wrfv2_fire/dyn_em/module_initialize_les.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
  43    SUBROUTINE init_domain ( grid )
  44
  45    IMPLICIT NONE
  46
  47    !  Input data.
  48    TYPE (domain), POINTER :: grid
  49    !  Local data.
  50    INTEGER :: idum1, idum2
  51
  52    CALL set_scalar_indices_from_config ( head_grid%id , idum1, idum2 )
  53
  54      CALL init_domain_rk( grid &
  55 !
  56 #include <actual_new_args.inc>
  57 !
  58                         )
  59
  60    END SUBROUTINE init_domain
  61
  62 !-------------------------------------------------------------------
  63
  64    SUBROUTINE init_domain_rk ( grid &
  65 !
  66 # include <dummy_new_args.inc>
  67 !
  68 )
  69    IMPLICIT NONE
  70
  71    !  Input data.
  72    TYPE (domain), POINTER :: grid
  73
  74 # include <dummy_new_decl.inc>
  75
  76    TYPE (grid_config_rec_type)              :: config_flags
  77
  78    !  Local data
  79    INTEGER                             ::                       &
  80                                   ids, ide, jds, jde, kds, kde, &
  81                                   ims, ime, jms, jme, kms, kme, &
  82                                   its, ite, jts, jte, kts, kte, &
  83                                   i, j, k
  84
  85    ! Local data
  86
  87    INTEGER, PARAMETER :: nl_max = 1000
  88    REAL, DIMENSION(nl_max) :: zk, p_in, theta, rho, u, v, qv, pd_in
  89    INTEGER :: nl_in
  90
  91
  92    INTEGER :: icm,jcm, ii, im1, jj, jm1, loop, error, fid, nxc, nyc
  93    REAL    :: u_mean,v_mean, f0, p_surf, p_level, qvf, z_at_v, z_at_u
  94    REAL    :: z_scale, xrad, yrad, zrad, rad, delt, cof1, cof2
  95 !   REAL, EXTERNAL :: interp_0
  96    REAL    :: hm
  97    REAL    :: pi
  98
  99 !  stuff from original initialization that has been dropped from the Registry
 100    REAL    :: vnu, xnu, xnus, dinit0, cbh, p0_temp, t0_temp, zd, zt
 101    REAL    :: qvf1, qvf2, pd_surf
 102    INTEGER :: it
 103    real :: thtmp, ptmp, temp(3)
 104
 105    LOGICAL :: moisture_init
 106    LOGICAL :: stretch_grid, dry_sounding
 107
 108   INTEGER :: xs , xe , ys , ye
 109   REAL :: mtn_ht
 110    LOGICAL, EXTERNAL :: wrf_dm_on_monitor
 111 !  For LES, add randx
 112    real :: randx
 113
 114 #ifdef DM_PARALLEL
 115 #    include <data_calls.inc>
 116 #endif
 117
 118
 119    SELECT CASE ( model_data_order )
 120          CASE ( DATA_ORDER_ZXY )
 121    kds = grid%sd31 ; kde = grid%ed31 ;
 122    ids = grid%sd32 ; ide = grid%ed32 ;
 123    jds = grid%sd33 ; jde = grid%ed33 ;
 124
 125    kms = grid%sm31 ; kme = grid%em31 ;
 126    ims = grid%sm32 ; ime = grid%em32 ;
 127    jms = grid%sm33 ; jme = grid%em33 ;
 128
 129    kts = grid%sp31 ; kte = grid%ep31 ;   ! note that tile is entire patch
 130    its = grid%sp32 ; ite = grid%ep32 ;   ! note that tile is entire patch
 131    jts = grid%sp33 ; jte = grid%ep33 ;   ! note that tile is entire patch
 132          CASE ( DATA_ORDER_XYZ )
 133    ids = grid%sd31 ; ide = grid%ed31 ;
 134    jds = grid%sd32 ; jde = grid%ed32 ;
 135    kds = grid%sd33 ; kde = grid%ed33 ;
 136
 137    ims = grid%sm31 ; ime = grid%em31 ;
 138    jms = grid%sm32 ; jme = grid%em32 ;
 139    kms = grid%sm33 ; kme = grid%em33 ;
 140
 141    its = grid%sp31 ; ite = grid%ep31 ;   ! note that tile is entire patch
 142    jts = grid%sp32 ; jte = grid%ep32 ;   ! note that tile is entire patch
 143    kts = grid%sp33 ; kte = grid%ep33 ;   ! note that tile is entire patch
 144          CASE ( DATA_ORDER_XZY )
 145    ids = grid%sd31 ; ide = grid%ed31 ;
 146    kds = grid%sd32 ; kde = grid%ed32 ;
 147    jds = grid%sd33 ; jde = grid%ed33 ;
 148
 149    ims = grid%sm31 ; ime = grid%em31 ;
 150    kms = grid%sm32 ; kme = grid%em32 ;
 151    jms = grid%sm33 ; jme = grid%em33 ;
 152
 153    its = grid%sp31 ; ite = grid%ep31 ;   ! note that tile is entire patch
 154    kts = grid%sp32 ; kte = grid%ep32 ;   ! note that tile is entire patch
 155    jts = grid%sp33 ; jte = grid%ep33 ;   ! note that tile is entire patch
 156
 157    END SELECT
 158
 159
 160 !  stretch_grid = .true.
