source: LMDZ.3.3/branches/rel-LF/libf/dyn3d/bilan_dyn.F @ 420

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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
19c====================================================================
20c
21c   Sous-programme consacre à des diagnostics dynamiques de base
22c
23c
24c   De facon generale, les moyennes des scalaires Q sont ponderees par
25c   la masse.
26c
27c   Les flux de masse sont eux simplement moyennes.
28c
29c====================================================================
30
31c   Arguments :
32c   ===========
33
34      integer ntrac
35      real dt_app,dt_cum
36      real ps(iip1,jjp1)
37      real masse(iip1,jjp1,llm),pk(iip1,jjp1,llm)
38      real flux_u(iip1,jjp1,llm)
39      real flux_v(iip1,jjm,llm)
40      real teta(iip1,jjp1,llm)
41      real phi(iip1,jjp1,llm)
42      real ucov(iip1,jjp1,llm)
43      real vcov(iip1,jjp1,llm)
44      real trac(iip1,jjp1,llm,ntrac)
45
46c   Local :
47c   =======
48
49      integer icum,ncum
50      logical first
51      real zz,zqy,zfactv(jjm,llm)
52
53      integer nQ
54      parameter (nQ=7)
55
56
57      character*6 nom(nQ)
58      character*6 unites(nQ)
59      character*10 file
60      integer ifile
61      parameter (ifile=4)
62
63      integer itemp,igeop,iecin,iang,iu,iovap,iun
64      integer i_sortie
65
66      save first,icum,ncum
67      save itemp,igeop,iecin,iang,iu,iovap,iun
68      save i_sortie
69
70      real time
71      integer itau
72      save time,itau
73      data time,itau/0.,0/
74
75      data first/.true./
76      data itemp,igeop,iecin,iang,iu,iovap,iun/1,2,3,4,5,6,7/
77      data i_sortie/1/
78
79      real ww
80
81c   variables dynamiques intermédiaires
82      REAL vcont(iip1,jjm,llm),ucont(iip1,jjp1,llm)
83      REAL ang(iip1,jjp1,llm),unat(iip1,jjp1,llm)
84      REAL massebx(iip1,jjp1,llm),masseby(iip1,jjm,llm)
85      REAL vorpot(iip1,jjm,llm)
86      REAL w(iip1,jjp1,llm),ecin(iip1,jjp1,llm),convm(iip1,jjp1,llm)
87      REAL bern(iip1,jjp1,llm)
88
89c   champ contenant les scalaires advectés.
90      real Q(iip1,jjp1,llm,nQ)
91   
92c   champs cumulés
93      real ps_cum(iip1,jjp1)
94      real masse_cum(iip1,jjp1,llm)
95      real flux_u_cum(iip1,jjp1,llm)
96      real flux_v_cum(iip1,jjm,llm)
97      real Q_cum(iip1,jjp1,llm,nQ)
98      real flux_uQ_cum(iip1,jjp1,llm,nQ)
99      real flux_vQ_cum(iip1,jjm,llm,nQ)
100      real flux_wQ_cum(iip1,jjp1,llm,nQ)
101      real dQ(iip1,jjp1,llm,nQ)
102
103      save ps_cum,masse_cum,flux_u_cum,flux_v_cum
104      save Q_cum,flux_uQ_cum,flux_vQ_cum
105
106c   champs de tansport en moyenne zonale
107      integer ntr,itr
108      parameter (ntr=5)
109
110      character*10 znom(ntr,nQ)
111      character*20 znoml(ntr,nQ)
112      character*10 zunites(ntr,nQ)
113      integer iave,itot,immc,itrs,istn
114      data iave,itot,immc,itrs,istn/1,2,3,4,5/
115      character*3 ctrs(ntr)
116      data ctrs/'  ','TOT','MMC','TRS','STN'/
117
118      real zvQ(jjm,llm,ntr,nQ),zvQtmp(jjm,llm)
119      real zavQ(jjm,ntr,nQ),psiQ(jjm,llm+1,nQ)
120      real zmasse(jjm,llm),zamasse(jjm)
121
122      real zv(jjm,llm),psi(jjm,llm+1)
123
124      integer i,j,l,iQ
125
126
127c   Initialisation du fichier contenant les moyennes zonales.
