source: LMDZ6/trunk/libf/dyn3d/iniacademic.F90 @ 5065

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  • Property copyright set to
    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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  • Property svn:eol-style set to native
  • Property svn:keywords set to Author Date Id Revision
File size: 12.0 KB
Line 
1!
2! $Id: iniacademic.F90 4984 2024-06-15 16:26:24Z abarral $
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  LOGICAL,PARAMETER :: tnat1=.true.
83 
84  character(len=*),parameter :: modname="iniacademic"
85  character(len=80) :: abort_message
86
87  ! Sanity check: verify that options selected by user are not incompatible
88  if ((iflag_phys==1).and. .not. read_start) then
89    write(lunout,*) trim(modname)," error: if read_start is set to ", &
90    " false then iflag_phys should not be 1"
91    write(lunout,*) "You most likely want an aquaplanet initialisation", &
92    " (iflag_phys >= 100)"
93    call abort_gcm(modname,"incompatible iflag_phys==1 and read_start==.false.",1)
94  endif
95 
96  !-----------------------------------------------------------------------
97  ! 1. Initializations for Earth-like case
98  ! --------------------------------------
99  !
100  ! initialize planet radius, rotation rate,...
101  call conf_planete
102
103  time_0=0.
104  day_ref=1
105  annee_ref=0
106
107  im         = iim
108  jm         = jjm
109  day_ini    = 1
110  dtvr    = daysec/REAL(day_step)
111  zdtvr=dtvr
112  etot0      = 0.
113  ptot0      = 0.
114  ztot0      = 0.
115  stot0      = 0.
116  ang0       = 0.
117
118  if (llm == 1) then
119     ! specific initializations for the shallow water case
120     kappa=1
121  endif
122
123  CALL iniconst
124  CALL inigeom
125  CALL inifilr
126
127
128  !------------------------------------------------------------------
129  ! Initialize pressure and mass field if read_start=.false.
130  !------------------------------------------------------------------
131
132  IF (.NOT. read_start) THEN
133
134     !------------------------------------------------------------------
135     ! Lecture eventuelle d'un fichier de relief interpollee sur la grille
136     ! du modele.
137     ! On suppose que le fichier relief_in.nc est stoké sur une grille
138     ! iim*jjp1
139     ! Facile a créer à partir de la commande
140     ! cdo remapcon,fichier_output_phys.nc Relief.nc relief_in.nc
141     !------------------------------------------------------------------
142
143     relief=0.
144     ierr = NF90_OPEN ('relief_in.nc', NF90_NOWRITE,nid_relief)
145     if (ierr.EQ.NF90_NOERR) THEN
146         ierr=NF90_INQ_VARID(nid_relief,'RELIEF',varid)
147         if (ierr==NF90_NOERR) THEN
148              ierr=NF90_GET_VAR(nid_relief,varid,relief(1:iim,1:jjp1))
149              relief(iip1,:)=relief(1,:)
150         else
151              CALL abort_gcm ('iniacademic','variable RELIEF pas la',1)
152         endif
153     endif
154     ierr = NF90_CLOSE (nid_relief)
155
156     !------------------------------------------------------------------
157     ! Initialisation du geopotentiel au sol et de la pression
158     !------------------------------------------------------------------
159
160     print*,'relief=',minval(relief),maxval(relief),'g=',g
161     do j=1,jjp1
162        do i=1,iip1
163           phis((j-1)*iip1+i)=g*relief(i,j)
164        enddo
165     enddo
166     print*,'phis=',minval(phis),maxval(phis),'g=',g
167
168     ! ground geopotential
169     !phis(:)=0.
170     ps(:)=preff
171     CALL pression ( ip1jmp1, ap, bp, ps, p       )
172
173     if (pressure_exner) then
174       CALL exner_hyb( ip1jmp1, ps, p, pks, pk)
175     else
176       call exner_milieu(ip1jmp1,ps,p,pks,pk)
177     endif
178     CALL massdair(p,masse)
179  ENDIF
180
181  if (llm == 1) then
182     ! initialize fields for the shallow water case, if required
183     if (.not.read_start) then
184        phis(:)=0.
