source: LMDZ6/trunk/libf/dyn3dmem/iniacademic_loc.F90 @ 4376

Last change on this file since 4376 was 4376, checked in by fhourdin, 18 months ago

Imposing surface pressure from .def with iniacademic

  • 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
    See the license file in the root directory
File size: 11.0 KB
Line 
1!
2! $Id: iniacademic.F90 1625 2012-05-09 13:14:48Z lguez $
3!
4SUBROUTINE iniacademic_loc(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  USE parallel_lmdz, ONLY: ijb_u, ije_u, ijb_v, ije_v
12#ifdef CPP_IOIPSL
13  USE IOIPSL, ONLY: getin
14#else
15  ! if not using IOIPSL, we still need to use (a local version of) getin
16  USE ioipsl_getincom, ONLY: getin
17#endif
18  USE Write_Field
19  USE comconst_mod, ONLY: cpp, kappa, g, daysec, dtvr, pi, im, jm
20  USE logic_mod, ONLY: iflag_phys, read_start
21  USE comvert_mod, ONLY: ap, bp, preff, pa, presnivs, pressure_exner
22  USE temps_mod, ONLY: annee_ref, day_ini, day_ref
23  USE ener_mod, ONLY: etot0,ptot0,ztot0,stot0,ang0
24  USE readTracFiles_mod, ONLY: addPhase
25
26  !   Author:    Frederic Hourdin      original: 15/01/93
27  ! The forcing defined here is from Held and Suarez, 1994, Bulletin
28  ! of the American Meteorological Society, 75, 1825.
29
30  IMPLICIT NONE
31
32  !   Declararations:
33  !   ---------------
34
35  include "dimensions.h"
36  include "paramet.h"
37  include "comgeom.h"
38  include "academic.h"
39  include "iniprint.h"
40
41  !   Arguments:
42  !   ----------
43
44  REAL,INTENT(OUT) :: time_0
45
46  !   fields
47  REAL,INTENT(OUT) :: vcov(ijb_v:ije_v,llm) ! meridional covariant wind
48  REAL,INTENT(OUT) :: ucov(ijb_u:ije_u,llm) ! zonal covariant wind
49  REAL,INTENT(OUT) :: teta(ijb_u:ije_u,llm) ! potential temperature (K)
50  REAL,INTENT(OUT) :: q(ijb_u:ije_u,llm,nqtot) ! advected tracers (.../kg_of_air)
51  REAL,INTENT(OUT) :: ps(ijb_u:ije_u) ! surface pressure (Pa)
52  REAL,INTENT(OUT) :: masse(ijb_u:ije_u,llm) ! air mass in grid cell (kg)
53  REAL,INTENT(OUT) :: phis(ijb_u:ije_u) ! surface geopotential
54
55  !   Local:
56  !   ------
57
58  REAL,ALLOCATABLE :: vcov_glo(:,:),ucov_glo(:,:),teta_glo(:,:)
59  REAL,ALLOCATABLE :: q_glo(:,:),masse_glo(:,:),ps_glo(:)
60  REAL,ALLOCATABLE :: phis_glo(:)
61  REAL p (ip1jmp1,llmp1  )               ! pression aux interfac.des couches
62  REAL pks(ip1jmp1)                      ! exner au  sol
63  REAL pk(ip1jmp1,llm)                   ! exner au milieu des couches
64  REAL phi(ip1jmp1,llm)                  ! geopotentiel
65  REAL ddsin,zsig,tetapv,w_pv  ! variables auxiliaires
66  real tetastrat ! potential temperature in the stratosphere, in K
67  real tetajl(jjp1,llm)
68  INTEGER i,j,l,lsup,ij, iq, iName, iPhase, iqParent
69
70  REAL teta0,ttp,delt_y,delt_z,eps ! Constantes pour profil de T
71  REAL k_f,k_c_a,k_c_s         ! Constantes de rappel
72  LOGICAL ok_geost             ! Initialisation vent geost. ou nul
73  LOGICAL ok_pv                ! Polar Vortex
74  REAL phi_pv,dphi_pv,gam_pv,tetanoise   ! Constantes pour polar vortex
75
76  real zz,ran1
77  integer idum
78
79  REAL zdtvr, tnat, alpha_ideal
80 
81  character(len=*),parameter :: modname="iniacademic"
82  character(len=80) :: abort_message
83
84  ! Sanity check: verify that options selected by user are not incompatible
85  if ((iflag_phys==1).and. .not. read_start) then
86    write(lunout,*) trim(modname)," error: if read_start is set to ", &
87    " false then iflag_phys should not be 1"
88    write(lunout,*) "You most likely want an aquaplanet initialisation", &
89    " (iflag_phys >= 100)"
90    call abort_gcm(modname,"incompatible iflag_phys==1 and read_start==.false.",1)
91  endif
92 
93  !-----------------------------------------------------------------------
94  ! 1. Initializations for Earth-like case
95  ! --------------------------------------
96  !