128c   ---------------------------------------------------------
129
130      character*10 infile
131
132      integer*4 day0, anne0
133      integer fileid
134      integer thoriid, zvertiid
135      save fileid
136
137      integer ndex3d(jjm*llm)
138
139C   Variables locales
140C
141      integer tau0
142      real zjulian
143      character*3 str
144      character*10 ctrac
145      integer ii,jj
146      integer zan
147C
148      real rlong(jjm),rlatg(jjm)
149
150
151
152c=====================================================================
153c   Initialisation
154c=====================================================================
155
156      time=time+dt_app
157      itau=itau+1
158
159      if (first) then
160
161
162        icum=0
163c       initialisation des fichiers
164        first=.false.
165c   ncum est la frequence de stokage en pas de temps
166        ncum=dt_cum/dt_app
167        if (abs(ncum*dt_app-dt_cum).gt.1.e-5*dt_app) then
168           print*,'Pb : le pas de cumule doit etre multiple du pas'
169           print*,'dt_app=',dt_app
170           print*,'dt_cum=',dt_cum
171           stop
172        endif
173
174        if (i_sortie.eq.1) then
175         file='dynzon'
176         call inigrads(ifile,1
177     s  ,0.,180./pi,0.,0.,jjm,rlatv,-90.,90.,180./pi
178     s  ,llm,presnivs,1.
179     s  ,dt_cum,file,'dyn_zon ')
180        endif
181
182        nom(itemp)='T'
183        nom(igeop)='gz'
184        nom(iecin)='K'
185        nom(iang)='ang'
186        nom(iu)='u'
187        nom(iovap)='ovap'
188        nom(iun)='un'
189
190        unites(itemp)='K'
191        unites(igeop)='m2/s2'
192        unites(iecin)='m2/s2'
193        unites(iang)='ang'
194        unites(iu)='m/s'
195        unites(iovap)='kg/kg'
196        unites(iun)='un'
197
198
199c   Initialisation du fichier contenant les moyennes zonales.
200c   ---------------------------------------------------------
201
202      infile='dynzon'
203
204      day0=0
205      zan = 0.
206
207      CALL ymds2ju(zan, 1, 1, 0.0, zjulian)
208      zjulian = zjulian + day0
209      tau0 = 0
210     
211      rlong=0.
212      rlatg=rlatv*180./pi
213       
214      call histbeg(infile, 1, rlong, jjm, rlatg,
215     .             1, 1, 1, jjm,
216     .             tau0, zjulian, dt_cum, thoriid, fileid)
217
218C
219C  Appel a histvert pour la grille verticale
220C
221      call histvert(fileid, 'presnivs', 'Niveaux sigma','mb',
222     .              llm, presnivs, zvertiid)
223C
224C  Appels a histdef pour la definition des variables a sauvegarder
225      do iQ=1,nQ
226         do itr=1,ntr
227            if(itr.eq.1) then
228               znom(itr,iQ)=nom(iQ)
229               znoml(itr,iQ)=nom(iQ)
230               zunites(itr,iQ)=unites(iQ)
231            else
232               znom(itr,iQ)=ctrs(itr)//'v'//nom(iQ)
233               znoml(itr,iQ)='transport : v * '//nom(iQ)//' '//ctrs(itr)
234               zunites(itr,iQ)='m/s * '//unites(iQ)
235            endif
236         enddo
237      enddo
238
239c   Declarations des champs avec dimension verticale
240      print*,'1HISTDEF'
241      do iQ=1,nQ
242         do itr=1,ntr
243            print*,'var ',itr,iQ
244     .      ,znom(itr,iQ),znoml(itr,iQ),zunites(itr,iQ)
245            call histdef(fileid,znom(itr,iQ),znoml(itr,iQ),
246     .        zunites(itr,iQ),1,jjm,thoriid,llm,1,llm,zvertiid,
247     .        32,'ave(X)',dt_cum,dt_cum)
248         enddo
249c   Declarations pour les fonctions de courant
250      print*,'2HISTDEF'
251          call histdef(fileid,'psi'//nom(iQ)