185        q(:,:,:)=0
186        CALL sw_case_williamson91_6(vcov,ucov,teta,masse,ps)
187     endif
188  endif
189
190  academic_case: if (iflag_phys >= 2) then
191     ! initializations
192
193     ! 1. local parameters
194     ! by convention, winter is in the southern hemisphere
195     ! Geostrophic wind or no wind?
196     ok_geost=.TRUE.
197     CALL getin('ok_geost',ok_geost)
198     ! Constants for Newtonian relaxation and friction
199     k_f=1.                !friction
200     CALL getin('k_j',k_f)
201     k_f=1./(daysec*k_f)
202     k_c_s=4.  !cooling surface
203     CALL getin('k_c_s',k_c_s)
204     k_c_s=1./(daysec*k_c_s)
205     k_c_a=40. !cooling free atm
206     CALL getin('k_c_a',k_c_a)
207     k_c_a=1./(daysec*k_c_a)
208     ! Constants for Teta equilibrium profile
209     teta0=315.     ! mean Teta (S.H. 315K)
210     CALL getin('teta0',teta0)
211     ttp=200.       ! Tropopause temperature (S.H. 200K)
212     CALL getin('ttp',ttp)
213     eps=0.         ! Deviation to N-S symmetry(~0-20K)
214     CALL getin('eps',eps)
215     delt_y=60.     ! Merid Temp. Gradient (S.H. 60K)
216     CALL getin('delt_y',delt_y)
217     delt_z=10.     ! Vertical Gradient (S.H. 10K)
218     CALL getin('delt_z',delt_z)
219     ! Polar vortex
220     ok_pv=.false.
221     CALL getin('ok_pv',ok_pv)
222     phi_pv=-50.            ! Latitude of edge of vortex
223     CALL getin('phi_pv',phi_pv)
224     phi_pv=phi_pv*pi/180.
225     dphi_pv=5.             ! Width of the edge
226     CALL getin('dphi_pv',dphi_pv)
227     dphi_pv=dphi_pv*pi/180.
228     gam_pv=4.              ! -dT/dz vortex (in K/km)
229     CALL getin('gam_pv',gam_pv)
230     tetanoise=0.005
231     CALL getin('tetanoise',tetanoise)
232
233     ! 2. Initialize fields towards which to relax
234     ! Friction
235     knewt_g=k_c_a
236     DO l=1,llm
237        zsig=presnivs(l)/preff
238        knewt_t(l)=(k_c_s-k_c_a)*MAX(0.,(zsig-0.7)/0.3)
239        kfrict(l)=k_f*MAX(0.,(zsig-0.7)/0.3)
240     ENDDO
241     DO j=1,jjp1
242        clat4((j-1)*iip1+1:j*iip1)=cos(rlatu(j))**4
243     ENDDO
244
245     ! Potential temperature
246     DO l=1,llm
247        zsig=presnivs(l)/preff
248        tetastrat=ttp*zsig**(-kappa)
249        tetapv=tetastrat
250        IF ((ok_pv).AND.(zsig.LT.0.1)) THEN
251           tetapv=tetastrat*(zsig*10.)**(kappa*cpp*gam_pv/1000./g)
252        ENDIF
253        DO j=1,jjp1
254           ! Troposphere
255           ddsin=sin(rlatu(j))
256           tetajl(j,l)=teta0-delt_y*ddsin*ddsin+eps*ddsin &
257                -delt_z*(1.-ddsin*ddsin)*log(zsig)
258           if (planet_type=="giant") then
259             tetajl(j,l)=teta0+(delt_y*                   &
260                ((sin(rlatu(j)*3.14159*eps+0.0001))**2)   &
261                / ((rlatu(j)*3.14159*eps+0.0001)**2))     &
262                -delt_z*log(zsig)
263           endif
264           ! Profil stratospherique isotherme (+vortex)
265           w_pv=(1.-tanh((rlatu(j)-phi_pv)/dphi_pv))/2.
