Changeset 5246 for LMDZ6/trunk/libf/dyn3d_common/disvert_noterre.F90
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LMDZ6/trunk/libf/dyn3d_common/disvert_noterre.F90
r5245 r5246 1 1 ! $Id: $ 2 3 4 cAuteur : F. Forget Y. Wanherdrick, P. Levan5 cNouvelle version 100% Mars !!6 cOn l'utilise aussi pour Venus et Titan, legerment modifiee.2 SUBROUTINE disvert_noterre 3 4 ! Auteur : F. Forget Y. Wanherdrick, P. Levan 5 ! Nouvelle version 100% Mars !! 6 ! On l'utilise aussi pour Venus et Titan, legerment modifiee. 7 7 8 8 #ifdef CPP_IOIPSL 9 9 use IOIPSL 10 10 #else 11 ! if not using IOIPSL, we still need to use (a local version of) getin12 11 ! if not using IOIPSL, we still need to use (a local version of) getin 12 use ioipsl_getincom 13 13 #endif 14 USE comvert_mod, ONLY: ap,bp,aps,bps,presnivs,pseudoalt, 15 & nivsig,nivsigs,pa,preff,scaleheight 16 USE comconst_mod, ONLY: kappa 17 USE logic_mod, ONLY: hybrid 18 19 IMPLICIT NONE 20 21 include "dimensions.h" 22 include "paramet.h" 23 include "iniprint.h" 24 c 25 c======================================================================= 26 c Discretisation verticale en coordonnée hybride (ou sigma) 27 c 28 c======================================================================= 29 c 30 c declarations: 31 c ------------- 32 c 33 c 34 INTEGER l,ll 35 REAL snorm 36 REAL alpha,beta,gama,delta,deltaz 37 real quoi,quand 38 REAL zsig(llm),sig(llm+1) 39 INTEGER np,ierr 40 integer :: ierr1,ierr2,ierr3,ierr4 41 REAL x 42 43 REAL SSUM 44 EXTERNAL SSUM 45 real newsig 46 REAL dz0,dz1,nhaut,sig1,esig,csig,zz 47 real tt,rr,gg, prevz 48 real s(llm),dsig(llm) 49 50 integer iz 51 real z, ps,p 52 character(len=*),parameter :: modname="disvert_noterre" 53 54 c 55 c----------------------------------------------------------------------- 56 c 57 ! Initializations: 58 ! pi=2.*ASIN(1.) ! already done in iniconst 59 60 hybrid=.true. ! default value for hybrid (ie: use hybrid coordinates) 61 CALL getin('hybrid',hybrid) 62 write(lunout,*) trim(modname),': hybrid=',hybrid 63 64 ! Ouverture possible de fichiers typiquement E.T. 65 66 open(99,file="esasig.def",status='old',form='formatted', 67 s iostat=ierr2) 68 if(ierr2.ne.0) then 69 close(99) 70 open(99,file="z2sig.def",status='old',form='formatted', 71 s iostat=ierr4) 72 endif 73 74 c----------------------------------------------------------------------- 75 c cas 1 on lit les options dans esasig.def: 76 c ---------------------------------------- 77 78 IF(ierr2.eq.0) then 79 80 c Lecture de esasig.def : 81 c Systeme peu souple, mais qui respecte en theorie 82 c La conservation de l'energie (conversion Energie potentielle 83 c <-> energie cinetique, d'apres la note de Frederic Hourdin... 84 85 write(lunout,*)'*****************************' 86 write(lunout,*)'WARNING reading esasig.def' 87 write(lunout,*)'*****************************' 88 READ(99,*) scaleheight 89 READ(99,*) dz0 90 READ(99,*) dz1 91 READ(99,*) nhaut 92 CLOSE(99) 93 94 dz0=dz0/scaleheight 95 dz1=dz1/scaleheight 96 97 sig1=(1.-dz1)/tanh(.5*(llm-1)/nhaut) 98 99 esig=1. 100 101 do l=1,20 102 esig=-log((1./sig1-1.)*exp(-dz0)/esig)/(llm-1.) 103 enddo 104 csig=(1./sig1-1.)