source: lmdz_wrf/trunk/WRFV3/lmdz/diagphy_mod.F90 @ 630

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Adding map factor on tendencies

File size: 30.1 KB
Line 
1!
2! $Header$
3!
4MODULE diagphy_mod
5
6  CONTAINS
7
8      SUBROUTINE diagphy(airephy,tit,iprt                                            &
9       &    , tops, topl, sols, soll, sens                                           &
10       &    , evap, rain_fall, snow_fall, ts                                         &
11       &    , d_etp_tot, d_qt_tot, d_ec_tot                                          &
12       &    , fs_bound, fq_bound)
13!C======================================================================
14!C
15!C Purpose:
16!C    Compute the thermal flux and the watter mass flux at the atmosphere
17!c    boundaries. Print them and also the atmospheric enthalpy change and
18!C    the  atmospheric mass change.
19!C
20!C Arguments:
21!C airephy-------input-R-  grid area
22!C tit---------input-A15- Comment to be added in PRINT (CHARACTER*15)
23!C iprt--------input-I-  PRINT level ( <=0 : no PRINT)
24!C tops(klon)--input-R-  SW rad. at TOA (W/m2), positive up.
25!C topl(klon)--input-R-  LW rad. at TOA (W/m2), positive down
26!C sols(klon)--input-R-  Net SW flux above surface (W/m2), positive up
27!C                   (i.e. -1 * flux absorbed by the surface)
28!C soll(klon)--input-R-  Net LW flux above surface (W/m2), positive up
29!C                   (i.e. flux emited - flux absorbed by the surface)
30!C sens(klon)--input-R-  Sensible Flux at surface  (W/m2), positive down
31!C evap(klon)--input-R-  Evaporation + sublimation watter vapour mass flux
32!C                   (kg/m2/s), positive up
33!C rain_fall(klon)
34!C           --input-R- Liquid  watter mass flux (kg/m2/s), positive down
35!C snow_fall(klon)
36!C           --input-R- Solid  watter mass flux (kg/m2/s), positive down
37!C ts(klon)----input-R- Surface temperature (K)
38!C d_etp_tot---input-R- Heat flux equivalent to atmospheric enthalpy
39!C                    change (W/m2)
40!C d_qt_tot----input-R- Mass flux equivalent to atmospheric watter mass
41!C                    change (kg/m2/s)
42!C d_ec_tot----input-R- Flux equivalent to atmospheric cinetic energy
43!C                    change (W/m2)
44!C
45!C fs_bound---output-R- Thermal flux at the atmosphere boundaries (W/m2)
46!C fq_bound---output-R- Watter mass flux at the atmosphere boundaries (kg/m2/s)
47!C
48!C J.L. Dufresne, July 2002
49!C Version prise sur ~rlmd833/LMDZOR_201102/modipsl/modeles/LMDZ.3.3/libf/phylmd
50!C  le 25 Novembre 2002.
51!C======================================================================
52!C
53      use dimphy
54      implicit none
55
56#include "dimensions.h"
57!ccccc#include "dimphy.h"
58#include "YOMCST.h"
59#include "YOETHF.h"
60!C
61!C     Input variables
62      real airephy(klon)
63      CHARACTER*15 tit
64      INTEGER iprt
65      real tops(klon),topl(klon),sols(klon),soll(klon)
66      real sens(klon),evap(klon),rain_fall(klon),snow_fall(klon)
67      REAL ts(klon)
68      REAL d_etp_tot, d_qt_tot, d_ec_tot
69!c     Output variables
70      REAL fs_bound, fq_bound
71!C
72!C     Local variables
73      real stops,stopl,ssols,ssoll
74      real ssens,sfront,slat
75      real airetot, zcpvap, zcwat, zcice
76      REAL rain_fall_tot, snow_fall_tot, evap_tot
77!C
78      integer i
79!C
80      integer pas
81
82      save pas
83      data pas/0/
84!$OMP THREADPRIVATE(pas)
85!C
86
87! L. Fita, LMD July 2014
88      CHARACTER(LEN=50)                                  :: errmsg, fname, varname
89      LOGICAL                                            :: found
90      REAL                                               :: largest
91
92      fname = 'diagphy'
93      errmsg = 'ERROR -- error -- ERROR -- error'
94      largest = 10.e4
95
96      pas=pas+1
97      stops=0.
98      stopl=0.
99      ssols=0.
100      ssoll=0.
101      ssens=0.
102      sfront = 0.
103      evap_tot = 0.
104      rain_fall_tot = 0.
105      snow_fall_tot = 0.
106      airetot=0.
107!C
108!C     Pour les chaleur specifiques de la vapeur d'eau, de l'eau et de
109!C     la glace, on travaille par difference a la chaleur specifique de l'
110!c     air sec. En effet, comme on travaille a niveau de pression donne,
111!C     toute variation de la masse d'un constituant est totalement
112!c     compense par une variation de masse d'air.
