!--------------------------------------------------------------------- ! Copyright (C) GFD Dennou Club, 2004. All rights reserved. !--------------------------------------------------------------------- !=begin != Program ArareInit ! ! * Developer: SUGIYAMA Ko-ichiro ! * Version: $Id: init.f90,v 1.2.2.8 2006/01/01 08:26:36 kitamo Exp $ ! * Tag Name: $Name: $ ! * Change History: ! !== Overview ! !非静力学モデル deepconv/arare の初期値を作成する. !初期値ファイルには 2 ステップ分のデータが必要なので, !最初の 1 ステップをオイラー法で計算する ! !== Error Handling ! !== Known Bugs ! !== Note ! ! *方程式系は準圧縮系. ! !== Future Plans ! !=end program ArareInit !=begin !== Dependency use dc_trace, only: BeginSub, EndSub, DbgMessage use dc_message use debugset, only: debugset_init, DebugOn use gridset, only: gridset_init, DimXMin, DimXMax, DimZMin, DimZMax, & & RegZMin, RegZMax use fileset, only: fileset_init, cfgfile, ReStartFile use timeset, only: timeset_init, NstepShort, DelTimeLong, DelTimeShort use nameset, only: nameset_init use physset, only: physset_init use cloudset, only: cloudset_init use linlib, only: linlib_init use bcset, only: bcset_init, ss_BC use arareset, only: arareset_init use basicset, only: basicset_calc_init use disturbset, only: disturbset_calc_init, & & ss_ExnerDisturb, ss_PotTempDisturb, & & fs_VelXDisturb, sf_VelZDisturb use spongelayer, only: fs_SLayer_fs, sf_SLayer_sf !=end implicit none real(8), allocatable :: ss_Exner_as(:,:) real(8), allocatable :: ss_PotTemp_as(:,:) real(8), allocatable :: ss_DensCloud_as(:,:) real(8), allocatable :: fs_VelX_as(:,:) real(8), allocatable :: sf_VelZ_as(:,:) real(8), allocatable :: ss_Exner_ns(:,:) real(8), allocatable :: ss_PotTemp_ns(:,:) real(8), allocatable :: ss_DensCloud_ns(:,:) real(8), allocatable :: fs_VelX_ns(:,:) real(8), allocatable :: sf_VelZ_ns(:,:) real(8), allocatable :: fs_AdvDiffX_nl(:,:) real(8), allocatable :: sf_AdvDiffZ_nl(:,:) real(8), allocatable :: ss_ExnerTendCond_ns(:,:) real(8), allocatable :: fs_VelXTendAdv_nl(:,:) ! 移流による水平速度変化 real(8), allocatable :: fs_VelXTendTurb_nl(:,:) ! 乱流拡散による水平速度変化 real(8), allocatable :: fs_VelXTendNumDiff_nl(:,:) ! 数値拡散による水平速度変化 real(8), allocatable :: sf_VelZTendAdv_nl(:,:) ! 移流による鉛直速度変化 real(8), allocatable :: sf_VelZTendTurb_nl(:,:) ! 乱流拡散による鉛直速度変化 real(8), allocatable :: sf_VelZTendBuoy_nl(:,:) ! 浮力による鉛直速度変化 real(8), allocatable :: sf_VelZTendNumDiff_nl(:,:) ! 数値拡散による鉛直速度変化 real(8), allocatable :: sf_VelZTendPressGrad_ns(:,:) ! 圧力勾配による鉛直速度変化 real(8), allocatable :: fs_VelX_nl(:,:) real(8), allocatable :: sf_VelZ_nl(:,:) real(8), allocatable :: fs_VelX_al(:,:) real(8), allocatable :: sf_VelZ_al(:,:) real(8), allocatable :: ss_PotTemp_nl(:,:) real(8), allocatable :: ss_Exner_nl(:,:) real(8), allocatable :: ss_PotTemp_al(:,:) real(8), allocatable :: ss_Exner_al(:,:) real(8), allocatable :: ss_Km_al(:,:) real(8), allocatable :: ss_Kh_al(:,:) real(8), allocatable :: ss_Km_nl(:,:) real(8), allocatable :: ss_Kh_nl(:,:) real(8), allocatable :: ss_LatHeatPerMass_nl(:,:) ! 単位質量あたりの潜熱 real(8), allocatable :: ss_MassCond_ns(:,:) ! 凝結/蒸発量 real(8), allocatable :: ss_DensCloud_nl(:,:) ! 雲の密度(t=0) real(8), allocatable :: ss_DensCloud_al(:,:) ! 雲の密度(t=Δt) real(8), allocatable :: ss_SupSatRatio_nl(:,:) ! 雲の密度(t=0) real(8), allocatable :: ss_SupSatRatio_al(:,:) ! 