/(exp(esig)-1.) 105 106 DO L = 2, llm 107 zz=csig*(exp(esig*(l-1.))-1.) 108 sig(l) =1./(1.+zz) 109 & * tanh(.5*(llm+1-l)/nhaut) 110 ENDDO 111 sig(1)=1. 112 sig(llm+1)=0. 113 quoi = 1. + 2.* kappa 114 s( llm ) = 1. 115 s(llm-1) = quoi 116 IF( llm.gt.2 ) THEN 117 DO ll = 2, llm-1 118 l = llm+1 - ll 119 quand = sig(l+1)/ sig(l) 120 s(l-1) = quoi * (1.-quand) * s(l) + quand * s(l+1) 121 ENDDO 122 END IF 123 c 124 snorm=(1.-.5*sig(2)+kappa*(1.-sig(2)))*s(1)+.5*sig(2)*s(2) 125 DO l = 1, llm 126 s(l) = s(l)/ snorm 127 ENDDO 128 129 c----------------------------------------------------------------------- 130 c cas 2 on lit les options dans z2sig.def: 131 c ---------------------------------------- 132 133 ELSE IF(ierr4.eq.0) then 134 write(lunout,*)'****************************' 135 write(lunout,*)'Reading z2sig.def' 136 write(lunout,*)'****************************' 137 138 READ(99,*) scaleheight 139 do l=1,llm 140 read(99,*) zsig(l) 141 end do 142 CLOSE(99) 143 144 sig(1) =1 145 do l=2,llm 146 sig(l) = 0.5 * ( exp(-zsig(l)/scaleheight) + 147 & exp(-zsig(l-1)/scaleheight) ) 148 end do 149 sig(llm+1) =0 150 151 c----------------------------------------------------------------------- 152 ELSE 153 write(lunout,*) 'didn t you forget something ??? ' 154 write(lunout,*) 'We need file z2sig.def ! (OR esasig.def)' 155 stop 156 ENDIF 157 c----------------------------------------------------------------------- 158 159 DO l=1,llm 160 nivsigs(l) = REAL(l) 161 ENDDO 162 163 DO l=1,llmp1 164 nivsig(l)= REAL(l) 165 ENDDO 166 167 168 c----------------------------------------------------------------------- 169 c .... Calculs de ap(l) et de bp(l) .... 170 c ......................................... 171 c 172 c ..... pa et preff sont lus sur les fichiers start par dynetat0 ..... 173 c----------------------------------------------------------------------- 174 c 175 176 if (hybrid) then ! use hybrid coordinates 177 write(lunout,*) "*********************************" 178 write(lunout,*) "Using hybrid vertical coordinates" 179 write(lunout,*) 180 c Coordonnees hybrides avec mod 181 DO l = 1, llm 182 183 call sig_hybrid(sig(l),pa,preff,newsig) 184 bp(l) = EXP( 1. - 1./(newsig**2) ) 185 ap(l) = pa * (newsig - bp(l) ) 186 enddo 187 bp(llmp1) = 0. 188 ap(llmp1) = 0. 189 else ! use sigma coordinates 190 write(lunout,*) "********************************" 191 write(lunout,*) "Using sigma vertical coordinates" 192 write(lunout,*) 193 c Pour ne pas passer en coordonnees hybrides 194 DO l = 1, llm 195 ap(l) = 0. 196 bp(l) = sig(l) 197 ENDDO 198 ap(llmp1) = 0. 199 endif 200 201 bp(llmp1) = 0. 202 203 write(lunout,*) trim(modname),': BP ' 204 write(lunout,*) bp 205 write(lunout,*) trim(modname),': AP ' 206 write(lunout,*) ap 207 208 c Calcul au milieu des couches : 209 c WARNING : le choix de placer le milieu des couches au niveau de 210 c pression intermédiaire est arbitraire et pourrait etre modifié. 