wrfv2_fire/dyn_em/module_initialize_scm_xy.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    USE module_soil_pre
  27 #ifdef DM_PARALLEL
  28    USE module_dm
  29 #endif
  30
  31
  32 CONTAINS
  33
  34
  35 !-------------------------------------------------------------------
  36 ! this is a wrapper for the solver-specific init_domain routines.
  37 ! Also dereferences the grid variables and passes them down as arguments.
  38 ! This is crucial, since the lower level routines may do message passing
  39 ! and this will get fouled up on machines that insist on passing down
  40 ! copies of assumed-shape arrays (by passing down as arguments, the
  41 ! data are treated as assumed-size -- ie. f77 -- arrays and the copying
  42 ! business is avoided).  Fie on the F90 designers.  Fie and a pox.
  43 ! NOTE:  Modified to remove all but arrays of rank 4 or more from the
  44 !        argument list.  Arrays with rank>3 are still problematic due to the
  45 !        above-noted fie- and pox-ities.  TBH 20061129.
  46
  47    SUBROUTINE init_domain ( grid )
  48
  49    IMPLICIT NONE
  50
  51    !  Input data.
  52    TYPE (domain), POINTER :: grid
  53    !  Local data.
  54    INTEGER :: idum1, idum2
  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    END SUBROUTINE init_domain
  64
  65 !-------------------------------------------------------------------
  66
  67    SUBROUTINE init_domain_rk ( grid &
  68 !
  69 # include <dummy_new_args.inc>
  70 !
  71 )
  72
  73    USE module_optional_input
  74    IMPLICIT NONE
  75
  76    !  Input data.
  77    TYPE (domain), POINTER :: grid
  78
  79 # include <dummy_new_decl.inc>
  80
  81    TYPE (grid_config_rec_type)              :: config_flags
  82
  83    !  Local data
  84    INTEGER                             ::                       &
  85                                   ids, ide, jds, jde, kds, kde, &
  86                                   ims, ime, jms, jme, kms, kme, &
  87                                   its, ite, jts, jte, kts, kte, &
  88                                   i, j, k
  89
  90 ! JPH should add a read to a config file with:
  91 ! ----- check to make sure everything is initialized from the LU index, etc.
  92 ! ----- need to make a dummy category?
  93 ! cen_lat, cen_lon
  94 ! land-use category
  95 ! soil category
  96
  97    ! Local data
  98    INTEGER, PARAMETER :: nl_max = 1000
  99    REAL, DIMENSION(nl_max) :: zk, p_in, theta, rho, u, v, qv, pd_in
 100    INTEGER :: nl_in
 101
 102    INTEGER :: ii, im1, jj, jm1, loop, error, fid, lm
 103    REAL    :: u_mean,v_mean, f0, p_surf, p_level, qvf, z_at_v, z_at_u
 104    REAL    :: xrad, yrad, zrad, rad, cof1, cof2
 105    REAL    :: pi, rnd
 106
 107 !  stuff from original initialization that has been dropped from the Registry
 108    REAL    :: vnu, xnu, xnus, dinit0, cbh, p0_temp, t0_temp, zd
 109    REAL    :: qvf1, qvf2, pd_surf
 110    INTEGER :: it
 111    real :: thtmp, ptmp, temp(3)
