1 | ! |
---|
2 | ! $Header: /home/cvsroot/LMDZ4/libf/phylmd/diagphy.F,v 1.1.1.1 2004/05/19 12:53:08 lmdzadmin Exp $ |
---|
3 | ! |
---|
4 | SUBROUTINE diagphy(airephy,tit,iprt |
---|
5 | $ , tops, topl, sols, soll, sens |
---|
6 | $ , evap, rain_fall, snow_fall, ts |
---|
7 | $ , d_etp_tot, d_qt_tot, d_ec_tot |
---|
8 | $ , fs_bound, fq_bound) |
---|
9 | |
---|
10 | ! ATTENTION !! PAS DU TOUT A JOUR POUR VENUS OU TITAN... |
---|
11 | |
---|
12 | C====================================================================== |
---|
13 | C |
---|
14 | C Purpose: |
---|
15 | C Compute the thermal flux and the watter mass flux at the atmosphere |
---|
16 | c boundaries. Print them and also the atmospheric enthalpy change and |
---|
17 | C the atmospheric mass change. |
---|
18 | C |
---|
19 | C Arguments: |
---|
20 | C airephy-------input-R- grid area |
---|
21 | C tit---------input-A15- Comment to be added in PRINT (CHARACTER*15) |
---|
22 | C iprt--------input-I- PRINT level ( <=0 : no PRINT) |
---|
23 | C tops(klon)--input-R- SW rad. at TOA (W/m2), positive up. |
---|
24 | C topl(klon)--input-R- LW rad. at TOA (W/m2), positive down |
---|
25 | C sols(klon)--input-R- Net SW flux above surface (W/m2), positive up |
---|
26 | C (i.e. -1 * flux absorbed by the surface) |
---|
27 | C soll(klon)--input-R- Net LW flux above surface (W/m2), positive up |
---|
28 | C (i.e. flux emited - flux absorbed by the surface) |
---|
29 | C sens(klon)--input-R- Sensible Flux at surface (W/m2), positive down |
---|
30 | C evap(klon)--input-R- Evaporation + sublimation watter vapour mass flux |
---|
31 | C (kg/m2/s), positive up |
---|
32 | C rain_fall(klon) |
---|
33 | C --input-R- Liquid watter mass flux (kg/m2/s), positive down |
---|
34 | C snow_fall(klon) |
---|
35 | C --input-R- Solid watter mass flux (kg/m2/s), positive down |
---|
36 | C ts(klon)----input-R- Surface temperature (K) |
---|
37 | C d_etp_tot---input-R- Heat flux equivalent to atmospheric enthalpy |
---|
38 | C change (W/m2) |
---|
39 | C d_qt_tot----input-R- Mass flux equivalent to atmospheric watter mass |
---|
40 | C change (kg/m2/s) |
---|
41 | C d_ec_tot----input-R- Flux equivalent to atmospheric cinetic energy |
---|
42 | C change (W/m2) |
---|
43 | C |
---|
44 | C fs_bound---output-R- Thermal flux at the atmosphere boundaries (W/m2) |
---|
45 | C fq_bound---output-R- Watter mass flux at the atmosphere boundaries (kg/m2/s) |
---|
46 | C |
---|
47 | C J.L. Dufresne, July 2002 |
---|
48 | C====================================================================== |
---|
49 | C |
---|
50 | use dimphy |
---|
51 | implicit none |
---|
52 | |
---|
53 | #include "dimensions.h" |
---|
54 | #include "YOMCST.h" |
---|
55 | C |
---|
56 | C Input variables |
---|
57 | real airephy(klon) |
---|
58 | CHARACTER*15 tit |
---|
59 | INTEGER iprt |
---|
60 | real tops(klon),topl(klon),sols(klon),soll(klon) |
---|
61 | real sens(klon),evap(klon),rain_fall(klon),snow_fall(klon) |
---|
62 | REAL ts(klon) |
---|
63 | REAL d_etp_tot, d_qt_tot, d_ec_tot |
---|
64 | c Output variables |
---|
65 | REAL fs_bound, fq_bound |
---|
66 | C |
---|
67 | C Local variables |
