source: LMDZ6/trunk/libf/phylmd/diagphy.F90 @ 3513

Last change on this file since 3513 was 2346, checked in by Ehouarn Millour, 9 years ago

Physics/dynamics separation:

  • remove all references to dimensions.h from physics. nbp_lon (==iim) , nbp_lat (==jjm+1) and nbp_lev (==llm) from mod_grid_phy_lmdz should be used instead.
  • added module regular_lonlat_mod in phy_common to store information about the global (lon-lat) grid cell boundaries and centers.

EM

  • 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
  • Property svn:eol-style set to native
  • Property svn:keywords set to Author Date Id Revision
File size: 13.0 KB
Line 
1
2! $Header$
3
4SUBROUTINE diagphy(airephy, tit, iprt, tops, topl, sols, soll, sens, evap, &
5    rain_fall, snow_fall, ts, d_etp_tot, d_qt_tot, d_ec_tot, fs_bound, &
6    fq_bound)
7  ! ======================================================================
8
9  ! Purpose:
10  ! Compute the thermal flux and the watter mass flux at the atmosphere
11  ! boundaries. Print them and also the atmospheric enthalpy change and
12  ! the  atmospheric mass change.
13
14  ! Arguments:
15  ! airephy-------input-R-  grid area
16  ! tit---------input-A15- Comment to be added in PRINT (CHARACTER*15)
17  ! iprt--------input-I-  PRINT level ( <=0 : no PRINT)
18  ! tops(klon)--input-R-  SW rad. at TOA (W/m2), positive up.
19  ! topl(klon)--input-R-  LW rad. at TOA (W/m2), positive down
20  ! sols(klon)--input-R-  Net SW flux above surface (W/m2), positive up
21  ! (i.e. -1 * flux absorbed by the surface)
22  ! soll(klon)--input-R-  Net LW flux above surface (W/m2), positive up
23  ! (i.e. flux emited - flux absorbed by the surface)
24  ! sens(klon)--input-R-  Sensible Flux at surface  (W/m2), positive down
25  ! evap(klon)--input-R-  Evaporation + sublimation watter vapour mass flux
26  ! (kg/m2/s), positive up
27  ! rain_fall(klon)
28  ! --input-R- Liquid  watter mass flux (kg/m2/s), positive down
29  ! snow_fall(klon)
30  ! --input-R- Solid  watter mass flux (kg/m2/s), positive down
31  ! ts(klon)----input-R- Surface temperature (K)
32  ! d_etp_tot---input-R- Heat flux equivalent to atmospheric enthalpy
33  ! change (W/m2)
34  ! d_qt_tot----input-R- Mass flux equivalent to atmospheric watter mass
35  ! change (kg/m2/s)
36  ! d_ec_tot----input-R- Flux equivalent to atmospheric cinetic energy
37  ! change (W/m2)
38
39  ! fs_bound---output-R- Thermal flux at the atmosphere boundaries (W/m2)
40  ! fq_bound---output-R- Watter mass flux at the atmosphere boundaries
41  ! (kg/m2/s)
42
43  ! J.L. Dufresne, July 2002
44  ! Version prise sur
45  ! ~rlmd833/LMDZOR_201102/modipsl/modeles/LMDZ.3.3/libf/phylmd
46  ! le 25 Novembre 2002.
47  ! ======================================================================
48
49  USE dimphy
50  IMPLICIT NONE
51
52  include "YOMCST.h"
53  include "YOETHF.h"
54
55  ! Input variables
56  REAL airephy(klon)
57  CHARACTER *15 tit
58  INTEGER iprt
59  REAL tops(klon), topl(klon), sols(klon), soll(klon)
60  REAL sens(klon), evap(klon), rain_fall(klon), snow_fall(klon)
61  REAL ts(klon)
62  REAL d_etp_tot, d_qt_tot, d_ec_tot
63  ! Output variables
64  REAL fs_bound, fq_bound
65
66  ! Local variables
67  REAL stops, stopl, ssols, ssoll
68  REAL ssens, sfront, slat
69  REAL airetot, zcpvap, zcwat, zcice
70  REAL rain_fall_tot, snow_fall_tot, evap_tot
71
72  INTEGER i
73
74  INTEGER pas
75  SAVE pas
76  DATA pas/0/
77  !$OMP THREADPRIVATE(pas)
78
79  pas = pas + 1
80  stops = 0.