252     .      ,'stream fn. '//znoml(itot,iQ),
253     .      zunites(itot,iQ),1,jjm,thoriid,llm,1,llm,zvertiid,
254     .      32,'ave(X)',dt_cum,dt_cum)
255      enddo
256
257
258c   Declarations pour les champs de transport d'air
259      print*,'3HISTDEF'
260      call histdef(fileid, 'masse', 'masse',
261     .             'kg', 1, jjm, thoriid, llm, 1, llm, zvertiid,
262     .             32, 'ave(X)', dt_cum, dt_cum)
263      call histdef(fileid, 'v', 'v',
264     .             'm/s', 1, jjm, thoriid, llm, 1, llm, zvertiid,
265     .             32, 'ave(X)', dt_cum, dt_cum)
266c   Declarations pour les fonctions de courant
267      print*,'4HISTDEF'
268          call histdef(fileid,'psi','stream fn. MMC ','mega t/s',
269     .      1,jjm,thoriid,llm,1,llm,zvertiid,
270     .      32,'ave(X)',dt_cum,dt_cum)
271
272
273c   Declaration des champs 1D de transport en latitude
274      print*,'5HISTDEF'
275      do iQ=1,nQ
276         do itr=2,ntr
277            call histdef(fileid,'a'//znom(itr,iQ),znoml(itr,iQ),
278     .        zunites(itr,iQ),1,jjm,thoriid,1,1,1,-99,
279     .        32,'ave(X)',dt_cum,dt_cum)
280         enddo
281      enddo
282
283
284      print*,'8HISTDEF'
285               CALL histend(fileid)
286
287
288      endif
289
290
291c=====================================================================
292c   Calcul des champs dynamiques
293c   ----------------------------
294
295c   énergie cinétique
296      CALL covcont(llm,ucov,vcov,ucont,vcont)
297      CALL enercin(vcov,ucov,vcont,ucont,ecin)
298
299c   moment cinétique
300      do l=1,llm
301         ang(:,:,l)=ucov(:,:,l)+constang(:,:)
302         unat(:,:,l)=ucont(:,:,l)*cu(:,:)
303      enddo
304
305      Q(:,:,:,itemp)=teta(:,:,:)*pk(:,:,:)/cpp
306      Q(:,:,:,igeop)=phi(:,:,:)
307      Q(:,:,:,iecin)=ecin(:,:,:)
308      Q(:,:,:,iang)=ang(:,:,:)
309      Q(:,:,:,iu)=unat(:,:,:)
310      Q(:,:,:,iovap)=q(:,:,:,1)
311      Q(:,:,:,iun)=1.
312
313
314c=====================================================================
315c   Cumul
316c=====================================================================
317c
318      if(icum.EQ.0) then
319         ps_cum=0.
320         masse_cum=0.
321         flux_u_cum=0.
322         flux_v_cum=0.
323         Q_cum=0.
324         flux_vQ_cum=0.
325         flux_uQ_cum=0.
326      endif
327
328      print*,'dans bilan_dyn ',icum,'->',icum+1
329      icum=icum+1
330
331c   accumulation des flux de masse horizontaux
332      ps_cum=ps_cum+ps
333      masse_cum=masse_cum+masse
334      flux_u_cum=flux_u_cum+flux_u
335      flux_v_cum=flux_v_cum+flux_v
336      do iQ=1,nQ
337      Q_cum(:,:,:,iQ)=Q_cum(:,:,:,iQ)+Q(:,:,:,iQ)*masse(:,:,:)
338      enddo
339
340c=====================================================================
341c  FLUX ET TENDANCES
342c=====================================================================
343
344c   Flux longitudinal
345c   -----------------
346      do iQ=1,nQ
347         do l=1,llm
348            do j=1,jjp1
349               do i=1,iim
350                  flux_uQ_cum(i,j,l,iQ)=flux_uQ_cum(i,j,l,iQ)
351     s            +flux_u(i,j,l)*0.5*(Q(i,j,l,iQ)+Q(i+1,j,l,iQ))
352               enddo
353               flux_uQ_cum(iip1,j,l,iQ)=flux_uQ_cum(1,j,l,iQ)
354            enddo
355         enddo
356      enddo
357
358c    flux méridien
359c    -------------
360      do iQ=1,nQ
361         do l=1,llm
362            do j=1,jjm
363               do i=1,iip1
364                  flux_vQ_cum(i,j,l,iQ)=flux_vQ_cum(i,j,l,iQ)
365     s            +flux_v(i,j,l)*0.5*(Q(i,j,l,iQ)+Q(i,j+1,l,iQ))
