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revision 26 by guez, Tue Mar 9 15:27:15 2010 UTC revision 47 by guez, Fri Jul 1 15:00:48 2011 UTC
# Line 6  contains Line 6  contains
6    
7    SUBROUTINE leapfrog(ucov, vcov, teta, ps, masse, phis, q, time_0)    SUBROUTINE leapfrog(ucov, vcov, teta, ps, masse, phis, q, time_0)
8    
9      ! From dyn3d/leapfrog.F, version 1.6 2005/04/13 08:58:34      ! From dyn3d/leapfrog.F, version 1.6, 2005/04/13 08:58:34
10      ! Auteurs: P. Le Van, L. Fairhead, F. Hourdin      ! Authors: P. Le Van, L. Fairhead, F. Hourdin
11        ! Matsuno-leapfrog scheme.
12    
13        use addfi_m, only: addfi
14        use bilan_dyn_m, only: bilan_dyn
15        use caladvtrac_m, only: caladvtrac
16        use caldyn_m, only: caldyn
17      USE calfis_m, ONLY: calfis      USE calfis_m, ONLY: calfis
18      USE com_io_dyn, ONLY: histaveid      USE com_io_dyn, ONLY: histaveid
19      USE comconst, ONLY: daysec, dtphys, dtvr      USE comconst, ONLY: daysec, dtphys, dtvr
20      USE comgeom, ONLY: aire, apoln, apols      USE comgeom, ONLY: aire_2d, apoln, apols
21      USE comvert, ONLY: ap, bp      USE comvert, ONLY: ap, bp
22      USE conf_gcm_m, ONLY: day_step, iconser, iperiod, iphysiq, &      USE conf_gcm_m, ONLY: day_step, iconser, iperiod, iphysiq, nday, offline, &
23           nday, offline, periodav           periodav
24      USE dimens_m, ONLY: iim, llm, nqmx      USE dimens_m, ONLY: iim, jjm, llm, nqmx
25        use dissip_m, only: dissip
26      USE dynetat0_m, ONLY: day_ini      USE dynetat0_m, ONLY: day_ini
27        use dynredem1_m, only: dynredem1
28      USE exner_hyb_m, ONLY: exner_hyb      USE exner_hyb_m, ONLY: exner_hyb
29        use filtreg_m, only: filtreg
30        use geopot_m, only: geopot
31      USE guide_m, ONLY: guide      USE guide_m, ONLY: guide
32      use inidissip_m, only: idissip      use inidissip_m, only: idissip
33        use integrd_m, only: integrd
34      USE logic, ONLY: iflag_phys, ok_guide      USE logic, ONLY: iflag_phys, ok_guide
35      USE paramet_m, ONLY: iip1, ip1jm, ip1jmp1, jjp1      USE paramet_m, ONLY: ip1jmp1
     USE pression_m, ONLY: pression  
36      USE pressure_var, ONLY: p3d      USE pressure_var, ONLY: p3d
37      USE temps, ONLY: dt, itaufin      USE temps, ONLY: itau_dyn
38    
39      ! Variables dynamiques:      ! Variables dynamiques:
40      REAL vcov(ip1jm, llm), ucov(ip1jmp1, llm) ! vents covariants      REAL, intent(inout):: ucov(ip1jmp1, llm) ! vent covariant
41      REAL teta(ip1jmp1, llm) ! temperature potentielle      REAL, intent(inout):: vcov((iim + 1) * jjm, llm) ! vent covariant
42      REAL ps(ip1jmp1) ! pression au sol, en Pa  
43        REAL, intent(inout):: teta(:, :, :) ! (iim + 1, jjm + 1, llm)
44        ! potential temperature
45    
46        REAL, intent(inout):: ps(:, :) ! (iim + 1, jjm + 1) pression au sol, en Pa
