source: trunk/LMDZ.COMMON/libf/dyn3dpar/advtrac_p.F90 @ 3567

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Mars GCM:
dyn3dpar: Implementation in the parallel version of the dynamics of the dynamical transport of the isotopes using the same scheme as the one
implemented by Camille Risi in the Earth GCM (see LMDZ6/libf/dyn3dmem, and Risi et al. 2009: genealogy of the tracers+transport of the isotopic
ratio). This is added to prepare the future implementation of the HDO cycle in the GCM. These changes had been already added in the sequential part.
dyn3d: corrections to prevent from dividing by zero in the case of the use of the isotopes scheme.
traceur.def.isotopes: example of how to write the traceur.def if you want to use the new dynamics with the genealogy of the isotopes: air is the
father of all, H2O is the father of HDO.
MV

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Line 
1! $Id: advtrac_p.F90 1549 2011-07-05 08:41:12Z lguez $
2
3SUBROUTINE advtrac_p(pbaru,pbarv , p,  masse,q,iapptrac,teta, flxw, pk)
4
5  !     Auteur :  F. Hourdin
6  !
7  !     Modif. P. Le Van     (20/12/97)
8  !            F. Codron     (10/99)
9  !            D. Le Croller (07/2001)
10  !            M.A Filiberti (04/2002)
11  !
12  USE parallel_lmdz, ONLY: ij_begin,ij_end,OMP_CHUNK,pole_nord,pole_sud,&
13                           setdistrib
14  USE Write_Field_p, ONLY: WriteField_p
15  USE Bands, ONLY: jj_Nb_Caldyn,jj_Nb_vanleer
16  USE mod_hallo
17  USE Vampir
18  USE times
19  USE infotrac, ONLY: nqtot, iadv, ok_iso_verif
20  USE control_mod, ONLY: iapp_tracvl, day_step, planet_type, &
21                         force_conserv_tracer
22  USE comconst_mod, ONLY: dtvr
23  USE planetary_operations_p, ONLY: planetary_tracer_amount_from_mass_p
24  IMPLICIT NONE
25  !
26  include "dimensions.h"
27  include "paramet.h"
28  include "comdissip.h"
29  include "comgeom2.h"
30
31  !-------------------------------------------------------------------
32  !     Arguments
33  !-------------------------------------------------------------------
34  INTEGER,INTENT(OUT) :: iapptrac
35  REAL,INTENT(IN) :: pbaru(ip1jmp1,llm)
36  REAL,INTENT(IN) :: pbarv(ip1jm,llm)
37  REAL,INTENT(INOUT) :: q(ip1jmp1,llm,nqtot)
38  REAL,INTENT(IN) :: masse(ip1jmp1,llm)
39  REAL,INTENT(IN) :: p( ip1jmp1,llmp1 )
40  REAL,INTENT(IN) :: teta(ip1jmp1,llm)
41  REAL,INTENT(IN) :: pk(ip1jmp1,llm)
42  REAL,INTENT(OUT) :: flxw(ip1jmp1,llm)
43  !-------------------------------------------------------------------
44  !     Ajout PPM
45  !--------------------------------------------------------
46  REAL massebx(ip1jmp1,llm),masseby(ip1jm,llm)
47  !-------------------------------------------------------------
48  !     Variables locales
49  !-------------------------------------------------------------
50
51  REAL,SAVE :: pbaruc(ip1jmp1,llm)=0
52  REAL,SAVE :: pbarvc(ip1jm,llm)=0
53  REAL,SAVE :: massem(ip1jmp1,llm)
54  REAL zdp(ip1jmp1)
55  REAL,SAVE::pbarug(ip1jmp1,llm),pbarvg(ip1jm,llm),wg(ip1jmp1,llm)
