source: LMDZ.3.3/tags/IPSL-CM4_CMIP/libf/dyn3d/bilan_dyn.F @ 575

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'IPSL-CM4_CMIP'.

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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)
113      character*10 zunites(ntr,nQ)
114      integer iave,itot,immc,itrs,istn
115      data iave,itot,immc,itrs,istn/1,2,3,4,5/
116      character*3 ctrs(ntr)
117      data ctrs/'  ','TOT','MMC','TRS','STN'/
118
119      real zvQ(jjm,llm,ntr,nQ),zvQtmp(jjm,llm)
120      real zavQ(jjm,ntr,nQ),psiQ(jjm,llm+1,nQ)
121      real zmasse(jjm,llm),zamasse(jjm)
122
123      real zv(jjm,llm),psi(jjm,llm+1)
124
125      integer i,j,l,iQ
126
127
128c   Initialisation du fichier contenant les moyennes zonales.
129c   ---------------------------------------------------------
130
131      character*10 infile
132
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, dayref
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      zan = annee_ref
205      dayref = day_ref
206      CALL ymds2ju(zan, 1, dayref, 0.0, zjulian)
207      tau0 = itau_dyn
208     
209      rlong=0.
210      rlatg=rlatv*180./pi
211       
212      call histbeg(infile, 1, rlong, jjm, rlatg,
213     .             1, 1, 1, jjm,
214     .             tau0, zjulian, dt_cum, thoriid, fileid)
215
216C
217C  Appel a histvert pour la grille verticale
218C
219      call histvert(fileid, 'presnivs', 'Niveaux sigma','mb',
220     .              llm, presnivs, zvertiid)
221C
222C  Appels a histdef pour la definition des variables a sauvegarder
223      do iQ=1,nQ
224         do itr=1,ntr
225            if(itr.eq.1) then
226               znom(itr,iQ)=nom(iQ)
227               znoml(itr,iQ)=nom(iQ)
228               zunites(itr,iQ)=unites(iQ)
229            else
230               znom(itr,iQ)=ctrs(itr)//'v'//nom(iQ)
231               znoml(itr,iQ)='transport : v * '//nom(iQ)//' '//ctrs(itr)
232               zunites(itr,iQ)='m/s * '//unites(iQ)
233            endif
234         enddo
235      enddo
236
237c   Declarations des champs avec dimension verticale
238      print*,'1HISTDEF'
239      do iQ=1,nQ
240         do itr=1,ntr
241            print*,'var ',itr,iQ
242     .      ,znom(itr,iQ),znoml(itr,iQ),zunites(itr,iQ)
243            call histdef(fileid,znom(itr,iQ),znoml(itr,iQ),
244     .        zunites(itr,iQ),1,jjm,thoriid,llm,1,llm,zvertiid,
245     .        32,'ave(X)',dt_cum,dt_cum)
246         enddo
247c   Declarations pour les fonctions de courant
248      print*,'2HISTDEF'
249          call histdef(fileid,'psi'//nom(iQ)
250     .      ,'stream fn. '//znoml(itot,iQ),
251     .      zunites(itot,iQ),1,jjm,thoriid,llm,1,llm,zvertiid,
252     .      32,'ave(X)',dt_cum,dt_cum)
253      enddo
254
255
256c   Declarations pour les champs de transport d'air
257      print*,'3HISTDEF'
258      call histdef(fileid, 'masse', 'masse',
259     .             'kg', 1, jjm, thoriid, llm, 1, llm, zvertiid,
260     .             32, 'ave(X)', dt_cum, dt_cum)
261      call histdef(fileid, 'v', 'v',
262     .             'm/s', 1, jjm, thoriid, llm, 1, llm, zvertiid,
263     .             32, 'ave(X)', dt_cum, dt_cum)
264c   Declarations pour les fonctions de courant
265      print*,'4HISTDEF'
