| 1 | MODULE etat0_ncar_mod |
|---|
| 2 | USE icosa |
|---|
| 3 | PRIVATE |
|---|
| 4 | |
|---|
| 5 | REAL(rstd), PARAMETER :: h0=1. |
|---|
| 6 | REAL(rstd), PARAMETER :: lon0=3*pi/2 |
|---|
| 7 | REAL(rstd), PARAMETER :: lat0=0.0 |
|---|
| 8 | REAL(rstd), PARAMETER :: alpha=0.0 |
|---|
| 9 | REAL(rstd), PARAMETER :: R0 = radius*0.5 |
|---|
| 10 | REAL(rstd), PARAMETER :: lat1=0. |
|---|
| 11 | REAL(rstd), PARAMETER :: lat2=0. |
|---|
| 12 | REAL(rstd), PARAMETER :: lon1=pi/6 |
|---|
| 13 | REAL(rstd), PARAMETER :: lon2=-pi/6 |
|---|
| 14 | REAL(rstd), PARAMETER :: latc1=0. |
|---|
| 15 | REAL(rstd), PARAMETER :: latc2=0. |
|---|
| 16 | REAL(rstd), PARAMETER :: lonc1=5*pi/6 |
|---|
| 17 | REAL(rstd), PARAMETER :: lonc2=7*pi/6 |
|---|
| 18 | REAL(rstd), PARAMETER :: zt=1000.0 |
|---|
| 19 | REAL(rstd), PARAMETER :: rt=radius*0.5 |
|---|
| 20 | REAL(rstd), PARAMETER :: zc=5000.0 |
|---|
| 21 | REAL(rstd), PARAMETER :: ps0=100000.0 |
|---|
| 22 | REAL(rstd), PARAMETER :: T0=300 |
|---|
| 23 | REAL(rstd), PARAMETER :: R_d=287.0 |
|---|
| 24 | |
|---|
| 25 | PUBLIC etat0 |
|---|
| 26 | |
|---|
| 27 | CONTAINS |
|---|
| 28 | |
|---|
| 29 | SUBROUTINE etat0(f_ps,f_phis,f_theta_rhodz,f_u,f_q) |
|---|
| 30 | USE icosa |
|---|
| 31 | IMPLICIT NONE |
|---|
| 32 | TYPE(t_field),POINTER :: f_ps(:) |
|---|
| 33 | TYPE(t_field),POINTER :: f_phis(:) |
|---|
| 34 | TYPE(t_field),POINTER :: f_theta_rhodz(:) |
|---|
| 35 | TYPE(t_field),POINTER :: f_u(:) |
|---|
| 36 | TYPE(t_field),POINTER :: f_q(:) |
|---|
| 37 | |
|---|
| 38 | REAL(rstd),POINTER :: ps(:) |
|---|
| 39 | REAL(rstd),POINTER :: phis(:) |
|---|
| 40 | REAL(rstd),POINTER :: theta_rhodz(:,:) |
|---|
| 41 | REAL(rstd),POINTER :: u(:,:) |
|---|
| 42 | REAL(rstd),POINTER :: q(:,:,:) |
|---|
| 43 | INTEGER :: ind |
|---|
| 44 | |
|---|
| 45 | DO ind=1,ndomain |
|---|
| 46 | CALL swap_dimensions(ind) |
|---|
| 47 | CALL swap_geometry(ind) |
|---|
| 48 | ps=f_ps(ind) |
|---|
| 49 | phis=f_phis(ind) |
|---|
| 50 | theta_rhodz=f_theta_rhodz(ind) |
|---|
| 51 | u=f_u(ind) |
|---|
| 52 | q=f_q(ind) |
|---|
| 53 | CALL compute_etat0_ncar(ps, phis, theta_rhodz, u, q(:,:,1)) |
|---|
| 54 | ENDDO |
|---|
| 55 | |
|---|
| 56 | END SUBROUTINE etat0 |
|---|
| 57 | |
|---|
| 58 | SUBROUTINE compute_etat0_ncar(ps, phis, theta_rhodz, u, q) |
|---|