 161 !  FOR LES, set stretch to false
 162    stretch_grid = .false.
 163    delt = 3.
 164 !   z_scale = .50
 165    z_scale = .40
 166    pi = 2.*asin(1.0)
 167    write(6,*) ' pi is ',pi
 168    nxc = (ide-ids)/2
 169    nyc = (jde-jds)/2
 170
 171    CALL model_to_grid_config_rec ( grid%id , model_config_rec , config_flags )
 172
 173 ! here we check to see if the boundary conditions are set properly
 174
 175    CALL boundary_condition_check( config_flags, bdyzone, error, grid%id )
 176
 177    moisture_init = .true.
 178
 179     grid%itimestep=0
 180
 181 #ifdef DM_PARALLEL
 182    CALL wrf_dm_bcast_bytes( icm , IWORDSIZE )
 183    CALL wrf_dm_bcast_bytes( jcm , IWORDSIZE )
 184 #endif
 185
 186     CALL nl_set_mminlu(1, '    ')
 187     CALL nl_set_iswater(1,0)
 188     CALL nl_set_cen_lat(1,40.)
 189     CALL nl_set_cen_lon(1,-105.)
 190     CALL nl_set_truelat1(1,0.)
 191     CALL nl_set_truelat2(1,0.)
 192     CALL nl_set_moad_cen_lat (1,0.)
 193     CALL nl_set_stand_lon (1,0.)
 194     CALL nl_set_map_proj(1,0)
 195
 196
 197 !  here we initialize data we currently is not initialized
 198 !  in the input data
 199
 200     DO j = jts, jte
 201       DO i = its, ite
 202          grid%msftx(i,j)    = 1.
 203          grid%msfty(i,j)    = 1.
 204          grid%msfux(i,j)    = 1.
 205          grid%msfuy(i,j)    = 1.
 206          grid%msfvx(i,j)    = 1.
 207          grid%msfvx_inv(i,j)= 1.
 208          grid%msfvy(i,j)    = 1.
 209          grid%sina(i,j)     = 0.
 210          grid%cosa(i,j)     = 1.
 211          grid%e(i,j)        = 0.
 212 !  for LES, include Coriolis force
 213          grid%f(i,j)        = 1.e-4
 214
 215       END DO
 216    END DO
 217
 218     DO j = jts, jte
 219     DO k = kts, kte
 220       DO i = its, ite
 221          grid%ww(i,k,j)     = 0.
 222       END DO
 223    END DO
 224    END DO
 225
 226    grid%step_number = 0
 227
 228 ! set up the grid
 229
 230    IF (stretch_grid) THEN ! exponential stretch for eta (nearly constant dz)
 231      DO k=1, kde
 232       grid%znw(k) = (exp(-(k-1)/float(kde-1)/z_scale) - exp(-1./z_scale))/ &
 233                                 (1.-exp(-1./z_scale))
 234      ENDDO
 235    ELSE
 236      DO k=1, kde
 237       grid%znw(k) = 1. - float(k-1)/float(kde-1)
 238      ENDDO
 239    ENDIF
 240
 241    DO k=1, kde-1
 242     grid%dnw(k) = grid%znw(k+1) - grid%znw(k)
 243     grid%rdnw(k) = 1./grid%dnw(k)
 244     grid%znu(k) = 0.5*(grid%znw(k+1)+grid%znw(k))
 245    ENDDO
 246    DO k=2, kde-1
 247     grid%dn(k) = 0.5*(grid%dnw(k)+grid%dnw(k-1))
 248     grid%rdn(k) = 1./grid%dn(k)
 249     grid%fnp(k) = .5* grid%dnw(k  )/grid%dn(k)
 250     grid%fnm(k) = .5* grid%dnw(k-1)/grid%dn(k)
 251    ENDDO
 252
 253    cof1 = (2.*grid%dn(2)+grid%dn(3))/(grid%dn(2)+grid%dn(3))*grid%dnw(1)/grid%dn(2)
 254    cof2 =     grid%dn(2)        /(grid%dn(2)+grid%dn(3))*grid%dnw(1)/grid%dn(3)
 255    grid%cf1  = grid%fnp(2) + cof1
 256    grid%cf2  = grid%fnm(2) - cof1 - cof2
 257    grid%cf3  = cof2
 258
 259    grid%cfn  = (.5*grid%dnw(kde-1)+grid%dn(kde-1))/grid%dn(kde-1)
 260    grid%cfn1 = -.5*grid%dnw(kde-1)/grid%dn(kde-1)
 261    grid%rdx = 1./config_flags%dx
 262    grid%rdy = 1./config_flags%dy
 263
 264 !  get the sounding from the ascii sounding file, first get dry sounding and
 265 !  calculate base state
 266
 267   dry_sounding = .true.
