! $Id: bilan_dyn.F90 5106 2024-07-23 20:21:18Z abarral $ SUBROUTINE bilan_dyn(ntrac, dt_app, dt_cum, & ps, masse, pk, flux_u, flux_v, teta, phi, ucov, vcov, trac) ! AFAIRE ! Prevoir en champ nq+1 le diagnostique de l'energie ! en faisant Qzon=Cv T + L * ... ! vQ..A=Cp T + L * ... USE IOIPSL USE comconst_mod, ONLY: pi, cpp USE comvert_mod, ONLY: presnivs USE temps_mod, ONLY: annee_ref, day_ref, itau_dyn IMPLICIT NONE include "dimensions.h" include "paramet.h" include "comgeom2.h" include "iniprint.h" !==================================================================== ! ! Sous-programme consacre à des diagnostics dynamiques de base ! ! ! De facon generale, les moyennes des scalaires Q sont ponderees par ! la masse. ! ! Les flux de masse sont eux simplement moyennes. ! !==================================================================== ! Arguments : ! =========== integer :: ntrac real :: dt_app, dt_cum real :: ps(iip1, jjp1) real :: masse(iip1, jjp1, llm), pk(iip1, jjp1, llm) real :: flux_u(iip1, jjp1, llm) real :: flux_v(iip1, jjm, llm) real :: teta(iip1, jjp1, llm) real :: phi(iip1, jjp1, llm) real :: ucov(iip1, jjp1, llm) real :: vcov(iip1, jjm, llm) real :: trac(iip1, jjp1, llm, ntrac) ! Local : ! ======= integer :: icum, ncum logical :: first real :: zz, zqy, zfactv(jjm, llm) integer :: nQ parameter (nQ = 7) !ym character*6 nom(nQ) !ym character*6 unites(nQ) character*6, save :: nom(nQ) character*6, save :: unites(nQ) character(len = 10) :: file integer :: ifile parameter (ifile = 4) integer :: itemp, igeop, iecin, iang, iu, iovap, iun integer :: i_sortie save first, icum, ncum save itemp, igeop, iecin, iang, iu, iovap, iun save i_sortie real :: time integer :: itau save time, itau data time, itau/0., 0/ data first/.TRUE./ data itemp, igeop, iecin, iang, iu, iovap, iun/1, 2, 3, 4, 5, 6, 7/ data i_sortie/1/ real :: ww ! variables dynamiques intermédiaires REAL :: vcont(iip1, jjm, llm), ucont(iip1, jjp1, llm) REAL :: ang(iip1, jjp1, llm), unat(iip1, jjp1, llm) REAL :: massebx(iip1, jjp1, llm), masseby(iip1, jjm, llm) REAL :: vorpot(iip1, jjm, llm) REAL :: w(iip1, jjp1, llm), ecin(iip1, jjp1, llm), convm(iip1, jjp1, llm) REAL :: bern(iip1, jjp1, llm) ! champ contenant les scalaires advectés. real :: Q(iip1, jjp1, llm, nQ) ! champs cumulés real :: ps_cum(iip1, jjp1) real :: masse_cum(iip1, jjp1, llm) real :: flux_u_cum(iip1, jjp1, llm) real :: flux_v_cum(iip1, jjm, llm) real :: Q_cum(iip1, jjp1, llm, nQ) real :: flux_uQ_cum(iip1, jjp1, llm, nQ) real :: flux_vQ_cum(iip1, jjm, llm, nQ) real :: flux_wQ_cum(iip1, jjp1, llm, nQ) real :: dQ(iip1, jjp1, llm, nQ) save ps_cum, masse_cum, flux_u_cum, flux_v_cum save Q_cum, flux_uQ_cum, flux_vQ_cum ! champs de tansport en moyenne zonale integer :: ntr, itr parameter (ntr = 5) !ym character*10 znom(ntr,nQ) !ym character*20 znoml(ntr,nQ) !ym character*10 