source: LMDZ6/branches/LMDZ_ECRad/libf/dyn3d/iniacademic.F90 @ 5434

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    Name of program: LMDZ
    Creation date: 1984
    Version: LMDZ5
    License: CeCILL version 2
    Holder: Laboratoire de m\'et\'eorologie dynamique, CNRS, UMR 8539
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File size: 11.3 KB
Line 
1!
2! $Id: iniacademic.F90 4482 2023-03-29 13:14:27Z fhourdin $
3!
4SUBROUTINE iniacademic(vcov,ucov,teta,q,masse,ps,phis,time_0)
5
6  USE filtreg_mod, ONLY: inifilr
7  USE infotrac,    ONLY: nqtot, niso, iqIsoPha, tracers, getKey, isoName
8  USE control_mod, ONLY: day_step,planet_type
9  use exner_hyb_m, only: exner_hyb
10  use exner_milieu_m, only: exner_milieu
11#ifdef CPP_IOIPSL
12  USE IOIPSL, ONLY: getin
13#else
14  ! if not using IOIPSL, we still need to use (a local version of) getin
15  USE ioipsl_getincom, ONLY: getin
16#endif
17  USE Write_Field
18  USE comconst_mod, ONLY: cpp, kappa, g, daysec, dtvr, pi, im, jm
19  USE logic_mod, ONLY: iflag_phys, read_start
20  USE comvert_mod, ONLY: ap, bp, preff, pa, presnivs, pressure_exner
21  USE temps_mod, ONLY: annee_ref, day_ini, day_ref
22  USE ener_mod, ONLY: etot0,ptot0,ztot0,stot0,ang0
23  USE readTracFiles_mod, ONLY: addPhase
24  use netcdf, only : NF90_NOWRITE,NF90_OPEN,NF90_NOERR,NF90_INQ_VARID
25  use netcdf, only : NF90_CLOSE, NF90_GET_VAR
26
27
28  !   Author:    Frederic Hourdin      original: 15/01/93
29  ! The forcing defined here is from Held and Suarez, 1994, Bulletin
30  ! of the American Meteorological Society, 75, 1825.
31
32  IMPLICIT NONE
33
34  !   Declararations:
35  !   ---------------
36
37  include "dimensions.h"
38  include "paramet.h"
39  include "comgeom.h"
40  include "academic.h"
41  include "iniprint.h"
42
43  !   Arguments:
44  !   ----------
45
46  REAL,INTENT(OUT) :: time_0
47
48  !   fields
49  REAL,INTENT(OUT) :: vcov(ip1jm,llm) ! meridional covariant wind
50  REAL,INTENT(OUT) :: ucov(ip1jmp1,llm) ! zonal covariant wind
51  REAL,INTENT(OUT) :: teta(ip1jmp1,llm) ! potential temperature (K)
52  REAL,INTENT(OUT) :: q(ip1jmp1,llm,nqtot) ! advected tracers (.../kg_of_air)
53  REAL,INTENT(OUT) :: ps(ip1jmp1) ! surface pressure (Pa)
54  REAL,INTENT(OUT) :: masse(ip1jmp1,llm) ! air mass in grid cell (kg)
55  REAL,INTENT(OUT) :: phis(ip1jmp1) ! surface geopotential
56
57  !   Local:
58  !   ------
59
60  REAL p (ip1jmp1,llmp1  )               ! pression aux interfac.des couches
61  REAL pks(ip1jmp1)                      ! exner au  sol
62  REAL pk(ip1jmp1,llm)                   ! exner au milieu des couches
63  REAL phi(ip1jmp1,llm)                  ! geopotentiel
64  REAL ddsin,zsig,tetapv,w_pv  ! variables auxiliaires
65  real tetastrat ! potential temperature in the stratosphere, in K
66  real tetajl(jjp1,llm)
67  INTEGER i,j,l,lsup,ij, iq, iName, iPhase, iqParent
68
69  integer :: nid_relief,varid,ierr
70  real, dimension(iip1,jjp1) :: relief
71
72  REAL teta0,ttp,delt_y,delt_z,eps ! Constantes pour profil de T
73  REAL k_f,k_c_a,k_c_s         ! Constantes de rappel
74  LOGICAL ok_geost             ! Initialisation vent geost. ou nul
75  LOGICAL ok_pv                ! Polar Vortex
76  REAL phi_pv,dphi_pv,gam_pv,tetanoise   ! Constantes pour polar vortex
77
78  real zz,ran1
79  integer idum
80
81  REAL zdtvr, tnat, alpha_ideal
82 
83  character(len=*),parameter :: modname="iniacademic"
