!---------------------------------------------------------------------- ! Copyright (c) 2012--2013 Shin-ichi Takehiro. All rights reserved. !---------------------------------------------------------------------- !表題 wa_base_mpi_module_supack ! ! spml/wa_base_mpi_module_supack モジュールは球面上での流体運動を ! 球面調和函数を用いたスペクトル法と MPI 並列化によって ! 数値計算するための モジュール wa_mpi_module_supack の下部モジュールであり, ! スペクトル計算の基本的な Fortran90 関数を提供する. ! ! 球面上の 1 層モデル用 w_base_mpi_module_supack モジュールを多層モデル用に ! 拡張したものであり, 同時に複数個のスペクトルデータ, 格子点データに ! 対する変換が行える. ! ! 内部で ISPACK2 の SUPACK の Fortran77 サブルーチンを呼んでいる. ! スペクトルデータおよび格子点データの格納方法や変換の詳しい計算法に ! ついては ISPACK2/SUPACK のマニュアルを参照されたい. ! ! !履歴 2016/03/15 竹広真一 wa_base_mpi_module_sjpack.f90 を supack 化 ! module wa_base_mpi_module_supack ! ! wa_base_mpi_module_supack ! ! spml/wa_base_mpi_module_supack モジュールは球面上での流体運動を ! 球面調和函数を用いたスペクトル法と MPI 並列化によって ! 数値計算するための モジュール wa_mpi_module_supack の下部モジュールであり, ! スペクトル計算の基本的な Fortran90 関数を提供する. ! ! 球面上の 1 層モデル用 w_base_mpi_module_supack モジュールを多層モデル用に ! 拡張したものであり, 同時に複数個のスペクトルデータ, 格子点データに ! 対する変換が行える. ! ! 内部で ISPACK2 の SUPACK の Fortran77 サブルーチンを呼んでいる. ! スペクトルデータおよび格子点データの格納方法や変換の詳しい計算法に ! ついては ISPACK2/SUPACK のマニュアルを参照されたい. ! ! use dc_message use w_base_mpi_module_supack, only : im, nm=>nn, nc, jc=>jl, w_xv, xv_w, & w_StreamPotential2VectorMPI, & w_Vector2VorDivMPI, & w_VectorCosLat2VorDivMPI implicit none private private im, nm ! Intel Fortran 対策 public wa_base_mpi_Initial ! 初期化サブルーチン public wa_base_mpi_Finalize ! 終了処理 public xva_wa, wa_xva ! 変換関数 public wa_StreamPotential2VectorMPI ! 流線ポテンシャルから速度場計算 public wa_Vector2VorDivMPI ! 速度場から渦度発散を計算 public wa_VectorCosLat2VorDivMPI ! 速度場から渦度発散を計算 contains !--------------- 初期化 ----------------- subroutine wa_base_mpi_initial ! ! SNPACK 用 wa_base_mpi_initial の互換のためのダミーサブルーチン ! call MessageNotify('M','wa_base_mpi_initial',& 'wa_base_mpi_module_supack is initialized (dummy, 2016/03/15)') end subroutine wa_base_mpi_initial !--------------- 基本変換 ----------------- function xva_wa(wa_data,ipow,iflag) ! 球面調和関数スペクトル -> 格子点 ! ! スペクトルデータから格子データへ変換する(多層用). ! real(8), intent(in) :: wa_data(:,:) !(in) スペクトルデータ real(8) :: xva_wa(0:im-1,jc,size(wa_data,2)) !(out) 格子点データ integer, intent(in), optional :: ipow !(in) 作用させる 1/cosφ の次数. 省略時は 0. integer, intent(in), optional :: iflag !(in) 変換の種類 ! 0 : 通常の正変換 ! 1 : 経度微分を作用させた正変換 ! -1 : 緯度微分を作用させた正変換 ! 2 : sinφを作用させた正変換 ! 省略時は 0. ! integer, parameter :: ipow_default = 0 integer, parameter :: iflag_default = 0 integer ipval, ifval integer k if (present(ipow)) then ipval = ipow else ipval = ipow_default endif if (present(iflag)) then ifval = iflag else ifval = iflag_default endif do k=1,size(wa_data,2) xva_wa(:,:,k) = xv_w(wa_data(:,k),iflag=ifval,ipow=ipval) enddo end function xva_wa function wa_xva(xva_data,ipow,iflag) ! 格子点 -> 球面調和関数スペクトル ! ! 格子データからスペクトルデータへ(正)変換する(多層用). ! real(8), intent(in) :: xva_data(:,:,:) !(in) 格子点データ(im,jm,*) real(8) :: wa_xva(nc,size(xva_data,3)) !(out) スペクトルデータ integer, intent(in), optional :: ipow !(in) 変換時に同時に作用させる 1/cosφ の次数. 