---|
68 | real stops,stopl,ssols,ssoll |
---|
69 | real ssens,sfront,slat |
---|
70 | real airetot, zcpvap, zcwat, zcice |
---|
71 | REAL rain_fall_tot, snow_fall_tot, evap_tot |
---|
72 | C |
---|
73 | integer i |
---|
74 | C |
---|
75 | integer pas |
---|
76 | save pas |
---|
77 | data pas/0/ |
---|
78 | C |
---|
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 | C |
---|
91 | C Pour les chaleur specifiques de la vapeur d'eau, de l'eau et de |
---|
92 | C la glace, on travaille par difference a la chaleur specifique de l' |
---|
93 | c air sec. En effet, comme on travaille a niveau de pression donne, |
---|
94 | C toute variation de la masse d'un constituant est totalement |
---|
95 | c compense par une variation de masse d'air. |
---|
96 | C |
---|
97 | zcpvap=RCPV-RCPD |
---|
98 | zcwat=RCW-RCPD |
---|
99 | zcice=RCS-RCPD |
---|
100 | C |
---|
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 |
---|
108 | $ + ( evap(i)*zcpvap-rain_fall(i)*zcwat-snow_fall(i)*zcice |
---|
109 | $ ) *ts(i) *airephy(i) |
---|
110 | evap_tot = evap_tot + evap(i)*airephy(i) |
---|
111 | rain_fall_tot = rain_fall_tot + rain_fall(i)*airephy(i) |
---|
112 | snow_fall_tot = snow_fall_tot + snow_fall(i)*airephy(i) |
---|
113 | airetot=airetot+airephy(i) |
---|
114 | enddo |
---|
115 | stops=stops/airetot |
---|
116 | stopl=stopl/airetot |
---|
117 | ssols=ssols/airetot |
---|
118 | ssoll=ssoll/airetot |
---|
119 | ssens=ssens/airetot |
---|
120 | sfront = sfront/airetot |
---|
121 | evap_tot = evap_tot /airetot |
---|
122 | rain_fall_tot = rain_fall_tot/airetot |
---|
123 | snow_fall_tot = snow_fall_tot/airetot |
---|
124 | C |
---|
125 | slat = RLVTT * rain_fall_tot + RLSTT * snow_fall_tot |
---|
126 | C Heat flux at atm. boundaries |
---|
127 | fs_bound = stops-stopl - (ssols+ssoll)+ssens+sfront |
---|
128 | $ + slat |
---|
129 | C Watter flux at atm. boundaries |
---|
130 | fq_bound = evap_tot - rain_fall_tot -snow_fall_tot |
---|
131 | C |
---|
132 | IF (iprt.ge.1) write(6,6666) |
---|
133 | $ tit, pas, fs_bound, d_etp_tot, fq_bound, d_qt_tot |
---|
134 | C |
---|
135 | IF (iprt.ge.1) write(6,6668) |
---|
136 | $ tit, pas, d_etp_tot+d_ec_tot-fs_bound, d_qt_tot-fq_bound |
---|
137 | C |
---|
138 | IF (iprt.ge.2) write(6,6667) |
---|
139 | $ tit, pas, stops,stopl,ssols,ssoll,ssens,slat,evap_tot |
---|
140 | $ ,rain_fall_tot+snow_fall_tot |
---|
141 | |
---|
142 | return |
---|
143 | |
---|
144 | 6666 format('Phys. Flux Budget ',a15,1i6,x,2(f10.2,x),2(1pE13.5)) |
---|
145 | 6667 format('Phys. Boundary Flux ',a15,1i6,x,6(f10.2,x),2(1pE13.5)) |
---|
146 | 6668 format('Phys. Total Budget ',a15,1i6,x,f10.2,2(1pE13.5)) |
---|
147 | |
---|
148 | end |
---|
149 | |
---|
150 | C====================================================================== |
---|
151 | SUBROUTINE diagetpq(airephy,tit,iprt,idiag,idiag2,dtime |
---|
152 | e ,t,q,ql,qs,u,v,paprs,pplay |
---|
153 | s , d_h_vcol, d_qt, d_qw, d_ql, d_qs, d_ec) |
---|
154 | C====================================================================== |
---|
155 | C |
---|
156 | C Purpose: |
---|
157 | C Calcul la difference d'enthalpie et de masse d'eau entre 2 appels, |
