libf/dyn3d/PVtheta.f

      SUBROUTINE PVtheta(ilon,ilev,pucov,pvcov,pteta,
     &     ztfi,zplay,zplev,
     &     nbteta,theta,PVteta)
      use dimens_m
      use paramet_m
      use comconst
      use disvert_m
      use comgeom
      IMPLICIT none

c=======================================================================
c
c   Auteur:  I. Musat
c   -------
c
c   Objet:
c   ------
c
c    *******************************************************************
c    Calcul de la vorticite potentielle PVteta sur des iso-theta selon
c    la methodologie du NCEP/NCAR :
c    1) on calcule la stabilite statique N**2=g/T*(dT/dz+g/cp) sur les
c       niveaux du modele => N2
c    2) on interpole les vents, la temperature et le N**2 sur des isentropes
c       (en fait sur des iso-theta) lineairement en log(theta) =>
c       ucovteta, vcovteta, N2teta
c    3) on calcule la vorticite absolue sur des iso-theta => vorateta
c    4) on calcule la densite rho sur des iso-theta => rhoteta 
c
c       rhoteta = (T/theta)**(cp/R)*p0/(R*T)
c
c    5) on calcule la vorticite potentielle sur des iso-theta => PVteta
c
c       PVteta = (vorateta * N2 * theta)/(g * rhoteta) ! en PVU
c
c       NB: 1PVU=10**(-6) K*m**2/(s * kg)
c
c       PVteta =  vorateta * N2/(g**2 * rhoteta) ! en 1/(Pa*s)
c
c
c    *******************************************************************
c
c
c     Variables d'entree : ilon,ilev,pucov,pvcov,pteta,ztfi,zplay,zplev,nbteta,theta
c                       -> sur la grille dynamique
c     Variable de sortie : PVteta
c                       -> sur la grille physique 
c=======================================================================

c
c variables Input
c
      INTEGER ilon
      integer, intent(in):: ilev
      REAL, intent(in):: pvcov(iip1,jjm,ilev)
      REAL, intent(in):: pucov(iip1,jjp1,ilev)
      REAL, intent(in):: pteta(iip1,jjp1,ilev)
      REAL ztfi(ilon,ilev)
      REAL, intent(in):: zplay(ilon,ilev), zplev(ilon,ilev+1)
      INTEGER nbteta
      REAL theta(nbteta)
c
c variable Output
c
      REAL PVteta(ilon,nbteta)
c
c variables locales
c
      INTEGER i, j, l, ig0
      REAL SSUM
      REAL teta(ilon, ilev)
      REAL ptetau(ip1jmp1, ilev), ptetav(ip1jm, ilev)
      REAL ucovteta(ip1jmp1,ilev), vcovteta(ip1jm,ilev)
      REAL N2(ilon,ilev-1), N2teta(ilon,nbteta)
      REAL ztfiteta(ilon,nbteta)
      REAL rhoteta(ilon,nbteta)
      REAL vorateta(iip1,jjm,nbteta)
      REAL voratetafi(ilon,nbteta), vorpol(iim)
c
c
c projection teta sur la grille physique
c
      DO l=1,llm
       teta(1,l)   =  pteta(1,1,l)
       ig0         = 2
       DO j = 2, jjm
        DO i = 1, iim
         teta(ig0,l)    = pteta(i,j,l)
         ig0            = ig0 + 1
        ENDDO
       ENDDO
       teta(ig0,l)    = pteta(1,jjp1,l)
      ENDDO
c
c calcul pteta sur les grilles U et V