| 59 | USE icosa |
|---|
| 60 | USE disvert_mod |
|---|
| 61 | USE pression_mod |
|---|
| 62 | USE exner_mod |
|---|
| 63 | USE geopotential_mod |
|---|
| 64 | USE theta2theta_rhodz_mod |
|---|
| 65 | IMPLICIT NONE |
|---|
| 66 | REAL(rstd),INTENT(OUT) :: ps(iim*jjm) |
|---|
| 67 | REAL(rstd),INTENT(OUT) :: phis(iim*jjm) |
|---|
| 68 | REAL(rstd),INTENT(OUT) :: theta_rhodz(iim*jjm,llm) |
|---|
| 69 | REAL(rstd),INTENT(OUT) :: u(3*iim*jjm,llm) |
|---|
| 70 | REAL(rstd),INTENT(OUT) :: q(iim*jjm,llm) |
|---|
| 71 | |
|---|
| 72 | |
|---|
| 73 | REAL(rstd) :: qxt1(iim*jjm,llm) |
|---|
| 74 | REAL(rstd) :: lon, lat |
|---|
| 75 | REAL(rstd) ::dd1,dd2,dd1t1,dd1t2,dd2t1 |
|---|
| 76 | REAL(rstd) :: pr, zr(llm+1), zrl(llm) |
|---|
| 77 | REAL(rstd) :: rr1,rr2,bb,cc,aa,hmx |
|---|
| 78 | REAL(rstd) :: X2(3),X1(3) |
|---|
| 79 | INTEGER :: i,j,n,l |
|---|
| 80 | INTEGER :: testcase |
|---|
| 81 | |
|---|
| 82 | u = 0.0 ; phis = 0 ; theta_rhodz = 0 ; ps = ps0 |
|---|
| 83 | |
|---|
| 84 | DO l=1, llm+1 |
|---|
| 85 | pr = ap(l) + bp(l)*ps0 |
|---|
| 86 | zr(l) = -R_d*T0/g*log(pr/ps0) |
|---|
| 87 | ENDDO |
|---|
| 88 | |
|---|
| 89 | DO l=1, llm |
|---|
| 90 | zrl(l) = 0.5*(zr(l) + zr(l+1)) |
|---|
| 91 | END DO |
|---|
| 92 | |
|---|
| 93 | testcase=5 |
|---|
| 94 | CALL getin('ncar_test_case',testcase) |
|---|
| 95 | |
|---|
| 96 | SELECT CASE(testcase) |
|---|
| 97 | !--------------------------------------------- SINGLE COSINE BELL |
|---|
| 98 | CASE(0) |
|---|
| 99 | CALL cosine_bell_1(q) |
|---|
| 100 | |
|---|
| 101 | CASE(1) |
|---|
| 102 | CALL cosine_bell_2(q) |
|---|
| 103 | |
|---|
| 104 | CASE(2) |
|---|
| 105 | CALL cosine_bell_2(q) |
|---|
| 106 | DO l=1,llm |
|---|
| 107 | q(:,l)= 0.9 - 0.8*q(:,l)*q(:,l) |
|---|
| 108 | END DO |
|---|
| 109 | |
|---|
| 110 | CASE(3) |
|---|
| 111 | CALL slotted_cylinders(q) |
|---|
| 112 | |
|---|
| 113 | CASE(4) |
|---|
| 114 | CALL cosine_bell_2(qxt1) |
|---|
| 115 | DO l = 1,llm |
|---|
| 116 | q(:,l) = 0.9 - 0.8*qxt1(:,l)*qxt1(:,l) |
|---|
| 117 | END DO |
|---|
| 118 | q = q + qxt1 |
|---|
| 119 | CALL slotted_cylinders(qxt1) |
|---|
| 120 | q = q + qxt1 |
|---|
| 121 | q = 1. - q*0.3 |
|---|
| 122 | |
|---|
| 123 | CASE(5) ! hadley like meridional circulation |
|---|
| 124 | CALL hadleyq(q) |
|---|
| 125 | |
|---|
| 126 | CASE DEFAULT |
