Path: | env/basicenv.f90 |
Last Update: | Mon Feb 28 21:00:24 +0900 2011 |
Authors: | SUGIYAMA Koichiro, ODAKA Masatsugu |
Version: | $Id: basicenv.f90,v 1.28 2011-02-28 12:00:24 sugiyama Exp $ |
Tag Name: | $Name: arare4-20111215 $ |
Copyright: | Copyright (C) GFD Dennou Club, 2006. All rights reserved. |
License: | See COPYRIGHT |
デフォルトの基本場を設定するための変数参照型モジュール
* BasicEnvFile_init: 基本場の値を netCDF ファイルから取得 * BasicEnvCalc_Init: 基本場の情報を Namelist から取得して値を計算
Subroutine : |
デフォルトの基本場を設定するためのサブルーチン. 基本場を計算し, BasicSet モジュールの値を初期化する.
コンパイルの順序の問題から, 基本場の値(hogeBasicZ な変数)を 計算する部分をBasicSet モジュールから切り離している. ECCM 始め, BasicSet 自体に依存するが hogeBasicZ は use しない 外部サブルーチンを利用するためである.
subroutine BasicEnv() ! !デフォルトの基本場を設定するためのサブルーチン. !基本場を計算し, BasicSet モジュールの値を初期化する. ! !コンパイルの順序の問題から, 基本場の値(hogeBasicZ な変数)を !計算する部分をBasicSet モジュールから切り離している. !ECCM 始め, BasicSet 自体に依存するが hogeBasicZ は use しない !外部サブルーチンを利用するためである. ! !モジュール読み込み use dc_message, only: MessageNotify use gridset, only: DimXMin, DimXMax, DimZMin, RegXMin, RegZMin, DimZMax, SpcNum, s_Z, s_X, DelZ !Z 方向の格子点間隔 use basicset, only: BasicSetArray_Init, PressBasis, GasRDry, CpDry, CvDry, MolWtDry, Grav, SpcWetMolFr, MolWtWet, EnvType, Tropopause, GasRUniv, Humidity, TempStrat, Dhight, TempSfc, SpcWetID ! use moistset, only: IdxCC, IdxCG, CondNum ! use Boundary, only: BoundaryXCyc_xz, BoundaryZSym_xz, BoundaryXCyc_xza, BoundaryZSym_xza ! use ECCM, only: ECCM_Dry, ECCM_Wet, ECCM_N1994, ECCM_Takemi2007, HUM, HUM_Takemi2007, HUM_Takemi2007_TDRY, HUM_Takemi2007_MDRY, HUM_Takemi2007ALL !追加(Takemi2007) use chemcalc, only: SvapPress use HeatFlux_N1994, only: xza_MixRtFluxBulk !暗黙の型宣言禁止 implicit none !変数の定義 real(8) :: xz_DensBasicZ(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax) real(8) :: xz_PressBasicZ(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax) real(8) :: xz_ExnerBasicZ(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax) real(8) :: xz_TempBasicZ(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax) real(8) :: xz_PotTempBasicZ(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax) real(8) :: xz_VelSoundBasicZ(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax) real(8) :: xza_MixRtBasicZ(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax, SpcNum) real(8) :: xz_EffMolWtBasicZ(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax) real(8) :: z_TempBasicZ(DimZMin:DimZMax) real(8) :: z_PressBasicZ(DimZMin:DimZMax) real(8) :: MolFrIni(SpcNum) real(8) :: xza_MolFr(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax, SpcNum) real(8) :: za_MolFr(DimZMin:DimZMax, SpcNum) real(8) :: xza_MixRtDivMolWt(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax, SpcNum) real(8) :: z_DTempDZ(DimZMin:DimZMax) ! real(8) :: z_MolWtMean(DimZMin:DimZMax) real(8) :: DTempDZ real(8) :: Weight ! real(8) :: TakemiRH(DimZMin:DimZMax) ! real(8) :: TakemiZtr real(8) :: z_llhum(DimZMin:DimZMax) ! real(8) :: TakemiRHall(DimZMin:DimZMax) real(8) :: z_YamasakiRH(DimZMin:DimZMax) real(8) :: ObAltitude(1:88) real(8) :: ObRH(1:88) ! real(8) :: TakemiRH_TDRY(DimZMin:DimZMax) ! real(8) :: TakemiRH_MDRY(DimZMin:DimZMax) ! integer :: i, k, s, tr, ll, bb, uu integer :: i, k, s !--------------------------------------------------------------- ! 配列の初期化 !--------------------------------------------------------------- xz_PressBasicZ = 0.0d0 xz_ExnerBasicZ = 0.0d0 xz_TempBasicZ = 0.0d0 xz_PotTempBasicZ = 0.0d0 xz_VelSoundBasicZ = 0.0d0 xza_MixRtBasicZ = 0.0d0 xz_EffMolWtBasicZ = 0.0d0 z_TempBasicZ = 0.0d0 z_PressBasicZ = 0.0d0 za_MolFr = 0.0d0 !--------------------------------------------------------------- ! EnvType を元に, 温度, 圧力, 組成を決める !--------------------------------------------------------------- MolFrIni = SpcWetMolFr(1:SpcNum) !場合分け. Dry なら乾燥断熱的に, Wet なら湿潤断熱的な初期場を決める select case(EnvType) case("Dry") call ECCM_Dry( MolFrIni, Humidity, z_TempBasicZ, z_PressBasicZ, za_MolFr ) ! 対流圏界面より上の扱い ! 圏界面より上は等温大気とする. 等温位大気から等温大気への遷移は ! tanh を用いてなめらかにつなぐ do k = RegZMin+1, DimZMax-1 z_DTempDZ(k) = (z_TempBasicZ(k) - z_TempBasicZ(k-1)) / DelZ end do do k = RegZMin+2, DimZMax !重みつけの関数を用意. tanh を用いる Weight = ( tanh( (s_Z(k) - tropopause ) / Dhight ) + 1.0d0 ) * 5.0d-1 !仮値として温度を計算する. 圏界面より上では TempStrat の等温大気に近づける z_TempBasicZ(k) = z_TempBasicZ(k) * ( 1.0d0 - Weight ) + TempStrat * Weight !温度減率が断熱温度減率より小さくならないように DTempDZ = max( z_DTempDZ(k), (z_TempBasicZ(k) - z_TempBasicZ(k-1)) / DelZ ) !基本場の温度を決める z_TempBasicZ(k) = z_TempBasicZ(k-1) + DTempDZ * DelZ !圧力を静水圧平衡から計算 z_PressBasicZ(k) = z_PressBasicZ(k-1) * ( ( z_TempBasicZ(k-1) / z_TempBasicZ(k) ) ** (Grav * MolWtDry / ( DTempDZ * GasRUniv ) ) ) end do case("Wet") call ECCM_Wet( MolFrIni, Humidity, z_TempBasicZ, z_PressBasicZ, za_MolFr ) ! 対流圏界面より上の扱い ! 圏界面より上は等温大気とする. 等温位大気から等温大気への遷移は ! tanh を用いてなめらかにつなぐ do k = RegZMin+1, DimZMax-1 z_DTempDZ(k) = (z_TempBasicZ(k) - z_TempBasicZ(k-1)) / DelZ end do do k = RegZMin+2, DimZMax !重みつけの関数を用意. tanh を用いる Weight = ( tanh( (s_Z(k) - tropopause ) / Dhight ) + 1.0d0 ) * 5.0d-1 !仮値として温度を計算する. 圏界面より上では TempStrat の等温大気に近づける z_TempBasicZ(k) = z_TempBasicZ(k) * ( 1.0d0 - Weight ) + TempStrat * Weight !温度減率が断熱温度減率より小さくならないように DTempDZ = max( z_DTempDZ(k), (z_TempBasicZ(k) - z_TempBasicZ(k-1)) / DelZ ) !基本場の温度を決める z_TempBasicZ(k) = z_TempBasicZ(k-1) + DTempDZ * DelZ !圧力を静水圧平衡から計算 z_PressBasicZ(k) = z_PressBasicZ(k-1) * ( ( z_TempBasicZ(k-1) / z_TempBasicZ(k) ) ** (Grav * MolWtDry / ( DTempDZ * GasRUniv ) ) ) end do ! ! !