ', jfiltnv, jfiltsv, jfiltnu, &  
        jfiltsu  
   
   
   !   ... Determination de coefilu,coefilv,n=modfrstu,modfrstv ....        
   !................................................................        
   
   
   DO  j = 1, jjm  
      modfrstu(j) = iim  
      modfrstv(j) = iim  
   END DO  
   
   DO  j = 2, jfiltnu  
      DO  k = 2, modemax  
         cof = rlamda(k)*cos(rlatu(j))  
         IF (cof<1.) GO TO 82  
      end DO  
      cycle  
 82   modfrstu(j) = k  
   
      kf = modfrstu(j)  
      DO  k = kf, modemax  
         cof = rlamda(k)*cos(rlatu(j))  
         coefilu(k,j) = cof - 1.  
         coefilu2(k,j) = cof*cof - 1.  
      end DO  
   END DO  
   
   
   DO j = 1, jfiltnv  
      DO  k = 2, modemax  
         cof = rlamda(k)*cos(rlatv(j))  
         IF (cof<1.) GO TO 87  
      end DO  
      cycle  
 87   modfrstv(j) = k  
   
      kf = modfrstv(j)  
      DO  k = kf, modemax  
         cof = rlamda(k)*cos(rlatv(j))  
         coefilv(k,j) = cof - 1.  
         coefilv2(k,j) = cof*cof - 1.  
      end DO  
   end DO  
   
   DO  j = jfiltsu, jjm  
      DO  k = 2, modemax  
         cof = rlamda(k)*cos(rlatu(j))  
         IF (cof<1.) GO TO 92  
      end DO  
      cycle  
 92   modfrstu(j) = k  
   
      kf = modfrstu(j)  
      DO  k = kf, modemax  
         cof = rlamda(k)*cos(rlatu(j))  
         coefilu(k,j) = cof - 1.  
         coefilu2(k,j) = cof*cof - 1.  
      end DO  
   end DO  
   
   DO  j = jfiltsv, jjm  
      DO  k = 2, modemax  
         cof = rlamda(k)*cos(rlatv(j))  
         IF (cof<1.) GO TO 97  
      end DO  
      cycle  
 97   modfrstv(j) = k  
   
      kf = modfrstv(j)  
      DO  k = kf, modemax  
         cof = rlamda(k)*cos(rlatv(j))  
         coefilv(k,j) = cof - 1.  
         coefilv2(k,j) = cof*cof - 1.  
      end DO  
   END DO  
   
   
   IF (jfiltnv>=jjm/2 .OR. jfiltnu>=jjm/2) THEN  
   
      IF (jfiltnv==jfiltsv) jfiltsv = 1 + jfiltnv  
      IF (jfiltnu==jfiltsu) jfiltsu = 1 + jfiltnu  
   
      PRINT *, 'jfiltnv jfiltsv jfiltnu jfiltsu', jfiltnv, jfiltsv, jfiltnu, &  
           jfiltsu  
   END IF  
   
   PRINT *, '   Modes premiers  v  '  
   PRINT 334, modfrstv  
   PRINT *, '   Modes premiers  u  '  
   PRINT 334, modfrstu  
   
