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Wed Feb 27 13:16:39 2008 UTC (16 years, 2 months ago) by guez
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1 guez 3 !
2     ! $Header: /home/cvsroot/LMDZ4/libf/dyn3d/bilan_dyn.F,v 1.5 2005/03/16 10:12:17 fairhead Exp $
3     !
4     SUBROUTINE bilan_dyn (ntrac,dt_app,dt_cum,
5     s ps,masse,pk,flux_u,flux_v,teta,phi,ucov,vcov,trac)
6    
7     c AFAIRE
8     c Prevoir en champ nq+1 le diagnostique de l'energie
9     c en faisant Qzon=Cv T + L * ...
10     c vQ..A=Cp T + L * ...
11    
12     USE IOIPSL
13    
14     use dimens_m
15     use paramet_m
16     use comconst
17     use comvert
18     use comgeom, only: constang_2d, cu_2d, cv_2d, rlatv
19     use temps
20     use iniprint
21     use inigrads_m, only: inigrads
22    
23     IMPLICIT NONE
24    
25    
26     c====================================================================
27     c
28     c Sous-programme consacre à des diagnostics dynamiques de base
29     c
30     c
31     c De facon generale, les moyennes des scalaires Q sont ponderees par
32     c la masse.
33     c
34     c Les flux de masse sont eux simplement moyennes.
35     c
36     c====================================================================
37    
38     c Arguments :
39     c ===========
40    
41     integer ntrac
42     real dt_app,dt_cum
43     real ps(iip1,jjp1)
44     real masse(iip1,jjp1,llm),pk(iip1,jjp1,llm)
45     real flux_u(iip1,jjp1,llm)
46     real flux_v(iip1,jjm,llm)
47     real teta(iip1,jjp1,llm)
48     real phi(iip1,jjp1,llm)
49     real ucov(iip1,jjp1,llm)
50     real vcov(iip1,jjm,llm)
51     real trac(iip1,jjp1,llm,ntrac)
52    
53     c Local :
54     c =======
55    
56     integer icum,ncum
57     logical first
58     real zz,zqy,zfactv(jjm,llm)
59    
60     integer nQ
61     parameter (nQ=7)
62    
63    
64     cym character*6 nom(nQ)
65     cym character*6 unites(nQ)
66     character*6,save :: nom(nQ)
67     character*6,save :: unites(nQ)
68    
69     character*10 file
70     integer ifile
71     parameter (ifile=4)
72    
73     integer itemp,igeop,iecin,iang,iu,iovap,iun
74     integer i_sortie
75    
76     save first,icum,ncum
77     save itemp,igeop,iecin,iang,iu,iovap,iun
78     save i_sortie
79    
80     real time
81     integer itau
82     save time,itau
83     data time,itau/0.,0/
84    
85     data first/.true./
86     data itemp,igeop,iecin,iang,iu,iovap,iun/1,2,3,4,5,6,7/
87     data i_sortie/1/
88    
89     real ww
90    
91     c variables dynamiques intermédiaires
92     REAL vcont(iip1,jjm,llm),ucont(iip1,jjp1,llm)
93     REAL ang(iip1,jjp1,llm),unat(iip1,jjp1,llm)
94     REAL massebx(iip1,jjp1,llm),masseby(iip1,jjm,llm)
95     REAL vorpot(iip1,jjm,llm)
96     REAL w(iip1,jjp1,llm),ecin(iip1,jjp1,llm),convm(iip1,jjp1,llm)
97     REAL bern(iip1,jjp1,llm)
98    
99     c champ contenant les scalaires advectés.
100     real Q(iip1,jjp1,llm,nQ)
101    
102     c champs cumulés
103     real ps_cum(iip1,jjp1)
104     real masse_cum(iip1,jjp1,llm)
105     real flux_u_cum(iip1,jjp1,llm)
106     real flux_v_cum(iip1,jjm,llm)
107     real Q_cum(iip1,jjp1,llm,nQ)
108     real flux_uQ_cum(iip1,jjp1,llm,nQ)
109     real flux_vQ_cum(iip1,jjm,llm,nQ)
110     real flux_wQ_cum(iip1,jjp1,llm,nQ)
111     real dQ(iip1,jjp1,llm,nQ)
112    
113     save ps_cum,masse_cum,flux_u_cum,flux_v_cum
114     save Q_cum,flux_uQ_cum,flux_vQ_cum
115    
116     c champs de tansport en moyenne zonale
117     integer ntr,itr
118     parameter (ntr=5)
119    
120     cym character*10 znom(ntr,nQ)
121     cym character*20 znoml(ntr,nQ)
122     cym character*10 zunites(ntr,nQ)
123     character*10,save :: znom(ntr,nQ)
124     character*20,save :: znoml(ntr,nQ)
125     character*10,save :: zunites(ntr,nQ)
126    
127     integer iave,itot,immc,itrs,istn
128     data iave,itot,immc,itrs,istn/1,2,3,4,5/
129     character*3 ctrs(ntr)
130     data ctrs/' ','TOT','MMC','TRS','STN'/
131    
132     real zvQ(jjm,llm,ntr,nQ),zvQtmp(jjm,llm)
133     real zavQ(jjm,ntr,nQ),psiQ(jjm,llm+1,nQ)
134     real zmasse(jjm,llm),zamasse(jjm)
135    
136     real zv(jjm,llm),psi(jjm,llm+1)
137    
138     integer i,j,l,iQ
139    
140    
141     c Initialisation du fichier contenant les moyennes zonales.