 268   IF ( wrf_dm_on_monitor() ) THEN
 269   write(6,*) ' getting dry sounding for base state '
 270
 271   CALL get_sounding( zk, p_in, pd_in, theta, rho, u, v, qv, dry_sounding, nl_max, nl_in )
 272   ENDIF
 273   CALL wrf_dm_bcast_real( zk , nl_max )
 274   CALL wrf_dm_bcast_real( p_in , nl_max )
 275   CALL wrf_dm_bcast_real( pd_in , nl_max )
 276   CALL wrf_dm_bcast_real( theta , nl_max )
 277   CALL wrf_dm_bcast_real( rho , nl_max )
 278   CALL wrf_dm_bcast_real( u , nl_max )
 279   CALL wrf_dm_bcast_real( v , nl_max )
 280   CALL wrf_dm_bcast_real( qv , nl_max )
 281   CALL wrf_dm_bcast_integer ( nl_in , 1 )
 282
 283   write(6,*) ' returned from reading sounding, nl_in is ',nl_in
 284
 285 !  find ptop for the desired ztop (ztop is input from the namelist),
 286 !  and find surface pressure
 287
 288   grid%p_top = interp_0( p_in, zk, config_flags%ztop, nl_in )
 289
 290   DO j=jts,jte
 291   DO i=its,ite
 292     grid%ht(i,j) = 0.
 293   ENDDO
 294   ENDDO
 295
 296   xs=ide/2 -3
 297   xs=ids   -3
 298   xe=xs + 6
 299   ys=jde/2 -3
 300   ye=ys + 6
 301   mtn_ht = 500
 302 #ifdef MTN
 303   DO j=max(ys,jds),min(ye,jde-1)
 304   DO i=max(xs,ids),min(xe,ide-1)
 305      grid%ht(i,j) = mtn_ht * 0.25 * &
 306                ( 1. + COS ( 2*pi/(xe-xs) * ( i-xs ) + pi ) ) * &
 307                ( 1. + COS ( 2*pi/(ye-ys) * ( j-ys ) + pi ) )
 308   ENDDO
 309   ENDDO
 310 #endif
 311 #ifdef EW_RIDGE
 312   DO j=max(ys,jds),min(ye,jde-1)
 313   DO i=ids,ide
 314      grid%ht(i,j) = mtn_ht * 0.50 * &
 315                ( 1. + COS ( 2*pi/(ye-ys) * ( j-ys ) + pi ) )
 316   ENDDO
 317   ENDDO
 318 #endif
 319 #ifdef NS_RIDGE
 320   DO j=jds,jde
 321   DO i=max(xs,ids),min(xe,ide-1)
 322      grid%ht(i,j) = mtn_ht * 0.50 * &
 323                ( 1. + COS ( 2*pi/(xe-xs) * ( i-xs ) + pi ) )
 324   ENDDO
 325   ENDDO
 326 #endif
 327   DO j=jts,jte
 328   DO i=its,ite
 329     grid%phb(i,1,j) = g * grid%ht(i,j)
 330     grid%ph0(i,1,j) = g * grid%ht(i,j)
 331   ENDDO
 332   ENDDO
 333
 334   DO J = jts, jte
 335   DO I = its, ite
 336
 337     p_surf = interp_0( p_in, zk, grid%phb(i,1,j)/g, nl_in )
 338     grid%mub(i,j) = p_surf-grid%p_top
 339
 340 !  this is dry hydrostatic sounding (base state), so given grid%p (coordinate),
 341 !  interp theta (from interp) and compute 1/rho from eqn. of state
 342
 343     DO K = 1, kte-1
 344       p_level = grid%znu(k)*(p_surf - grid%p_top) + grid%p_top
 345       grid%pb(i,k,j) = p_level
 346       grid%t_init(i,k,j) = interp_0( theta, p_in, p_level, nl_in ) - t0
 347       grid%alb(i,k,j) = (r_d/p1000mb)*(grid%t_init(i,k,j)+t0)*(grid%pb(i,k,j)/p1000mb)**cvpm
 348     ENDDO
 349
 350 !  calc hydrostatic balance (alternatively we could interp the geopotential from the
 351 !  sounding, but this assures that the base state is in exact hydrostatic balance with
 352 !  respect to the model eqns.