 112    real :: zsfc
 113
 114    LOGICAL :: moisture_init
 115    LOGICAL :: dry_sounding
 116    character (len=256) :: mminlu2
 117
 118 ! soil input
 119    INTEGER :: ns_input
 120    REAL    :: tmn_input, tsk_input
 121    REAL    :: zs_input(100),tslb_input(100),smois_input(100)
 122    LOGICAL :: real_soil = .true.
 123
 124    REAL    :: zrwa(200), zwa(200)
 125
 126
 127 #ifdef DM_PARALLEL
 128 #    include <data_calls.inc>
 129 #endif
 130
 131
 132    SELECT CASE ( model_data_order )
 133          CASE ( DATA_ORDER_ZXY )
 134    kds = grid%sd31 ; kde = grid%ed31 ;
 135    ids = grid%sd32 ; ide = grid%ed32 ;
 136    jds = grid%sd33 ; jde = grid%ed33 ;
 137
 138    kms = grid%sm31 ; kme = grid%em31 ;
 139    ims = grid%sm32 ; ime = grid%em32 ;
 140    jms = grid%sm33 ; jme = grid%em33 ;
 141
 142    kts = grid%sp31 ; kte = grid%ep31 ;   ! note that tile is entire patch
 143    its = grid%sp32 ; ite = grid%ep32 ;   ! note that tile is entire patch
 144    jts = grid%sp33 ; jte = grid%ep33 ;   ! note that tile is entire patch
 145          CASE ( DATA_ORDER_XYZ )
 146    ids = grid%sd31 ; ide = grid%ed31 ;
 147    jds = grid%sd32 ; jde = grid%ed32 ;
 148    kds = grid%sd33 ; kde = grid%ed33 ;
 149
 150    ims = grid%sm31 ; ime = grid%em31 ;
 151    jms = grid%sm32 ; jme = grid%em32 ;
 152    kms = grid%sm33 ; kme = grid%em33 ;
 153
 154    its = grid%sp31 ; ite = grid%ep31 ;   ! note that tile is entire patch
 155    jts = grid%sp32 ; jte = grid%ep32 ;   ! note that tile is entire patch
 156    kts = grid%sp33 ; kte = grid%ep33 ;   ! note that tile is entire patch
 157          CASE ( DATA_ORDER_XZY )
 158    ids = grid%sd31 ; ide = grid%ed31 ;
 159    kds = grid%sd32 ; kde = grid%ed32 ;
 160    jds = grid%sd33 ; jde = grid%ed33 ;
 161
 162    ims = grid%sm31 ; ime = grid%em31 ;
 163    kms = grid%sm32 ; kme = grid%em32 ;
 164    jms = grid%sm33 ; jme = grid%em33 ;
 165
 166    its = grid%sp31 ; ite = grid%ep31 ;   ! note that tile is entire patch
 167    kts = grid%sp32 ; kte = grid%ep32 ;   ! note that tile is entire patch
 168    jts = grid%sp33 ; jte = grid%ep33 ;   ! note that tile is entire patch
 169
 170    END SELECT
 171
 172
 173    pi = 2.*asin(1.0)
 174    write(6,*) ' pi is ',pi
 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     mminlu2 = ' '
 187     mminlu2(1:4) = 'USGS'
 188     CALL nl_set_mminlu(1, mminlu2)
 189 !   CALL nl_set_mminlu(1, 'USGS')
 190     CALL nl_set_iswater(1,16)
 191     CALL nl_set_isice(1,3)
 192     CALL nl_set_truelat1(1,0.)
 193     CALL nl_set_truelat2(1,0.)
 194     CALL nl_set_moad_cen_lat (1,0.)
 195     CALL nl_set_stand_lon(1,0.)
 196     CALL nl_set_pole_lon (1,0.)
 197     CALL nl_set_pole_lat (1,90.)
 198     CALL nl_set_map_proj(1,0)
 199 !   CALL model_to_grid_config_rec(1,model_config_rec,config_flags)
 200     CALL nl_get_iswater(1,grid%iswater)
 201
 202 !  here we initialize data that currently is not initialized
 203 !  in the input data
 204
 205     DO j = jts, jte
 206       DO i = its, ite
 207          grid%msft(i,j)     = 1.
 208          grid%msfu(i,j)     = 1.
 209          grid%msfv(i,j)     = 1.
 210          grid%msftx(i,j)    = 1.
 211          grid%msfty(i,j)    = 1.
 212          grid%msfux(i,j)    = 1.
 213          grid%msfuy(i,j)    = 1.
 214          grid%msfvx(i,j)    = 1.
 215          grid%msfvx_inv(i,j)    = 1.
 216          grid%msfvy(i,j)    = 1.
 217          grid%sina(i,j)     = 0.
 218          grid%cosa(i,j)     = 1.
 219          grid%e(i,j)        = 2.0*EOMEG*cos(config_flags%scm_lat*DEGRAD)
 220          grid%f(i,j)        = 2.0*EOMEG*sin(config_flags%scm_lat*DEGRAD)
 221          grid%xlat(i,j)     = config_flags%scm_lat
 222          grid%xlong(i,j)    = config_flags%scm_lon
 223          grid%xland(i,j)     = 1.
 224          grid%landmask(i,j)  = 1.
 225          grid%lu_index(i,j)  = config_flags%scm_lu_index
 226       END DO
 227    END DO
 228
 229 ! for Noah LSM, additional variables need to be initialized
 230
 231    other_masked_fields : SELECT CASE ( model_config_rec%sf_surface_physics(grid%id) )
 232
 233       CASE (SLABSCHEME)
 234
 235       CASE (LSMSCHEME)
 236
 237 ! JPH free of snow and ice, and only valid over land
 238         DO j = jts , MIN(jde-1,jte)
 239            DO i = its , MIN(ide-1,ite)
 240               grid%vegfra(i,j) = config_flags%scm_vegfra
 241               grid%canwat(i,j) = config_flags%scm_canwat
 242               grid%isltyp(i,j)  = config_flags%scm_isltyp
 243               grid%ivgtyp(i,j)  = config_flags%scm_lu_index
 244               grid%xice(i,j) = 0.