142     c ---------------------------------------------------------
143    
144     character*10 infile
145    
146     integer fileid
147     integer thoriid, zvertiid
148     save fileid
149    
150     integer ndex3d(jjm*llm)
151    
152     C Variables locales
153     C
154     integer tau0
155     real zjulian
156     character*3 str
157     character*10 ctrac
158     integer ii,jj
159     integer zan, dayref
160     C
161     real rlong(jjm),rlatg(jjm)
162    
163     !!print *, "Call sequence information: bilan_dyn"
164    
165     c=====================================================================
166     c Initialisation
167     c=====================================================================
168    
169     time=time+dt_app
170     itau=itau+1
171    
172     if (first) then
173    
174    
175     icum=0
176     c initialisation des fichiers
177     first=.false.
178     c ncum est la frequence de stokage en pas de temps
179     ncum=dt_cum/dt_app
180     if (abs(ncum*dt_app-dt_cum).gt.1.e-5*dt_app) then
181     WRITE(lunout,*)
182     . 'Pb : le pas de cumule doit etre multiple du pas'
183     WRITE(lunout,*)'dt_app=',dt_app
184     WRITE(lunout,*)'dt_cum=',dt_cum
185     stop
186     endif
187    
188     if (i_sortie.eq.1) then
189     file='dynzon'
190     call inigrads(ifile
191     s ,(/0./),180./pi,0.,0.,rlatv,-90.,90.,180./pi
192     s ,presnivs,1.
193     s ,dt_cum,file,'dyn_zon ')
194     endif
195    
196     nom(itemp)='T'
197     nom(igeop)='gz'
198     nom(iecin)='K'
199     nom(iang)='ang'
200     nom(iu)='u'
201     nom(iovap)='ovap'
202     nom(iun)='un'
203    
204     unites(itemp)='K'
205     unites(igeop)='m2/s2'
206     unites(iecin)='m2/s2'
207     unites(iang)='ang'
208     unites(iu)='m/s'
209     unites(iovap)='kg/kg'
210     unites(iun)='un'
211    
212    
213     c Initialisation du fichier contenant les moyennes zonales.
214     c ---------------------------------------------------------
215    
216     infile='dynzon'
217    
218     zan = annee_ref
219     dayref = day_ref
220     CALL ymds2ju(zan, 1, dayref, 0.0, zjulian)
221     tau0 = itau_dyn
222    
223     rlong=0.
