| 1 | ! |
|---|
| 2 | ! $Id: iniacademic.F90 2056 2014-06-11 13:46:46Z fairhead $ |
|---|
| 3 | ! |
|---|
| 4 | SUBROUTINE iniacademic(vcov,ucov,teta,q,masse,ps,phis,time_0) |
|---|
| 5 | |
|---|
| 6 | use exner_hyb_m, only: exner_hyb |
|---|
| 7 | use exner_milieu_m, only: exner_milieu |
|---|
| 8 | USE filtreg_mod |
|---|
| 9 | USE infotrac, ONLY : nqtot |
|---|
| 10 | USE control_mod, ONLY: day_step,planet_type |
|---|
| 11 | #ifdef CPP_IOIPSL |
|---|
| 12 | USE IOIPSL |
|---|
| 13 | #else |
|---|
| 14 | ! if not using IOIPSL, we still need to use (a local version of) getin |
|---|
| 15 | USE ioipsl_getincom |
|---|
| 16 | #endif |
|---|
| 17 | USE Write_Field |
|---|
| 18 | |
|---|
| 19 | ! Author: Frederic Hourdin original: 15/01/93 |
|---|
| 20 | ! The forcing defined here is from Held and Suarez, 1994, Bulletin |
|---|
| 21 | ! of the American Meteorological Society, 75, 1825. |
|---|
| 22 | |
|---|
| 23 | IMPLICIT NONE |
|---|
| 24 | |
|---|
| 25 | ! Declararations: |
|---|
| 26 | ! --------------- |
|---|
| 27 | |
|---|
| 28 | include "dimensions.h" |
|---|
| 29 | include "paramet.h" |
|---|
| 30 | include "comvert.h" |
|---|
| 31 | include "comconst.h" |
|---|
| 32 | include "comgeom.h" |
|---|
| 33 | include "academic.h" |
|---|
| 34 | include "ener.h" |
|---|
| 35 | include "temps.h" |
|---|
| 36 | include "iniprint.h" |
|---|
| 37 | include "logic.h" |
|---|
| 38 | |
|---|
| 39 | ! Arguments: |
|---|
| 40 | ! ---------- |
|---|
| 41 | |
|---|
| 42 | real time_0 |
|---|
| 43 | |
|---|
| 44 | ! variables dynamiques |
|---|
| 45 | REAL vcov(ip1jm,llm),ucov(ip1jmp1,llm) ! vents covariants |
|---|
| 46 | REAL teta(ip1jmp1,llm) ! temperature potentielle |
|---|
| 47 | REAL q(ip1jmp1,llm,nqtot) ! champs advectes |
|---|
| 48 | REAL ps(ip1jmp1) ! pression au sol |
|---|
| 49 | REAL masse(ip1jmp1,llm) ! masse d'air |
|---|
| 50 | REAL phis(ip1jmp1) ! geopotentiel au sol |
|---|
| 51 | |
|---|
| 52 | ! Local: |
|---|
| 53 | ! ------ |
|---|
| 54 | |
|---|
| 55 | REAL p (ip1jmp1,llmp1 ) ! pression aux interfac.des couches |
|---|
| 56 | REAL pks(ip1jmp1) ! exner au sol |
|---|
| 57 | REAL pk(ip1jmp1,llm) ! exner au milieu des couches |
|---|
| 58 | REAL phi(ip1jmp1,llm) ! geopotentiel |
|---|
| 59 | REAL ddsin,zsig,tetapv,w_pv ! variables auxiliaires |
|---|
| 60 | real tetastrat ! potential temperature in the stratosphere, in K |
|---|
| 61 | real tetajl(jjp1,llm) |
|---|
| 62 | INTEGER i,j,l,lsup,ij |
|---|
| 63 | |
|---|
| 64 | REAL teta0,ttp,delt_y,delt_z,eps ! Constantes pour profil de T |
|---|
| 65 | REAL k_f,k_c_a,k_c_s ! Constantes de rappel |
|---|