zunites(ntr,nQ) character*10, save :: znom(ntr, nQ) character*20, save :: znoml(ntr, nQ) character*10, save :: zunites(ntr, nQ) integer :: iave, itot, immc, itrs, istn data iave, itot, immc, itrs, istn/1, 2, 3, 4, 5/ character(len = 3) :: ctrs(ntr) data ctrs/' ', 'TOT', 'MMC', 'TRS', 'STN'/ real :: zvQ(jjm, llm, ntr, nQ), zvQtmp(jjm, llm) real :: zavQ(jjm, ntr, nQ), psiQ(jjm, llm + 1, nQ) real :: zmasse(jjm, llm), zamasse(jjm) real :: zv(jjm, llm), psi(jjm, llm + 1) integer :: i, j, l, iQ ! Initialisation du fichier contenant les moyennes zonales. ! --------------------------------------------------------- character(len = 10) :: infile integer :: fileid integer :: thoriid, zvertiid save fileid integer :: ndex3d(jjm * llm) ! Variables locales ! integer :: tau0 real :: zjulian character(len = 3) :: str character(len = 10) :: ctrac integer :: ii, jj integer :: zan, dayref ! real :: rlong(jjm), rlatg(jjm) !===================================================================== ! Initialisation !===================================================================== time = time + dt_app itau = itau + 1 !IM ndex3d = 0 if (first) then icum = 0 ! initialisation des fichiers first = .FALSE. ! ncum est la frequence de stokage en pas de temps ncum = dt_cum / dt_app if (abs(ncum * dt_app - dt_cum)>1.e-5 * dt_app) then WRITE(lunout, *) & 'Pb : le pas de cumule doit etre multiple du pas' WRITE(lunout, *)'dt_app=', dt_app WRITE(lunout, *)'dt_cum=', dt_cum CALL abort_gcm('bilan_dyn', 'stopped', 1) endif if (i_sortie==1) then file = 'dynzon' CALL inigrads(ifile, 1 & , 0., 180. / pi, 0., 0., jjm, rlatv, -90., 90., 180. / pi & , llm, presnivs, 1. & , dt_cum, file, 'dyn_zon ') endif nom(itemp) = 'T' nom(igeop) = 'gz' nom(iecin) = 'K' nom(iang) = 'ang' nom(iu) = 'u' nom(iovap) = 'ovap' nom(iun) = 'un' unites(itemp) = 'K' unites(igeop) = 'm2/s2' unites(iecin) = 'm2/s2' unites(iang) = 'ang' unites(iu) = 'm/s' unites(iovap) = 'kg/kg' unites(iun) = 'un' ! Initialisation du fichier contenant les moyennes zonales. ! --------------------------------------------------------- infile = 'dynzon' zan = annee_ref dayref = day_ref CALL ymds2ju(zan, 1, dayref, 0.0, zjulian) tau0 = itau_dyn rlong = 0. rlatg = rlatv * 180. / pi CALL histbeg(infile, 1, rlong, jjm, rlatg, & 1, 1, 1, jjm, & tau0, zjulian, dt_cum, thoriid, fileid) ! ! Appel a histvert pour la grille verticale ! CALL histvert(fileid, 'presnivs', 'Niveaux sigma', 'mb', & llm, presnivs, zvertiid) ! ! Appels a histdef pour la definition des variables a sauvegarder do iQ = 1, nQ do itr = 1, ntr if(itr==1) then znom(itr, iQ) = nom(iQ) znoml(itr, iQ) = nom(iQ) zunites(itr, iQ) = unites(iQ) else znom(itr, iQ) = ctrs(itr) // 'v' // nom(iQ) znoml(itr, iQ) = 'transport : v * ' // nom(iQ) // ' ' // ctrs(itr) zunites(itr, iQ) = 'm/s * ' // unites(iQ) endif enddo enddo ! Declarations des champs