wrfv2_fire/dyn_em/module_initialize_hill2d_x.F

   1 !IDEAL:MODEL_LAYER:INITIALIZATION
   2 !
   3
   4 !  This MODULE holds the routines which are used to perform various initializations
   5 !  for the individual domains.
   6
   7 !  This MODULE CONTAINS the following routines:
   8
   9 !  initialize_field_test - 1. Set different fields to different constant
  10 !                             values.  This is only a test.  If the correct
  11 !                             domain is not found (based upon the "id")
  12 !                             then a fatal error is issued.
  13
  14 !-----------------------------------------------------------------------
  15
  16 MODULE module_initialize_ideal
  17
  18    USE module_domain
  19    USE module_io_domain
  20    USE module_state_description
  21    USE module_model_constants
  22    USE module_bc
  23    USE module_timing
  24    USE module_configure
  25    USE module_init_utilities
  26 #ifdef DM_PARALLEL
  27    USE module_dm
  28 #endif
  29
  30
  31 CONTAINS
  32
  33
  34 !-------------------------------------------------------------------
  35 ! this is a wrapper for the solver-specific init_domain routines.
  36 ! Also dereferences the grid variables and passes them down as arguments.
  37 ! This is crucial, since the lower level routines may do message passing
  38 ! and this will get fouled up on machines that insist on passing down
  39 ! copies of assumed-shape arrays (by passing down as arguments, the
  40 ! data are treated as assumed-size -- ie. f77 -- arrays and the copying
  41 ! business is avoided).  Fie on the F90 designers.  Fie and a pox.
  42 ! NOTE:  Modified to remove all but arrays of rank 4 or more from the
  43 !        argument list.  Arrays with rank>3 are still problematic due to the
  44 !        above-noted fie- and pox-ities.  TBH 20061129.
  45
  46    SUBROUTINE init_domain ( grid )
  47
  48    IMPLICIT NONE
  49
  50    !  Input data.
  51    TYPE (domain), POINTER :: grid
  52    !  Local data.
  53    INTEGER :: idum1, idum2
  54
  55
  56    CALL set_scalar_indices_from_config ( head_grid%id , idum1, idum2 )
  57
  58      CALL init_domain_rk( grid &
  59 !
  60 #include <actual_new_args.inc>
  61 !
  62                         )
  63
  64    END SUBROUTINE init_domain
  65
  66 !-------------------------------------------------------------------
  67
  68    SUBROUTINE init_domain_rk ( grid &
  69 !
  70 # include <dummy_new_args.inc>
  71 !
  72 )
  73    IMPLICIT NONE
  74
  75    !  Input data.
  76    TYPE (domain), POINTER :: grid
  77
  78 # include <dummy_new_decl.inc>
  79
  80    TYPE (grid_config_rec_type)              :: config_flags
  81
  82    !  Local data
  83    INTEGER                             ::                       &
  84                                   ids, ide, jds, jde, kds, kde, &
  85                                   ims, ime, jms, jme, kms, kme, &
  86                                   its, ite, jts, jte, kts, kte, &
  87                                   i, j, k
  88
  89    ! Local data
  90
  91    INTEGER, PARAMETER :: nl_max = 1000
  92    REAL, DIMENSION(nl_max) :: zk, p_in, theta, rho, u, v, qv, pd_in
  93    INTEGER :: nl_in
  94
  95
  96    INTEGER :: icm,jcm, ii, im1, jj, jm1, loop, error, fid, nxc, nyc
  97    REAL    :: u_mean,v_mean, f0, p_surf, p_level, qvf, z_at_v, z_at_u
  98    REAL    :: z_scale, xrad, yrad, zrad, rad, delt, cof1, cof2
  99 !   REAL, EXTERNAL :: interp_0
 100    REAL    :: hm, xa
 101    REAL    :: pi