113!C
114      zcpvap=RCPV-RCPD
115      zcwat=RCW-RCPD
116      zcice=RCS-RCPD
117!C
118      do i=1,klon
119           stops=stops+tops(i)*airephy(i)
120           stopl=stopl+topl(i)*airephy(i)
121           ssols=ssols+sols(i)*airephy(i)
122           ssoll=ssoll+soll(i)*airephy(i)
123           ssens=ssens+sens(i)*airephy(i)
124           sfront = sfront                                                           &
125       &         + ( evap(i)*zcpvap-rain_fall(i)*zcwat-snow_fall(i)*zcice            &
126       &           ) *ts(i) *airephy(i)
127           evap_tot = evap_tot + evap(i)*airephy(i)
128           rain_fall_tot = rain_fall_tot + rain_fall(i)*airephy(i)
129           snow_fall_tot = snow_fall_tot + snow_fall(i)*airephy(i)
130           airetot=airetot+airephy(i)
131      enddo
132      stops=stops/airetot
133      stopl=stopl/airetot
134      ssols=ssols/airetot
135      ssoll=ssoll/airetot
136      ssens=ssens/airetot
137      sfront = sfront/airetot
138      evap_tot = evap_tot /airetot
139      rain_fall_tot = rain_fall_tot/airetot
140      snow_fall_tot = snow_fall_tot/airetot
141!C
142      slat = RLVTT * rain_fall_tot + RLSTT * snow_fall_tot
143!C     Heat flux at atm. boundaries
144      fs_bound = stops-stopl - (ssols+ssoll)+ssens+sfront                            &
145       &    + slat
146!C     Watter flux at atm. boundaries
147      fq_bound = evap_tot - rain_fall_tot -snow_fall_tot
148!C
149      IF (iprt.ge.1) write(6,6666)                                                   &
150       &    tit, pas, fs_bound, d_etp_tot, fq_bound, d_qt_tot
151!C
152      IF (iprt.ge.1) write(6,6668)                                                   &
153       &    tit, pas, d_etp_tot+d_ec_tot-fs_bound, d_qt_tot-fq_bound
154!C
155      IF (iprt.ge.2) write(6,6667)                                                   &
156       &    tit, pas, stops,stopl,ssols,ssoll,ssens,slat,evap_tot                    &
157       &    ,rain_fall_tot+snow_fall_tot
158
159! L. Fita, LMD July 2014. Checking for consistency
160      IF (fs_bound .NE. fs_bound .OR. ABS(fs_bound) > largest) THEN
161        PRINT *,TRIM(errmsg)
162        PRINT *,'  ' // TRIM(fname) // ': Wrong fs_bound= ',fs_bound,' !!!'
163        PRINT *,'    fs_bound: Heat flux at atm. boundaries'
164        PRINT *,'    fs_bound = stops-stopl - (ssols+ssoll)+ssens+sfront'
165        PRINT *,'    airetot= ',airetot
166        IF (airetot .NE. airetot .OR. ABS(airetot) > largest*10.e16) THEN
167          varname = 'airephy'
168          CALL check_var(fname, varname, airephy, klon, largest*10.e15, .FALSE.)
169        END IF
170        PRINT *,'    stops= ',stops
171        IF (stops .NE. stops .OR. ABS(stops) > largest) THEN
172          varname = 'tops'
173          CALL check_var(fname, varname, tops, klon, largest, .FALSE.)
174        END IF
175        PRINT *,'    stopl= ',stopl
176        IF (stopl .NE. stopl .OR. ABS(stopl) > largest) THEN
177          varname = 'topl'
178          CALL check_var(fname, varname, topl, klon, largest, .FALSE.)
179        END IF
180        PRINT *,'    ssols= ',ssols
181        IF (ssols .NE. ssols .OR. ABS(ssols) > largest) THEN
182          varname = 'sols'
183          CALL check_var(fname, varname, sols, klon, largest, .FALSE.)
184        END IF
185        PRINT *,'    ssoll= ',ssoll
186        IF (ssoll .NE. ssoll .OR. ABS(ssoll) > largest) THEN
187          varname = 'soll'
188          CALL check_var(fname, varname, soll, klon, largest, .FALSE.)
189        END IF
190        PRINT *,'    ssens= ',ssens
191        IF (ssens .NE. ssens .OR. ABS(ssens) > largest) THEN
192          varname = 'sens'
193          CALL check_var(fname, varname, sens, klon, largest, .FALSE.)
194        END IF
195        PRINT *,'    sfront= ',sfront
196        IF (sfront .NE. sfront .OR. ABS(sfront) > largest) THEN
197          varname = 'evap'
198          CALL check_var(fname, varname, evap, klon, largest, .FALSE.)
199          varname = 'rain_fall'
200          CALL check_var(fname, varname, rain_fall, klon, largest, .FALSE.)
201          varname = 'snow_fall'
202          CALL check_var(fname, varname, snow_fall, klon, largest, .FALSE.)
203          varname = 'ts'