|---|
| 127 | PRINT*,"no such initial profile" |
|---|
| 128 | STOP |
|---|
| 129 | |
|---|
| 130 | END SELECT |
|---|
| 131 | |
|---|
| 132 | CONTAINS |
|---|
| 133 | |
|---|
| 134 | !====================================================================== |
|---|
| 135 | |
|---|
| 136 | SUBROUTINE cosine_bell_1(hx) |
|---|
| 137 | IMPLICIT NONE |
|---|
| 138 | REAL(rstd) :: hx(iim*jjm,llm) |
|---|
| 139 | |
|---|
| 140 | DO l=1,llm |
|---|
| 141 | DO j=jj_begin-1,jj_end+1 |
|---|
| 142 | DO i=ii_begin-1,ii_end+1 |
|---|
| 143 | n=(j-1)*iim+i |
|---|
| 144 | CALL xyz2lonlat(xyz_i(n,:),lon,lat) |
|---|
| 145 | CALL dist_lonlat(lon0,lat0,lon,lat,rr1) ! GC distance from center |
|---|
| 146 | rr1 = radius*rr1 |
|---|
| 147 | IF ( rr1 .LT. R0 ) then |
|---|
| 148 | hx(n,l)= 0.5*h0*(1+cos(pi*rr1/R0)) |
|---|
| 149 | ELSE |
|---|
| 150 | hx(n,l)=0.0 |
|---|
| 151 | END IF |
|---|
| 152 | END DO |
|---|
| 153 | END DO |
|---|
| 154 | END DO |
|---|
| 155 | |
|---|
| 156 | END SUBROUTINE cosine_bell_1 |
|---|
| 157 | |
|---|
| 158 | !============================================================================== |
|---|
| 159 | |
|---|
| 160 | SUBROUTINE cosine_bell_2(hx) |
|---|
| 161 | IMPLICIT NONE |
|---|
| 162 | REAL(rstd) :: hx(iim*jjm,llm) |
|---|
| 163 | |
|---|
| 164 | DO l=1,llm |
|---|
| 165 | DO j=jj_begin-1,jj_end+1 |
|---|
| 166 | DO i=ii_begin-1,ii_end+1 |
|---|
| 167 | n=(j-1)*iim+i |
|---|
| 168 | CALL xyz2lonlat(xyz_i(n,:),lon,lat) |
|---|
| 169 | CALL dist_lonlat(lonc1,latc1,lon,lat,rr1) ! GC distance from center |
|---|
| 170 | rr1 = radius*rr1 |
|---|
| 171 | CALL dist_lonlat(lonc2,latc2,lon,lat,rr2) ! GC distance from center |
|---|
| 172 | rr2 = radius*rr2 |
|---|
| 173 | dd1t1 = rr1/rt |
|---|
| 174 | dd1t1 = dd1t1*dd1t1 |
|---|
| 175 | dd1t2 = (zrl(l) - zc)/zt |
|---|
| 176 | dd1t2 = dd1t2*dd1t2 |
|---|
| 177 | dd1 = dd1t1 + dd1t2 |
|---|
| 178 | dd1 = Min(1.0,dd1) |
|---|
| 179 | dd2t1 = rr2/rt |
|---|
| 180 | dd2t1 = dd2t1*dd2t1 |
|---|
| 181 | dd2 = dd2t1 + dd1t2 |
|---|
| 182 | dd2 = Min(1.0,dd2) |
|---|
| 183 | hx(n,l)= 0.5*(1. + cos(pi*dd1))+0.5*(1.+cos(pi*dd2)) |
|---|
| 184 | END DO |
|---|
| 185 | END DO |
|---|
| 186 | END DO |
|---|
| 187 | |
|---|
| 188 | END SUBROUTINE cosine_bell_2 |
|---|
| 189 | |
|---|
| 190 | !============================================================================= |