97  ! initialize planet radius, rotation rate,...
98  call conf_planete
99
100  time_0=0.
101  day_ref=1
102  ! annee_ref=0
103
104  im         = iim
105  jm         = jjm
106  day_ini    = 1
107  dtvr    = daysec/REAL(day_step)
108  zdtvr=dtvr
109  etot0      = 0.
110  ptot0      = 0.
111  ztot0      = 0.
112  stot0      = 0.
113  ang0       = 0.
114
115  if (llm == 1) then
116     ! specific initializations for the shallow water case
117     kappa=1
118  endif
119
120  if ( ( .not. read_start ) .and. (iflag_phys>2) ) then
121     ! 101080 : specific value for CMIP5 aqua/terra planets
122     ! "Specify the initial dry mass to be equivalent to
123     !  a global mean surface pressure (101325 minus 245) Pa."
124     preff=101080.
125     call getin('psurf',preff)
126     pa=preff/2.
127  endif
128
129  CALL iniconst
130  CALL inigeom
131  CALL inifilr
132
133  ! Initialize pressure and mass field if read_start=.false.
134  IF (.NOT. read_start) THEN
135    ! allocate global fields:
136!    allocate(vcov_glo(ip1jm,llm))
137    allocate(ucov_glo(ip1jmp1,llm))
138    allocate(teta_glo(ip1jmp1,llm))
139    allocate(ps_glo(ip1jmp1))
140    allocate(masse_glo(ip1jmp1,llm))
141    allocate(phis_glo(ip1jmp1))
142
143     ! surface pressure
144     ps_glo(:)=preff
145
146     ! ground geopotential
147     phis_glo(:)=0.
148     CALL pression ( ip1jmp1, ap, bp, ps_glo, p       )
149     if (pressure_exner) then
150       CALL exner_hyb( ip1jmp1, ps_glo, p, pks, pk )
151     else
152       call exner_milieu(ip1jmp1,ps_glo,p,pks,pk)
153     endif
154     CALL massdair(p,masse_glo)
155  ENDIF
156
157  if (llm == 1) then
158     ! initialize fields for the shallow water case, if required
159     if (.not.read_start) then
160        phis(ijb_u:ije_u)=0.
161        q(ijb_u:ije_u,1:llm,1:nqtot)=0
162        CALL sw_case_williamson91_6_loc(vcov,ucov,teta,masse,ps)
163     endif
164  endif
165
166  academic_case: if (iflag_phys >= 2) then
167     ! initializations
168
169     ! 1. local parameters
170     ! by convention, winter is in the southern hemisphere
171     ! Geostrophic wind or no wind?
172     ok_geost=.TRUE.