84  character(len=80) :: abort_message
85
86  ! Sanity check: verify that options selected by user are not incompatible
87  if ((iflag_phys==1).and. .not. read_start) then
88    write(lunout,*) trim(modname)," error: if read_start is set to ", &
89    " false then iflag_phys should not be 1"
90    write(lunout,*) "You most likely want an aquaplanet initialisation", &
91    " (iflag_phys >= 100)"
92    call abort_gcm(modname,"incompatible iflag_phys==1 and read_start==.false.",1)
93  endif
94 
95  !-----------------------------------------------------------------------
96  ! 1. Initializations for Earth-like case
97  ! --------------------------------------
98  !
99  ! initialize planet radius, rotation rate,...
100  call conf_planete
101
102  time_0=0.
103  day_ref=1
104  annee_ref=0
105
106  im         = iim
107  jm         = jjm
108  day_ini    = 1
109  dtvr    = daysec/REAL(day_step)
110  zdtvr=dtvr
111  etot0      = 0.
112  ptot0      = 0.
113  ztot0      = 0.
114  stot0      = 0.
115  ang0       = 0.
116
117  if (llm == 1) then
118     ! specific initializations for the shallow water case
119     kappa=1
120  endif
121
122  CALL iniconst
123  CALL inigeom
124  CALL inifilr
125
126
127  !------------------------------------------------------------------
128  ! Initialize pressure and mass field if read_start=.false.
129  !------------------------------------------------------------------
130
131  IF (.NOT. read_start) THEN
132
133     !------------------------------------------------------------------
134     ! Lecture eventuelle d'un fichier de relief interpollee sur la grille
135     ! du modele.
136     ! On suppose que le fichier relief_in.nc est stoké sur une grille
137     ! iim*jjp1
138     ! Facile a créer à partir de la commande
139     ! cdo remapcon,fichier_output_phys.nc Relief.nc relief_in.nc
140     !------------------------------------------------------------------
141
142     relief=0.
143     ierr = NF90_OPEN ('relief_in.nc', NF90_NOWRITE,nid_relief)
144     if (ierr.EQ.NF90_NOERR) THEN
145         ierr=NF90_INQ_VARID(nid_relief,'RELIEF',varid)
146         if (ierr==NF90_NOERR) THEN
147              ierr=NF90_GET_VAR(nid_relief,varid,relief(1:iim,1:jjp1))
148              relief(iip1,:)=relief(1,:)
149         else
150              CALL abort_gcm ('iniacademic','variable RELIEF pas la',1)
151         endif
152     endif
153     ierr = NF90_CLOSE (nid_relief)
154
155     !------------------------------------------------------------------
156     ! Initialisation du geopotentiel au sol et de la pression
157     !------------------------------------------------------------------
158
159     print*,'relief=',minval(relief),maxval(relief),'g=',g
160     do j=1,jjp1
161        do i=1,iip1
162           phis((j-1)*iip1+i)=g*relief(i,j)
163        enddo
164     enddo
165     print*,'phis=',minval(phis),maxval(phis),'g=',g
166
167     ! ground geopotential
168     !phis(:)=0.
169     ps(:)=preff
170     CALL pression ( ip1jmp1, ap, bp, ps, p       )
171
172     if (pressure_exner) then
173       CALL exner_hyb( ip1jmp1, ps, p, pks, pk)
174     else
175       call exner_milieu(ip1jmp1,ps,p,pks,pk)
176     endif
177     CALL massdair(p,masse)
178  ENDIF
179
180  if (llm == 1) then
181     ! initialize fields for the shallow water case, if required
182     if (.not.read_start) then
183        phis(:)=0.