---|
158 | C et calcul le flux de chaleur et le flux d'eau necessaire a ces |
---|
159 | C changements. Ces valeurs sont moyennees sur la surface de tout |
---|
160 | C le globe et sont exprime en W/2 et kg/s/m2 |
---|
161 | C Outil pour diagnostiquer la conservation de l'energie |
---|
162 | C et de la masse dans la physique. Suppose que les niveau de |
---|
163 | c pression entre couche ne varie pas entre 2 appels. |
---|
164 | C |
---|
165 | C Plusieurs de ces diagnostics peuvent etre fait en parallele: les |
---|
166 | c bilans sont sauvegardes dans des tableaux indices. On parlera |
---|
167 | C "d'indice de diagnostic" |
---|
168 | c |
---|
169 | C |
---|
170 | c====================================================================== |
---|
171 | C Arguments: |
---|
172 | C airephy-------input-R- grid area |
---|
173 | C tit-----imput-A15- Comment added in PRINT (CHARACTER*15) |
---|
174 | C iprt----input-I- PRINT level ( <=1 : no PRINT) |
---|
175 | C idiag---input-I- indice dans lequel sera range les nouveaux |
---|
176 | C bilans d' entalpie et de masse |
---|
177 | C idiag2--input-I-les nouveaux bilans d'entalpie et de masse |
---|
178 | C sont compare au bilan de d'enthalpie de masse de |
---|
179 | C l'indice numero idiag2 |
---|
180 | C Cas parriculier : si idiag2=0, pas de comparaison, on |
---|
181 | c sort directement les bilans d'enthalpie et de masse |
---|
182 | C dtime----input-R- time step (s) |
---|
183 | c t--------input-R- temperature (K) |
---|
184 | c q--------input-R- vapeur d'eau (kg/kg) |
---|
185 | c ql-------input-R- liquid watter (kg/kg) |
---|
186 | c qs-------input-R- solid watter (kg/kg) |
---|
187 | c u--------input-R- vitesse u |
---|
188 | c v--------input-R- vitesse v |
---|
189 | c paprs----input-R- pression a intercouche (Pa) |
---|
190 | c pplay----input-R- pression au milieu de couche (Pa) |
---|
191 | c |
---|
192 | C the following total value are computed by UNIT of earth surface |
---|
193 | C |
---|
194 | C d_h_vcol--output-R- Heat flux (W/m2) define as the Enthalpy |
---|
195 | c change (J/m2) during one time step (dtime) for the whole |
---|
196 | C atmosphere (air, watter vapour, liquid and solid) |
---|
197 | C d_qt------output-R- total water mass flux (kg/m2/s) defined as the |
---|
198 | C total watter (kg/m2) change during one time step (dtime), |
---|
199 | C d_qw------output-R- same, for the watter vapour only (kg/m2/s) |
---|
200 | C d_ql------output-R- same, for the liquid watter only (kg/m2/s) |
---|
201 | C d_qs------output-R- same, for the solid watter only (kg/m2/s) |
---|
202 | C d_ec------output-R- Cinetic Energy Budget (W/m2) for vertical air column |
---|
203 | C |
---|
204 | C other (COMMON...) |
---|
205 | C RCPD, RCPV, .... |
---|
206 | C |
---|
207 | C J.L. Dufresne, July 2002 |
---|
208 | c====================================================================== |
---|
209 | |
---|
210 | use dimphy |
---|
211 | use cpdet_mod, only: cpdet |
---|
212 | IMPLICIT NONE |
---|
213 | C |
---|
214 | #include "dimensions.h" |
---|
215 | #include "YOMCST.h" |
---|
216 | C |
---|
217 | c Input variables |