266          call histdef(fileid,'psi','stream fn. MMC ','mega t/s',
267     .      1,jjm,thoriid,llm,1,llm,zvertiid,
268     .      32,'ave(X)',dt_cum,dt_cum)
269
270
271c   Declaration des champs 1D de transport en latitude
272      print*,'5HISTDEF'
273      do iQ=1,nQ
274         do itr=2,ntr
275            call histdef(fileid,'a'//znom(itr,iQ),znoml(itr,iQ),
276     .        zunites(itr,iQ),1,jjm,thoriid,1,1,1,-99,
277     .        32,'ave(X)',dt_cum,dt_cum)
278         enddo
279      enddo
280
281
282      print*,'8HISTDEF'
283               CALL histend(fileid)
284
285
286      endif
287
288
289c=====================================================================
290c   Calcul des champs dynamiques
291c   ----------------------------
292
293c   énergie cinétique
294      CALL covcont(llm,ucov,vcov,ucont,vcont)
295      CALL enercin(vcov,ucov,vcont,ucont,ecin)
296
297c   moment cinétique
298      do l=1,llm
299         ang(:,:,l)=ucov(:,:,l)+constang(:,:)
300         unat(:,:,l)=ucont(:,:,l)*cu(:,:)
301      enddo
302
303      Q(:,:,:,itemp)=teta(:,:,:)*pk(:,:,:)/cpp
304      Q(:,:,:,igeop)=phi(:,:,:)
305      Q(:,:,:,iecin)=ecin(:,:,:)
306      Q(:,:,:,iang)=ang(:,:,:)
307      Q(:,:,:,iu)=unat(:,:,:)
308      Q(:,:,:,iovap)=q(:,:,:,1)
309      Q(:,:,:,iun)=1.
310
311
312c=====================================================================
313c   Cumul
314c=====================================================================
315c
316      if(icum.EQ.0) then
317         ps_cum=0.
318         masse_cum=0.
319         flux_u_cum=0.
320         flux_v_cum=0.
321         Q_cum=0.
322         flux_vQ_cum=0.
323         flux_uQ_cum=0.
324      endif
325
326c      print*,'dans bilan_dyn ',icum,'->',icum+1
327      icum=icum+1
328
329c   accumulation des flux de masse horizontaux
330      ps_cum=ps_cum+ps
331      masse_cum=masse_cum+masse
332      flux_u_cum=flux_u_cum+flux_u
333      flux_v_cum=flux_v_cum+flux_v
334      do iQ=1,nQ
335      Q_cum(:,:,:,iQ)=Q_cum(:,:,:,iQ)+Q(:,:,:,iQ)*masse(:,:,:)
336      enddo
337
338c=====================================================================
339c  FLUX ET TENDANCES
340c=====================================================================
341
342c   Flux longitudinal
343c   -----------------
344      do iQ=1,nQ
345         do l=1,llm
346            do j=1,jjp1
347               do i=1,iim
348                  flux_uQ_cum(i,j,l,iQ)=flux_uQ_cum(i,j,l,iQ)
349     s            +flux_u(i,j,l)*0.5*(Q(i,j,l,iQ)+Q(i+1,j,l,iQ))
350               enddo
351               flux_uQ_cum(iip1,j,l,iQ)=flux_uQ_cum(1,j,l,iQ)
352            enddo
353         enddo
354      enddo
355
356c    flux méridien
357c    -------------
358      do iQ=1,nQ
359         do l=1,llm
360            do j=1,jjm
361               do i=1,iip1
362                  flux_vQ_cum(i,j,l,iQ)=flux_vQ_cum(i,j,l,iQ)
363     s            +flux_v(i,j,l)*0.5*(Q(i,j,l,iQ)+Q(i,j+1,l,iQ))
364               enddo
365            enddo
366         enddo
367      enddo
368
369
370c    tendances
371c    ---------
372
373c   convergence horizontale
374      call  convflu(flux_uQ_cum,flux_vQ_cum,llm*nQ,dQ)
375
376c   calcul de la vitesse verticale
377      call convmas(flux_u_cum,flux_v_cum,convm)
378      CALL vitvert(convm,w)