56  REAL (kind=kind(1.d0)) :: t_initial, t_final, tps_cpu
57  INTEGER ij,l,iq,iiq
58  REAL zdpmin, zdpmax
59  INTEGER,SAVE :: iadvtr=0
60  !$OMP THREADPRIVATE(iadvtr)
61  !----------------------------------------------------------
62  !     Rajouts pour PPM
63  !----------------------------------------------------------
64  INTEGER indice,n
65  REAL dtbon ! Pas de temps adaptatif pour que CFL<1
66  REAL CFLmaxz,aaa,bbb ! CFL maximum
67  REAL psppm(iim,jjp1) ! pression  au sol
68  REAL unatppm(iim,jjp1,llm),vnatppm(iim,jjp1,llm)
69  REAL qppm(iim*jjp1,llm,nqtot)
70  REAL fluxwppm(iim,jjp1,llm)
71  REAL apppm(llmp1), bpppm(llmp1)
72  LOGICAL dum,fill
73  DATA fill/.true./
74  DATA dum/.true./
75  REAL,SAVE :: finmasse(ip1jmp1,llm)
76  integer ijb,ije,ijb_u,ijb_v,ije_u,ije_v,j
77  type(Request) :: Request_vanleer
78  REAL,SAVE :: p_tmp( ip1jmp1,llmp1 )
79  REAL,SAVE :: teta_tmp(ip1jmp1,llm)
80  REAL,SAVE :: pk_tmp(ip1jmp1,llm)
81  REAL :: totaltracer_old(nqtot),totaltracer_new(nqtot)
82  REAL :: ratio
83
84! Ehouarn : try to fix tracer conservation issues:
85  if (force_conserv_tracer) then
86    do iq=1,nqtot
87       call planetary_tracer_amount_from_mass_p(masse,q(:,:,iq), &
88                                          totaltracer_old(iq))
89    enddo
90  endif
91
92  ijb_u=ij_begin
93  ije_u=ij_end
94
95  ijb_v=ij_begin-iip1
96  ije_v=ij_end
97  if (pole_nord) ijb_v=ij_begin
98  if (pole_sud)  ije_v=ij_end-iip1
99
100  IF(iadvtr.EQ.0) THEN
101     !         CALL initial0(ijp1llm,pbaruc)
102     !         CALL initial0(ijmllm,pbarvc)
103     !$OMP DO SCHEDULE(STATIC,OMP_CHUNK)       
104     DO l=1,llm   
105        pbaruc(ijb_u:ije_u,l)=0.
106        pbarvc(ijb_v:ije_v,l)=0.
107     ENDDO
108     !$OMP END DO NOWAIT 
109  ENDIF
110
111  !   accumulation des flux de masse horizontaux
112  !$OMP DO SCHEDULE(STATIC,OMP_CHUNK)
113  DO l=1,llm
114     DO ij = ijb_u,ije_u
115        pbaruc(ij,l) = pbaruc(ij,l) + pbaru(ij,l)
116     ENDDO
117     DO ij = ijb_v,ije_v
118        pbarvc(ij,l) = pbarvc(ij,l) + pbarv(ij,l)
119     ENDDO
120  ENDDO
121  !$OMP END DO NOWAIT
122
123  !   selection de la masse instantanee des mailles avant le transport.
124  IF(iadvtr.EQ.0) THEN
125
126     !         CALL SCOPY(ip1jmp1*llm,masse,1,massem,1)
127     ijb=ij_begin
128     ije=ij_end
129
130     !$OMP DO SCHEDULE(STATIC,OMP_CHUNK)
131     DO l=1,llm
132        massem(ijb:ije,l)=masse(ijb:ije,l)
133     ENDDO
134     !$OMP END DO NOWAIT
135
136     !cc         CALL filtreg ( massem ,jjp1, llm,-2, 2, .TRUE., 1 )
137     !
138  ENDIF ! of IF(iadvtr.EQ.0)
139
140  iadvtr   = iadvtr+1
141
142  !$OMP MASTER
143  iapptrac = iadvtr
144  !$OMP END MASTER
145
146  !   Test pour savoir si on advecte a ce pas de temps
147
148  IF ( iadvtr.EQ.iapp_tracvl ) THEN
149     !$OMP MASTER
150     call suspend_timer(timer_caldyn)
151     !$OMP END MASTER
152
153     ijb=ij_begin
154     ije=ij_end
155
156
157     !c   ..  Modif P.Le Van  ( 20/12/97 )  ....
158     !c
159
160     !   traitement des flux de masse avant advection.
