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