366               enddo
367            enddo
368         enddo
369      enddo
370
371
372c    tendances
373c    ---------
374
375c   convergence horizontale
376      call  convflu(flux_uQ_cum,flux_vQ_cum,llm*nQ,dQ)
377
378c   calcul de la vitesse verticale
379      call convmas(flux_u_cum,flux_v_cum,convm)
380      CALL vitvert(convm,w)
381
382      do iQ=1,nQ
383         do l=1,llm-1
384            do j=1,jjp1
385               do i=1,iip1
386                  ww=-0.5*w(i,j,l+1)*(Q(i,j,l,iQ)+Q(i,j,l+1,iQ))
387                  dQ(i,j,l  ,iQ)=dQ(i,j,l  ,iQ)-ww
388                  dQ(i,j,l+1,iQ)=dQ(i,j,l+1,iQ)+ww
389               enddo
390            enddo
391         enddo
392      enddo
393 
394      print*,'Apres les calculs fait a chaque pas'
395c=====================================================================
396c   PAS DE TEMPS D'ECRITURE
397c=====================================================================
398      if (icum.eq.ncum) then
399c=====================================================================
400
401      print*,'Pas d ecriture'
402
403c   Normalisation
404      do iQ=1,nQ
405         Q_cum(:,:,:,iQ)=Q_cum(:,:,:,iQ)/masse_cum(:,:,:)
406      enddo
407      zz=1./float(ncum)
408      ps_cum=ps_cum*zz
409      masse_cum=masse_cum*zz
410      flux_u_cum=flux_u_cum*zz
411      flux_v_cum=flux_v_cum*zz
412      flux_uQ_cum=flux_uQ_cum*zz
413      flux_vQ_cum=flux_vQ_cum*zz
414      dQ=dQ*zz
415
416c     print*,'1OK'
417
418c   A retravailler eventuellement
419c   division de dQ par la masse pour revenir aux bonnes grandeurs
420      do iQ=1,nQ
421         dQ(:,:,:,iQ)=dQ(:,:,:,iQ)/masse_cum(:,:,:)
422      enddo
423 
424c     print*,'2OK'
425c=====================================================================
426c   Transport méridien
427c=====================================================================
428
429c   cumul zonal des masses des mailles
430c   ----------------------------------
431      zv=0.
432      zmasse=0.
433      call massbar(masse_cum,massebx,masseby)
434      do l=1,llm
435         do j=1,jjm
436            do i=1,iim
437               zmasse(j,l)=zmasse(j,l)+masseby(i,j,l)
438               zv(j,l)=zv(j,l)+flux_v_cum(i,j,l)
439            enddo
440            zfactv(j,l)=cv(1,j)/zmasse(j,l)
441         enddo
442      enddo
443
444c     print*,'3OK'
445c   --------------------------------------------------------------
446c   calcul de la moyenne zonale du transport :
447c   ------------------------------------------
448c
449c                                     --
450c TOT : la circulation totale       [ vq ]
451c
452c                                      -     -
453c MMC : mean meridional circulation [ v ] [ q ]
454c
455c                                     ----      --       - -
456c TRS : transitoires                [ v'q'] = [ vq ] - [ v q ]
457c
458c                                     - * - *       - -       -     -
459c STT : stationaires                [ v   q   ] = [ v q ] - [ v ] [ q ]
460c
461c                                              - -
462c    on utilise aussi l'intermediaire TMP :  [ v q ]
463c
464c    la variable zfactv transforme un transport meridien cumule
465c    en kg/s * unte-du-champ-transporte en m/s * unite-du-champ-transporte
466c
467c   --------------------------------------------------------------
468
469
470c   ----------------------------------------
471c   Transport dans le plan latitude-altitude
472c   ----------------------------------------
473
474      zvQ=0.
475      psiQ=0.
476      do iQ=1,nQ
477         zvQtmp=0.