161     !     1. calcul de w
162     !     2. groupement des mailles pres du pole.
163
164     CALL groupe_p( massem, pbaruc,pbarvc, pbarug,pbarvg,wg )
165
166     !$OMP BARRIER
167
168     !$OMP DO SCHEDULE(STATIC,OMP_CHUNK)
169     DO l=1,llmp1
170        p_tmp(ijb:ije,l)=p(ijb:ije,l)
171     ENDDO
172     !$OMP END DO NOWAIT
173
174     !$OMP DO SCHEDULE(STATIC,OMP_CHUNK)
175     DO l=1,llm
176        pk_tmp(ijb:ije,l)=pk(ijb:ije,l)
177        teta_tmp(ijb:ije,l)=teta(ijb:ije,l)
178     ENDDO
179     !$OMP END DO NOWAIT
180
181     !$OMP MASTER
182     call VTb(VTHallo)
183     !$OMP END MASTER
184
185     call Register_SwapFieldHallo(pbarug,pbarug,ip1jmp1,llm, &
186          jj_Nb_vanleer,0,0,Request_vanleer)
187     call Register_SwapFieldHallo(pbarvg,pbarvg,ip1jm,llm, &
188          jj_Nb_vanleer,1,0,Request_vanleer)
189     call Register_SwapFieldHallo(massem,massem,ip1jmp1,llm, &
190          jj_Nb_vanleer,0,0,Request_vanleer)
191     call Register_SwapFieldHallo(wg,wg,ip1jmp1,llm, &
192          jj_Nb_vanleer,0,0,Request_vanleer)
193     call Register_SwapFieldHallo(teta_tmp,teta_tmp,ip1jmp1,llm, &
194          jj_Nb_vanleer,1,1,Request_vanleer)
195     call Register_SwapFieldHallo(p_tmp,p_tmp,ip1jmp1,llmp1, &
196          jj_Nb_vanleer,1,1,Request_vanleer)
197     call Register_SwapFieldHallo(pk_tmp,pk_tmp,ip1jmp1,llm, &
198          jj_Nb_vanleer,1,1,Request_vanleer)
199     do j=1,nqtot
200        call Register_SwapFieldHallo(q(1,1,j),q(1,1,j),ip1jmp1,llm, &
201             jj_nb_vanleer,0,0,Request_vanleer)
202     enddo
203
204     call SendRequest(Request_vanleer)
205     !$OMP BARRIER
206     call WaitRequest(Request_vanleer)
207
208
209     !$OMP BARRIER
210     !$OMP MASTER     
211     call SetDistrib(jj_nb_vanleer)
212     call VTe(VTHallo)
213     call VTb(VTadvection)
214     call start_timer(timer_vanleer)
215     !$OMP END MASTER
216     !$OMP BARRIER
217
218     ! ... Flux de masse diagnostiques traceurs
219     ijb=ij_begin
220     ije=ij_end
221     flxw(ijb:ije,1:llm)=wg(ijb:ije,1:llm)/REAL(iapp_tracvl)
222
223     !  test sur l'eventuelle creation de valeurs negatives de la masse
224     ijb=ij_begin
225     ije=ij_end
226     if (pole_nord) ijb=ij_begin+iip1
227     if (pole_sud) ije=ij_end-iip1
228
229     !$OMP DO SCHEDULE(STATIC,OMP_CHUNK)         
230     DO l=1,llm-1
231        DO ij = ijb+1,ije
232           zdp(ij) =    pbarug(ij-1,l)   - pbarug(ij,l) &
233                - pbarvg(ij-iip1,l) + pbarvg(ij,l) &
234                +       wg(ij,l+1)  - wg(ij,l)
235        ENDDO
236
237        !            CALL SCOPY( jjm -1 ,zdp(iip1+iip1),iip1,zdp(iip2),iip1 )
238        ! ym  ---> pourquoi jjm-1 et non jjm ? a cause du pole ?
