source: LMDZ5/branches/IPSLCM5A2.1_ISO/libf/phyiso/diagphy.F90 @ 4176

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Line 
1
2! $Header$
3
4SUBROUTINE diagphy(airephy, tit, iprt, tops, topl, sols, soll, sens, evap, &
5    rain_fall, snow_fall, ts, d_etp_tot, d_qt_tot, d_ec_tot, fs_bound, &
6    fq_bound)
7  ! ======================================================================
8
9  ! Purpose:
10  ! Compute the thermal flux and the watter mass flux at the atmosphere
11  ! boundaries. Print them and also the atmospheric enthalpy change and
12  ! the  atmospheric mass change.
13
14  ! Arguments:
15  ! airephy-------input-R-  grid area
16  ! tit---------input-A15- Comment to be added in PRINT (CHARACTER*15)
17  ! iprt--------input-I-  PRINT level ( <=0 : no PRINT)
18  ! tops(klon)--input-R-  SW rad. at TOA (W/m2), positive up.
19  ! topl(klon)--input-R-  LW rad. at TOA (W/m2), positive down
20  ! sols(klon)--input-R-  Net SW flux above surface (W/m2), positive up
21  ! (i.e. -1 * flux absorbed by the surface)
22  ! soll(klon)--input-R-  Net LW flux above surface (W/m2), positive up
23  ! (i.e. flux emited - flux absorbed by the surface)
24  ! sens(klon)--input-R-  Sensible Flux at surface  (W/m2), positive down
25  ! evap(klon)--input-R-  Evaporation + sublimation watter vapour mass flux
26  ! (kg/m2/s), positive up
27  ! rain_fall(klon)
28  ! --input-R- Liquid  watter mass flux (kg/m2/s), positive down
29  ! snow_fall(klon)
30  ! --input-R- Solid  watter mass flux (kg/m2/s), positive down
31  ! ts(klon)----input-R- Surface temperature (K)
32  ! d_etp_tot---input-R- Heat flux equivalent to atmospheric enthalpy
33  ! change (W/m2)
34  ! d_qt_tot----input-R- Mass flux equivalent to atmospheric watter mass
35  ! change (kg/m2/s)
36  ! d_ec_tot----input-R- Flux equivalent to atmospheric cinetic energy
37  ! change (W/m2)
38
39  ! fs_bound---output-R- Thermal flux at the atmosphere boundaries (W/m2)
40  ! fq_bound---output-R- Watter mass flux at the atmosphere boundaries
41  ! (kg/m2/s)
42
43  ! J.L. Dufresne, July 2002
44  ! Version prise sur
45  ! ~rlmd833/LMDZOR_201102/modipsl/modeles/LMDZ.3.3/libf/phylmd
46  ! le 25 Novembre 2002.
47  ! ======================================================================
48
49  USE dimphy
50  IMPLICIT NONE
51
52  include "YOMCST.h"
53  include "YOETHF.h"
54
55  ! Input variables
56  REAL airephy(klon)
57  CHARACTER *15 tit
58  INTEGER iprt
59  REAL tops(klon), topl(klon), sols(klon), soll(klon)
60  REAL sens(klon), evap(klon), rain_fall(klon), snow_fall(klon)
61  REAL ts(klon)
62  REAL d_etp_tot, d_qt_tot, d_ec_tot
63  ! Output variables
64  REAL fs_bound, fq_bound
65
66  ! Local variables
67  REAL stops, stopl, ssols, ssoll
68  REAL ssens, sfront, slat
69  REAL airetot, zcpvap, zcwat, zcice
70  REAL rain_fall_tot, snow_fall_tot, evap_tot
71
72  INTEGER i
73
74  INTEGER pas
75  SAVE pas
76  DATA pas/0/
77  !$OMP THREADPRIVATE(pas)
78
79  pas = pas + 1
80  stops = 0.
81  stopl = 0.
82  ssols = 0.
83  ssoll = 0.
84  ssens = 0.
85  sfront = 0.
86  evap_tot = 0.
87  rain_fall_tot = 0.
