--- trunk/libf/dyn3d/leapfrog.f90 2010/03/09 15:27:15 26 +++ trunk/libf/dyn3d/leapfrog.f90 2010/04/06 17:52:58 32 @@ -6,31 +6,36 @@ SUBROUTINE leapfrog(ucov, vcov, teta, ps, masse, phis, q, time_0) - ! From dyn3d/leapfrog.F, version 1.6 2005/04/13 08:58:34 - ! Auteurs: P. Le Van, L. Fairhead, F. Hourdin + ! From dyn3d/leapfrog.F, version 1.6, 2005/04/13 08:58:34 + ! Authors: P. Le Van, L. Fairhead, F. Hourdin + ! schema matsuno + leapfrog USE calfis_m, ONLY: calfis USE com_io_dyn, ONLY: histaveid USE comconst, ONLY: daysec, dtphys, dtvr - USE comgeom, ONLY: aire, apoln, apols + USE comgeom, ONLY: aire_2d, apoln, apols USE comvert, ONLY: ap, bp - USE conf_gcm_m, ONLY: day_step, iconser, iperiod, iphysiq, & - nday, offline, periodav - USE dimens_m, ONLY: iim, llm, nqmx + USE conf_gcm_m, ONLY: day_step, iconser, iperiod, iphysiq, nday, offline, & + periodav + USE dimens_m, ONLY: iim, jjm, llm, nqmx USE dynetat0_m, ONLY: day_ini + use dynredem1_m, only: dynredem1 USE exner_hyb_m, ONLY: exner_hyb + use filtreg_m, only: filtreg USE guide_m, ONLY: guide use inidissip_m, only: idissip + use integrd_m, only: integrd USE logic, ONLY: iflag_phys, ok_guide - USE paramet_m, ONLY: iip1, ip1jm, ip1jmp1, jjp1 + USE paramet_m, ONLY: ip1jmp1 USE pression_m, ONLY: pression USE pressure_var, ONLY: p3d - USE temps, ONLY: dt, itaufin + USE temps, ONLY: itau_dyn ! Variables dynamiques: - REAL vcov(ip1jm, llm), ucov(ip1jmp1, llm) ! vents covariants - REAL teta(ip1jmp1, llm) ! temperature potentielle - REAL ps(ip1jmp1) ! pression au sol, en Pa + REAL, intent(inout):: vcov((iim + 1) * jjm, llm) ! vent covariant + REAL, intent(inout):: ucov(ip1jmp1, llm) ! vent covariant + REAL, intent(inout):: teta(iim + 1, jjm + 1, llm) ! potential temperature + REAL ps(iim + 1, jjm + 1) ! pression au sol, en Pa REAL masse(ip1jmp1, llm) ! masse d'air REAL phis(ip1jmp1) ! geopotentiel au sol @@ -42,62 +47,58 @@ ! Variables dynamiques: REAL pks(ip1jmp1) ! exner au sol - REAL pk(ip1jmp1, llm) ! exner au milieu des couches + REAL pk(iim + 1, jjm + 1, llm) ! exner au milieu des couches REAL pkf(ip1jmp1, llm) ! exner filt.au milieu des couches REAL phi(ip1jmp1, llm) ! geopotential REAL w(ip1jmp1, llm) ! vitesse verticale ! variables dynamiques intermediaire pour le transport - REAL pbaru(ip1jmp1, llm), pbarv(ip1jm, llm) !flux de masse + REAL pbaru(ip1jmp1, llm), pbarv((iim + 1) * jjm, llm) !flux de masse ! variables dynamiques au pas - 1 - REAL vcovm1(ip1jm, llm), ucovm1(ip1jmp1, llm) - REAL tetam1(ip1jmp1, llm), psm1(ip1jmp1) + REAL vcovm1((iim + 1) * jjm, llm), ucovm1(ip1jmp1, llm) + REAL tetam1(iim + 1, jjm + 1, llm), psm1(iim + 1, jjm + 1) REAL massem1(ip1jmp1, llm) ! tendances dynamiques - REAL dv(ip1jm, llm), du(ip1jmp1, llm) + REAL dv((iim + 1) * jjm, llm), du(ip1jmp1, llm) REAL dteta(ip1jmp1, llm), dq(ip1jmp1, llm, nqmx), dp(ip1jmp1) ! tendances de la dissipation - REAL dvdis(ip1jm, llm), dudis(ip1jmp1, llm) - REAL dtetadis(ip1jmp1, llm) + REAL dvdis((iim + 1) * jjm, llm), dudis(ip1jmp1, llm) + REAL dtetadis(iim + 1, jjm + 1, llm) ! tendances physiques - REAL