| 1 | ! $Id: $ |
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| 2 | SUBROUTINE disvert_noterre |
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| 4 | ! Auteur : F. Forget Y. Wanherdrick, P. Levan |
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| 5 | ! Nouvelle version 100% Mars !! |
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| 6 | ! On l'utilise aussi pour Venus et Titan, legerment modifiee. |
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| 7 | |
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| 8 | USE IOIPSL |
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| 9 | USE comvert_mod, ONLY: ap,bp,aps,bps,presnivs,pseudoalt, & |
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| 10 | nivsig,nivsigs,pa,preff,scaleheight |
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| 11 | USE comconst_mod, ONLY: kappa |
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| 12 | USE logic_mod, ONLY: hybrid |
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| 13 | USE lmdz_iniprint, ONLY: lunout, prt_level |
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| 14 | |
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| 15 | USE lmdz_dimensions, ONLY: iim, jjm, llm, ndm |
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| 16 | USE lmdz_paramet |
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| 17 | IMPLICIT NONE |
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| 18 | |
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| 19 | |
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| 20 | |
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| 21 | |
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| 22 | !======================================================================= |
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| 23 | ! Discretisation verticale en coordonnée hybride (ou sigma) |
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| 24 | |
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| 25 | !======================================================================= |
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| 26 | |
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| 27 | ! declarations: |
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| 28 | ! ------------- |
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| 29 | |
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| 30 | |
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| 31 | INTEGER :: l,ll |
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| 32 | REAL :: snorm |
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| 33 | REAL :: alpha,beta,gama,delta,deltaz |
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| 34 | REAL :: quoi,quand |
|---|
| 35 | REAL :: zsig(llm),sig(llm+1) |
|---|
| 36 | INTEGER :: np,ierr |
|---|
| 37 | INTEGER :: ierr1,ierr2,ierr3,ierr4 |
|---|
| 38 | REAL :: x |
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| 39 | |
|---|
| 40 | REAL :: newsig |
|---|
| 41 | REAL :: dz0,dz1,nhaut,sig1,esig,csig,zz |
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| 42 | REAL :: tt,rr,gg, prevz |
|---|
| 43 | REAL :: s(llm),dsig(llm) |
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| 44 | |
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| 45 | INTEGER :: iz |
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| 46 | REAL :: z, ps,p |
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| 47 | CHARACTER(LEN=*),parameter :: modname="disvert_noterre" |
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| 48 | |
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| 49 | |
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| 50 | !----------------------------------------------------------------------- |
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| 51 | |
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| 52 | ! Initializations: |
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| 53 | ! pi=2.*ASIN(1.) ! already done in iniconst |
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| 54 | |
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| 55 | hybrid=.TRUE. ! default value for hybrid (ie: use hybrid coordinates) |
