source: codes/icosagcm/trunk/src/physics/physics.f90 @ 710

Last change on this file since 710 was 710, checked in by ymipsl, 6 years ago

Remove conflict with OpenMP for LMDZ physic initialization.

At this stage, LDZ physic initialization must be called outside a OpenMP parallel section.

YM
File size: 12.7 KB
Line 
1MODULE physics_mod
2  USE icosa
3  USE field_mod
4  USE physics_interface_mod
5  USE omp_para
6  IMPLICIT NONE
7  PRIVATE
8
9  INTEGER, PARAMETER :: phys_none=0, phys_HS94=1, phys_DCMIP=2, phys_lmdz_generic=3, phys_LB2012=4, phys_external=5,&
10                        phys_DCMIP2016=6
11
12  INTEGER :: phys_type
13  TYPE(t_field),POINTER,SAVE :: f_extra_physics_2D(:), f_extra_physics_3D(:)
14  TYPE(t_field),POINTER,SAVE :: f_dulon(:), f_dulat(:)
15  TYPE(t_field),POINTER,SAVE :: f_ulon(:), f_ulat(:)
16  TYPE(t_field),POINTER,SAVE :: f_p(:), f_pk(:)
17  TYPE(t_field),POINTER,SAVE :: f_temp(:)
18  TYPE(t_field),POINTER,SAVE :: f_du_phys(:)
19
20  CHARACTER(LEN=255),SAVE :: physics_type
21!$OMP THREADPRIVATE(physics_type)
22
23  PUBLIC :: physics, init_physics, zero_du_phys
24
25CONTAINS
26
27  SUBROUTINE init_physics
28    USE mpipara
29    USE etat0_mod
30    USE physics_dcmip_mod, ONLY : init_physics_dcmip=>init_physics
31    USE physics_dcmip2016_mod, ONLY : init_physics_dcmip2016=>init_physics
32    USE etat0_venus_mod, ONLY : init_phys_venus=>init_physics
33    USE physics_lmdz_generic_mod, ONLY : init_physics_lmdz_generic=>init_physics
34    USE physics_external_mod, ONLY : init_physics_external=>init_physics
35
36    physics_inout%dt_phys = dt*itau_physics
37    physics_type='none'
38    CALL getin("physics",physics_type)
39    SELECT CASE(TRIM(physics_type))
40    CASE ('none')
41
42!$OMP PARALLEL
43       IF(is_mpi_root) PRINT*,"NO PHYSICAL PACKAGE USED"
44       phys_type = phys_none
45!$OMP END PARALLEL
46
47    CASE ('held_suarez')
48
49!$OMP PARALLEL
50       phys_type = phys_HS94
51!$OMP END PARALLEL
52
53    CASE ('Lebonnois2012')
54
55!$OMP PARALLEL
56       phys_type = phys_LB2012
57       CALL init_phys_venus
58!$OMP END PARALLEL
59
60    CASE ('phys_lmdz_generic')
61
62!$OMP PARALLEL
63       CALL init_physics_lmdz_generic
64       phys_type=phys_lmdz_generic
65!$OMP END PARALLEL
66
67    CASE ('phys_external')
68
69       CALL init_physics_external
70!$OMP PARALLEL
71       phys_type=phys_external
72!$OMP END PARALLEL
73
74    CASE ('dcmip')
75
76!$OMP PARALLEL
77       CALL allocate_field(f_dulon,field_t,type_real,llm, name='dulon')
78       CALL allocate_field(f_dulat,field_t,type_real,llm, name='dulat')
79       CALL allocate_field(f_temp,field_t,type_real,llm, name='temp')
80       CALL allocate_field(f_ulon,field_t,type_real,llm, name='ulon')
81       CALL allocate_field(f_ulat,field_t,type_real,llm, name='ulat')
82       CALL allocate_field(f_p,field_t,type_real,llm+1, name='p')