 353
 354     DO k  = 2,kte
 355       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)
 356     ENDDO
 357
 358   ENDDO
 359   ENDDO
 360
 361   IF ( wrf_dm_on_monitor() ) THEN
 362     write(6,*) ' ptop is ',grid%p_top
 363     write(6,*) ' base state grid%mub(1,1), p_surf is ',grid%mub(1,1),grid%mub(1,1)+grid%p_top
 364   ENDIF
 365
 366 !  calculate full state for each column - this includes moisture.
 367
 368   write(6,*) ' getting moist sounding for full state '
 369   dry_sounding = .false.
 370   CALL get_sounding( zk, p_in, pd_in, theta, rho, u, v, qv, dry_sounding, nl_max, nl_in )
 371
 372   DO J = jts, min(jde-1,jte)
 373   DO I = its, min(ide-1,ite)
 374
 375 !  At this point grid%p_top is already set. find the DRY mass in the column
 376 !  by interpolating the DRY pressure.
 377
 378    pd_surf = interp_0( pd_in, zk, grid%phb(i,1,j)/g, nl_in )
 379
 380 !  compute the perturbation mass and the full mass
 381
 382     grid%mu_1(i,j) = pd_surf-grid%p_top - grid%mub(i,j)
 383     grid%mu_2(i,j) = grid%mu_1(i,j)
 384     grid%mu0(i,j) = grid%mu_1(i,j) + grid%mub(i,j)
 385
 386 ! given the dry pressure and coordinate system, interp the potential
 387 ! temperature and qv
 388
 389     do k=1,kde-1
 390
 391       p_level = grid%znu(k)*(pd_surf - grid%p_top) + grid%p_top
 392
 393       moist(i,k,j,P_QV) = interp_0( qv, pd_in, p_level, nl_in )
 394       grid%t_1(i,k,j)          = interp_0( theta, pd_in, p_level, nl_in ) - t0
 395       grid%t_2(i,k,j)          = grid%t_1(i,k,j)
 396
 397
 398     enddo
 399
 400 !  integrate the hydrostatic equation (from the RHS of the bigstep
 401 !  vertical momentum equation) down from the top to get grid%p.
 402 !  first from the top of the model to the top pressure
 403
 404     k = kte-1  ! top level
 405
 406     qvf1 = 0.5*(moist(i,k,j,P_QV)+moist(i,k,j,P_QV))
 407     qvf2 = 1./(1.+qvf1)
 408     qvf1 = qvf1*qvf2
 409
 410 !    grid%p(i,k,j) = - 0.5*grid%mu_1(i,j)/grid%rdnw(k)
 411     grid%p(i,k,j) = - 0.5*(grid%mu_1(i,j)+qvf1*grid%mub(i,j))/grid%rdnw(k)/qvf2
 412     qvf = 1. + rvovrd*moist(i,k,j,P_QV)
 413     grid%alt(i,k,j) = (r_d/p1000mb)*(grid%t_1(i,k,j)+t0)*qvf* &
 414                 (((grid%p(i,k,j)+grid%pb(i,k,j))/p1000mb)**cvpm)
 415     grid%al(i,k,j) = grid%alt(i,k,j) - grid%alb(i,k,j)
 416
 417 !  down the column
 418
 419     do k=kte-2,1,-1
 420       qvf1 = 0.5*(moist(i,k,j,P_QV)+moist(i,k+1,j,P_QV))
 421       qvf2 = 1./(1.+qvf1)
 422       qvf1 = qvf1*qvf2
 423       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)
 424       qvf = 1. + rvovrd*moist(i,k,j,P_QV)
 425       grid%alt(i,k,j) = (r_d/p1000mb)*(grid%t_1(i,k,j)+t0)*qvf* &
 426                   (((grid%p(i,k,j)+grid%pb(i,k,j))/p1000mb)**cvpm)
 427       grid%al(i,k,j) = grid%alt(i,k,j) - grid%alb(i,k,j)
 428     enddo
 429
 430 !  this is the hydrostatic equation used in the model after the
 431 !  small timesteps.  In the model, grid%al (inverse density)
 432 !  is computed from the geopotential.