 102
 103 !  stuff from original initialization that has been dropped from the Registry
 104    REAL    :: vnu, xnu, xnus, dinit0, cbh, p0_temp, t0_temp, zd, zt
 105    REAL    :: qvf1, qvf2, pd_surf
 106    INTEGER :: it
 107    real :: thtmp, ptmp, temp(3)
 108
 109    LOGICAL :: moisture_init
 110    LOGICAL :: stretch_grid, dry_sounding
 111
 112    REAL    :: xa1, xal1,pii,hm1  !  data for intercomparison setup from dale
 113
 114    SELECT CASE ( model_data_order )
 115          CASE ( DATA_ORDER_ZXY )
 116    kds = grid%sd31 ; kde = grid%ed31 ;
 117    ids = grid%sd32 ; ide = grid%ed32 ;
 118    jds = grid%sd33 ; jde = grid%ed33 ;
 119
 120    kms = grid%sm31 ; kme = grid%em31 ;
 121    ims = grid%sm32 ; ime = grid%em32 ;
 122    jms = grid%sm33 ; jme = grid%em33 ;
 123
 124    kts = grid%sp31 ; kte = grid%ep31 ;   ! note that tile is entire patch
 125    its = grid%sp32 ; ite = grid%ep32 ;   ! note that tile is entire patch
 126    jts = grid%sp33 ; jte = grid%ep33 ;   ! note that tile is entire patch
 127          CASE ( DATA_ORDER_XYZ )
 128    ids = grid%sd31 ; ide = grid%ed31 ;
 129    jds = grid%sd32 ; jde = grid%ed32 ;
 130    kds = grid%sd33 ; kde = grid%ed33 ;
 131
 132    ims = grid%sm31 ; ime = grid%em31 ;
 133    jms = grid%sm32 ; jme = grid%em32 ;
 134    kms = grid%sm33 ; kme = grid%em33 ;
 135
 136    its = grid%sp31 ; ite = grid%ep31 ;   ! note that tile is entire patch
 137    jts = grid%sp32 ; jte = grid%ep32 ;   ! note that tile is entire patch
 138    kts = grid%sp33 ; kte = grid%ep33 ;   ! note that tile is entire patch
 139          CASE ( DATA_ORDER_XZY )
 140    ids = grid%sd31 ; ide = grid%ed31 ;
 141    kds = grid%sd32 ; kde = grid%ed32 ;
 142    jds = grid%sd33 ; jde = grid%ed33 ;
 143
 144    ims = grid%sm31 ; ime = grid%em31 ;
 145    kms = grid%sm32 ; kme = grid%em32 ;
 146    jms = grid%sm33 ; jme = grid%em33 ;
 147
 148    its = grid%sp31 ; ite = grid%ep31 ;   ! note that tile is entire patch
 149    kts = grid%sp32 ; kte = grid%ep32 ;   ! note that tile is entire patch
 150    jts = grid%sp33 ; jte = grid%ep33 ;   ! note that tile is entire patch
 151
 152    END SELECT
 153
 154
 155    hm = 100.
 156    xa = 5.0
 157
 158    icm = ide/2
 159
 160
 161    xa1  = 5000./500.
 162    xal1 = 4000./500.
 163    pii  = 2.*asin(1.0)
 164    hm1  = 250.
 165 !   hm1  = 1000.
 166
 167
 168    stretch_grid = .true.
 169 !   z_scale = .50
 170    z_scale = .40
 171    pi = 2.*asin(1.0)
 172    write(6,*) ' pi is ',pi
 173    nxc = (ide-ids)/4
 174    nyc = (jde-jds)/2
 175
 176    CALL model_to_grid_config_rec ( grid%id , model_config_rec , config_flags )
 177
 178 ! here we check to see if the boundary conditions are set properly
 179
 180    CALL boundary_condition_check( config_flags, bdyzone, error, grid%id )
 181
 182    moisture_init = .true.
 183
 184     grid%itimestep=0
 185
 186 #ifdef DM_PARALLEL
 187    CALL wrf_dm_bcast_bytes( icm , IWORDSIZE )
 188    CALL wrf_dm_bcast_bytes( jcm , IWORDSIZE )
 189 #endif
 190
 191     CALL nl_set_mminlu(1,'    ')
 192     CALL nl_set_iswater(1,0)
 193     CALL nl_set_cen_lat(1,40.)
 194     CALL nl_set_cen_lon(1,-105.)
 195     CALL nl_set_truelat1(1,0.)
 196     CALL nl_set_truelat2(1,0.)
 197     CALL nl_set_moad_cen_lat (1,0.)
 198     CALL nl_set_stand_lon (1,0.)
 199     CALL nl_set_map_proj(1,0)
 200
 201
 202 !  here we initialize data we currently is not initialized
 203 !  in the input data
 204
 205     DO j = jts, jte
 206       DO i = its, ite
 207          grid%msftx(i,j)    = 1.