雲の密度(t=Δt) real(8), allocatable :: ss_SupSatRatio_ns(:,:) ! 雲の密度(t=0) real(8), allocatable :: ss_SupSatRatio_as(:,:) ! 雲の密度(t=Δτ) real(8), allocatable :: ss_PotTempTendAdv_nl(:,:) ! 移流による温位変化 real(8), allocatable :: ss_PotTempTendSrc_nl(:,:) ! 生成による温位変化 real(8), allocatable :: ss_PotTempTendTurb_nl(:,:) ! 乱流拡散による温位変化 real(8), allocatable :: ss_PotTempTendNumDiff_nl(:,:) ! 数値拡散による温位変化 real(8), allocatable :: ss_QCond(:,:) ! 凝結熱 real(8) :: ReStartTime(2) integer :: tau !!! !!!初期化 !!! !--- I/O ファイル名の初期化 call fileset_init !--- デバグ設定の初期化 call debugset_init(cfgfile) !--- 格子点情報の初期化 call gridset_init(cfgfile) !--- 時間積分の設定の初期化 call timeset_init(cfgfile) !--- 実験名の初期化 call nameset_init(cfgfile) !--- 物理量の初期化 call physset_init(cfgfile) call cloudset_init(cfgfile) !--- 計算の設定を読み込む call arareset_init(cfgfile) !--- 境界条件を設定 call bcset_init(cfgfile) !--- 実験設定を読み込む call basicset_calc_init(cfgfile) !--- 実験設定を読み込む call disturbset_calc_init(cfgfile) !--- 行列計算ライブラリの初期化. !--- 引数はスカラーの z 方向の計算領域の大きさ call linlib_init(cfgfile, RegZMax - RegZMin) !!! !!!変数の初期化 !!! !--- 配列の割り当て, 初期化 call ArareAlloc !--- 擾乱場の初期化 ss_Exner_nl = ss_ExnerDisturb ss_PotTemp_nl = ss_PotTempDisturb fs_VelX_nl = fs_VelXDisturb sf_VelZ_nl = sf_VelZDisturb !=== 初期の過飽和度を計算 call SuperSaturationRatio(ss_Exner_nl, & !(in) & ss_PotTemp_nl, & !(in) & ss_SupSatRatio_nl) !(out) !!! !!!数値積分. 1 ステップ分だけ回す. !!! !=== 単位凝結量あたりの潜熱の計算 call LatentHeatPerMass(ss_LatHeatPerMass_nl) !(out) !--- 渦粘性係数, 渦拡散係数の計算 call EddyViscosity( & & ss_Km_nl, & !初期値はゼロ & DelTimeLong, & & fs_VelX_nl, sf_VelZ_nl, ss_Km_nl, & !移流 & fs_VelX_nl, sf_VelZ_nl, ss_PotTemp_nl, ss_Km_nl, & !生成, 拡散, 消散 & ss_Km_al, ss_Kh_al ) !--- 長い時間ステップでの温位の計算 call Scalar( & & ss_PotTemp_nl, & & DelTimeLong, & & fs_VelX_nl, sf_VelZ_nl, ss_PotTemp_nl, & !移流 & ss_PotTemp_nl, ss_Kh_nl, & !生成, 乱流拡散, 数値粘性 & ss_PotTemp_al, & !(out) 次の時間の温位 & ss_PotTempTendAdv_nl, & !(out) 移流項 & ss_PotTempTendSrc_nl, & !(out) 生成項 & ss_PotTempTendTurb_nl, & !(out) 乱流拡散項 & ss_PotTempTendNumDiff_nl) !(out) 数値拡散項 !--- 長い時間ステップでの速度 u の移流, 拡散, 粘性 ! call AdvectDiffuseX( & ! & fs_VelX_nl, sf_VelZ_nl, & !移流 ! & fs_VelX_nl, sf_VelZ_nl, ss_Km_nl, & !乱流拡散, 数値粘性 ! & fs_AdvDiffX_nl, & !移流・拡散による速度変化率 ! & fs_VelXTendAdv_nl, & !移流による速度変化率 ! & fs_VelXTendTurb_nl, & !乱流拡散による速度変化率 ! & fs_VelXTendNumDiff_nl) !数値拡散による速度変化率 !--- 長い時間ステップでの速度 w の移流, 拡散, 粘性 ! call AdvectDiffuseZ( & ! & fs_VelX_nl, sf_VelZ_nl, ss_PotTemp_nl, & !移流, 浮力 ! & fs_VelX_nl, sf_VelZ_nl, ss_Km_nl, & !乱流拡散, 数値粘性 ! & sf_AdvDiffZ_nl, & ! & sf_VelZTendAdv_nl, sf_VelZTendBuoy_nl, & ! & sf_VelZTendTurb_nl, sf_VelZTendNumDiff_nl) !--- 短いタイムステップの初期値を作る fs_VelX_ns = fs_VelX_nl sf_VelZ_ns = sf_VelZ_nl ss_Exner_ns = ss_Exner_nl ss_PotTemp_ns = ss_PotTemp_nl ss_DensCloud_ns = ss_DensCloud_nl ss_SupSatRatio_ns = ss_SupSatRatio_nl !--- 短いタイムステップでの積分 do tau = 1, NstepShort / 2 !=== 凝結量の計算 ! call MassCondense( & ! & ss_LatHeatPerMass_nl, & !(in) ! & ss_SupSatRatio_ns, & !(in) ! & ss_PotTemp_ns, & !(in) ! & ss_Exner_ns, & !(in) ! & ss_DensCloud_ns, & !(in) ! & ss_MassCond_ns) !(out) !=== 凝結物質濃度の計算 ! call DensityCloud( & ! & ss_DensCloud_ns, & ! & DelTimeShort, & !時間間隔 ! & fs_VelX_nl, sf_VelZ_nl, ss_DensCloud_nl, & !移流計算で用いる値 ! & ss_MassCond_ns, & !凝結量 ! & ss_DensCloud_as) !--- 温位の計算 !