47      REAL masse(ip1jmp1, llm) ! masse d'air      REAL masse(ip1jmp1, llm) ! masse d'air
48      REAL phis(ip1jmp1) ! geopotentiel au sol      REAL phis(ip1jmp1) ! geopotentiel au sol
49      REAL q(ip1jmp1, llm, nqmx) ! mass fractions of advected fields  
50        REAL, intent(inout):: q(:, :, :, :) ! (iim + 1, jjm + 1, llm, nqmx)
51        ! mass fractions of advected fields
52    
53      REAL, intent(in):: time_0      REAL, intent(in):: time_0
54    
55      ! Variables local to the procedure:      ! Variables local to the procedure:
# Line 42  contains Line 57  contains
57      ! Variables dynamiques:      ! Variables dynamiques:
58    
59      REAL pks(ip1jmp1) ! exner au sol      REAL pks(ip1jmp1) ! exner au sol
60      REAL pk(ip1jmp1, llm) ! exner au milieu des couches      REAL pk(iim + 1, jjm + 1, llm) ! exner au milieu des couches
61      REAL pkf(ip1jmp1, llm) ! exner filt.au milieu des couches      REAL pkf(ip1jmp1, llm) ! exner filt.au milieu des couches
62      REAL phi(ip1jmp1, llm) ! geopotential      REAL phi(iim + 1, jjm + 1, llm) ! geopotential
63      REAL w(ip1jmp1, llm) ! vitesse verticale      REAL w(ip1jmp1, llm) ! vitesse verticale
64    
65      ! variables dynamiques intermediaire pour le transport      ! variables dynamiques intermediaire pour le transport
66      REAL pbaru(ip1jmp1, llm), pbarv(ip1jm, llm) !flux de masse      REAL pbaru(ip1jmp1, llm), pbarv((iim + 1) * jjm, llm) !flux de masse
67    
68      ! variables dynamiques au pas - 1      ! variables dynamiques au pas - 1
69      REAL vcovm1(ip1jm, llm), ucovm1(ip1jmp1, llm)      REAL vcovm1((iim + 1) * jjm, llm), ucovm1(ip1jmp1, llm)
70      REAL tetam1(ip1jmp1, llm), psm1(ip1jmp1)      REAL tetam1(iim + 1, jjm + 1, llm), psm1(iim + 1, jjm + 1)
71      REAL massem1(ip1jmp1, llm)      REAL massem1(ip1jmp1, llm)
72    
73      ! tendances dynamiques      ! tendances dynamiques
74      REAL dv(ip1jm, llm), du(ip1jmp1, llm)      REAL dv((iim + 1) * jjm, llm), dudyn(ip1jmp1, llm)
75      REAL dteta(ip1jmp1, llm), dq(ip1jmp1, llm, nqmx), dp(ip1jmp1)      REAL dteta(iim + 1, jjm + 1, llm), dq(ip1jmp1, llm, nqmx), dp(ip1jmp1)
76    
77      ! tendances de la dissipation      ! tendances de la dissipation
78      REAL dvdis(ip1jm, llm), dudis(ip1jmp1, llm)      REAL dvdis((iim + 1) * jjm, llm), dudis(ip1jmp1, llm)
79      REAL dtetadis(ip1jmp1, llm)      REAL dtetadis(iim + 1, jjm + 1, llm)
80    
81      ! tendances physiques      ! tendances physiques
82      REAL dvfi(ip1jm, llm), dufi(ip1jmp1, llm)      REAL dvfi((iim + 1) * jjm, llm), dufi(ip1jmp1, llm)
83      REAL dtetafi(ip1jmp1, llm), dqfi(ip1jmp1, llm, nqmx), dpfi(ip1jmp1)      REAL dtetafi(iim + 1, jjm + 1, llm), dqfi(ip1jmp1, llm, nqmx), dpfi(ip1jmp1)
84    
85      ! variables pour le fichier histoire      ! variables pour le fichier histoire
86    
     REAL tppn(iim), tpps(iim), tpn, tps  
   