   
   IF (nfilun<jfiltnu) THEN  
      PRINT *, ' le parametre nfilun utilise pour la matrice ', &  
           ' matriceun  est trop petit ! '  
      PRINT *, 'Le changer dans parafilt.h et le mettre a  ', jfiltnu  
      PRINT *, 'Pour information, nfilun,nfilus,nfilvn,nfilvs ', &  
           'doivent etre egaux successivement a ', jfiltnu, jjm - jfiltsu + 1, &  
           jfiltnv, jjm - jfiltsv + 1  
      STOP 1  
   END IF  
   IF (nfilun>jfiltnu+2) THEN  
      PRINT *, ' le parametre nfilun utilise pour la matrice ', &  
           ' matriceun est trop grand ! Gachis de memoire ! '  
      PRINT *, 'Le changer dans parafilt.h et le mettre a  ', jfiltnu  
      PRINT *, 'Pour information, nfilun,nfilus,nfilvn,nfilvs ', &  
           'doivent etre egaux successivement a ', jfiltnu, jjm - jfiltsu + 1, &  
           jfiltnv, jjm - jfiltsv + 1  
   END IF  
   IF (nfilus<jjm-jfiltsu+1) THEN  
      PRINT *, ' le parametre nfilus utilise pour la matrice ', &  
           ' matriceus  est trop petit !  '  
      PRINT *, ' Le changer dans parafilt.h et le mettre a  ', &  
           jjm - jfiltsu + 1  
      PRINT *, ' Pour information , nfilun,nfilus,nfilvn,nfilvs ', &  
           'doivent etre egaux successivement a ', jfiltnu, jjm - jfiltsu + 1, &  
           jfiltnv, jjm - jfiltsv + 1  
      STOP 1  
   END IF  
   IF (nfilus>jjm-jfiltsu+3) THEN  
      PRINT *, ' le parametre nfilus utilise pour la matrice ', &  
           ' matriceus  est trop grand ! '  
      PRINT *, ' Le changer dans parafilt.h et le mettre a  ', &  
           jjm - jfiltsu + 1  
      PRINT *, ' Pour information , nfilun,nfilus,nfilvn,nfilvs ', &  
           'doivent etre egaux successivement a ', jfiltnu, jjm - jfiltsu + 1, &  
           jfiltnv, jjm - jfiltsv + 1  
   END IF  
   IF (nfilvn<jfiltnv) THEN  
      PRINT *, ' le parametre nfilvn utilise pour la matrice ', &  
           ' matricevn  est trop petit ! '  
      PRINT *, 'Le changer dans parafilt.h et le mettre a  ', jfiltnv  
      PRINT *, ' Pour information , nfilun,nfilus,nfilvn,nfilvs ', &  
           'doivent etre egaux successivement a ', jfiltnu, jjm - jfiltsu + 1, &  
           jfiltnv, jjm - jfiltsv + 1  
      STOP 1  
   END IF  
   IF (nfilvn>jfiltnv+2) THEN  
      PRINT *, ' le parametre nfilvn utilise pour la matrice ', &  
           ' matricevn est trop grand !  Gachis de memoire ! '  
      PRINT *, 'Le changer dans parafilt.h et le mettre a  ', jfiltnv  
      PRINT *, ' Pour information , nfilun,nfilus,nfilvn,nfilvs ', &  
           'doivent etre egaux successivement a ', jfiltnu, jjm - jfiltsu + 1, &  
           jfiltnv, jjm - jfiltsv + 1  
   END IF  
   IF (nfilvs<jjm-jfiltsv+1) THEN  
      PRINT *, ' le parametre nfilvs utilise pour la matrice ', &  
           ' matricevs  est trop petit !  Le changer dans parafilt.h '  
      PRINT *, ' Le changer dans parafilt.h et le mettre a  ', &  
           jjm - jfiltsv + 1  
      PRINT *, ' Pour information , nfilun,nfilus,nfilvn,nfilvs ', &  
           'doivent etre egaux successivement a ', jfiltnu, jjm - jfiltsu + 1, &  
           jfiltnv, jjm - jfiltsv + 1  
      STOP 1  
   END IF  
   IF (nfilvs>jjm-jfiltsv+3) THEN  
      PRINT *, ' le parametre nfilvs utilise pour la matrice ', &  
           ' matricevs  est trop grand ! Gachis de memoire ! '  
      PRINT *, ' Le changer dans parafilt.h et le mettre a  ', &  
           jjm - jfiltsv + 1  
      PRINT *, ' Pour information , nfilun,nfilus,nfilvn,nfilvs ', &  
           'doivent etre egaux successivement a ', jfiltnu, jjm - jfiltsu + 1, &  
           jfiltnv, jjm - jfiltsv + 1  
   END IF  
   
   !   ... Calcul de la matrice filtre 'matriceu'  pour les champs situes    
   !                       sur la grille scalaire                 ........  
   