 208          grid%msfty(i,j)    = 1.
 209          grid%msfux(i,j)    = 1.
 210          grid%msfuy(i,j)    = 1.
 211          grid%msfvx(i,j)    = 1.
 212          grid%msfvx_inv(i,j)= 1.
 213          grid%msfvy(i,j)    = 1.
 214          grid%sina(i,j)     = 0.
 215          grid%cosa(i,j)     = 1.
 216          grid%e(i,j)        = 0.
 217          grid%f(i,j)        = 0.
 218
 219       END DO
 220    END DO
 221
 222     DO j = jts, jte
 223     DO k = kts, kte
 224       DO i = its, ite
 225          grid%ww(i,k,j)     = 0.
 226       END DO
 227    END DO
 228    END DO
 229
 230    grid%step_number = 0
 231
 232 ! set up the grid
 233
 234    IF (stretch_grid) THEN ! exponential stretch for eta (nearly constant dz)
 235      DO k=1, kde
 236       grid%znw(k) = (exp(-(k-1)/float(kde-1)/z_scale) - exp(-1./z_scale))/ &
 237                                 (1.-exp(-1./z_scale))
 238      ENDDO
 239    ELSE
 240      DO k=1, kde
 241       grid%znw(k) = 1. - float(k-1)/float(kde-1)
 242      ENDDO
 243    ENDIF
 244
 245    DO k=1, kde-1
 246     grid%dnw(k) = grid%znw(k+1) - grid%znw(k)
 247     grid%rdnw(k) = 1./grid%dnw(k)
 248     grid%znu(k) = 0.5*(grid%znw(k+1)+grid%znw(k))
 249    ENDDO
 250    DO k=2, kde-1
 251     grid%dn(k) = 0.5*(grid%dnw(k)+grid%dnw(k-1))
 252     grid%rdn(k) = 1./grid%dn(k)
 253     grid%fnp(k) = .5* grid%dnw(k  )/grid%dn(k)
 254     grid%fnm(k) = .5* grid%dnw(k-1)/grid%dn(k)
 255    ENDDO
 256
 257    cof1 = (2.*grid%dn(2)+grid%dn(3))/(grid%dn(2)+grid%dn(3))*grid%dnw(1)/grid%dn(2)
 258    cof2 =     grid%dn(2)        /(grid%dn(2)+grid%dn(3))*grid%dnw(1)/grid%dn(3)
 259    grid%cf1  = grid%fnp(2) + cof1
 260    grid%cf2  = grid%fnm(2) - cof1 - cof2
 261    grid%cf3  = cof2
 262
 263    grid%cfn  = (.5*grid%dnw(kde-1)+grid%dn(kde-1))/grid%dn(kde-1)
 264    grid%cfn1 = -.5*grid%dnw(kde-1)/grid%dn(kde-1)
 265    grid%rdx = 1./config_flags%dx
 266    grid%rdy = 1./config_flags%dy
 267
 268 !  get the sounding from the ascii sounding file, first get dry sounding and
 269 !  calculate base state
 270
 271   write(6,*) ' getting dry sounding for base state '
 272   dry_sounding = .true.
 273   CALL get_sounding( zk, p_in, pd_in, theta, rho, u, v, qv, dry_sounding, &
 274                      nl_max, nl_in, .true.)
 275
 276   write(6,*) ' returned from reading sounding, nl_in is ',nl_in
 277
 278
 279 !  find ptop for the desired ztop (ztop is input from the namelist),
 280 !  and find surface pressure
 281
 282   grid%p_top = interp_0( p_in, zk, config_flags%ztop, nl_in )
 283
 284   DO j=jts,jte
 285   DO i=its,ite  ! flat surface
 286 !!    grid%ht(i,j) = 0.
 287     grid%ht(i,j) = hm/(1.+(float(i-icm)/xa)**2)
 288 !    grid%ht(i,j) = hm1*exp(-(( float(i-icm)/xa1)**2))   &
 289 !               *( (cos(pii*float(i-icm)/xal1))**2 )
 290     grid%phb(i,1,j) = g*grid%ht(i,j)
 291     grid%php(i,1,j) = 0.