 245               grid%snow(i,j) = 0.
 246            END DO
 247         END DO
 248
 249       CASE (RUCLSMSCHEME)
 250
 251    END SELECT other_masked_fields
 252
 253    grid%step_number = 0
 254
 255    IF ( real_soil ) THEN ! from input file
 256
 257       CALL read_soil(100,ns_input,tmn_input,tsk_input,zs_input,tslb_input,smois_input)
 258
 259       CALL init_module_optional_input(grid,config_flags)
 260       num_st_levels_input = ns_input
 261       num_sm_levels_input = ns_input
 262       num_sw_levels_input = ns_input
 263       DO k = 1,ns_input
 264          st_levels_input(k) = zs_input(k)*100.0 ! to cm
 265          sm_levels_input(k) = zs_input(k)*100.0 ! to cm
 266          sw_levels_input(k) = zs_input(k)*100.0 ! to cm
 267          st_input(:,k+1,:) = tslb_input(k)
 268          sm_input(:,k+1,:) = smois_input(k)
 269          sw_input(:,k+1,:) = smois_input(k)
 270       ENDDO
 271
 272       grid%tsk = tsk_input
 273       grid%sst = tsk_input
 274       grid%tmn = tmn_input
 275
 276       flag_soil_layers  = 0 ! go ahead and put skin temp in
 277       flag_soil_levels  = 0 ! go ahead and put skin moisture in
 278       flag_sst          = 0 ! don't modify for ocean
 279       flag_tavgsfc      = 0
 280       flag_soilhgt      = 0
 281
 282       CALL process_soil_real ( grid%tsk , grid%tmn , grid%tavgsfc, &
 283                    grid%landmask , grid%sst , grid%ht, grid%toposoil, &
 284                    st_input , sm_input , sw_input , &
 285                    st_levels_input , sm_levels_input , sw_levels_input , &
 286                    grid%zs , grid%dzs , grid%tslb , grid%smois , grid%sh2o , &
 287                    flag_sst , flag_tavgsfc, flag_soilhgt, flag_soil_layers, flag_soil_levels,  &
 288                    ids , ide , jds , jde , kds , kde , &
 289                    ims , ime , jms , jme , kms , kme , &
 290                    its , ite , jts , jte , kts , kte , &
 291                    model_config_rec%sf_surface_physics(grid%id) , &
 292                    model_config_rec%num_soil_layers , &
 293                    model_config_rec%real_data_init_type , &
 294                    num_st_levels_input , num_sm_levels_input , num_sw_levels_input , &
 295                    num_st_levels_alloc , num_sm_levels_alloc , num_sw_levels_alloc )
 296
 297    ELSE ! ideal soil
 298 ! Process the soil; note that there are some things hard-wired into share/module_soil_pre.F
 299       CALL process_soil_ideal(grid%xland,grid%xice,grid%vegfra,grid%snow,grid%canwat, &
 300                      grid%ivgtyp,grid%isltyp,grid%tslb,grid%smois, &
 301                      grid%tsk,grid%tmn,grid%zs,grid%dzs,model_config_rec%num_soil_layers, &
 302                      model_config_rec%sf_surface_physics(grid%id), &
 303                                    ids,ide, jds,jde, kds,kde,&
 304                                    ims,ime, jms,jme, kms,kme,&
 305                                    its,ite, jts,jte, kts,kte )
 306
 307     ENDIF
 308
 309     DO j = jts, jte
 310      DO k = kts, kte
 311        DO i = its, ite
 312           grid%ww(i,k,j)     = 0.
 313        END DO
 314      END DO
 315     END DO
 316
 317 ! this is adopted from Wayne Angevine's GABLS case
 318     grid%znw(1) = 1.0
 319     zrwa(kde) = exp((kde-1)/40.)
 320     zwa(kde) = grid%ztop
 321     DO k=2, kde-1
 322        zrwa(k) = exp((k-1)/40.)
 323        zwa(k) = (zrwa(k)-1.) * grid%ztop/(zrwa(kde)-1.)
 324        grid%znw(k) = 1. - (zwa(k) / zwa(kde))
 325     ENDDO
 326     grid%znw(kde) = 0.