88  snow_fall_tot = 0.
89  airetot = 0.
90
91  ! Pour les chaleur specifiques de la vapeur d'eau, de l'eau et de
92  ! la glace, on travaille par difference a la chaleur specifique de l'
93  ! air sec. En effet, comme on travaille a niveau de pression donne,
94  ! toute variation de la masse d'un constituant est totalement
95  ! compense par une variation de masse d'air.
96
97  zcpvap = rcpv - rcpd
98  zcwat = rcw - rcpd
99  zcice = rcs - rcpd
100
101  DO i = 1, klon
102    stops = stops + tops(i)*airephy(i)
103    stopl = stopl + topl(i)*airephy(i)
104    ssols = ssols + sols(i)*airephy(i)
105    ssoll = ssoll + soll(i)*airephy(i)
106    ssens = ssens + sens(i)*airephy(i)
107    sfront = sfront + (evap(i)*zcpvap-rain_fall(i)*zcwat-snow_fall(i)*zcice)* &
108      ts(i)*airephy(i)
109    evap_tot = evap_tot + evap(i)*airephy(i)
110    rain_fall_tot = rain_fall_tot + rain_fall(i)*airephy(i)
111    snow_fall_tot = snow_fall_tot + snow_fall(i)*airephy(i)
112    airetot = airetot + airephy(i)
113  END DO
114  stops = stops/airetot
115  stopl = stopl/airetot
116  ssols = ssols/airetot
117  ssoll = ssoll/airetot
118  ssens = ssens/airetot
119  sfront = sfront/airetot
120  evap_tot = evap_tot/airetot
121  rain_fall_tot = rain_fall_tot/airetot
122  snow_fall_tot = snow_fall_tot/airetot
123
124  slat = rlvtt*rain_fall_tot + rlstt*snow_fall_tot
125  ! Heat flux at atm. boundaries
126  fs_bound = stops - stopl - (ssols+ssoll) + ssens + sfront + slat
127  ! Watter flux at atm. boundaries
128  fq_bound = evap_tot - rain_fall_tot - snow_fall_tot
129
130  IF (iprt>=1) WRITE (6, 6666) tit, pas, fs_bound, d_etp_tot, fq_bound, &
131    d_qt_tot
132
133  IF (iprt>=1) WRITE (6, 6668) tit, pas, d_etp_tot + d_ec_tot - fs_bound, &
134    d_qt_tot - fq_bound
135
136  IF (iprt>=2) WRITE (6, 6667) tit, pas, stops, stopl, ssols, ssoll, ssens, &
137    slat, evap_tot, rain_fall_tot + snow_fall_tot
138
139  RETURN
140
1416666 FORMAT ('Phys. Flux Budget ', A15, 1I6, 2F8.2, 2(1PE13.5))
1426667 FORMAT ('Phys. Boundary Flux ', A15, 1I6, 6F8.2, 2(1PE13.5))
1436668 FORMAT ('Phys. Total Budget ', A15, 1I6, F8.2, 2(1PE13.5))
144
145END SUBROUTINE diagphy
146
147! ======================================================================
148SUBROUTINE diagetpq(airephy, tit, iprt, idiag, idiag2, dtime, t, q, ql, qs, &
149    u, v, paprs, pplay, d_h_vcol, d_qt, d_qw, d_ql, d_qs, d_ec &
150!#ifdef ISO
151!     &       , xt,xtl,xts,d_xtw, d_xtl, d_xts  &   
152!#endif       
153     &           )
154  ! ======================================================================
155
156  ! Purpose:
157  ! Calcul la difference d'enthalpie et de masse d'eau entre 2 appels,
158  ! et calcul le flux de chaleur et le flux d'eau necessaire a ces
159  ! changements. Ces valeurs sont moyennees sur la surface de tout
160  ! le globe et sont exprime en W/2 et kg/s/m2
161  ! Outil pour diagnostiquer la conservation de l'energie
162  ! et de la masse dans la physique. Suppose que les niveau de
163  ! pression entre couche ne varie pas entre 2 appels.