83       CALL allocate_field(f_pk,field_t,type_real,llm, name='pk')
84       CALL init_pack_before ! Compute physics_inout%ngrid and offsets used by pack/unpack
85       CALL init_physics_dcmip
86       CALL init_pack_after ! Defines Ai, lon, lat in physics_inout
87       phys_type = phys_DCMIP
88!$OMP END PARALLEL
89
90    CASE ('dcmip2016')
91
92!$OMP PARALLEL
93       CALL allocate_field(f_dulon,field_t,type_real,llm, name='dulon')
94       CALL allocate_field(f_dulat,field_t,type_real,llm, name='dulat')
95       CALL allocate_field(f_temp,field_t,type_real,llm, name='temp')
96       CALL allocate_field(f_ulon,field_t,type_real,llm, name='ulon')
97       CALL allocate_field(f_ulat,field_t,type_real,llm, name='ulat')
98       CALL allocate_field(f_p,field_t,type_real,llm+1, name='p')
99       CALL allocate_field(f_pk,field_t,type_real,llm, name='pk')
100       CALL init_pack_before ! Compute physics_inout%ngrid and offsets used by pack/unpack
101       CALL init_physics_dcmip2016
102       CALL init_pack_after ! Defines Ai, lon, lat in physics_inout
103       phys_type = phys_DCMIP2016
104!$OMP END PARALLEL
105
106    CASE DEFAULT
107       IF(is_mpi_root) PRINT*, 'init_physics : Bad selector for variable physics <',&
108            TRIM(physics_type), '> options are <none>, <held_suarez>, <Lebonnois2012>, <dcmip>', &
109                                '<phys_lmdz_generic>, <phys_external>'
110       STOP
111    END SELECT
112
113    CALL allocate_field(f_du_phys,field_u,type_real,llm, name='du_phys')
114
115    IF(is_mpi_root) PRINT *, 'phys_type = ',phys_type
116  END SUBROUTINE init_physics
117
118  SUBROUTINE zero_du_phys()
119    REAL(rstd), DIMENSION(:,:), POINTER :: du
120    INTEGER :: ind
121    DO ind=1,ndomain
122       IF (.NOT. assigned_domain(ind)) CYCLE
123       CALL swap_dimensions(ind)
124       CALL swap_geometry(ind)
125       du=f_du_phys(ind)
126       du(:,ll_begin:ll_end) = 0.
127    END DO
128  END SUBROUTINE zero_du_phys
129
130  SUBROUTINE add_du_phys(coef, f_u)
131    REAL(rstd), INTENT(IN) :: coef  ! -1 before physics, +1 after physics
132    TYPE(t_field),POINTER :: f_u(:) ! velocity field before/after call to physics
133    REAL(rstd), DIMENSION(:,:), POINTER :: u, du
134    INTEGER :: ind
135    DO ind=1,ndomain
136       IF (.NOT. assigned_domain(ind)) CYCLE
137       CALL swap_dimensions(ind)
138       CALL swap_geometry(ind)
139       du=f_du_phys(ind)
140       u=f_u(ind)
141       du(:,ll_begin:ll_end) = du(:,ll_begin:ll_end) + coef*u(:,ll_begin:ll_end)
142    END DO
143  END SUBROUTINE add_du_phys
144
145  SUBROUTINE physics(it,f_phis, f_ps, f_theta_rhodz, f_ue, f_wflux, f_q)
146    USE physics_lmdz_generic_mod, ONLY : physics_lmdz_generic => physics
147    USE physics_external_mod, ONLY : physics_external => physics
148    USE physics_dcmip_mod, ONLY : write_physics_dcmip => write_physics
