source: codes/icosagcm/trunk/src/etat0_heldsz.f90 @ 352

Last change on this file since 352 was 347, checked in by dubos, 9 years ago

Synced with aquaplanet branch HEAT@45 - tested with DCMIP4
File size: 7.4 KB
Line 
1MODULE etat0_heldsz_mod
2  USE icosa
3  IMPLICIT NONE
4  PRIVATE
5
6  TYPE(t_field),POINTER :: f_theta_eq(:)
7  TYPE(t_field),POINTER :: f_theta(:)
8
9  REAL(rstd),ALLOCATABLE,SAVE :: knewt_t(:),kfrict(:)
10!$OMP THREADPRIVATE(knewt_t,kfrict)
11  LOGICAL, SAVE :: done=.FALSE.
12!$OMP THREADPRIVATE(done)
13
14  REAL(rstd),SAVE :: teta0,ttp,delt_y,delt_z,eps
15!$OMP THREADPRIVATE(teta0,ttp,delt_y,delt_z,eps)
16
17  REAL(rstd),SAVE :: knewt_g, k_f,k_c_a,k_c_s
18!$OMP THREADPRIVATE(knewt_g, k_f,k_c_a,k_c_s)
19
20  PUBLIC :: etat0, held_suarez
21 
22CONTAINS
23
24  SUBROUTINE test_etat0_heldsz
25    USE icosa
26    USE kinetic_mod
27    IMPLICIT NONE
28    TYPE(t_field),POINTER :: f_ps(:)
29    TYPE(t_field),POINTER :: f_phis(:)
30    TYPE(t_field),POINTER :: f_theta_rhodz(:)
31    TYPE(t_field),POINTER :: f_u(:)
32    TYPE(t_field),POINTER :: f_q(:)
33    TYPE(t_field),POINTER :: f_Ki(:)
34
35    REAL(rstd),POINTER :: Ki(:,:)
36    INTEGER :: ind
37
38    CALL allocate_field(f_ps,field_t,type_real)
39    CALL allocate_field(f_phis,field_t,type_real)
40    CALL allocate_field(f_theta_rhodz,field_t,type_real,llm)
41    CALL allocate_field(f_u,field_u,type_real,llm)
42    CALL allocate_field(f_Ki,field_t,type_real,llm)
43
44    CALL etat0(f_ps,f_phis,f_theta_rhodz,f_u, f_q)
45    CALL kinetic(f_u,f_Ki)
46
47    CALL writefield('ps',f_ps)
48    CALL writefield('theta',f_theta_rhodz)
49  END SUBROUTINE test_etat0_heldsz
50
51  SUBROUTINE etat0(f_ps,f_phis,f_theta_rhodz,f_u, f_q)
52    USE icosa
53    USE theta2theta_rhodz_mod
54    IMPLICIT NONE
55    TYPE(t_field),POINTER :: f_ps(:)
56    TYPE(t_field),POINTER :: f_phis(:)
57    TYPE(t_field),POINTER :: f_theta_rhodz(:)
58    TYPE(t_field),POINTER :: f_u(:)
59    TYPE(t_field),POINTER :: f_q(:)
60
61    REAL(rstd),POINTER :: ps(:)
62    REAL(rstd),POINTER :: phis(:)
63    REAL(rstd),POINTER :: theta_rhodz(:,:)
64    REAL(rstd),POINTER :: u(:,:)
65    REAL(rstd),POINTER :: q(:,:,:)
66    REAL(rstd),POINTER :: theta_eq(:,:) 
67    REAL(rstd),POINTER :: theta(:,:) 
68
69    INTEGER :: ind
70
71    CALL Init_Teq
72    DO ind=1,ndomain
73       IF (.NOT. assigned_domain(ind)) CYCLE
74       CALL swap_dimensions(ind)
75       CALL swap_geometry(ind)
76
77       theta_eq=f_theta_eq(ind) 
78       CALL compute_Teq(lat_i,theta_eq) ! FIXME : already done by Init_Teq
79
80       ps=f_ps(ind)
81       phis=f_phis(ind)
82       u=f_u(ind)
83       ps(:)=1e5
84       phis(:)=0.