164
165  ! Plusieurs de ces diagnostics peuvent etre fait en parallele: les
166  ! bilans sont sauvegardes dans des tableaux indices. On parlera
167  ! "d'indice de diagnostic"
168
169
170  ! ======================================================================
171  ! Arguments:
172  ! airephy-------input-R-  grid area
173  ! tit-----imput-A15- Comment added in PRINT (CHARACTER*15)
174  ! iprt----input-I-  PRINT level ( <=1 : no PRINT)
175  ! idiag---input-I- indice dans lequel sera range les nouveaux
176  ! bilans d' entalpie et de masse
177  ! idiag2--input-I-les nouveaux bilans d'entalpie et de masse
178  ! sont compare au bilan de d'enthalpie de masse de
179  ! l'indice numero idiag2
180  ! Cas parriculier : si idiag2=0, pas de comparaison, on
181  ! sort directement les bilans d'enthalpie et de masse
182  ! dtime----input-R- time step (s)
183  ! t--------input-R- temperature (K)
184  ! q--------input-R- vapeur d'eau (kg/kg)
185  ! ql-------input-R- liquid watter (kg/kg)
186  ! qs-------input-R- solid watter (kg/kg)
187  ! u--------input-R- vitesse u
188  ! v--------input-R- vitesse v
189  ! paprs----input-R- pression a intercouche (Pa)
190  ! pplay----input-R- pression au milieu de couche (Pa)
191
192  ! the following total value are computed by UNIT of earth surface
193
194  ! d_h_vcol--output-R- Heat flux (W/m2) define as the Enthalpy
195  ! change (J/m2) during one time step (dtime) for the whole
196  ! atmosphere (air, watter vapour, liquid and solid)
197  ! d_qt------output-R- total water mass flux (kg/m2/s) defined as the
198  ! total watter (kg/m2) change during one time step (dtime),
199  ! d_qw------output-R- same, for the watter vapour only (kg/m2/s)
200  ! d_ql------output-R- same, for the liquid watter only (kg/m2/s)
201  ! d_qs------output-R- same, for the solid watter only (kg/m2/s)
202  ! d_ec------output-R- Cinetic Energy Budget (W/m2) for vertical air column
203
204  ! other (COMMON...)
205  ! RCPD, RCPV, ....
206
207  ! J.L. Dufresne, July 2002
208  ! ======================================================================
209
210  USE dimphy
211!#ifdef ISO
212!  USE infotrac_phy, ONLY: niso,ntraciso
213!#endif
214! isotopes inutiles ici
215  IMPLICIT NONE
216
217  include "YOMCST.h"
218  include "YOETHF.h"
219
220  ! Input variables
221  REAL airephy(klon)
222  CHARACTER *15 tit
223  INTEGER iprt, idiag, idiag2
224  REAL dtime
225  REAL t(klon, klev), q(klon, klev), ql(klon, klev), qs(klon, klev)
226  REAL u(klon, klev), v(klon, klev)
227  REAL paprs(klon, klev+1), pplay(klon, klev)
228  ! Output variables
229  REAL d_h_vcol, d_qt, d_qw, d_ql, d_qs, d_ec
230
231  ! Local variables
232
233  REAL h_vcol_tot, h_dair_tot, h_qw_tot, h_ql_tot, h_qs_tot, qw_tot, ql_tot, &
234    qs_tot, ec_tot
235  ! h_vcol_tot--  total enthalpy of vertical air column