 327
 328    DO k=1, kde-1
 329     grid%dnw(k) = grid%znw(k+1) - grid%znw(k)
 330     grid%rdnw(k) = 1./grid%dnw(k)
 331     grid%znu(k) = 0.5*(grid%znw(k+1)+grid%znw(k))
 332    ENDDO
 333    DO k=2, kde-1
 334     grid%dn(k) = 0.5*(grid%dnw(k)+grid%dnw(k-1))
 335     grid%rdn(k) = 1./grid%dn(k)
 336     grid%fnp(k) = .5* grid%dnw(k  )/grid%dn(k)
 337     grid%fnm(k) = .5* grid%dnw(k-1)/grid%dn(k)
 338    ENDDO
 339
 340    cof1 = (2.*grid%dn(2)+grid%dn(3))/(grid%dn(2)+grid%dn(3))*grid%dnw(1)/grid%dn(2)
 341    cof2 =     grid%dn(2)        /(grid%dn(2)+grid%dn(3))*grid%dnw(1)/grid%dn(3)
 342    grid%cf1  = grid%fnp(2) + cof1
 343    grid%cf2  = grid%fnm(2) - cof1 - cof2
 344    grid%cf3  = cof2
 345
 346    grid%cfn  = (.5*grid%dnw(kde-1)+grid%dn(kde-1))/grid%dn(kde-1)
 347    grid%cfn1 = -.5*grid%dnw(kde-1)/grid%dn(kde-1)
 348    grid%rdx = 1./config_flags%dx
 349    grid%rdy = 1./config_flags%dy
 350
 351 !  get the sounding from the ascii sounding file, first get dry sounding and
 352 !  calculate base state
 353
 354   write(6,*) ' getting dry sounding for base state '
 355   dry_sounding = .true.
 356   CALL get_sounding( zsfc, zk, p_in, pd_in, theta, rho, u, v, qv, dry_sounding, nl_max, nl_in )
 357
 358   write(6,*) ' returned from reading sounding, nl_in is ',nl_in
 359
 360 !  find ptop for the desired ztop (ztop is input from the namelist),
 361 !  and find surface pressure
 362
 363   grid%p_top = interp_0( p_in, zk, config_flags%ztop, nl_in )
 364
 365   DO j=jts,jte
 366   DO i=its,ite  ! flat surface
 367     grid%ht(i,j) = zsfc
 368     grid%phb(i,1,j) = grid%ht(i,j) * g
 369     grid%ph0(i,1,j) = grid%ht(i,j) * g
 370     grid%php(i,1,j) = 0.
 371   ENDDO
 372   ENDDO
 373
 374   DO J = jts, jte
 375   DO I = its, ite
 376
 377     p_surf = interp_0( p_in, zk, grid%phb(i,1,j)/g, nl_in )
 378     grid%mub(i,j) = p_surf-grid%p_top
 379
 380 !  this is dry hydrostatic sounding (base state), so given grid%p (coordinate),
 381 !  interp theta (from interp) and compute 1/rho from eqn. of state
 382
 383     DO K = 1, kte-1
 384       p_level = grid%znu(k)*(p_surf - grid%p_top) + grid%p_top
 385       grid%pb(i,k,j) = p_level
 386       grid%t_init(i,k,j) = interp_0( theta, p_in, p_level, nl_in ) - t0
 387       grid%alb(i,k,j) = (r_d/p1000mb)*(grid%t_init(i,k,j)+t0)*(grid%pb(i,k,j)/p1000mb)**cvpm
 388     ENDDO
 389
 390 !  calc hydrostatic balance (alternatively we could interp the geopotential from the
 391 !  sounding, but this assures that the base state is in exact hydrostatic balance with
 392 !  respect to the model eqns.
 393
 394     DO k  = 2,kte
 395       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)
 396     ENDDO
 397
 398   ENDDO
 399   ENDDO
 400
 401   write(6,*) ' ptop is ',grid%p_top
 402   write(6,*) ' base state grid%mub(1,1), p_surf is ',grid%mub(1,1),grid%mub(1,1)+grid%p_top
 403
 404 !  calculate full state for each column - this includes moisture.
 405
 406   write(6,*) ' getting moist sounding for full state '
 407   dry_sounding = .false.
 408   CALL get_sounding( zsfc, zk, p_in, pd_in, theta, rho, u, v, qv, dry_sounding, nl_max, nl_in )
 409
 410   DO J = jts, min(jde-1,jte)
 411   DO I = its, min(ide-1,ite)
 412
 413 !  At this point grid%p_top is already set. find the DRY mass in the column
 414 !  by interpolating the DRY pressure.