224     rlatg=rlatv*180./pi
225    
226     call histbeg_totreg(infile, 1, rlong(:1), jjm, rlatg,
227     . 1, 1, 1, jjm,
228     . tau0, zjulian, dt_cum, thoriid, fileid)
229    
230     C
231     C Appel a histvert pour la grille verticale
232     C
233     call histvert(fileid, 'presnivs', 'Niveaux sigma','mb',
234     . llm, presnivs, zvertiid)
235     C
236     C Appels a histdef pour la definition des variables a sauvegarder
237     do iQ=1,nQ
238     do itr=1,ntr
239     if(itr.eq.1) then
240     znom(itr,iQ)=nom(iQ)
241     znoml(itr,iQ)=nom(iQ)
242     zunites(itr,iQ)=unites(iQ)
243     else
244     znom(itr,iQ)=ctrs(itr)//'v'//nom(iQ)
245     znoml(itr,iQ)='transport : v * '//nom(iQ)//' '//ctrs(itr)
246     zunites(itr,iQ)='m/s * '//unites(iQ)
247     endif
248     enddo
249     enddo
250    
251     c Declarations des champs avec dimension verticale
252     c print*,'1HISTDEF'
253     do iQ=1,nQ
254     do itr=1,ntr
255     IF (prt_level > 5)
256     . WRITE(lunout,*)'var ',itr,iQ
257     . ,znom(itr,iQ),znoml(itr,iQ),zunites(itr,iQ)
258     call histdef(fileid,znom(itr,iQ),znoml(itr,iQ),
259     . zunites(itr,iQ),1,jjm,thoriid,llm,1,llm,zvertiid,
260     . 32,'ave(X)',dt_cum,dt_cum)
261     enddo
262     c Declarations pour les fonctions de courant
263     c print*,'2HISTDEF'
264     call histdef(fileid,'psi'//nom(iQ)
265     . ,'stream fn. '//znoml(itot,iQ),
266     . zunites(itot,iQ),1,jjm,thoriid,llm,1,llm,zvertiid,
267     . 32,'ave(X)',dt_cum,dt_cum)
268     enddo
269    
270    
271     c Declarations pour les champs de transport d'air
272     c print*,'3HISTDEF'
273     call histdef(fileid, 'masse', 'masse',
274     . 'kg', 1, jjm, thoriid, llm, 1, llm, zvertiid,
275     . 32, 'ave(X)', dt_cum, dt_cum)
276     call histdef(fileid, 'v', 'v',
277     . 'm/s', 1, jjm, thoriid, llm, 1, llm, zvertiid,
278     . 32, 'ave(X)', dt_cum, dt_cum)
279     c Declarations pour les fonctions de courant
280     c print*,'4HISTDEF'
281     call histdef(fileid,'psi','stream fn. MMC ','mega t/s',
282     . 1,jjm,thoriid,llm,1,llm,zvertiid,
283     . 32,'ave(X)',dt_cum,dt_cum)
284    
285    
286     c Declaration des champs 1D de transport en latitude
287     c print*,'5HISTDEF'
288     do iQ=1,nQ
289     do itr=2,ntr
290     call histdef(fileid,'a'//znom(itr,iQ),znoml(itr,iQ),
291     . zunites(itr,iQ),1,jjm,thoriid,1,1,1,-99,
292     . 32,'ave(X)',dt_cum,dt_cum)
293     enddo
294     enddo
295    
296    
297     c print*,'8HISTDEF'
298     CALL histend(fileid)
299    
300    
301     endif
302    
303    
304     c=====================================================================
305     c Calcul des champs dynamiques
306     c ----------------------------
307    
308     c énergie cinétique
309     ucont(:,:,:)=0
310     CALL covcont(llm,ucov,vcov,ucont,vcont)
311     CALL enercin(vcov,ucov,vcont,ucont,ecin)
312    
313     c moment cinétique
314     do l=1,llm
315     ang(:,:,l)=ucov(:,:,l)+constang_2d(:,:)
316     unat(:,:,l)=ucont(:,:,l)*cu_2d(:,:)
317     enddo
318    
319     Q(:,:,:,itemp)=teta(:,:,:)*pk(:,:,:)/cpp
320     Q(:,:,:,igeop)=phi(:,:,:)
321     Q(:,:,:,iecin)=ecin(:,:,:)
322     Q(:,:,:,iang)=ang(:,:,:)
323     Q(:,:,:,iu)=unat(:,:,:)
324     Q(:,:,:,iovap)=trac(:,:,:,1)
325     Q(:,:,:,iun)=1.
326    
327    
328     c=====================================================================
329     c Cumul
330     c=====================================================================
331     c
332     if(icum.EQ.0) then
333     ps_cum=0.
334     masse_cum=0.
335     flux_u_cum=0.
336     flux_v_cum=0.
337     Q_cum=0.
338     flux_vQ_cum=0.
339     flux_uQ_cum=0.
