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bilan_dyn.F @ 5415

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Incorporation des modifications necessaires a l'utilisation de la librairie Psmile/PRISM, et creation d'un tag IPSL-CM4_PSMILE, selon M.-E. Demory 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
4	c AFAIRE
5	c Prevoir en champ nq+1 le diagnostique de l'energie
6	c en faisant Qzon=Cv T + L * ...
7	c 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
19	c====================================================================
20	c
21	c Sous-programme consacre à des diagnostics dynamiques de base
22	c
23	c
24	c De facon generale, les moyennes des scalaires Q sont ponderees par
25	c la masse.
26	c
27	c Les flux de masse sont eux simplement moyennes.
28	c
29	c====================================================================
30
31	c Arguments :
32	c ===========
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
46	c Local :
47	c =======
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
81	c 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
89	c champ contenant les scalaires advectés.
90	real Q(iip1,jjp1,llm,nQ)
91
92	c 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
106	c 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	cvg>>
113	save znom, nom
114	cvg<<
115	character*10 zunites(ntr,nQ)
116	integer iave,itot,immc,itrs,istn
117	data iave,itot,immc,itrs,istn/1,2,3,4,5/
118	character*3 ctrs(ntr)
119	data ctrs/' ','TOT','MMC','TRS','STN'/
120
121	real zvQ(jjm,llm,ntr,nQ),zvQtmp(jjm,llm)
122	real zavQ(jjm,ntr,nQ),psiQ(jjm,llm+1,nQ)
123	real zmasse(jjm,llm),zamasse(jjm)
124
125	real zv(jjm,llm),psi(jjm,llm+1)
126
127	integer i,j,l,iQ
128
129
130	c Initialisation du fichier contenant les moyennes zonales.
131	c ---------------------------------------------------------
132
133	character*10 infile
134
135	integer*4 day0, anne0
136	integer fileid
137	integer thoriid, zvertiid
138	save fileid
139
140	integer ndex3d(jjm*llm)
141
142	C Variables locales
143	C
144	integer tau0
145	real zjulian
146	character*3 str
147	character*10 ctrac
148	integer ii,jj
149	integer zan
150	C
151	real rlong(jjm),rlatg(jjm)
152
153
154
155	c=====================================================================
156	c Initialisation
157	c=====================================================================
158
159	time=time+dt_app
160	itau=itau+1
161
162	if (first) then
163
164
165	icum=0
166	c initialisation des fichiers
167	first=.false.
168	c ncum est la frequence de stokage en pas de temps
169	ncum=dt_cum/dt_app
170	if (abs(ncumdt_app-dt_cum).gt.1.e-5dt_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
202	c Initialisation du fichier contenant les moyennes zonales.
203	c ---------------------------------------------------------
204
205	infile='dynzon'
206
207	day0=0
208	zan = 0.
209
210	CALL ymds2ju(zan, 1, 1, 0.0, zjulian)
211	zjulian = zjulian + day0
212	tau0 = 0
213
214	rlong=0.
215	rlatg=rlatv*180./pi
216
217	call histbeg(infile, 1, rlong, jjm, rlatg,
