--- trunk/libf/phylmd/diagetpq.f 2011/07/01 15:00:48 47 +++ trunk/libf/phylmd/diagetpq.f90 2011/09/20 09:14:34 51 @@ -1,262 +1,250 @@ - SUBROUTINE diagetpq(airephy,tit,iprt,idiag,idiag2,dtime - e ,t,q,ql,qs,u,v,paprs - s , d_h_vcol, d_qt, d_qw, d_ql, d_qs, d_ec) -! -! $Header: /home/cvsroot/LMDZ4/libf/phylmd/diagphy.F,v 1.1.1.1 2004/05/19 12:53:08 lmdzadmin Exp $ -! -C====================================================================== -C -C Purpose: -C Calcul la difference d'enthalpie et de masse d'eau entre 2 appels, -C et calcul le flux de chaleur et le flux d'eau necessaire a ces -C changements. Ces valeurs sont moyennees sur la surface de tout -C le globe et sont exprime en W/2 et kg/s/m2 -C Outil pour diagnostiquer la conservation de l'energie -C et de la masse dans la physique. Suppose que les niveau de -c pression entre couche ne varie pas entre 2 appels. -C -C Plusieurs de ces diagnostics peuvent etre fait en parallele: les -c bilans sont sauvegardes dans des tableaux indices. On parlera -C "d'indice de diagnostic" -c -C -c====================================================================== -C Arguments: -C airephy-------input-R- grid area -C tit-----imput-A15- Comment added in PRINT (CHARACTER*15) -C iprt----input-I- PRINT level ( <=1 : no PRINT) -C idiag---input-I- indice dans lequel sera range les nouveaux -C bilans d' entalpie et de masse -C idiag2--input-I-les nouveaux bilans d'entalpie et de masse -C sont compare au bilan de d'enthalpie de masse de -C l'indice numero idiag2 -C Cas parriculier : si idiag2=0, pas de comparaison, on -c sort directement les bilans d'enthalpie et de masse -C dtime----input-R- time step (s) -c t--------input-R- temperature (K) -c q--------input-R- vapeur d'eau (kg/kg) -c ql-------input-R- liquid watter (kg/kg) -c qs-------input-R- solid watter (kg/kg) -c u--------input-R- vitesse u -c v--------input-R- vitesse v -c paprs----input-R- pression a intercouche (Pa) -c -C the following total value are computed by UNIT of earth surface -C -C d_h_vcol--output-R- Heat flux (W/m2) define as the Enthalpy -c change (J/m2) during one time step (dtime) for the whole -C atmosphere (air, watter vapour, liquid and solid) -C d_qt------output-R- total water mass flux (kg/m2/s) defined as the -C total watter (kg/m2) change during one time step (dtime), -C d_qw------output-R- same, for the watter vapour only (kg/m2/s) -C d_ql------output-R- same, for the liquid watter only (kg/m2/s) -C d_qs------output-R- same, for the solid watter only (kg/m2/s) -C d_ec------output-R- Cinetic Energy Budget (W/m2) for vertical air column -C -C other (COMMON...) -C RCPD, RCPV, .... -C -C J.L. Dufresne, July 2002 -c====================================================================== - - use dimens_m - use dimphy - use SUPHEC_M - use yoethf_m - IMPLICIT NONE -C -C -c Input variables - real airephy(klon) - CHARACTER*15 tit - INTEGER iprt,idiag, idiag2 - REAL, intent(in):: dtime - REAL t(klon,klev), q(klon,klev), ql(klon,klev), qs(klon,klev) - REAL u(klon,klev), v(klon,klev) - REAL, intent(in):: paprs(klon,klev+1) -c Output variables - REAL d_h_vcol, d_qt, d_qw, d_ql, d_qs, d_ec -C -C Local variables -c - REAL h_vcol_tot, h_dair_tot, h_qw_tot, h_ql_tot - . , h_qs_tot, qw_tot, ql_tot, qs_tot , ec_tot -c h_vcol_tot-- total enthalpy of vertical air column -C (air with watter vapour, liquid and solid) (J/m2) -c h_dair_tot-- total enthalpy of dry air (J/m2) -c h_qw_tot---- total enthalpy of watter vapour (J/m2) -c h_ql_tot---- total enthalpy of liquid watter (J/m2) -c h_qs_tot---- total enthalpy of solid watter (J/m2) -c qw_tot------ total mass of watter vapour (kg/m2) -c ql_tot------ total mass of liquid watter (kg/m2) -c qs_tot------ total mass of solid watter (kg/m2) -c ec_tot------ total cinetic energy (kg/m2) -C - REAL zairm(klon,klev) ! layer air mass (kg/m2) - REAL zqw_col(klon) - REAL zql_col(klon) - REAL zqs_col(klon) - REAL zec_col(klon) - REAL zh_dair_col(klon) - REAL zh_qw_col(klon), zh_ql_col(klon), zh_qs_col(klon) -C - REAL d_h_dair, d_h_qw, d_h_ql, d_h_qs -C - REAL airetot, zcpvap, zcwat, zcice -C - INTEGER i, k -C - INTEGER ndiag ! max number of diagnostic in parallel - PARAMETER (ndiag=10) - integer pas(ndiag) - save pas - data pas/ndiag*0/ -C - REAL h_vcol_pre(ndiag), h_dair_pre(ndiag), h_qw_pre(ndiag) - $ , h_ql_pre(ndiag), h_qs_pre(ndiag), qw_pre(ndiag) - $ , ql_pre(ndiag), qs_pre(ndiag) , ec_pre(ndiag) - SAVE h_vcol_pre, h_dair_pre, h_qw_pre, h_ql_pre - $ , h_qs_pre, qw_pre, ql_pre, qs_pre , ec_pre - -c====================================================================== -C - DO k = 1, klev - DO i = 1, klon -C layer air mass - zairm(i,k) = (paprs(i,k)-paprs(i,k+1))/RG - ENDDO - END DO -C -C Reset variables - DO i = 1, klon - zqw_col(i)=0. - zql_col(i)=0. - zqs_col(i)=0. - zec_col(i) = 0. - zh_dair_col(i) = 0. - zh_qw_col(i) = 0. - zh_ql_col(i) = 0. - zh_qs_col(i) = 0. - ENDDO -C - zcpvap=RCPV - zcwat=RCW - zcice=RCS -C -C Compute vertical sum for each atmospheric column -C ================================================ - DO k = 1, klev - DO i = 1, klon -C Watter mass - zqw_col(i) = zqw_col(i) + q(i,k)*zairm(i,k) - zql_col(i) = zql_col(i) + ql(i,k)*zairm(i,k) - zqs_col(i) = zqs_col(i) + qs(i,k)*zairm(i,k) -C Cinetic Energy - zec_col(i) = zec_col(i) - $ +0.5*(u(i,k)**2+v(i,k)**2)*zairm(i,k) -C Air enthalpy - zh_dair_col(i) = zh_dair_col(i) - $ + RCPD*(1.-q(i,k)-ql(i,k)-qs(i,k))*zairm(i,k)*t(i,k) - zh_qw_col(i) = zh_qw_col(i) - $ + zcpvap*q(i,k)*zairm(i,k)*t(i,k) - zh_ql_col(i) = zh_ql_col(i) - $ + zcwat*ql(i,k)*zairm(i,k)*t(i,k) - $ - RLVTT*ql(i,k)*zairm(i,k) - zh_qs_col(i) = zh_qs_col(i) - $ + zcice*qs(i,k)*zairm(i,k)*t(i,k) - $ - RLSTT*qs(i,k)*zairm(i,k) - - END DO - ENDDO -C -C Mean over the planete surface -C ============================= - qw_tot = 0. - ql_tot = 0. - qs_tot = 0. - ec_tot = 0. - h_vcol_tot = 0. - h_dair_tot = 0. - h_qw_tot = 0. - h_ql_tot = 0. - h_qs_tot = 0. - airetot=0. -C - do i=1,klon - qw_tot = qw_tot + zqw_col(i)*airephy(i) - ql_tot = ql_tot + zql_col(i)*airephy(i) - qs_tot = qs_tot + zqs_col(i)*airephy(i) - ec_tot = ec_tot + zec_col(i)*airephy(i) - h_dair_tot = h_dair_tot + zh_dair_col(i)*airephy(i) - h_qw_tot = h_qw_tot + zh_qw_col(i)*airephy(i) - h_ql_tot = h_ql_tot + zh_ql_col(i)*airephy(i) - h_qs_tot = h_qs_tot + zh_qs_col(i)*airephy(i) - airetot=airetot+airephy(i) - END DO -C - qw_tot = qw_tot/airetot - ql_tot = ql_tot/airetot - qs_tot = qs_tot/airetot - ec_tot = ec_tot/airetot - h_dair_tot = h_dair_tot/airetot - h_qw_tot = h_qw_tot/airetot - h_ql_tot = h_ql_tot/airetot - h_qs_tot = h_qs_tot/airetot -C - h_vcol_tot = h_dair_tot+h_qw_tot+h_ql_tot+h_qs_tot -C -C Compute the change of the atmospheric state compare to the one -C stored in "idiag2", and convert it in flux. THis computation -C is performed IF idiag2 /= 0 and IF it is not the first CALL -c for "idiag" -C =================================== -C - IF ( (idiag2.gt.0) .and. (pas(idiag2) .ne. 0) ) THEN - d_h_vcol = (h_vcol_tot - h_vcol_pre(idiag2) )/dtime - d_h_dair = (h_dair_tot- h_dair_pre(idiag2))/dtime - d_h_qw = (h_qw_tot - h_qw_pre(idiag2) )/dtime - d_h_ql = (h_ql_tot - h_ql_pre(idiag2) )/dtime - d_h_qs = (h_qs_tot - h_qs_pre(idiag2) )/dtime - d_qw = (qw_tot - qw_pre(idiag2) )/dtime - d_ql = (ql_tot - ql_pre(idiag2) )/dtime - d_qs = (qs_tot - qs_pre(idiag2) )/dtime - d_ec = (ec_tot - ec_pre(idiag2) )/dtime - d_qt = d_qw + d_ql + d_qs - ELSE - d_h_vcol = 0. - d_h_dair = 0. - d_h_qw = 0. - d_h_ql = 0. - d_h_qs = 0. - d_qw = 0. - d_ql = 0. - d_qs = 0. - d_ec = 0. - d_qt = 0. - ENDIF -C - IF (iprt.ge.2) THEN - WRITE(6,9000) tit,pas(idiag),d_qt,d_qw,d_ql,d_qs - 9000 format('Phys. Watter Mass Budget (kg/m2/s)',A15 - $ ,1i6,10(1pE14.6)) - WRITE(6,9001) tit,pas(idiag), d_h_vcol - 9001 format('Phys. Enthalpy Budget (W/m2) ',A15,1i6,10(F8.2)) - WRITE(6,9002) tit,pas(idiag), d_ec - 9002 format('Phys. Cinetic Energy Budget (W/m2) ',A15,1i6,10(F8.2)) - END IF -C -C Store the new atmospheric state in "idiag" -C - pas(idiag)=pas(idiag)+1 - h_vcol_pre(idiag) = h_vcol_tot - h_dair_pre(idiag) = h_dair_tot - h_qw_pre(idiag) = h_qw_tot - h_ql_pre(idiag) = h_ql_tot - h_qs_pre(idiag) = h_qs_tot - qw_pre(idiag) = qw_tot - ql_pre(idiag) = ql_tot - qs_pre(idiag) = qs_tot - ec_pre (idiag) = ec_tot -C - RETURN - END +module diagetpq_m + + IMPLICIT NONE + +contains + + SUBROUTINE diagetpq(airephy, tit, iprt, idiag, idiag2, dtime, t, q, ql, qs, & + u, v, paprs, d_h_vcol, d_qt, d_qw, d_ql, d_qs, d_ec) + + ! From LMDZ4/libf/phylmd/diagphy.F, version 1.1.1.1 2004/05/19 12:53:08 + + ! Purpose: + + ! Calcule la différence d'enthalpie et de masse d'eau entre deux + ! appels et calcule le flux de chaleur et le flux d'eau + ! nécessaires à ces changements. Ces valeurs sont moyennées sur la + ! surface de tout le globe et sont exprimées en W/m2 et + ! kg/s/m2. Outil pour diagnostiquer la conservation de l'énergie + ! et de la masse dans la physique. Suppose que les niveaux de + ! pression entre les couches ne varient pas entre deux appels. + + ! Plusieurs de ces diagnostics peuvent être faits en parallèle : + ! les bilans sont sauvegardés dans des tableaux indices. On + ! parlera "d'indice de diagnostic". + + ! Jean-Louis Dufresne, July 2002 + + use dimens_m + use dimphy + use SUPHEC_M + use yoethf_m + + ! Arguments: + ! airephy-------input-R- grid area + ! tit-----imput-A15- Comment added in PRINT (CHARACTER*15) + ! iprt----input-I- PRINT level ( <=1 : no PRINT) + ! idiag---input-I- indice dans lequel sera range les nouveaux + ! bilans d' entalpie et de masse + ! idiag2--input-I-les nouveaux bilans d'entalpie et de masse + ! sont compare au bilan de d'enthalpie de masse de + ! l'indice numero idiag2 + ! Cas particulier : si idiag2=0, pas de comparaison, on + ! sort directement les bilans d'enthalpie et de masse + ! dtime----input-R- time step (s) + ! t--------input-R- temperature (K) + ! q--------input-R- vapeur d'eau (kg/kg) + ! ql-------input-R- liquid water (kg/kg) + ! qs-------input-R- solid water (kg/kg) + ! u--------input-R- vitesse u + ! v--------input-R- vitesse v + ! paprs----input-R- pression a intercouche (Pa) + + ! the following total value are computed by UNIT of earth surface + + ! d_h_vcol--output-R- Heat flux (W/m2) define as the Enthalpy + ! change (J/m2) during one time step (dtime) for the whole + ! atmosphere (air, water vapour, liquid and solid) + ! d_qt------output-R- total water mass flux (kg/m2/s) defined as the + ! total water (kg/m2) change during one time step (dtime), + ! d_qw------output-R- same, for the water vapour only (kg/m2/s) + ! d_ql------output-R- same, for the liquid water only (kg/m2/s) + ! d_qs------output-R- same, for the solid water only (kg/m2/s) + ! d_ec------output-R- Kinetic Energy Budget (W/m2) for vertical air column + + ! other (COMMON...) + ! RCPD, RCPV, .... + + ! Input variables + real airephy(klon) + CHARACTER(len=15) tit + INTEGER iprt, idiag, idiag2 + REAL, intent(in):: dtime + REAL, intent(in):: t(klon, klev) + REAL, intent(in):: q(klon, klev), ql(klon, klev), qs(klon, klev) + REAL u(klon, klev), v(klon, klev) + REAL, intent(in):: paprs(klon, klev+1) + ! Output variables + REAL d_h_vcol, d_qt, d_qw, d_ql, d_qs, d_ec + + ! Local variables + + REAL h_vcol_tot, h_dair_tot, h_qw_tot, h_ql_tot, h_qs_tot, qw_tot, ql_tot + real qs_tot , ec_tot + ! h_vcol_tot-- total enthalpy of vertical air column + ! (air with water vapour, liquid and solid) (J/m2) + ! h_dair_tot-- total enthalpy of dry air (J/m2) + ! h_qw_tot---- total enthalpy of water vapour (J/m2) + ! h_ql_tot---- total enthalpy of liquid water (J/m2) + ! h_qs_tot---- total enthalpy of solid water (J/m2) + ! qw_tot------ total mass of water vapour (kg/m2) + ! ql_tot------ total mass of liquid water (kg/m2) + ! qs_tot------ total mass of solid water (kg/m2) + ! ec_tot------ total kinetic energy (kg/m2) + + REAL zairm(klon, klev) ! layer air mass (kg/m2) + REAL zqw_col(klon) + REAL zql_col(klon) + REAL zqs_col(klon) + REAL zec_col(klon) + REAL zh_dair_col(klon) + REAL zh_qw_col(klon), zh_ql_col(klon), zh_qs_col(klon) + + REAL d_h_dair, d_h_qw, d_h_ql, d_h_qs + + REAL airetot, zcpvap, zcwat, zcice + + INTEGER i, k + + INTEGER, PARAMETER:: ndiag = 10 ! max number of diagnostic in parallel + integer:: pas(ndiag) = 0 + + REAL, save:: h_vcol_pre(ndiag), h_dair_pre(ndiag), h_qw_pre(ndiag) + REAL, save:: h_ql_pre(ndiag), h_qs_pre(ndiag), qw_pre(ndiag), ql_pre(ndiag) + REAL, save:: qs_pre(ndiag), ec_pre(ndiag) + + !------------------------------------------------------------- + + DO k = 1, klev + DO i = 1, klon + ! layer air mass + zairm(i, k) = (paprs(i, k)-paprs(i, k+1))/RG + ENDDO + END DO + + ! Reset variables + DO i = 1, klon + zqw_col(i)=0. + zql_col(i)=0. + zqs_col(i)=0. + zec_col(i) = 0. + zh_dair_col(i) = 0. + zh_qw_col(i) = 0. + zh_ql_col(i) = 0. + zh_qs_col(i) = 0. + ENDDO + + zcpvap=RCPV + zcwat=RCW + zcice=RCS + + ! Compute vertical sum for each atmospheric column + DO k = 1, klev + DO i = 1, klon + ! Water mass + zqw_col(i) = zqw_col(i) + q(i, k)*zairm(i, k) + zql_col(i) = zql_col(i) + ql(i, k)*zairm(i, k) + zqs_col(i) = zqs_col(i) + qs(i, k)*zairm(i, k) + ! Kinetic Energy + zec_col(i) = zec_col(i) +0.5*(u(i, k)**2+v(i, k)**2)*zairm(i, k) + ! Air enthalpy + zh_dair_col(i) = zh_dair_col(i) & + + RCPD*(1.