236  ! (air with watter vapour, liquid and solid) (J/m2)
237  ! h_dair_tot-- total enthalpy of dry air (J/m2)
238  ! h_qw_tot----  total enthalpy of watter vapour (J/m2)
239  ! h_ql_tot----  total enthalpy of liquid watter (J/m2)
240  ! h_qs_tot----  total enthalpy of solid watter  (J/m2)
241  ! qw_tot------  total mass of watter vapour (kg/m2)
242  ! ql_tot------  total mass of liquid watter (kg/m2)
243  ! qs_tot------  total mass of solid watter (kg/m2)
244  ! ec_tot------  total cinetic energy (kg/m2)
245
246  REAL zairm(klon, klev) ! layer air mass (kg/m2)
247  REAL zqw_col(klon)
248  REAL zql_col(klon)
249  REAL zqs_col(klon)
250  REAL zec_col(klon)
251  REAL zh_dair_col(klon)
252  REAL zh_qw_col(klon), zh_ql_col(klon), zh_qs_col(klon)
253
254!#ifdef ISO
255!      real xt(ntraciso,klon,klev), xtl(ntraciso,klon,klev), &
256!      &         xts(ntraciso,klon,klev)
257!      real xtw_tot(ntraciso), xtl_tot(ntraciso), xts_tot(ntraciso)
258!      real d_xtw(ntraciso), d_xtl(ntraciso), d_xts(ntraciso)
259!      REAL  zxtw_col(ntraciso,klon)
260!      REAL  zxtl_col(ntraciso,klon)
261!      REAL  zxts_col(ntraciso,klon)
262!      integer ixt
263!#endif
264  REAL d_h_dair, d_h_qw, d_h_ql, d_h_qs
265
266  REAL airetot, zcpvap, zcwat, zcice
267
268  INTEGER i, k
269
270  INTEGER ndiag ! max number of diagnostic in parallel
271  PARAMETER (ndiag=10)
272  INTEGER pas(ndiag)
273  SAVE pas
274  DATA pas/ndiag*0/
275  !$OMP THREADPRIVATE(pas)
276
277  REAL h_vcol_pre(ndiag), h_dair_pre(ndiag), h_qw_pre(ndiag), &
278    h_ql_pre(ndiag), h_qs_pre(ndiag), qw_pre(ndiag), ql_pre(ndiag), &
279    qs_pre(ndiag), ec_pre(ndiag)
280  SAVE h_vcol_pre, h_dair_pre, h_qw_pre, h_ql_pre, h_qs_pre, qw_pre, ql_pre, &
281    qs_pre, ec_pre
282  !$OMP THREADPRIVATE(h_vcol_pre, h_dair_pre, h_qw_pre, h_ql_pre)
283  !$OMP THREADPRIVATE(h_qs_pre, qw_pre, ql_pre, qs_pre , ec_pre)
284!#ifdef ISO
285!      REAL    xtw_pre(ntraciso,ndiag), xtl_pre(ntraciso,ndiag), &
286!    &           xts_pre(ntraciso,ndiag)
287!      SAVE    xtw_pre, xtl_pre, xts_pre
288!  !$OMP THREADPRIVATE(xtw_pre, xtl_pre, xts_pre)
289!#endif
290  ! ======================================================================
291
292#ifdef ISOVERIF
293    write(*,*) 'diagetp tmp 293'
294#endif
295  DO k = 1, klev
296    DO i = 1, klon
297      ! layer air mass
298      zairm(i, k) = (paprs(i,k)-paprs(i,k+1))/rg
299    END DO
300  END DO
301
302  ! Reset variables
303  DO i = 1, klon
304    zqw_col(i) = 0.
305    zql_col(i) = 0.
306    zqs_col(i) = 0.
307    zec_col(i) = 0.
308    zh_dair_col(i) = 0.
309    zh_qw_col(i) = 0.
310    zh_ql_col(i) = 0.
311    zh_qs_col(i) = 0.
312!#ifdef ISO
313!        do ixt=1,ntraciso
314!         zxtw_col(ixt,i)=0.
315!         zxtl_col(ixt,i)=0.
316!         zxts_col(ixt,i)=0.
