wrfv2_fire/var/da/da_buoy/da_get_innov_vector_buoy.inc

   1 subroutine da_get_innov_vector_buoy( it,num_qcstat_conv, grid, ob, iv)
   2
   3    !-----------------------------------------------------------------------
   4    ! Purpose: TBD
   5    !    Updated for Analysis on Arakawa-C grid
   6    !    Author: Syed RH Rizvi,  MMM/ESSL/NCAR,  Date: 10/22/2008
   7    !-----------------------------------------------------------------------
   8
   9    implicit none
  10
  11    integer,          intent(in)    :: it      ! External iteration.
  12    type(domain),     intent(in)    :: grid      ! first guess state.
  13    type(y_type),     intent(inout) :: ob      ! Observation structure.
  14    type(iv_type),    intent(inout) :: iv      ! O-B structure.
  15    integer,          intent(inout) :: num_qcstat_conv(:,:,:,:)
  16
  17    integer :: n        ! Loop counter.
  18    integer :: i, j, k  ! Index dimension.
  19    real    :: dx, dxm  ! Interpolation weights.
  20    real    :: dy, dym  ! Interpolation weights.
  21    real, allocatable :: model_u(:,:)  ! Model value u at oblocation.
  22    real, allocatable :: model_v(:,:)  ! Model value v at oblocation.
  23    real, allocatable :: model_t(:,:)  ! Model value t at oblocation.
  24    real, allocatable :: model_p(:,:)  ! Model value p at oblocation.
  25    real, allocatable :: model_q(:,:)  ! Model value q at oblocation.
  26    real, allocatable :: model_hsm(:,:)
  27
  28    real    :: v_h(kms:kme)      ! Model value h at ob hor. location.
  29    real    :: v_p(kms:kme)      ! Model value p at ob hor. location.
  30
  31    real    :: hd, psfcm
  32
  33    real    :: ho, to, qo
  34
  35    if (trace_use_dull) call da_trace_entry("da_get_innov_vector_buoy")
  36
  37    allocate (model_u(1,iv%info(buoy)%n1:iv%info(buoy)%n2))
  38    allocate (model_v(1,iv%info(buoy)%n1:iv%info(buoy)%n2))
  39    allocate (model_t(1,iv%info(buoy)%n1:iv%info(buoy)%n2))
  40    allocate (model_p(1,iv%info(buoy)%n1:iv%info(buoy)%n2))
  41    allocate (model_q(1,iv%info(buoy)%n1:iv%info(buoy)%n2))
  42    allocate (model_hsm(1,iv%info(buoy)%n1:iv%info(buoy)%n2))
  43
  44    if ( it > 1 ) then
  45       do n=iv%info(buoy)%n1,iv%info(buoy)%n2
  46          if (iv%buoy(n)%u%qc == fails_error_max) iv%buoy(n)%u%qc = 0
  47          if (iv%buoy(n)%v%qc == fails_error_max) iv%buoy(n)%v%qc = 0
  48          if (iv%buoy(n)%t%qc == fails_error_max) iv%buoy(n)%t%qc = 0
  49          if (iv%buoy(n)%p%qc == fails_error_max) iv%buoy(n)%p%qc = 0
  50          if (iv%buoy(n)%q%qc == fails_error_max) iv%buoy(n)%q%qc = 0
  51       end do
  52    end if
  53
  54    if (sfc_assi_options == sfc_assi_options_1) then
  55       do n=iv%info(buoy)%n1,iv%info(buoy)%n2
  56          ! [1.1] Get horizontal interpolation weights:
  57
  58          i   = iv%info(buoy)%i(1,n)
  59          j   = iv%info(buoy)%j(1,n)
  60          dx  = iv%info(buoy)%dx(1,n)
  61          dy  = iv%info(buoy)%dy(1,n)
  62          dxm = iv%info(buoy)%dxm(1,n)
  63          dym = iv%info(buoy)%dym(1,n)
  64
  65          ! Surface correction
  66
  67          iv%buoy(n)%p%inv = ob%buoy(n)%p
  68          iv%buoy(n)%t%inv = ob%buoy(n)%t
  69          iv%buoy(n)%q%inv = ob%buoy(n)%q
  70          iv%buoy(n)%u%inv = ob%buoy(n)%u
  71          iv%buoy(n)%v%inv = ob%buoy(n)%v
  72
  73          if (iv % buoy(n) % h > missing_r) then