218	. 1, 1, 1, jjm,
219	. tau0, zjulian, dt_cum, thoriid, fileid)
220
221	C
222	C Appel a histvert pour la grille verticale
223	C
224	call histvert(fileid, 'presnivs', 'Niveaux sigma','mb',
225	. llm, presnivs, zvertiid)
226	C
227	C Appels a histdef pour la definition des variables a sauvegarder
228	do iQ=1,nQ
229	do itr=1,ntr
230	if(itr.eq.1) then
231	znom(itr,iQ)=nom(iQ)
232	znoml(itr,iQ)=nom(iQ)
233	zunites(itr,iQ)=unites(iQ)
234	else
235	znom(itr,iQ)=ctrs(itr)//'v'//nom(iQ)
236	znoml(itr,iQ)='transport : v * '//nom(iQ)//' '//ctrs(itr)
237	zunites(itr,iQ)='m/s * '//unites(iQ)
238	endif
239	enddo
240	enddo
241
242	c Declarations des champs avec dimension verticale
243	print*,'1HISTDEF'
244	do iQ=1,nQ
245	do itr=1,ntr
246	print*,'var ',itr,iQ
247	. ,znom(itr,iQ),znoml(itr,iQ),zunites(itr,iQ)
248	call histdef(fileid,znom(itr,iQ),znoml(itr,iQ),
249	. zunites(itr,iQ),1,jjm,thoriid,llm,1,llm,zvertiid,
250	. 32,'ave(X)',dt_cum,dt_cum)
251	enddo
252	c Declarations pour les fonctions de courant
253	print*,'2HISTDEF'
254	call histdef(fileid,'psi'//nom(iQ)
255	. ,'stream fn. '//znoml(itot,iQ),
256	. zunites(itot,iQ),1,jjm,thoriid,llm,1,llm,zvertiid,
257	. 32,'ave(X)',dt_cum,dt_cum)
258	enddo
259
260
261	c Declarations pour les champs de transport d'air
262	print*,'3HISTDEF'
263	call histdef(fileid, 'masse', 'masse',
264	. 'kg', 1, jjm, thoriid, llm, 1, llm, zvertiid,
265	. 32, 'ave(X)', dt_cum, dt_cum)
266	call histdef(fileid, 'v', 'v',
267	. 'm/s', 1, jjm, thoriid, llm, 1, llm, zvertiid,
268	. 32, 'ave(X)', dt_cum, dt_cum)
269	c Declarations pour les fonctions de courant
270	print*,'4HISTDEF'
271	call histdef(fileid,'psi','stream fn. MMC ','mega t/s',
272	. 1,jjm,thoriid,llm,1,llm,zvertiid,
273	. 32,'ave(X)',dt_cum,dt_cum)
274
275
276	c Declaration des champs 1D de transport en latitude
277	print*,'5HISTDEF'
278	do iQ=1,nQ
279	do itr=2,ntr
280	call histdef(fileid,'a'//znom(itr,iQ),znoml(itr,iQ),
281	. zunites(itr,iQ),1,jjm,thoriid,1,1,1,-99,
282	. 32,'ave(X)',dt_cum,dt_cum)
283	enddo
284	enddo
285
286
287	print*,'8HISTDEF'
288	CALL histend(fileid)
289
290
291	endif
292
293
294	c=====================================================================
295	c Calcul des champs dynamiques
296	c ----------------------------
297
298	c énergie cinétique
299	CALL covcont(llm,ucov,vcov,ucont,vcont)
300	CALL enercin(vcov,ucov,vcont,ucont,ecin)
301
302	c moment cinétique
303	do l=1,llm
304	ang(:,:,l)=ucov(:,:,l)+constang(:,:)
305	unat(:,:,l)=ucont(:,:,l)*cu(:,:)
306	enddo
307
308	Q(:,:,:,itemp)=teta(:,:,:)*pk(:,:,:)/cpp
309	Q(:,:,:,igeop)=phi(:,:,:)
310	Q(:,:,:,iecin)=ecin(:,:,:)
311	Q(:,:,:,iang)=ang(:,:,:)
312	Q(:,:,:,iu)=unat(:,:,:)
313	Q(:,:,:,iovap)=q(:,:,:,1)
314	Q(:,:,:,iun)=1.
315
316
317	c=====================================================================
318	c Cumul
319	c=====================================================================
320	c
321	if(icum.EQ.0) then
322	ps_cum=0.
323	masse_cum=0.
324	flux_u_cum=0.
325	flux_v_cum=0.
326	Q_cum=0.
327	flux_vQ_cum=0.
328	flux_uQ_cum=0.