-- Yamasaki(1983)の温度と相対湿度の観測値を使用する場合 --! ! ! case("N1994") call ECCM_N1994( z_TempBasicZ, z_PressBasicZ, za_MolFr ) ! ! !----------- Takemi(2007)の基本場を使用する場合 -----------! ! ! case("Takemi2007") call ECCM_Takemi2007( z_TempBasicZ, z_PressBasicZ, za_MolFr, z_llhum ) end select !確認のため出力 ! call MessageNotify( "M", "BasicEnv", "Basic State Atmospheric Profiles." ) ! do k = RegZMin+1, DimZMax-1 ! write(*,*) "temp", k, s_Z(k), z_TempBasicZ(k), z_PressBasicZ(k) ! end do ! write(*,*) "#######################################" ! write(*,*) "############--x--#############" ! write(*,*) "#######################################" ! do i = DimXMin, DimXMax ! write(*,*) i, s_X(i) ! end do ! write(*,*) "#######################################" ! write(*,*) "############--飽和蒸気圧--#############" ! write(*,*) "#######################################" ! do k = RegZMin+1,DimZMax ! write(*,*) s_Z(k)/1000,SvapPress(6,z_TempBasicZ(k)) ! end do ! call HUM(z_YamasakiRH, ObAltitude, ObRH) ! write(*,*) "#######################################" ! write(*,*) "#############--水蒸気圧--##############" ! write(*,*) "#######################################" ! do k = RegZMin+1,DimZMax ! write(*,*) s_Z(k)/1000,SvapPress( 6,z_TempBasicZ(k)) * (z_YamasakiRH(k)/100) ! end do ! call HUM_Takemi2007_TDRY(TakemiRH_TDRY,TakemiZtr,tr,ll) ! call HUM_Takemi2007_MDRY(TakemiRH_MDRY,TakemiZtr,tr,ll) ! call HUM_Takemi2007(TakemiRH,TakemiZtr,tr,ll) ! call HUM_Takemi2007ALL(TakemiRHall) ! ! write(*,*)"---------Relative Humidity Check-------------" ! ! do k = RegZMin+1, ll ! ! write(*,*) k, s_Z(k), SvapPress(6,z_TempBasicZ(k)), z_PressBasicZ(k), za_MolFr(k,1), TakemiRHall(k) ! ! end do ! ! do k = RegZMin+1, DimZMax ! write(*,*) TakemiZtr,tr,ll,s_Z(ll), TakemiRH(k),s_Z(k) ! end do ! ! write(*,*)"------------Takemi RH--------------" ! do k = RegZMin+1, DimZMax ! write(*,*) s_Z(k), TakemiRH(k) ! end do ! ! write(*,*)"------------Takemi RH TDRY--------------" ! do k = RegZMin+1, DimZMax !! write(*,*) s_Z(k), TakemiRH_TDRY(k) ! ! end do ! write(*,*)"------------Takemi RH MDRY--------------" ! do k = RegZMin+1, DimZMax ! write(*,*) s_Z(k), TakemiRH_MDRY(k) ! end do ! ! write(*,*)"------------Takemi RHall--------------" ! do k = RegZMin+1, DimZMax ! write(*,*) s_Z(k), TakemiRHall(k) ! end do ! ! call HUM(z_YamasakiRH, ObAltitude, ObRH) ! ! write(*,*)"------------Yamasaki RH--------------" ! do k = RegZMin+1,DimZMax ! write(*,*)s_Z(k), z_YamasakiRH(k)/100 ! end do ! ! call Height(bb, uu) ! write(*,*) bb, s_Z(bb), uu, s_Z(uu) ! ! 2 次元配列に格納 do i = DimXMin, DimXMax xz_TempBasicZ(i,:) = z_TempBasicZ xz_PressBasicZ(i,:) = z_PressBasicZ end do !