source: LMDZ.3.3/branches/rel-LF/libf/dyn3d/bilan_dyn.F @ 545

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Suite des modifs pour adaptation a Prism MED
LF

  • Property svn:eol-style set to native
  • Property svn:keywords set to Author Date Id Revision
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Line 
1      SUBROUTINE bilan_dyn (ntrac,dt_app,dt_cum,
2     s  ps,masse,pk,flux_u,flux_v,teta,phi,ucov,vcov,trac)
3
4c   AFAIRE
5c   Prevoir en champ nq+1 le diagnostique de l'energie
6c   en faisant Qzon=Cv T + L * ...
7c             vQ..A=Cp T + L * ...
8
9      USE IOIPSL
10
11      IMPLICIT NONE
12
13#include "dimensions.h"
14#include "paramet.h"
15#include "comconst.h"
16#include "comvert.h"
17#include "comgeom2.h"
18#include "temps.h"
19
20c====================================================================
21c
22c   Sous-programme consacre à des diagnostics dynamiques de base
23c
24c
25c   De facon generale, les moyennes des scalaires Q sont ponderees par
26c   la masse.
27c
28c   Les flux de masse sont eux simplement moyennes.
29c
30c====================================================================
31
32c   Arguments :
33c   ===========
34
35      integer ntrac
36      real dt_app,dt_cum
37      real ps(iip1,jjp1)
38      real masse(iip1,jjp1,llm),pk(iip1,jjp1,llm)
39      real flux_u(iip1,jjp1,llm)
40      real flux_v(iip1,jjm,llm)
41      real teta(iip1,jjp1,llm)
42      real phi(iip1,jjp1,llm)
43      real ucov(iip1,jjp1,llm)
44      real vcov(iip1,jjm,llm)
45      real trac(iip1,jjp1,llm,ntrac)
46
47c   Local :
48c   =======
49
50      integer icum,ncum
51      logical first
52      real zz,zqy,zfactv(jjm,llm)
53
54      integer nQ
55      parameter (nQ=7)
56
57
58      character*6 nom(nQ)
59      character*6 unites(nQ)
60      character*10 file
61      integer ifile
62      parameter (ifile=4)
63
64      integer itemp,igeop,iecin,iang,iu,iovap,iun
65      integer i_sortie
66
67      save first,icum,ncum
68      save itemp,igeop,iecin,iang,iu,iovap,iun
69      save i_sortie
70
71      real time
72      integer itau
73      save time,itau
74      data time,itau/0.,0/
75
76      data first/.true./
77      data itemp,igeop,iecin,iang,iu,iovap,iun/1,2,3,4,5,6,7/
78      data i_sortie/1/
79
80      real ww
81
82c   variables dynamiques intermédiaires
83      REAL vcont(iip1,jjm,llm),ucont(iip1,jjp1,llm)
84      REAL ang(iip1,jjp1,llm),unat(iip1,jjp1,llm)
85      REAL massebx(iip1,jjp1,llm),masseby(iip1,jjm,llm)
86      REAL vorpot(iip1,jjm,llm)
87      REAL w(iip1,jjp1,llm),ecin(iip1,jjp1,llm),convm(iip1,jjp1,llm)
88      REAL bern(iip1,jjp1,llm)
89
90c   champ contenant les scalaires advectés.
91      real Q(iip1,jjp1,llm,nQ)
92   
93c   champs cumulés
94      real ps_cum(iip1,jjp1)
95      real masse_cum(iip1,jjp1,llm)
96      real flux_u_cum(iip1,jjp1,llm)
97      real flux_v_cum(iip1,jjm,llm)
98      real Q_cum(iip1,jjp1,llm,nQ)
99      real flux_uQ_cum(iip1,jjp1,llm,nQ)
100      real flux_vQ_cum(iip1,jjm,llm,nQ)
101      real flux_wQ_cum(iip1,jjp1,llm,nQ)
102      real dQ(iip1,jjp1,llm,nQ)
103
104      save ps_cum,masse_cum,flux_u_cum,flux_v_cum
105      save Q_cum,flux_uQ_cum,flux_vQ_cum
106
107c   champs de tansport en moyenne zonale
108      integer ntr,itr
109      parameter (ntr=5)
110
111      character*10 znom(ntr,nQ)
112      character*20 znoml(ntr,nQ)
113cvg>>
114      save znom, nom
115cvg<<
116      character*10 zunites(ntr,nQ)
117      integer iave,itot,immc,itrs,istn
118      data iave,itot,immc,itrs,istn/1,2,3,4,5/
119      character*3 ctrs(ntr)
120      data ctrs/'  ','TOT','MMC','TRS','STN'/
121
122      real zvQ(jjm,llm,ntr,nQ),zvQtmp(jjm,llm)
123      real zavQ(jjm,ntr,nQ),psiQ(jjm,llm+1,nQ)
124      real zmasse(jjm,llm),zamasse(jjm)
125
126      real zv(jjm,llm),psi(jjm,llm+1)
127
128      integer i,j,l,iQ
129
130
131c   Initialisation du fichier contenant les moyennes zonales.