 433
 434
 435     grid%ph_1(i,1,j) = 0.
 436     DO k  = 2,kte
 437       grid%ph_1(i,k,j) = grid%ph_1(i,k-1,j) - (1./grid%rdnw(k-1))*(       &
 438                    (grid%mub(i,j)+grid%mu_1(i,j))*grid%al(i,k-1,j)+ &
 439                     grid%mu_1(i,j)*grid%alb(i,k-1,j)  )
 440
 441       grid%ph_2(i,k,j) = grid%ph_1(i,k,j)
 442       grid%ph0(i,k,j) = grid%ph_1(i,k,j) + grid%phb(i,k,j)
 443     ENDDO
 444
 445     IF ( wrf_dm_on_monitor() ) THEN
 446     if((i==2) .and. (j==2)) then
 447      write(6,*) ' grid%ph_1 calc ',grid%ph_1(2,1,2),grid%ph_1(2,2,2),&
 448                               grid%mu_1(2,2)+grid%mub(2,2),grid%mu_1(2,2), &
 449                               grid%alb(2,1,2),grid%al(1,2,1),grid%rdnw(1)
 450     endif
 451     ENDIF
 452
 453   ENDDO
 454   ENDDO
 455
 456 !#if 0
 457
 458 !  thermal perturbation to kick off convection
 459
 460   write(6,*) ' nxc, nyc for perturbation ',nxc,nyc
 461   write(6,*) ' delt for perturbation ',delt
 462
 463 ! For LES, change the initial random perturbations
 464 ! For 2D test, call randx outside I-loop
 465 ! For 3D runs, call randx inside both I-J loops
 466
 467   DO J = jts, min(jde-1,jte)
 468 !   yrad = config_flags%dy*float(j-nyc)/10000.
 469     yrad = 0.
 470     DO I = its, min(ide-1,ite)
 471 !     xrad = config_flags%dx*float(i-nxc)/10000.
 472       xrad = 0.
 473       call random_number (randx)
 474       randx = randx - 0.5
 475 !     DO K = 1, kte-1
 476       DO K = 1, 4
 477
 478 !  No bubbles for LES!
 479 !  put in preturbation theta (bubble) and recalc density.  note,
 480 !  the mass in the column is not changing, so when theta changes,
 481 !  we recompute density and geopotential
 482
 483 !       zrad = 0.5*(grid%ph_1(i,k,j)+grid%ph_1(i,k+1,j)  &
 484 !                  +grid%phb(i,k,j)+grid%phb(i,k+1,j))/g
 485 !       zrad = (zrad-1500.)/1500.
 486         zrad = 0.
 487         RAD=SQRT(xrad*xrad+yrad*yrad+zrad*zrad)
 488         IF(RAD <= 1.) THEN
 489 !          grid%t_1(i,k,j)=grid%t_1(i,k,j)+delt*COS(.5*PI*RAD)**2
 490            grid%t_1(i,k,j)=grid%t_1(i,k,j)+ 0.1 *randx
 491            grid%t_2(i,k,j)=grid%t_1(i,k,j)
 492            qvf = 1. + rvovrd*moist(i,k,j,P_QV)
 493            grid%alt(i,k,j) = (r_d/p1000mb)*(grid%t_1(i,k,j)+t0)*qvf* &
 494                         (((grid%p(i,k,j)+grid%pb(i,k,j))/p1000mb)**cvpm)
 495            grid%al(i,k,j) = grid%alt(i,k,j) - grid%alb(i,k,j)
 496         ENDIF
 497       ENDDO
 498
 499 !  rebalance hydrostatically
 500
 501       DO k  = 2,kte
 502         grid%ph_1(i,k,j) = grid%ph_1(i,k-1,j) - (1./grid%rdnw(k-1))*(       &
 503                      (grid%mub(i,j)+grid%mu_1(i,j))*grid%al(i,k-1,j)+ &
 504                       grid%mu_1(i,j)*grid%alb(i,k-1,j)  )
 505
 506         grid%ph_2(i,k,j) = grid%ph_1(i,k,j)
 507         grid%ph0(i,k,j) = grid%ph_1(i,k,j) + grid%phb(i,k,j)
 508       ENDDO
 509
 510     ENDDO
 511   ENDDO
 512
 513 !#endif
 514
 515    IF ( wrf_dm_on_monitor() ) THEN
 516    write(6,*) ' grid%mu_1 from comp ', grid%mu_1(1,1)
 517    write(6,*) ' full state sounding from comp, ph, grid%p, grid%al, grid%t_1, qv '
 518    do k=1,kde-1
 519      write(6,'(i3,1x,5(1x,1pe10.3))') k, grid%ph_1(1,k,1)+grid%phb(1,k,1), &
 520                                       grid%p(1,k,1)+grid%pb(1,k,1), grid%alt(1,k,1), &