dvfi(ip1jm, llm), dufi(ip1jmp1, llm) + REAL dvfi((iim + 1) * jjm, llm), dufi(ip1jmp1, llm) REAL dtetafi(ip1jmp1, llm), dqfi(ip1jmp1, llm, nqmx), dpfi(ip1jmp1) ! variables pour le fichier histoire - REAL tppn(iim), tpps(iim), tpn, tps - INTEGER itau ! index of the time step of the dynamics, starts at 0 + INTEGER itaufin INTEGER iday ! jour julien REAL time ! time of day, as a fraction of day length real finvmaold(ip1jmp1, llm) LOGICAL:: lafin=.false. - INTEGER ij, l + INTEGER i, j, l REAL rdayvrai, rdaym_ini ! Variables test conservation energie - 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. - - logical:: dissip_conservative = .true. - logical forward, leapf, apphys, conser, apdiss + REAL dtetaecdt(iim + 1, jjm + 1, llm) + REAL vcont((iim + 1) * jjm, llm), ucont(ip1jmp1, llm) !--------------------------------------------------- print *, "Call sequence information: leapfrog" itaufin = nday * day_step + ! "day_step" is a multiple of "iperiod", therefore "itaufin" is one too + itau = 0 iday = day_ini time = time_0 @@ -106,8 +107,12 @@ CALL pression(ip1jmp1, ap, bp, ps, p3d) CALL exner_hyb(ps, p3d, pks, pk, pkf) - ! Debut de l'integration temporelle: - outer_loop:do + ! Début de l'integration temporelle : + period_loop:do i = 1, itaufin / iperiod + ! {"itau" is a multiple of "iperiod"} + + ! 1. Matsuno forward: + if (ok_guide .and. (itaufin - itau - 1) * dtvr > 21600.) & call guide(itau, ucov, vcov, teta, q, masse, ps) vcovm1 = vcov @@ -115,40 +120,73 @@ tetam1 = teta massem1 = masse psm1 = ps - forward = .TRUE. - leapf = .FALSE. - dt = dtvr finvmaold = masse - CALL filtreg(finvmaold, jjp1, llm, - 2, 2, .TRUE., 1) + CALL filtreg(finvmaold, jjm + 1, llm, - 2, 2, .TRUE., 1) - do - ! gestion des appels de la physique et des dissipations: - apphys = MOD(itau + 1, iphysiq) == 0 .AND. iflag_phys /= 0 - conser = MOD(itau, iconser) == 0 - apdiss = MOD(itau + 1, idissip) == 0 + ! Calcul des tendances dynamiques: + CALL geopot(ip1jmp1, teta, pk, pks, phis, phi) + CALL caldyn(itau, ucov, vcov, teta, ps, masse, pk, pkf, phis, phi, & + MOD(itau, iconser) == 0, du, dv, dteta, dp, w, pbaru, pbarv, & + time + iday - day_ini) + + ! Calcul des tendances advection des traceurs (dont l'humidité) + CALL caladvtrac(q, pbaru, pbarv, p3d, masse, dq, teta, pk) + ! Stokage du flux de masse pour traceurs offline: + IF (offline) CALL fluxstokenc(pbaru, pbarv, masse, teta, phi, phis, & + dtvr, itau) + + ! integrations dynamique et traceurs: + CALL integrd(2, vcovm1, ucovm1, tetam1, psm1, massem1, dv, du, dteta, & + dp, vcov, ucov, teta, q, ps, masse, finvmaold, .false., & + dtvr) + + CALL pression(ip1jmp1, ap, bp, ps, p3d) + CALL exner_hyb(ps, p3d, pks, pk, pkf) + + ! 2. Matsuno backward: + + 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 + + ! Calcul des tendances dynamiques: + CALL geopot(ip1jmp1, teta, pk, pks, phis, phi) + CALL caldyn(itau, ucov, vcov, teta, ps, masse, pk, pkf, phis, phi, & + .false., du, dv, dteta, dp, w, pbaru, pbarv, time + iday - day_ini) + + ! integrations dynamique et traceurs: + CALL integrd(2, vcovm1, ucovm1, tetam1, psm1, massem1, dv, du, dteta, & + dp, vcov, ucov, teta, q, ps, masse, finvmaold, .false., & + dtvr) - ! calcul des tendances dynamiques: + CALL pression(ip1jmp1, ap, bp, ps, p3d) + CALL exner_hyb(ps, p3d, pks, pk, pkf) + + ! 