132c   ---------------------------------------------------------
133
134      character*10 infile
135
136      integer fileid
137      integer thoriid, zvertiid
138      save fileid
139
140      integer ndex3d(jjm*llm)
141
142C   Variables locales
143C
144      integer tau0
145      real zjulian
146      character*3 str
147      character*10 ctrac
148      integer ii,jj
149      integer zan, dayref
150C
151      real rlong(jjm),rlatg(jjm)
152
153
154
155c=====================================================================
156c   Initialisation
157c=====================================================================
158
159      time=time+dt_app
160      itau=itau+1
161
162      if (first) then
163
164
165        icum=0
166c       initialisation des fichiers
167        first=.false.
168c   ncum est la frequence de stokage en pas de temps
169        ncum=dt_cum/dt_app
170        if (abs(ncum*dt_app-dt_cum).gt.1.e-5*dt_app) then
171           print*,'Pb : le pas de cumule doit etre multiple du pas'
172           print*,'dt_app=',dt_app
173           print*,'dt_cum=',dt_cum
174           stop
175        endif
176
177        if (i_sortie.eq.1) then
178         file='dynzon'
179         call inigrads(ifile,1
180     s  ,0.,180./pi,0.,0.,jjm,rlatv,-90.,90.,180./pi
181     s  ,llm,presnivs,1.
182     s  ,dt_cum,file,'dyn_zon ')
183        endif
184
185        nom(itemp)='T'
186        nom(igeop)='gz'
187        nom(iecin)='K'
188        nom(iang)='ang'
189        nom(iu)='u'
190        nom(iovap)='ovap'
191        nom(iun)='un'
192
193        unites(itemp)='K'
194        unites(igeop)='m2/s2'
195        unites(iecin)='m2/s2'
196        unites(iang)='ang'
197        unites(iu)='m/s'
198        unites(iovap)='kg/kg'
199        unites(iun)='un'
200
201
202c   Initialisation du fichier contenant les moyennes zonales.
203c   ---------------------------------------------------------
204
205      infile='dynzon'
206
207      zan = annee_ref
208      dayref = day_ref
209      CALL ymds2ju(zan, 1, dayref, 0.0, zjulian)
210      tau0 = itau_dyn
211     
212      rlong=0.
213      rlatg=rlatv*180./pi
214       
215      call histbeg(infile, 1, rlong, jjm, rlatg,
216     .             1, 1, 1, jjm,
217     .             tau0, zjulian, dt_cum, thoriid, fileid)
218
219C
220C  Appel a histvert pour la grille verticale
221C
222      call histvert(fileid, 'presnivs', 'Niveaux sigma','mb',
223     .              llm, presnivs, zvertiid)
224C
225C  Appels a histdef pour la definition des variables a sauvegarder
226      do iQ=1,nQ
227         do itr=1,ntr
228            if(itr.eq.1) then
229               znom(itr,iQ)=nom(iQ)
230               znoml(itr,iQ)=nom(iQ)
231               zunites(itr,iQ)=unites(iQ)
232            else
233               znom(itr,iQ)=ctrs(itr)//'v'//nom(iQ)
234               znoml(itr,iQ)='transport : v * '//nom(iQ)//' '//ctrs(itr)
235               zunites(itr,iQ)='m/s * '//unites(iQ)