  74             do k=kts,kte
  75                v_h(k) = dym*(dxm*grid%xb%h(i,j  ,k) + dx*grid%xb%h(i+1,j  ,k)) &
  76                       + dy *(dxm*grid%xb%h(i,j+1,k) + dx*grid%xb%h(i+1,j+1,k))
  77             end do
  78
  79             hd = v_h(kts) - iv % buoy(n) % h
  80             if (abs(hd) <= Max_StHeight_Diff .or. anal_type_verify) then
  81                if (iv % buoy(n) % h < v_h(kts)) then
  82                   iv%info(buoy)%zk(:,n) = 1.0+1.0e-6
  83                   call da_obs_sfc_correction(iv%info(buoy), iv%buoy(n), n, grid%xb)
  84
  85                else
  86                   call da_to_zk(iv % buoy(n) % h, v_h, v_interp_h, iv%info(buoy)%zk(1,n))
  87                end if
  88             end if
  89          else if (ob % buoy(n) % p > 1.0) then
  90             do k=kts,kte
  91                v_p(k) = dym*(dxm*grid%xb%p(i,j  ,k) + dx*grid%xb%p(i+1,j  ,k)) &
  92                        + dy *(dxm*grid%xb%p(i,j+1,k) + dx*grid%xb%p(i+1,j+1,k))
  93             end do
  94
  95             call da_to_zk(ob % buoy(n) % p, v_p, v_interp_p, iv%info(buoy)%zk(1,n))
  96
  97             if (iv%info(buoy)%zk(1,n) < 0.0 .and.  .not.anal_type_verify) then
  98                iv % buoy(n) % p % inv = missing_r
  99                iv % buoy(n) % p % qc  = missing_data
 100                iv%info(buoy)%zk(:,n) = 1.0+1.0e-6
 101             end if
 102          end if
 103       end do
 104
 105       call da_convert_zk (iv%info(buoy))
 106
 107       if (.not.anal_type_verify) then
 108          do n=iv%info(buoy)%n1,iv%info(buoy)%n2
 109             if (iv%info(buoy)%zk(1,n) < 0.0) then
 110                iv % buoy(n) % u % qc = missing_data
 111                iv % buoy(n) % v % qc = missing_data
 112                iv % buoy(n) % t % qc = missing_data
 113                iv % buoy(n) % q % qc = missing_data
 114                iv % buoy(n) % p % qc = missing_data
 115             end if
 116          end do
 117       end if
 118
 119       ! [1.2] Interpolate horizontally:
 120 #ifdef A2C
 121       call da_interp_lin_3d (grid%xb%u, iv%info(buoy),model_u,'u')
 122       call da_interp_lin_3d (grid%xb%v, iv%info(buoy),model_v,'v')
 123 #else
 124       call da_interp_lin_3d (grid%xb%u, iv%info(buoy),model_u)
 125       call da_interp_lin_3d (grid%xb%v, iv%info(buoy),model_v)
 126 #endif
 127       call da_interp_lin_3d (grid%xb%t, iv%info(buoy),model_t)
 128       call da_interp_lin_3d (grid%xb%q, iv%info(buoy),model_q)
 129       call da_interp_lin_3d (grid%xb%p, iv%info(buoy),model_p)
 130    else if (sfc_assi_options == sfc_assi_options_2) then
 131
 132       ! Surface data assimilation approach 2
 133       ! -----------------------------------
 134
 135       ! 1.2.1 Surface assmiilation approach 2(10-m u, v, 2-m t, q,
 136       ! and sfc_p)
 137
 138       call da_interp_lin_2d (grid%xb%u10,  iv%info(buoy), 1,model_u)
 139       call da_interp_lin_2d (grid%xb%v10,  iv%info(buoy), 1,model_v)
 140       call da_interp_lin_2d (grid%xb%t2,   iv%info(buoy), 1,model_t)
 141       call da_interp_lin_2d (grid%xb%q2,   iv%info(buoy), 1,model_q)
 142       call da_interp_lin_2d (grid%xb%psfc, iv%info(buoy), 1,model_p)
 143
 144       do n=iv%info(buoy)%n1,iv%info(buoy)%n2
 145
 146          iv%buoy(n)%p%inv = ob%buoy(n)%p
 147          iv%buoy(n)%t%inv = ob%buoy(n)%t