149    USE physics_dcmip2016_mod, ONLY : write_physics_dcmip2016 => write_physics
150    USE etat0_heldsz_mod
151    USE etat0_venus_mod, ONLY : phys_venus => physics
152    INTEGER, INTENT(IN)   :: it
153    TYPE(t_field),POINTER :: f_phis(:)
154    TYPE(t_field),POINTER :: f_ps(:)
155    TYPE(t_field),POINTER :: f_theta_rhodz(:)
156    TYPE(t_field),POINTER :: f_ue(:)
157    TYPE(t_field),POINTER :: f_wflux(:)
158    TYPE(t_field),POINTER :: f_q(:)
159
160    LOGICAL:: firstcall,lastcall
161    INTEGER :: ind
162    TYPE(t_physics_inout) :: args
163
164    IF(MOD(it,itau_physics)==0 .AND. phys_type/=phys_none) THEN
165
166       ! as a result of the the two calls to add_du_phys,
167       ! du_phys increases by u(after physics) - u (before physics)
168       CALL add_du_phys(-1., f_ue)
169
170       SELECT CASE(phys_type)
171       CASE(phys_HS94)
172          CALL held_suarez(f_ps,f_theta_rhodz,f_ue) 
173       CASE (phys_lmdz_generic)
174         CALL physics_lmdz_generic(it ,f_phis, f_ps, f_theta_rhodz, f_ue, f_wflux, f_q)
175       CASE (phys_external)
176         CALL physics_external(it ,f_phis, f_ps, f_theta_rhodz, f_ue, f_wflux, f_q)
177       CASE(phys_LB2012)
178          CALL phys_venus(f_ps,f_theta_rhodz,f_ue) 
179       CASE DEFAULT
180          CALL physics_column(it, f_phis, f_ps, f_theta_rhodz, f_ue, f_q)
181       END SELECT
182
183       CALL transfert_request(f_theta_rhodz,req_i0)
184       CALL transfert_request(f_ue,req_e0_vect)
185       CALL transfert_request(f_q,req_i0)
186
187       CALL add_du_phys(1., f_ue)
188    END IF
189
190    IF (mod(it,itau_out)==0 ) THEN
191       CALL write_physics_tendencies
192       CALL zero_du_phys
193       SELECT CASE(phys_type)
194       CASE (phys_DCMIP)
195          CALL write_physics_dcmip
196       CASE (phys_DCMIP2016)
197          CALL write_physics_dcmip2016
198       END SELECT
199    END IF
200   
201  END SUBROUTINE physics
202
203  SUBROUTINE write_physics_tendencies
204    USE observable_mod, ONLY : f_buf_ulon, f_buf_ulat
205    USE wind_mod
206    USE output_field_mod
207    CALL transfert_request(f_du_phys,req_e1_vect)
208    CALL un2ulonlat(f_du_phys, f_buf_ulon, f_buf_ulat, (1./(dt*itau_out)))
209    CALL output_field("dulon_phys",f_buf_ulon)
210    CALL output_field("dulat_phys",f_buf_ulat)
211  END SUBROUTINE write_physics_tendencies
212   
213  SUBROUTINE physics_column(it, f_phis, f_ps, f_theta_rhodz, f_ue, f_q)
214    USE physics_dcmip_mod, ONLY : full_physics_dcmip => full_physics
215    USE physics_dcmip2016_mod, ONLY : full_physics_dcmip2016 => full_physics
216    USE theta2theta_rhodz_mod
217    USE mpipara
218    USE checksum_mod
219    TYPE(t_field),POINTER :: f_phis(:)
220    TYPE(t_field),POINTER :: f_ps(:)
221    TYPE(t_field),POINTER :: f_theta_rhodz(:)
222    TYPE(t_field),POINTER :: f_ue(:)
223    TYPE(t_field),POINTER :: f_q(:)
224    REAL(rstd),POINTER :: phis(:)
