horiz_interp/horiz_interp_bicubic.F90

   1 !***********************************************************************
   2 !*                   GNU Lesser General Public License
   3 !*
   4 !* This file is part of the GFDL Flexible Modeling System (FMS).
   5 !*
   6 !* FMS is free software: you can redistribute it and/or modify it under
   7 !* the terms of the GNU Lesser General Public License as published by
   8 !* the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or (at
   9 !* your option) any later version.
  10 !*
  11 !* FMS is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT
  12 !* ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or
  13 !* FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License
  14 !* for more details.
  15 !*
  16 !* You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  17 !* License along with FMS.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  18 !***********************************************************************
  19 !> @defgroup horiz_interp_bicubic_mod horiz_interp_bicubic_mod
  20 !> @ingroup horiz_interp
  21 !> @brief Delivers methods for bicubic interpolation from a coarse regular grid
  22 !! on a fine regular grid
  23 !!
  24 !> This module delivers methods for bicubic interpolation from a
  25 !! coarse regular grid on a fine regular grid.
  26 !! Subroutines
  27 !!
  28 !! - @ref bcuint
  29 !! - @ref bcucof
  30 !!
  31 !! are methods taken from
  32 !!
  33 !!       W. H. Press, S. A. Teukolski, W. T. Vetterling and B. P. Flannery,
  34 !!       Numerical Recipies in FORTRAN, The Art of Scientific Computing.
  35 !!       Cambridge University Press, 1992
  36 !!
  37 !! written by
  38 !!       martin.schmidt@io-warnemuende.de (2004)
  39 !! revised by
  40 !!       martin.schmidt@io-warnemuende.de (2004)
  41 !!
  42 !! Version 1.0.0.2005-07-06
  43 !! The module is thought to interact with MOM-4.
  44 !! Alle benotigten Felder werden extern von MOM verwaltet, da sie
  45 !! nicht fur alle interpolierten Daten die gleiche Dimension haben mussen.
  46 module horiz_interp_bicubic_mod
  47
  48   use mpp_mod,               only: mpp_error, FATAL, stdout, mpp_pe, mpp_root_pe
  49   use fms_mod,               only: write_version_number
  50   use horiz_interp_type_mod, only: horiz_interp_type
  51   use constants_mod,         only: PI
  52   use platform_mod,          only: r4_kind, r8_kind
  53
  54
  55  implicit none
  56
  57    private
  58
  59    public  :: horiz_interp_bicubic, horiz_interp_bicubic_new, horiz_interp_bicubic_del, fill_xy
  60    public  :: horiz_interp_bicubic_init
  61
  62   !> Creates a new @ref horiz_interp_type for bicubic interpolation.
  63   !! Allocates space and initializes a derived-type variable
  64   !! that contains pre-computed interpolation indices and weights.
  65   !> @ingroup horiz_interp_bicubic_mod
  66   interface horiz_interp_bicubic_new
  67     module procedure horiz_interp_bicubic_new_1d_r8
  68     module procedure horiz_interp_bicubic_new_1d_s_r8
  69     module procedure horiz_interp_bicubic_new_1d_r4
  70     module procedure horiz_interp_bicubic_new_1d_s_r4
  71   end interface
  72
  73   !> @brief Perform bicubic horizontal interpolation
  74   interface horiz_interp_bicubic
  75     module procedure horiz_interp_bicubic_r4
  76     module procedure horiz_interp_bicubic_r8
  77   end interface
  78
  79 !> @addtogroup horiz_interp_bicubic_mod
  80 !> @{
  81
  82 ! Include variable "version" to be written to log file.
  83 #include<file_version.h>
  84    logical            :: module_is_initialized = .FALSE.
