--- trunk/libf/phylmd/diagphy.f 2008/02/27 13:16:39 3 +++ trunk/phylmd/diagphy.f 2014/05/13 17:23:16 98 @@ -1,409 +1,137 @@ -! -! $Header: /home/cvsroot/LMDZ4/libf/phylmd/diagphy.F,v 1.1.1.1 2004/05/19 12:53:08 lmdzadmin Exp $ -! - SUBROUTINE diagphy(airephy,tit,iprt - $ , tops, topl, sols, soll, sens - $ , evap, rain_fall, snow_fall, ts - $ , d_etp_tot, d_qt_tot, d_ec_tot - $ , fs_bound, fq_bound) -C====================================================================== -C -C Purpose: -C Compute the thermal flux and the watter mass flux at the atmosphere -c boundaries. Print them and also the atmospheric enthalpy change and -C the atmospheric mass change. -C -C Arguments: -C airephy-------input-R- grid area -C tit---------input-A15- Comment to be added in PRINT (CHARACTER*15) -C iprt--------input-I- PRINT level ( <=0 : no PRINT) -C tops(klon)--input-R- SW rad. at TOA (W/m2), positive up. -C topl(klon)--input-R- LW rad. at TOA (W/m2), positive down -C sols(klon)--input-R- Net SW flux above surface (W/m2), positive up -C (i.e. -1 * flux absorbed by the surface) -C soll(klon)--input-R- Net LW flux above surface (W/m2), positive up -C (i.e. flux emited - flux absorbed by the surface) -C sens(klon)--input-R- Sensible Flux at surface (W/m2), positive down -C evap(klon)--input-R- Evaporation + sublimation watter vapour mass flux -C (kg/m2/s), positive up -C rain_fall(klon) -C --input-R- Liquid watter mass flux (kg/m2/s), positive down -C snow_fall(klon) -C --input-R- Solid watter mass flux (kg/m2/s), positive down -C ts(klon)----input-R- Surface temperature (K) -C d_etp_tot---input-R- Heat flux equivalent to atmospheric enthalpy -C change (W/m2) -C d_qt_tot----input-R- Mass flux equivalent to atmospheric watter mass -C change (kg/m2/s) -C d_ec_tot----input-R- Flux equivalent to atmospheric cinetic energy -C change (W/m2) -C -C fs_bound---output-R- Thermal flux at the atmosphere boundaries (W/m2) -C fq_bound---output-R- Watter mass flux at the atmosphere boundaries (kg/m2/s) -C -C J.L. Dufresne, July 2002 -C====================================================================== -C - use dimens_m - use dimphy - use YOMCST - use yoethf - implicit none - -C -C Input variables - real airephy(klon) - CHARACTER*15 tit - INTEGER iprt - real tops(klon),topl(klon),sols(klon),soll(klon) - real sens(klon),evap(klon),rain_fall(klon),snow_fall(klon) - REAL ts(klon) - REAL d_etp_tot, d_qt_tot, d_ec_tot -c Output variables - REAL fs_bound, fq_bound -C -C Local variables - real stops,stopl,ssols,ssoll - real ssens,sfront,slat - real airetot, zcpvap, zcwat, zcice - REAL rain_fall_tot, snow_fall_tot, evap_tot -C - integer i -C - integer pas - save pas - data pas/0/ -C - pas=pas+1 - stops=0. - stopl=0. - ssols=0. - ssoll=0. - ssens=0. - sfront = 0. - evap_tot = 0. - rain_fall_tot = 0. - snow_fall_tot = 0. - airetot=0. -C -C Pour les chaleur specifiques de la vapeur d'eau, de l'eau et de -C la glace, on travaille par difference a la chaleur specifique de l' -c air sec. En effet, comme on travaille a niveau de pression donne, -C toute variation de la masse d'un constituant est totalement -c compense par une variation de masse d'air. -C - zcpvap=RCPV-RCPD - zcwat=RCW-RCPD - zcice=RCS-RCPD -C - do i=1,klon - stops=stops+tops(i)*airephy(i) - stopl=stopl+topl(i)*airephy(i) - ssols=ssols+sols(i)*airephy(i) - ssoll=ssoll+soll(i)*airephy(i) - ssens=ssens+sens(i)*airephy(i) - sfront = sfront - $ + ( evap(i)*zcpvap-rain_fall(i)*zcwat-snow_fall(i)*zcice - $ ) *ts(i) *airephy(i) - evap_tot = evap_tot + evap(i)*airephy(i) - rain_fall_tot = rain_fall_tot + rain_fall(i)*airephy(i) - snow_fall_tot = snow_fall_tot + snow_fall(i)*airephy(i) - airetot=airetot+airephy(i) - enddo - stops=stops/airetot - stopl=stopl/airetot - ssols=ssols/airetot - ssoll=ssoll/airetot - ssens=ssens/airetot - sfront = sfront/airetot - evap_tot = evap_tot /airetot - rain_fall_tot = rain_fall_tot/airetot - snow_fall_tot = snow_fall_tot/airetot -C - slat = RLVTT * rain_fall_tot + RLSTT * snow_fall_tot -C Heat flux at atm. boundaries - fs_bound = stops-stopl - (ssols+ssoll)+ssens+sfront - $ + slat -C Watter flux at atm. boundaries - fq_bound = evap_tot - rain_fall_tot -snow_fall_tot -C - IF (iprt.ge.1) write(6,6666) - $ tit, pas, fs_bound, d_etp_tot, fq_bound, d_qt_tot -C - IF (iprt.ge.1) write(6,6668) - $ tit, pas, d_etp_tot+d_ec_tot-fs_bound, d_qt_tot-fq_bound -C - IF (iprt.ge.2) write(6,6667) - $ tit, pas, stops,stopl,ssols,ssoll,ssens,slat,evap_tot - $ ,rain_fall_tot+snow_fall_tot - - return - - 6666 format('Phys. Flux Budget ',a15,1i6,2f8.2,2(1pE13.5)) - 6667 format('Phys. Boundary Flux ',a15,1i6,6f8.2,2(1pE13.5)) - 6668 format('Phys. Total Budget ',a15,1i6,f8.2,2(1pE13.5)) - - end - -C====================================================================== - SUBROUTINE diagetpq(airephy,tit,iprt,idiag,idiag2,dtime - e ,t,q,ql,qs,u,v,paprs,pplay - s , d_h_vcol, d_qt, d_qw, d_ql, d_qs, d_ec) -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 pplay----input-R- pression au milieu de couche (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 YOMCST - use yoethf - 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) - real pplay(klon,klev) -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 diagphy_m + + implicit none + +contains + + SUBROUTINE diagphy(airephy, tit, iprt, tops, topl, sols, soll, sens, evap, & + rain_fall, snow_fall, ts, d_etp_tot, d_qt_tot, d_ec_tot) + + ! From LMDZ4/libf/phylmd/diagphy.F, version 1.1.1.1 2004/05/19 12:53:08 + + ! Purpose: compute the thermal flux and the water mass flux at + ! the atmospheric boundaries. Print them and print the atmospheric + ! enthalpy change and the atmospheric mass change. + + ! J.-L. Dufresne, July 2002 + + USE dimphy, ONLY: klon + USE suphec_m, ONLY: rcpd, rcpv, rcs, rcw, rlstt, rlvtt + + ! Arguments: + + ! Input variables + real, intent(in):: airephy(klon) ! grid area + CHARACTER(len=15), intent(in):: tit ! comment to be added in PRINT + INTEGER, intent(in):: iprt ! PRINT level (<=0 : no PRINT) + real, intent(in):: tops(klon) ! SW rad. at TOA (W/m2), positive up + real, intent(in):: topl(klon) ! LW rad. at TOA (W/m2), positive down + + real, intent(in):: sols(klon) + ! net SW flux above surface (W/m2), positive up (i.e. -1 * flux + ! absorbed by the surface) + + real, intent(in):: soll(klon) + ! net longwave flux above surface (W/m2), positive