3. Leapfrog: + + leapfrog_loop: do j = 1, iperiod - 1 + ! Calcul des tendances dynamiques: CALL geopot(ip1jmp1, teta, pk, pks, phis, phi) CALL caldyn(itau, ucov, vcov, teta, ps, masse, pk, pkf, phis, phi, & - conser, du, dv, dteta, dp, w, pbaru, pbarv, & + .false., du, dv, dteta, dp, w, pbaru, pbarv, & time + iday - day_ini) - 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 + ! Calcul des tendances advection des traceurs (dont l'humidité) + CALL caladvtrac(q, pbaru, pbarv, p3d, masse, dq, teta, pk) + ! Stokage du flux de masse pour traceurs off-line: + IF (offline) CALL fluxstokenc(pbaru, pbarv, masse, teta, phi, phis, & + dtvr, itau) ! integrations dynamique et traceurs: CALL integrd(2, vcovm1, ucovm1, tetam1, psm1, massem1, dv, du, & - dteta, dq, dp, vcov, ucov, teta, q, ps, masse, phis, & - finvmaold, leapf) + dteta, dp, vcov, ucov, teta, q, ps, masse, & + finvmaold, .true., 2 * dtvr) - IF (apphys) THEN + IF (MOD(itau + 1, iphysiq) == 0 .AND. iflag_phys /= 0) THEN ! calcul des tendances physiques: IF (itau + 1 == itaufin) lafin = .TRUE. @@ -158,34 +196,19 @@ 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 + CALL addfi(nqmx, dtphys, ucov, vcov, teta, q, ps, dufi, dvfi, & + dtetafi, dqfi, dpfi) ENDIF CALL pression(ip1jmp1, ap, bp, ps, p3d) CALL exner_hyb(ps, p3d, pks, pk, pkf) - IF (apdiss) THEN + IF (MOD(itau + 1, idissip) == 0) THEN ! dissipation horizontale et verticale des petites echelles: ! calcul de l'energie cinetique avant dissipation @@ -197,92 +220,54 @@ 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 + ! On rajoute la tendance due à la transformation Ec -> E + ! thermique créée 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 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 + ! Calcul de la valeur moyenne aux pôles : + forall (l = 1: llm) + teta(:, 1, l) = SUM(aire_2d(:iim, 1) * teta(:iim, 1, l)) & + / apoln + teta(:, jjm + 1, l) = SUM(aire_2d(:iim, jjm+1) & + * teta(:iim, jjm + 1, l)) / apols + END forall + + ps(:, 1) = SUM(aire_2d(:iim, 1) * ps(:iim, 1)) / apoln + ps(:, jjm + 1) = SUM(aire_2d(:iim, jjm+1) * ps(:iim, jjm + 1)) & + / apols 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 + 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 - IF (itau == itaufin + 1) exit outer_loop - - IF (MOD(itau, iperiod) == 0 .OR. itau == itaufin) THEN + IF (MOD(itau, iperiod) == 0) 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 + end do leapfrog_loop + end do period_loop - 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 + ! {itau == itaufin} + CALL dynredem1("restart.nc", vcov, ucov, teta, q, masse, ps, & + itau=itau_dyn+itaufin) + + ! Calcul des tendances dynamiques: + CALL geopot(ip1jmp1, teta, pk, pks, phis, phi) + CALL caldyn(itaufin, ucov, vcov, teta, ps, masse, pk, pkf, phis, phi, & + MOD(itaufin, iconser) == 0, du, dv, dteta, dp, w, pbaru, pbarv, & + time + iday - day_ini) END SUBROUTINE leapfrog