239
240        do ij=ijb,ije-iip1+1,iip1
241           zdp(ij)=zdp(ij+iip1-1)
242        enddo
243
244        DO ij = ijb,ije
245           zdp(ij)= zdp(ij)*dtvr/ massem(ij,l)
246        ENDDO
247
248
249        !            CALL minmax ( ip1jm-iip1, zdp(iip2), zdpmin,zdpmax )
250        !  ym ---> eventuellement a revoir
251        CALL minmax ( ije-ijb+1, zdp(ijb), zdpmin,zdpmax )
252
253        IF(MAX(ABS(zdpmin),ABS(zdpmax)).GT.0.5) THEN
254           PRINT*,'WARNING DP/P l=',l,'  MIN:',zdpmin, &
255                '   MAX:', zdpmax
256        ENDIF
257
258     ENDDO
259     !$OMP END DO NOWAIT
260
261     !-------------------------------------------------------------------
262     !   Advection proprement dite (Modification Le Croller (07/2001)
263     !-------------------------------------------------------------------
264
265     !----------------------------------------------------
266     !        Calcul des moyennes basées sur la masse
267     !----------------------------------------------------
268
269     !ym      ----> Normalement, inutile pour les schémas classiques
270     !ym      ----> Revérifier lors de la parallélisation des autres schemas
271
272     !ym          call massbar_p(massem,massebx,masseby) 
273     call vlspltgen_p( q,iadv, 2., massem, wg , &
274          pbarug,pbarvg,dtvr,p_tmp,pk_tmp,teta_tmp )
275
276          !write(*,*) 'advtrac 162: apres appel vlspltgen_loc'
277      if (ok_iso_verif) then
278           call check_isotopes(q,1,ip1jmp1,'advtrac 162')
279      endif !if (ok_iso_verif) then
280
281!!! ATTENTION !!!! TOUT CE QUI EST ENTRE ICI ET 1234 EST OBSOLETE !!!!!!!
282     GOTO 1234
283!!! ATTENTION !!!!
284
285     !-----------------------------------------------------------
286     !     Appel des sous programmes d'advection
287     !-----------------------------------------------------------
288     do iq=1,nqtot
289        !        call clock(t_initial)
290        if(iadv(iq) == 0) cycle
291        !   ----------------------------------------------------------------
292        !   Schema de Van Leer I MUSCL
293        !   ----------------------------------------------------------------
294        if(iadv(iq).eq.10) THEN
295
296!           call vlsplt_p(q(1,1,iq),2.,massem,wg,pbarug,pbarvg,dtvr)
297           call vlsplt_p(q,2.,massem,wg,pbarug,pbarvg,dtvr,iq) !MVals
298
299           !   ----------------------------------------------------------------
300           !   Schema "pseudo amont" + test sur humidite specifique
301           !    pour la vapeur d'eau. F. Codron
302           !   ----------------------------------------------------------------
303        else if(iadv(iq).eq.14) then
304           !
305           !ym        stop 'advtrac : appel à vlspltqs :schema non parallelise'
306           CALL vlspltqs_p( q(1,1,1), 2., massem, wg , &
307                pbarug,pbarvg,dtvr,p_tmp,pk_tmp,teta_tmp )
308           !   ----------------------------------------------------------------
309           !   Schema de Frederic Hourdin
310           !   ----------------------------------------------------------------
311        else if(iadv(iq).eq.12) then
312           stop 'advtrac : schema non parallelise'
313           !            Pas de temps adaptatif
314           call adaptdt(iadv(iq),dtbon,n,pbarug,massem)
315           if (n.GT.1) then
316              write(*,*) 'WARNING horizontal dt=',dtbon,'dtvr=', &
317                   dtvr,'n=',n
318           endif
319           do indice=1,n
320              call advn(q(1,1,iq),massem,wg,pbarug,pbarvg,dtbon,1)
321           end do
322        else if(iadv(iq).eq.13) then
323           stop 'advtrac : schema non parallelise'
324           !            Pas de temps adaptatif
325           call adaptdt(iadv(iq),dtbon,n,pbarug,massem)
326           if (n.GT.1) then
327              write(*,*) 'WARNING horizontal dt=',dtbon,'dtvr=', &
328                   dtvr,'n=',n
329           endif
330           do indice=1,n
331              call advn(q(1,1,iq),massem,wg,pbarug,pbarvg,dtbon,2)
332           end do
333           !   ----------------------------------------------------------------
334           !   Schema de pente SLOPES
335           !   ----------------------------------------------------------------
336        else if (iadv(iq).eq.20) then