省略時は 0. integer, intent(in), optional :: iflag ! 変換の種類 ! 0 : 通常の正変換 ! 1 : 経度微分を作用させた正変換 ! -1 : 緯度微分を作用させた正変換 ! 2 : sinφを作用させた正変換 ! 省略時は 0. integer, parameter :: ipow_default = 0 ! スイッチデフォルト値 integer, parameter :: iflag_default = 0 ! スイッチデフォルト値 integer ipval, ifval integer k if (present(ipow)) then ipval = ipow else ipval = ipow_default endif if (present(iflag)) then ifval = iflag else ifval = iflag_default endif do k=1,size(xva_data,3) wa_xva(:,k) = w_xv(xva_data(:,:,k),iflag=ifval,ipow=ipval) enddo end function wa_xva !----------- 速度, 渦度・発散, 流線・ポテンシャル計算 ------------- subroutine wa_StreamPotential2VectorMPI(wa_Psi, wa_Chi, xva_U, xva_V) ! ! 流線・ポテンシャル(スペクトルデータ)から速度場(格子データ)に ! (逆)変換する(多層用) ! ! スペクトル変換を用いず微分を計算するために, 変換回数が 2 回ですむ. ! ! u cosφ = ∂χ/∂λ - cosφ∂ψ/∂φ, ! v cosφ = cosφ∂χ/∂φ + ∂ψ/∂λ ! real(8), intent(in) :: wa_Psi(:,:) !(in) 流線関数((nm+1)*(nm+1),:) real(8), intent(in) :: wa_Chi(:,:) !(in) 速度ポテンシャル((nm+1)*(nm+1),:) real(8), intent(out) :: xva_U(0:im-1,1:jc,size(wa_Psi,2)) !(out) 速度経度成分(0:im-1,1:jc,:) real(8), intent(out) :: xva_V(0:im-1,1:jc,size(wa_Psi,2)) !(out) 速度緯度成分(0:im-1,1:jc,:) integer :: k do k=1,size(wa_Psi,2) call w_StreamPotential2VectorMPI & ( wa_Psi(:,k), wa_Chi(:,k), xva_U(:,:,k), xva_V(:,:,k) ) enddo end subroutine wa_StreamPotential2VectorMPI subroutine wa_Vector2VorDivMPI(xva_U, xva_V, wa_Vor, wa_Div) ! ! 速度場(格子データ)から渦度・発散(スペクトルデータ)に ! (正)変換する(多層用) ! ! スペクトル変換を用いず微分を計算するために, 変換回数が 2 回ですむ. ! ! ζ = 1/cosφ∂v/∂λ - 1/cosφ ∂(u cosφ)/∂φ ! D = 1/cosφ∂u/∂λ + 1/cosφ ∂(v cosφ)/∂φ ! real(8), intent(in) :: xva_U(0:,:,:) !(in) 速度経度成分(0:im-1,1:jm,:) real(8), intent(in) :: xva_V(0:,:,:) !(in) 速度緯度成分(0:im-1,1:jm,:) real(8), intent(out) :: wa_Vor(nc,size(xva_U,3)) !(out) 流線関数 real(8), intent(out) :: wa_Div(nc,size(xva_U,3)) !(out) 速度ポテンシャル integer :: k do k=1,size(xva_U,3) call w_Vector2VorDivMPI & (xva_U(:,:,k), xva_V(:,:,k), wa_Vor(:,k), wa_Div(:,k)) enddo end subroutine wa_Vector2VorDivMPI subroutine wa_VectorCosLat2VorDivMPI(xva_UCosLat, xva_VCosLat, wa_Vor, wa_Div) ! ! 速度場(格子データ)から渦度・発散(スペクトルデータ)に ! (正)変換する(多層用) ! ! スペクトル変換を用いず微分を計算するために, 変換回数が 2 回ですむ. ! ! ζ = 1/cosφ∂v/∂λ - 1/cosφ ∂(u cosφ)/∂φ ! D = 1/cosφ∂u/∂λ + 1/cosφ ∂(v cosφ)/∂φ ! real(8), intent(in) :: xva_UCosLat(0:,:,:) !(in) 速度経度成分 * cos(lat) (0:im-1,1:jm,:) real(8), intent(in) :: xva_VCosLat(0:,:,:) !(in) 速度緯度成分 * cos(lat) (0:im-1,1:jm,:) real(8), intent(out) :: wa_Vor(nc,size(xva_UCosLat,3)) !(out) 流線関数 real(8), intent(out) :: wa_Div(nc,size(xva_UCosLat,3)) !(out) 速度ポテンシャル integer :: k do k=1,size(xva_UCosLat,3) call w_VectorCosLat2VorDivMPI & ( xva_UCosLat(:,:,k), xva_VCosLat(:,:,k), & wa_Vor(:,k), wa_Div(:,k) ) enddo end subroutine wa_VectorCosLat2VorDivMPI !--------------- 終了処理 ----------------- subroutine wa_base_mpi_Finalize ! ! モジュールの終了処理(割り付け配列の解放)をおこなう. ! ! このサブルーチンを単独で用いるのでなく, ! 上位サブルーチン wa_mpi_Finalize を使用すること. ! call MessageNotify('M','wa_base_mpi_finalize',& 'wa_base_mpi_module_supack is finalized (dummy, 2016/03/15)') end subroutine wa_base_mpi_Finalize end module wa_base_mpi_module_supack