| 66 | LOGICAL ok_geost ! Initialisation vent geost. ou nul |
|---|
| 67 | LOGICAL ok_pv ! Polar Vortex |
|---|
| 68 | REAL phi_pv,dphi_pv,gam_pv ! Constantes pour polar vortex |
|---|
| 69 | |
|---|
| 70 | real zz,ran1 |
|---|
| 71 | integer idum |
|---|
| 72 | |
|---|
| 73 | REAL zdtvr |
|---|
| 74 | |
|---|
| 75 | character(len=*),parameter :: modname="iniacademic" |
|---|
| 76 | character(len=80) :: abort_message |
|---|
| 77 | |
|---|
| 78 | !----------------------------------------------------------------------- |
|---|
| 79 | ! 1. Initializations for Earth-like case |
|---|
| 80 | ! -------------------------------------- |
|---|
| 81 | ! |
|---|
| 82 | ! initialize planet radius, rotation rate,... |
|---|
| 83 | call conf_planete |
|---|
| 84 | |
|---|
| 85 | time_0=0. |
|---|
| 86 | day_ref=1 |
|---|
| 87 | annee_ref=0 |
|---|
| 88 | |
|---|
| 89 | im = iim |
|---|
| 90 | jm = jjm |
|---|
| 91 | day_ini = 1 |
|---|
| 92 | dtvr = daysec/REAL(day_step) |
|---|
| 93 | zdtvr=dtvr |
|---|
| 94 | etot0 = 0. |
|---|
| 95 | ptot0 = 0. |
|---|
| 96 | ztot0 = 0. |
|---|
| 97 | stot0 = 0. |
|---|
| 98 | ang0 = 0. |
|---|
| 99 | |
|---|
| 100 | if (llm == 1) then |
|---|
| 101 | ! specific initializations for the shallow water case |
|---|
| 102 | kappa=1 |
|---|
| 103 | endif |
|---|
| 104 | |
|---|
| 105 | CALL iniconst |
|---|
| 106 | CALL inigeom |
|---|
| 107 | CALL inifilr |
|---|
| 108 | |
|---|
| 109 | if (llm == 1) then |
|---|
| 110 | ! initialize fields for the shallow water case, if required |
|---|
| 111 | if (.not.read_start) then |
|---|
| 112 | phis(:)=0. |
|---|
| 113 | q(:,:,:)=0 |
|---|
| 114 | CALL sw_case_williamson91_6(vcov,ucov,teta,masse,ps) |
|---|
| 115 | endif |
|---|
| 116 | endif |
|---|
| 117 | |
|---|
| 118 | academic_case: if (iflag_phys >= 2) then |
|---|
| 119 | ! initializations |
|---|
| 120 | |
|---|
| 121 | ! 1. local parameters |
|---|
| 122 | ! by convention, winter is in the southern hemisphere |
|---|
| 123 | ! Geostrophic wind or no wind? |
|---|
| 124 | ok_geost=.TRUE. |
|---|
| 125 | CALL getin('ok_geost',ok_geost) |
|---|
| 126 | ! Constants for Newtonian relaxation and friction |
|---|
| 127 | k_f=1. !friction |
|---|
| 128 | CALL getin('k_j',k_f) |
|---|
| 129 | k_f=1./(daysec*k_f) |
|---|
| 130 | k_c_s=4. !cooling surface |
|---|
| 131 | CALL getin('k_c_s',k_c_s) |
|---|
| 132 | k_c_s=1./(daysec*k_c_s) |
|---|
| 133 | k_c_a=40. !cooling free atm |
|---|
| 134 | CALL getin('k_c_a',k_c_a) |
|---|
| 135 | k_c_a=1./(daysec*k_c_a) |
|---|
| 136 | ! Constants for Teta equilibrium profile |
|---|
| 137 | teta0=315. ! mean Teta (S.H. 315K) |
|---|
| 138 | CALL getin('teta0',teta0) |