 415
 416    pd_surf = interp_0( pd_in, zk, grid%phb(i,1,j)/g, nl_in )
 417
 418 !  compute the perturbation mass and the full mass
 419
 420     grid%mu_1(i,j) = pd_surf-grid%p_top - grid%mub(i,j)
 421     grid%mu_2(i,j) = grid%mu_1(i,j)
 422     grid%mu0(i,j) = grid%mu_1(i,j) + grid%mub(i,j)
 423
 424 ! given the dry pressure and coordinate system, interp the potential
 425 ! temperature and qv
 426
 427     do k=1,kde-1
 428
 429       p_level = grid%znu(k)*(pd_surf - grid%p_top) + grid%p_top
 430
 431       moist(i,k,j,P_QV) = interp_0( qv, pd_in, p_level, nl_in )
 432       grid%t_1(i,k,j)          = interp_0( theta, pd_in, p_level, nl_in ) - t0
 433       grid%t_2(i,k,j)          = grid%t_1(i,k,j)
 434
 435
 436     enddo
 437
 438 !  integrate the hydrostatic equation (from the RHS of the bigstep
 439 !  vertical momentum equation) down from the top to get grid%p.
 440 !  first from the top of the model to the top pressure
 441
 442     k = kte-1  ! top level
 443
 444     qvf1 = 0.5*(moist(i,k,j,P_QV)+moist(i,k,j,P_QV))
 445     qvf2 = 1./(1.+qvf1)
 446     qvf1 = qvf1*qvf2
 447
 448 !    grid%p(i,k,j) = - 0.5*grid%mu_1(i,j)/grid%rdnw(k)
 449     grid%p(i,k,j) = - 0.5*(grid%mu_1(i,j)+qvf1*grid%mub(i,j))/grid%rdnw(k)/qvf2
 450     qvf = 1. + rvovrd*moist(i,k,j,P_QV)
 451     grid%alt(i,k,j) = (r_d/p1000mb)*(grid%t_1(i,k,j)+t0)*qvf* &
 452                 (((grid%p(i,k,j)+grid%pb(i,k,j))/p1000mb)**cvpm)
 453     grid%al(i,k,j) = grid%alt(i,k,j) - grid%alb(i,k,j)
 454
 455 !  down the column
 456
 457     do k=kte-2,1,-1
 458       qvf1 = 0.5*(moist(i,k,j,P_QV)+moist(i,k+1,j,P_QV))
 459       qvf2 = 1./(1.+qvf1)
 460       qvf1 = qvf1*qvf2
 461       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)
 462       qvf = 1. + rvovrd*moist(i,k,j,P_QV)
 463       grid%alt(i,k,j) = (r_d/p1000mb)*(grid%t_1(i,k,j)+t0)*qvf* &
 464                   (((grid%p(i,k,j)+grid%pb(i,k,j))/p1000mb)**cvpm)
 465       grid%al(i,k,j) = grid%alt(i,k,j) - grid%alb(i,k,j)
 466     enddo
 467
 468 !  this is the hydrostatic equation used in the model after the
 469 !  small timesteps.  In the model, grid%al (inverse density)
 470 !  is computed from the geopotential.
 471
 472
 473     grid%ph_1(i,1,j) = 0.
