| 1 | ! $Id: $ |
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| 2 | SUBROUTINE disvert_noterre |
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| 4 | c Auteur : F. Forget Y. Wanherdrick, P. Levan |
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| 5 | c Nouvelle version 100% Mars !! |
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| 6 | c On l'utilise aussi pour Venus et Titan, legerment modifiee. |
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| 8 | #ifdef CPP_IOIPSL |
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| 9 | use IOIPSL |
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| 10 | #else |
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| 11 | ! if not using IOIPSL, we still need to use (a local version of) getin |
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| 12 | use ioipsl_getincom |
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| 13 | #endif |
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| 14 | use mod_phys_lmdz_para, only : is_master |
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| 16 | IMPLICIT NONE |
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| 18 | #include "dimensions.h" |
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| 19 | #include "paramet.h" |
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| 20 | #include "comvert.h" |
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| 21 | #include "comconst.h" |
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| 22 | #include "logic.h" |
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| 23 | #include "iniprint.h" |
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| 24 | c |
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| 25 | c======================================================================= |
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| 26 | c Discretisation verticale en coordonnée hybride (ou sigma) |
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| 27 | c |
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| 28 | c======================================================================= |
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| 29 | c |
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| 30 | c declarations: |
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| 31 | c ------------- |
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| 32 | c |
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| 33 | c |
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| 34 | INTEGER l,ll |
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| 35 | REAL snorm |
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| 36 | REAL alpha,beta,gama,delta,deltaz |
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| 37 | real quoi,quand |
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| 38 | REAL zsig(llm),sig(llm+1) |
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| 39 | INTEGER np,ierr |
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| 40 | integer :: ierr1,ierr2,ierr3,ierr4 |
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| 41 | REAL x |
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| 42 | |
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| 43 | REAL SSUM |
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| 44 | EXTERNAL SSUM |
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| 45 | real newsig |
|---|
| 46 | REAL dz0,dz1,nhaut,sig1,esig,csig,zz |
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| 47 | real tt,rr,gg, prevz |
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| 48 | real s(llm),dsig(llm) |
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| 49 | |
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| 50 | integer iz |
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| 51 | real z, ps,p |
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| 52 | character(len=*),parameter :: modname="disvert_noterre" |
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| 53 | |
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| 54 | c |
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| 55 | c----------------------------------------------------------------------- |
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| 56 | c |
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| 57 | ! Initializations: |
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| 58 | ! pi=2.*ASIN(1.) ! already done in iniconst |
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| 59 | |
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| 60 | hybrid=.true. ! default value for hybrid (ie: use hybrid coordinates) |
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| 61 | CALL getin('hybrid',hybrid) |
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| 62 | if (is_master) write(lunout,*) trim(modname),': hybrid=',hybrid |
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| 63 | |
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| 64 | ! Ouverture possible de fichiers typiquement E.T. |
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| 65 | |
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| 66 | open(99,file="esasig.def",status='old',form='formatted', |