87      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
88      INTEGER iday ! jour julien      INTEGER itaufin
89      REAL time ! time of day, as a fraction of day length      REAL time ! time of day, as a fraction of day length
90      real finvmaold(ip1jmp1, llm)      real finvmaold(ip1jmp1, llm)
91      LOGICAL:: lafin=.false.      INTEGER l
     INTEGER ij, l  
   
92      REAL rdayvrai, rdaym_ini      REAL rdayvrai, rdaym_ini
93    
94      ! Variables test conservation energie      ! Variables test conservation energie
95      REAL ecin(ip1jmp1, llm), ecin0(ip1jmp1, llm)      REAL ecin(iim + 1, jjm + 1, llm), ecin0(iim + 1, jjm + 1, llm)
     ! Tendance de la temp. potentiel d (theta) / d t due a la  
     ! tansformation d'energie cinetique en energie thermique  
     ! cree par la dissipation  
     REAL dtetaecdt(ip1jmp1, llm)  
     REAL vcont(ip1jm, llm), ucont(ip1jmp1, llm)  
     CHARACTER*15 ztit  
     INTEGER:: ip_ebil_dyn = 0 ! PRINT level for energy conserv. diag.  
96    
97      logical:: dissip_conservative = .true.      REAL dtetaecdt(iim + 1, jjm + 1, llm)
98      logical forward, leapf, apphys, conser, apdiss      ! tendance de la température potentielle due à la tansformation
99        ! d'énergie cinétique en énergie thermique créée par la dissipation
100    
101        REAL vcont((iim + 1) * jjm, llm), ucont(ip1jmp1, llm)
102        logical leapf
103        real dt
104    
105      !---------------------------------------------------      !---------------------------------------------------
106    
107      print *, "Call sequence information: leapfrog"      print *, "Call sequence information: leapfrog"
108    
109      itaufin = nday * day_step      itaufin = nday * day_step
110      itau = 0      ! "day_step" is a multiple of "iperiod", therefore "itaufin" is one too
111      iday = day_ini  
     time = time_0  
112      dq = 0.      dq = 0.
113    
114      ! On initialise la pression et la fonction d'Exner :      ! On initialise la pression et la fonction d'Exner :
115      CALL pression(ip1jmp1, ap, bp, ps, p3d)      forall (l = 1: llm + 1) p3d(:, :, l) = ap(l) + bp(l) * ps
116      CALL exner_hyb(ps, p3d, pks, pk, pkf)      CALL exner_hyb(ps, p3d, pks, pk, pkf)
117    
118      ! Debut de l'integration temporelle:      time_integration: do itau = 0, itaufin - 1
119      outer_loop:do         leapf = mod(itau, iperiod) /= 0
120         if (ok_guide .and. (itaufin - itau - 1) * dtvr > 21600.) &         if (leapf) then
121              call guide(itau, ucov, vcov, teta, q, masse, ps)            dt = 2 * dtvr
122         vcovm1 = vcov         else
123         ucovm1 = ucov            ! Matsuno
124         tetam1 = teta            dt = dtvr
125         massem1 = masse            if (ok_guide .and. (itaufin - itau - 1) * dtvr > 21600.) &
126         psm1 = ps                 call guide(itau, ucov, vcov, teta, q, masse, ps)
127         forward = .TRUE.            vcovm1 = vcov
128         leapf = .FALSE.            ucovm1 = ucov
129         dt = dtvr            tetam1 = teta
130         finvmaold = masse            massem1 = masse
131         CALL filtreg(finvmaold, jjp1, llm, - 2, 2, .TRUE., 1)            psm1 = ps
132              finvmaold = masse
133         do            CALL filtreg(finvmaold, jjm + 1, llm, - 2, 2, .TRUE., 1)
134            ! gestion des appels de la physique et des dissipations:         end if
135            apphys = MOD(itau + 1, iphysiq) == 0 .AND. iflag_phys /= 0  
136            conser = MOD(itau, iconser) == 0         ! Calcul des tendances dynamiques:
137            apdiss = MOD(itau + 1, idissip) == 0         CALL geopot(ip1jmp1, teta, pk, pks, phis, phi)
138           CALL caldyn(itau, ucov, vcov, teta, ps, masse, pk, pkf, phis, phi, &
139                dudyn, dv, dteta, dp, w, pbaru, pbarv, time_0, &
140                conser=MOD(itau, iconser)==0)
141    
142           ! Calcul des tendances advection des traceurs (dont l'humidité)
143           CALL caladvtrac(q, pbaru, pbarv, p3d, masse, dq, teta, pk)
144    
145           ! Stokage du flux de masse pour traceurs offline:
146           IF (offline) CALL fluxstokenc(pbaru, pbarv, masse, teta, phi, phis, &
147                dtvr, itau)
148    
149           ! Integrations dynamique et traceurs:
150           CALL integrd(vcovm1, ucovm1, tetam1, psm1, massem1, dv, dudyn, dteta, &
151                dp, vcov, ucov, teta, q(:, :, :, :2), ps, masse, finvmaold, dt, &
152                leapf)
153    
154           if (.not. leapf) then
155              ! Matsuno backward
156              forall (l = 1: llm + 1) p3d(:, :, l) = ap(l) + bp(l) * ps
157              CALL exner_hyb(ps, p3d, pks, pk, pkf)
158    
159            ! calcul des tendances dynamiques:            ! Calcul des tendances dynamiques:
160            CALL geopot(ip1jmp1, teta, pk, pks, phis, phi)            CALL geopot(ip1jmp1, teta, pk, pks, phis, phi)
161            CALL caldyn(itau, ucov, vcov, teta, ps, masse, pk, pkf, phis, phi, &            CALL caldyn(itau + 1, ucov, vcov, teta, ps, masse, pk, pkf, phis, &
162                 conser, du, dv, dteta, dp, w, pbaru, pbarv, &                 phi, dudyn, dv, dteta, dp, w, pbaru, pbarv, time_0, &
163                 time + iday - day_ini)                 conser=.false.)
   