c
      DO l=1, llm
       DO j=1, jjp1
        DO i=1, iip1
         ig0=i+(j-1)*iip1
         ptetau(ig0,l)=pteta(i,j,l)
        ENDDO !i
       ENDDO !j
       DO j=1, jjm
        DO i=1, iip1
         ig0=i+(j-1)*iip1
         ptetav(ig0,l)=0.5*(pteta(i,j,l)+pteta(i,j+1,l))
        ENDDO !i
       ENDDO !j
      ENDDO !l
c
c projection pucov, pvcov sur une surface de theta constante
c
      DO l=1, nbteta
cIM 1rout CALL tetaleveli1j1(ip1jmp1,llm,.true.,ptetau,theta(l),
       CALL tetalevel(ip1jmp1,llm,.true.,ptetau,theta(l),
     .                pucov,ucovteta(:,l))
cIM 1rout CALL tetaleveli1j(ip1jm,llm,.true.,ptetav,theta(l),
       CALL tetalevel(ip1jm,llm,.true.,ptetav,theta(l),
     .                pvcov,vcovteta(:,l))
      ENDDO !l
c
c calcul vorticite absolue sur une iso-theta : vorateta
c
      CALL tourabs(nbteta,vcovteta,ucovteta,vorateta)
c
c projection vorateta sur la grille physique => voratetafi
c
      DO l=1,nbteta
       DO j=2,jjm
        ig0=1+(j-2)*iim
        DO i=1,iim
           voratetafi(ig0+i+1,l)
     &          = vorateta( i ,j-1,l) * alpha4_2d(i+1,j) +
     &          vorateta(i+1,j-1,l) * alpha1_2d(i+1,j) +
     &          vorateta(i  ,j  ,l) * alpha3_2d(i+1,j) +
     &          vorateta(i+1,j  ,l) * alpha2_2d(i+1,j)
        ENDDO
        voratetafi(ig0 +1,l) = voratetafi(ig0 +1+ iim,l)
       ENDDO
      ENDDO
c
      DO l=1,nbteta
       DO i=1,iim
        vorpol(i)  = vorateta(i,1,l)*aire_2d(i,1)
       ENDDO
       voratetafi(1,l)= SSUM(iim,vorpol,1)/apoln
      ENDDO
c
      DO l=1,nbteta
       DO i=1,iim
        vorpol(i)  = vorateta(i,jjm,l)* aire_2d(i,jjm +1)
       ENDDO
       voratetafi(ilon,l)= SSUM(iim,vorpol,1)/apols
      ENDDO
c 
c calcul N**2 sur la grille physique => N2
c
      DO l=1, llm-1 
       DO i=1, ilon
        N2(i,l) = (g**2 * zplay(i,l) * 
     &            (ztfi(i,l+1)-ztfi(i,l)) )/
     &            (R*ztfi(i,l)*ztfi(i,l)*
     &            (zplev(i,l)-zplev(i,l+1)) )+
     &            (g**2)/(ztfi(i,l)*CPP)
       ENDDO !i
      ENDDO !l
c
c calcul N2 sur une iso-theta => N2teta 
c
      DO l=1, nbteta
       CALL tetalevel(ilon,llm-1,.true.,teta,theta(l),
     &                N2,N2teta(:,l))
       CALL tetalevel(ilon,llm,.true.,teta,theta(l),
     &                ztfi,ztfiteta(:,l))
      ENDDO !l=1, nbteta
c
c calcul rho et PV sur une iso-theta : rhoteta, PVteta
c
      DO l=1, nbteta
       DO i=1, ilon
        rhoteta(i,l)=(ztfiteta(i,l)/theta(l))**(CPP/R)*
     &  (preff/(R*ztfiteta(i,l)))
c
c PVteta en PVU
c
        PVteta(i,l)=(theta(l)*g*voratetafi(i,l)*N2teta(i,l))/
     &              (g**2*rhoteta(i,l))
c
c PVteta en 1/(Pa*s)
c
        PVteta(i,l)=(voratetafi(i,l)*N2teta(i,l))/
     &              (g**2*rhoteta(i,l))
       ENDDO !i
      ENDDO !l
c
      RETURN
      END 
1	guez	3	SUBROUTINE PVtheta(ilon,ilev,pucov,pvcov,pteta,
2			& ztfi,zplay,zplev,
3			& nbteta,theta,PVteta)
4			use dimens_m
5			use paramet_m
6			use comconst
7	guez	66	use disvert_m
8	guez	3	use comgeom
9			IMPLICIT none
10
11			c=======================================================================
12			c
13			c Auteur: I. Musat
14			c -------
15			c
16			c Objet:
17			c ------
18			c
19			c *******************************************************************
20			c Calcul de la vorticite potentielle PVteta sur des iso-theta selon
21			c la methodologie du NCEP/NCAR :
22			c 1) on calcule la stabilite statique N*2=g/T(dT/dz+g/cp) sur les
23			c niveaux du modele => N2
24			c 2) on interpole les vents, la temperature et le N**2 sur des isentropes
25			c (en fait sur des iso-theta) lineairement en log(theta) =>
26			c ucovteta, vcovteta, N2teta
27			c 3) on calcule la vorticite absolue sur des iso-theta => vorateta
28			c 4) on calcule la densite rho sur des iso-theta => rhoteta
29			c
30			c rhoteta = (T/theta)*(cp/R)p0/(R*T)
31			c
32			c 5) on calcule la vorticite potentielle sur des iso-theta => PVteta
33			c
34			c PVteta = (vorateta * N2 * theta)/(g * rhoteta) ! en PVU
35			c
36			c NB: 1PVU=10*(-6) Km*2/(s kg)
37			c
38			c PVteta = vorateta * N2/(g*2 rhoteta) ! en 1/(Pa*s)
39			c
40			c
41			c *******************************************************************
42			c
43			c
44			c Variables d'entree : ilon,ilev,pucov,pvcov,pteta,ztfi,zplay,zplev,nbteta,theta
45			c -> sur la grille dynamique
46			c Variable de sortie : PVteta
47			c -> sur la grille physique
48			c=======================================================================
49
50			c
51			c variables Input
52			c
53			INTEGER ilon
54			integer, intent(in):: ilev
55	guez	71	REAL, intent(in):: pvcov(iip1,jjm,ilev)
56	guez	70	REAL, intent(in):: pucov(iip1,jjp1,ilev)
57	guez	44	REAL, intent(in):: pteta(iip1,jjp1,ilev)
58	guez	3	REAL ztfi(ilon,ilev)
59	guez	10	REAL, intent(in):: zplay(ilon,ilev), zplev(ilon,ilev+1)
60	guez	3	INTEGER nbteta
61			REAL theta(nbteta)
62			c
63			c variable Output
64			c
65			REAL PVteta(ilon,nbteta)
66			c
67			c variables locales
68			c
69			INTEGER i, j, l, ig0
70			REAL SSUM
71			REAL teta(ilon, ilev)
72			REAL ptetau(ip1jmp1, ilev), ptetav(ip1jm, ilev)
73			REAL ucovteta(ip1jmp1,ilev), vcovteta(ip1jm,ilev)
74			REAL N2(ilon,ilev-1), N2teta(ilon,nbteta)
75			REAL ztfiteta(ilon,nbteta)
76			REAL rhoteta(ilon,nbteta)
77			REAL vorateta(iip1,jjm,nbteta)
78			REAL voratetafi(ilon,nbteta), vorpol(iim)
79			c
80			c
81			c projection teta sur la grille physique
82			c
83			DO l=1,llm
84			teta(1,l) = pteta(1,1,l)
85			ig0 = 2
86			DO j = 2, jjm
87			DO i = 1, iim
88			teta(ig0,l) = pteta(i,j,l)
89			ig0 = ig0 + 1
90			ENDDO
91			ENDDO
92			teta(ig0,l) = pteta(1,jjp1,l)
