source: LMDZ6/trunk/libf/dyn3dmem/iniacademic_loc.f90 @ 5445

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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: 13.3 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
6USE academic_mod_h
7    USE iniprint_mod_h
8  USE comgeom_mod_h
9  USE filtreg_mod, ONLY: inifilr
10  USE infotrac,    ONLY: nqtot, niso, iqIsoPha, tracers, isoName, addPhase
11  USE control_mod, ONLY: day_step,planet_type
12  use exner_hyb_m, only: exner_hyb
13  use exner_milieu_m, only: exner_milieu
14  USE parallel_lmdz, ONLY: ijb_u, ije_u, ijb_v, ije_v
15  USE IOIPSL, ONLY: getin
16
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 netcdf, only : NF90_NOWRITE,NF90_OPEN,NF90_NOERR,NF90_INQ_VARID
24  use netcdf, only : NF90_CLOSE, NF90_GET_VAR
25  USE iso_params_mod   ! tnat_* and alpha_ideal_*
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  USE dimensions_mod, ONLY: iim, jjm, llm, ndm
33USE paramet_mod_h
34IMPLICIT NONE
35
36  !   Declararations:
37  !   ---------------
38
39
40
41
42  !   Arguments:
43  !   ----------
44
45  REAL,INTENT(OUT) :: time_0
46
47  !   fields
48  REAL,INTENT(OUT) :: vcov(ijb_v:ije_v,llm) ! meridional covariant wind
49  REAL,INTENT(OUT) :: ucov(ijb_u:ije_u,llm) ! zonal covariant wind
50  REAL,INTENT(OUT) :: teta(ijb_u:ije_u,llm) ! potential temperature (K)
51  REAL,INTENT(OUT) :: q(ijb_u:ije_u,llm,nqtot) ! advected tracers (.../kg_of_air)
52  REAL,INTENT(OUT) :: ps(ijb_u:ije_u) ! surface pressure (Pa)
53  REAL,INTENT(OUT) :: masse(ijb_u:ije_u,llm) ! air mass in grid cell (kg)
54  REAL,INTENT(OUT) :: phis(ijb_u:ije_u) ! surface geopotential
55
56  !   Local:
57  !   ------
58
59  REAL,ALLOCATABLE :: vcov_glo(:,:),ucov_glo(:,:),teta_glo(:,:)
60  REAL,ALLOCATABLE :: q_glo(:,:),masse_glo(:,:),ps_glo(:)
61  REAL,ALLOCATABLE :: phis_glo(:)
62  REAL p (ip1jmp1,llmp1  )               ! pression aux interfac.des couches
63  REAL pks(ip1jmp1)                      ! exner au  sol
64  REAL pk(ip1jmp1,llm)                   ! exner au milieu des couches
65  REAL phi(ip1jmp1,llm)                  ! geopotentiel
66  REAL ddsin,zsig,tetapv,w_pv  ! variables auxiliaires
67  real tetastrat ! potential temperature in the stratosphere, in K
68  real tetajl(jjp1,llm)
69  INTEGER i,j,l,lsup,ij, iq, iName, iPhase, iqParent
70
71  integer :: nid_relief,varid,ierr
72  real, dimension(iip1,jjp1) :: relief
73
74
75  REAL teta0,ttp,delt_y,delt_z,eps ! Constantes pour profil de T
76  REAL k_f,k_c_a,k_c_s         ! Constantes de rappel
77  LOGICAL ok_geost             ! Initialisation vent geost. ou nul
78  LOGICAL ok_pv                ! Polar Vortex
79  REAL phi_pv,dphi_pv,gam_pv,tetanoise   ! Constantes pour polar vortex
80
81  real zz,ran1
82  integer idum
83
84  REAL zdtvr, tnat, alpha_ideal
85  LOGICAL :: ltnat1
86 
87  character(len=*),parameter :: modname="iniacademic"
88  character(len=80) :: abort_message
89
90  ! Sanity check: verify that options selected by user are not incompatible
91  if ((iflag_phys==1).and. .not. read_start) then
92    write(lunout,*) trim(modname)," error: if read_start is set to ", &
93    " false then iflag_phys should not be 1"
94    write(lunout,*) "You most likely want an aquaplanet initialisation", &
95    " (iflag_phys >= 100)"
96    call abort_gcm(modname,"incompatible iflag_phys==1 and read_start==.false.",1)
97  endif
98 
99  !-----------------------------------------------------------------------
100  ! 1. Initializations for Earth-like case
101  ! --------------------------------------
102  !