184        q(:,:,:)=0
185        CALL sw_case_williamson91_6(vcov,ucov,teta,masse,ps)
186     endif
187  endif
188
189  academic_case: if (iflag_phys >= 2) then
190     ! initializations
191
192     ! 1. local parameters
193     ! by convention, winter is in the southern hemisphere
194     ! Geostrophic wind or no wind?
195     ok_geost=.TRUE.
196     CALL getin('ok_geost',ok_geost)
197     ! Constants for Newtonian relaxation and friction
198     k_f=1.                !friction
199     CALL getin('k_j',k_f)
200     k_f=1./(daysec*k_f)
201     k_c_s=4.  !cooling surface
202     CALL getin('k_c_s',k_c_s)
203     k_c_s=1./(daysec*k_c_s)
204     k_c_a=40. !cooling free atm
205     CALL getin('k_c_a',k_c_a)
206     k_c_a=1./(daysec*k_c_a)
207     ! Constants for Teta equilibrium profile
208     teta0=315.     ! mean Teta (S.H. 315K)
209     CALL getin('teta0',teta0)
210     ttp=200.       ! Tropopause temperature (S.H. 200K)
211     CALL getin('ttp',ttp)
212     eps=0.         ! Deviation to N-S symmetry(~0-20K)
213     CALL getin('eps',eps)
214     delt_y=60.     ! Merid Temp. Gradient (S.H. 60K)
215     CALL getin('delt_y',delt_y)
216     delt_z=10.     ! Vertical Gradient (S.H. 10K)
217     CALL getin('delt_z',delt_z)
218     ! Polar vortex
219     ok_pv=.false.
220     CALL getin('ok_pv',ok_pv)
221     phi_pv=-50.            ! Latitude of edge of vortex
222     CALL getin('phi_pv',phi_pv)
223     phi_pv=phi_pv*pi/180.
224     dphi_pv=5.             ! Width of the edge
225     CALL getin('dphi_pv',dphi_pv)
226     dphi_pv=dphi_pv*pi/180.
227     gam_pv=4.              ! -dT/dz vortex (in K/km)
228     CALL getin('gam_pv',gam_pv)
229     tetanoise=0.005
230     CALL getin('tetanoise',tetanoise)
231
232     ! 2. Initialize fields towards which to relax
233     ! Friction
234     knewt_g=k_c_a
235     DO l=1,llm
236        zsig=presnivs(l)/preff
237        knewt_t(l)=(k_c_s-k_c_a)*MAX(0.,(zsig-0.7)/0.3)
238        kfrict(l)=k_f*MAX(0.,(zsig-0.7)/0.3)
239     ENDDO
240     DO j=1,jjp1
241        clat4((j-1)*iip1+1:j*iip1)=cos(rlatu(j))**4
242     ENDDO
243
244     ! Potential temperature
245     DO l=1,llm
246        zsig=presnivs(l)/preff
247        tetastrat=ttp*zsig**(-kappa)
248        tetapv=tetastrat
249        IF ((ok_pv).AND.(zsig.LT.0.1)) THEN
250           tetapv=tetastrat*(zsig*10.)**(kappa*cpp*gam_pv/1000./g)
251        ENDIF
252        DO j=1,jjp1
253           ! Troposphere
254           ddsin=sin(rlatu(j))
255           tetajl(j,l)=teta0-delt_y*ddsin*ddsin+eps*ddsin &
256                -delt_z*(1.-ddsin*ddsin)*log(zsig)
257           if (planet_type=="giant") then
258             tetajl(j,l)=teta0+(delt_y*                   &
259                ((sin(rlatu(j)*3.14159*eps+0.0001))**2)   &
260                / ((rlatu(j)*3.14159*eps+0.0001)**2))     &
261                -delt_z*log(zsig)
262           endif
263           ! Profil stratospherique isotherme (+vortex)
264           w_pv=(1.-tanh((rlatu(j)-phi_pv)/dphi_pv))/2.