|---|
| 139 | ttp=200. ! Tropopause temperature (S.H. 200K) |
|---|
| 140 | CALL getin('ttp',ttp) |
|---|
| 141 | eps=0. ! Deviation to N-S symmetry(~0-20K) |
|---|
| 142 | CALL getin('eps',eps) |
|---|
| 143 | delt_y=60. ! Merid Temp. Gradient (S.H. 60K) |
|---|
| 144 | CALL getin('delt_y',delt_y) |
|---|
| 145 | delt_z=10. ! Vertical Gradient (S.H. 10K) |
|---|
| 146 | CALL getin('delt_z',delt_z) |
|---|
| 147 | ! Polar vortex |
|---|
| 148 | ok_pv=.false. |
|---|
| 149 | CALL getin('ok_pv',ok_pv) |
|---|
| 150 | phi_pv=-50. ! Latitude of edge of vortex |
|---|
| 151 | CALL getin('phi_pv',phi_pv) |
|---|
| 152 | phi_pv=phi_pv*pi/180. |
|---|
| 153 | dphi_pv=5. ! Width of the edge |
|---|
| 154 | CALL getin('dphi_pv',dphi_pv) |
|---|
| 155 | dphi_pv=dphi_pv*pi/180. |
|---|
| 156 | gam_pv=4. ! -dT/dz vortex (in K/km) |
|---|
| 157 | CALL getin('gam_pv',gam_pv) |
|---|
| 158 | |
|---|
| 159 | ! 2. Initialize fields towards which to relax |
|---|
| 160 | ! Friction |
|---|
| 161 | knewt_g=k_c_a |
|---|
| 162 | DO l=1,llm |
|---|
| 163 | zsig=presnivs(l)/preff |
|---|
| 164 | knewt_t(l)=(k_c_s-k_c_a)*MAX(0.,(zsig-0.7)/0.3) |
|---|
| 165 | kfrict(l)=k_f*MAX(0.,(zsig-0.7)/0.3) |
|---|
| 166 | ENDDO |
|---|
| 167 | DO j=1,jjp1 |
|---|
| 168 | clat4((j-1)*iip1+1:j*iip1)=cos(rlatu(j))**4 |
|---|
| 169 | ENDDO |
|---|
| 170 | |
|---|
| 171 | ! Potential temperature |
|---|
| 172 | DO l=1,llm |
|---|
| 173 | zsig=presnivs(l)/preff |
|---|
| 174 | tetastrat=ttp*zsig**(-kappa) |
|---|
| 175 | tetapv=tetastrat |
|---|
| 176 | IF ((ok_pv).AND.(zsig.LT.0.1)) THEN |
|---|
| 177 | tetapv=tetastrat*(zsig*10.)**(kappa*cpp*gam_pv/1000./g) |
|---|
| 178 | ENDIF |
|---|
| 179 | DO j=1,jjp1 |
|---|
| 180 | ! Troposphere |
|---|
| 181 | ddsin=sin(rlatu(j)) |
|---|
| 182 | tetajl(j,l)=teta0-delt_y*ddsin*ddsin+eps*ddsin & |
|---|
| 183 | -delt_z*(1.-ddsin*ddsin)*log(zsig) |
|---|
| 184 | if (planet_type=="giant") then |
|---|
| 185 | tetajl(j,l)=teta0+(delt_y* & |
|---|
| 186 | ((sin(rlatu(j)*3.14159*eps+0.0001))**2) & |
|---|
| 187 | / ((rlatu(j)*3.14159*eps+0.0001)**2)) & |
|---|
| 188 | -delt_z*log(zsig) |
|---|
| 189 | endif |
|---|
| 190 | ! Profil stratospherique isotherme (+vortex) |
|---|
| 191 | w_pv=(1.-tanh((rlatu(j)-phi_pv)/dphi_pv))/2. |
|---|
| 192 | tetastrat=tetastrat*(1.-w_pv)+tetapv*w_pv |
|---|
| 193 | tetajl(j,l)=MAX(tetajl(j,l),tetastrat) |
|---|
| 194 | ENDDO |
|---|
| 195 | ENDDO |
|---|
| 196 | |
|---|
| 197 | ! CALL writefield('theta_eq',tetajl) |
|---|
| 198 | |
|---|
| 199 | do l=1,llm |
|---|
| 200 | do j=1,jjp1 |
|---|
| 201 | do i=1,iip1 |
|---|
| 202 | ij=(j-1)*iip1+i |