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| 56 | CALL getin('hybrid',hybrid) |
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| 57 | WRITE(lunout,*) trim(modname),': hybrid=',hybrid |
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| 58 | |
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| 59 | ! Ouverture possible de fichiers typiquement E.T. |
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| 60 | |
|---|
| 61 | open(99,file="esasig.def",status='old',form='formatted', & |
|---|
| 62 | iostat=ierr2) |
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| 63 | IF(ierr2/=0) THEN |
|---|
| 64 | close(99) |
|---|
| 65 | open(99,file="z2sig.def",status='old',form='formatted', & |
|---|
| 66 | iostat=ierr4) |
|---|
| 67 | endif |
|---|
| 68 | |
|---|
| 69 | !----------------------------------------------------------------------- |
|---|
| 70 | ! cas 1 on lit les options dans esasig.def: |
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| 71 | ! ---------------------------------------- |
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| 72 | |
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| 73 | IF(ierr2==0) THEN |
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| 74 | ! Lecture de esasig.def : |
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| 75 | ! Systeme peu souple, mais qui respecte en theorie |
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| 76 | ! La conservation de l'energie (conversion Energie potentielle |
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| 77 | ! <-> energie cinetique, d'apres la note de Frederic Hourdin... |
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| 78 | |
|---|
| 79 | WRITE(lunout,*)'*****************************' |
|---|
| 80 | WRITE(lunout,*)'WARNING reading esasig.def' |
|---|
| 81 | WRITE(lunout,*)'*****************************' |
|---|
| 82 | READ(99,*) scaleheight |
|---|
| 83 | READ(99,*) dz0 |
|---|
| 84 | READ(99,*) dz1 |
|---|
| 85 | READ(99,*) nhaut |
|---|
| 86 | CLOSE(99) |
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| 87 | |
|---|
| 88 | dz0=dz0/scaleheight |
|---|
| 89 | dz1=dz1/scaleheight |
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| 90 | |
|---|
| 91 | sig1=(1.-dz1)/tanh(.5*(llm-1)/nhaut) |
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| 92 | |
|---|
| 93 | esig=1. |
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| 94 | |
|---|
| 95 | DO l=1,20 |
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| 96 | esig=-log((1./sig1-1.)*exp(-dz0)/esig)/(llm-1.) |
|---|
| 97 | enddo |
|---|
| 98 | csig=(1./sig1-1.)/(exp(esig)-1.) |
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| 99 | |
|---|
| 100 | DO L = 2, llm |
|---|
| 101 | zz=csig*(exp(esig*(l-1.))-1.) |
|---|
| 102 | sig(l) =1./(1.+zz) & |
|---|
| 103 | * tanh(.5*(llm+1-l)/nhaut) |
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| 104 | ENDDO |
|---|
| 105 | sig(1)=1. |
|---|
| 106 | sig(llm+1)=0. |
|---|
| 107 | quoi = 1. + 2.* kappa |
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| 108 | s( llm ) = 1. |
|---|
| 109 | s(llm-1) = quoi |
|---|
| 110 | IF( llm>2 ) THEN |
|---|
| 111 | DO ll = 2, llm-1 |
|---|
| 112 | l = llm+1 - ll |
|---|
| 113 | quand = sig(l+1)/ sig(l) |
|---|
| 114 | s(l-1) = quoi * (1.-quand) * s(l) + quand * s(l+1) |
|---|
| 115 | ENDDO |
|---|
| 116 | END IF |
|---|
| 117 | |
|---|
| 118 | snorm=(1.-.5*sig(2)+kappa*(1.-sig(2)))*s(1)+.5*sig(2)*s(2) |
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| 119 | DO l = 1, llm |
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| 120 | s(l) = s(l)/ snorm |
|---|
| 121 | ENDDO |
|---|
| 122 | |
|---|
| 123 | !----------------------------------------------------------------------- |
|---|
| 124 | ! cas 2 on lit les options dans z2sig.def: |
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| 125 | ! ---------------------------------------- |
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| 126 | |
|---|
| 127 | ELSE IF(ierr4==0) THEN |
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| 128 | WRITE(lunout,*)'****************************' |
|---|
| 129 | WRITE(lunout,*)'Reading z2sig.def' |
|---|
| 130 | WRITE(lunout,*)'****************************' |
|---|