337           stop 'advtrac : schema non parallelise'
338
339           call pentes_ini (q(1,1,iq),wg,massem,pbarug,pbarvg,0)
340
341           !   ----------------------------------------------------------------
342           !   Schema de Prather
343           !   ----------------------------------------------------------------
344        else if (iadv(iq).eq.30) then
345           stop 'advtrac : schema non parallelise'
346           !            Pas de temps adaptatif
347           call adaptdt(iadv(iq),dtbon,n,pbarug,massem)
348           if (n.GT.1) then
349              write(*,*) 'WARNING horizontal dt=',dtbon,'dtvr=', &
350                   dtvr,'n=',n
351           endif
352           call  prather(q(1,1,iq),wg,massem,pbarug,pbarvg, &
353                n,dtbon)
354           !   ----------------------------------------------------------------
355           !   Schemas PPM Lin et Rood
356           !   ----------------------------------------------------------------
357        else if (iadv(iq).eq.11.OR.(iadv(iq).GE.16.AND. &
358             iadv(iq).LE.18)) then
359
360           stop 'advtrac : schema non parallelise'
361
362           !        Test sur le flux horizontal
363           !        Pas de temps adaptatif
364           call adaptdt(iadv(iq),dtbon,n,pbarug,massem)
365           if (n.GT.1) then
366              write(*,*) 'WARNING horizontal dt=',dtbon,'dtvr=', &
367                   dtvr,'n=',n
368           endif
369           !        Test sur le flux vertical
370           CFLmaxz=0.
371           do l=2,llm
372              do ij=iip2,ip1jm
373                 aaa=wg(ij,l)*dtvr/massem(ij,l)
374                 CFLmaxz=max(CFLmaxz,aaa)
375                 bbb=-wg(ij,l)*dtvr/massem(ij,l-1)
376                 CFLmaxz=max(CFLmaxz,bbb)
377              enddo
378           enddo
379           if (CFLmaxz.GE.1) then
380              write(*,*) 'WARNING vertical','CFLmaxz=', CFLmaxz
381           endif
382
383           !-----------------------------------------------------------
384           !        Ss-prg interface LMDZ.4->PPM3d
385           !-----------------------------------------------------------
386
387           call interpre(q(1,1,iq),qppm(1,1,iq),wg,fluxwppm,massem, &
388                apppm,bpppm,massebx,masseby,pbarug,pbarvg, &
389                unatppm,vnatppm,psppm)
390
391           do indice=1,n
392              !----------------------------------------------------------------
393              !                         VL (version PPM) horiz. et PPM vert.
394              !----------------------------------------------------------------
395              if (iadv(iq).eq.11) then
396                 !                  Ss-prg PPM3d de Lin
397                 call ppm3d(1,qppm(1,1,iq), &
398                      psppm,psppm, &
399                      unatppm,vnatppm,fluxwppm,dtbon,2,2,2,1, &
400                      iim,jjp1,2,llm,apppm,bpppm,0.01,6400000, &
401                      fill,dum,220.)
402
403                 !-------------------------------------------------------------
404                 !                           Monotonic PPM
405                 !-------------------------------------------------------------
406              else if (iadv(iq).eq.16) then
407                 !                  Ss-prg PPM3d de Lin
408                 call ppm3d(1,qppm(1,1,iq), &
409                      psppm,psppm, &
410                      unatppm,vnatppm,fluxwppm,dtbon,3,3,3,1, &
411                      iim,jjp1,2,llm,apppm,bpppm,0.01,6400000, &
412                      fill,dum,220.)
413                 !-------------------------------------------------------------
414
415                 !-------------------------------------------------------------
416                 !                           Semi Monotonic PPM
417                 !-------------------------------------------------------------
418              else if (iadv(iq).eq.17) then
419                 !                  Ss-prg PPM3d de Lin
420                 call ppm3d(1,qppm(1,1,iq), &
421                      psppm,psppm, &
422                      unatppm,vnatppm,fluxwppm,dtbon,4,4,4,1, &
423                      iim,jjp1,2,llm,apppm,bpppm,0.01,6400000, &
424                      fill,dum,220.)