 474     DO k  = 2,kte
 475       grid%ph_1(i,k,j) = grid%ph_1(i,k-1,j) - (1./grid%rdnw(k-1))*(       &
 476                    (grid%mub(i,j)+grid%mu_1(i,j))*grid%al(i,k-1,j)+ &
 477                     grid%mu_1(i,j)*grid%alb(i,k-1,j)  )
 478
 479       grid%ph_2(i,k,j) = grid%ph_1(i,k,j)
 480       grid%ph0(i,k,j) = grid%ph_1(i,k,j) + grid%phb(i,k,j)
 481     ENDDO
 482
 483     if((i==2) .and. (j==2)) then
 484      write(6,*) ' grid%ph_1 calc ',grid%ph_1(2,1,2),grid%ph_1(2,2,2),&
 485                               grid%mu_1(2,2)+grid%mub(2,2),grid%mu_1(2,2), &
 486                               grid%alb(2,1,2),grid%al(1,2,1),grid%rdnw(1)
 487     endif
 488
 489   ENDDO
 490   ENDDO
 491
 492    write(6,*) ' grid%mu_1 from comp ', grid%mu_1(1,1)
 493    write(6,*) ' full state sounding from comp, ph, grid%p, grid%al, grid%t_1, qv '
 494
 495    do k=1,kde-1
 496      write(6,'(i3,1x,5(1x,1pe10.3))') k, grid%ph_1(1,k,1)+grid%phb(1,k,1), &
 497                                       grid%p(1,k,1)+grid%pb(1,k,1), grid%alt(1,k,1), &
 498                                       grid%t_1(1,k,1)+t0, moist(1,k,1,P_QV)
 499    enddo
 500
 501    write(6,*) ' pert state sounding from comp, grid%ph_1, pp, alp, grid%t_1, qv '
 502    do k=1,kde-1
 503      write(6,'(i3,1x,5(1x,1pe10.3))') k, grid%ph_1(1,k,1), &
 504                                       grid%p(1,k,1), grid%al(1,k,1), &
 505                                       grid%t_1(1,k,1), moist(1,k,1,P_QV)
 506    enddo
 507
 508 ! interp v
 509
 510   DO J = jts, jte
 511   DO I = its, min(ide-1,ite)
 512
 513     IF (j == jds) THEN
 514       z_at_v = grid%phb(i,1,j)/g
 515     ELSE IF (j == jde) THEN
 516       z_at_v = grid%phb(i,1,j-1)/g
 517     ELSE
 518       z_at_v = 0.5*(grid%phb(i,1,j)+grid%phb(i,1,j-1))/g
 519     END IF
 520
 521     p_surf = interp_0( p_in, zk, z_at_v, nl_in )
 522
 523     DO K = 1, kte
 524       p_level = grid%znu(k)*(p_surf - grid%p_top) + grid%p_top
 525       grid%v_1(i,k,j) = interp_0( v, p_in, p_level, nl_in )
 526       grid%v_2(i,k,j) = grid%v_1(i,k,j)
 527     ENDDO
 528
 529   ENDDO
 530   ENDDO
 531
 532 ! interp u
 533
 534   DO J = jts, min(jde-1,jte)
 535   DO I = its, ite
 536
 537     IF (i == ids) THEN
 538       z_at_u = grid%phb(i,1,j)/g
 539     ELSE IF (i == ide) THEN
 540       z_at_u = grid%phb(i-1,1,j)/g
 541     ELSE
 542       z_at_u = 0.5*(grid%phb(i,1,j)+grid%phb(i-1,1,j))/g
 543     END IF
 544
 545     p_surf = interp_0( p_in, zk, z_at_u, nl_in )
 546
 547     DO K = 1, kte
 548       p_level = grid%znu(k)*(p_surf - grid%p_top) + grid%p_top
 549       grid%u_1(i,k,j) = interp_0( u, p_in, p_level, nl_in )
 550       grid%u_2(i,k,j) = grid%u_1(i,k,j)
 551     ENDDO
 552
 553   ENDDO
 554   ENDDO
 555
 556 !  set w
 557
 558   DO J = jts, min(jde-1,jte)
 559   DO K = kts, kte
 560   DO I = its, min(ide-1,ite)
 561     grid%w_1(i,k,j) = 0.
 562     grid%w_2(i,k,j) = 0.
 563   ENDDO
 564   ENDDO
 565   ENDDO
 566
 567 !  set a few more things
 568
 569   DO J = jts, min(jde-1,jte)
 570   DO K = kts, kte-1
 571   DO I = its, min(ide-1,ite)
 572     grid%h_diabatic(i,k,j) = 0.
 573   ENDDO
 574   ENDDO
 575   ENDDO
 576
 577 ! Go ahead and initialize these from the sounding.  This will allow a run
 578 ! to actually succeed even if scm_force = 0
 579   DO k=1,kte-1
 580     grid%t_base(k) = grid%t_1(1,k,1)
 581     grid%qv_base(k) = moist(1,k,1,P_QV)
 582     grid%u_base(k) = grid%u_1(1,k,1)
 583     grid%v_base(k) = grid%v_1(1,k,1)
 584     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
 585   ENDDO
 586
 587   RETURN
 588
 589  END SUBROUTINE init_domain_rk
 590
 591    SUBROUTINE init_module_initialize
 592    END SUBROUTINE init_module_initialize
 593
 594 !---------------------------------------------------------------------
 595
 596 !  test driver for get_sounding
 597 !
 598 !      implicit none
 599 !      integer n
 600 !      parameter(n = 1000)
 601 !      real zk(n),p(n),theta(n),rho(n),u(n),v(n),qv(n),pd(n)
 602 !      logical dry
 603 !      integer nl,k
 604 !