 521                                       grid%t_1(1,k,1)+t0, moist(1,k,1,P_QV)
 522    enddo
 523
 524    write(6,*) ' pert state sounding from comp, grid%ph_1, pp, alp, grid%t_1, qv '
 525    do k=1,kde-1
 526      write(6,'(i3,1x,5(1x,1pe10.3))') k, grid%ph_1(1,k,1), &
 527                                       grid%p(1,k,1), grid%al(1,k,1), &
 528                                       grid%t_1(1,k,1), moist(1,k,1,P_QV)
 529    enddo
 530    ENDIF
 531
 532 ! interp v
 533
 534   DO J = jts, jte
 535   DO I = its, min(ide-1,ite)
 536
 537     IF (j == jds) THEN
 538       z_at_v = grid%phb(i,1,j)/g
 539     ELSE IF (j == jde) THEN
 540       z_at_v = grid%phb(i,1,j-1)/g
 541     ELSE
 542       z_at_v = 0.5*(grid%phb(i,1,j)+grid%phb(i,1,j-1))/g
 543     END IF
 544     p_surf = interp_0( p_in, zk, z_at_v, nl_in )
 545
 546     DO K = 1, kte-1
 547       p_level = grid%znu(k)*(p_surf - grid%p_top) + grid%p_top
 548       grid%v_1(i,k,j) = interp_0( v, p_in, p_level, nl_in )
 549       grid%v_2(i,k,j) = grid%v_1(i,k,j)
 550     ENDDO
 551
 552   ENDDO
 553   ENDDO
 554
 555 ! interp u
 556
 557   DO J = jts, min(jde-1,jte)
 558   DO I = its, ite
 559
 560     IF (i == ids) THEN
 561       z_at_u = grid%phb(i,1,j)/g
 562     ELSE IF (i == ide) THEN
 563       z_at_u = grid%phb(i-1,1,j)/g
 564     ELSE
 565       z_at_u = 0.5*(grid%phb(i,1,j)+grid%phb(i-1,1,j))/g
 566     END IF
 567
 568     p_surf = interp_0( p_in, zk, z_at_u, nl_in )
 569
 570     DO K = 1, kte-1
 571       p_level = grid%znu(k)*(p_surf - grid%p_top) + grid%p_top
 572       grid%u_1(i,k,j) = interp_0( u, p_in, p_level, nl_in )
 573       grid%u_2(i,k,j) = grid%u_1(i,k,j)
 574     ENDDO
 575
 576   ENDDO
 577   ENDDO
 578
 579 !  set w
 580
 581   DO J = jts, min(jde-1,jte)
 582   DO K = kts, kte
 583   DO I = its, min(ide-1,ite)
 584     grid%w_1(i,k,j) = 0.
 585     grid%w_2(i,k,j) = 0.
 586   ENDDO
 587   ENDDO
 588   ENDDO
 589
 590 !  set a few more things
 591
 592   DO J = jts, min(jde-1,jte)
 593   DO K = kts, kte-1
 594   DO I = its, min(ide-1,ite)
 595     grid%h_diabatic(i,k,j) = 0.
 596   ENDDO
 597   ENDDO
 598   ENDDO
 599
 600   IF ( wrf_dm_on_monitor() ) THEN
 601   DO k=1,kte-1
 602     grid%t_base(k) = grid%t_1(1,k,1)
 603     grid%qv_base(k) = moist(1,k,1,P_QV)
 604     grid%u_base(k) = grid%u_1(1,k,1)
 605     grid%v_base(k) = grid%v_1(1,k,1)
 606     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
 607   ENDDO
 608   ENDIF
 609   CALL wrf_dm_bcast_real( grid%t_base , kte )
 610   CALL wrf_dm_bcast_real( grid%qv_base , kte )
 611   CALL wrf_dm_bcast_real( grid%u_base , kte )
 612   CALL wrf_dm_bcast_real( grid%v_base , kte )
 613   CALL wrf_dm_bcast_real( grid%z_base , kte )
 614
 615   DO J = jts, min(jde-1,jte)
 616   DO I = its, min(ide-1,ite)
 617      thtmp   = grid%t_2(i,1,j)+t0
 618      ptmp    = grid%p(i,1,j)+grid%pb(i,1,j)
 619      temp(1) = thtmp * (ptmp/p1000mb)**rcp
 620      thtmp   = grid%t_2(i,2,j)+t0
 621      ptmp    = grid%p(i,2,j)+grid%pb(i,2,j)
 622      temp(2) = thtmp * (ptmp/p1000mb)**rcp
 623      thtmp   = grid%t_2(i,3,j)+t0
 624      ptmp    = grid%p(i,3,j)+grid%pb(i,3,j)
 625      temp(3) = thtmp * (ptmp/p1000mb)**rcp
 626
 627 !    For LES-CBL, add 5 degrees to the surface temperature!