==== 凝結潜熱の計算 ! call LatentHeat(ss_MassCond_ns, ss_LatHeatPerMass_nl, ss_QCond) !==== 1 ステップ先の温位を計算 ss_PotTemp_as = ss_PotTemp_ns & & + ( & & - ss_PotTempTendAdv_nl & & ) * DelTimeShort call boundary(ss_BC, ss_PotTemp_as) !--- 速度 u の計算 ! call VelocityX( & ! & fs_VelX_ns, & ! & DelTimeShort, & ! & fs_AdvDiffX_nl, fs_VelX_ns, sf_VelZ_ns, ss_Exner_ns, & ! & fs_VelX_as ) fs_VelX_as = fs_VelX_ns !--- エクスナー関数の計算 !==== 凝結による圧力変化を計算 ! call DExnerDTimeCondense( & ! & ss_MassCond_ns, & !(in) 凝結量 ! & ss_LatHeatPerMass_nl, & !(in) 単位質量あたりの潜熱 ! & ss_ExnerTendCond_ns) !(out) 凝結に伴う圧力変化 !==== 圧力の計算 ! call Exner( & ! & sf_AdvDiffZ_nl, ss_ExnerTendCond_ns, & !(in) ! & fs_VelX_ns, fs_VelX_as, sf_VelZ_ns, ss_Exner_ns, & !(in) ! & ss_Exner_as ) !(out) ss_Exner_as = ss_Exner_ns !--- 速度 w の計算 ! call VelocityZ( & ! & sf_VelZ_nl, & ! & DelTimeShort, & ! & sf_AdvDiffZ_nl, fs_VelX_ns, sf_VelZ_ns, ss_Exner_ns, ss_Exner_as, & ! & sf_VelZ_as, & ! & sf_VelZTendPressGrad_ns) sf_VelZ_as = sf_VelZ_ns !=== 過飽和度を計算 call SuperSaturationRatio(ss_Exner_as, & !(in) & ss_PotTemp_as, & !(in) & ss_SupSatRatio_as) !(out) ss_Exner_as = ss_Exner_ns fs_VelX_as = fs_VelX_ns sf_VelZ_as = sf_VelZ_ns !--- ループを回すための処置 ss_Exner_ns = ss_Exner_as ss_PotTemp_ns = ss_PotTemp_as ss_DensCloud_ns = ss_DensCloud_as fs_VelX_ns = fs_VelX_as sf_VelZ_ns = sf_VelZ_as ss_SupSatRatio_ns = ss_SupSatRatio_as end do !--- 最終的な速度を長い時間ステップでのものとみなす ss_Exner_al = ss_Exner_as ss_PotTemp_al = ss_PotTemp_as ss_DensCloud_al = ss_DensCloud_as fs_VelX_al = fs_VelX_as sf_VelZ_al = sf_VelZ_as ss_SupSatRatio_al = ss_SupSatRatio_as !--- ファイル出力 ReStartTime(1) = 0.0d0 ReStartTime(2) = DelTimeLong call MakeReStartFile( ReStartFile, ReStartTime, & & fs_VelX_nl, sf_VelZ_nl, ss_Exner_nl, & & ss_PotTemp_nl, ss_DensCloud_nl, & & ss_Km_nl, ss_Kh_nl, ss_SupSatRatio_nl, & & fs_VelX_al, sf_VelZ_al, ss_Exner_al, & & ss_PotTemp_al, ss_DensCloud_al, & & ss_Km_al, ss_Kh_al, ss_SupSatRatio_al) contains !!! !!!配列の割り当て, 初期化 !!! subroutine ArareAlloc call BeginSub("ArareAlloc", & & fmt="%c", & & c1="Allocate and initialize allocatable variables.") allocate(ss_Exner_as(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax), & & ss_PotTemp_as(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax), & & ss_DensCloud_as(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax), & & fs_VelX_as(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax) , & & sf_VelZ_as(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax), & & ss_Exner_ns(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax), & & ss_PotTemp_ns(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax), & & ss_DensCloud_ns(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax), & & fs_VelX_ns(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax), & & sf_VelZ_ns(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax), & & fs_VelX_al(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax), & & sf_VelZ_al(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax), & & ss_Exner_al(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax), & & ss_PotTemp_al(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax), & & fs_VelX_nl(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax), & & sf_VelZ_nl(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax), & & ss_Exner_nl(