avec dimension verticale ! PRINT*,'1HISTDEF' do iQ = 1, nQ do itr = 1, ntr IF (prt_level > 5) & WRITE(lunout, *)'var ', itr, iQ & , znom(itr, iQ), znoml(itr, iQ), zunites(itr, iQ) CALL histdef(fileid, znom(itr, iQ), znoml(itr, iQ), & zunites(itr, iQ), 1, jjm, thoriid, llm, 1, llm, zvertiid, & 32, 'ave(X)', dt_cum, dt_cum) enddo ! Declarations pour les fonctions de courant ! PRINT*,'2HISTDEF' CALL histdef(fileid, 'psi' // nom(iQ) & , 'stream fn. ' // znoml(itot, iQ), & zunites(itot, iQ), 1, jjm, thoriid, llm, 1, llm, zvertiid, & 32, 'ave(X)', dt_cum, dt_cum) enddo ! Declarations pour les champs de transport d'air ! PRINT*,'3HISTDEF' CALL histdef(fileid, 'masse', 'masse', & 'kg', 1, jjm, thoriid, llm, 1, llm, zvertiid, & 32, 'ave(X)', dt_cum, dt_cum) CALL histdef(fileid, 'v', 'v', & 'm/s', 1, jjm, thoriid, llm, 1, llm, zvertiid, & 32, 'ave(X)', dt_cum, dt_cum) ! Declarations pour les fonctions de courant ! PRINT*,'4HISTDEF' CALL histdef(fileid, 'psi', 'stream fn. MMC ', 'mega t/s', & 1, jjm, thoriid, llm, 1, llm, zvertiid, & 32, 'ave(X)', dt_cum, dt_cum) ! Declaration des champs 1D de transport en latitude ! PRINT*,'5HISTDEF' do iQ = 1, nQ do itr = 2, ntr CALL histdef(fileid, 'a' // znom(itr, iQ), znoml(itr, iQ), & zunites(itr, iQ), 1, jjm, thoriid, 1, 1, 1, -99, & 32, 'ave(X)', dt_cum, dt_cum) enddo enddo ! PRINT*,'8HISTDEF' CALL histend(fileid) endif !===================================================================== ! Calcul des champs dynamiques ! ---------------------------- ! énergie cinétique ucont(:, :, :) = 0 CALL covcont(llm, ucov, vcov, ucont, vcont) CALL enercin(vcov, ucov, vcont, ucont, ecin) ! moment cinétique do l = 1, llm ang(:, :, l) = ucov(:, :, l) + constang(:, :) unat(:, :, l) = ucont(:, :, l) * cu(:, :) enddo Q(:, :, :, itemp) = teta(:, :, :) * pk(:, :, :) / cpp Q(:, :, :, igeop) = phi(:, :, :) Q(:, :, :, iecin) = ecin(:, :, :) Q(:, :, :, iang) = ang(:, :, :) Q(:, :, :, iu) = unat(:, :, :) Q(:, :, :, iovap) = trac(:, :, :, 1) Q(:, :, :, iun) = 1. !===================================================================== ! Cumul !===================================================================== ! if(icum==0) then ps_cum = 0. masse_cum = 0. flux_u_cum = 0. flux_v_cum = 0. Q_cum = 0. flux_vQ_cum = 0. flux_uQ_cum = 0. endif IF (prt_level > 5) & WRITE(lunout, *)'dans bilan_dyn ', icum, '->', icum + 1 icum = icum + 1 ! accumulation des flux de masse horizontaux ps_cum = ps_cum + ps masse_cum = masse_cum + masse flux_u_cum = flux_u_cum + flux_u flux_v_cum = flux_v_cum + flux_v do iQ = 1, nQ Q_cum(:, :, :, iQ) = Q_cum(:, :, :, iQ) + Q(:, :, :, iQ) * masse(:, :, :) enddo !===================================================================== ! FLUX ET TENDANCES !