93			ENDDO
94			c
95			c calcul pteta sur les grilles U et V
96			c
97			DO l=1, llm
98			DO j=1, jjp1
99			DO i=1, iip1
100			ig0=i+(j-1)*iip1
101			ptetau(ig0,l)=pteta(i,j,l)
102			ENDDO !i
103			ENDDO !j
104			DO j=1, jjm
105			DO i=1, iip1
106			ig0=i+(j-1)*iip1
107			ptetav(ig0,l)=0.5*(pteta(i,j,l)+pteta(i,j+1,l))
108			ENDDO !i
109			ENDDO !j
110			ENDDO !l
111			c
112			c projection pucov, pvcov sur une surface de theta constante
113			c
114			DO l=1, nbteta
115			cIM 1rout CALL tetaleveli1j1(ip1jmp1,llm,.true.,ptetau,theta(l),
116			CALL tetalevel(ip1jmp1,llm,.true.,ptetau,theta(l),
117			. pucov,ucovteta(:,l))
118			cIM 1rout CALL tetaleveli1j(ip1jm,llm,.true.,ptetav,theta(l),
119			CALL tetalevel(ip1jm,llm,.true.,ptetav,theta(l),
120			. pvcov,vcovteta(:,l))
121			ENDDO !l
122			c
123			c calcul vorticite absolue sur une iso-theta : vorateta
124			c
125			CALL tourabs(nbteta,vcovteta,ucovteta,vorateta)
126			c
127			c projection vorateta sur la grille physique => voratetafi
128			c
129			DO l=1,nbteta
130			DO j=2,jjm
131			ig0=1+(j-2)*iim
132			DO i=1,iim
133			voratetafi(ig0+i+1,l)
134			& = vorateta( i ,j-1,l) * alpha4_2d(i+1,j) +
135			& vorateta(i+1,j-1,l) * alpha1_2d(i+1,j) +
136			& vorateta(i ,j ,l) * alpha3_2d(i+1,j) +
137			& vorateta(i+1,j ,l) * alpha2_2d(i+1,j)
138			ENDDO
139			voratetafi(ig0 +1,l) = voratetafi(ig0 +1+ iim,l)
140			ENDDO
141			ENDDO
142			c
143			DO l=1,nbteta
144			DO i=1,iim
145			vorpol(i) = vorateta(i,1,l)*aire_2d(i,1)
146			ENDDO
147			voratetafi(1,l)= SSUM(iim,vorpol,1)/apoln
148			ENDDO
149			c
150			DO l=1,nbteta
151			DO i=1,iim
152			vorpol(i) = vorateta(i,jjm,l)* aire_2d(i,jjm +1)
153			ENDDO
154			voratetafi(ilon,l)= SSUM(iim,vorpol,1)/apols
155			ENDDO
156			c
157			c calcul N**2 sur la grille physique => N2
158			c
159			DO l=1, llm-1
160			DO i=1, ilon
161			N2(i,l) = (g*2 zplay(i,l) *
162			& (ztfi(i,l+1)-ztfi(i,l)) )/
163			& (Rztfi(i,l)ztfi(i,l)*
164			& (zplev(i,l)-zplev(i,l+1)) )+
165			& (g*2)/(ztfi(i,l)CPP)
166			ENDDO !i
167			ENDDO !l
168			c
169			c calcul N2 sur une iso-theta => N2teta
170			c
171			DO l=1, nbteta
172			CALL tetalevel(ilon,llm-1,.true.,teta,theta(l),
173			& N2,N2teta(:,l))
174			CALL tetalevel(ilon,llm,.true.,teta,theta(l),
175			& ztfi,ztfiteta(:,l))
176			ENDDO !l=1, nbteta
177			c
178			c calcul rho et PV sur une iso-theta : rhoteta, PVteta
179			c
180			DO l=1, nbteta
181			DO i=1, ilon
182			rhoteta(i,l)=(ztfiteta(i,l)/theta(l))*(CPP/R)
183			& (preff/(R*ztfiteta(i,l)))
184			c
185			c PVteta en PVU
186			c
187			PVteta(i,l)=(theta(l)gvoratetafi(i,l)*N2teta(i,l))/
188			& (g*2rhoteta(i,l))
189			c
190			c PVteta en 1/(Pa*s)
191			c
192			PVteta(i,l)=(voratetafi(i,l)*N2teta(i,l))/
193			& (g*2rhoteta(i,l))
194			ENDDO !i
195			ENDDO !l
196			c
197			RETURN
198			END