211 c Le calcul du niveau pour la derniere couche 212 c (on met la meme distance (en log pression) entre P(llm) 213 c et P(llm -1) qu'entre P(llm-1) et P(llm-2) ) est 214 c Specifique. Ce choix est spécifié ici ET dans exner_milieu.F 215 216 DO l = 1, llm-1 217 aps(l) = 0.5 *( ap(l) +ap(l+1)) 218 bps(l) = 0.5 *( bp(l) +bp(l+1)) 219 ENDDO 220 221 if (hybrid) then 222 aps(llm) = aps(llm-1)**2 / aps(llm-2) 223 bps(llm) = 0.5*(bp(llm) + bp(llm+1)) 14 USE comvert_mod, ONLY: ap,bp,aps,bps,presnivs,pseudoalt, & 15 nivsig,nivsigs,pa,preff,scaleheight 16 USE comconst_mod, ONLY: kappa 17 USE logic_mod, ONLY: hybrid 18 19 IMPLICIT NONE 20 21 include "dimensions.h" 22 include "paramet.h" 23 include "iniprint.h" 24 ! 25 !======================================================================= 26 ! Discretisation verticale en coordonnée hybride (ou sigma) 27 ! 28 !======================================================================= 29 ! 30 ! declarations: 31 ! ------------- 32 ! 33 ! 34 INTEGER :: l,ll 35 REAL :: snorm 36 REAL :: alpha,beta,gama,delta,deltaz 37 real :: quoi,quand 38 REAL :: zsig(llm),sig(llm+1) 39 INTEGER :: np,ierr 40 integer :: ierr1,ierr2,ierr3,ierr4 41 REAL :: x 42 43 REAL :: SSUM 44 EXTERNAL SSUM 45 real :: newsig 46 REAL :: dz0,dz1,nhaut,sig1,esig,csig,zz 47 real :: tt,rr,gg, prevz 48 real :: s(llm),dsig(llm) 49 50 integer :: iz 51 real :: z, ps,p 52 character(len=*),parameter :: modname="disvert_noterre" 53 54 ! 55 !----------------------------------------------------------------------- 56 ! 57 ! Initializations: 58 ! pi=2.*ASIN(1.) ! already done in iniconst 59 60 hybrid=.true. ! default value for hybrid (ie: use hybrid coordinates) 61 CALL getin('hybrid',hybrid) 62 write(lunout,*) trim(modname),': hybrid=',hybrid 63 64 ! Ouverture possible de fichiers typiquement E.T. 65 66 open(99,file="esasig.def",status='old',form='formatted', & 67 iostat=ierr2) 68 if(ierr2.ne.0) then 69 close(99) 70 open(99,file="z2sig.def",status='old',form='formatted', & 71 iostat=ierr4) 72 endif 73 74 !----------------------------------------------------------------------- 75 ! cas 1 on lit les options dans esasig.def: 76 ! ---------------------------------------- 77 78 IF(ierr2.eq.0) then 79 80 ! Lecture de esasig.def : 81 ! Systeme peu souple, mais qui respecte en theorie 82 ! La conservation de l'energie (conversion Energie potentielle 83 ! <-> energie cinetique, d'apres la note de Frederic Hourdin... 84 85 write(lunout,*)'*****************************' 86 write(lunout,*)'WARNING reading esasig.def' 87 write(lunout,*)'*****************************' 88 READ(99,*) scaleheight 89 READ(99,*) dz0 90 READ(99,*) dz1 91 READ(99,*) nhaut 92 CLOSE(99) 93 94 dz0=dz0/scaleheight 95 dz1=dz1/scaleheight 96 97 sig1=(1.-dz1)/tanh(.5*(llm-1)/nhaut) 98 99 esig=1. 100 101 do l=1,20 102 esig=-log((1./sig1-1.)*exp(-dz0)/esig)/(llm-1.) 103 enddo 104 csig=(1./sig1-1.)/(exp(esig)-1.) 105 106 DO L = 2, llm 107 zz=csig*(exp(esig*(l-1.))-1.) 108 sig(l) =1./(1.+zz) & 109 * tanh(.5*(llm+1-l)/nhaut) 110 ENDDO 111 sig(1)=1. 112 sig(llm+1)=0. 113 quoi = 1. + 2.* kappa 114 s( llm ) = 1. 115 s(llm-1) = quoi 116 IF( llm.gt.2 ) THEN 117 DO ll = 2, llm-1 118 l = llm+1 - ll 119 quand = sig(l+1)/ sig(l) 120 s(l-1) = quoi * (1.-quand) * s(l) + quand * s(l+1) 121 ENDDO 122 END IF 123 ! 124 snorm=(1.-.5*sig(2)+kappa*(1.-sig(2)))*s(1)+.5*sig(2)*s(2) 125 DO l = 1, llm 126 s(l) = s(l)/ snorm 127 ENDDO 128 129 !