---|
218 | real airephy(klon) |
---|
219 | CHARACTER*15 tit |
---|
220 | INTEGER iprt,idiag, idiag2 |
---|
221 | REAL dtime |
---|
222 | REAL t(klon,klev), q(klon,klev), ql(klon,klev), qs(klon,klev) |
---|
223 | REAL u(klon,klev), v(klon,klev) |
---|
224 | REAL paprs(klon,klev+1), pplay(klon,klev) |
---|
225 | c Output variables |
---|
226 | REAL d_h_vcol, d_qt, d_qw, d_ql, d_qs, d_ec |
---|
227 | C |
---|
228 | C Local variables |
---|
229 | c |
---|
230 | REAL h_vcol_tot, h_dair_tot, h_qw_tot, h_ql_tot |
---|
231 | . , h_qs_tot, qw_tot, ql_tot, qs_tot , ec_tot |
---|
232 | c h_vcol_tot-- total enthalpy of vertical air column |
---|
233 | C (air with watter vapour, liquid and solid) (J/m2) |
---|
234 | c h_dair_tot-- total enthalpy of dry air (J/m2) |
---|
235 | c h_qw_tot---- total enthalpy of watter vapour (J/m2) |
---|
236 | c h_ql_tot---- total enthalpy of liquid watter (J/m2) |
---|
237 | c h_qs_tot---- total enthalpy of solid watter (J/m2) |
---|
238 | c qw_tot------ total mass of watter vapour (kg/m2) |
---|
239 | c ql_tot------ total mass of liquid watter (kg/m2) |
---|
240 | c qs_tot------ total mass of solid watter (kg/m2) |
---|
241 | c ec_tot------ total cinetic energy (kg/m2) |
---|
242 | C |
---|
243 | REAL zairm(klon,klev) ! layer air mass (kg/m2) |
---|
244 | REAL zqw_col(klon) |
---|
245 | REAL zql_col(klon) |
---|
246 | REAL zqs_col(klon) |
---|
247 | REAL zec_col(klon) |
---|
248 | REAL zh_dair_col(klon) |
---|
249 | REAL zh_qw_col(klon), zh_ql_col(klon), zh_qs_col(klon) |
---|
250 | C |
---|
251 | REAL d_h_dair, d_h_qw, d_h_ql, d_h_qs |
---|
252 | C |
---|
253 | REAL airetot, zcpvap, zcwat, zcice |
---|
254 | C |
---|
255 | INTEGER i, k |
---|
256 | C |
---|
257 | INTEGER ndiag ! max number of diagnostic in parallel |
---|
258 | PARAMETER (ndiag=10) |
---|
259 | integer pas(ndiag) |
---|
260 | save pas |
---|
261 | data pas/ndiag*0/ |
---|
262 | C |
---|
263 | REAL h_vcol_pre(ndiag), h_dair_pre(ndiag), h_qw_pre(ndiag) |
---|
264 | $ , h_ql_pre(ndiag), h_qs_pre(ndiag), qw_pre(ndiag) |
---|
265 | $ , ql_pre(ndiag), qs_pre(ndiag) , ec_pre(ndiag) |
---|
266 | SAVE h_vcol_pre, h_dair_pre, h_qw_pre, h_ql_pre |
---|
267 | $ , h_qs_pre, qw_pre, ql_pre, qs_pre , ec_pre |
---|
268 | |
---|
269 | c====================================================================== |
---|
270 | C |
---|
271 | DO k = 1, klev |
---|
272 | DO i = 1, klon |
---|
273 | C layer air mass |
---|
274 | zairm(i,k) = (paprs(i,k)-paprs(i,k+1))/RG |
---|
275 | ENDDO |
---|
276 | END DO |
---|
277 | C |
---|
278 | C Reset variables |
---|
279 | DO i = 1, klon |
---|
280 | zqw_col(i)=0. |
---|
281 | zql_col(i)=0. |
---|
282 | zqs_col(i)=0. |
---|
283 | zec_col(i) = 0. |
---|
284 | zh_dair_col(i) = 0. |
---|
285 | zh_qw_col(i) = 0. |
---|
286 | zh_ql_col(i) = 0. |
---|
287 | zh_qs_col(i) = 0. |
---|
288 | ENDDO |
---|
289 | C |
---|
290 | zcpvap=RCPV |
---|
291 | zcwat=RCW |
---|
292 | zcice=RCS |
---|
293 | C |
---|
294 | C Compute vertical sum for each atmospheric column |
---|
295 | C ================================================ |
---|
296 | DO k = 1, klev |
---|
297 | DO i = 1, klon |