204          CALL check_var(fname, varname, ts, klon, largest, .FALSE.)
205        END IF
206        STOP
207      END IF
208
209      IF (d_etp_tot .NE. d_etp_tot .OR. ABS(d_etp_tot) > largest) THEN
210        PRINT *,TRIM(errmsg)
211        PRINT *,'  ' // TRIM(fname) // ': Wrong d_etp_tot= ',d_etp_tot,' !!!'
212        PRINT *,'    d_etp_tot: Heat flux equivalent to atmospheric enthalpy' //     &
213          ' change (W/m2)'
214        PRINT *,'    d_etp_tot = input value !'
215        STOP
216      END IF
217
218      IF (fq_bound .NE. fq_bound .OR. ABS(fq_bound) > largest) THEN
219        PRINT *,TRIM(errmsg)
220        PRINT *,'  ' // TRIM(fname) // ': Wrong fq_bound= ',fs_bound,' !!!'
221        PRINT *,'    fq_bound: Watter flux at atm. boundaries'
222        PRINT *,'    fq_bound = evap_tot - rain_fall_tot -snow_fall_tot'
223        PRINT *,'    evap_tot= ',evap_tot
224        PRINT *,'    airetot= ',airetot
225        IF (airetot .NE. airetot .OR. ABS(airetot) > largest*10.e15) THEN
226          varname = 'airephy'
227          CALL check_var(fname, varname, airephy, klon, largest*10.e15, .FALSE.)
228        END IF
229        IF (evap_tot .NE. evap_tot .OR. ABS(evap_tot) > largest) THEN
230          varname = 'evap'
231          CALL check_var(fname, varname, evap, klon, largest, .FALSE.)
232        END IF
233        PRINT *,'    rain_fall_tot= ',rain_fall_tot
234        IF (rain_fall_tot .NE. rain_fall_tot .OR. ABS(rain_fall_tot) > largest) THEN
235          varname = 'rain_fall'
236          CALL check_var(fname, varname, rain_fall, klon, largest, .FALSE.)
237        END IF
238        PRINT *,'    snow_fall_tot= ',snow_fall_tot
239        IF (snow_fall_tot .NE. snow_fall_tot .OR. ABS(snow_fall_tot) > largest) THEN
240          varname = 'snow_fall'
241          CALL check_var(fname, varname, snow_fall, klon, largest, .FALSE.)
242        END IF
243        STOP
244      END IF
245
246      IF (d_qt_tot .NE. d_qt_tot .OR. ABS(d_qt_tot) > largest) THEN
247        PRINT *,TRIM(errmsg)
248        PRINT *,'  ' // TRIM(fname) // ': Wrong d_qt_tot= ',d_qt_tot,' !!!'
249        PRINT *,'    d_qt_tot: Mass flux equivalent to atmospheric watter mass' //   &
250          ' change (kg/m2/s)'
251        PRINT *,'    d_qt_tot = input value !'
252        STOP
253      END IF
254
255      return
256
257 6666 format('Phys. Flux Budget ',a15,1i6,2f8.2,2(1pE13.5))
258 6667 format('Phys. Boundary Flux ',a15,1i6,6f8.2,2(1pE13.5))
259 6668 format('Phys. Total Budget ',a15,1i6,f8.2,2(1pE13.5))
260
261      end SUBROUTINE diagphy
262
263!L. Fita, LMD 2004. Check variable
264SUBROUTINE check_var(funcn, varn, var, sizev, bigvalue, stoprun)
265!  Subroutine to check the consistency of a variable
266!    * NaN value: by definition is variable /= variable
267!    * bigvalue: threshold for the variable
268
269  IMPLICIT NONE
270
271#include "dimensions.h"
272
273  INTEGER, INTENT(IN)                                    :: sizev
274  CHARACTER(LEN=50), INTENT(IN)                          :: funcn, varn
275  REAL, DIMENSION(sizev), INTENT(IN)                     :: var
276  REAL, INTENT(IN)                                       :: bigvalue
277  LOGICAL, INTENT(IN)                                    :: stoprun
278
279! Local
280  INTEGER                                                :: i, wrongi, xpt, ypt
281  CHARACTER(LEN=50)                                      :: errmsg
282  LOGICAL                                                :: found
283  REAL, DIMENSION(sizev)                                 :: wrongvalues
284  INTEGER, DIMENSION(sizev)                              :: wronggridpt
285
286!!!!!!! Variables
287! funcn: at which functino of part of the program variable is checked
288! varn: name of the variable
289! var: variable to check
290! sizev: size of the variable
291! bigvalue: biggest attenaible value for the variable
292! stoprun: Should the run stop if it founds a problem?
293
294  errmsg = 'ERROR -- error -- ERROR -- error'
295
296  found = .FALSE.