329	endif
330
331	print*,'dans bilan_dyn ',icum,'->',icum+1
332	icum=icum+1
333
334	c accumulation des flux de masse horizontaux
335	ps_cum=ps_cum+ps
336	masse_cum=masse_cum+masse
337	flux_u_cum=flux_u_cum+flux_u
338	flux_v_cum=flux_v_cum+flux_v
339	do iQ=1,nQ
340	Q_cum(:,:,:,iQ)=Q_cum(:,:,:,iQ)+Q(:,:,:,iQ)*masse(:,:,:)
341	enddo
342
343	c=====================================================================
344	c FLUX ET TENDANCES
345	c=====================================================================
346
347	c Flux longitudinal
348	c -----------------
349	do iQ=1,nQ
350	do l=1,llm
351	do j=1,jjp1
352	do i=1,iim
353	flux_uQ_cum(i,j,l,iQ)=flux_uQ_cum(i,j,l,iQ)
354	s +flux_u(i,j,l)0.5(Q(i,j,l,iQ)+Q(i+1,j,l,iQ))
355	enddo
356	flux_uQ_cum(iip1,j,l,iQ)=flux_uQ_cum(1,j,l,iQ)
357	enddo
358	enddo
359	enddo
360
361	c flux méridien
362	c -------------
363	do iQ=1,nQ
364	do l=1,llm
365	do j=1,jjm
366	do i=1,iip1
367	flux_vQ_cum(i,j,l,iQ)=flux_vQ_cum(i,j,l,iQ)
368	s +flux_v(i,j,l)0.5(Q(i,j,l,iQ)+Q(i,j+1,l,iQ))
369	enddo
370	enddo
371	enddo
372	enddo
373
374
375	c tendances
376	c ---------
377
378	c convergence horizontale
379	call convflu(flux_uQ_cum,flux_vQ_cum,llm*nQ,dQ)
380
381	c calcul de la vitesse verticale
382	call convmas(flux_u_cum,flux_v_cum,convm)
383	CALL vitvert(convm,w)
384
385	do iQ=1,nQ
386	do l=1,llm-1
387	do j=1,jjp1
388	do i=1,iip1
389	ww=-0.5w(i,j,l+1)(Q(i,j,l,iQ)+Q(i,j,l+1,iQ))
390	dQ(i,j,l ,iQ)=dQ(i,j,l ,iQ)-ww
391	dQ(i,j,l+1,iQ)=dQ(i,j,l+1,iQ)+ww
392	enddo
393	enddo
394	enddo
395	enddo
396
397	print*,'Apres les calculs fait a chaque pas'
398	c=====================================================================
399	c PAS DE TEMPS D'ECRITURE
400	c=====================================================================
401	if (icum.eq.ncum) then
402	c=====================================================================
403
404	print*,'Pas d ecriture'
405
406	c Normalisation
407	do iQ=1,nQ
408	Q_cum(:,:,:,iQ)=Q_cum(:,:,:,iQ)/masse_cum(:,:,:)
409	enddo
410	zz=1./float(ncum)
411	ps_cum=ps_cum*zz
412	masse_cum=masse_cum*zz
413	flux_u_cum=flux_u_cum*zz
414	flux_v_cum=flux_v_cum*zz
415	flux_uQ_cum=flux_uQ_cum*zz
416	flux_vQ_cum=flux_vQ_cum*zz
417	dQ=dQ*zz
418
419	c print*,'1OK'
420
421	c A retravailler eventuellement
422	c division de dQ par la masse pour revenir aux bonnes grandeurs
423	do iQ=1,nQ
424	dQ(:,:,:,iQ)=dQ(:,:,:,iQ)/masse_cum(:,:,:)
425	enddo
426
427	c print*,'2OK'
428	c=====================================================================
429	c Transport méridien
430	c=====================================================================
431
432	c cumul zonal des masses des mailles
433	c ----------------------------------
434	zv=0.
435	zmasse=0.
436	call massbar(masse_cum,massebx,masseby)
437	do l=1,llm
438	do j=1,jjm
439	do i=1,iim
440	zmasse(j,l)=zmasse(j,l)+masseby(i,j,l)
441	zv(j,l)=zv(j,l)+flux_v_cum(i,j,l)
442	enddo
443	zfactv(j,l)=cv(1,j)/zmasse(j,l)
444	enddo
445	enddo
446
447	c print*,'3OK'
448	c --------------------------------------------------------------
449	c calcul de la moyenne zonale du transport :
450	c ------------------------------------------
451	c
452	c --
453	c TOT : la circulation totale [ vq ]
454	c
455	c - -
456	c MMC : mean meridional circulation [ v ] [ q ]
457	c
458	c ---- -- - -
459	c TRS : transitoires [ v'q'] = [ vq ] - [ v q ]
460	c
461	c - * - * - - - -
462	c STT : stationaires [ v q ] = [ v q ] - [ v ] [ q ]
463	c
464	c - -
465	c on utilise aussi l'intermediaire TMP : [ v q ]
466	c
467	c la variable zfactv transforme un transport meridien cumule
468	c en kg/s * unte-du-champ-transporte en m/s * unite-du-champ-transporte
469	c
470	c --------------------------------------------------------------
471
472
473	c ----------------------------------------
474	c Transport dans le plan latitude-altitude
475	c ----------------------------------------
476
477	zvQ=0.
478	psiQ=0.