 148          iv%buoy(n)%q%inv = ob%buoy(n)%q
 149          iv%buoy(n)%u%inv = ob%buoy(n)%u
 150          iv%buoy(n)%v%inv = ob%buoy(n)%v
 151
 152          if (iv%buoy(n)%p%qc >= 0) then
 153             ! model surface p, t, q, h at observed site:
 154
 155             call da_interp_lin_2d_partial (grid%xb%terr, iv%info(buoy), 1, n, n, model_hsm(:,n))
 156
 157             ho = iv%buoy(n)%h
 158             to = -888888.0
 159             qo = -888888.0
 160
 161             if (iv%buoy(n)%t%qc >= 0 .and. iv%buoy(n)%q%qc >= 0) then
 162                to = ob%buoy(n)%t
 163                qo = ob%buoy(n)%q
 164                call da_sfc_pre(psfcm, model_p(1,n), model_t(1,n), model_q(1,n), model_hsm(1,n), ho, to, qo)
 165             else if (iv%buoy(n)%t%qc >= 0 .and. iv%buoy(n)%q%qc < 0) then
 166                to = ob%buoy(n)%t
 167                call da_sfc_pre(psfcm, model_p(1,n), model_t(1,n), model_q(1,n), model_hsm(1,n), ho, to)
 168             else
 169                call da_sfc_pre(psfcm, model_p(1,n), model_t(1,n), model_q(1,n), model_hsm(1,n), ho)
 170             end if
 171
 172             ! Pressure at the observed height:
 173             model_p(1,n) = psfcm
 174          end if
 175       end do
 176    end if
 177
 178    do n=iv%info(buoy)%n1,iv%info(buoy)%n2
 179
 180       !-----------------------------------------------------------------------
 181       ! [3.0] Fast interpolation:
 182       !-----------------------------------------------------------------------
 183       if (ob % buoy(n) % u > missing_r .AND. iv % buoy(n) % u % qc >= obs_qc_pointer) then
 184          iv % buoy(n) % u % inv = iv%buoy(n)%u%inv - model_u(1,n)
 185       else
 186          iv % buoy(n) % u % inv = 0.0
 187       end if
 188
 189       if (ob % buoy(n) % v > missing_r .AND. iv % buoy(n) % v % qc >= obs_qc_pointer) then
 190          iv % buoy(n) % v % inv = iv%buoy(n)%v%inv - model_v(1,n)
 191       else
 192          iv % buoy(n) % v % inv = 0.0
 193       end if
 194
 195       if (ob % buoy(n) % p > 0.0 .AND. iv % buoy(n) % p % qc >= obs_qc_pointer) then
 196          iv % buoy(n) % p % inv = iv%buoy(n)%p%inv - model_p(1,n)
 197       else
 198          iv % buoy(n) % p % inv = 0.0
 199       end if
 200
 201       if (ob % buoy(n) % t > 0.0 .AND. iv % buoy(n) % t % qc >= obs_qc_pointer) then
 202          iv % buoy(n) % t % inv = iv%buoy(n)%t%inv - model_t(1,n)
 203       else
 204          iv % buoy(n) % t % inv = 0.0
 205       end if
 206
 207       if (ob % buoy(n) % q > 0.0 .AND. iv % buoy(n) % q % qc >= obs_qc_pointer) then
 208          iv % buoy(n) % q % inv = iv%buoy(n)%q%inv - model_q(1,n)
 209       else
 210          iv % buoy(n) % q % inv = 0.0
 211       end if
 212    end do
 213
 214    ! -----------------------------------------------------------------------
 215    ! [5.0] Perform optional maximum error check:
 216    !-----------------------------------------------------------------------
 217
 218    if ( check_max_iv ) &
 219       call da_check_max_iv_buoy(iv,ob, it, num_qcstat_conv)
 220
 221    deallocate (model_u)
 222    deallocate (model_v)
 223    deallocate (model_t)
 224    deallocate (model_p)
 225    deallocate (model_q)
 226    deallocate (model_hsm)
 227
 228    if (trace_use_dull) call da_trace_exit("da_get_innov_vector_buoy")
 229
 230 end subroutine da_get_innov_vector_buoy
 231
 232