81  stopl = 0.
82  ssols = 0.
83  ssoll = 0.
84  ssens = 0.
85  sfront = 0.
86  evap_tot = 0.
87  rain_fall_tot = 0.
88  snow_fall_tot = 0.
89  airetot = 0.
90
91  ! Pour les chaleur specifiques de la vapeur d'eau, de l'eau et de
92  ! la glace, on travaille par difference a la chaleur specifique de l'
93  ! air sec. En effet, comme on travaille a niveau de pression donne,
94  ! toute variation de la masse d'un constituant est totalement
95  ! compense par une variation de masse d'air.
96
97  zcpvap = rcpv - rcpd
98  zcwat = rcw - rcpd
99  zcice = rcs - rcpd
100
101  DO i = 1, klon
102    stops = stops + tops(i)*airephy(i)
103    stopl = stopl + topl(i)*airephy(i)
104    ssols = ssols + sols(i)*airephy(i)
105    ssoll = ssoll + soll(i)*airephy(i)
106    ssens = ssens + sens(i)*airephy(i)
107    sfront = sfront + (evap(i)*zcpvap-rain_fall(i)*zcwat-snow_fall(i)*zcice)* &
108      ts(i)*airephy(i)
109    evap_tot = evap_tot + evap(i)*airephy(i)
110    rain_fall_tot = rain_fall_tot + rain_fall(i)*airephy(i)
111    snow_fall_tot = snow_fall_tot + snow_fall(i)*airephy(i)
112    airetot = airetot + airephy(i)
113  END DO
114  stops = stops/airetot
115  stopl = stopl/airetot
116  ssols = ssols/airetot
117  ssoll = ssoll/airetot
118  ssens = ssens/airetot
119  sfront = sfront/airetot
120  evap_tot = evap_tot/airetot
121  rain_fall_tot = rain_fall_tot/airetot
122  snow_fall_tot = snow_fall_tot/airetot
123
124  slat = rlvtt*rain_fall_tot + rlstt*snow_fall_tot
125  ! Heat flux at atm. boundaries
126  fs_bound = stops - stopl - (ssols+ssoll) + ssens + sfront + slat
127  ! Watter flux at atm. boundaries
128  fq_bound = evap_tot - rain_fall_tot - snow_fall_tot
129
130  IF (iprt>=1) WRITE (6, 6666) tit, pas, fs_bound, d_etp_tot, fq_bound, &
131    d_qt_tot
132
133  IF (iprt>=1) WRITE (6, 6668) tit, pas, d_etp_tot + d_ec_tot - fs_bound, &
134    d_qt_tot - fq_bound
135
136  IF (iprt>=2) WRITE (6, 6667) tit, pas, stops, stopl, ssols, ssoll, ssens, &
137    slat, evap_tot, rain_fall_tot + snow_fall_tot
138
139  RETURN
140
1416666 FORMAT ('Phys. Flux Budget ', A15, 1I6, 2F8.2, 2(1PE13.5))
1426667 FORMAT ('Phys. Boundary Flux ', A15, 1I6, 6F8.2, 2(1PE13.5))
1436668 FORMAT ('Phys. Total Budget ', A15, 1I6, F8.2, 2(1PE13.5))
144
145END SUBROUTINE diagphy
146
147! ======================================================================
148SUBROUTINE diagetpq(airephy, tit, iprt, idiag, idiag2, dtime, t, q, ql, qs, &
149    u, v, paprs, pplay, d_h_vcol, d_qt, d_qw, d_ql, d_qs, d_ec)
150  ! ======================================================================
151
152  ! Purpose:
153  ! Calcul la difference d'enthalpie et de masse d'eau entre 2 appels,
154  ! et calcul le flux de chaleur et le flux d'eau necessaire a ces
155  ! changements. Ces valeurs sont moyennees sur la surface de tout
156  ! le globe et sont exprime en W/2 et kg/s/m2
157  ! Outil pour diagnostiquer la conservation de l'energie
158  ! et de la masse dans la physique. Suppose que les niveau de
159  ! pression entre couche ne varie pas entre 2 appels.