 628 !
 629 !    grid%tsk(I,J)=grid%cf1*temp(1)+grid%cf2*temp(2)+grid%cf3*temp(3)
 630      grid%tsk(I,J)=grid%cf1*temp(1)+grid%cf2*temp(2)+grid%cf3*temp(3)+5.
 631      grid%tmn(I,J)=grid%tsk(I,J)-0.5
 632   ENDDO
 633   ENDDO
 634
 635  END SUBROUTINE init_domain_rk
 636
 637    SUBROUTINE init_module_initialize
 638    END SUBROUTINE init_module_initialize
 639
 640 !---------------------------------------------------------------------
 641
 642 !  test driver for get_sounding
 643 !
 644 !      implicit none
 645 !      integer n
 646 !      parameter(n = 1000)
 647 !      real zk(n),p(n),theta(n),rho(n),u(n),v(n),qv(n),pd(n)
 648 !      logical dry
 649 !      integer nl,k
 650 !
 651 !      dry = .false.
 652 !      dry = .true.
 653 !      call get_sounding( zk, p, pd, theta, rho, u, v, qv, dry, n, nl )
 654 !      write(6,*) ' input levels ',nl
 655 !      write(6,*) ' sounding '
 656 !      write(6,*) '  k  height(m)  press (Pa) pd(Pa) theta (K) den(kg/m^3)  u(m/s)     v(m/s)    qv(g/g) '
 657 !      do k=1,nl
 658 !        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)
 659 !      enddo
 660 !      end
 661 !
 662 !---------------------------------------------------------------------------
 663
 664       subroutine get_sounding( zk, p, p_dry, theta, rho, &
 665                                u, v, qv, dry, nl_max, nl_in )
 666       implicit none
 667
 668       integer nl_max, nl_in
 669       real zk(nl_max), p(nl_max), theta(nl_max), rho(nl_max), &
 670            u(nl_max), v(nl_max), qv(nl_max), p_dry(nl_max)
 671       logical dry
 672
 673       integer n
 674       parameter(n=1000)
 675       logical debug
 676       parameter( debug = .true.)
 677
 678 ! input sounding data
 679
 680       real p_surf, th_surf, qv_surf
 681       real pi_surf, pi(n)
 682       real h_input(n), th_input(n), qv_input(n), u_input(n), v_input(n)
 683
 684 ! diagnostics
 685
 686       real rho_surf, p_input(n), rho_input(n)
 687       real pm_input(n)  !  this are for full moist sounding
 688
 689 ! local data
 690
 691       real p1000mb,cv,cp,r,cvpm,g
 692       parameter (p1000mb = 1.e+05, r = 287, cp = 1003., cv = cp-r, cvpm = -cv/cp, g=9.81 )
 693       integer k, it, nl
 694       real qvf, qvf1, dz
 695
 696 !  first, read the sounding
 697
 698       call read_sounding( p_surf, th_surf, qv_surf, &
 699                           h_input, th_input, qv_input, u_input, v_input,n, nl, debug )
 700
 701       if(dry) then
 702        do k=1,nl
 703          qv_input(k) = 0.