|---|
| 191 | |
|---|
| 192 | SUBROUTINE slotted_cylinders(hx) |
|---|
| 193 | IMPLICIT NONE |
|---|
| 194 | REAL(rstd) :: hx(iim*jjm,llm) |
|---|
| 195 | |
|---|
| 196 | DO l=1,llm |
|---|
| 197 | DO j=jj_begin-1,jj_end+1 |
|---|
| 198 | DO i=ii_begin-1,ii_end+1 |
|---|
| 199 | n=(j-1)*iim+i |
|---|
| 200 | CALL xyz2lonlat(xyz_i(n,:),lon,lat) |
|---|
| 201 | CALL dist_lonlat(lonc1,latc1,lon,lat,rr1) ! GC distance from center |
|---|
| 202 | rr1 = radius*rr1 |
|---|
| 203 | CALL dist_lonlat(lonc2,latc2,lon,lat,rr2) ! GC distance from center |
|---|
| 204 | rr2 = radius*rr2 |
|---|
| 205 | dd1t1 = rr1/rt |
|---|
| 206 | dd1t1 = dd1t1*dd1t1 |
|---|
| 207 | dd1t2 = (zrl(l) - zc)/zt |
|---|
| 208 | dd1t2 = dd1t2*dd1t2 |
|---|
| 209 | dd1 = dd1t1 + dd1t2 |
|---|
| 210 | dd2t1 = rr2/rt |
|---|
| 211 | dd2t1 = dd2t1*dd2t1 |
|---|
| 212 | dd2 = dd2t1 + dd1t2 |
|---|
| 213 | |
|---|
| 214 | IF ( dd1 .LT. 0.5 ) Then |
|---|
| 215 | hx(n,l) = 1.0 |
|---|
| 216 | ELSEIF ( dd2 .LT. 0.5 ) Then |
|---|
| 217 | hx(n,l) = 1.0 |
|---|
| 218 | ELSE |
|---|
| 219 | hx(n,l) = 0.1 |
|---|
| 220 | END IF |
|---|
| 221 | |
|---|
| 222 | IF ( zrl(l) .GT. zc ) Then |
|---|
| 223 | IF ( ABS(latc1 - lat) .LT. 0.125 ) Then |
|---|
| 224 | hx(n,l)= 0.0 |
|---|
| 225 | ENDIF |
|---|
| 226 | ENDIF |
|---|
| 227 | |
|---|
| 228 | ENDDO |
|---|
| 229 | END DO |
|---|
| 230 | END DO |
|---|
| 231 | |
|---|
| 232 | END SUBROUTINE slotted_cylinders |
|---|
| 233 | |
|---|
| 234 | !============================================================================== |
|---|
| 235 | |
|---|
| 236 | SUBROUTINE hadleyq(hx) |
|---|
| 237 | IMPLICIT NONE |
|---|
| 238 | REAL(rstd)::hx(iim*jjm,llm) |
|---|
| 239 | REAL(rstd),PARAMETER:: zz1=3500.,zz2=6500.,zz0=0.5*(zz1+zz2) |
|---|
| 240 | |
|---|
| 241 | DO l=1,llm |
|---|
| 242 | IF ( ( zz1 .LT. zrl(l) ) .and. ( zrl(l) .LT. zz2 ) ) THEN |
|---|
| 243 | hx(:,l) = 0.5*(1. + cos(0.002*pi*(zrl(l)-zz0)/3.)) |
|---|
| 244 | ELSE |
|---|
| 245 | hx(:,l) = 0.0 |
|---|
| 246 | END IF |
|---|
| 247 | END DO |
|---|
| 248 | END SUBROUTINE hadleyq |
|---|
| 249 | |
|---|
| 250 | END SUBROUTINE compute_etat0_ncar |
|---|
| 251 | |
|---|
| 252 | |
|---|
| 253 | END MODULE etat0_ncar_mod |
|---|
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