---|
298 | C Watter mass |
---|
299 | zqw_col(i) = zqw_col(i) + q(i,k)*zairm(i,k) |
---|
300 | zql_col(i) = zql_col(i) + ql(i,k)*zairm(i,k) |
---|
301 | zqs_col(i) = zqs_col(i) + qs(i,k)*zairm(i,k) |
---|
302 | C Cinetic Energy |
---|
303 | zec_col(i) = zec_col(i) |
---|
304 | $ +0.5*(u(i,k)**2+v(i,k)**2)*zairm(i,k) |
---|
305 | C Air enthalpy |
---|
306 | ! ADAPTATION GCM POUR CP(T) |
---|
307 | zh_dair_col(i) = zh_dair_col(i) |
---|
308 | $ + cpdet(t(i,k))*(1.-q(i,k)-ql(i,k)-qs(i,k))*zairm(i,k)*t(i,k) |
---|
309 | zh_qw_col(i) = zh_qw_col(i) |
---|
310 | $ + zcpvap*q(i,k)*zairm(i,k)*t(i,k) |
---|
311 | zh_ql_col(i) = zh_ql_col(i) |
---|
312 | $ + zcwat*ql(i,k)*zairm(i,k)*t(i,k) |
---|
313 | $ - RLVTT*ql(i,k)*zairm(i,k) |
---|
314 | zh_qs_col(i) = zh_qs_col(i) |
---|
315 | $ + zcice*qs(i,k)*zairm(i,k)*t(i,k) |
---|
316 | $ - RLSTT*qs(i,k)*zairm(i,k) |
---|
317 | END DO |
---|
318 | ENDDO |
---|
319 | C |
---|
320 | C Mean over the planete surface |
---|
321 | C ============================= |
---|
322 | qw_tot = 0. |
---|
323 | ql_tot = 0. |
---|
324 | qs_tot = 0. |
---|
325 | ec_tot = 0. |
---|
326 | h_vcol_tot = 0. |
---|
327 | h_dair_tot = 0. |
---|
328 | h_qw_tot = 0. |
---|
329 | h_ql_tot = 0. |
---|
330 | h_qs_tot = 0. |
---|
331 | airetot=0. |
---|
332 | C |
---|
333 | do i=1,klon |
---|
334 | qw_tot = qw_tot + zqw_col(i)*airephy(i) |
---|
335 | ql_tot = ql_tot + zql_col(i)*airephy(i) |
---|
336 | qs_tot = qs_tot + zqs_col(i)*airephy(i) |
---|
337 | ec_tot = ec_tot + zec_col(i)*airephy(i) |
---|
338 | h_dair_tot = h_dair_tot + zh_dair_col(i)*airephy(i) |
---|
339 | h_qw_tot = h_qw_tot + zh_qw_col(i)*airephy(i) |
---|
340 | h_ql_tot = h_ql_tot + zh_ql_col(i)*airephy(i) |
---|
341 | h_qs_tot = h_qs_tot + zh_qs_col(i)*airephy(i) |
---|
342 | airetot=airetot+airephy(i) |
---|
343 | END DO |
---|
344 | C |
---|
345 | qw_tot = qw_tot/airetot |
---|
346 | ql_tot = ql_tot/airetot |
---|
347 | qs_tot = qs_tot/airetot |
---|
348 | ec_tot = ec_tot/airetot |
---|
349 | h_dair_tot = h_dair_tot/airetot |
---|
350 | h_qw_tot = h_qw_tot/airetot |
---|
351 | h_ql_tot = h_ql_tot/airetot |
---|
352 | h_qs_tot = h_qs_tot/airetot |
---|
353 | C |
---|
354 | h_vcol_tot = h_dair_tot+h_qw_tot+h_ql_tot+h_qs_tot |
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355 | c print*,'airetot=',airetot,' h_dair_tot=',h_dair_tot |
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356 | C |
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357 | C Compute the change of the atmospheric state compare to the one |
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358 | C stored in "idiag2", and convert it in flux. THis computation |
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359 | C is performed IF idiag2 /= 0 and IF it is not the first CALL |
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360 | c for "idiag" |
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361 | C =================================== |
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362 | C |
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363 | IF ( (idiag2.gt.0) .and. (pas(idiag2) .ne. 0) ) THEN |