173     CALL getin('ok_geost',ok_geost)
174     ! Constants for Newtonian relaxation and friction
175     k_f=1.                !friction
176     CALL getin('k_j',k_f)
177     k_f=1./(daysec*k_f)
178     k_c_s=4.  !cooling surface
179     CALL getin('k_c_s',k_c_s)
180     k_c_s=1./(daysec*k_c_s)
181     k_c_a=40. !cooling free atm
182     CALL getin('k_c_a',k_c_a)
183     k_c_a=1./(daysec*k_c_a)
184     ! Constants for Teta equilibrium profile
185     teta0=315.     ! mean Teta (S.H. 315K)
186     CALL getin('teta0',teta0)
187     ttp=200.       ! Tropopause temperature (S.H. 200K)
188     CALL getin('ttp',ttp)
189     eps=0.         ! Deviation to N-S symmetry(~0-20K)
190     CALL getin('eps',eps)
191     delt_y=60.     ! Merid Temp. Gradient (S.H. 60K)
192     CALL getin('delt_y',delt_y)
193     delt_z=10.     ! Vertical Gradient (S.H. 10K)
194     CALL getin('delt_z',delt_z)
195     ! Polar vortex
196     ok_pv=.false.
197     CALL getin('ok_pv',ok_pv)
198     phi_pv=-50.            ! Latitude of edge of vortex
199     CALL getin('phi_pv',phi_pv)
200     phi_pv=phi_pv*pi/180.
201     dphi_pv=5.             ! Width of the edge
202     CALL getin('dphi_pv',dphi_pv)
203     dphi_pv=dphi_pv*pi/180.
204     gam_pv=4.              ! -dT/dz vortex (in K/km)
205     CALL getin('gam_pv',gam_pv)
206     tetanoise=0.005
207     CALL getin('tetanoise',tetanoise)
208
209     ! 2. Initialize fields towards which to relax
210     ! Friction
211     knewt_g=k_c_a
212     DO l=1,llm
213        zsig=presnivs(l)/preff
214        knewt_t(l)=(k_c_s-k_c_a)*MAX(0.,(zsig-0.7)/0.3)
215        kfrict(l)=k_f*MAX(0.,(zsig-0.7)/0.3)
216     ENDDO
217     DO j=1,jjp1
218        clat4((j-1)*iip1+1:j*iip1)=cos(rlatu(j))**4
219     ENDDO
220
221     ! Potential temperature
222     DO l=1,llm
223        zsig=presnivs(l)/preff
224        tetastrat=ttp*zsig**(-kappa)
225        tetapv=tetastrat
226        IF ((ok_pv).AND.(zsig.LT.0.1)) THEN
227           tetapv=tetastrat*(zsig*10.)**(kappa*cpp*gam_pv/1000./g)
228        ENDIF
229        DO j=1,jjp1
230           ! Troposphere
231           ddsin=sin(rlatu(j))
232           tetajl(j,l)=teta0-delt_y*ddsin*ddsin+eps*ddsin &
233                -delt_z*(1.-ddsin*ddsin)*log(zsig)
234           if (planet_type=="giant") then
235             tetajl(j,l)=teta0+(delt_y*                   &
236                ((sin(rlatu(j)*3.14159*eps+0.0001))**2)   &
237                / ((rlatu(j)*3.14159*eps+0.0001)**2))     &
238                -delt_z*log(zsig)
239           endif
240           ! Profil stratospherique isotherme (+vortex)
241           w_pv=(1.-tanh((rlatu(j)-phi_pv)/dphi_pv))/2.
242           tetastrat=tetastrat*(1.-w_pv)+tetapv*w_pv             
243           tetajl(j,l)=MAX(tetajl(j,l),tetastrat) 
244        ENDDO
245     ENDDO
246
247     !          CALL writefield('theta_eq',tetajl)
248
249     do l=1,llm
250        do j=1,jjp1
251           do i=1,iip1
252              ij=(j-1)*iip1+i
253              tetarappel(ij,l)=tetajl(j,l)
254           enddo
255        enddo
256     enddo
257
258     ! 3. Initialize fields (if necessary)
259     IF (.NOT. read_start) THEN
260        ! bulk initialization of temperature
261        IF (iflag_phys>10000) THEN
262        ! Particular case to impose a constant temperature T0=0.01*iflag_phys
263           teta_glo(:,:)= 0.01*iflag_phys/(pk(:,:)/cpp)
264        ELSE
265           teta_glo(:,:)=tetarappel(:,:)
266        ENDIF
267        ! geopotential
268        CALL geopot(ip1jmp1,teta_glo,pk,pks,phis_glo,phi)
269
270        ! winds
271        if (ok_geost) then
272           call ugeostr(phi,ucov_glo)
273        else
274           ucov_glo(:,:)=0.