 605 !      dry = .false.
 606 !      dry = .true.
 607 !      call get_sounding( zk, p, pd, theta, rho, u, v, qv, dry, n, nl )
 608 !      write(6,*) ' input levels ',nl
 609 !      write(6,*) ' sounding '
 610 !      write(6,*) '  k  height(m)  press (Pa) pd(Pa) theta (K) den(kg/m^3)  u(m/s)     v(m/s)    qv(g/g) '
 611 !      do k=1,nl
 612 !        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)
 613 !      enddo
 614 !      end
 615 !
 616 !---------------------------------------------------------------------------
 617
 618       subroutine get_sounding( zsfc, zk, p, p_dry, theta, rho, &
 619                                u, v, qv, dry, nl_max, nl_in )
 620       implicit none
 621
 622       integer nl_max, nl_in
 623       real zsfc
 624       real zk(nl_max), p(nl_max), theta(nl_max), rho(nl_max), &
 625            u(nl_max), v(nl_max), qv(nl_max), p_dry(nl_max)
 626       logical dry
 627
 628       integer n
 629       parameter(n=3000)
 630       logical debug
 631       parameter( debug = .true.)
 632
 633 ! input sounding data
 634
 635       real p_surf, th_surf, qv_surf
 636       real pi_surf, pi(n)
 637       real h_input(n), th_input(n), qv_input(n), u_input(n), v_input(n)
 638
 639 ! diagnostics
 640
 641       real rho_surf, p_input(n), rho_input(n)
 642       real pm_input(n)  !  this are for full moist sounding
 643
 644 ! local data
 645
 646       real r
 647       parameter (r = r_d)
 648       integer k, it, nl
 649       real qvf, qvf1, dz
 650
 651 !  first, read the sounding
 652
 653       call read_sounding( zsfc, p_surf, th_surf, qv_surf, &
 654                           h_input, th_input, qv_input, u_input, v_input,n, nl, debug )
 655
 656       if(dry) then
 657        do k=1,nl
 658          qv_input(k) = 0.
 659        enddo
 660       endif
 661
 662       if(debug) write(6,*) ' number of input levels = ',nl
 663
 664         nl_in = nl
 665         if(nl_in .gt. nl_max ) then
 666           write(6,*) ' too many levels for input arrays ',nl_in,nl_max
 667           call wrf_error_fatal ( ' too many levels for input arrays ' )
 668         end if
 669
 670 !  compute diagnostics,
 671 !  first, convert qv(g/kg) to qv(g/g)
 672
 673       do k=1,nl
 674         qv_input(k) = 0.001*qv_input(k)
 675       enddo
 676
 677       p_surf = 100.*p_surf  ! convert to pascals
 678       qvf = 1. + rvovrd*qv_input(1)
 679       rho_surf = 1./((r/p1000mb)*th_surf*qvf*((p_surf/p1000mb)**cvpm))
 680       pi_surf = (p_surf/p1000mb)**(r/cp)
 681
 682       if(debug) then
 683         write(6,*) ' surface density is ',rho_surf
 684         write(6,*) ' surface pi is      ',pi_surf
 685       end if
 686
 687
 688 !  integrate moist sounding hydrostatically, starting from the
 689 !  specified surface pressure
 690 !  -> first, integrate from surface to lowest level
 691
 692           qvf = 1. + rvovrd*qv_input(1)
 693           qvf1 = 1. + qv_input(1)
 694           rho_input(1) = rho_surf
 695           dz = h_input(1)-zsfc
 696
 697 ! error check here
 698           if ( dz < 0.0 ) then
 699             write(6,*) "Your first input sounding level is below the WRF terrain elevation, aborting"
 700             stop "module_initialize_scm_xy:get_sounding"
 701           endif
 702           do it=1,10
 703             pm_input(1) = p_surf &
 704                     - 0.5*dz*(rho_surf+rho_input(1))*g*qvf1
 705             rho_input(1) = 1./((r/p1000mb)*th_input(1)*qvf*((pm_input(1)/p1000mb)**cvpm))
 706           enddo
 707
 708 ! integrate up the column
 709
 710           do k=2,nl
 711             rho_input(k) = rho_input(k-1)
 712             dz = h_input(k)-h_input(k-1)
 713             qvf1 = 0.5*(2.+(qv_input(k-1)+qv_input(k)))
 714             qvf = 1. + rvovrd*qv_input(k)   ! qv is in g/kg here
 715
 716             do it=1,10
 717               pm_input(k) = pm_input(k-1) &
 718                       - 0.5*dz*(rho_input(k)+rho_input(k-1))*g*qvf1
 719               rho_input(k) = 1./((r/p1000mb)*th_input(k)*qvf*((pm_input(k)/p1000mb)**cvpm))
 720             enddo
 721           enddo
 722 !  we have the moist sounding
 723
 724 !  next, compute the dry sounding using p at the highest level from the
 725 !  moist sounding and integrating down.