 292     grid%ph0(i,1,j) = grid%phb(i,1,j)
 293   ENDDO
 294   ENDDO
 295
 296   DO J = jts, jte
 297   DO I = its, ite
 298
 299     p_surf = interp_0( p_in, zk, grid%phb(i,1,j)/g, nl_in )
 300     grid%mub(i,j) = p_surf-grid%p_top
 301
 302 !  this is dry hydrostatic sounding (base state), so given grid%p (coordinate),
 303 !  interp theta (from interp) and compute 1/rho from eqn. of state
 304
 305     DO K = 1, kte-1
 306       p_level = grid%znu(k)*(p_surf - grid%p_top) + grid%p_top
 307       grid%pb(i,k,j) = p_level
 308       grid%t_init(i,k,j) = interp_0( theta, p_in, p_level, nl_in ) - t0
 309       grid%alb(i,k,j) = (r_d/p1000mb)*(grid%t_init(i,k,j)+t0)*(grid%pb(i,k,j)/p1000mb)**cvpm
 310     ENDDO
 311
 312 !  calc hydrostatic balance (alternatively we could interp the geopotential from the
 313 !  sounding, but this assures that the base state is in exact hydrostatic balance with
 314 !  respect to the model eqns.
 315
 316     DO k  = 2,kte
 317       grid%phb(i,k,j) = grid%phb(i,k-1,j) - grid%dnw(k-1)*grid%mub(i,j)*grid%alb(i,k-1,j)
 318     ENDDO
 319
 320   ENDDO
 321   ENDDO
 322
 323   write(6,*) ' ptop is ',grid%p_top
 324   write(6,*) ' base state grid%mub(1,1), p_surf is ',grid%mub(1,1),grid%mub(1,1)+grid%p_top
 325
 326 !  calculate full state for each column - this includes moisture.
 327
 328   write(6,*) ' getting moist sounding for full state '
 329   dry_sounding = .false.
 330   CALL get_sounding( zk, p_in, pd_in, theta, rho, u, v, qv, dry_sounding, &
 331                      nl_max, nl_in, .false. )
 332
 333   DO J = jts, min(jde-1,jte)
 334   DO I = its, min(ide-1,ite)
 335
 336 !  At this point grid%p_top is already set. find the DRY mass in the column
 337 !  by interpolating the DRY pressure.
 338
 339    pd_surf = interp_0( pd_in, zk, grid%phb(i,1,j)/g, nl_in )
 340
 341 !  compute the perturbation mass and the full mass
 342
 343     grid%mu_1(i,j) = pd_surf-grid%p_top - grid%mub(i,j)
 344     grid%mu_2(i,j) = grid%mu_1(i,j)
 345     grid%mu0(i,j) = grid%mu_1(i,j) + grid%mub(i,j)
 346
 347 ! given the dry pressure and coordinate system, interp the potential
 348 ! temperature and qv
 349
 350     do k=1,kde-1
 351
 352       p_level = grid%znu(k)*(pd_surf - grid%p_top) + grid%p_top
 353
 354       moist(i,k,j,P_QV) = interp_0( qv, pd_in, p_level, nl_in )
 355       grid%t_1(i,k,j)          = interp_0( theta, pd_in, p_level, nl_in ) - t0
 356       grid%t_2(i,k,j)          = grid%t_1(i,k,j)
 357
 358
 359     enddo
 360
 361 !  integrate the hydrostatic equation (from the RHS of the bigstep
 362 !  vertical momentum equation) down from the top to get grid%p.