225    REAL(rstd),POINTER :: ps(:)
226    REAL(rstd),POINTER :: temp(:,:)
227    REAL(rstd),POINTER :: ue(:,:)
228    REAL(rstd),POINTER :: dulon(:,:)
229    REAL(rstd),POINTER :: dulat(:,:)
230    REAL(rstd),POINTER :: q(:,:,:)
231    REAL(rstd),POINTER :: p(:,:)
232    REAL(rstd),POINTER :: pk(:,:)
233    REAL(rstd),POINTER :: ulon(:,:)
234    REAL(rstd),POINTER :: ulat(:,:)
235    INTEGER :: it, ind
236
237    CALL theta_rhodz2temperature(f_ps,f_theta_rhodz,f_temp)
238   
239    DO ind=1,ndomain
240       IF (.NOT. assigned_domain(ind)) CYCLE
241       CALL swap_dimensions(ind)
242       CALL swap_geometry(ind)
243       phis=f_phis(ind)
244       ps=f_ps(ind)
245       temp=f_temp(ind)
246       ue=f_ue(ind)
247       q=f_q(ind)
248       p=f_p(ind)
249       pk=f_pk(ind)
250       ulon=f_ulon(ind)
251       ulat=f_ulat(ind)
252       CALL pack_physics(pack_info(ind), phis, ps, temp, ue, q, p, pk, ulon, ulat)
253    END DO
254
255    SELECT CASE(phys_type)
256    CASE (phys_DCMIP)
257       IF (is_omp_level_master) CALL full_physics_dcmip
258    CASE (phys_DCMIP2016)
259       IF (is_omp_level_master) CALL full_physics_dcmip2016
260    CASE DEFAULT
261       IF(is_master) PRINT *,'Internal error : illegal value of phys_type', phys_type
262       STOP
263    END SELECT
264
265    DO ind=1,ndomain
266       IF (.NOT. assigned_domain(ind)) CYCLE
267       CALL swap_dimensions(ind)
268       CALL swap_geometry(ind)
269       ps=f_ps(ind)
270       temp=f_temp(ind)
271       q=f_q(ind)
272       dulon=f_dulon(ind)
273       dulat=f_dulat(ind)
274       CALL unpack_physics(pack_info(ind), ps, temp, q, dulon, dulat)
275    END DO
276   
277    CALL temperature2theta_rhodz(f_ps,f_temp,f_theta_rhodz)
278
279    ! Transfer dulon, dulat
280    CALL transfert_request(f_dulon,req_i0)
281    CALL transfert_request(f_dulat,req_i0)
282
283    DO ind=1,ndomain
284       IF (.NOT. assigned_domain(ind)) CYCLE
285       CALL swap_dimensions(ind)
286       CALL swap_geometry(ind)
287       ue=f_ue(ind)
288       dulon=f_dulon(ind)
289       dulat=f_dulat(ind)
290       CALL compute_update_velocity(dulon, dulat, ue)
291    END DO
292
293  END SUBROUTINE physics_column
294
295  SUBROUTINE pack_physics(info, phis, ps, temp, ue, q, p, pk, ulon, ulat )
296    USE wind_mod
297    USE pression_mod
298    USE theta2theta_rhodz_mod
299    USE exner_mod
300    TYPE(t_pack_info) :: info
301    REAL(rstd) :: phis(iim*jjm)
302    REAL(rstd) :: ps(iim*jjm)
303    REAL(rstd) :: temp(iim*jjm,llm)
304    REAL(rstd) :: pks(iim*jjm)
305    REAL(rstd) :: pk(iim*jjm,llm)
306    REAL(rstd) :: ue(3*iim*jjm,llm)
307    REAL(rstd) :: q(iim*jjm,llm,nqtot)
308
309    REAL(rstd) :: p(iim*jjm,llm+1)
310    REAL(rstd) :: uc(iim*jjm,llm,3)
311    REAL(rstd) :: ulon(iim*jjm,llm)
312    REAL(rstd) :: ulat(iim*jjm,llm)
313
314!$OMP BARRIER
315    CALL compute_pression(ps,p,0)