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| 67 | s iostat=ierr2) |
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| 68 | if(ierr2.ne.0) then |
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| 69 | close(99) |
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| 70 | open(99,file="z2sig.def",status='old',form='formatted', |
|---|
| 71 | s iostat=ierr4) |
|---|
| 72 | endif |
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| 73 | |
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| 74 | c----------------------------------------------------------------------- |
|---|
| 75 | c cas 1 on lit les options dans esasig.def: |
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| 76 | c ---------------------------------------- |
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| 77 | |
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| 78 | IF(ierr2.eq.0) then |
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| 79 | |
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| 80 | c Lecture de esasig.def : |
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| 81 | c Systeme peu souple, mais qui respecte en theorie |
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| 82 | c La conservation de l'energie (conversion Energie potentielle |
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| 83 | c <-> energie cinetique, d'apres la note de Frederic Hourdin... |
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| 84 | |
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| 85 | if (is_master) write(lunout,*)'*****************************' |
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| 86 | if (is_master) write(lunout,*)'WARNING reading esasig.def' |
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| 87 | if (is_master) write(lunout,*)'*****************************' |
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| 88 | READ(99,*) scaleheight |
|---|
| 89 | READ(99,*) dz0 |
|---|
| 90 | READ(99,*) dz1 |
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| 91 | READ(99,*) nhaut |
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| 92 | CLOSE(99) |
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| 93 | |
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| 94 | dz0=dz0/scaleheight |
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| 95 | dz1=dz1/scaleheight |
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| 96 | |
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| 97 | sig1=(1.-dz1)/tanh(.5*(llm-1)/nhaut) |
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| 98 | |
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| 99 | esig=1. |
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| 100 | |
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| 101 | do l=1,20 |
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| 102 | esig=-log((1./sig1-1.)*exp(-dz0)/esig)/(llm-1.) |
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| 103 | enddo |
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| 104 | csig=(1./sig1-1.)/(exp(esig)-1.) |
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| 105 | |
|---|
| 106 | DO L = 2, llm |
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| 107 | zz=csig*(exp(esig*(l-1.))-1.) |
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| 108 | sig(l) =1./(1.+zz) |
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| 109 | & * tanh(.5*(llm+1-l)/nhaut) |
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| 110 | ENDDO |
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| 111 | sig(1)=1. |
|---|
| 112 | sig(llm+1)=0. |
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| 113 | quoi = 1. + 2.* kappa |
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| 114 | s( llm ) = 1. |
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| 115 | s(llm-1) = quoi |
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| 116 | IF( llm.gt.2 ) THEN |
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| 117 | DO ll = 2, llm-1 |
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| 118 | l = llm+1 - ll |
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| 119 | quand = sig(l+1)/ sig(l) |
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| 120 | s(l-1) = quoi * (1.-quand) * s(l) + quand * s(l+1) |
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| 121 | ENDDO |
|---|
| 122 | END IF |
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| 123 | c |
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| 124 | snorm=(1.-.5*sig(2)+kappa*(1.-sig(2)))*s(1)+.5*sig(2)*s(2) |
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| 125 | DO l = 1, llm |
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| 126 | s(l) = s(l)/ snorm |
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| 127 | ENDDO |
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| 128 | |
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| 129 | c----------------------------------------------------------------------- |
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| 130 | c cas 2 on lit les options dans z2sig.def: |
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| 131 | c ---------------------------------------- |