 363 !  first from the top of the model to the top pressure
 364
 365     k = kte-1  ! top level
 366
 367     qvf1 = 0.5*(moist(i,k,j,P_QV)+moist(i,k,j,P_QV))
 368     qvf2 = 1./(1.+qvf1)
 369     qvf1 = qvf1*qvf2
 370
 371 !    grid%p(i,k,j) = - 0.5*grid%mu_1(i,j)/grid%rdnw(k)
 372     grid%p(i,k,j) = - 0.5*(grid%mu_1(i,j)+qvf1*grid%mub(i,j))/grid%rdnw(k)/qvf2
 373     qvf = 1. + rvovrd*moist(i,k,j,P_QV)
 374     grid%alt(i,k,j) = (r_d/p1000mb)*(grid%t_1(i,k,j)+t0)*qvf* &
 375                 (((grid%p(i,k,j)+grid%pb(i,k,j))/p1000mb)**cvpm)
 376     grid%al(i,k,j) = grid%alt(i,k,j) - grid%alb(i,k,j)
 377
 378 !  down the column
 379
 380     do k=kte-2,1,-1
 381       qvf1 = 0.5*(moist(i,k,j,P_QV)+moist(i,k+1,j,P_QV))
 382       qvf2 = 1./(1.+qvf1)
 383       qvf1 = qvf1*qvf2
 384       grid%p(i,k,j) = grid%p(i,k+1,j) - (grid%mu_1(i,j) + qvf1*grid%mub(i,j))/qvf2/grid%rdn(k+1)
 385       qvf = 1. + rvovrd*moist(i,k,j,P_QV)
 386       grid%alt(i,k,j) = (r_d/p1000mb)*(grid%t_1(i,k,j)+t0)*qvf* &
 387                   (((grid%p(i,k,j)+grid%pb(i,k,j))/p1000mb)**cvpm)
 388       grid%al(i,k,j) = grid%alt(i,k,j) - grid%alb(i,k,j)
 389     enddo
 390
 391 !  this is the hydrostatic equation used in the model after the
 392 !  small timesteps.  In the model, grid%al (inverse density)
 393 !  is computed from the geopotential.
 394
 395
 396     grid%ph_1(i,1,j) = 0.
 397     DO k  = 2,kte
 398       grid%ph_1(i,k,j) = grid%ph_1(i,k-1,j) - (1./grid%rdnw(k-1))*(       &
 399                    (grid%mub(i,j)+grid%mu_1(i,j))*grid%al(i,k-1,j)+ &
 400                     grid%mu_1(i,j)*grid%alb(i,k-1,j)  )
 401
 402       grid%ph_2(i,k,j) = grid%ph_1(i,k,j)
 403       grid%ph0(i,k,j) = grid%ph_1(i,k,j) + grid%phb(i,k,j)
 404     ENDDO
 405
 406     if((i==2) .and. (j==2)) then
 407      write(6,*) ' grid%ph_1 calc ',grid%ph_1(2,1,2),grid%ph_1(2,2,2),&
 408                               grid%mu_1(2,2)+grid%mub(2,2),grid%mu_1(2,2), &
 409                               grid%alb(2,1,2),grid%al(1,2,1),grid%rdnw(1)
 410     endif
 411
 412   ENDDO
 413   ENDDO
 414
 415    write(6,*) ' grid%mu_1 from comp ', grid%mu_1(1,1)
 416    write(6,*) ' full state sounding from comp, ph, grid%p, grid%al, grid%t_1, qv '
 417    do k=1,kde-1
 418      write(6,'(i3,1x,5(1x,1pe10.3))') k, grid%ph_1(1,k,1)+grid%phb(1,k,1), &
 419                                       grid%p(1,k,1)+grid%pb(1,k,1), grid%alt(1,k,1), &
 420                                       grid%t_1(1,k,1)+t0, moist(1,k,1,P_QV)
 421    enddo
 422
 423    write(6,*) ' pert state sounding from comp, grid%ph_1, pp, alp, grid%t_1, qv '
 424    do k=1,kde-1
 425      write(6,'(i3,1x,5(1x,1pe10.3))') k, grid%ph_1(1,k,1), &
 426                                       grid%p(1,k,1), grid%al(1,k,1), &
 427                                       grid%t_1(1,k,1), moist(1,k,1,P_QV)
 428    enddo
 429
 430 ! interp v
 431
 432   DO J = jts, jte
 433   DO I = its, min(ide-1,ite)
 434
 435     IF (j == jds) THEN