   DO j = 2, jfiltnu  
   
      DO i = 1, iim  
         coff = coefilu(i,j)  
         IF (i<modfrstu(j)) coff = 0.  
         DO k = 1, iim  
            eignft(i,k) = eignfnv(k,i)*coff  
         END DO  
      END DO  
      DO k = 1, iim  
         DO i = 1, iim  
            matriceun(i,k,j) = 0.0  
            DO ii = 1, iim  
               matriceun(i,k,j) = matriceun(i,k,j) + eignfnv(i,ii)*eignft(ii,k)  
            END DO  
         END DO  
      END DO  
   
   END DO  
   
   DO j = jfiltsu, jjm  
   
      DO i = 1, iim  
         coff = coefilu(i,j)  
         IF (i<modfrstu(j)) coff = 0.  
         DO k = 1, iim  
            eignft(i,k) = eignfnv(k,i)*coff  
         END DO  
      END DO  
      DO k = 1, iim  
         DO i = 1, iim  
            matriceus(i,k,j-jfiltsu+1) = 0.0  
            DO ii = 1, iim  
               matriceus(i,k,j-jfiltsu+1) = matriceus(i,k,j-jfiltsu+1) + &  
                    eignfnv(i,ii)*eignft(ii,k)  
            END DO  
         END DO  
      END DO  
   
   END DO  
   
   !   ...................................................................  
   
   !   ... Calcul de la matrice filtre 'matricev'  pour les champs situes    
   !                       sur la grille   de V ou de Z           ........  
   !   ...................................................................  
   
   DO j = 1, jfiltnv  
   
      DO i = 1, iim  
         coff = coefilv(i,j)  
         IF (i<modfrstv(j)) coff = 0.  
         DO k = 1, iim  
            eignft(i,k) = eignfnu(k,i)*coff  
         END DO  
      END DO  
      DO k = 1, iim  
         DO i = 1, iim  
            matricevn(i,k,j) = 0.0  
            DO ii = 1, iim  
               matricevn(i,k,j) = matricevn(i,k,j) + eignfnu(i,ii)*eignft(ii,k)  
            END DO  
         END DO  
      END DO  
   
   END DO  
   
   DO j = jfiltsv, jjm  
   
      DO i = 1, iim  
         coff = coefilv(i,j)  
         IF (i<modfrstv(j)) coff = 0.  
         DO k = 1, iim  
            eignft(i,k) = eignfnu(k,i)*coff  
         END DO  
      END DO  
      DO k = 1, iim  
         DO i = 1, iim  
            matricevs(i,k,j-jfiltsv+1) = 0.0  
            DO ii = 1, iim  
               matricevs(i,k,j-jfiltsv+1) = matricevs(i,k,j-jfiltsv+1) + &  
                    eignfnu(i,ii)*eignft(ii,k)  
            END DO  
         END DO  
      END DO  
   
   END DO  
   
   !   ...................................................................  
   
   !   ... Calcul de la matrice filtre 'matrinv'  pour les champs situes    
   !              sur la grille scalaire , pour le filtre inverse ........  
   !   ...................................................................  
   
   DO j = 2, jfiltnu  
   
      DO i = 1, iim  
         coff = coefilu(i,j)/(1.+coefilu(i,j))  
         IF (i<modfrstu(j)) coff = 0.  
         DO k = 1, iim  
            eignft(i,k) = eignfnv(k,i)*coff  
         END DO  
      END DO  
      DO k = 1, iim  
         DO i = 1, iim  
            matrinvn(i,k,j) = 0.0  
            DO ii = 1, iim  
               matrinvn(i,k,j) = matrinvn(i,k,j) + eignfnv(i,ii)*eignft(ii,k)  
            END DO  
         END DO  
      END DO  
   
   END DO  
   
   DO j = jfiltsu, jjm  
   
      DO i = 1, iim  
         coff = coefilu(i,j)/(1.+coefilu(i,j))  
         IF (i<modfrstu(j)) coff = 0.  
         DO k = 1, iim  
            eignft(i,k) = eignfnv(k,i)*coff  
         END DO  
      END DO  
      DO k = 1, iim  
         DO i = 1, iim  
            matrinvs(i,k,j-jfiltsu+1) = 0.0  
            DO ii = 1, iim  
               matrinvs(i,k,j-jfiltsu+1) = matrinvs(i,k,j-jfiltsu+1) + &  
                    eignfnv(i,ii)*eignft(ii,k)  
            END DO  
         END DO  
      END DO  
106    
107    END DO      close(unit)
108        PRINT *, 'jfiltnu =', jfiltnu
109        PRINT *, 'jfiltsu =', jfiltsu
110        PRINT *, 'jfiltnv =', jfiltnv
111        PRINT *, 'jfiltsv =', jfiltsv
112    
113  334 FORMAT (1X,24I3)    END SUBROUTINE inifilr
114    
115  END SUBROUTINE inifilr  end module inifilr_m
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