----------------------------------------------------------------------- 130 ! cas 2 on lit les options dans z2sig.def: 131 ! ---------------------------------------- 132 133 ELSE IF(ierr4.eq.0) then 134 write(lunout,*)'****************************' 135 write(lunout,*)'Reading z2sig.def' 136 write(lunout,*)'****************************' 137 138 READ(99,*) scaleheight 139 do l=1,llm 140 read(99,*) zsig(l) 141 end do 142 CLOSE(99) 143 144 sig(1) =1 145 do l=2,llm 146 sig(l) = 0.5 * ( exp(-zsig(l)/scaleheight) + & 147 exp(-zsig(l-1)/scaleheight) ) 148 end do 149 sig(llm+1) =0 150 151 !----------------------------------------------------------------------- 152 ELSE 153 write(lunout,*) 'didn t you forget something ??? ' 154 write(lunout,*) 'We need file z2sig.def ! (OR esasig.def)' 155 stop 156 ENDIF 157 !----------------------------------------------------------------------- 158 159 DO l=1,llm 160 nivsigs(l) = REAL(l) 161 ENDDO 162 163 DO l=1,llmp1 164 nivsig(l)= REAL(l) 165 ENDDO 166 167 168 !----------------------------------------------------------------------- 169 ! .... Calculs de ap(l) et de bp(l) .... 170 ! ......................................... 171 ! 172 ! ..... pa et preff sont lus sur les fichiers start par dynetat0 ..... 173 !----------------------------------------------------------------------- 174 ! 175 176 if (hybrid) then ! use hybrid coordinates 177 write(lunout,*) "*********************************" 178 write(lunout,*) "Using hybrid vertical coordinates" 179 write(lunout,*) 180 ! Coordonnees hybrides avec mod 181 DO l = 1, llm 182 183 call sig_hybrid(sig(l),pa,preff,newsig) 184 bp(l) = EXP( 1. - 1./(newsig**2) ) 185 ap(l) = pa * (newsig - bp(l) ) 186 enddo 187 bp(llmp1) = 0. 188 ap(llmp1) = 0. 189 else ! use sigma coordinates 190 write(lunout,*) "********************************" 191 write(lunout,*) "Using sigma vertical coordinates" 192 write(lunout,*) 193 ! Pour ne pas passer en coordonnees hybrides 194 DO l = 1, llm 195 ap(l) = 0. 196 bp(l) = sig(l) 197 ENDDO 198 ap(llmp1) = 0. 199 endif 200 201 bp(llmp1) = 0. 202 203 write(lunout,*) trim(modname),': BP ' 204 write(lunout,*) bp 205 write(lunout,*) trim(modname),': AP ' 206 write(lunout,*) ap 207 208 ! Calcul au milieu des couches : 209 ! WARNING : le choix de placer le milieu des couches au niveau de 210 ! pression intermédiaire est arbitraire et pourrait etre modifié. 211 ! Le calcul du niveau pour la derniere couche 212 ! (on met la meme distance (en log pression) entre P(llm) 213 ! et P(llm -1) qu'entre P(llm-1) et P(llm-2) ) est 214 ! Specifique. Ce choix est spécifié ici ET dans exner_milieu.F 215 216 DO l = 1, llm-1 217 aps(l) = 0.5 *( ap(l) +ap(l+1)) 218 bps(l) = 0.5 *( bp(l) +bp(l+1)) 219 ENDDO 220 221 if (hybrid) then 222 aps(llm) = aps(llm-1)**2 / aps(llm-2) 223 bps(llm) = 0.5*(bp(llm) + bp(llm+1)) 224 else 225 bps(llm) = bps(llm-1)**2 / bps(llm-2) 226 aps(llm) = 0. 