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364 | d_h_vcol = (h_vcol_tot - h_vcol_pre(idiag2) )/dtime |
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365 | d_h_dair = (h_dair_tot- h_dair_pre(idiag2))/dtime |
---|
366 | d_h_qw = (h_qw_tot - h_qw_pre(idiag2) )/dtime |
---|
367 | d_h_ql = (h_ql_tot - h_ql_pre(idiag2) )/dtime |
---|
368 | d_h_qs = (h_qs_tot - h_qs_pre(idiag2) )/dtime |
---|
369 | d_qw = (qw_tot - qw_pre(idiag2) )/dtime |
---|
370 | d_ql = (ql_tot - ql_pre(idiag2) )/dtime |
---|
371 | d_qs = (qs_tot - qs_pre(idiag2) )/dtime |
---|
372 | d_ec = (ec_tot - ec_pre(idiag2) )/dtime |
---|
373 | d_qt = d_qw + d_ql + d_qs |
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374 | ELSE |
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375 | d_h_vcol = 0. |
---|
376 | d_h_dair = 0. |
---|
377 | d_h_qw = 0. |
---|
378 | d_h_ql = 0. |
---|
379 | d_h_qs = 0. |
---|
380 | d_qw = 0. |
---|
381 | d_ql = 0. |
---|
382 | d_qs = 0. |
---|
383 | d_ec = 0. |
---|
384 | d_qt = 0. |
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385 | ENDIF |
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386 | C |
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387 | IF (iprt.ge.2) THEN |
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388 | WRITE(6,9000) tit,pas(idiag),d_qt,d_qw,d_ql,d_qs |
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389 | 9000 format('Phys. Watter Mass Budget (kg/m2/s)',A15 |
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390 | $ ,1i6,10(1pE14.6)) |
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391 | WRITE(6,9001) tit,pas(idiag), d_h_vcol, h_vcol_tot/dtime |
---|
392 | 9001 format('Phys. Enthalpy Budget (W/m2) ',A15,1i6,10(E14.6,x)) |
---|
393 | WRITE(6,9002) tit,pas(idiag), d_ec |
---|
394 | 9002 format('Phys. Cinetic Energy Budget (W/m2) ',A15,1i6,10(F10.2)) |
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395 | END IF |
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396 | C |
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397 | C Store the new atmospheric state in "idiag" |
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398 | C |
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399 | pas(idiag)=pas(idiag)+1 |
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400 | h_vcol_pre(idiag) = h_vcol_tot |
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401 | h_dair_pre(idiag) = h_dair_tot |
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402 | h_qw_pre(idiag) = h_qw_tot |
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403 | h_ql_pre(idiag) = h_ql_tot |
---|
404 | h_qs_pre(idiag) = h_qs_tot |
---|
405 | qw_pre(idiag) = qw_tot |
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406 | ql_pre(idiag) = ql_tot |
---|
407 | qs_pre(idiag) = qs_tot |
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408 | ec_pre (idiag) = ec_tot |
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409 | C |
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410 | RETURN |
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411 | END |
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