| 131 | |
|---|
| 132 | READ(99,*) scaleheight |
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| 133 | DO l=1,llm |
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| 134 | read(99,*) zsig(l) |
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| 135 | END DO |
|---|
| 136 | CLOSE(99) |
|---|
| 137 | |
|---|
| 138 | sig(1) =1 |
|---|
| 139 | DO l=2,llm |
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| 140 | sig(l) = 0.5 * ( exp(-zsig(l)/scaleheight) + & |
|---|
| 141 | exp(-zsig(l-1)/scaleheight) ) |
|---|
| 142 | END DO |
|---|
| 143 | sig(llm+1) =0 |
|---|
| 144 | |
|---|
| 145 | !----------------------------------------------------------------------- |
|---|
| 146 | ELSE |
|---|
| 147 | WRITE(lunout,*) 'didn t you forget something ??? ' |
|---|
| 148 | WRITE(lunout,*) 'We need file z2sig.def ! (OR esasig.def)' |
|---|
| 149 | stop |
|---|
| 150 | ENDIF |
|---|
| 151 | !----------------------------------------------------------------------- |
|---|
| 152 | |
|---|
| 153 | DO l=1,llm |
|---|
| 154 | nivsigs(l) = REAL(l) |
|---|
| 155 | ENDDO |
|---|
| 156 | |
|---|
| 157 | DO l=1,llmp1 |
|---|
| 158 | nivsig(l)= REAL(l) |
|---|
| 159 | ENDDO |
|---|
| 160 | |
|---|
| 161 | |
|---|
| 162 | !----------------------------------------------------------------------- |
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| 163 | ! .... Calculs de ap(l) et de bp(l) .... |
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| 164 | ! ......................................... |
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| 165 | |
|---|
| 166 | ! ..... pa et preff sont lus sur les fichiers start par dynetat0 ..... |
|---|
| 167 | !----------------------------------------------------------------------- |
|---|
| 168 | ! |
|---|
| 169 | |
|---|
| 170 | IF (hybrid) then ! use hybrid coordinates |
|---|
| 171 | WRITE(lunout,*) "*********************************" |
|---|
| 172 | WRITE(lunout,*) "Using hybrid vertical coordinates" |
|---|
| 173 | WRITE(lunout,*) |
|---|
| 174 | ! Coordonnees hybrides avec mod |
|---|
| 175 | DO l = 1, llm |
|---|
| 176 | |
|---|
| 177 | CALL sig_hybrid(sig(l),pa,preff,newsig) |
|---|
| 178 | bp(l) = EXP( 1. - 1./(newsig**2) ) |
|---|
| 179 | ap(l) = pa * (newsig - bp(l) ) |
|---|
| 180 | enddo |
|---|
| 181 | bp(llmp1) = 0. |
|---|
| 182 | ap(llmp1) = 0. |
|---|
| 183 | else ! use sigma coordinates |
|---|
| 184 | WRITE(lunout,*) "********************************" |
|---|
| 185 | WRITE(lunout,*) "Using sigma vertical coordinates" |
|---|
| 186 | WRITE(lunout,*) |
|---|
| 187 | ! Pour ne pas passer en coordonnees hybrides |
|---|
| 188 | DO l = 1, llm |
|---|
| 189 | ap(l) = 0. |
|---|
| 190 | bp(l) = sig(l) |
|---|
| 191 | ENDDO |
|---|
| 192 | ap(llmp1) = 0. |
|---|
| 193 | ENDIF |
|---|
| 194 | |
|---|
| 195 | bp(llmp1) = 0. |
|---|
| 196 | |
|---|
| 197 | WRITE(lunout,*) trim(modname),': BP ' |
|---|
| 198 | WRITE(lunout,*) bp |
|---|
| 199 | WRITE(lunout,*) trim(modname),': AP ' |
|---|
| 200 | WRITE(lunout,*) ap |
|---|
| 201 | |
|---|
| 202 | ! Calcul au milieu des couches : |
|---|
| 203 | ! WARNING : le choix de placer le milieu des couches au niveau de |
|---|
| 204 | ! pression intermédiaire est arbitraire et pourrait etre modifié. |
|---|
| 205 | ! Le calcul du niveau pour la derniere couche |
|---|
| 206 | ! (on met la meme distance (en log pression) entre P(llm) |
|---|
| 207 | ! et P(llm -1) qu'entre P(llm-1) et P(llm-2) ) est |
|---|
| 208 | ! Specifique. Ce choix est spécifié ici ET dans exner_milieu.F |
|---|
| 209 | |
|---|
| 210 | DO l = 1, llm-1 |
|---|
| 211 | aps(l) = 0.5 *( ap(l) +ap(l+1)) |
|---|
| 212 | bps(l) = 0.5 *( bp(l) +bp(l+1)) |
|---|
| 213 | ENDDO |
|---|
| 214 | |
|---|
| 215 | IF (hybrid) THEN |
|---|
| 216 | aps(llm) = aps(llm-1)**2 / aps(llm-2) |
|---|
| 217 | bps(llm) = 0.5*(bp(llm) + bp(llm+1)) |
|---|
| 218 | else |
|---|
| 219 | bps(llm) = bps(llm-1)**2 / bps(llm-2) |
|---|
| 220 | aps(llm) = 0. |
|---|
| 221 | end if |
|---|
| 222 | |
|---|
| 223 | WRITE(lunout,*) trim(modname),': BPs ' |
|---|
| 224 | WRITE(lunout,*) bps |
|---|
| 225 | WRITE(lunout,*) trim(modname),': APs' |
|---|
| 226 | WRITE(lunout,*) aps |
|---|
| 227 | |
|---|
| 228 | DO l = 1, llm |
|---|