227 end if 228 229 write(lunout,*) trim(modname),': BPs ' 230 write(lunout,*) bps 231 write(lunout,*) trim(modname),': APs' 232 write(lunout,*) aps 233 234 DO l = 1, llm 235 presnivs(l) = aps(l)+bps(l)*preff 236 pseudoalt(l) = -scaleheight*log(presnivs(l)/preff) 237 ENDDO 238 239 write(lunout,*)trim(modname),' : PRESNIVS' 240 write(lunout,*)presnivs 241 write(lunout,*)'Pseudo altitude of Presnivs : (for a scale ', & 242 'height of ',scaleheight,' km)' 243 write(lunout,*)pseudoalt 244 245 ! -------------------------------------------------- 246 ! This can be used to plot the vertical discretization 247 ! (> xmgrace -nxy testhybrid.tab ) 248 ! -------------------------------------------------- 249 ! open (53,file='testhybrid.tab') 250 ! scaleheight=15.5 251 ! do iz=0,34 252 ! z = -5 + min(iz,34-iz) 253 ! approximation of scale height for Venus 254 ! scaleheight = 15.5 - z/55.*10. 255 ! ps = preff*exp(-z/scaleheight) 256 ! zsig(1)= -scaleheight*log((aps(1) + bps(1)*ps)/preff) 257 ! do l=2,llm 258 ! approximation of scale height for Venus 259 ! if (zsig(l-1).le.55.) then 260 ! scaleheight = 15.5 - zsig(l-1)/55.*10. 261 ! else 262 ! scaleheight = 5.5 - (zsig(l-1)-55.)/35.*2. 263 ! endif 264 ! zsig(l)= zsig(l-1)-scaleheight* 265 ! . log((aps(l) + bps(l)*ps)/(aps(l-1) + bps(l-1)*ps)) 266 ! end do 267 ! write(53,'(I3,50F10.5)') iz, zsig 268 ! end do 269 ! close(53) 270 ! -------------------------------------------------- 271 272 273 RETURN 274 END SUBROUTINE disvert_noterre 275 276 ! ************************************************************ 277 subroutine sig_hybrid(sig,pa,preff,newsig) 278 ! ---------------------------------------------- 279 ! Subroutine utilisee pour calculer des valeurs de sigma modifie 280 ! pour conserver les coordonnees verticales decrites dans 281 ! esasig.def/z2sig.def lors du passage en coordonnees hybrides 282 ! F. Forget 2002 283 ! Connaissant sig (niveaux "sigma" ou on veut mettre les couches) 284 ! L'objectif est de calculer newsig telle que 285 ! (1 -pa/preff)*exp(1-1./newsig**2)+(pa/preff)*newsig = sig 286 ! Cela ne se résoud pas analytiquement: 287 ! => on résoud par iterration bourrine 288 ! ---------------------------------------------- 289 ! Information : where exp(1-1./x**2) become << x 290 ! x exp(1-1./x**2) /x 291 ! 1 1 292 ! 0.68 0.5 293 ! 0.5 1.E-1 294 ! 0.391 1.E-2 295 ! 0.333 1.E-3 296 ! 0.295 1.E-4 297 ! 0.269 1.E-5 298 ! 0.248 1.E-6 299 ! => on peut utiliser newsig = sig*preff/pa si sig*preff/pa < 0.25 300 301 302 implicit none 303 real :: x1, x2, sig,pa,preff, newsig, F 304 integer :: j 305 306 newsig = sig 307 x1=0 308 x2=1 309 if (sig.ge.1) then 310 newsig= sig 311 else if (sig*preff/pa.ge.0.25) then 312 DO J=1,9999 ! nombre d''iteration max 313 F=((1 -pa/preff)*exp(1-1./newsig**2)+(pa/preff)*newsig)/sig 314 ! write(0,*) J, ' newsig =', newsig, ' F= ', F 315 if (F.gt.1) then 316 X2 = newsig 317 newsig=(X1+newsig)*0.5 224 318 else 225 bps(llm) = bps(llm-1)**2 / bps(llm-2)226 aps(llm) = 0.319 X1 = newsig 320 newsig=(X2+newsig)*0.5 227 321 end if 228 229 write(lunout,*) trim(modname),': BPs ' 230 write(lunout,*) bps 231 write(lunout,*) trim(modname),': APs' 232 write(lunout,*) aps 233 234 DO l = 1, llm 235 presnivs(l) = aps(l)+bps(l)*preff 236 pseudoalt(l) = -scaleheight*log(presnivs(l)/preff) 237 ENDDO 238 239 write(lunout,*)trim(modname),' : PRESNIVS' 240 write(lunout,*)presnivs 241 write(lunout,*)'Pseudo altitude of