 436       z_at_v = grid%phb(i,1,j)/g
 437     ELSE IF (j == jde) THEN
 438       z_at_v = grid%phb(i,1,j-1)/g
 439     ELSE
 440       z_at_v = 0.5*(grid%phb(i,1,j)+grid%phb(i,1,j-1))/g
 441     END IF
 442
 443     p_surf = interp_0( p_in, zk, z_at_v, nl_in )
 444
 445     DO K = 1, kte
 446       p_level = grid%znu(k)*(p_surf - grid%p_top) + grid%p_top
 447       grid%v_1(i,k,j) = interp_0( v, p_in, p_level, nl_in )
 448       grid%v_2(i,k,j) = grid%v_1(i,k,j)
 449     ENDDO
 450
 451   ENDDO
 452   ENDDO
 453
 454 ! interp u
 455
 456   DO J = jts, min(jde-1,jte)
 457   DO I = its, ite
 458
 459     IF (i == ids) THEN
 460       z_at_u = grid%phb(i,1,j)/g
 461     ELSE IF (i == ide) THEN
 462       z_at_u = grid%phb(i-1,1,j)/g
 463     ELSE
 464       z_at_u = 0.5*(grid%phb(i,1,j)+grid%phb(i-1,1,j))/g
 465     END IF
 466
 467     p_surf = interp_0( p_in, zk, z_at_u, nl_in )
 468
 469     DO K = 1, kte
 470       p_level = grid%znu(k)*(p_surf - grid%p_top) + grid%p_top
 471       grid%u_1(i,k,j) = interp_0( u, p_in, p_level, nl_in )
 472       grid%u_2(i,k,j) = grid%u_1(i,k,j)
 473     ENDDO
 474
 475   ENDDO
 476   ENDDO
 477
 478 !  set w
 479
 480   DO J = jts, min(jde-1,jte)
 481   DO K = kts, kte
 482   DO I = its, min(ide-1,ite)
 483     grid%w_1(i,k,j) = 0.
 484     grid%w_2(i,k,j) = 0.
 485   ENDDO
 486   ENDDO
 487   ENDDO
 488
 489 !  set a few more things
 490
 491   DO J = jts, min(jde-1,jte)
 492   DO K = kts, kte-1
 493   DO I = its, min(ide-1,ite)
 494     grid%h_diabatic(i,k,j) = 0.
 495   ENDDO
 496   ENDDO
 497   ENDDO
 498
 499   DO k=1,kte-1
 500     grid%t_base(k) = grid%t_1(1,k,1)
 501     grid%qv_base(k) = moist(1,k,1,P_QV)
 502     grid%u_base(k) = grid%u_1(1,k,1)
 503     grid%v_base(k) = grid%v_1(1,k,1)
 504     grid%z_base(k) = 0.5*(grid%phb(1,k,1)+grid%phb(1,k+1,1)+grid%ph_1(1,k,1)+grid%ph_1(1,k+1,1))/g
 505   ENDDO
 506
 507   DO J = jts, min(jde-1,jte)
 508   DO I = its, min(ide-1,ite)
 509      thtmp   = grid%t_2(i,1,j)+t0
 510      ptmp    = grid%p(i,1,j)+grid%pb(i,1,j)
 511      temp(1) = thtmp * (ptmp/p1000mb)**rcp
 512      thtmp   = grid%t_2(i,2,j)+t0
 513      ptmp    = grid%p(i,2,j)+grid%pb(i,2,j)
 514      temp(2) = thtmp * (ptmp/p1000mb)**rcp
 515      thtmp   = grid%t_2(i,3,j)+t0
 516      ptmp    = grid%p(i,3,j)+grid%pb(i,3,j)
 517      temp(3) = thtmp * (ptmp/p1000mb)**rcp
 518
 519      grid%tsk(I,J)=grid%cf1*temp(1)+grid%cf2*temp(2)+grid%cf3*temp(3)
 520      grid%tmn(I,J)=grid%tsk(I,J)-0.5
 521   ENDDO
 522   ENDDO
 523
 524   RETURN
 525
 526  END SUBROUTINE init_domain_rk
 527
 528    SUBROUTINE init_module_initialize
 529    END SUBROUTINE init_module_initialize
 530
 531 !---------------------------------------------------------------------
 532
 533 !  test driver for get_sounding
 534 !
 535 !      implicit none
 536 !      integer n
 537 !      parameter(n = 1000)
 538 !      real zk(n),p(n),theta(n),rho(n),u(n),v(n),qv(n),pd(n)
 539 !      logical dry
 540 !      integer nl,k
 541 !