-q(i, k)-ql(i, k)-qs(i, k))*zairm(i, k)*t(i, k) + zh_qw_col(i) = zh_qw_col(i) + zcpvap*q(i, k)*zairm(i, k)*t(i, k) + zh_ql_col(i) = zh_ql_col(i) & + + zcwat*ql(i, k)*zairm(i, k)*t(i, k) & + - RLVTT*ql(i, k)*zairm(i, k) + zh_qs_col(i) = zh_qs_col(i) & + + zcice*qs(i, k)*zairm(i, k)*t(i, k) & + - RLSTT*qs(i, k)*zairm(i, k) + END DO + ENDDO + + ! Mean over the planet surface + qw_tot = 0. + ql_tot = 0. + qs_tot = 0. + ec_tot = 0. + h_vcol_tot = 0. + h_dair_tot = 0. + h_qw_tot = 0. + h_ql_tot = 0. + h_qs_tot = 0. + airetot=0. + + do i=1, klon + qw_tot = qw_tot + zqw_col(i)*airephy(i) + ql_tot = ql_tot + zql_col(i)*airephy(i) + qs_tot = qs_tot + zqs_col(i)*airephy(i) + ec_tot = ec_tot + zec_col(i)*airephy(i) + h_dair_tot = h_dair_tot + zh_dair_col(i)*airephy(i) + h_qw_tot = h_qw_tot + zh_qw_col(i)*airephy(i) + h_ql_tot = h_ql_tot + zh_ql_col(i)*airephy(i) + h_qs_tot = h_qs_tot + zh_qs_col(i)*airephy(i) + airetot=airetot+airephy(i) + END DO + + qw_tot = qw_tot/airetot + ql_tot = ql_tot/airetot + qs_tot = qs_tot/airetot + ec_tot = ec_tot/airetot + h_dair_tot = h_dair_tot/airetot + h_qw_tot = h_qw_tot/airetot + h_ql_tot = h_ql_tot/airetot + h_qs_tot = h_qs_tot/airetot + + h_vcol_tot = h_dair_tot+h_qw_tot+h_ql_tot+h_qs_tot + + ! Compute the change of the atmospheric state compared to the one + ! stored in "idiag2", and convert it in flux. This computation is + ! performed if idiag2 /= 0 and if it is not the first call for + ! "idiag". + + IF ((idiag2 > 0) .and. (pas(idiag2) /= 0)) THEN + d_h_vcol = (h_vcol_tot - h_vcol_pre(idiag2) )/dtime + d_h_dair = (h_dair_tot- h_dair_pre(idiag2))/dtime + d_h_qw = (h_qw_tot - h_qw_pre(idiag2) )/dtime + d_h_ql = (h_ql_tot - h_ql_pre(idiag2) )/dtime + d_h_qs = (h_qs_tot - h_qs_pre(idiag2) )/dtime + d_qw = (qw_tot - qw_pre(idiag2) )/dtime + d_ql = (ql_tot - ql_pre(idiag2) )/dtime + d_qs = (qs_tot - qs_pre(idiag2) )/dtime + d_ec = (ec_tot - ec_pre(idiag2) )/dtime + d_qt = d_qw + d_ql + d_qs + ELSE + d_h_vcol = 0. + d_h_dair = 0. + d_h_qw = 0. + d_h_ql = 0. + d_h_qs = 0. + d_qw = 0. + d_ql = 0. + d_qs = 0. + d_ec = 0. + d_qt = 0. + ENDIF + + IF (iprt >= 2) THEN + WRITE(6, 9000) tit, pas(idiag), d_qt, d_qw, d_ql, d_qs +9000 format('Phys. Water Mass Budget (kg/m2/s)', A15, 1i6, 10(1pE14.6)) + WRITE(6, 9001) tit, pas(idiag), d_h_vcol +9001 format('Phys. Enthalpy Budget (W/m2) ', A15, 1i6, 10(F8.2)) + WRITE(6, 9002) tit, pas(idiag), d_ec +9002 format('Phys. Kinetic Energy Budget (W/m2) ', A15, 1i6, 10(F8.2)) + END IF + + ! Store the new atmospheric state in "idiag" + pas(idiag)=pas(idiag)+1 + h_vcol_pre(idiag) = h_vcol_tot + h_dair_pre(idiag) = h_dair_tot + h_qw_pre(idiag) = h_qw_tot + h_ql_pre(idiag) = h_ql_tot + h_qs_pre(idiag) = h_qs_tot + qw_pre(idiag) = qw_tot + ql_pre(idiag) = ql_tot + qs_pre(idiag) = qs_tot + ec_pre (idiag) = ec_tot + + END SUBROUTINE diagetpq + +end module diagetpq_m