           IF (forward .OR. leapf) THEN  
              ! calcul des tendances advection des traceurs (dont l'humidite)  
              CALL caladvtrac(q, pbaru, pbarv, p3d, masse, dq, teta, pk)  
              IF (offline) THEN  
                 ! Stokage du flux de masse pour traceurs off-line  
                 CALL fluxstokenc(pbaru, pbarv, masse, teta, phi, phis, dtvr, &  
                      itau)  
              ENDIF  
           ENDIF  
164    
165            ! integrations dynamique et traceurs:            ! integrations dynamique et traceurs:
166            CALL integrd(2, vcovm1, ucovm1, tetam1, psm1, massem1, dv, du, &            CALL integrd(vcovm1, ucovm1, tetam1, psm1, massem1, dv, dudyn, &
167                 dteta, dq, dp, vcov, ucov, teta, q, ps, masse, phis, &                 dteta, dp, vcov, ucov, teta, q(:, :, :, :2), ps, masse, &
168                 finvmaold, leapf)                 finvmaold, dtvr, leapf=.false.)
169           end if
           IF (apphys) THEN  
              ! calcul des tendances physiques:  
              IF (itau + 1 == itaufin) lafin = .TRUE.  
   
              CALL pression(ip1jmp1, ap, bp, ps, p3d)  
              CALL exner_hyb(ps, p3d, pks, pk, pkf)  
   
              rdaym_ini = itau * dtvr / daysec  
              rdayvrai = rdaym_ini + day_ini  
   
              ! Diagnostique de conservation de l'énergie : initialisation  
              IF (ip_ebil_dyn >= 1) THEN  
                 ztit='bil dyn'  
                 CALL diagedyn(ztit, 2, 1, 1, dtphys, ucov, vcov, ps, p3d, pk, &  
                      teta, q(:, :, 1), q(:, :, 2))  
              ENDIF  
   
              CALL calfis(nqmx, lafin, rdayvrai, time, ucov, vcov, teta, q, &  
                   masse, ps, pk, phis, phi, du, dv, dteta, dq, w, &  
                   dufi, dvfi, dtetafi, dqfi, dpfi)  
   
              ! ajout des tendances physiques:  
              CALL addfi(nqmx, dtphys, &  
                   ucov, vcov, teta, q, ps, &  
                   dufi, dvfi, dtetafi, dqfi, dpfi)  
   
              ! Diagnostique de conservation de l'énergie : difference  
              IF (ip_ebil_dyn >= 1) THEN  
                 ztit = 'bil phys'  
                 CALL diagedyn(ztit, 2, 1, 1, dtphys, ucov, vcov, ps, p3d, pk, &  
                      teta, q(:, :, 1), q(:, :, 2))  
              ENDIF  
           ENDIF  
170    
171            CALL pression(ip1jmp1, ap, bp, ps, p3d)         IF (MOD(itau + 1, iphysiq) == 0 .AND. iflag_phys /= 0) THEN
172            CALL exner_hyb(ps, p3d, pks, pk, pkf)            ! calcul des tendances physiques:
   