340     endif
341    
342     IF (prt_level > 5)
343     . WRITE(lunout,*)'dans bilan_dyn ',icum,'->',icum+1
344     icum=icum+1
345    
346     c accumulation des flux de masse horizontaux
347     ps_cum=ps_cum+ps
348     masse_cum=masse_cum+masse
349     flux_u_cum=flux_u_cum+flux_u
350     flux_v_cum=flux_v_cum+flux_v
351     do iQ=1,nQ
352     Q_cum(:,:,:,iQ)=Q_cum(:,:,:,iQ)+Q(:,:,:,iQ)*masse(:,:,:)
353     enddo
354    
355     c=====================================================================
356     c FLUX ET TENDANCES
357     c=====================================================================
358    
359     c Flux longitudinal
360     c -----------------
361     do iQ=1,nQ
362     do l=1,llm
363     do j=1,jjp1
364     do i=1,iim
365     flux_uQ_cum(i,j,l,iQ)=flux_uQ_cum(i,j,l,iQ)
366     s +flux_u(i,j,l)*0.5*(Q(i,j,l,iQ)+Q(i+1,j,l,iQ))
367     enddo
368     flux_uQ_cum(iip1,j,l,iQ)=flux_uQ_cum(1,j,l,iQ)
369     enddo
370     enddo
371     enddo
372    
373     c flux méridien
374     c -------------
375     do iQ=1,nQ
376     do l=1,llm
377     do j=1,jjm
378     do i=1,iip1
379     flux_vQ_cum(i,j,l,iQ)=flux_vQ_cum(i,j,l,iQ)
380     s +flux_v(i,j,l)*0.5*(Q(i,j,l,iQ)+Q(i,j+1,l,iQ))
381     enddo
382     enddo
383     enddo
384     enddo
385    
386    
387     c tendances
388     c ---------
389    
390     c convergence horizontale
391     call convflu(flux_uQ_cum,flux_vQ_cum,llm*nQ,dQ)
392    
393     c calcul de la vitesse verticale
394     call convmas(flux_u_cum,flux_v_cum,convm)
395     CALL vitvert(convm,w)
396    
397     do iQ=1,nQ
398     do l=1,llm-1
399     do j=1,jjp1
400     do i=1,iip1
401     ww=-0.5*w(i,j,l+1)*(Q(i,j,l,iQ)+Q(i,j,l+1,iQ))
402     dQ(i,j,l ,iQ)=dQ(i,j,l ,iQ)-ww
403     dQ(i,j,l+1,iQ)=dQ(i,j,l+1,iQ)+ww
404     enddo
405     enddo
406     enddo
407     enddo
408     IF (prt_level > 5)
409     . WRITE(lunout,*)'Apres les calculs fait a chaque pas'
410     c=====================================================================
411     c PAS DE TEMPS D'ECRITURE
412     c=====================================================================
413     if (icum.eq.ncum) then
414     c=====================================================================
415    
416     IF (prt_level > 5)
417     . WRITE(lunout,*)'Pas d ecriture'
418    
419     c Normalisation
420     do iQ=1,nQ
421     Q_cum(:,:,:,iQ)=Q_cum(:,:,:,iQ)/masse_cum(:,:,:)
422     enddo
423     zz=1./float(ncum)
424     ps_cum=ps_cum*zz
425     masse_cum=masse_cum*zz
426     flux_u_cum=flux_u_cum*zz
427     flux_v_cum=flux_v_cum*zz
428     flux_uQ_cum=flux_uQ_cum*zz
429     flux_vQ_cum=flux_vQ_cum*zz
430     dQ=dQ*zz
431    
432    
433     c A retravailler eventuellement
434     c division de dQ par la masse pour revenir aux bonnes grandeurs
435     do iQ=1,nQ
436     dQ(:,:,:,iQ)=dQ(:,:,:,iQ)/masse_cum(:,:,:)
437     enddo
438    
439     c=====================================================================
440     c Transport méridien
441     c=====================================================================
442    
443     c cumul zonal des masses des mailles
444     c ----------------------------------
445     zv=0.
446     zmasse=0.
447     call massbar(masse_cum,massebx,masseby)
448     do l=1,llm
449     do j=1,jjm
450     do i=1,iim
451     zmasse(j,l)=zmasse(j,l)+masseby(i,j,l)
452     zv(j,l)=zv(j,l)+flux_v_cum(i,j,l)
453     enddo
454     zfactv(j,l)=cv_2d(1,j)/zmasse(j,l)
455     enddo
456     enddo
457    
458     c print*,'3OK'
459     c --------------------------------------------------------------
460     c calcul de la moyenne zonale du transport :
461     c ------------------------------------------
462     c
463     c --
464     c TOT : la circulation totale [ vq ]
465     c
466     c - -
467     c MMC : mean meridional circulation [ v ] [ q ]
468     c
469     c ---- -- - -
470     c TRS : transitoires [ v'q'] = [ vq ] - [ v q ]
471     c
472     c - * - * - - - -
473     c STT : stationaires [ v q ] = [ v q ] - [ v ] [ q ]
474     c
475     c - -
476     c on utilise aussi l'intermediaire TMP : [ v q ]
477     c
478     c la variable zfactv transforme un transport meridien cumule
479     c en kg/s * unte-du-champ-transporte en m/s * unite-du-champ-transporte
480     c
481     c --------------------------------------------------------------
482    
483    
484     c ----------------------------------------
485     c Transport dans le plan latitude-altitude
486     c ----------------------------------------
487    
488     zvQ=0.