 542 !      dry = .false.
 543 !      dry = .true.
 544 !      call get_sounding( zk, p, pd, theta, rho, u, v, qv, dry, n, nl )
 545 !      write(6,*) ' input levels ',nl
 546 !      write(6,*) ' sounding '
 547 !      write(6,*) '  k  height(m)  press (Pa) pd(Pa) theta (K) den(kg/m^3)  u(m/s)     v(m/s)    qv(g/g) '
 548 !      do k=1,nl
 549 !        write(6,'(1x,i3,8(1x,1pe10.3))') k, zk(k), p(k), pd(k), theta(k), rho(k), u(k), v(k), qv(k)
 550 !      enddo
 551 !      end
 552 !
 553 !---------------------------------------------------------------------------
 554
 555       subroutine get_sounding( zk, p, p_dry, theta, rho, &
 556                                u, v, qv, dry, nl_max, nl_in, base_state )
 557       implicit none
 558
 559       integer nl_max, nl_in
 560       real zk(nl_max), p(nl_max), theta(nl_max), rho(nl_max), &
 561            u(nl_max), v(nl_max), qv(nl_max), p_dry(nl_max)
 562       logical dry
 563       logical base_state
 564
 565       integer n, iz
 566       parameter(n=1000)
 567       logical debug
 568       parameter( debug = .false.)
 569
 570 ! input sounding data
 571
 572       real p_surf, th_surf, qv_surf
 573       real pi_surf, pi(n)
 574       real h_input(n), th_input(n), qv_input(n), u_input(n), v_input(n)
 575
 576 ! diagnostics
 577
 578       real rho_surf, p_input(n), rho_input(n)
 579       real pm_input(n)  !  this are for full moist sounding
 580
 581 ! local data
 582
 583       real p1000mb,cv,cp,r,cvpm,g
 584       parameter (p1000mb = 1.e+05, r = 287, cp = 1003., cv = cp-r, cvpm = -cv/cp, g=9.81 )
 585       integer k, it, nl
 586       real qvf, qvf1, dz
 587
 588 !  first, read the sounding
 589
 590       call read_sounding( p_surf, th_surf, qv_surf, &
 591                           h_input, th_input, qv_input, u_input, v_input,n, nl, debug )
 592
 593 !        iz = 1
 594 !        do k=2,nl
 595 !          if(h_input(k) .lt. 12000.) iz = k
 596 !        enddo
 597 !        write(6,*) " tropopause ",iz,h_input(iz)
 598 !        if(dry) then
 599 !        write(6,*) ' nl is ',nl
 600 !        do k=1,nl
 601 !          th_input(k) = th_input(k)+10.+10*float(k)/nl
 602 !        enddo
 603 !        write(6,*) ' finished adjusting theta '
 604 !        endif
 605
 606 !        do k=1,nl
 607 !          u_input(k) = 2*u_input(k)
 608 !        enddo
 609 !
 610 !      end if
 611
 612       if(dry) then
 613        do k=1,nl
 614          qv_input(k) = 0.