236            endif
237         enddo
238      enddo
239
240c   Declarations des champs avec dimension verticale
241      print*,'1HISTDEF'
242      do iQ=1,nQ
243         do itr=1,ntr
244            print*,'var ',itr,iQ
245     .      ,znom(itr,iQ),znoml(itr,iQ),zunites(itr,iQ)
246            call histdef(fileid,znom(itr,iQ),znoml(itr,iQ),
247     .        zunites(itr,iQ),1,jjm,thoriid,llm,1,llm,zvertiid,
248     .        32,'ave(X)',dt_cum,dt_cum)
249         enddo
250c   Declarations pour les fonctions de courant
251      print*,'2HISTDEF'
252          call histdef(fileid,'psi'//nom(iQ)
253     .      ,'stream fn. '//znoml(itot,iQ),
254     .      zunites(itot,iQ),1,jjm,thoriid,llm,1,llm,zvertiid,
255     .      32,'ave(X)',dt_cum,dt_cum)
256      enddo
257
258
259c   Declarations pour les champs de transport d'air
260      print*,'3HISTDEF'
261      call histdef(fileid, 'masse', 'masse',
262     .             'kg', 1, jjm, thoriid, llm, 1, llm, zvertiid,
263     .             32, 'ave(X)', dt_cum, dt_cum)
264      call histdef(fileid, 'v', 'v',
265     .             'm/s', 1, jjm, thoriid, llm, 1, llm, zvertiid,
266     .             32, 'ave(X)', dt_cum, dt_cum)
267c   Declarations pour les fonctions de courant
268      print*,'4HISTDEF'
269          call histdef(fileid,'psi','stream fn. MMC ','mega t/s',
270     .      1,jjm,thoriid,llm,1,llm,zvertiid,
271     .      32,'ave(X)',dt_cum,dt_cum)
272
273
274c   Declaration des champs 1D de transport en latitude
275      print*,'5HISTDEF'
276      do iQ=1,nQ
277         do itr=2,ntr
278            call histdef(fileid,'a'//znom(itr,iQ),znoml(itr,iQ),
279     .        zunites(itr,iQ),1,jjm,thoriid,1,1,1,-99,
280     .        32,'ave(X)',dt_cum,dt_cum)
281         enddo
282      enddo
283
284
285      print*,'8HISTDEF'
286               CALL histend(fileid)
287
288
289      endif
290
291
292c=====================================================================
293c   Calcul des champs dynamiques
294c   ----------------------------
295
296c   énergie cinétique
297      CALL covcont(llm,ucov,vcov,ucont,vcont)
298      CALL enercin(vcov,ucov,vcont,ucont,ecin)
299
300c   moment cinétique
301      do l=1,llm
302         ang(:,:,l)=ucov(:,:,l)+constang(:,:)
303         unat(:,:,l)=ucont(:,:,l)*cu(:,:)
304      enddo
305
306      Q(:,:,:,itemp)=teta(:,:,:)*pk(:,:,:)/cpp
307      Q(:,:,:,igeop)=phi(:,:,:)
308      Q(:,:,:,iecin)=ecin(:,:,:)
309      Q(:,:,:,iang)=ang(:,:,:)
310      Q(:,:,:,iu)=unat(:,:,:)
311      Q(:,:,:,iovap)=q(:,:,:,1)
312      Q(:,:,:,iun)=1.
313
314
315c=====================================================================
316c   Cumul
317c=====================================================================
318c
319      if(icum.EQ.0) then
320         ps_cum=0.
321         masse_cum=0.
322         flux_u_cum=0.
323         flux_v_cum=0.
324         Q_cum=0.
325         flux_vQ_cum=0.
326         flux_uQ_cum=0.