境界条件 call BoundaryXCyc_xz( xz_TempBasicZ ) call BoundaryZSym_xz( xz_TempBasicZ ) call BoundaryXCyc_xz( xz_PressBasicZ ) call BoundaryZSym_xz( xz_PressBasicZ ) !--------------------------------------------------------------- ! 混合比 !--------------------------------------------------------------- !水平方向には一様 do i = DimXMin, DimXMax xza_MolFr(i,:,:) = za_MolFr end do !気相のモル比を混合比に変換 do s = 1, SpcNum xza_MixRtBasicZ(:,:,s) = xza_MolFr(:,:,s) * MolWtWet(s) / MolWtDry end do ! !値が小さくなりすぎないように最低値を与える ! where (xza_MixRtBasicZ <= 1.0d-20 ) ! xza_MixRtBasicZ = 1.0d-20 ! end where !境界条件 call BoundaryXCyc_xza( xza_MixRtBasicZ ) call BoundaryZSym_xza( xza_MixRtBasicZ ) !--------------------------------------------------------------- ! 分子量の効果 !--------------------------------------------------------------- do s = 1, SpcNum xza_MixRtDivMolWt(:,:,s) = xza_MixRtBasicZ(:,:,s) / MolWtWet(s) end do xz_EffMolWtBasicZ = (1.0d0 + sum(xza_MixRtBasicZ,3) ) / ( MolWtDry * ((1.0d0 / MolWtDry) + sum(xza_MixRtDivMolWt,3)) ) !境界条件 call BoundaryXCyc_xz( xz_EffMolWtBasicZ ) call BoundaryZSym_xz( xz_EffMolWtBasicZ ) !--------------------------------------------------------------- ! 温位 !--------------------------------------------------------------- xz_PotTempBasicZ = xz_TempBasicZ * (PressBasis / xz_PressBasicZ) ** (GasRDry / CpDry) !境界条件 call BoundaryXCyc_xz( xz_PotTempBasicZ ) call BoundaryZSym_xz( xz_PotTempBasicZ ) !--------------------------------------------------------------- ! エクスナー関数 !--------------------------------------------------------------- xz_ExnerBasicZ = xz_TempBasicZ / xz_PotTempBasicZ !境界条件 call BoundaryXCyc_xz( xz_ExnerBasicZ ) call BoundaryZSym_xz( xz_ExnerBasicZ ) !--------------------------------------------------------------- ! 密度 !--------------------------------------------------------------- xz_DensBasicZ = PressBasis * (xz_ExnerBasicZ ** (CvDry / GasRDry)) / (GasRDry * xz_PotTempBasicZ / xz_EffMolWtBasicZ) !境界条件 call BoundaryXCyc_xz( xz_DensBasicZ ) call BoundaryZSym_xz( xz_DensBasicZ ) !--------------------------------------------------------------- ! 音速 !--------------------------------------------------------------- xz_VelSoundBasicZ = sqrt ( CpDry * GasRDry * xz_ExnerBasicZ * xz_PotTempBasicZ / (CvDry * xz_EffMolWtBasicZ) ) !境界条件 call BoundaryXCyc_xz( xz_VelSoundBasicZ ) call BoundaryZSym_xz( xz_VelSoundBasicZ ) !---------------------------------------------------------- ! BasicSet モジュールに値を設定 !---------------------------------------------------------- call BasicSetArray_Init( xz_PressBasicZ, xz_ExnerBasicZ, xz_TempBasicZ, xz_PotTempBasicZ, xz_DensBasicZ, xz_VelSoundBasicZ, xza_MixRtBasicZ, xz_EffMolWtBasicZ ) end subroutine BasicEnv