| 229 | presnivs(l) = aps(l)+bps(l)*preff |
|---|
| 230 | pseudoalt(l) = -scaleheight*log(presnivs(l)/preff) |
|---|
| 231 | ENDDO |
|---|
| 232 | |
|---|
| 233 | WRITE(lunout,*)trim(modname),' : PRESNIVS' |
|---|
| 234 | WRITE(lunout,*)presnivs |
|---|
| 235 | WRITE(lunout,*)'Pseudo altitude of Presnivs : (for a scale ', & |
|---|
| 236 | 'height of ',scaleheight,' km)' |
|---|
| 237 | WRITE(lunout,*)pseudoalt |
|---|
| 238 | |
|---|
| 239 | ! -------------------------------------------------- |
|---|
| 240 | ! This can be used to plot the vertical discretization |
|---|
| 241 | ! (> xmgrace -nxy testhybrid.tab ) |
|---|
| 242 | ! -------------------------------------------------- |
|---|
| 243 | ! open (53,file='testhybrid.tab') |
|---|
| 244 | ! scaleheight=15.5 |
|---|
| 245 | ! do iz=0,34 |
|---|
| 246 | ! z = -5 + min(iz,34-iz) |
|---|
| 247 | ! approximation of scale height for Venus |
|---|
| 248 | ! scaleheight = 15.5 - z/55.*10. |
|---|
| 249 | ! ps = preff*exp(-z/scaleheight) |
|---|
| 250 | ! zsig(1)= -scaleheight*log((aps(1) + bps(1)*ps)/preff) |
|---|
| 251 | ! do l=2,llm |
|---|
| 252 | ! approximation of scale height for Venus |
|---|
| 253 | ! if (zsig(l-1).le.55.) THEN |
|---|
| 254 | ! scaleheight = 15.5 - zsig(l-1)/55.*10. |
|---|
| 255 | ! else |
|---|
| 256 | ! scaleheight = 5.5 - (zsig(l-1)-55.)/35.*2. |
|---|
| 257 | ! endif |
|---|
| 258 | ! zsig(l)= zsig(l-1)-scaleheight* |
|---|
| 259 | ! . log((aps(l) + bps(l)*ps)/(aps(l-1) + bps(l-1)*ps)) |
|---|
| 260 | ! END DO |
|---|
| 261 | ! WRITE(53,'(I3,50F10.5)') iz, zsig |
|---|
| 262 | ! END DO |
|---|
| 263 | ! close(53) |
|---|
| 264 | ! -------------------------------------------------- |
|---|
| 265 | |
|---|
| 266 | |
|---|
| 267 | RETURN |
|---|
| 268 | END SUBROUTINE disvert_noterre |
|---|
| 269 | |
|---|
| 270 | ! ************************************************************ |
|---|
| 271 | SUBROUTINE sig_hybrid(sig,pa,preff,newsig) |
|---|
| 272 | ! ---------------------------------------------- |
|---|
| 273 | ! Subroutine utilisee pour calculer des valeurs de sigma modifie |
|---|
| 274 | ! pour conserver les coordonnees verticales decrites dans |
|---|
| 275 | ! esasig.def/z2sig.def lors du passage en coordonnees hybrides |
|---|
| 276 | ! F. Forget 2002 |
|---|
| 277 | ! Connaissant sig (niveaux "sigma" ou on veut mettre les couches) |
|---|
| 278 | ! L'objectif est de calculer newsig telle que |
|---|
| 279 | ! (1 -pa/preff)*exp(1-1./newsig**2)+(pa/preff)*newsig = sig |
|---|
| 280 | ! Cela ne se résoud pas analytiquement: |
|---|
| 281 | ! => on résoud par iterration bourrine |
|---|
| 282 | ! ---------------------------------------------- |
|---|
| 283 | ! Information : where exp(1-1./x**2) become << x |
|---|
| 284 | ! x exp(1-1./x**2) /x |
|---|
| 285 | ! 1 1 |
|---|
| 286 | ! 0.68 0.5 |
|---|
| 287 | ! 0.5 1.E-1 |
|---|
| 288 | ! 0.391 1.E-2 |
|---|
| 289 | ! 0.333 1.E-3 |
|---|
| 290 | ! 0.295 1.E-4 |
|---|
| 291 | ! 0.269 1.E-5 |
|---|
| 292 | ! 0.248 1.E-6 |
|---|
| 293 | ! => on peut utiliser newsig = sig*preff/pa si sig*preff/pa < 0.25 |
|---|
| 294 | |
|---|
| 295 | |
|---|
| 296 | IMPLICIT NONE |
|---|
| 297 | REAL :: x1, x2, sig,pa,preff, newsig, F |
|---|
| 298 | INTEGER :: j |
|---|
| 299 | |
|---|
| 300 | newsig = sig |
|---|
| 301 | x1=0 |
|---|
| 302 | x2=1 |
|---|
| 303 | IF (sig>=1) THEN |
|---|
| 304 | newsig= sig |
|---|
| 305 | ELSE IF (sig*preff/pa>=0.25) THEN |
|---|
| 306 | DO J=1,9999 ! nombre d''iteration max |
|---|
| 307 | F=((1 -pa/preff)*exp(1-1./newsig**2)+(pa/preff)*newsig)/sig |
|---|
| 308 | ! WRITE(0,*) J, ' newsig =', newsig, ' F= ', F |
|---|
| 309 | IF (F>1) THEN |
|---|
| 310 | X2 = newsig |
|---|
| 311 | newsig=(X1+newsig)*0.5 |
|---|
| 312 | else |
|---|
| 313 | X1 = newsig |
|---|
| 314 | newsig=(X2+newsig)*0.5 |
|---|
| 315 | end if |
|---|
| 316 | ! Test : on arete lorsque on approxime sig à moins de 0.01 m près |
|---|
| 317 | ! (en pseudo altitude) : |
|---|
| 318 | IF(abs(10.*log(F))<1.E-5) goto 999 |
|---|
| 319 | END DO |
|---|
| 320 | else ! if (sig*preff/pa.le.0.25) THEN |
|---|
| 321 | newsig= sig*preff/pa |
|---|
| 322 | end if |
|---|
| 323 | 999 continue |
|---|
| 324 | Return |
|---|
| 325 | END SUBROUTINE sig_hybrid |
|---|