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| 132 | |
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| 133 | ELSE IF(ierr4.eq.0) then |
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| 134 | if (is_master) write(lunout,*)'****************************' |
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| 135 | if (is_master) write(lunout,*)'Reading z2sig.def' |
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| 136 | if (is_master) write(lunout,*)'****************************' |
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| 137 | |
|---|
| 138 | READ(99,*) scaleheight |
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| 139 | do l=1,llm |
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| 140 | read(99,*) zsig(l) |
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| 141 | end do |
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| 142 | CLOSE(99) |
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| 143 | |
|---|
| 144 | sig(1) =1 |
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| 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 |
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| 150 | |
|---|
| 151 | c----------------------------------------------------------------------- |
|---|
| 152 | ELSE |
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| 153 | write(lunout,*) 'didn t you forget something ??? ' |
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| 154 | write(lunout,*) 'We need file z2sig.def ! (OR esasig.def)' |
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| 155 | stop |
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| 156 | ENDIF |
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| 157 | c----------------------------------------------------------------------- |
|---|
| 158 | |
|---|
| 159 | DO l=1,llm |
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| 160 | nivsigs(l) = REAL(l) |
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| 161 | ENDDO |
|---|
| 162 | |
|---|
| 163 | DO l=1,llmp1 |
|---|
| 164 | nivsig(l)= REAL(l) |
|---|
| 165 | ENDDO |
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| 166 | |
|---|
| 167 | |
|---|
| 168 | c----------------------------------------------------------------------- |
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| 169 | c .... Calculs de ap(l) et de bp(l) .... |
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| 170 | c ......................................... |
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| 171 | c |
|---|
| 172 | c ..... pa et preff sont lus sur les fichiers start par dynetat0 ..... |
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| 173 | c----------------------------------------------------------------------- |
|---|
| 174 | c |
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| 175 | |
|---|
| 176 | if (hybrid) then ! use hybrid coordinates |
|---|
| 177 | if (is_master) write(lunout,*) "***************************" |
|---|
| 178 | if (is_master) write(lunout,*) "Using hybrid vertical", |
|---|
| 179 | & " coordinates" |
|---|
| 180 | if (is_master) write(lunout,*) |
|---|
| 181 | c Coordonnees hybrides avec mod |
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| 182 | DO l = 1, llm |
|---|
| 183 | |
|---|
| 184 | call sig_hybrid(sig(l),pa,preff,newsig) |
|---|
| 185 | bp(l) = EXP( 1. - 1./(newsig**2) ) |
|---|
| 186 | ap(l) = pa * (newsig - bp(l) ) |
|---|
| 187 | enddo |
|---|
| 188 | bp(llmp1) = 0. |
|---|
| 189 | ap(llmp1) = 0. |
|---|
| 190 | else ! use sigma coordinates |
|---|
| 191 | if (is_master) write(lunout,*) "***************************" |
|---|
| 192 | if (is_master) write(lunout,*) "Using sigma vertical", |
|---|
| 193 | & " coordinates" |
|---|
| 194 | if (is_master) write(lunout,*) |
|---|
| 195 | c Pour ne pas passer en coordonnees hybrides |
|---|
| 196 | DO l = 1, llm |
|---|
| 197 | ap(l) = 0. |
|---|
| 198 | bp(l) = sig(l) |
|---|
| 199 | ENDDO |
|---|
| 200 | ap(llmp1) = 0. |
|---|
| 201 | endif |
|---|
| 202 | |
|---|
| 203 | bp(llmp1) = 0. |
|---|
| 204 | |
|---|
| 205 | if (is_master) write(lunout,*) trim(modname),': BP ' |
|---|
| 206 | if (is_master) write(lunout,*) bp |
|---|
| 207 | if (is_master) write(lunout,*) trim(modname),': AP ' |
|---|
| 208 | if (is_master) write(lunout,*) ap |
|---|
| 209 | |
|---|
| 210 | c Calcul au milieu des couches : |
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| 211 | c WARNING : le choix de placer le milieu des couches au niveau de |
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| 212 | c pression intermédiaire est arbitraire et pourrait etre modifié. |
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| 213 | c Le calcul du niveau pour la derniere couche |
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| 214 | c (on met la meme distance (en log pression) entre P(llm) |
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| 215 | c et P(llm -1) qu'entre P(llm-1) et P(llm-2) ) est |
|---|
| 216 | c Specifique. Ce choix est spécifié ici ET dans exner_milieu.F |
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| 217 | |
|---|
| 218 | DO l = 1, llm-1 |
|---|