266           tetastrat=tetastrat*(1.-w_pv)+tetapv*w_pv             
267           tetajl(j,l)=MAX(tetajl(j,l),tetastrat) 
268        ENDDO
269     ENDDO
270
271     !          CALL writefield('theta_eq',tetajl)
272
273     do l=1,llm
274        do j=1,jjp1
275           do i=1,iip1
276              ij=(j-1)*iip1+i
277              tetarappel(ij,l)=tetajl(j,l)
278           enddo
279        enddo
280     enddo
281
282     ! 3. Initialize fields (if necessary)
283     IF (.NOT. read_start) THEN
284        ! bulk initialization of temperature
285        IF (iflag_phys>10000) THEN
286        ! Particular case to impose a constant temperature T0=0.01*iflag_physx
287           teta(:,:)= 0.01*iflag_phys/(pk(:,:)/cpp)
288        ELSE
289           teta(:,:)=tetarappel(:,:)
290        ENDIF
291        ! geopotential
292        CALL geopot(ip1jmp1,teta,pk,pks,phis,phi)
293
294        DO l=1,llm
295          print*,'presnivs,play,l',presnivs(l),(pk(1,l)/cpp)**(1./kappa)*preff
296         !pks(ij) = (cpp/preff) * ps(ij)
297         !pk(ij,1) = .5*pks(ij)
298         ! pk = cpp * (p/preff)^kappa
299        ENDDO
300
301        ! winds
302        if (ok_geost) then
303           call ugeostr(phi,ucov)
304        else
305           ucov(:,:)=0.
306        endif
307        vcov(:,:)=0.
308
309        ! bulk initialization of tracers
310        if (planet_type=="earth") then
311           ! Earth: first two tracers will be water
312           do iq=1,nqtot
313              q(:,:,iq)=0.
314              IF(tracers(iq)%name == addPhase('H2O', 'g')) q(:,:,iq)=1.e-10
315              IF(tracers(iq)%name == addPhase('H2O', 'l')) q(:,:,iq)=1.e-15
316
317              ! CRisi: init des isotopes
318              ! distill de Rayleigh très simplifiée
319              iName    = tracers(iq)%iso_iName
320              if (niso <= 0 .OR. iName <= 0) CYCLE
321              iPhase   = tracers(iq)%iso_iPhase
322              iqParent = tracers(iq)%iqParent
323              IF(tracers(iq)%iso_iZone == 0) THEN
324                 if (tnat1) then
325                         tnat=1.0
326                         alpha_ideal=1.0
327                         write(*,*) 'Attention dans iniacademic: alpha_ideal=1'
328                 else
329                    IF(getKey('tnat', tnat, isoName(iName)) .OR. getKey('alpha', alpha_ideal, isoName(iName))) &
330                    CALL abort_gcm(TRIM(modname), 'missing isotopic parameters', 1)
331                 endif
332                 q(:,:,iq) = q(:,:,iqParent)*tnat*(q(:,:,iqParent)/30.e-3)**(alpha_ideal-1.)
333              ELSE !IF(tracers(iq)%iso_iZone == 0) THEN
334                 IF(tracers(iq)%iso_iZone == 1) THEN
335                    ! correction le 14 mai 2024 pour que tous les traceurs soient de la couleur 1.
336                    ! Sinon, on va avoir des porblèmes de conservation de masse de traceurs.
337                    q(:,:,iq) = q(:,:,iqIsoPha(iName,iPhase))
338                 else !IF(tracers(iq)%iso_iZone == 1) THEN
339                    q(:,:,iq) = 0.
340                 endif !IF(tracers(iq)%iso_iZone == 1) THEN
341              END IF !IF(tracers(iq)%iso_iZone == 0) THEN
342           enddo
343        else
344           q(:,:,:)=0
345        endif ! of if (planet_type=="earth")
346
347        call check_isotopes_seq(q,1,ip1jmp1,'iniacademic_loc')
348
349        ! add random perturbation to temperature
350        idum  = -1
351        zz = ran1(idum)
352        idum  = 0
353        do l=1,llm
354           do ij=iip2,ip1jm
355              teta(ij,l)=teta(ij,l)*(1.+tetanoise*ran1(idum))
356           enddo
357        enddo
358
359        ! maintain periodicity in longitude
360        do l=1,llm
361           do ij=1,ip1jmp1,iip1
362              teta(ij+iim,l)=teta(ij,l)
363           enddo
364        enddo
365
366     ENDIF ! of IF (.NOT. read_start)
367  endif academic_case
368
369END SUBROUTINE iniacademic
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.