479	do iQ=1,nQ
480	zvQtmp=0.
481	do l=1,llm
482	do j=1,jjm
483	c print*,'j,l,iQ=',j,l,iQ
484	c Calcul des moyennes zonales du transort total et de zvQtmp
485	do i=1,iim
486	zvQ(j,l,itot,iQ)=zvQ(j,l,itot,iQ)
487	s +flux_vQ_cum(i,j,l,iQ)
488	zqy= 0.5(Q_cum(i,j,l,iQ)masse_cum(i,j,l)+
489	s Q_cum(i,j+1,l,iQ)*masse_cum(i,j+1,l))
490	zvQtmp(j,l)=zvQtmp(j,l)+flux_v_cum(i,j,l)*zqy
491	s /(0.5*(masse_cum(i,j,l)+masse_cum(i,j+1,l)))
492	zvQ(j,l,iave,iQ)=zvQ(j,l,iave,iQ)+zqy
493	enddo
494	c print*,'aOK'
495	c Decomposition
496	zvQ(j,l,iave,iQ)=zvQ(j,l,iave,iQ)/zmasse(j,l)
497	zvQ(j,l,itot,iQ)=zvQ(j,l,itot,iQ)*zfactv(j,l)
498	zvQtmp(j,l)=zvQtmp(j,l)*zfactv(j,l)
499	zvQ(j,l,immc,iQ)=zv(j,l)zvQ(j,l,iave,iQ)zfactv(j,l)
500	zvQ(j,l,itrs,iQ)=zvQ(j,l,itot,iQ)-zvQtmp(j,l)
501	zvQ(j,l,istn,iQ)=zvQtmp(j,l)-zvQ(j,l,immc,iQ)
502	enddo
503	enddo
504	c fonction de courant meridienne pour la quantite Q
505	do l=llm,1,-1
506	do j=1,jjm
507	psiQ(j,l,iQ)=psiQ(j,l+1,iQ)+zvQ(j,l,itot,iQ)
508	enddo
509	enddo
510	enddo
511
512	c fonction de courant pour la circulation meridienne moyenne
513	psi=0.
514	do l=llm,1,-1
515	do j=1,jjm
516	psi(j,l)=psi(j,l+1)+zv(j,l)
517	zv(j,l)=zv(j,l)*zfactv(j,l)
518	enddo
519	enddo
520
521	c print*,'4OK'
522	c sorties proprement dites
523	if (i_sortie.eq.1) then
524	do iQ=1,nQ
525	do itr=1,ntr
526	call histwrite(fileid,znom(itr,iQ),itau,zvQ(:,:,itr,iQ)
527	s ,jjm*llm,ndex3d)
528	enddo
529	call histwrite(fileid,'psi'//nom(iQ),itau,psiQ(:,1:llm,iQ)
530	s ,jjm*llm,ndex3d)
531	enddo
532
533	call histwrite(fileid,'masse',itau,zmasse
534	s ,jjm*llm,ndex3d)
535	call histwrite(fileid,'v',itau,zv
536	s ,jjm*llm,ndex3d)
537	psi=psi*1.e-9
538	call histwrite(fileid,'psi',itau,psi(:,1:llm),jjm*llm,ndex3d)
539
540	endif
541
542
543	c -----------------
544	c Moyenne verticale
545	c -----------------
546
547	zamasse=0.
548	do l=1,llm
549	zamasse(:)=zamasse(:)+zmasse(:,l)
550	enddo
551	zavQ=0.
552	do iQ=1,nQ
553	do itr=2,ntr
554	do l=1,llm
555	zavQ(:,itr,iQ)=zavQ(:,itr,iQ)+zvQ(:,l,itr,iQ)*zmasse(:,l)
556	enddo
557	zavQ(:,itr,iQ)=zavQ(:,itr,iQ)/zamasse(:)
558	call histwrite(fileid,'a'//znom(itr,iQ),itau,zavQ(:,itr,iQ)
559	s ,jjm*llm,ndex3d)
560	enddo
561	enddo
562
563	c on doit pouvoir tracer systematiquement la fonction de courant.
564
565	c=====================================================================
566	c/////////////////////////////////////////////////////////////////////
567	icum=0 !///////////////////////////////////////
568	endif ! icum.eq.ncum !///////////////////////////////////////
569	c/////////////////////////////////////////////////////////////////////
570	c=====================================================================
571
572	return
573	end

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