103  ! initialize planet radius, rotation rate,...
104  call conf_planete
105
106  time_0=0.
107  day_ref=1
108  ! annee_ref=0
109
110  im         = iim
111  jm         = jjm
112  day_ini    = 1
113  dtvr    = daysec/REAL(day_step)
114  zdtvr=dtvr
115  etot0      = 0.
116  ptot0      = 0.
117  ztot0      = 0.
118  stot0      = 0.
119  ang0       = 0.
120
121  if (llm == 1) then
122     ! specific initializations for the shallow water case
123     kappa=1
124  endif
125
126  CALL iniconst
127  CALL inigeom
128  CALL inifilr
129
130  ! Initialize pressure and mass field if read_start=.false.
131  IF (.NOT. read_start) THEN
132    ! allocate global fields:
133!    allocate(vcov_glo(ip1jm,llm))
134
135    allocate(ucov_glo(ip1jmp1,llm))
136    allocate(teta_glo(ip1jmp1,llm))
137    allocate(ps_glo(ip1jmp1))
138    allocate(masse_glo(ip1jmp1,llm))
139    allocate(phis_glo(ip1jmp1))
140
141     ! surface pressure
142     ps_glo(:)=preff
143
144     !------------------------------------------------------------------
145     ! Lecture eventuelle d'un fichier de relief interpollee sur la grille
146     ! du modele.
147     ! On suppose que le fichier relief_in.nc est stoké sur une grille
148     ! iim*jjp1
149     ! Facile a créer à partir de la commande
150     ! cdo remapcon,fichier_output_phys.nc Relief.nc relief_in.nc
151     !------------------------------------------------------------------
152
153     relief=0.
154     ierr = NF90_OPEN ('relief_in.nc', NF90_NOWRITE,nid_relief)
155     if (ierr.EQ.NF90_NOERR) THEN
156         ierr=NF90_INQ_VARID(nid_relief,'RELIEF',varid)
157         if (ierr==NF90_NOERR) THEN
158              ierr=NF90_GET_VAR(nid_relief,varid,relief(1:iim,1:jjp1))
159              relief(iip1,:)=relief(1,:)
160         else
161              CALL abort_gcm ('iniacademic','variable RELIEF pas la',1)
162         endif
163     endif
164     ierr = NF90_CLOSE (nid_relief)
165
166
167     !------------------------------------------------------------------
168     ! Initialisation du geopotentiel au sol et de la pression
169     !------------------------------------------------------------------
170
171     print*,'relief=',minval(relief),maxval(relief),'g=',g
172     do j=1,jjp1
173        do i=1,iip1
174           phis_glo((j-1)*iip1+i)=g*relief(i,j)
175        enddo
176     enddo
177     print*,'phis=',minval(phis),maxval(phis),'g=',g
178
179     CALL pression ( ip1jmp1, ap, bp, ps_glo, p       )
180     if (pressure_exner) then
181       CALL exner_hyb( ip1jmp1, ps_glo, p, pks, pk )
182     else
183       call exner_milieu(ip1jmp1,ps_glo,p,pks,pk)
184     endif
185     CALL massdair(p,masse_glo)
186  ENDIF
187
188  if (llm == 1) then
189     ! initialize fields for the shallow water case, if required
190     if (.not.read_start) then
191        phis(ijb_u:ije_u)=0.
192        q(ijb_u:ije_u,1:llm,1:nqtot)=0
193        CALL sw_case_williamson91_6_loc(vcov,ucov,teta,masse,ps)
194     endif
195  endif
196
197  academic_case: if (iflag_phys >= 2) then
198     ! initializations
199
200     ! 1. local parameters
201     ! by convention, winter is in the southern hemisphere
202     ! Geostrophic wind or no wind?
203     ok_geost=.TRUE.
