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	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	use disvert_m
8	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	REAL, intent(in):: pvcov(iip1,jjm,ilev)
56	REAL, intent(in):: pucov(iip1,jjp1,ilev)
57	REAL, intent(in):: pteta(iip1,jjp1,ilev)
58	REAL ztfi(ilon,ilev)
59	REAL, intent(in):: zplay(ilon,ilev), zplev(ilon,ilev+1)
60	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