317!        enddo
318!#endif
319  END DO
320
321  zcpvap = rcpv
322  zcwat = rcw
323  zcice = rcs
324
325  ! Compute vertical sum for each atmospheric column
326  ! ================================================
327  DO k = 1, klev
328    DO i = 1, klon
329      ! Watter mass
330      zqw_col(i) = zqw_col(i) + q(i, k)*zairm(i, k)
331      zql_col(i) = zql_col(i) + ql(i, k)*zairm(i, k)
332      zqs_col(i) = zqs_col(i) + qs(i, k)*zairm(i, k)
333!#ifdef ISO
334!          do ixt=1,ntraciso
335!          zxtw_col(ixt,i) = zxtw_col(ixt,i) + xt(ixt,i,k)*zairm(i,k)
336!          zxtl_col(ixt,i) = zxtl_col(ixt,i) + xtl(ixt,i,k)*zairm(i,k)
337!          zxts_col(ixt,i) = zxts_col(ixt,i) + xts(ixt,i,k)*zairm(i,k)
338!          enddo
339!#endif
340      ! Cinetic Energy
341      zec_col(i) = zec_col(i) + 0.5*(u(i,k)**2+v(i,k)**2)*zairm(i, k)
342      ! Air enthalpy
343      zh_dair_col(i) = zh_dair_col(i) + rcpd*(1.-q(i,k)-ql(i,k)-qs(i,k))* &
344        zairm(i, k)*t(i, k)
345      zh_qw_col(i) = zh_qw_col(i) + zcpvap*q(i, k)*zairm(i, k)*t(i, k)
346      zh_ql_col(i) = zh_ql_col(i) + zcwat*ql(i, k)*zairm(i, k)*t(i, k) - &
347        rlvtt*ql(i, k)*zairm(i, k)
348      zh_qs_col(i) = zh_qs_col(i) + zcice*qs(i, k)*zairm(i, k)*t(i, k) - &
349        rlstt*qs(i, k)*zairm(i, k)
350
351    END DO
352  END DO
353
354  ! Mean over the planete surface
355  ! =============================
356  qw_tot = 0.
357  ql_tot = 0.
358  qs_tot = 0.
359  ec_tot = 0.
360  h_vcol_tot = 0.
361  h_dair_tot = 0.
362  h_qw_tot = 0.
363  h_ql_tot = 0.
364  h_qs_tot = 0.
365  airetot = 0.
366!#ifdef ISO
367!      do ixt=1,ntraciso
368!        xtw_tot(ixt) = 0.
369!        xtl_tot(ixt) = 0.
370!        xts_tot(ixt) = 0
371!      enddo
372!#endif
373
374  DO i = 1, klon
375    qw_tot = qw_tot + zqw_col(i)*airephy(i)
376    ql_tot = ql_tot + zql_col(i)*airephy(i)
377    qs_tot = qs_tot + zqs_col(i)*airephy(i)
378    ec_tot = ec_tot + zec_col(i)*airephy(i)
379    h_dair_tot = h_dair_tot + zh_dair_col(i)*airephy(i)
380    h_qw_tot = h_qw_tot + zh_qw_col(i)*airephy(i)
381    h_ql_tot = h_ql_tot + zh_ql_col(i)*airephy(i)
382    h_qs_tot = h_qs_tot + zh_qs_col(i)*airephy(i)
383    airetot = airetot + airephy(i)
384!#ifdef ISO
385!        do ixt=1,ntraciso
386!          xtw_tot(ixt) = xtw_tot(ixt) + zxtw_col(ixt,i)*airephy(i)
387!          xtl_tot(ixt) = xtl_tot(ixt) + zxtl_col(ixt,i)*airephy(i)
388!          xts_tot(ixt) = xts_tot(ixt) + zxts_col(ixt,i)*airephy(i)
389!        enddo
390!#endif
391  END DO
392
393  qw_tot = qw_tot/airetot
394  ql_tot = ql_tot/airetot
395  qs_tot = qs_tot/airetot
396  ec_tot = ec_tot/airetot
397  h_dair_tot = h_dair_tot/airetot
398  h_qw_tot = h_qw_tot/airetot
399  h_ql_tot = h_ql_tot/airetot
400  h_qs_tot = h_qs_tot/airetot
401
402  h_vcol_tot = h_dair_tot + h_qw_tot + h_ql_tot + h_qs_tot