204     CALL getin('ok_geost',ok_geost)
205     ! Constants for Newtonian relaxation and friction
206     k_f=1.                !friction
207     CALL getin('k_j',k_f)
208     k_f=1./(daysec*k_f)
209     k_c_s=4.  !cooling surface
210     CALL getin('k_c_s',k_c_s)
211     k_c_s=1./(daysec*k_c_s)
212     k_c_a=40. !cooling free atm
213     CALL getin('k_c_a',k_c_a)
214     k_c_a=1./(daysec*k_c_a)
215     ! Constants for Teta equilibrium profile
216     teta0=315.     ! mean Teta (S.H. 315K)
217     CALL getin('teta0',teta0)
218     ttp=200.       ! Tropopause temperature (S.H. 200K)
219     CALL getin('ttp',ttp)
220     eps=0.         ! Deviation to N-S symmetry(~0-20K)
221     CALL getin('eps',eps)
222     delt_y=60.     ! Merid Temp. Gradient (S.H. 60K)
223     CALL getin('delt_y',delt_y)
224     delt_z=10.     ! Vertical Gradient (S.H. 10K)
225     CALL getin('delt_z',delt_z)
226     ! Polar vortex
227     ok_pv=.false.
228     CALL getin('ok_pv',ok_pv)
229     phi_pv=-50.            ! Latitude of edge of vortex
230     CALL getin('phi_pv',phi_pv)
231     phi_pv=phi_pv*pi/180.
232     dphi_pv=5.             ! Width of the edge
233     CALL getin('dphi_pv',dphi_pv)
234     dphi_pv=dphi_pv*pi/180.
235     gam_pv=4.              ! -dT/dz vortex (in K/km)
236     CALL getin('gam_pv',gam_pv)
237     tetanoise=0.005
238     CALL getin('tetanoise',tetanoise)
239
240     ! 2. Initialize fields towards which to relax
241     ! Friction
242     knewt_g=k_c_a
243     DO l=1,llm
244        zsig=presnivs(l)/preff
245        knewt_t(l)=(k_c_s-k_c_a)*MAX(0.,(zsig-0.7)/0.3)
246        kfrict(l)=k_f*MAX(0.,(zsig-0.7)/0.3)
247     ENDDO
248     DO j=1,jjp1
249        clat4((j-1)*iip1+1:j*iip1)=cos(rlatu(j))**4
250     ENDDO
251
252     ! Potential temperature
253     DO l=1,llm
254        zsig=presnivs(l)/preff
255        tetastrat=ttp*zsig**(-kappa)
256        tetapv=tetastrat
257        IF ((ok_pv).AND.(zsig.LT.0.1)) THEN
258           tetapv=tetastrat*(zsig*10.)**(kappa*cpp*gam_pv/1000./g)
259        ENDIF
260        DO j=1,jjp1
261           ! Troposphere
262           ddsin=sin(rlatu(j))
263           tetajl(j,l)=teta0-delt_y*ddsin*ddsin+eps*ddsin &
264                -delt_z*(1.-ddsin*ddsin)*log(zsig)
265           if (planet_type=="giant") then
266             tetajl(j,l)=teta0+(delt_y*                   &
267                ((sin(rlatu(j)*3.14159*eps+0.0001))**2)   &
268                / ((rlatu(j)*3.14159*eps+0.0001)**2))     &
269                -delt_z*log(zsig)
270           endif
271           ! Profil stratospherique isotherme (+vortex)
272           w_pv=(1.-tanh((rlatu(j)-phi_pv)/dphi_pv))/2.
273           tetastrat=tetastrat*(1.-w_pv)+tetapv*w_pv             
274           tetajl(j,l)=MAX(tetajl(j,l),tetastrat) 
275        ENDDO
276     ENDDO
277
278     !          CALL writefield('theta_eq',tetajl)
279
280     do l=1,llm
281        do j=1,jjp1
282           do i=1,iip1
283              ij=(j-1)*iip1+i
284              tetarappel(ij,l)=tetajl(j,l)
285           enddo
286        enddo
287     enddo
288
289     ! 3. Initialize fields (if necessary)
290     IF (.NOT. read_start) THEN
291        ! bulk initialization of temperature
292        IF (iflag_phys>10000) THEN
293        ! Particular case to impose a constant temperature T0=0.01*iflag_phys
294           teta_glo(:,:)= 0.01*iflag_phys/(pk(:,:)/cpp)
295        ELSE
296           teta_glo(:,:)=tetarappel(:,:)
297        ENDIF
298        ! geopotential
299        CALL geopot(ip1jmp1,teta_glo,pk,pks,phis_glo,phi)
300
301        ! winds
302        if (ok_geost) then
303           call ugeostr(phi,ucov_glo)
304        else
305           ucov_glo(:,:)=0.
306        endif
307        vcov(ijb_v:ije_v,1:llm)=0.
308
309        ! bulk initialization of tracers
310        if (planet_type=="earth") then
311           ltnat1 = .TRUE.; CALL getin('tnateq1', ltnat1)
312           ! Earth: first two tracers will be water
313           do iq=1,nqtot
314              q(ijb_u:ije_u,:,iq)=0.