297  wrongi = 0
298  DO i=1,sizev
299    IF (var(i) /= var(i) .OR. ABS(var(i)) > bigvalue ) THEN
300      IF (wrongi == 0) found = .TRUE.
301      wrongi = wrongi + 1
302      wrongvalues(wrongi) = var(i)
303      wronggridpt(wrongi) = i
304    END IF
305  END DO
306
307  IF (found) THEN
308    PRINT *,TRIM(errmsg)
309    PRINT *,"  at '" // TRIM(funcn) // "' variable '" //TRIM(varn)//                 &
310      "' is wrong in Nvalues= ",wrongi,' at i (x, y) value___'
311    DO i=1,wrongi
312       ypt = INT(wronggridpt(i)/wiim) + 1
313       xpt = wronggridpt(i) - (ypt-1)*wiim
314      PRINT *,wronggridpt(i), '(',xpt,', ',ypt,')', wrongvalues(i)
315    END DO
316    IF (stoprun) THEN
317      STOP
318    END IF
319  END IF
320
321  RETURN
322
323END SUBROUTINE check_var
324
325SUBROUTINE check_var3D(funcn, varn, var, sizev, zsize, bigvalue, stoprun)
326!  Subroutine to check the consistency of a 3D LMDSZ - variable (klon, klev) !
327!    * NaN value: by definition is variable /= variable
328!    * bigvalue: threshold for the variable
329
330  IMPLICIT NONE
331
332#include "dimensions.h"
333
334  INTEGER, INTENT(IN)                                    :: sizev, zsize
335  CHARACTER(LEN=50), INTENT(IN)                          :: funcn, varn
336  REAL, DIMENSION(sizev,zsize), INTENT(IN)               :: var
337  REAL, INTENT(IN)                                       :: bigvalue
338  LOGICAL, INTENT(IN)                                    :: stoprun
339
340! Local
341  INTEGER                                                :: i, k, wrongi, xpt, ypt
342  CHARACTER(LEN=50)                                      :: errmsg
343  LOGICAL                                                :: found
344  REAL, DIMENSION(sizev*zsize)                           :: wrongvalues
345  INTEGER, DIMENSION(sizev*zsize,2)                      :: wronggridpt
346
347!!!!!!! Variables
348! funcn: at which functino of part of the program variable is checked
349! varn: name of the variable
350! var: variable to check
351! sizev: size of the variable
352! zsize: vertical size of the variable
353! bigvalue: biggest attenaible value for the variable
354! stoprun: Should the run stop if it founds a problem?
355
356  errmsg = 'ERROR -- error -- ERROR -- error'
357
358  found = .FALSE.
359  wrongi = 0
360  DO i=1,sizev
361    DO k=1,zsize
362      IF (var(i,k) /= var(i,k) .OR. ABS(var(i,k)) > bigvalue ) THEN
363        IF (wrongi == 0) found = .TRUE.
364        wrongi = wrongi + 1
365        wrongvalues(wrongi) = var(i,k)
366        wronggridpt(wrongi,1) = i
367        wronggridpt(wrongi,2) = k
368      END IF
369    END DO
370  END DO
371
372  IF (found) THEN
373    PRINT *,TRIM(errmsg)
374    PRINT *,"  at '" // TRIM(funcn) // "' variable '" //TRIM(varn)//                 &
375      "' is wrong in Nvalues= ",wrongi,' at i (x,y) k value___'
376    DO i=1,wrongi
377       ypt = INT(wronggridpt(i,1)/wiim) + 1
378       xpt = wronggridpt(i,1) - (ypt-1)*wiim
379      PRINT *,wronggridpt(i,1), '(',xpt,', ',ypt,')', wronggridpt(i,2), wrongvalues(i)
380    END DO
381    IF (stoprun) THEN
382      STOP
383    END IF
384  END IF
385
386  RETURN
387
388END SUBROUTINE check_var3D
389
390
391!C======================================================================
392      SUBROUTINE diagetpq(airephy,tit,iprt,idiag,idiag2,dtime                        &
393       &  ,t,q,ql,qs,u,v,paprs,pplay                                                 &
394       &  , d_h_vcol, d_qt, d_qw, d_ql, d_qs, d_ec)
395!C======================================================================
396!C
397!C Purpose:
398!C    Calcul la difference d'enthalpie et de masse d'eau entre 2 appels,
399!C    et calcul le flux de chaleur et le flux d'eau necessaire a ces
400!C    changements. Ces valeurs sont moyennees sur la surface de tout
401!C    le globe et sont exprime en W/2 et kg/s/m2
402!C    Outil pour diagnostiquer la conservation de l'energie
403!C    et de la masse dans la physique. Suppose que les niveau de
404!c    pression entre couche ne varie pas entre 2 appels.