379
380      do iQ=1,nQ
381         do l=1,llm-1
382            do j=1,jjp1
383               do i=1,iip1
384                  ww=-0.5*w(i,j,l+1)*(Q(i,j,l,iQ)+Q(i,j,l+1,iQ))
385                  dQ(i,j,l  ,iQ)=dQ(i,j,l  ,iQ)-ww
386                  dQ(i,j,l+1,iQ)=dQ(i,j,l+1,iQ)+ww
387               enddo
388            enddo
389         enddo
390      enddo
391 
392c      print*,'Apres les calculs fait a chaque pas'
393c=====================================================================
394c   PAS DE TEMPS D'ECRITURE
395c=====================================================================
396      if (icum.eq.ncum) then
397c=====================================================================
398
399      print*,'Pas d ecriture'
400
401c   Normalisation
402      do iQ=1,nQ
403         Q_cum(:,:,:,iQ)=Q_cum(:,:,:,iQ)/masse_cum(:,:,:)
404      enddo
405      zz=1./float(ncum)
406      ps_cum=ps_cum*zz
407      masse_cum=masse_cum*zz
408      flux_u_cum=flux_u_cum*zz
409      flux_v_cum=flux_v_cum*zz
410      flux_uQ_cum=flux_uQ_cum*zz
411      flux_vQ_cum=flux_vQ_cum*zz
412      dQ=dQ*zz
413
414c     print*,'1OK'
415
416c   A retravailler eventuellement
417c   division de dQ par la masse pour revenir aux bonnes grandeurs
418      do iQ=1,nQ
419         dQ(:,:,:,iQ)=dQ(:,:,:,iQ)/masse_cum(:,:,:)
420      enddo
421 
422c     print*,'2OK'
423c=====================================================================
424c   Transport méridien
425c=====================================================================
426
427c   cumul zonal des masses des mailles
428c   ----------------------------------
429      zv=0.
430      zmasse=0.
431      call massbar(masse_cum,massebx,masseby)
432      do l=1,llm
433         do j=1,jjm
434            do i=1,iim
435               zmasse(j,l)=zmasse(j,l)+masseby(i,j,l)
436               zv(j,l)=zv(j,l)+flux_v_cum(i,j,l)
437            enddo
438            zfactv(j,l)=cv(1,j)/zmasse(j,l)
439         enddo
440      enddo
441
442c     print*,'3OK'
443c   --------------------------------------------------------------
444c   calcul de la moyenne zonale du transport :
445c   ------------------------------------------
446c
447c                                     --
448c TOT : la circulation totale       [ vq ]
449c
450c                                      -     -
451c MMC : mean meridional circulation [ v ] [ q ]
452c
453c                                     ----      --       - -
454c TRS : transitoires                [ v'q'] = [ vq ] - [ v q ]
455c
456c                                     - * - *       - -       -     -
457c STT : stationaires                [ v   q   ] = [ v q ] - [ v ] [ q ]
458c
459c                                              - -
460c    on utilise aussi l'intermediaire TMP :  [ v q ]
461c
462c    la variable zfactv transforme un transport meridien cumule
463c    en kg/s * unte-du-champ-transporte en m/s * unite-du-champ-transporte
464c
465c   --------------------------------------------------------------
466
467
468c   ----------------------------------------
469c   Transport dans le plan latitude-altitude
470c   ----------------------------------------
471
472      zvQ=0.
473      psiQ=0.
474      do iQ=1,nQ
475         zvQtmp=0.