160
161  ! Plusieurs de ces diagnostics peuvent etre fait en parallele: les
162  ! bilans sont sauvegardes dans des tableaux indices. On parlera
163  ! "d'indice de diagnostic"
164
165
166  ! ======================================================================
167  ! Arguments:
168  ! airephy-------input-R-  grid area
169  ! tit-----imput-A15- Comment added in PRINT (CHARACTER*15)
170  ! iprt----input-I-  PRINT level ( <=1 : no PRINT)
171  ! idiag---input-I- indice dans lequel sera range les nouveaux
172  ! bilans d' entalpie et de masse
173  ! idiag2--input-I-les nouveaux bilans d'entalpie et de masse
174  ! sont compare au bilan de d'enthalpie de masse de
175  ! l'indice numero idiag2
176  ! Cas parriculier : si idiag2=0, pas de comparaison, on
177  ! sort directement les bilans d'enthalpie et de masse
178  ! dtime----input-R- time step (s)
179  ! t--------input-R- temperature (K)
180  ! q--------input-R- vapeur d'eau (kg/kg)
181  ! ql-------input-R- liquid watter (kg/kg)
182  ! qs-------input-R- solid watter (kg/kg)
183  ! u--------input-R- vitesse u
184  ! v--------input-R- vitesse v
185  ! paprs----input-R- pression a intercouche (Pa)
186  ! pplay----input-R- pression au milieu de couche (Pa)
187
188  ! the following total value are computed by UNIT of earth surface
189
190  ! d_h_vcol--output-R- Heat flux (W/m2) define as the Enthalpy
191  ! change (J/m2) during one time step (dtime) for the whole
192  ! atmosphere (air, watter vapour, liquid and solid)
193  ! d_qt------output-R- total water mass flux (kg/m2/s) defined as the
194  ! total watter (kg/m2) change during one time step (dtime),
195  ! d_qw------output-R- same, for the watter vapour only (kg/m2/s)
196  ! d_ql------output-R- same, for the liquid watter only (kg/m2/s)
197  ! d_qs------output-R- same, for the solid watter only (kg/m2/s)
198  ! d_ec------output-R- Cinetic Energy Budget (W/m2) for vertical air column
199
200  ! other (COMMON...)
201  ! RCPD, RCPV, ....
202
203  ! J.L. Dufresne, July 2002
204  ! ======================================================================
205
206  USE dimphy
207  IMPLICIT NONE
208
209  include "YOMCST.h"
210  include "YOETHF.h"
211
212  ! Input variables
213  REAL airephy(klon)
214  CHARACTER *15 tit
215  INTEGER iprt, idiag, idiag2
216  REAL dtime
217  REAL t(klon, klev), q(klon, klev), ql(klon, klev), qs(klon, klev)
218  REAL u(klon, klev), v(klon, klev)
219  REAL paprs(klon, klev+1), pplay(klon, klev)
220  ! Output variables
221  REAL d_h_vcol, d_qt, d_qw, d_ql, d_qs, d_ec
222
223  ! Local variables
224
225  REAL h_vcol_tot, h_dair_tot, h_qw_tot, h_ql_tot, h_qs_tot, qw_tot, ql_tot, &
226    qs_tot, ec_tot
227  ! h_vcol_tot--  total enthalpy of vertical air column
228  ! (air with watter vapour, liquid and solid) (J/m2)
229  ! h_dair_tot-- total enthalpy of dry air (J/m2)
230  ! h_qw_tot----  total enthalpy of watter vapour (J/m2)
231  ! h_ql_tot----  total enthalpy of liquid watter (J/m2)