405!C
406!C Plusieurs de ces diagnostics peuvent etre fait en parallele: les
407!c bilans sont sauvegardes dans des tableaux indices. On parlera
408!C "d'indice de diagnostic"
409!c
410!C
411!c======================================================================
412!C Arguments:
413!C airephy-------input-R-  grid area
414!C tit-----imput-A15- Comment added in PRINT (CHARACTER*15)
415!C iprt----input-I-  PRINT level ( <=1 : no PRINT)
416!C idiag---input-I- indice dans lequel sera range les nouveaux
417!C                  bilans d' entalpie et de masse
418!C idiag2--input-I-les nouveaux bilans d'entalpie et de masse
419!C                 sont compare au bilan de d'enthalpie de masse de
420!C                 l'indice numero idiag2
421!C                 Cas parriculier : si idiag2=0, pas de comparaison, on
422!c                 sort directement les bilans d'enthalpie et de masse
423!C dtime----input-R- time step (s)
424!c t--------input-R- temperature (K)
425!c q--------input-R- vapeur d'eau (kg/kg)
426!c ql-------input-R- liquid watter (kg/kg)
427!c qs-------input-R- solid watter (kg/kg)
428!c u--------input-R- vitesse u
429!c v--------input-R- vitesse v
430!c paprs----input-R- pression a intercouche (Pa)
431!c pplay----input-R- pression au milieu de couche (Pa)
432!c
433!C the following total value are computed by UNIT of earth surface
434!C
435!C d_h_vcol--output-R- Heat flux (W/m2) define as the Enthalpy
436!c            change (J/m2) during one time step (dtime) for the whole
437!C            atmosphere (air, watter vapour, liquid and solid)
438!C d_qt------output-R- total water mass flux (kg/m2/s) defined as the
439!C           total watter (kg/m2) change during one time step (dtime),
440!C d_qw------output-R- same, for the watter vapour only (kg/m2/s)
441!C d_ql------output-R- same, for the liquid watter only (kg/m2/s)
442!C d_qs------output-R- same, for the solid watter only (kg/m2/s)
443!C d_ec------output-R- Cinetic Energy Budget (W/m2) for vertical air column
444!C
445!C     other (COMMON...)
446!C     RCPD, RCPV, ....
447!C
448!C J.L. Dufresne, July 2002
449!c======================================================================
450 
451      USE dimphy
452      IMPLICIT NONE
453!C
454#include "dimensions.h"
455!cccccc#include "dimphy.h"
456#include "YOMCST.h"
457#include "YOETHF.h"
458!C
459!c     Input variables
460      real airephy(klon)
461      CHARACTER*15 tit
462      INTEGER iprt,idiag, idiag2
463      REAL dtime
464      REAL t(klon,klev), q(klon,klev), ql(klon,klev), qs(klon,klev)
465      REAL u(klon,klev), v(klon,klev)
466      REAL paprs(klon,klev+1), pplay(klon,klev)
467!c     Output variables
468      REAL d_h_vcol, d_qt, d_qw, d_ql, d_qs, d_ec
469!C
470!C     Local variables
471!c
472      REAL h_vcol_tot, h_dair_tot, h_qw_tot, h_ql_tot                                &
473       &  , h_qs_tot, qw_tot, ql_tot, qs_tot , ec_tot
474!c h_vcol_tot--  total enthalpy of vertical air column
475!C            (air with watter vapour, liquid and solid) (J/m2)
476!c h_dair_tot-- total enthalpy of dry air (J/m2)
477!c h_qw_tot----  total enthalpy of watter vapour (J/m2)
478!c h_ql_tot----  total enthalpy of liquid watter (J/m2)
479!c h_qs_tot----  total enthalpy of solid watter  (J/m2)
480!c qw_tot------  total mass of watter vapour (kg/m2)
481!c ql_tot------  total mass of liquid watter (kg/m2)
482!c qs_tot------  total mass of solid watter (kg/m2)
483!c ec_tot------  total cinetic energy (kg/m2)
484!C
485      REAL zairm(klon,klev) ! layer air mass (kg/m2)
486      REAL  zqw_col(klon)
487      REAL  zql_col(klon)
488      REAL  zqs_col(klon)
489      REAL  zec_col(klon)
490      REAL  zh_dair_col(klon)
491      REAL  zh_qw_col(klon), zh_ql_col(klon), zh_qs_col(klon)
492!C
493      REAL      d_h_dair, d_h_qw, d_h_ql, d_h_qs
494!C
495      REAL airetot, zcpvap, zcwat, zcice
496!C
497      INTEGER i, k
498!C
499      INTEGER ndiag     ! max number of diagnostic in parallel
500      PARAMETER (ndiag=10)
501      integer pas(ndiag)
502      save pas
503      data pas/ndiag*0/
504!$OMP THREADPRIVATE(pas)
505!C     
506      REAL      h_vcol_pre(ndiag), h_dair_pre(ndiag), h_qw_pre(ndiag)                &
507       &    , h_ql_pre(ndiag), h_qs_pre(ndiag), qw_pre(ndiag)                        &
508       &    , ql_pre(ndiag), qs_pre(ndiag) , ec_pre(ndiag)
509      SAVE      h_vcol_pre, h_dair_pre, h_qw_pre, h_ql_pre                           &
510       &        , h_qs_pre, qw_pre, ql_pre, qs_pre , ec_pre
511!$OMP THREADPRIVATE(h_vcol_pre, h_dair_pre, h_qw_pre, h_ql_pre)
512!$OMP THREADPRIVATE(h_qs_pre, qw_pre, ql_pre, qs_pre , ec_pre)
513
514! L. Fita, LMD July 2014
515      CHARACTER(LEN=50)                                  :: errmsg, fname, varname
516      LOGICAL                                            :: found
517      REAL                                               :: largest
518
519      fname = 'diagetpq'
520      errmsg = 'ERROR -- error -- ERROR -- error'
521      largest = 10.e4
522!c======================================================================
523!C
524      DO k = 1, klev
525        DO i = 1, klon
526!C         layer air mass
527          zairm(i,k) = (paprs(i,k)-paprs(i,k+1))/RG
528        ENDDO
529      END DO
530!C
531!C     Reset variables
532      DO i = 1, klon
533        zqw_col(i)=0.