327      endif
328
329c      print*,'dans bilan_dyn ',icum,'->',icum+1
330      icum=icum+1
331
332c   accumulation des flux de masse horizontaux
333      ps_cum=ps_cum+ps
334      masse_cum=masse_cum+masse
335      flux_u_cum=flux_u_cum+flux_u
336      flux_v_cum=flux_v_cum+flux_v
337      do iQ=1,nQ
338      Q_cum(:,:,:,iQ)=Q_cum(:,:,:,iQ)+Q(:,:,:,iQ)*masse(:,:,:)
339      enddo
340
341c=====================================================================
342c  FLUX ET TENDANCES
343c=====================================================================
344
345c   Flux longitudinal
346c   -----------------
347      do iQ=1,nQ
348         do l=1,llm
349            do j=1,jjp1
350               do i=1,iim
351                  flux_uQ_cum(i,j,l,iQ)=flux_uQ_cum(i,j,l,iQ)
352     s            +flux_u(i,j,l)*0.5*(Q(i,j,l,iQ)+Q(i+1,j,l,iQ))
353               enddo
354               flux_uQ_cum(iip1,j,l,iQ)=flux_uQ_cum(1,j,l,iQ)
355            enddo
356         enddo
357      enddo
358
359c    flux méridien
360c    -------------
361      do iQ=1,nQ
362         do l=1,llm
363            do j=1,jjm
364               do i=1,iip1
365                  flux_vQ_cum(i,j,l,iQ)=flux_vQ_cum(i,j,l,iQ)
366     s            +flux_v(i,j,l)*0.5*(Q(i,j,l,iQ)+Q(i,j+1,l,iQ))
367               enddo
368            enddo
369         enddo
370      enddo
371
372
373c    tendances
374c    ---------
375
376c   convergence horizontale
377      call  convflu(flux_uQ_cum,flux_vQ_cum,llm*nQ,dQ)
378
379c   calcul de la vitesse verticale
380      call convmas(flux_u_cum,flux_v_cum,convm)
381      CALL vitvert(convm,w)
382
383      do iQ=1,nQ
384         do l=1,llm-1
385            do j=1,jjp1
386               do i=1,iip1
387                  ww=-0.5*w(i,j,l+1)*(Q(i,j,l,iQ)+Q(i,j,l+1,iQ))
388                  dQ(i,j,l  ,iQ)=dQ(i,j,l  ,iQ)-ww
389                  dQ(i,j,l+1,iQ)=dQ(i,j,l+1,iQ)+ww
390               enddo
391            enddo
392         enddo
393      enddo
394 
395c      print*,'Apres les calculs fait a chaque pas'
396c=====================================================================
397c   PAS DE TEMPS D'ECRITURE
398c=====================================================================
399      if (icum.eq.ncum) then
400c=====================================================================
401
402      print*,'Pas d ecriture'
403
404c   Normalisation
405      do iQ=1,nQ
406         Q_cum(:,:,:,iQ)=Q_cum(:,:,:,iQ)/masse_cum(:,:,:)
407      enddo
408      zz=1./float(ncum)
409      ps_cum=ps_cum*zz
410      masse_cum=masse_cum*zz
411      flux_u_cum=flux_u_cum*zz
412      flux_v_cum=flux_v_cum*zz
413      flux_uQ_cum=flux_uQ_cum*zz
414      flux_vQ_cum=flux_vQ_cum*zz
415      dQ=dQ*zz
416
417c     print*,'1OK'
418
419c   A retravailler eventuellement
420c   division de dQ par la masse pour revenir aux bonnes grandeurs
421      do iQ=1,nQ
422         dQ(:,:,:,iQ)=dQ(:,:,:,iQ)/masse_cum(:,:,:)
423      enddo
424 
425c     print*,'2OK'
426c=====================================================================
427c   Transport méridien
428c=====================================================================
429
430c   cumul zonal des masses des mailles
431c   ----------------------------------
432      zv=0.
433      zmasse=0.
434      call massbar(masse_cum,massebx,masseby)
435      do l=1,llm
436         do j=1,jjm
437            do i=1,iim
438               zmasse(j,l)=zmasse(j,l)+masseby(i,j,l)
439               zv(j,l)=zv(j,l)+flux_v_cum(i,j,l)
440            enddo
441            zfactv(j,l)=cv(1,j)/zmasse(j,l)
442         enddo
443      enddo
444
445c     print*,'3OK'
446c   --------------------------------------------------------------
447c   calcul de la moyenne zonale du transport :
448c   ------------------------------------------
449c
450c                                     --
451c TOT : la circulation totale       [ vq ]
452c
453c                                      -     -
454c MMC : mean meridional circulation [ v ] [ q ]
455c
456c                                     ----      --       - -
457c TRS : transitoires                [ v'q'] = [ vq ] - [ v q ]
458c
459c                                     - * - *       - -       -     -
460c STT : stationaires                [ v   q   ] = [ v q ] - [ v ] [ q ]
461c
462c                                              - -
463c    on utilise aussi l'intermediaire TMP :  [ v q ]
464c
465c    la variable zfactv transforme un transport meridien cumule
466c    en kg/s * unte-du-champ-transporte en m/s * unite-du-champ-transporte
467c
468c   --------------------------------------------------------------
469
470
471c   ----------------------------------------
472c   Transport dans le plan latitude-altitude
473c   ----------------------------------------
474
475      zvQ=0.
476      psiQ=0.
477      do iQ=1,nQ
478         zvQtmp=0.