Presnivs : (for a scale ', 242 & 'height of ',scaleheight,' km)' 243 write(lunout,*)pseudoalt 244 245 c -------------------------------------------------- 246 c This can be used to plot the vertical discretization 247 c (> xmgrace -nxy testhybrid.tab ) 248 c -------------------------------------------------- 249 c open (53,file='testhybrid.tab') 250 c scaleheight=15.5 251 c do iz=0,34 252 c z = -5 + min(iz,34-iz) 253 c approximation of scale height for Venus 254 c scaleheight = 15.5 - z/55.*10. 255 c ps = preff*exp(-z/scaleheight) 256 c zsig(1)= -scaleheight*log((aps(1) + bps(1)*ps)/preff) 257 c do l=2,llm 258 c approximation of scale height for Venus 259 c if (zsig(l-1).le.55.) then 260 c scaleheight = 15.5 - zsig(l-1)/55.*10. 261 c else 262 c scaleheight = 5.5 - (zsig(l-1)-55.)/35.*2. 263 c endif 264 c zsig(l)= zsig(l-1)-scaleheight* 265 c . log((aps(l) + bps(l)*ps)/(aps(l-1) + bps(l-1)*ps)) 266 c end do 267 c write(53,'(I3,50F10.5)') iz, zsig 268 c end do 269 c close(53) 270 c -------------------------------------------------- 271 272 273 RETURN 274 END 275 276 c ************************************************************ 277 subroutine sig_hybrid(sig,pa,preff,newsig) 278 c ---------------------------------------------- 279 c Subroutine utilisee pour calculer des valeurs de sigma modifie 280 c pour conserver les coordonnees verticales decrites dans 281 c esasig.def/z2sig.def lors du passage en coordonnees hybrides 282 c F. Forget 2002 283 c Connaissant sig (niveaux "sigma" ou on veut mettre les couches) 284 c L'objectif est de calculer newsig telle que 285 c (1 -pa/preff)*exp(1-1./newsig**2)+(pa/preff)*newsig = sig 286 c Cela ne se résoud pas analytiquement: 287 c => on résoud par iterration bourrine 288 c ---------------------------------------------- 289 c Information : where exp(1-1./x**2) become << x 290 c x exp(1-1./x**2) /x 291 c 1 1 292 c 0.68 0.5 293 c 0.5 1.E-1 294 c 0.391 1.E-2 295 c 0.333 1.E-3 296 c 0.295 1.E-4 297 c 0.269 1.E-5 298 c 0.248 1.E-6 299 c => on peut utiliser newsig = sig*preff/pa si sig*preff/pa < 0.25 300 301 302 implicit none 303 real x1, x2, sig,pa,preff, newsig, F 304 integer j 305 306 newsig = sig 307 x1=0 308 x2=1 309 if (sig.ge.1) then 310 newsig= sig 311 else if (sig*preff/pa.ge.0.25) then 312 DO J=1,9999 ! nombre d''iteration max 313 F=((1 -pa/preff)*exp(1-1./newsig**2)+(pa/preff)*newsig)/sig 314 c write(0,*) J, ' newsig =', newsig, ' F= ', F 315 if (F.gt.1) then 316 X2 = newsig 317 newsig=(X1+newsig)*0.5 318 else 319 X1 = newsig 320 newsig=(X2+newsig)*0.5 321 end if 322 c Test : on arete lorsque on approxime sig à moins de 0.01 m près 323 c (en pseudo altitude) : 324 IF(abs(10.*log(F)).LT.1.E-5) goto 999 325 END DO 326 else ! if (sig*preff/pa.le.0.25) then 327 newsig= sig*preff/pa 328 end if 322 ! Test : on arete lorsque on approxime sig à moins de 0.01 m près 323 ! (en pseudo altitude) : 324 IF(abs(10.*log(F)).LT.1.E-5) goto 999 325 END DO 326 else ! if (sig*preff/pa.le.0.25) then 327 newsig= sig*preff/pa 328 end if 329 329 999 continue 330 331 END 330 Return 331 END SUBROUTINE sig_hybrid
Note: See TracChangeset
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