425                 !-------------------------------------------------------------
426
427                 !-------------------------------------------------------------
428                 !                         Positive Definite PPM
429                 !-------------------------------------------------------------
430              else if (iadv(iq).eq.18) then
431                 !                  Ss-prg PPM3d de Lin
432                 call ppm3d(1,qppm(1,1,iq), &
433                      psppm,psppm, &
434                      unatppm,vnatppm,fluxwppm,dtbon,5,5,5,1, &
435                      iim,jjp1,2,llm,apppm,bpppm,0.01,6400000, &
436                      fill,dum,220.)
437                 !-------------------------------------------------------------
438              endif
439           enddo
440           !-----------------------------------------------------------------
441           !               Ss-prg interface PPM3d-LMDZ.4
442           !-----------------------------------------------------------------
443           call interpost(q(1,1,iq),qppm(1,1,iq))
444        endif
445        !----------------------------------------------------------------------
446
447        !-----------------------------------------------------------------
448        ! On impose une seule valeur du traceur au pôle Sud j=jjm+1=jjp1
449        ! et Nord j=1
450        !-----------------------------------------------------------------
451
452        !                  call traceurpole(q(1,1,iq),massem)
453
454        ! calcul du temps cpu pour un schema donne
455
456        !                  call clock(t_final)
457        !ym                  tps_cpu=t_final-t_initial
458        !ym                  cpuadv(iq)=cpuadv(iq)+tps_cpu
459
460     end DO
461
462!!! ATTENTION !!!!
4631234 CONTINUE
464!!! ATTENTION !!!! LE CODE REPREND ICI !!!!!!!!
465
466     !$OMP BARRIER
467
468     if (planet_type=="earth") then
469
470        ijb=ij_begin
471        ije=ij_end
472
473        !$OMP DO SCHEDULE(STATIC,OMP_CHUNK)     
474        DO l = 1, llm
475           DO ij = ijb, ije
476              finmasse(ij,l) =  p(ij,l) - p(ij,l+1)
477           ENDDO
478        ENDDO
479        !$OMP END DO
480
481        CALL qminimum_p( q, 2, finmasse )
482
483     endif ! of if (planet_type=="earth")
484
485     ! Ehouarn : try to fix tracer conservation after tracer advection
486     if (force_conserv_tracer) then
487       ijb=ij_begin
488       ije=ij_end
489       do iq=1,nqtot
490         call planetary_tracer_amount_from_mass_p(masse,q(:,:,iq), &
491                                     totaltracer_new(iq))
492         ratio=totaltracer_old(iq)/totaltracer_new(iq)
493         q(ijb:ije,1:llm,iq)=q(ijb:ije,1:llm,iq)*ratio
494       enddo
495     endif !of if (force_conserv_tracer)
496
497        !------------------------------------------------------------------
498        !   on reinitialise a zero les flux de masse cumules
499        !---------------------------------------------------
500        !          iadvtr=0
501
502        !$OMP MASTER
503        call VTe(VTadvection)
504        call stop_timer(timer_vanleer)
505        call VTb(VThallo)
506        !$OMP END MASTER
507
508
509        do j=1,nqtot
510           call Register_SwapFieldHallo(q(1,1,j),q(1,1,j),ip1jmp1,llm, &
511                jj_nb_caldyn,0,0,Request_vanleer)
512        enddo
513
514        call Register_SwapFieldHallo(flxw,flxw,ip1jmp1,llm, &
515             jj_nb_caldyn,0,0,Request_vanleer)
516
517        call SendRequest(Request_vanleer)
518        !$OMP BARRIER
519        call WaitRequest(Request_vanleer)     
520
521        !$OMP BARRIER
522        !$OMP MASTER
523        call SetDistrib(jj_nb_caldyn)
524        call VTe(VThallo)
525        call resume_timer(timer_caldyn)
526 !$OMP END MASTER
527 !$OMP BARRIER 
528        iadvtr=0
529  ENDIF ! if iadvtr.EQ.iapp_tracvl
530
531END SUBROUTINE advtrac_p
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.