85       u(:,:)=0
86
87       theta_rhodz=f_theta_rhodz(ind)
88       theta=f_theta(ind)
89       CALL compute_etat0_heldsz(theta_eq,theta)
90       CALL compute_theta2theta_rhodz(ps,theta,theta_rhodz,1)
91       q=f_q(ind)
92       q(:,:,1)=1e-2
93       q(:,:,2)=0
94       q(:,:,3:)=1e-2
95    ENDDO
96  END SUBROUTINE etat0
97
98  SUBROUTINE init_Teq
99    USE icosa
100    USE disvert_mod, ONLY : ap,bp
101    IMPLICIT NONE
102    REAL(rstd),POINTER :: clat(:) 
103    REAL(rstd),POINTER :: theta_eq(:,:) 
104    REAL(rstd) :: zsig
105    INTEGER :: ind, l
106
107    IF(.NOT.done) THEN
108       done = .TRUE.
109       
110       CALL allocate_field(f_theta,field_t,type_real,llm)
111       CALL allocate_field(f_theta_eq,field_t,type_real,llm)
112       ALLOCATE(knewt_t(llm)); ALLOCATE( kfrict(llm)) 
113
114       k_f=1.                !friction
115       CALL getin('k_j',k_f)
116       k_f=1./(daysec*k_f)
117       k_c_s=4.  !cooling surface
118       CALL getin('k_c_s',k_c_s)
119       k_c_s=1./(daysec*k_c_s)
120       k_c_a=40. !cooling free atm
121       CALL getin('k_c_a',k_c_a)
122       k_c_a=1./(daysec*k_c_a)
123       ! Constants for Teta equilibrium profile
124       teta0=315.     ! mean Teta (S.H. 315K)
125       CALL getin('teta0',teta0)
126       ttp=200.       ! Tropopause temperature (S.H. 200K)
127       CALL getin('ttp',ttp)
128       eps=0.         ! Deviation to N-S symmetry(~0-20K)
129       CALL getin('eps',eps)
130       delt_y=60.     ! Merid Temp. Gradient (S.H. 60K)
131       CALL getin('delt_y',delt_y)
132       delt_z=10.     ! Vertical Gradient (S.H. 10K)
133       CALL getin('delt_z',delt_z)
134
135       !-----------------------------------------------------------
136       knewt_g=k_c_a 
137       DO l=1,llm
138          zsig=ap(l)/preff+bp(l)
139          knewt_t(l)=(k_c_s-k_c_a)*MAX(0.,(zsig-0.7)/0.3) 
140          kfrict(l)=k_f*MAX(0.,(zsig-0.7)/0.3) 
141       ENDDO
142
143       DO ind=1,ndomain
144          IF (.NOT. assigned_domain(ind)) CYCLE
145          CALL swap_dimensions(ind)
146          CALL swap_geometry(ind)
147          theta_eq=f_theta_eq(ind)
148          CALL compute_Teq(lat_i,theta_eq)
149       ENDDO
150
151    ELSE
152       PRINT *, 'Init_Teq called twice'
153       CALL ABORT
154    END IF
155
156  END SUBROUTINE init_Teq
157
158  SUBROUTINE compute_Teq(lat,theta_eq)
159    USE icosa
160    USE disvert_mod
161    IMPLICIT NONE 
162    REAL(rstd),INTENT(IN) :: lat(iim*jjm)
163    REAL(rstd),INTENT(OUT) :: theta_eq(iim*jjm,llm) 
164
165    REAL(rstd) :: r, zsig, ddsin, tetastrat, tetajl
166    INTEGER :: i,j,l,ij
167
168    DO l=1,llm
169       zsig=ap(l)/preff+bp(l)
170       tetastrat=ttp*zsig**(-kappa)
171       DO j=jj_begin-1,jj_end+1
172          DO i=ii_begin-1,ii_end+1
173             ij=(j-1)*iim+i
174             ddsin=SIN(lat(ij)) 
175             tetajl=teta0-delt_y*ddsin*ddsin+eps*ddsin &
