!= Subroutine BasicEnvMPI ! ! Authors:: SUGIYAMA Koichiro, ODAKA Masatsugu ! Version:: $Id: basicenvmpi.f90,v 1.3 2009-08-24 03:50:12 sugiyama Exp $ ! Tag Name:: $Name: arare4-20120911 $ ! Copyright:: Copyright (C) GFD Dennou Club, 2006. All rights reserved. ! License:: See COPYRIGHT[link:../../COPYRIGHT] ! !== Overview ! !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 ! !== Error Handling ! !== Known Bugs ! !== Note ! !== Future Plans ! subroutine BasicEnvMPI() ! !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, &!配列の X 方向の下限 & DimXMax, &!配列の X 方向の上限 & DimZMin, &!配列の Z 方向の下限 & RegZMin, &!配列の Z 方向の下限 & DimZMax, &!配列の Z 方向の上限 & SpcNum, &!凝縮成分の数 & s_Z, &!スカラー格子点での高度 & DelZ !Z 方向の格子点間隔 use basicset, only: BasicSetArray_Init, &! & PressBasis, &!温位の基準圧力 & GasRDry, &!乾燥成分の定圧比熱 & CpDry, &!乾燥成分の定圧比熱 & CvDry, &!乾燥成分の定積比熱 & MolWtDry, &!乾燥成分の分子量 & Grav, &!重力加速度 & SpcWetMolFr, &!凝縮成分の初期モル比 & MolWtWet, &!凝縮成分の分子量 & EnvType, &!基本場の設定 & Tropopause, &!対流圏界面高度 & GasRUniv, &! & Humidity, &!基本場の相対湿度 & TempStrat, &!成層圏の温度 [k] & Dhight !重み関数のパラメータ [m] use BoundaryMPI,only:BoundaryXCyc_xz, &! & BoundaryZSym_xz, &! & BoundaryXCyc_xza, &! & BoundaryZSym_xza ! use ECCM, only: ECCM_Dry, &! & ECCM_Wet !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 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, z_MolWtMean, za_MolFr ) & z_PressBasicZ, za_MolFr ) case("Wet") call ECCM_Wet( MolFrIni, Humidity, z_TempBasicZ, & ! & z_PressBasicZ, z_MolWtMean, za_MolFr ) & z_PressBasicZ, za_MolFr ) end select do k = RegZMin+1, DimZMax-1 z_DTempDZ(k) = (z_TempBasicZ(k) - z_TempBasicZ(k-1)) / DelZ end do ! 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 !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 * z_MolWtMean(k) / ( DTempDZ * GasRUniv ) ) ) & ** (Grav * MolWtDry / ( DTempDZ * GasRUniv ) ) ) end do !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 ! 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 BasicEnvMPI