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax), & & ss_PotTemp_nl(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax), & & fs_AdvDiffX_nl(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax), & & sf_AdvDiffZ_nl(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax), & & ss_ExnerTendCond_ns(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax), & & fs_VelXTendAdv_nl(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax), & & fs_VelXTendTurb_nl(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax), & & fs_VelXTendNumDiff_nl(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax), & & sf_VelZTendPressGrad_ns(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax), & & sf_VelZTendAdv_nl(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax), & & sf_VelZTendTurb_nl(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax), & & sf_VelZTendBuoy_nl(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax), & & sf_VelZTendNumDiff_nl(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax), & & ss_Km_al(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax), & & ss_Kh_al(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax), & & ss_Km_nl(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax), & & ss_Kh_nl(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax), & & ss_LatHeatPerMass_nl(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax), & & ss_MassCond_ns(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax), & & ss_DensCloud_nl(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax), & & ss_DensCloud_al(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax), & & ss_SupSatRatio_nl(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax), & & ss_SupSatRatio_al(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax), & & ss_SupSatRatio_ns(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax), & & ss_SupSatRatio_as(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax), & & ss_QCond(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax)) allocate( ss_PotTempTendAdv_nl(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax), & & ss_PotTempTendSrc_nl(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax), & & ss_PotTempTendTurb_nl(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax), & & ss_PotTempTendNumDiff_nl(DimXMin:DimXMax, DimZMin:DimZMax)) fs_VelX_al = 0.0d0 fs_VelX_nl = 0.0d0 sf_VelZ_al = 0.0d0 sf_VelZ_nl = 0.0d0 ss_Exner_al = 0.0d0 ss_Exner_nl = 0.0d0 ss_PotTemp_al = 0.0d0 ss_PotTemp_nl = 0.0d0 fs_VelX_as = 0.0d0 fs_VelX_ns = 0.0d0 sf_VelZ_as = 0.0d0 sf_VelZ_ns = 0.0d0 ss_Exner_as = 0.0d0 ss_Exner_ns = 0.0d0 ss_PotTemp_as = 0.0d0 ss_PotTemp_ns = 0.0d0 ss_DensCloud_as = 0.0d0 ss_DensCloud_ns = 0.0d0 fs_AdvDiffX_nl = 0.0d0 sf_AdvDiffZ_nl = 0.0d0 ss_ExnerTendCond_ns = 0.0d0 ss_Km_nl = 0.0d0 ss_Kh_nl = 0.0d0 ss_Km_al = 0.0d0 ss_Kh_al = 0.0d0 ss_LatHeatPerMass_nl = 0.0d0 ss_MassCond_ns = 0.0d0 ss_DensCloud_nl = 0.0d0 ss_DensCloud_al = 0.0d0 ss_SupSatRatio_nl = 0.0d0 ss_SupSatRatio_al = 0.0d0 ss_SupSatRatio_ns = 0.0d0 ss_SupSatRatio_as = 0.0d0 ss_PotTempTendAdv_nl = 0.0d0 ss_PotTempTendSrc_nl = 0.0d0 ss_PotTempTendTurb_nl = 0.0d0 ss_PotTempTendNumDiff_nl = 0.0d0 ss_QCond = 0.0d0 call EndSub("ArareAlloc") end subroutine ArareAlloc end program ArareInit