232  ! h_qs_tot----  total enthalpy of solid watter  (J/m2)
233  ! qw_tot------  total mass of watter vapour (kg/m2)
234  ! ql_tot------  total mass of liquid watter (kg/m2)
235  ! qs_tot------  total mass of solid watter (kg/m2)
236  ! ec_tot------  total cinetic energy (kg/m2)
237
238  REAL zairm(klon, klev) ! layer air mass (kg/m2)
239  REAL zqw_col(klon)
240  REAL zql_col(klon)
241  REAL zqs_col(klon)
242  REAL zec_col(klon)
243  REAL zh_dair_col(klon)
244  REAL zh_qw_col(klon), zh_ql_col(klon), zh_qs_col(klon)
245
246  REAL d_h_dair, d_h_qw, d_h_ql, d_h_qs
247
248  REAL airetot, zcpvap, zcwat, zcice
249
250  INTEGER i, k
251
252  INTEGER ndiag ! max number of diagnostic in parallel
253  PARAMETER (ndiag=10)
254  INTEGER pas(ndiag)
255  SAVE pas
256  DATA pas/ndiag*0/
257  !$OMP THREADPRIVATE(pas)
258
259  REAL h_vcol_pre(ndiag), h_dair_pre(ndiag), h_qw_pre(ndiag), &
260    h_ql_pre(ndiag), h_qs_pre(ndiag), qw_pre(ndiag), ql_pre(ndiag), &
261    qs_pre(ndiag), ec_pre(ndiag)
262  SAVE h_vcol_pre, h_dair_pre, h_qw_pre, h_ql_pre, h_qs_pre, qw_pre, ql_pre, &
263    qs_pre, ec_pre
264  !$OMP THREADPRIVATE(h_vcol_pre, h_dair_pre, h_qw_pre, h_ql_pre)
265  !$OMP THREADPRIVATE(h_qs_pre, qw_pre, ql_pre, qs_pre , ec_pre)
266  ! ======================================================================
267
268  DO k = 1, klev
269    DO i = 1, klon
270      ! layer air mass
271      zairm(i, k) = (paprs(i,k)-paprs(i,k+1))/rg
272    END DO
273  END DO
274
275  ! Reset variables
276  DO i = 1, klon
277    zqw_col(i) = 0.
278    zql_col(i) = 0.
279    zqs_col(i) = 0.
280    zec_col(i) = 0.
281    zh_dair_col(i) = 0.
282    zh_qw_col(i) = 0.
283    zh_ql_col(i) = 0.
284    zh_qs_col(i) = 0.
285  END DO
286
287  zcpvap = rcpv
288  zcwat = rcw
289  zcice = rcs
290
291  ! Compute vertical sum for each atmospheric column
292  ! ================================================
293  DO k = 1, klev
294    DO i = 1, klon
295      ! Watter mass
296      zqw_col(i) = zqw_col(i) + q(i, k)*zairm(i, k)
297      zql_col(i) = zql_col(i) + ql(i, k)*zairm(i, k)
298      zqs_col(i) = zqs_col(i) + qs(i, k)*zairm(i, k)
299      ! Cinetic Energy
300      zec_col(i) = zec_col(i) + 0.5*(u(i,k)**2+v(i,k)**2)*zairm(i, k)
301      ! Air enthalpy
302      zh_dair_col(i) = zh_dair_col(i) + rcpd*(1.-q(i,k)-ql(i,k)-qs(i,k))* &
303        zairm(i, k)*t(i, k)
304      zh_qw_col(i) = zh_qw_col(i) + zcpvap*q(i, k)*zairm(i, k)*t(i, k)
305      zh_ql_col(i) = zh_ql_col(i) + zcwat*ql(i, k)*zairm(i, k)*t(i, k) - &
306        rlvtt*ql(i, k)*zairm(i, k)
307      zh_qs_col(i) = zh_qs_col(i) + zcice*qs(i, k)*zairm(i, k)*t(i, k) - &
308        rlstt*qs(i, k)*zairm(i, k)
309
310    END DO
311  END DO
312
313  ! Mean over the planete surface
314  ! =============================
315  qw_tot = 0.
316  ql_tot = 0.
317  qs_tot = 0.
318  ec_tot = 0.
319  h_vcol_tot = 0.
320  h_dair_tot = 0.
321  h_qw_tot = 0.
322  h_ql_tot = 0.
323  h_qs_tot = 0.
324  airetot = 0.