316!$OMP BARRIER
317    CALL compute_exner(ps,p,pks,pk,0) 
318!$OMP BARRIER
319    CALL compute_wind_centered(ue,uc)
320    CALL compute_wind_centered_lonlat_compound(uc, ulon, ulat)
321!$OMP BARRIER
322    IF (is_omp_level_master) THEN
323      CALL pack_domain(info, phis, physics_inout%phis)
324      CALL pack_domain(info, p, physics_inout%p)
325      CALL pack_domain(info, pk, physics_inout%pk)
326      CALL pack_domain(info, Temp, physics_inout%Temp)
327      CALL pack_domain(info, ulon, physics_inout%ulon)
328      CALL pack_domain(info, ulat, physics_inout%ulat)
329      CALL pack_domain(info, q, physics_inout%q)
330    ENDIF
331!$OMP BARRIER
332  END SUBROUTINE pack_physics
333
334  SUBROUTINE unpack_physics(info, ps,temp, q, dulon, dulat)
335    USE theta2theta_rhodz_mod
336    TYPE(t_pack_info) :: info
337    REAL(rstd) :: ps(iim*jjm)
338    REAL(rstd) :: temp(iim*jjm,llm)
339    REAL(rstd) :: q(iim*jjm,llm,nqtot)
340    REAL(rstd) :: dulon(iim*jjm,llm)
341    REAL(rstd) :: dulat(iim*jjm,llm)
342
343    REAL(rstd) :: dq(iim*jjm,llm,nqtot)
344    REAL(rstd) :: dTemp(iim*jjm,llm)
345
346!$OMP BARRIER
347    IF (is_omp_level_master) THEN
348      CALL unpack_domain(info, dulon, physics_inout%dulon)
349      CALL unpack_domain(info, dulat, physics_inout%dulat)
350      CALL unpack_domain(info, dq, physics_inout%dq)
351      CALL unpack_domain(info, Temp, physics_inout%Temp)
352      CALL unpack_domain(info, dTemp, physics_inout%dTemp)
353      q = q + physics_inout%dt_phys * dq
354      Temp = Temp + physics_inout%dt_phys * dTemp
355    ENDIF
356!$OMP BARRIER
357
358!    CALL compute_temperature2theta_rhodz(ps,Temp,theta_rhodz,0)
359  END SUBROUTINE unpack_physics
360
361  SUBROUTINE compute_update_velocity(dulon, dulat, ue)
362    USE wind_mod
363    REAL(rstd) :: dulon(iim*jjm,llm)
364    REAL(rstd) :: dulat(iim*jjm,llm)
365    REAL(rstd) :: ue(3*iim*jjm,llm)
366    REAL(rstd) :: duc(iim*jjm,llm,3)
367    REAL(rstd) :: dt2, due
368    INTEGER :: i,j,ij,l
369    ! Reconstruct wind tendencies at edges and add to normal wind
370    CALL compute_wind_centered_from_lonlat_compound(dulon,dulat,duc)
371    dt2=.5*physics_inout%dt_phys
372    DO l=ll_begin,ll_end
373      DO j=jj_begin,jj_end
374        DO i=ii_begin,ii_end
375          ij=(j-1)*iim+i
376          due = sum( (duc(ij,l,:) + duc(ij+t_right,l,:))*ep_e(ij+u_right,:) )
377          ue(ij+u_right,l) = ue(ij+u_right,l) + dt2*due
378
379          due = sum( (duc(ij,l,:) + duc(ij+t_lup,l,:))*ep_e(ij+u_lup,:) )
380          ue(ij+u_lup,l)=ue(ij+u_lup,l) + dt2*due
381
382          due = sum( (duc(ij,l,:) + duc(ij+t_ldown,l,:))*ep_e(ij+u_ldown,:) )
383          ue(ij+u_ldown,l)=ue(ij+u_ldown,l) + dt2*due
384        ENDDO
385      ENDDO
386    ENDDO
387  END SUBROUTINE compute_update_velocity
388
389END MODULE physics_mod
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.