           IF (apdiss) THEN  
              ! dissipation horizontale et verticale des petites echelles:  
173    
174               ! calcul de l'energie cinetique avant dissipation            forall (l = 1: llm + 1) p3d(:, :, l) = ap(l) + bp(l) * ps
175               call covcont(llm, ucov, vcov, ucont, vcont)            CALL exner_hyb(ps, p3d, pks, pk, pkf)
              call enercin(vcov, ucov, vcont, ucont, ecin0)  
   
              ! dissipation  
              CALL dissip(vcov, ucov, teta, p3d, dvdis, dudis, dtetadis)  
              ucov=ucov + dudis  
              vcov=vcov + dvdis  
   
              if (dissip_conservative) then  
                 ! On rajoute la tendance due a la transform. Ec -> E  
                 ! therm. cree lors de la dissipation  
                 call covcont(llm, ucov, vcov, ucont, vcont)  
                 call enercin(vcov, ucov, vcont, ucont, ecin)  
                 dtetaecdt= (ecin0 - ecin) / pk  
                 dtetadis=dtetadis + dtetaecdt  
              endif  
              teta=teta + dtetadis  
   
              ! Calcul de la valeur moyenne, unique de h aux poles .....  
              DO l = 1, llm  
                 DO ij = 1, iim  
                    tppn(ij) = aire(ij) * teta(ij, l)  
                    tpps(ij) = aire(ij + ip1jm) * teta(ij + ip1jm, l)  
                 ENDDO  
                 tpn = SUM(tppn) / apoln  
                 tps = SUM(tpps) / apols  
   
                 DO ij = 1, iip1  
                    teta(ij, l) = tpn  
                    teta(ij + ip1jm, l) = tps  
                 ENDDO  
              ENDDO  
   
              DO ij = 1, iim  
                 tppn(ij) = aire(ij) * ps(ij)  
                 tpps(ij) = aire(ij + ip1jm) * ps(ij + ip1jm)  
              ENDDO  
              tpn = SUM(tppn) / apoln  
              tps = SUM(tpps) / apols  
   
              DO ij = 1, iip1  
                 ps(ij) = tpn  
                 ps(ij + ip1jm) = tps  
              ENDDO  
           END IF  
   
           ! fin de l'intégration dynamique et physique pour le pas "itau"  
           ! préparation du pas d'intégration suivant  
   
           ! schema matsuno + leapfrog  
           IF (forward .OR. leapf) THEN  
              itau = itau + 1  
              iday = day_ini + itau / day_step  
              time = REAL(itau - (iday - day_ini) * day_step) / day_step &  
                   + time_0  
              IF (time > 1.) THEN  
                 time = time - 1.  
                 iday = iday + 1  
              ENDIF  
           ENDIF  
   
           IF (itau == itaufin + 1) exit outer_loop  
   
           IF (MOD(itau, iperiod) == 0 .OR. itau == itaufin) THEN  
              ! ecriture du fichier histoire moyenne:  
              CALL writedynav(histaveid, nqmx, itau, vcov, &  
                   ucov, teta, pk, phi, q, masse, ps, phis)  
              call bilan_dyn(2, dtvr * iperiod, dtvr * day_step * periodav, &  
                   ps, masse, pk, pbaru, pbarv, teta, phi, ucov, vcov, q)  
           ENDIF  
   
           IF (itau == itaufin) THEN  
              CALL dynredem1("restart.nc", vcov, ucov, teta, q, masse, ps)  
           ENDIF  
   