===================================================================== ! Flux longitudinal ! ----------------- do iQ = 1, nQ do l = 1, llm do j = 1, jjp1 do i = 1, iim flux_uQ_cum(i, j, l, iQ) = flux_uQ_cum(i, j, l, iQ) & + flux_u(i, j, l) * 0.5 * (Q(i, j, l, iQ) + Q(i + 1, j, l, iQ)) enddo flux_uQ_cum(iip1, j, l, iQ) = flux_uQ_cum(1, j, l, iQ) enddo enddo enddo ! flux méridien ! ------------- do iQ = 1, nQ do l = 1, llm do j = 1, jjm do i = 1, iip1 flux_vQ_cum(i, j, l, iQ) = flux_vQ_cum(i, j, l, iQ) & + flux_v(i, j, l) * 0.5 * (Q(i, j, l, iQ) + Q(i, j + 1, l, iQ)) enddo enddo enddo enddo ! tendances ! --------- ! convergence horizontale CALL convflu(flux_uQ_cum, flux_vQ_cum, llm * nQ, dQ) ! calcul de la vitesse verticale CALL convmas(flux_u_cum, flux_v_cum, convm) CALL vitvert(convm, w) do iQ = 1, nQ do l = 1, llm - 1 do j = 1, jjp1 do i = 1, iip1 ww = -0.5 * w(i, j, l + 1) * (Q(i, j, l, iQ) + Q(i, j, l + 1, iQ)) dQ(i, j, l, iQ) = dQ(i, j, l, iQ) - ww dQ(i, j, l + 1, iQ) = dQ(i, j, l + 1, iQ) + ww enddo enddo enddo enddo IF (prt_level > 5) & WRITE(lunout, *)'Apres les calculs fait a chaque pas' !===================================================================== ! PAS DE TEMPS D'ECRITURE !===================================================================== if (icum==ncum) then !===================================================================== IF (prt_level > 5) & WRITE(lunout, *)'Pas d ecriture' ! Normalisation do iQ = 1, nQ Q_cum(:, :, :, iQ) = Q_cum(:, :, :, iQ) / masse_cum(:, :, :) enddo zz = 1. / REAL(ncum) ps_cum = ps_cum * zz masse_cum = masse_cum * zz flux_u_cum = flux_u_cum * zz flux_v_cum = flux_v_cum * zz flux_uQ_cum = flux_uQ_cum * zz flux_vQ_cum = flux_vQ_cum * zz dQ = dQ * zz ! A retravailler eventuellement ! division de dQ par la masse pour revenir aux bonnes grandeurs do iQ = 1, nQ dQ(:, :, :, iQ) = dQ(:, :, :, iQ) / masse_cum(:, :, :) enddo !===================================================================== ! Transport méridien !===================================================================== ! cumul zonal des masses des mailles ! ---------------------------------- zv = 0. zmasse = 0. CALL massbar(masse_cum, massebx, masseby) do l = 1, llm do j = 1, jjm do i = 1, iim zmasse(j, l) = zmasse(j, l) + masseby(i, j, l) zv(j, l) = zv(j, l) + flux_v_cum(i, j, l) enddo zfactv(j, l) = cv(1, j) / zmasse(j, l) enddo enddo ! PRINT*,'3OK' ! -------------------------------------------------------------- ! calcul de la moyenne zonale du transport : ! ------------------------------------------ ! ! -- ! TOT : la circulation totale [ vq ] ! ! - - ! MMC : mean meridional circulation [ v ] [ q ] ! ! ---- -- - - ! TRS : transitoires [ v'q'] = [ vq ] - [ v q ] ! ! - * - * - - - - ! STT : stationaires [ v q ] = [ v q ] - [ v ] [ q ] ! ! - - ! on utilise aussi l'intermediaire TMP : [ v q ] ! ! la variable zfactv transforme un transport meridien cumule ! en kg/s * unte-du-champ-transporte en m/s * unite-du-champ-transporte ! ! -------------------------------------------------------------- ! ---------------------------------------- ! Transport dans le plan latitude-altitude ! ---------------------------------------- zvQ = 0. psiQ = 0. do iQ = 1, nQ zvQtmp = 0. do l = 1, llm do j = 1, jjm ! PRINT*,'j,l,iQ=',j,l,iQ ! Calcul des moyennes zonales du transort total et de zvQtmp do i = 1, iim zvQ(j, l, itot, iQ) = zvQ(j, l, itot, iQ) & + flux_vQ_cum(i, j, l, iQ) zqy = 0.5 * (Q_cum(i, j, l, iQ) * masse_cum(i, j, l) + & Q_cum(i, j + 1, l, iQ) * masse_cum(i, j + 1, l)) zvQtmp(j, l) = zvQtmp(j, l) + flux_v_cum(i, j, l) * zqy & / (0.5 * (masse_cum(i, j, l) + masse_cum(i, j + 1, l))) zvQ(j, l, iave, iQ) = zvQ(j, l, iave, iQ) + zqy enddo ! PRINT*,'aOK' ! Decomposition zvQ(j, l, iave, iQ) = zvQ(j, l, iave, iQ) / zmasse(j, l) zvQ(j, l, itot, iQ) = zvQ(j, l, itot, iQ) * zfactv(j, l) zvQtmp(j, l) = zvQtmp(j, l) * zfactv(j, l) zvQ(j, l, immc, iQ) = zv(j, l) * zvQ(j, l, iave, iQ) * zfactv(j, l) zvQ(j, l, itrs, iQ) = zvQ(j, l, itot, iQ) - zvQtmp(j, l) zvQ(j, l, istn, iQ) = zvQtmp(j, l) - zvQ(j, l, immc, iQ) enddo enddo ! fonction de courant meridienne pour la quantite Q do l = llm, 1, -1 do j = 1, jjm psiQ(j, l, iQ) = psiQ(j, l + 1, iQ) + zvQ(j, l, itot, iQ) enddo enddo enddo ! fonction de courant pour la circulation meridienne moyenne psi = 0. do l = llm, 1, -1 do j = 1, jjm psi(j, l) = psi(j, l + 1) + zv(j, l) zv(j, l) = zv(j, l) * zfactv(j, l) enddo enddo ! PRINT*,'4OK' ! sorties proprement dites if (i_sortie==1) then do iQ = 1, nQ do itr = 1, ntr CALL histwrite(fileid, znom(itr, iQ), itau, zvQ(:, :, itr, iQ) & , jjm * llm, ndex3d) enddo CALL histwrite(fileid, 'psi' // nom(iQ), itau, psiQ(:, 1:llm, iQ) & , jjm * llm, ndex3d) enddo CALL histwrite(fileid, 'masse', itau, zmasse & , jjm * llm, ndex3d) CALL histwrite(fileid, 'v', itau, zv & , jjm * llm, ndex3d) psi = psi * 1.e-9 CALL histwrite(fileid, 'psi', itau, psi(:, 1:llm), jjm * llm, ndex3d) endif ! ----------------- ! Moyenne verticale ! ----------------- zamasse = 0. do l = 1, llm zamasse(:) = zamasse(:) + zmasse(:, l) enddo zavQ = 0. do iQ = 1, nQ do itr = 2, ntr do l = 1, llm zavQ(:, itr, iQ) = zavQ(:, itr, iQ) + zvQ(:, l, itr, iQ) * zmasse(:, l) enddo zavQ(:, itr, iQ) = zavQ(:, itr, iQ) / zamasse(:) CALL histwrite(fileid, 'a' // znom(itr, iQ), itau, zavQ(:, itr, iQ) & , jjm * llm, ndex3d) enddo enddo ! on doit pouvoir tracer systematiquement la fonction de courant. !===================================================================== !///////////////////////////////////////////////////////////////////// icum = 0 !/////////////////////////////////////// endif ! icum.eq.ncum !/////////////////////////////////////// !///////////////////////////////////////////////////////////////////// !===================================================================== END SUBROUTINE bilan_dyn