479         do l=1,llm
480            do j=1,jjm
481c              print*,'j,l,iQ=',j,l,iQ
482c   Calcul des moyennes zonales du transort total et de zvQtmp
483               do i=1,iim
484                  zvQ(j,l,itot,iQ)=zvQ(j,l,itot,iQ)
485     s                            +flux_vQ_cum(i,j,l,iQ)
486                  zqy=      0.5*(Q_cum(i,j,l,iQ)*masse_cum(i,j,l)+
487     s                           Q_cum(i,j+1,l,iQ)*masse_cum(i,j+1,l))
488                  zvQtmp(j,l)=zvQtmp(j,l)+flux_v_cum(i,j,l)*zqy
489     s             /(0.5*(masse_cum(i,j,l)+masse_cum(i,j+1,l)))
490                  zvQ(j,l,iave,iQ)=zvQ(j,l,iave,iQ)+zqy
491               enddo
492c              print*,'aOK'
493c   Decomposition
494               zvQ(j,l,iave,iQ)=zvQ(j,l,iave,iQ)/zmasse(j,l)
495               zvQ(j,l,itot,iQ)=zvQ(j,l,itot,iQ)*zfactv(j,l)
496               zvQtmp(j,l)=zvQtmp(j,l)*zfactv(j,l)
497               zvQ(j,l,immc,iQ)=zv(j,l)*zvQ(j,l,iave,iQ)*zfactv(j,l)
498               zvQ(j,l,itrs,iQ)=zvQ(j,l,itot,iQ)-zvQtmp(j,l)
499               zvQ(j,l,istn,iQ)=zvQtmp(j,l)-zvQ(j,l,immc,iQ)
500            enddo
501         enddo
502c   fonction de courant meridienne pour la quantite Q
503         do l=llm,1,-1
504            do j=1,jjm
505               psiQ(j,l,iQ)=psiQ(j,l+1,iQ)+zvQ(j,l,itot,iQ)
506            enddo
507         enddo
508      enddo
509
510c   fonction de courant pour la circulation meridienne moyenne
511      psi=0.
512      do l=llm,1,-1
513         do j=1,jjm
514            psi(j,l)=psi(j,l+1)+zv(j,l)
515            zv(j,l)=zv(j,l)*zfactv(j,l)
516         enddo
517      enddo
518
519c     print*,'4OK'
520c   sorties proprement dites
521      if (i_sortie.eq.1) then
522      do iQ=1,nQ
523         do itr=1,ntr
524            call histwrite(fileid,znom(itr,iQ),itau,zvQ(:,:,itr,iQ)
525     s      ,jjm*llm,ndex3d)
526         enddo
527         call histwrite(fileid,'psi'//nom(iQ),itau,psiQ(:,1:llm,iQ)
528     s      ,jjm*llm,ndex3d)
529      enddo
530
531      call histwrite(fileid,'masse',itau,zmasse
532     s   ,jjm*llm,ndex3d)
533      call histwrite(fileid,'v',itau,zv
534     s   ,jjm*llm,ndex3d)
535      psi=psi*1.e-9
536      call histwrite(fileid,'psi',itau,psi(:,1:llm),jjm*llm,ndex3d)
537
538      endif
539
540
541c   -----------------
542c   Moyenne verticale
543c   -----------------
544
545      zamasse=0.
546      do l=1,llm
547         zamasse(:)=zamasse(:)+zmasse(:,l)
548      enddo
549      zavQ=0.
550      do iQ=1,nQ
551         do itr=2,ntr
552            do l=1,llm
553               zavQ(:,itr,iQ)=zavQ(:,itr,iQ)+zvQ(:,l,itr,iQ)*zmasse(:,l)
554            enddo
555            zavQ(:,itr,iQ)=zavQ(:,itr,iQ)/zamasse(:)
556            call histwrite(fileid,'a'//znom(itr,iQ),itau,zavQ(:,itr,iQ)
557     s      ,jjm*llm,ndex3d)
558         enddo
559      enddo
560
561c     on doit pouvoir tracer systematiquement la fonction de courant.
562
563c=====================================================================
564c/////////////////////////////////////////////////////////////////////
565      icum=0                  !///////////////////////////////////////
566      endif ! icum.eq.ncum    !///////////////////////////////////////
567c/////////////////////////////////////////////////////////////////////
568c=====================================================================
569
570      return
571      end
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.