           ! gestion de l'integration temporelle:  
           IF (MOD(itau, iperiod) == 0) exit  
           IF (MOD(itau - 1, iperiod) == 0) THEN  
              IF (forward) THEN  
                 ! fin du pas forward et debut du pas backward  
                 forward = .FALSE.  
                 leapf = .FALSE.  
              ELSE  
                 ! fin du pas backward et debut du premier pas leapfrog  
                 leapf = .TRUE.  
                 dt = 2. * dtvr  
              END IF  
           ELSE  
              ! pas leapfrog  
              leapf = .TRUE.  
              dt = 2. * dtvr  
           END IF  
        end do  
     end do outer_loop  
176    
177              rdaym_ini = itau * dtvr / daysec
178              rdayvrai = rdaym_ini + day_ini
179              time = REAL(mod(itau, day_step)) / day_step + time_0
180              IF (time > 1.) time = time - 1.
181    
182              CALL calfis(rdayvrai, time, ucov, vcov, teta, q, masse, ps, pk, &
183                   phis, phi, dudyn, dv, dq, w, dufi, dvfi, dtetafi, dqfi, dpfi, &
184                   lafin=itau+1==itaufin)
185    
186              ! ajout des tendances physiques:
187              CALL addfi(nqmx, dtphys, ucov, vcov, teta, q, ps, dufi, dvfi, &
188                   dtetafi, dqfi, dpfi)
189           ENDIF
190    
191           forall (l = 1: llm + 1) p3d(:, :, l) = ap(l) + bp(l) * ps
192           CALL exner_hyb(ps, p3d, pks, pk, pkf)
193    
194           IF (MOD(itau + 1, idissip) == 0) THEN
195              ! dissipation horizontale et verticale des petites echelles:
196    
197              ! calcul de l'energie cinetique avant dissipation
198              call covcont(llm, ucov, vcov, ucont, vcont)
199              call enercin(vcov, ucov, vcont, ucont, ecin0)
200    
201              ! dissipation
202              CALL dissip(vcov, ucov, teta, p3d, dvdis, dudis, dtetadis)
203              ucov=ucov + dudis
204              vcov=vcov + dvdis
205    
206              ! On rajoute la tendance due à la transformation Ec -> E
207              ! thermique créée lors de la dissipation
208              call covcont(llm, ucov, vcov, ucont, vcont)
209              call enercin(vcov, ucov, vcont, ucont, ecin)
210              dtetaecdt= (ecin0 - ecin) / pk
211              dtetadis=dtetadis + dtetaecdt
212              teta=teta + dtetadis
213    
214              ! Calcul de la valeur moyenne aux pôles :
215              forall (l = 1: llm)
216                 teta(:, 1, l) = SUM(aire_2d(:iim, 1) * teta(:iim, 1, l)) &
217                      / apoln
218                 teta(:, jjm + 1, l) = SUM(aire_2d(:iim, jjm+1) &
219                      * teta(:iim, jjm + 1, l)) / apols
220              END forall
221    
222              ps(:, 1) = SUM(aire_2d(:iim, 1) * ps(:iim, 1)) / apoln
223              ps(:, jjm + 1) = SUM(aire_2d(:iim, jjm+1) * ps(:iim, jjm + 1)) &
224                   / apols
225           END IF
226    
227           IF (MOD(itau + 1, iperiod) == 0) THEN
228              ! Écriture du fichier histoire moyenne:
229              CALL writedynav(histaveid, nqmx, itau + 1, vcov, ucov, teta, pk, &
230                   phi, q, masse, ps, phis)
231              call bilan_dyn(ps, masse, pk, pbaru, pbarv, teta, phi, ucov, vcov, &
232                   q(:, :, :, 1), dt_app = dtvr * iperiod, &
233                   dt_cum = dtvr * day_step * periodav)
234           ENDIF
235        end do time_integration
236    
237        CALL dynredem1("restart.nc", vcov, ucov, teta, q, masse, ps, &
238             itau=itau_dyn+itaufin)
239    
240        ! Calcul des tendances dynamiques:
241        CALL geopot(ip1jmp1, teta, pk, pks, phis, phi)
242        CALL caldyn(itaufin, ucov, vcov, teta, ps, masse, pk, pkf, phis, phi, &
243             dudyn, dv, dteta, dp, w, pbaru, pbarv, time_0, &
244             conser=MOD(itaufin, iconser)==0)
245    END SUBROUTINE leapfrog    END SUBROUTINE leapfrog
246    
247  end module leapfrog_m  end module leapfrog_m
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