up (i. e. flux + ! emited - flux absorbed by the surface) + + real, intent(in):: sens(klon) + ! sensible Flux at surface (W/m2), positive down + + real, intent(in):: evap(klon) + ! evaporation + sublimation water vapour mass flux (kg/m2/s), + ! positive up + + real, intent(in):: rain_fall(klon) + ! liquid water mass flux (kg/m2/s), positive down + + real, intent(in):: snow_fall(klon) + ! solid water mass flux (kg/m2/s), positive down + + REAL, intent(in):: ts(klon) ! surface temperature (K) + + REAL, intent(in):: d_etp_tot + ! heat flux equivalent to atmospheric enthalpy change (W/m2) + + REAL, intent(in):: d_qt_tot + ! Mass flux equivalent to atmospheric water mass change (kg/m2/s) + + REAL, intent(in):: d_ec_tot + ! flux equivalent to atmospheric cinetic energy change (W/m2) + + ! Local: + REAL fs_bound ! thermal flux at the atmosphere boundaries (W/m2) + real fq_bound ! water mass flux at the atmosphere boundaries (kg/m2/s) + real stops, stopl, ssols, ssoll + real ssens, sfront, slat + real airetot, zcpvap, zcwat, zcice + REAL rain_fall_tot, snow_fall_tot, evap_tot + integer i + integer:: pas = 0 + + !------------------------------------------------------------------ + + IF (iprt >= 1) then + pas=pas+1 + stops=0. + stopl=0. + ssols=0. + ssoll=0. + ssens=0. + sfront = 0. + evap_tot = 0. + rain_fall_tot = 0. + snow_fall_tot = 0. + airetot=0. + + ! Pour les chaleurs spécifiques de la vapeur d'eau, de l'eau et de + ! la glace, on travaille par différence à la chaleur spécifique de + ! l'air sec. En effet, comme on travaille à niveau de pression + ! donné, toute variation de la masse d'un constituant est + ! totalement compensée par une variation de masse d'air. + + zcpvap=RCPV-RCPD + zcwat=RCW-RCPD + zcice=RCS-RCPD + + do i=1, klon + stops=stops+tops(i)*airephy(i) + stopl=stopl+topl(i)*airephy(i) + ssols=ssols+sols(i)*airephy(i) + ssoll=ssoll+soll(i)*airephy(i) + ssens=ssens+sens(i)*airephy(i) + sfront = sfront + (evap(i) * zcpvap - rain_fall(i) * zcwat & + - snow_fall(i) * zcice) * ts(i) * airephy(i) + evap_tot = evap_tot + evap(i)*airephy(i) + rain_fall_tot = rain_fall_tot + rain_fall(i)*airephy(i) + snow_fall_tot = snow_fall_tot + snow_fall(i)*airephy(i) + airetot=airetot+airephy(i) + enddo + stops=stops/airetot + stopl=stopl/airetot + ssols=ssols/airetot + ssoll=ssoll/airetot + ssens=ssens/airetot + sfront = sfront/airetot + evap_tot = evap_tot /airetot + rain_fall_tot = rain_fall_tot/airetot + snow_fall_tot = snow_fall_tot/airetot + + slat = RLVTT * rain_fall_tot + RLSTT * snow_fall_tot + fs_bound = stops-stopl - (ssols+ssoll)+ssens+sfront + slat + fq_bound = evap_tot - rain_fall_tot -snow_fall_tot + + print 6666, tit, pas, fs_bound, d_etp_tot, fq_bound, d_qt_tot + print 6668, tit, pas, d_etp_tot+d_ec_tot-fs_bound, d_qt_tot - fq_bound + + IF (iprt >= 2) print 6667, tit, pas, stops, stopl, ssols, ssoll, ssens, & + slat, evap_tot, rain_fall_tot + snow_fall_tot + end IF + +6666 format('Physics flux budget ', a15, 1i6, 2f8.2, 2(1pE13.5)) +6667 format('Physics boundary flux ', a15, 1i6, 6f8.2, 2(1pE13.5)) +6668 format('Physics total budget ', a15, 1i6, f8.2, 2(1pE13.5)) + + end SUBROUTINE diagphy + +end module diagphy_m