315              IF(tracers(iq)%name == addPhase('H2O', 'g')) q(ijb_u:ije_u,:,iq)=1.e-10
316              IF(tracers(iq)%name == addPhase('H2O', 'l')) q(ijb_u:ije_u,:,iq)=1.e-15
317
318              ! CRisi: init des isotopes
319              ! distill de Rayleigh très simplifiée
320              iName    = tracers(iq)%iso_iName
321              if (niso <= 0 .OR. iName <= 0) CYCLE
322              iPhase   = tracers(iq)%iso_iPhase
323              iqParent = tracers(iq)%iqParent
324              IF(tracers(iq)%iso_iZone == 0) THEN
325                 IF(ltnat1) THEN
326                    tnat = 1.0
327                    alpha_ideal = 1.0
328                    WRITE(lunout, *) 'In '//TRIM(modname)//': !!!  Beware: alpha_ideal put to 1  !!!'
329                 ELSE
330                    SELECT CASE(isoName(iName))
331                      CASE('H216O'); tnat = tnat_H216O; alpha_ideal = alpha_ideal_H216O
332                      CASE('H217O'); tnat = tnat_H217O; alpha_ideal = alpha_ideal_H217O
333                      CASE('H218O'); tnat = tnat_H218O; alpha_ideal = alpha_ideal_H218O
334                      CASE('HDO');   tnat = tnat_HDO;   alpha_ideal = alpha_ideal_HDO
335                      CASE('HTO');   tnat = tnat_HTO;   alpha_ideal = alpha_ideal_HTO
336                      CASE DEFAULT
337                         CALL abort_gcm(TRIM(modname),'unknown isotope "'//TRIM(isoName(iName))//'" ; check tracer.def file',1)
338                    END SELECT
339                 END IF
340                 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.)
341              ELSE !IF(tracers(iq)%iso_iZone == 0) THEN
342                 IF(tracers(iq)%iso_iZone == 1) THEN ! a verifier.
343                    ! correction le 14 mai 2024 pour que tous les traceurs soient de la couleur 1.
344                    ! Sinon, on va avoir des porblèmes de conservation de masse de traceurs.
345                    q(ijb_u:ije_u,:,iq) = q(ijb_u:ije_u,:,iqIsoPha(iName,iPhase))
346                 else !IF(tracers(iq)%iso_iZone == 1) THEN
347                    q(ijb_u:ije_u,:,iq) = 0.0
348                 endif !IF(tracers(iq)%iso_iZone == 1) THEN
349              END IF !IF(tracers(iq)%iso_iZone == 0) THEN
350           enddo
351        else
352           q(ijb_u:ije_u,:,:)=0
353        endif ! of if (planet_type=="earth")
354
355        call check_isotopes(q,ijb_u,ije_u,'iniacademic_loc')
356
357        ! add random perturbation to temperature
358        idum  = -1
359        zz = ran1(idum)
360        idum  = 0
361        do l=1,llm
362           do ij=iip2,ip1jm
363              teta_glo(ij,l)=teta_glo(ij,l)*(1.+tetanoise*ran1(idum))
364           enddo
365        enddo
366
367        ! maintain periodicity in longitude
368        do l=1,llm
369           do ij=1,ip1jmp1,iip1
370              teta_glo(ij+iim,l)=teta_glo(ij,l)
371           enddo
372        enddo
373
374        ! copy data from global array to local array:
375        teta(ijb_u:ije_u,:)=teta_glo(ijb_u:ije_u,:)
376        ucov(ijb_u:ije_u,:)=ucov_glo(ijb_u:ije_u,:)
377!        vcov(ijb_v:ije_v,:)=vcov_glo(ijb_v:ije_v,:)
378        masse(ijb_u:ije_u,:)=masse_glo(ijb_u:ije_u,:)
379        ps(ijb_u:ije_u)=ps_glo(ijb_u:ije_u)
380        phis(ijb_u:ije_u)=phis_glo(ijb_u:ije_u)
381
382        deallocate(teta_glo)
383        deallocate(ucov_glo)
384!        deallocate(vcov_glo)
385        deallocate(masse_glo)
386        deallocate(ps_glo)
387        deallocate(phis_glo)
388     ENDIF ! of IF (.NOT. read_start)
389  endif academic_case
390
391END SUBROUTINE iniacademic_loc
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