534        zql_col(i)=0.
535        zqs_col(i)=0.
536        zec_col(i) = 0.
537        zh_dair_col(i) = 0.
538        zh_qw_col(i) = 0.
539        zh_ql_col(i) = 0.
540        zh_qs_col(i) = 0.
541      ENDDO
542!C
543      zcpvap=RCPV
544      zcwat=RCW
545      zcice=RCS
546!C
547!C     Compute vertical sum for each atmospheric column
548!C     ================================================
549      DO k = 1, klev
550        DO i = 1, klon
551!C         Watter mass
552          zqw_col(i) = zqw_col(i) + q(i,k)*zairm(i,k)
553          zql_col(i) = zql_col(i) + ql(i,k)*zairm(i,k)
554          zqs_col(i) = zqs_col(i) + qs(i,k)*zairm(i,k)
555!C         Cinetic Energy
556          zec_col(i) =  zec_col(i)                                                   &
557       &        +0.5*(u(i,k)**2+v(i,k)**2)*zairm(i,k)
558!C         Air enthalpy
559          zh_dair_col(i) = zh_dair_col(i)                                            &
560       &        + RCPD*(1.-q(i,k)-ql(i,k)-qs(i,k))*zairm(i,k)*t(i,k)
561          zh_qw_col(i) = zh_qw_col(i)                                                &
562       &        + zcpvap*q(i,k)*zairm(i,k)*t(i,k)
563          zh_ql_col(i) = zh_ql_col(i)                                                &
564       &        + zcwat*ql(i,k)*zairm(i,k)*t(i,k)                                    &
565       &        - RLVTT*ql(i,k)*zairm(i,k)
566          zh_qs_col(i) = zh_qs_col(i)                                                &
567       &        + zcice*qs(i,k)*zairm(i,k)*t(i,k)                                    &
568       &        - RLSTT*qs(i,k)*zairm(i,k)
569
570        END DO
571      ENDDO
572
573!C
574!C     Mean over the planete surface
575!C     =============================
576      qw_tot = 0.
577      ql_tot = 0.
578      qs_tot = 0.
579      ec_tot = 0.
580      h_vcol_tot = 0.
581      h_dair_tot = 0.
582      h_qw_tot = 0.
583      h_ql_tot = 0.
584      h_qs_tot = 0.
585      airetot=0.
586!C
587      do i=1,klon
588        qw_tot = qw_tot + zqw_col(i)*airephy(i)
589        ql_tot = ql_tot + zql_col(i)*airephy(i)
590        qs_tot = qs_tot + zqs_col(i)*airephy(i)
591        ec_tot = ec_tot + zec_col(i)*airephy(i)
592        h_dair_tot = h_dair_tot + zh_dair_col(i)*airephy(i)
593        h_qw_tot = h_qw_tot + zh_qw_col(i)*airephy(i)
594        h_ql_tot = h_ql_tot + zh_ql_col(i)*airephy(i)
595        h_qs_tot = h_qs_tot + zh_qs_col(i)*airephy(i)
596        airetot=airetot+airephy(i)
597      END DO
598!C
599      qw_tot = qw_tot/airetot
600      ql_tot = ql_tot/airetot
601      qs_tot = qs_tot/airetot
602      ec_tot = ec_tot/airetot
603      h_dair_tot = h_dair_tot/airetot
604      h_qw_tot = h_qw_tot/airetot
605      h_ql_tot = h_ql_tot/airetot
606      h_qs_tot = h_qs_tot/airetot
607!C
608      h_vcol_tot = h_dair_tot+h_qw_tot+h_ql_tot+h_qs_tot
609!C
610!C     Compute the change of the atmospheric state compare to the one
611!C     stored in "idiag2", and convert it in flux. THis computation
612!C     is performed IF idiag2 /= 0 and IF it is not the first CALL
613!c     for "idiag"
614!C     ===================================
615!C
616      IF ( (idiag2.gt.0) .and. (pas(idiag2) .ne. 0) ) THEN
617        d_h_vcol  = (h_vcol_tot - h_vcol_pre(idiag2) )/dtime
618        d_h_dair = (h_dair_tot- h_dair_pre(idiag2))/dtime
619        d_h_qw   = (h_qw_tot  - h_qw_pre(idiag2)  )/dtime
620        d_h_ql   = (h_ql_tot  - h_ql_pre(idiag2)  )/dtime
621        d_h_qs   = (h_qs_tot  - h_qs_pre(idiag2)  )/dtime
622        d_qw     = (qw_tot    - qw_pre(idiag2)    )/dtime
623        d_ql     = (ql_tot    - ql_pre(idiag2)    )/dtime
624        d_qs     = (qs_tot    - qs_pre(idiag2)    )/dtime
625        d_ec     = (ec_tot    - ec_pre(idiag2)    )/dtime
626        d_qt = d_qw + d_ql + d_qs
627
628      ELSE
629        d_h_vcol = 0.