 704        enddo
 705       endif
 706
 707       if(debug) write(6,*) ' number of input levels = ',nl
 708
 709         nl_in = nl
 710         if(nl_in .gt. nl_max ) then
 711           write(6,*) ' too many levels for input arrays ',nl_in,nl_max
 712           call wrf_error_fatal ( ' too many levels for input arrays ' )
 713         end if
 714
 715 !  compute diagnostics,
 716 !  first, convert qv(g/kg) to qv(g/g)
 717
 718       do k=1,nl
 719         qv_input(k) = 0.001*qv_input(k)
 720       enddo
 721
 722       p_surf = 100.*p_surf  ! convert to pascals
 723       qvf = 1. + rvovrd*qv_input(1)
 724       rho_surf = 1./((r/p1000mb)*th_surf*qvf*((p_surf/p1000mb)**cvpm))
 725       pi_surf = (p_surf/p1000mb)**(r/cp)
 726
 727       if(debug) then
 728         write(6,*) ' surface density is ',rho_surf
 729         write(6,*) ' surface pi is      ',pi_surf
 730       end if
 731
 732
 733 !  integrate moist sounding hydrostatically, starting from the
 734 !  specified surface pressure
 735 !  -> first, integrate from surface to lowest level
 736
 737           qvf = 1. + rvovrd*qv_input(1)
 738           qvf1 = 1. + qv_input(1)
 739           rho_input(1) = rho_surf
 740           dz = h_input(1)
 741           do it=1,10
 742             pm_input(1) = p_surf &
 743                     - 0.5*dz*(rho_surf+rho_input(1))*g*qvf1
 744             rho_input(1) = 1./((r/p1000mb)*th_input(1)*qvf*((pm_input(1)/p1000mb)**cvpm))
 745           enddo
 746
 747 ! integrate up the column
 748
 749           do k=2,nl
 750             rho_input(k) = rho_input(k-1)
 751             dz = h_input(k)-h_input(k-1)
 752             qvf1 = 0.5*(2.+(qv_input(k-1)+qv_input(k)))
 753             qvf = 1. + rvovrd*qv_input(k)   ! qv is in g/kg here
 754
 755             do it=1,10
 756               pm_input(k) = pm_input(k-1) &
 757                       - 0.5*dz*(rho_input(k)+rho_input(k-1))*g*qvf1
 758               rho_input(k) = 1./((r/p1000mb)*th_input(k)*qvf*((pm_input(k)/p1000mb)**cvpm))
 759             enddo
 760           enddo
 761
 762 !  we have the moist sounding
 763
 764 !  next, compute the dry sounding using p at the highest level from the
 765 !  moist sounding and integrating down.
 766
 767         p_input(nl) = pm_input(nl)
 768
 769           do k=nl-1,1,-1
 770             dz = h_input(k+1)-h_input(k)
 771             p_input(k) = p_input(k+1) + 0.5*dz*(rho_input(k)+rho_input(k+1))*g
 772           enddo
 773
 774
 775         do k=1,nl
 776
 777           zk(k) = h_input(k)
 778           p(k) = pm_input(k)
 779           p_dry(k) = p_input(k)
 780           theta(k) = th_input(k)
 781           rho(k) = rho_input(k)
 782           u(k) = u_input(k)
 783           v(k) = v_input(k)
 784           qv(k) = qv_input(k)
 785
 786         enddo
 787
 788      if(debug) then
 789       write(6,*) ' sounding '
 790       write(6,*) '  k  height(m)  press (Pa) pd(Pa) theta (K) den(kg/m^3)  u(m/s)     v(m/s)    qv(g/g) '
 791       do k=1,nl
 792         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)
 793       enddo
 794
 795      end if
 796
 797       end subroutine get_sounding
 798
 799 !-------------------------------------------------------
 800
 801       subroutine read_sounding( ps,ts,qvs,h,th,qv,u,v,n,nl,debug )
 802       implicit none
 803       integer n,nl
 804       real ps,ts,qvs,h(n),th(n),qv(n),u(n),v(n)
 805       logical end_of_file
 806       logical debug
 807
 808       integer k
 809
 810       open(unit=10,file='input_sounding',form='formatted',status='old')
 811       rewind(10)
 812       read(10,*) ps, ts, qvs
 813       if(debug) then
 814         write(6,*) ' input sounding surface parameters '
 815         write(6,*) ' surface pressure (mb) ',ps
 816         write(6,*) ' surface pot. temp (K) ',ts
 817         write(6,*) ' surface mixing ratio (g/kg) ',qvs
 818       end if
 819
 820       end_of_file = .false.
 821       k = 0
 822
 823       do while (.not. end_of_file)
 824
 825         read(10,*,end=100) h(k+1), th(k+1), qv(k+1), u(k+1), v(k+1)
 826         k = k+1
 827         if(debug) write(6,'(1x,i3,5(1x,e10.3))') k, h(k), th(k), qv(k), u(k), v(k)
 828         go to 110
 829  100    end_of_file = .true.
 830  110    continue
 831       enddo
 832
 833       nl = k
 834
 835       close(unit=10,status = 'keep')
 836
 837       end subroutine read_sounding
 838
 839 END MODULE module_initialize_ideal