 726
 727         p_input(nl) = pm_input(nl)
 728
 729           do k=nl-1,1,-1
 730             dz = h_input(k+1)-h_input(k)
 731             p_input(k) = p_input(k+1) + 0.5*dz*(rho_input(k)+rho_input(k+1))*g
 732           enddo
 733
 734
 735         do k=1,nl
 736           zk(k) = h_input(k)
 737           p(k) = pm_input(k)
 738           p_dry(k) = p_input(k)
 739           theta(k) = th_input(k)
 740           rho(k) = rho_input(k)
 741           u(k) = u_input(k)
 742           v(k) = v_input(k)
 743           qv(k) = qv_input(k)
 744
 745         enddo
 746
 747      if(debug) then
 748       write(6,*) ' sounding '
 749       write(6,*) '  k  height(m)  press (Pa) pd(Pa) theta (K) den(kg/m^3)  u(m/s)     v(m/s)    qv(g/g) '
 750       do k=1,nl
 751         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)
 752       enddo
 753
 754      end if
 755
 756       end subroutine get_sounding
 757
 758 !-------------------------------------------------------
 759
 760       subroutine read_sounding( zsfc,ps,ts,qvs,h,th,qv,u,v,n,nl,debug )
 761       implicit none
 762       integer n,nl
 763       real zsfc,ps,ts,qvs,h(n),th(n),qv(n),u(n),v(n)
 764       real u10,v10,t2,q2
 765       logical end_of_file
 766       logical debug
 767
 768       integer k
 769
 770       open(unit=10,file='input_sounding',form='formatted',status='old')
 771       rewind(10)
 772
 773       read(10,*) zsfc, u10, v10, t2, q2, ps
 774       ps = ps/100.0
 775       ts = t2
 776       qvs = q2*1000
 777
 778       if(debug) then
 779         write(6,*) ' input sounding surface parameters '
 780         write(6,*) ' surface pressure (mb) ',ps
 781         write(6,*) ' surface pot. temp (K) ',ts
 782         write(6,*) ' surface mixing ratio (g/kg) ',qvs
 783       end if
 784
 785       end_of_file = .false.
 786       k = 0
 787
 788       do while (.not. end_of_file)
 789
 790         read(10,*,end=100) h(k+1), u(k+1), v(k+1), th(k+1), qv(k+1)
 791
 792         qv(k+1) = qv(k+1)*1000.0
 793         k = k+1
 794         if(debug) write(6,'(1x,i3,5(1x,e10.3))') k, h(k), th(k), qv(k), u(k), v(k)
 795         go to 110
 796  100    end_of_file = .true.
 797  110    continue
 798       enddo
 799
 800       nl = k
 801
 802       close(unit=10,status = 'keep')
 803
 804       end subroutine read_sounding
 805
 806 !-------------------------------------------------------
 807
 808       subroutine read_soil( n,nl,tmn,tsk,zs,tslb,smois )
 809       implicit none
 810       integer n,nl
 811       real tmn,tsk
 812       real zs(n),tslb(n),smois(n)
 813       logical end_of_file
 814       logical debug
 815
 816       integer k
 817
 818       debug = .true.
 819
 820       open(unit=11,file='input_soil',form='formatted',status='old')
 821       rewind(11)
 822
 823       read(11,*) zs(1),tmn,tsk
 824
 825       if(debug) then
 826         write(6,*) ' input deep soil temperature (K) ',tmn
 827         write(6,*) ' input skin temperature (K) ',tsk
 828       end if
 829
 830       end_of_file = .false.
 831       k = 0
 832
 833       do while (.not. end_of_file)
 834
 835         read(11,*,end=100) zs(k+1), tslb(k+1), smois(k+1)
 836         k = k+1
 837         if(debug) write(6,'(1x,i3,3(1x,f16.7))') k, zs(k), tslb(k), smois(k)
 838         go to 110
 839  100    end_of_file = .true.
 840  110    continue
 841       enddo
 842
 843       nl = k
 844
 845       close(unit=11,status = 'keep')
 846
 847       end subroutine read_soil
 848
 849 END MODULE module_initialize_ideal