 615        enddo
 616       endif
 617
 618       if(debug) write(6,*) ' number of input levels = ',nl
 619
 620         nl_in = nl
 621         if(nl_in .gt. nl_max ) then
 622           write(6,*) ' too many levels for input arrays ',nl_in,nl_max
 623           call wrf_error_fatal ( ' too many levels for input arrays ' )
 624         end if
 625
 626 !  compute diagnostics,
 627 !  first, convert qv(g/kg) to qv(g/g)
 628
 629       do k=1,nl
 630         qv_input(k) = 0.001*qv_input(k)
 631       enddo
 632
 633       p_surf = 100.*p_surf  ! convert to pascals
 634       qvf = 1. + rvovrd*qv_input(1)
 635       rho_surf = 1./((r/p1000mb)*th_surf*qvf*((p_surf/p1000mb)**cvpm))
 636       pi_surf = (p_surf/p1000mb)**(r/cp)
 637
 638       if(debug) then
 639         write(6,*) ' surface density is ',rho_surf
 640         write(6,*) ' surface pi is      ',pi_surf
 641       end if
 642
 643
 644 !  integrate moist sounding hydrostatically, starting from the
 645 !  specified surface pressure
 646 !  -> first, integrate from surface to lowest level
 647
 648           qvf = 1. + rvovrd*qv_input(1)
 649           qvf1 = 1. + qv_input(1)
 650           rho_input(1) = rho_surf
 651           dz = h_input(1)
 652           do it=1,10
 653             pm_input(1) = p_surf &
 654                     - 0.5*dz*(rho_surf+rho_input(1))*g*qvf1
 655             rho_input(1) = 1./((r/p1000mb)*th_input(1)*qvf*((pm_input(1)/p1000mb)**cvpm))
 656           enddo
 657
 658 ! integrate up the column
 659
 660           do k=2,nl
 661             rho_input(k) = rho_input(k-1)
 662             dz = h_input(k)-h_input(k-1)
 663             qvf1 = 0.5*(2.+(qv_input(k-1)+qv_input(k)))
 664             qvf = 1. + rvovrd*qv_input(k)   ! qv is in g/kg here
 665
 666             do it=1,20
 667               pm_input(k) = pm_input(k-1) &
 668                       - 0.5*dz*(rho_input(k)+rho_input(k-1))*g*qvf1
 669               rho_input(k) = 1./((r/p1000mb)*th_input(k)*qvf*((pm_input(k)/p1000mb)**cvpm))
 670             enddo
 671           enddo
 672
 673 !  we have the moist sounding
 674
 675 !  next, compute the dry sounding using p at the highest level from the
 676 !  moist sounding and integrating down.
 677
 678         p_input(nl) = pm_input(nl)
 679
 680           do k=nl-1,1,-1
 681             dz = h_input(k+1)-h_input(k)
 682             p_input(k) = p_input(k+1) + 0.5*dz*(rho_input(k)+rho_input(k+1))*g
 683           enddo
 684
 685 !      write(6,*) ' zeroing u input '
 686
 687         do k=1,nl
 688
 689           zk(k) = h_input(k)
 690           p(k) = pm_input(k)
 691           p_dry(k) = p_input(k)
 692           theta(k) = th_input(k)
 693           rho(k) = rho_input(k)
 694           u(k) = u_input(k)
 695 !          u(k) = 0.
 696           v(k) = v_input(k)
 697           qv(k) = qv_input(k)
 698
 699         enddo
 700
 701      if(debug) then
 702       write(6,*) ' sounding '
 703       write(6,*) '  k  height(m)  press (Pa) pd(Pa) theta (K) den(kg/m^3)  u(m/s)     v(m/s)    qv(g/g) '
 704       do k=1,nl
 705         write(6,'(1x,i3,8(1x,1pe10.3))') k, zk(k), p(k), p_dry(k), theta(k), rho(k), u(k), v(k), qv(k)
 706       enddo
 707
 708      end if
 709
 710       end subroutine get_sounding
 711
 712 !-------------------------------------------------------
 713
 714       subroutine read_sounding( ps,ts,qvs,h,th,qv,u,v,n,nl,debug )
 715       implicit none
 716       integer n,nl
 717       real ps,ts,qvs,h(n),th(n),qv(n),u(n),v(n)
 718       logical end_of_file
 719       logical debug
 720
 721       integer k
 722
 723       open(unit=10,file='input_sounding',form='formatted',status='old')
 724       rewind(10)
 725       read(10,*) ps, ts, qvs
 726       if(debug) then
 727         write(6,*) ' input sounding surface parameters '
 728         write(6,*) ' surface pressure (mb) ',ps
 729         write(6,*) ' surface pot. temp (K) ',ts
 730         write(6,*) ' surface mixing ratio (g/kg) ',qvs
 731       end if
 732
 733       end_of_file = .false.
 734       k = 0
 735
 736       do while (.not. end_of_file)
 737
 738         read(10,*,end=100) h(k+1), th(k+1), qv(k+1), u(k+1), v(k+1)
 739         k = k+1
 740         if(debug) write(6,'(1x,i3,5(1x,e10.3))') k, h(k), th(k), qv(k), u(k), v(k)
 741         go to 110
 742  100    end_of_file = .true.
 743  110    continue
 744       enddo
 745
 746       nl = k
 747
 748       close(unit=10,status = 'keep')
 749
 750       end subroutine read_sounding
 751
 752 END MODULE module_initialize_ideal