176                  -delt_z*(1.-ddsin*ddsin)*log(zsig)
177             theta_eq(ij,l)=MAX(tetajl,tetastrat) 
178          ENDDO
179       ENDDO
180    ENDDO
181  END SUBROUTINE compute_Teq
182
183  SUBROUTINE compute_etat0_heldsz(theta_eq, theta)
184    USE icosa
185    USE disvert_mod
186    USE pression_mod
187    USE exner_mod
188    USE geopotential_mod
189    USE theta2theta_rhodz_mod
190    IMPLICIT NONE 
191    REAL(rstd),INTENT(IN) :: theta_eq(iim*jjm,llm) 
192    REAL(rstd),INTENT(OUT) :: theta(iim*jjm,llm) 
193
194    REAL(rstd) :: r  ! random number
195    INTEGER :: i,j,l,ij
196
197    DO l=1,llm
198       DO j=jj_begin-1,jj_end+1
199          DO i=ii_begin-1,ii_end+1
200             ij=(j-1)*iim+i
201             CALL RANDOM_NUMBER(r); r = 0.0 
202             theta(ij,l)=theta_eq(ij,l)*(1.+0.0005*r)
203          ENDDO
204       ENDDO
205    ENDDO
206
207  END SUBROUTINE compute_etat0_heldsz
208
209
210  SUBROUTINE held_suarez(f_ps,f_theta_rhodz,f_u) 
211    USE icosa
212    IMPLICIT NONE
213    TYPE(t_field),POINTER :: f_theta_rhodz(:)
214    TYPE(t_field),POINTER :: f_u(:)
215    TYPE(t_field),POINTER :: f_ps(:)
216    REAL(rstd),POINTER :: theta_rhodz(:,:)
217    REAL(rstd),POINTER :: u(:,:)
218    REAL(rstd),POINTER :: ps(:)
219    REAL(rstd),POINTER :: theta_eq(:,:)
220    REAL(rstd),POINTER :: theta(:,:)
221    REAL(rstd),POINTER :: clat(:)
222    INTEGER::ind
223
224    DO ind=1,ndomain
225       IF (.NOT. assigned_domain(ind)) CYCLE
226       CALL swap_dimensions(ind)
227       CALL swap_geometry(ind)
228       theta_rhodz=f_theta_rhodz(ind)
229       u=f_u(ind)
230       ps=f_ps(ind) 
231       theta_eq=f_theta_eq(ind) 
232       theta=f_theta(ind) 
233       CALL compute_heldsz(ps,theta_eq,lat_i, theta_rhodz,u, theta) 
234    ENDDO
235  END SUBROUTINE held_suarez
236
237  SUBROUTINE compute_heldsz(ps,theta_eq,lat, theta_rhodz,u, theta) 
238    USE icosa
239    USE theta2theta_rhodz_mod
240    IMPLICIT NONE
241    REAL(rstd),INTENT(IN)    :: ps(iim*jjm) 
242    REAL(rstd),INTENT(IN)    :: theta_eq(iim*jjm,llm) 
243    REAL(rstd),INTENT(IN)    :: lat(iim*jjm) 
244    REAL(rstd),INTENT(INOUT) :: theta_rhodz(iim*jjm,llm)
245    REAL(rstd),INTENT(INOUT) :: u(3*iim*jjm,llm)
246    REAL(rstd),INTENT(OUT)   :: theta(iim*jjm,llm) 
247
248    INTEGER :: i,j,l,ij
249
250    CALL compute_theta_rhodz2theta(ps,theta_rhodz,theta,1)
251    DO l=1,llm
252       DO j=jj_begin-1,jj_end+1
253          DO i=ii_begin-1,ii_end+1
254             ij=(j-1)*iim+i
255             theta(ij,l)=theta(ij,l) - dt*(theta(ij,l)-theta_eq(ij,l))* &
256                  (knewt_g+knewt_t(l)*COS(lat(ij))**4 )
257          ENDDO
258       ENDDO
259    ENDDO
260    CALL compute_theta2theta_rhodz(ps,theta,theta_rhodz,1)
261
262    Do l=1,llm
263       u(:,l)=u(:,l)*(1.-dt*kfrict(l))
264    END DO
265
266  END SUBROUTINE compute_heldsz
267
268END MODULE etat0_heldsz_mod
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.