265           tetastrat=tetastrat*(1.-w_pv)+tetapv*w_pv             
266           tetajl(j,l)=MAX(tetajl(j,l),tetastrat) 
267        ENDDO
268     ENDDO
269
270     !          CALL writefield('theta_eq',tetajl)
271
272     do l=1,llm
273        do j=1,jjp1
274           do i=1,iip1
275              ij=(j-1)*iip1+i
276              tetarappel(ij,l)=tetajl(j,l)
277           enddo
278        enddo
279     enddo
280
281     ! 3. Initialize fields (if necessary)
282     IF (.NOT. read_start) THEN
283        ! bulk initialization of temperature
284        IF (iflag_phys>10000) THEN
285        ! Particular case to impose a constant temperature T0=0.01*iflag_physx
286           teta(:,:)= 0.01*iflag_phys/(pk(:,:)/cpp)
287        ELSE
288           teta(:,:)=tetarappel(:,:)
289        ENDIF
290        ! geopotential
291        CALL geopot(ip1jmp1,teta,pk,pks,phis,phi)
292
293        DO l=1,llm
294          print*,'presnivs,play,l',presnivs(l),(pk(1,l)/cpp)**(1./kappa)*preff
295         !pks(ij) = (cpp/preff) * ps(ij)
296         !pk(ij,1) = .5*pks(ij)
297         ! pk = cpp * (p/preff)^kappa
298        ENDDO
299
300        ! winds
301        if (ok_geost) then
302           call ugeostr(phi,ucov)
303        else
304           ucov(:,:)=0.
305        endif
306        vcov(:,:)=0.
307
308        ! bulk initialization of tracers
309        if (planet_type=="earth") then
310           ! Earth: first two tracers will be water
311           do iq=1,nqtot
312              q(:,:,iq)=0.
313              IF(tracers(iq)%name == addPhase('H2O', 'g')) q(:,:,iq)=1.e-10
314              IF(tracers(iq)%name == addPhase('H2O', 'l')) q(:,:,iq)=1.e-15
315
316              ! CRisi: init des isotopes
317              ! distill de Rayleigh très simplifiée
318              iName    = tracers(iq)%iso_iName
319              if (niso <= 0 .OR. iName <= 0) CYCLE
320              iPhase   = tracers(iq)%iso_iPhase
321              iqParent = tracers(iq)%iqParent
322              IF(tracers(iq)%iso_iZone == 0) THEN
323                 IF(getKey('tnat', tnat, isoName(iName)) .OR. getKey('alpha', alpha_ideal, isoName(iName))) &
324                    CALL abort_gcm(TRIM(modname), 'missing isotopic parameters', 1)
325                 q(:,:,iq) = q(:,:,iqParent)*tnat*(q(:,:,iqParent)/30.e-3)**(alpha_ideal-1.)
326              ELSE
327                 q(:,:,iq) = q(:,:,iqIsoPha(iName,iPhase))
328              END IF
329           enddo
330        else
331           q(:,:,:)=0
332        endif ! of if (planet_type=="earth")
333
334        call check_isotopes_seq(q,1,ip1jmp1,'iniacademic_loc')
335
336        ! add random perturbation to temperature
337        idum  = -1
338        zz = ran1(idum)
339        idum  = 0
340        do l=1,llm
341           do ij=iip2,ip1jm
342              teta(ij,l)=teta(ij,l)*(1.+tetanoise*ran1(idum))
343           enddo
344        enddo
345
346        ! maintain periodicity in longitude
347        do l=1,llm
348           do ij=1,ip1jmp1,iip1
349              teta(ij+iim,l)=teta(ij,l)
350           enddo
351        enddo
352
353     ENDIF ! of IF (.NOT. read_start)
354  endif academic_case
355
356END SUBROUTINE iniacademic
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.