489     psiQ=0.
490     do iQ=1,nQ
491     zvQtmp=0.
492     do l=1,llm
493     do j=1,jjm
494     c print*,'j,l,iQ=',j,l,iQ
495     c Calcul des moyennes zonales du transort total et de zvQtmp
496     do i=1,iim
497     zvQ(j,l,itot,iQ)=zvQ(j,l,itot,iQ)
498     s +flux_vQ_cum(i,j,l,iQ)
499     zqy= 0.5*(Q_cum(i,j,l,iQ)*masse_cum(i,j,l)+
500     s Q_cum(i,j+1,l,iQ)*masse_cum(i,j+1,l))
501     zvQtmp(j,l)=zvQtmp(j,l)+flux_v_cum(i,j,l)*zqy
502     s /(0.5*(masse_cum(i,j,l)+masse_cum(i,j+1,l)))
503     zvQ(j,l,iave,iQ)=zvQ(j,l,iave,iQ)+zqy
504     enddo
505     c print*,'aOK'
506     c Decomposition
507     zvQ(j,l,iave,iQ)=zvQ(j,l,iave,iQ)/zmasse(j,l)
508     zvQ(j,l,itot,iQ)=zvQ(j,l,itot,iQ)*zfactv(j,l)
509     zvQtmp(j,l)=zvQtmp(j,l)*zfactv(j,l)
510     zvQ(j,l,immc,iQ)=zv(j,l)*zvQ(j,l,iave,iQ)*zfactv(j,l)
511     zvQ(j,l,itrs,iQ)=zvQ(j,l,itot,iQ)-zvQtmp(j,l)
512     zvQ(j,l,istn,iQ)=zvQtmp(j,l)-zvQ(j,l,immc,iQ)
513     enddo
514     enddo
515     c fonction de courant meridienne pour la quantite Q
516     do l=llm,1,-1
517     do j=1,jjm
518     psiQ(j,l,iQ)=psiQ(j,l+1,iQ)+zvQ(j,l,itot,iQ)
519     enddo
520     enddo
521     enddo
522    
523     c fonction de courant pour la circulation meridienne moyenne
524     psi=0.
525     do l=llm,1,-1
526     do j=1,jjm
527     psi(j,l)=psi(j,l+1)+zv(j,l)
528     zv(j,l)=zv(j,l)*zfactv(j,l)
529     enddo
530     enddo
531    
532     c print*,'4OK'
533     c sorties proprement dites
534     if (i_sortie.eq.1) then
535     do iQ=1,nQ
536     do itr=1,ntr
537     call histwrite(fileid,znom(itr,iQ),itau,zvQ(:,:,itr,iQ)
538     s ,jjm*llm,ndex3d)
539     enddo
540     call histwrite(fileid,'psi'//nom(iQ),itau,psiQ(:,1:llm,iQ)
541     s ,jjm*llm,ndex3d)
542     enddo
543    
544     call histwrite(fileid,'masse',itau,zmasse
545     s ,jjm*llm,ndex3d)
546     call histwrite(fileid,'v',itau,zv
547     s ,jjm*llm,ndex3d)
548     psi=psi*1.e-9
549     call histwrite(fileid,'psi',itau,psi(:,1:llm),jjm*llm,ndex3d)
550    
551     endif
552    
553    
554     c -----------------
555     c Moyenne verticale
556     c -----------------
557    
558     zamasse=0.
559     do l=1,llm
560     zamasse(:)=zamasse(:)+zmasse(:,l)
561     enddo
562     zavQ=0.
563     do iQ=1,nQ
564     do itr=2,ntr
565     do l=1,llm
566     zavQ(:,itr,iQ)=zavQ(:,itr,iQ)+zvQ(:,l,itr,iQ)*zmasse(:,l)
567     enddo
568     zavQ(:,itr,iQ)=zavQ(:,itr,iQ)/zamasse(:)
569     call histwrite(fileid,'a'//znom(itr,iQ),itau,zavQ(:,itr,iQ)
570     s ,jjm*llm,ndex3d)
571     enddo
572     enddo
573    
574     c on doit pouvoir tracer systematiquement la fonction de courant.
575    
576     c=====================================================================
577     c/////////////////////////////////////////////////////////////////////
578     icum=0 !///////////////////////////////////////
579     endif ! icum.eq.ncum !///////////////////////////////////////
580     c/////////////////////////////////////////////////////////////////////
581     c=====================================================================
582    
583     return
584     end

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