403!#ifdef ISO
404!        do ixt=1,ntraciso
405!          xtw_tot(ixt) = xtw_tot(ixt)/airetot
406!          xtl_tot(ixt) = xtl_tot(ixt)/airetot
407!          xts_tot(ixt) = xts_tot(ixt)/airetot
408!        enddo
409!#endif
410
411
412  ! Compute the change of the atmospheric state compare to the one
413  ! stored in "idiag2", and convert it in flux. THis computation
414  ! is performed IF idiag2 /= 0 and IF it is not the first CALL
415  ! for "idiag"
416  ! ===================================
417
418  IF ((idiag2>0) .AND. (pas(idiag2)/=0)) THEN
419    d_h_vcol = (h_vcol_tot-h_vcol_pre(idiag2))/dtime
420    d_h_dair = (h_dair_tot-h_dair_pre(idiag2))/dtime
421    d_h_qw = (h_qw_tot-h_qw_pre(idiag2))/dtime
422    d_h_ql = (h_ql_tot-h_ql_pre(idiag2))/dtime
423    d_h_qs = (h_qs_tot-h_qs_pre(idiag2))/dtime
424    d_qw = (qw_tot-qw_pre(idiag2))/dtime
425    d_ql = (ql_tot-ql_pre(idiag2))/dtime
426    d_qs = (qs_tot-qs_pre(idiag2))/dtime
427    d_ec = (ec_tot-ec_pre(idiag2))/dtime
428    d_qt = d_qw + d_ql + d_qs
429!#ifdef ISO
430!        do ixt=1,ntraciso
431!          d_xtw(ixt) = (xtw_tot(ixt) - xtw_pre(ixt,idiag2) )/dtime
432!          d_xtl(ixt) = (xtl_tot(ixt) - xtl_pre(ixt,idiag2) )/dtime
433!          d_xts(ixt) = (xts_tot(ixt) - xts_pre(ixt,idiag2) )/dtime
434!        enddo
435!#endif
436  ELSE
437    d_h_vcol = 0.
438    d_h_dair = 0.
439    d_h_qw = 0.
440    d_h_ql = 0.
441    d_h_qs = 0.
442    d_qw = 0.
443    d_ql = 0.
444    d_qs = 0.
445    d_ec = 0.
446    d_qt = 0.
447!#ifdef ISO
448!        do ixt=1,ntraciso
449!          d_xtw(ixt) = 0.
450!          d_xtl(ixt) = 0.
451!          d_xts(ixt) = 0.
452!        enddo
453!#endif
454  END IF
455
456  IF (iprt>=2) THEN
457    WRITE (6, 9000) tit, pas(idiag), d_qt, d_qw, d_ql, d_qs
4589000 FORMAT ('Phys. Watter Mass Budget (kg/m2/s)', A15, 1I6, 10(1PE14.6))
459    WRITE (6, 9001) tit, pas(idiag), d_h_vcol
4609001 FORMAT ('Phys. Enthalpy Budget (W/m2) ', A15, 1I6, 10(F8.2))
461    WRITE (6, 9002) tit, pas(idiag), d_ec
4629002 FORMAT ('Phys. Cinetic Energy Budget (W/m2) ', A15, 1I6, 10(F8.2))
463  END IF
464
465  ! Store the new atmospheric state in "idiag"
466
467  pas(idiag) = pas(idiag) + 1
468  h_vcol_pre(idiag) = h_vcol_tot
469  h_dair_pre(idiag) = h_dair_tot
470  h_qw_pre(idiag) = h_qw_tot
471  h_ql_pre(idiag) = h_ql_tot
472  h_qs_pre(idiag) = h_qs_tot
473  qw_pre(idiag) = qw_tot
474  ql_pre(idiag) = ql_tot
475  qs_pre(idiag) = qs_tot
476  ec_pre(idiag) = ec_tot
477!#ifdef ISO
478!        do ixt=1,ntraciso
479!         xtw_pre(ixt,idiag)     = xtw_tot(ixt)
480!         xtl_pre(ixt,idiag)     = xtl_tot(ixt)
481!         xts_pre(ixt,idiag)     = xts_tot(ixt)
482!        enddo
483!#endif
484
485  RETURN
486END SUBROUTINE diagetpq
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.