630        d_h_dair = 0.
631        d_h_qw   = 0.
632        d_h_ql   = 0.
633        d_h_qs   = 0.
634        d_qw     = 0.
635        d_ql     = 0.
636        d_qs     = 0.
637        d_ec     = 0.
638        d_qt     = 0.
639      ENDIF
640!C
641      IF (iprt.ge.2) THEN
642        WRITE(6,9000) tit,pas(idiag),d_qt,d_qw,d_ql,d_qs
643 9000   format('Phys. Watter Mass Budget (kg/m2/s)',A15                              &
644       &      ,1i6,10(1pE14.6))
645        WRITE(6,9001) tit,pas(idiag), d_h_vcol
646 9001   format('Phys. Enthalpy Budget (W/m2) ',A15,1i6,10(F8.2))
647        WRITE(6,9002) tit,pas(idiag), d_ec
648 9002   format('Phys. Cinetic Energy Budget (W/m2) ',A15,1i6,10(F8.2))
649      END IF
650!C
651!C     Store the new atmospheric state in "idiag"
652!C
653      pas(idiag)=pas(idiag)+1
654      h_vcol_pre(idiag)  = h_vcol_tot
655      h_dair_pre(idiag) = h_dair_tot
656      h_qw_pre(idiag)   = h_qw_tot
657      h_ql_pre(idiag)   = h_ql_tot
658      h_qs_pre(idiag)   = h_qs_tot
659      qw_pre(idiag)     = qw_tot
660      ql_pre(idiag)     = ql_tot
661      qs_pre(idiag)     = qs_tot
662      ec_pre (idiag)    = ec_tot
663!C
664      IF (d_h_vcol .NE. d_h_vcol .OR. ABS(d_h_vcol) > largest) THEN
665        PRINT *,TRIM(errmsg)
666        PRINT *,'  ' // TRIM(fname) // ': Wrong d_h_vcol= ',d_h_vcol,' !!!'
667        PRINT *,'    d_h_vcol: Heat flux (W/m2) define as the Enthalpy change' //    &
668          ' (J/m2) during one time step (dtime) for the whole atmosphere (air,' //   &
669          ' watter vapour, liquid and solid)'
670        PRINT *,'    d_h_vcol = (h_vcol_tot - h_vcol_pre(idiag2) )'
671        PRINT *,'    h_vcol_tot= ',h_vcol_tot
672        IF (h_vcol_tot .NE. h_vcol_tot .OR. ABS(h_vcol_tot) > largest) THEN
673          PRINT *,'      h_vcol_tot = h_dair_tot+h_qw_tot+h_ql_tot+h_qs_tot'
674          PRINT *,'    airetot= ',airetot
675          IF (airetot .NE. airetot .OR. ABS(airetot) > largest*10.e15) THEN
676            varname = 'airephy'
677            CALL check_var(fname, varname, airephy, klon, largest*10.e15, .FALSE.)
678          END IF
679          PRINT *,'    h_dair_tot= ',h_dair_tot
680          IF (h_dair_tot .NE. h_dair_tot .OR. ABS(h_dair_tot) > largest*10.e6) THEN
681            varname = 'zh_dair_col'
682            CALL check_var(fname, varname, zh_dair_col, klon, largest*10.e6, .FALSE.)
683            PRINT *,'      zh_dair_col = func(q,ql,qs,paprs,t)'
684            varname = 'q'
685            CALL check_var3D(fname, varname, q, klon, klev, largest, .FALSE.)
686            varname = 'ql'
687            CALL check_var3D(fname, varname, ql, klon, klev, largest, .FALSE.)
688            varname = 'qs'
689            CALL check_var3D(fname, varname, qs, klon, klev, largest, .FALSE.)
690            varname = 'paprs'
691            CALL check_var3D(fname, varname, paprs, klon, klev, largest*10.e6, .FALSE.)
692            varname = 't'
693            CALL check_var3D(fname, varname, t, klon, klev, largest, .FALSE.)
694          END IF
695          PRINT *,'    h_qw_tot= ',h_qw_tot
696          IF (h_qw_tot .NE. h_qw_tot .OR. ABS(h_qw_tot) > largest*10.e4) THEN
697            varname = 'zh_qw_col'