|---|
| 203 | tetarappel(ij,l)=tetajl(j,l) |
|---|
| 204 | enddo |
|---|
| 205 | enddo |
|---|
| 206 | enddo |
|---|
| 207 | |
|---|
| 208 | ! 3. Initialize fields (if necessary) |
|---|
| 209 | IF (.NOT. read_start) THEN |
|---|
| 210 | ! surface pressure |
|---|
| 211 | if (iflag_phys>2) then |
|---|
| 212 | ! specific value for CMIP5 aqua/terra planets |
|---|
| 213 | ! "Specify the initial dry mass to be equivalent to |
|---|
| 214 | ! a global mean surface pressure (101325 minus 245) Pa." |
|---|
| 215 | ps(:)=101080. |
|---|
| 216 | else |
|---|
| 217 | ! use reference surface pressure |
|---|
| 218 | ps(:)=preff |
|---|
| 219 | endif |
|---|
| 220 | |
|---|
| 221 | ! ground geopotential |
|---|
| 222 | phis(:)=0. |
|---|
| 223 | |
|---|
| 224 | CALL pression ( ip1jmp1, ap, bp, ps, p ) |
|---|
| 225 | if (pressure_exner) then |
|---|
| 226 | CALL exner_hyb( ip1jmp1, ps, p, pks, pk ) |
|---|
| 227 | else |
|---|
| 228 | call exner_milieu(ip1jmp1,ps,p,pks,pk) |
|---|
| 229 | endif |
|---|
| 230 | CALL massdair(p,masse) |
|---|
| 231 | |
|---|
| 232 | ! bulk initialization of temperature |
|---|
| 233 | teta(:,:)=tetarappel(:,:) |
|---|
| 234 | |
|---|
| 235 | ! geopotential |
|---|
| 236 | CALL geopot(ip1jmp1,teta,pk,pks,phis,phi) |
|---|
| 237 | |
|---|
| 238 | ! winds |
|---|
| 239 | if (ok_geost) then |
|---|
| 240 | call ugeostr(phi,ucov) |
|---|
| 241 | else |
|---|
| 242 | ucov(:,:)=0. |
|---|
| 243 | endif |
|---|
| 244 | vcov(:,:)=0. |
|---|
| 245 | |
|---|
| 246 | ! bulk initialization of tracers |
|---|
| 247 | if (planet_type=="earth") then |
|---|
| 248 | ! Earth: first two tracers will be water |
|---|
| 249 | do i=1,nqtot |
|---|
| 250 | if (i == 1) q(:,:,i)=1.e-10 |
|---|
| 251 | if (i == 2) q(:,:,i)=1.e-15 |
|---|
| 252 | if (i.gt.2) q(:,:,i)=0. |
|---|
| 253 | enddo |
|---|
| 254 | else |
|---|
| 255 | q(:,:,:)=0 |
|---|
| 256 | endif ! of if (planet_type=="earth") |
|---|
| 257 | |
|---|
| 258 | ! add random perturbation to temperature |
|---|
| 259 | idum = -1 |
|---|
| 260 | zz = ran1(idum) |
|---|
| 261 | idum = 0 |
|---|
| 262 | do l=1,llm |
|---|
| 263 | do ij=iip2,ip1jm |
|---|
| 264 | teta(ij,l)=teta(ij,l)*(1.+0.005*ran1(idum)) |
|---|
| 265 | enddo |
|---|
| 266 | enddo |
|---|
| 267 | |
|---|
| 268 | ! maintain periodicity in longitude |
|---|
| 269 | do l=1,llm |
|---|
| 270 | do ij=1,ip1jmp1,iip1 |
|---|
| 271 | teta(ij+iim,l)=teta(ij,l) |
|---|
| 272 | enddo |
|---|
| 273 | enddo |
|---|
| 274 | |
|---|
| 275 | ENDIF ! of IF (.NOT. read_start) |
|---|
| 276 | endif academic_case |
|---|
| 277 | |
|---|
| 278 | END SUBROUTINE iniacademic |
|---|