325
326  DO i = 1, klon
327    qw_tot = qw_tot + zqw_col(i)*airephy(i)
328    ql_tot = ql_tot + zql_col(i)*airephy(i)
329    qs_tot = qs_tot + zqs_col(i)*airephy(i)
330    ec_tot = ec_tot + zec_col(i)*airephy(i)
331    h_dair_tot = h_dair_tot + zh_dair_col(i)*airephy(i)
332    h_qw_tot = h_qw_tot + zh_qw_col(i)*airephy(i)
333    h_ql_tot = h_ql_tot + zh_ql_col(i)*airephy(i)
334    h_qs_tot = h_qs_tot + zh_qs_col(i)*airephy(i)
335    airetot = airetot + airephy(i)
336  END DO
337
338  qw_tot = qw_tot/airetot
339  ql_tot = ql_tot/airetot
340  qs_tot = qs_tot/airetot
341  ec_tot = ec_tot/airetot
342  h_dair_tot = h_dair_tot/airetot
343  h_qw_tot = h_qw_tot/airetot
344  h_ql_tot = h_ql_tot/airetot
345  h_qs_tot = h_qs_tot/airetot
346
347  h_vcol_tot = h_dair_tot + h_qw_tot + h_ql_tot + h_qs_tot
348
349  ! Compute the change of the atmospheric state compare to the one
350  ! stored in "idiag2", and convert it in flux. THis computation
351  ! is performed IF idiag2 /= 0 and IF it is not the first CALL
352  ! for "idiag"
353  ! ===================================
354
355  IF ((idiag2>0) .AND. (pas(idiag2)/=0)) THEN
356    d_h_vcol = (h_vcol_tot-h_vcol_pre(idiag2))/dtime
357    d_h_dair = (h_dair_tot-h_dair_pre(idiag2))/dtime
358    d_h_qw = (h_qw_tot-h_qw_pre(idiag2))/dtime
359    d_h_ql = (h_ql_tot-h_ql_pre(idiag2))/dtime
360    d_h_qs = (h_qs_tot-h_qs_pre(idiag2))/dtime
361    d_qw = (qw_tot-qw_pre(idiag2))/dtime
362    d_ql = (ql_tot-ql_pre(idiag2))/dtime
363    d_qs = (qs_tot-qs_pre(idiag2))/dtime
364    d_ec = (ec_tot-ec_pre(idiag2))/dtime
365    d_qt = d_qw + d_ql + d_qs
366  ELSE
367    d_h_vcol = 0.
368    d_h_dair = 0.
369    d_h_qw = 0.
370    d_h_ql = 0.
371    d_h_qs = 0.
372    d_qw = 0.
373    d_ql = 0.
374    d_qs = 0.
375    d_ec = 0.
376    d_qt = 0.
377  END IF
378
379  IF (iprt>=2) THEN
380    WRITE (6, 9000) tit, pas(idiag), d_qt, d_qw, d_ql, d_qs
3819000 FORMAT ('Phys. Watter Mass Budget (kg/m2/s)', A15, 1I6, 10(1PE14.6))
382    WRITE (6, 9001) tit, pas(idiag), d_h_vcol
3839001 FORMAT ('Phys. Enthalpy Budget (W/m2) ', A15, 1I6, 10(F8.2))
384    WRITE (6, 9002) tit, pas(idiag), d_ec
3859002 FORMAT ('Phys. Cinetic Energy Budget (W/m2) ', A15, 1I6, 10(F8.2))
386  END IF
387
388  ! Store the new atmospheric state in "idiag"
389
390  pas(idiag) = pas(idiag) + 1
391  h_vcol_pre(idiag) = h_vcol_tot
392  h_dair_pre(idiag) = h_dair_tot
393  h_qw_pre(idiag) = h_qw_tot
394  h_ql_pre(idiag) = h_ql_tot
395  h_qs_pre(idiag) = h_qs_tot
396  qw_pre(idiag) = qw_tot
397  ql_pre(idiag) = ql_tot
398  qs_pre(idiag) = qs_tot
399  ec_pre(idiag) = ec_tot
400
401  RETURN
402END SUBROUTINE diagetpq
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.