698            CALL check_var(fname, varname, zh_qw_col, klon, largest*10.e4, .FALSE.)
699          END IF
700          PRINT *,'    h_ql_tot= ',h_ql_tot
701          IF (h_ql_tot .NE. h_ql_tot .OR. ABS(h_ql_tot) > largest*10.e2) THEN
702            varname = 'zh_ql_col'
703            CALL check_var(fname, varname, zh_ql_col, klon, largest*10.e2, .FALSE.)
704          END IF
705          PRINT *,'    h_qs_tot= ',h_qs_tot
706          IF (h_qs_tot .NE. h_qs_tot .OR. ABS(h_qs_tot) > largest) THEN
707            varname = 'zh_qs_col'
708            CALL check_var(fname, varname, zh_qs_col, klon, largest, .FALSE.)
709          END IF
710        END IF
711        STOP
712      END IF
713
714      IF (qw_tot .NE. qw_tot .OR. ABS(qw_tot) > largest) THEN
715        PRINT *,TRIM(errmsg)
716        PRINT *,'  ' // TRIM(fname) // ': Wrong qw_tot= ',qw_tot,' !!!'
717        PRINT *,'    qw_tot: total mass of watter vapour (kg/m2)'
718        PRINT *,'    qw_tot = f(q,ql,qs,airephy,t,paprs)'
719        varname = 'airephy'
720        CALL check_var(fname, varname, airephy, klon, largest*10.e15, .FALSE.)
721        varname = 'q'
722        CALL check_var3D(fname, varname, q, klon, klev, largest, .FALSE.)
723        varname = 'ql'
724        CALL check_var3D(fname, varname, ql, klon, klev, largest, .FALSE.)
725        varname = 'qs'
726        CALL check_var3D(fname, varname, qs, klon, klev, largest, .FALSE.)
727        varname = 't'
728        CALL check_var3D(fname, varname, t, klon, klev, largest, .FALSE.)
729        varname = 'paprs'
730        CALL check_var3D(fname, varname, paprs, klon, klev, largest, .FALSE.)
731        STOP
732      END IF
733
734      IF (ql_tot .NE. ql_tot .OR. ABS(ql_tot) > largest) THEN
735        PRINT *,TRIM(errmsg)
736        PRINT *,'  ' // TRIM(fname) // ': Wrong ql_tot= ',ql_tot,' !!!'
737        PRINT *,'    ql_tot: total mass of liquid watter (kg/m2)'
738        PRINT *,'    ql_tot = f(ql,airephy,t,paprs)'
739        varname = 'airephy'
740        CALL check_var(fname, varname, airephy, klon, largest*10.e15, .FALSE.)
741        varname = 'ql'
742        CALL check_var3D(fname, varname, ql, klon, klev, largest, .FALSE.)
743        varname = 't'
744        CALL check_var3D(fname, varname, t, klon, klev, largest, .FALSE.)
745        varname = 'paprs'
746        CALL check_var3D(fname, varname, paprs, klon, klev, largest, .FALSE.)
747        STOP
748      END IF
749
750      IF (qs_tot .NE. qs_tot .OR. ABS(qs_tot) > largest) THEN
751        PRINT *,TRIM(errmsg)
752        PRINT *,'  ' // TRIM(fname) // ': Wrong qs_tot= ',qs_tot,' !!!'
753        PRINT *,'    qs_tot: total mass of solid watter (kg/m2)'
754        PRINT *,'    qs_tot = f(qs,airephy,t,paprs)'
755        varname = 'airephy'
756        CALL check_var(fname, varname, airephy, klon, largest*10.e15, .FALSE.)
757        varname = 'qs'
758        CALL check_var3D(fname, varname, qs, klon, klev, largest, .FALSE.)
759        varname = 't'
760        CALL check_var3D(fname, varname, t, klon, klev, largest, .FALSE.)
761        varname = 'paprs'
762        CALL check_var3D(fname, varname, paprs, klon, klev, largest, .FALSE.)
763        STOP
764      END IF
765
766      IF (ec_tot .NE. ec_tot .OR. ABS(ec_tot) > largest*10.e4) THEN
767        PRINT *,TRIM(errmsg)
768        PRINT *,'  ' // TRIM(fname) // ': Wrong ec_tot= ',ec_tot,' !!!'
769        PRINT *,'    ec_tot: total cinetic energy (kg/m2)'
770        PRINT *,'    ec_tot = f(u,v,airephy,t,paprs)'
771        varname = 'airephy'
772        CALL check_var(fname, varname, airephy, klon, largest*10.e15, .FALSE.)
773        varname = 'u'
774        CALL check_var3D(fname, varname, u, klon, klev, largest, .FALSE.)
775        varname = 'v'
776        CALL check_var3D(fname, varname, v, klon, klev, largest, .FALSE.)
777        varname = 't'
778        CALL check_var3D(fname, varname, t, klon, klev, largest, .FALSE.)
779        varname = 'paprs'
780        CALL check_var3D(fname, varname, paprs, klon, klev, largest, .FALSE.)
781        STOP
782      END IF
783
784      RETURN
785
786      END SUBROUTINE diagetpq
787
788END MODULE diagphy_mod
789
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.