| 219 | aps(l) = 0.5 *( ap(l) +ap(l+1)) |
|---|
| 220 | bps(l) = 0.5 *( bp(l) +bp(l+1)) |
|---|
| 221 | ENDDO |
|---|
| 222 | |
|---|
| 223 | if (hybrid) then |
|---|
| 224 | aps(llm) = aps(llm-1)**2 / aps(llm-2) |
|---|
| 225 | bps(llm) = 0.5*(bp(llm) + bp(llm+1)) |
|---|
| 226 | else |
|---|
| 227 | bps(llm) = bps(llm-1)**2 / bps(llm-2) |
|---|
| 228 | aps(llm) = 0. |
|---|
| 229 | end if |
|---|
| 230 | |
|---|
| 231 | if (is_master) write(lunout,*) trim(modname),': BPs ' |
|---|
| 232 | if (is_master) write(lunout,*) bps |
|---|
| 233 | if (is_master) write(lunout,*) trim(modname),': APs' |
|---|
| 234 | if (is_master) write(lunout,*) aps |
|---|
| 235 | |
|---|
| 236 | DO l = 1, llm |
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| 237 | presnivs(l) = aps(l)+bps(l)*preff |
|---|
| 238 | pseudoalt(l) = -scaleheight*log(presnivs(l)/preff) |
|---|
| 239 | ENDDO |
|---|
| 240 | |
|---|
| 241 | if (is_master) write(lunout,*)trim(modname),' : PRESNIVS' |
|---|
| 242 | if (is_master) write(lunout,*)presnivs |
|---|
| 243 | if (is_master) write(lunout,*)'Pseudo altitude of Presnivs : ', |
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| 244 | & '(for a scale height of ',scaleheight,' km)' |
|---|
| 245 | if (is_master) write(lunout,*)pseudoalt |
|---|
| 246 | |
|---|
| 247 | c -------------------------------------------------- |
|---|
| 248 | c This can be used to plot the vertical discretization |
|---|
| 249 | c (> xmgrace -nxy testhybrid.tab ) |
|---|
| 250 | c -------------------------------------------------- |
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| 251 | c open (53,file='testhybrid.tab') |
|---|
| 252 | c scaleheight=15.5 |
|---|
| 253 | c do iz=0,34 |
|---|
| 254 | c z = -5 + min(iz,34-iz) |
|---|
| 255 | c approximation of scale height for Venus |
|---|
| 256 | c scaleheight = 15.5 - z/55.*10. |
|---|
| 257 | c ps = preff*exp(-z/scaleheight) |
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| 258 | c zsig(1)= -scaleheight*log((aps(1) + bps(1)*ps)/preff) |
|---|
| 259 | c do l=2,llm |
|---|
| 260 | c approximation of scale height for Venus |
|---|
| 261 | c if (zsig(l-1).le.55.) then |
|---|
| 262 | c scaleheight = 15.5 - zsig(l-1)/55.*10. |
|---|
| 263 | c else |
|---|
| 264 | c scaleheight = 5.5 - (zsig(l-1)-55.)/35.*2. |
|---|
| 265 | c endif |
|---|
| 266 | c zsig(l)= zsig(l-1)-scaleheight* |
|---|
| 267 | c . log((aps(l) + bps(l)*ps)/(aps(l-1) + bps(l-1)*ps)) |
|---|
| 268 | c end do |
|---|
| 269 | c write(53,'(I3,50F10.5)') iz, zsig |
|---|
| 270 | c end do |
|---|
| 271 | c close(53) |
|---|
| 272 | c -------------------------------------------------- |
|---|
| 273 | |
|---|
| 274 | |
|---|
| 275 | RETURN |
|---|
| 276 | END |
|---|
| 277 | |
|---|
| 278 | c ************************************************************ |
|---|
| 279 | subroutine sig_hybrid(sig,pa,preff,newsig) |
|---|
| 280 | c ---------------------------------------------- |
|---|
| 281 | c Subroutine utilisee pour calculer des valeurs de sigma modifie |
|---|
| 282 | c pour conserver les coordonnees verticales decrites dans |
|---|
| 283 | c esasig.def/z2sig.def lors du passage en coordonnees hybrides |
|---|
| 284 | c F. Forget 2002 |
|---|
| 285 | c Connaissant sig (niveaux "sigma" ou on veut mettre les couches) |
|---|
| 286 | c L'objectif est de calculer newsig telle que |
|---|
| 287 | c (1 -pa/preff)*exp(1-1./newsig**2)+(pa/preff)*newsig = sig |
|---|
| 288 | c Cela ne se résoud pas analytiquement: |
|---|
| 289 | c => on résoud par iterration bourrine |
|---|
| 290 | c ---------------------------------------------- |
|---|
| 291 | c Information : where exp(1-1./x**2) become << x |
|---|
| 292 | c x exp(1-1./x**2) /x |
|---|
| 293 | c 1 1 |
|---|
| 294 | c 0.68 0.5 |
|---|
| 295 | c 0.5 1.E-1 |
|---|
| 296 | c 0.391 1.E-2 |
|---|
| 297 | c 0.333 1.E-3 |
|---|
| 298 | c 0.295 1.E-4 |
|---|
| 299 | c 0.269 1.E-5 |
|---|
| 300 | c 0.248 1.E-6 |
|---|
| 301 | c => on peut utiliser newsig = sig*preff/pa si sig*preff/pa < 0.25 |
|---|
| 302 | |
|---|
| 303 | |
|---|
| 304 | implicit none |
|---|
| 305 | real x1, x2, sig,pa,preff, newsig, F |
|---|
| 306 | integer j |
|---|
| 307 | |
|---|
| 308 | newsig = sig |
|---|
| 309 | x1=0 |
|---|
| 310 | x2=1 |
|---|
| 311 | if (sig.ge.1) then |
|---|
| 312 | newsig= sig |
|---|
| 313 | else if (sig*preff/pa.ge.0.25) then |
|---|
| 314 | DO J=1,9999 ! nombre d''iteration max |
|---|
| 315 | F=((1 -pa/preff)*exp(1-1./newsig**2)+(pa/preff)*newsig)/sig |
|---|
| 316 | c write(0,*) J, ' newsig =', newsig, ' F= ', F |
|---|
| 317 | if (F.gt.1) then |
|---|
| 318 | X2 = newsig |
|---|
| 319 | newsig=(X1+newsig)*0.5 |
|---|
| 320 | else |
|---|
| 321 | X1 = newsig |
|---|
| 322 | newsig=(X2+newsig)*0.5 |
|---|
| 323 | end if |
|---|
| 324 | c Test : on arete lorsque on approxime sig à moins de 0.01 m près |
|---|
| 325 | c (en pseudo altitude) : |
|---|
| 326 | IF(abs(10.*log(F)).LT.1.E-5) goto 999 |
|---|
| 327 | END DO |
|---|
| 328 | else ! if (sig*preff/pa.le.0.25) then |
|---|
| 329 | newsig= sig*preff/pa |
|---|
| 330 | end if |
|---|
| 331 | 999 continue |
|---|
| 332 | Return |
|---|
| 333 | END |
|---|
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