476         do l=1,llm
477            do j=1,jjm
478c              print*,'j,l,iQ=',j,l,iQ
479c   Calcul des moyennes zonales du transort total et de zvQtmp
480               do i=1,iim
481                  zvQ(j,l,itot,iQ)=zvQ(j,l,itot,iQ)
482     s                            +flux_vQ_cum(i,j,l,iQ)
483                  zqy=      0.5*(Q_cum(i,j,l,iQ)*masse_cum(i,j,l)+
484     s                           Q_cum(i,j+1,l,iQ)*masse_cum(i,j+1,l))
485                  zvQtmp(j,l)=zvQtmp(j,l)+flux_v_cum(i,j,l)*zqy
486     s             /(0.5*(masse_cum(i,j,l)+masse_cum(i,j+1,l)))
487                  zvQ(j,l,iave,iQ)=zvQ(j,l,iave,iQ)+zqy
488               enddo
489c              print*,'aOK'
490c   Decomposition
491               zvQ(j,l,iave,iQ)=zvQ(j,l,iave,iQ)/zmasse(j,l)
492               zvQ(j,l,itot,iQ)=zvQ(j,l,itot,iQ)*zfactv(j,l)
493               zvQtmp(j,l)=zvQtmp(j,l)*zfactv(j,l)
494               zvQ(j,l,immc,iQ)=zv(j,l)*zvQ(j,l,iave,iQ)*zfactv(j,l)
495               zvQ(j,l,itrs,iQ)=zvQ(j,l,itot,iQ)-zvQtmp(j,l)
496               zvQ(j,l,istn,iQ)=zvQtmp(j,l)-zvQ(j,l,immc,iQ)
497            enddo
498         enddo
499c   fonction de courant meridienne pour la quantite Q
500         do l=llm,1,-1
501            do j=1,jjm
502               psiQ(j,l,iQ)=psiQ(j,l+1,iQ)+zvQ(j,l,itot,iQ)
503            enddo
504         enddo
505      enddo
506
507c   fonction de courant pour la circulation meridienne moyenne
508      psi=0.
509      do l=llm,1,-1
510         do j=1,jjm
511            psi(j,l)=psi(j,l+1)+zv(j,l)
512            zv(j,l)=zv(j,l)*zfactv(j,l)
513         enddo
514      enddo
515
516c     print*,'4OK'
517c   sorties proprement dites
518      if (i_sortie.eq.1) then
519      do iQ=1,nQ
520         do itr=1,ntr
521            call histwrite(fileid,znom(itr,iQ),itau,zvQ(:,:,itr,iQ)
522     s      ,jjm*llm,ndex3d)
523         enddo
524         call histwrite(fileid,'psi'//nom(iQ),itau,psiQ(:,1:llm,iQ)
525     s      ,jjm*llm,ndex3d)
526      enddo
527
528      call histwrite(fileid,'masse',itau,zmasse
529     s   ,jjm*llm,ndex3d)
530      call histwrite(fileid,'v',itau,zv
531     s   ,jjm*llm,ndex3d)
532      psi=psi*1.e-9
533      call histwrite(fileid,'psi',itau,psi(:,1:llm),jjm*llm,ndex3d)
534
535      endif
536
537
538c   -----------------
539c   Moyenne verticale
540c   -----------------
541
542      zamasse=0.
543      do l=1,llm
544         zamasse(:)=zamasse(:)+zmasse(:,l)
545      enddo
546      zavQ=0.
547      do iQ=1,nQ
548         do itr=2,ntr
549            do l=1,llm
550               zavQ(:,itr,iQ)=zavQ(:,itr,iQ)+zvQ(:,l,itr,iQ)*zmasse(:,l)
551            enddo
552            zavQ(:,itr,iQ)=zavQ(:,itr,iQ)/zamasse(:)
553            call histwrite(fileid,'a'//znom(itr,iQ),itau,zavQ(:,itr,iQ)
554     s      ,jjm*llm,ndex3d)
555         enddo
556      enddo
557
558c     on doit pouvoir tracer systematiquement la fonction de courant.
559
560c=====================================================================
561c/////////////////////////////////////////////////////////////////////
562      icum=0                  !///////////////////////////////////////
563      endif ! icum.eq.ncum    !///////////////////////////////////////
564c/////////////////////////////////////////////////////////////////////
565c=====================================================================
566
567      return
568      end
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.