478         do l=1,llm
479            do j=1,jjm
480c              print*,'j,l,iQ=',j,l,iQ
481c   Calcul des moyennes zonales du transort total et de zvQtmp
482               do i=1,iim
483                  zvQ(j,l,itot,iQ)=zvQ(j,l,itot,iQ)
484     s                            +flux_vQ_cum(i,j,l,iQ)
485                  zqy=      0.5*(Q_cum(i,j,l,iQ)*masse_cum(i,j,l)+
486     s                           Q_cum(i,j+1,l,iQ)*masse_cum(i,j+1,l))
487                  zvQtmp(j,l)=zvQtmp(j,l)+flux_v_cum(i,j,l)*zqy
488     s             /(0.5*(masse_cum(i,j,l)+masse_cum(i,j+1,l)))
489                  zvQ(j,l,iave,iQ)=zvQ(j,l,iave,iQ)+zqy
490               enddo
491c              print*,'aOK'
492c   Decomposition
493               zvQ(j,l,iave,iQ)=zvQ(j,l,iave,iQ)/zmasse(j,l)
494               zvQ(j,l,itot,iQ)=zvQ(j,l,itot,iQ)*zfactv(j,l)
495               zvQtmp(j,l)=zvQtmp(j,l)*zfactv(j,l)
496               zvQ(j,l,immc,iQ)=zv(j,l)*zvQ(j,l,iave,iQ)*zfactv(j,l)
497               zvQ(j,l,itrs,iQ)=zvQ(j,l,itot,iQ)-zvQtmp(j,l)
498               zvQ(j,l,istn,iQ)=zvQtmp(j,l)-zvQ(j,l,immc,iQ)
499            enddo
500         enddo
501c   fonction de courant meridienne pour la quantite Q
502         do l=llm,1,-1
503            do j=1,jjm
504               psiQ(j,l,iQ)=psiQ(j,l+1,iQ)+zvQ(j,l,itot,iQ)
505            enddo
506         enddo
507      enddo
508
509c   fonction de courant pour la circulation meridienne moyenne
510      psi=0.
511      do l=llm,1,-1
512         do j=1,jjm
513            psi(j,l)=psi(j,l+1)+zv(j,l)
514            zv(j,l)=zv(j,l)*zfactv(j,l)
515         enddo
516      enddo
517
518c     print*,'4OK'
519c   sorties proprement dites
520      if (i_sortie.eq.1) then
521      do iQ=1,nQ
522         do itr=1,ntr
523            call histwrite(fileid,znom(itr,iQ),itau,zvQ(:,:,itr,iQ)
524     s      ,jjm*llm,ndex3d)
525         enddo
526         call histwrite(fileid,'psi'//nom(iQ),itau,psiQ(:,1:llm,iQ)
527     s      ,jjm*llm,ndex3d)
528      enddo
529
530      call histwrite(fileid,'masse',itau,zmasse
531     s   ,jjm*llm,ndex3d)
532      call histwrite(fileid,'v',itau,zv
533     s   ,jjm*llm,ndex3d)
534      psi=psi*1.e-9
535      call histwrite(fileid,'psi',itau,psi(:,1:llm),jjm*llm,ndex3d)
536
537      endif
538
539
540c   -----------------
541c   Moyenne verticale
542c   -----------------
543
544      zamasse=0.
545      do l=1,llm
546         zamasse(:)=zamasse(:)+zmasse(:,l)
547      enddo
548      zavQ=0.
549      do iQ=1,nQ
550         do itr=2,ntr
551            do l=1,llm
552               zavQ(:,itr,iQ)=zavQ(:,itr,iQ)+zvQ(:,l,itr,iQ)*zmasse(:,l)
553            enddo
554            zavQ(:,itr,iQ)=zavQ(:,itr,iQ)/zamasse(:)
555            call histwrite(fileid,'a'//znom(itr,iQ),itau,zavQ(:,itr,iQ)
556     s      ,jjm*llm,ndex3d)
557         enddo
558      enddo
559
560c     on doit pouvoir tracer systematiquement la fonction de courant.
561
562c=====================================================================
563c/////////////////////////////////////////////////////////////////////
564      icum=0                  !///////////////////////////////////////
565      endif ! icum.eq.ncum    !///////////////////////////////////////
566c/////////////////////////////////////////////////////////////////////
567c=====================================================================
568
569      return
570      end
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.