275        endif
276        vcov(ijb_v:ije_v,1:llm)=0.
277
278        ! bulk initialization of tracers
279        if (planet_type=="earth") then
280           ! Earth: first two tracers will be water
281           do iq=1,nqtot
282              q(ijb_u:ije_u,:,iq)=0.
283              IF(tracers(iq)%name == addPhase('H2O', 'g')) q(ijb_u:ije_u,:,iq)=1.e-10
284              IF(tracers(iq)%name == addPhase('H2O', 'l')) q(ijb_u:ije_u,:,iq)=1.e-15
285
286              ! CRisi: init des isotopes
287              ! distill de Rayleigh très simplifiée
288              iName    = tracers(iq)%iso_iName
289              if (niso <= 0 .OR. iName <= 0) CYCLE
290              iPhase   = tracers(iq)%iso_iPhase
291              iqParent = tracers(iq)%iqParent
292              IF(tracers(iq)%iso_iZone == 0) THEN
293                 IF(getKey('tnat', tnat, isoName(iName)) .OR. getKey('alpha', alpha_ideal, isoName(iName))) &
294                    CALL abort_gcm(TRIM(modname), 'missing isotopic parameters', 1)
295                 q(ijb_u:ije_u,:,iq) = q(ijb_u:ije_u,:,iqParent)*tnat*(q(ijb_u:ije_u,:,iqParent)/30.e-3)**(alpha_ideal-1.)
296              ELSE
297                 q(ijb_u:ije_u,:,iq) = q(ijb_u:ije_u,:,iqIsoPha(iName,iPhase))
298              END IF
299           enddo
300        else
301           q(ijb_u:ije_u,:,:)=0
302        endif ! of if (planet_type=="earth")
303
304        call check_isotopes(q,ijb_u,ije_u,'iniacademic_loc')
305
306        ! add random perturbation to temperature
307        idum  = -1
308        zz = ran1(idum)
309        idum  = 0
310        do l=1,llm
311           do ij=iip2,ip1jm
312              teta_glo(ij,l)=teta_glo(ij,l)*(1.+tetanoise*ran1(idum))
313           enddo
314        enddo
315
316        ! maintain periodicity in longitude
317        do l=1,llm
318           do ij=1,ip1jmp1,iip1
319              teta_glo(ij+iim,l)=teta_glo(ij,l)
320           enddo
321        enddo
322
323        ! copy data from global array to local array:
324        teta(ijb_u:ije_u,:)=teta_glo(ijb_u:ije_u,:)
325        ucov(ijb_u:ije_u,:)=ucov_glo(ijb_u:ije_u,:)
326!        vcov(ijb_v:ije_v,:)=vcov_glo(ijb_v:ije_v,:)
327        masse(ijb_u:ije_u,:)=masse_glo(ijb_u:ije_u,:)
328        ps(ijb_u:ije_u)=ps_glo(ijb_u:ije_u)
329        phis(ijb_u:ije_u)=phis_glo(ijb_u:ije_u)
330
331        deallocate(teta_glo)
332        deallocate(ucov_glo)
333!        deallocate(vcov_glo)
334        deallocate(masse_glo)
335        deallocate(ps_glo)
336        deallocate(phis_glo)
337     ENDIF ! of IF (.NOT. read_start)
338  endif academic_case
339
340END SUBROUTINE iniacademic_loc
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.