  85    integer            :: verbose_bicubic = 0
  86
  87 !     Grid variables
  88 !     xc, yc : co-ordinates of the coarse grid
  89 !     xf, yf : co-ordinates of the fine grid
  90 !     fc     : variable to be interpolated at the coarse grid
  91 !     dfc_x  : x-derivative of fc at the coarse grid
  92 !     dfc_y  : y-derivative of fc at the coarse grid
  93 !     dfc_xy : x-y-derivative of fc at the coarse grid
  94 !     ff     : variable to be interpolated at the fine grid
  95 !     dff_x  : x-derivative of fc at the fine grid
  96 !     dff_y  : y-derivative of fc at the fine grid
  97 !     dff_xy : x-y-derivative of fc at the fine grid
  98
  99
 100    real(r8_kind)               :: tpi
 101
 102    !! Private interfaces for mixed precision helper routines
 103
 104    interface fill_xy
 105       module procedure fill_xy_r4
 106       module procedure fill_xy_r8
 107    end interface
 108
 109    interface bcuint
 110       module procedure bcuint_r4
 111       module procedure bcuint_r8
 112    end interface
 113
 114    interface bcucof
 115       module procedure bcucof_r4
 116       module procedure bcucof_r8
 117    end interface
 118
 119    !> find the lower neighbour of xf in field xc, return is the index
 120    interface indl
 121       module procedure indl_r4
 122       module procedure indl_r8
 123    end interface
 124
 125    !> find the upper neighbour of xf in field xc, return is the index
 126    interface indu
 127       module procedure indu_r4
 128       module procedure indu_r8
 129    end interface
 130
 131    contains
 132
 133   !> @brief Initializes module and writes version number to logfile.out
 134   subroutine horiz_interp_bicubic_init
 135
 136      if(module_is_initialized) return
 137      call write_version_number("HORIZ_INTERP_BICUBIC_MOD", version)
 138      module_is_initialized = .true.
 139      tpi = real(2.0_r8_kind*PI, R8_KIND)
 140
 141   end subroutine horiz_interp_bicubic_init
 142
 143   !> Free memory from a horiz_interp_type used for bicubic interpolation
 144   !! (allocated via @ref horiz_bicubic_new)
 145   subroutine horiz_interp_bicubic_del( Interp )
 146     type(horiz_interp_type), intent(inout) :: Interp
 147
 148     if(Interp%horizInterpReals8_type%is_allocated) then
 149       if(allocated(Interp%horizInterpReals8_type%rat_x))  deallocate ( Interp%horizInterpReals8_type%rat_x )
 150       if(allocated(Interp%horizInterpReals8_type%rat_y))  deallocate ( Interp%horizInterpReals8_type%rat_y )
 151       if(allocated(Interp%horizInterpReals8_type%lon_in)) deallocate ( Interp%horizInterpReals8_type%lon_in )
 152       if(allocated(Interp%horizInterpReals8_type%lat_in)) deallocate ( Interp%horizInterpReals8_type%lat_in )
 153       if(allocated(Interp%horizInterpReals8_type%wti))    deallocate ( Interp%horizInterpReals8_type%wti )
 154     else if(Interp%horizInterpReals4_type%is_allocated) then
 155       if(allocated(Interp%horizInterpReals4_type%rat_x))  deallocate ( Interp%horizInterpReals4_type%rat_x )
 156       if(allocated(Interp%horizInterpReals4_type%rat_y))  deallocate ( Interp%horizInterpReals4_type%rat_y )
 157       if(allocated(Interp%horizInterpReals4_type%lon_in)) deallocate ( Interp%horizInterpReals4_type%lon_in )
 158       if(allocated(Interp%horizInterpReals4_type%lat_in)) deallocate ( Interp%horizInterpReals4_type%lat_in )
 159       if(allocated(Interp%horizInterpReals4_type%wti))    deallocate ( Interp%horizInterpReals4_type%wti )
 160     endif
 161     if( allocated(Interp%i_lon) ) deallocate( Interp%i_lon )
 162     if( allocated(Interp%j_lat) ) deallocate( Interp%j_lat )
 163
 164     Interp%horizInterpReals8_type%is_allocated = .false.
 165     Interp%horizInterpReals4_type%is_allocated = .false.
 166
 167   end subroutine horiz_interp_bicubic_del
 168
 169 #include "horiz_interp_bicubic_r4.fh"
 170 #include "horiz_interp_bicubic_r8.fh"
 171
 172 end module horiz_interp_bicubic_mod
 173 !> @}
 174 ! close documentation