wrfv2_fire/var/da/da_sound/da_get_innov_vector_sonde_sfc.inc

   1 subroutine da_get_innov_vector_sonde_sfc( 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
  18    integer :: n        ! Loop counter.
  19    integer :: i, j, k  ! Index dimension.
  20    real    :: dx, dxm  ! Interpolation weights.
  21    real    :: dy, dym  ! Interpolation weights.
  22    real, allocatable :: model_u(:,:)  ! Model value u at oblocation.
  23    real, allocatable :: model_v(:,:)  ! Model value v at oblocation.
  24    real, allocatable :: model_t(:,:)  ! Model value t at oblocation.
  25    real, allocatable :: model_p(:,:)  ! Model value p at oblocation.
  26    real, allocatable :: model_q(:,:)  ! Model value q at oblocation.
  27    real, allocatable :: model_hsm(:,:)
  28
  29    real    :: v_h(kms:kme)      ! Model value h at ob hor. location.
  30    real    :: v_p(kms:kme)      ! Model value p at ob hor. location.
  31
  32    real    :: hd, psfcm
  33    real    :: ho, to, qo
  34
  35    if (trace_use_dull) call da_trace_entry("da_get_innov_vector_sonde_sfc")
  36
  37    allocate (model_u(1,iv%info(sonde_sfc)%n1:iv%info(sonde_sfc)%n2))
  38    allocate (model_v(1,iv%info(sonde_sfc)%n1:iv%info(sonde_sfc)%n2))
  39    allocate (model_t(1,iv%info(sonde_sfc)%n1:iv%info(sonde_sfc)%n2))
  40    allocate (model_p(1,iv%info(sonde_sfc)%n1:iv%info(sonde_sfc)%n2))
  41    allocate (model_q(1,iv%info(sonde_sfc)%n1:iv%info(sonde_sfc)%n2))
  42    allocate (model_hsm(1,iv%info(sonde_sfc)%n1:iv%info(sonde_sfc)%n2))
  43
  44    if ( it > 1 ) then
  45       do n=iv%info(sonde_sfc)%n1,iv%info(sonde_sfc)%n2
  46          if (iv%sonde_sfc(n)%u%qc == fails_error_max) iv%sonde_sfc(n)%u%qc = 0
  47          if (iv%sonde_sfc(n)%v%qc == fails_error_max) iv%sonde_sfc(n)%v%qc = 0
  48          if (iv%sonde_sfc(n)%t%qc == fails_error_max) iv%sonde_sfc(n)%t%qc = 0
  49          if (iv%sonde_sfc(n)%p%qc == fails_error_max) iv%sonde_sfc(n)%p%qc = 0
  50          if (iv%sonde_sfc(n)%q%qc == fails_error_max) iv%sonde_sfc(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(sonde_sfc)%n1,iv%info(sonde_sfc)%n2
  56          ! [1.1] Get horizontal interpolation weights:
  57
  58          i   = iv%info(sonde_sfc)%i(1,n)
  59          j   = iv%info(sonde_sfc)%j(1,n)
  60          dx  = iv%info(sonde_sfc)%dx(1,n)
  61          dy  = iv%info(sonde_sfc)%dy(1,n)
  62          dxm = iv%info(sonde_sfc)%dxm(1,n)
  63          dym = iv%info(sonde_sfc)%dym(1,n)
  64
  65          ! Surface correction
  66
  67          iv%sonde_sfc(n)%p%inv = ob%sonde_sfc(n)%p
  68          iv%sonde_sfc(n)%t%inv = ob%sonde_sfc(n)%t
  69          iv%sonde_sfc(n)%q%inv = ob%sonde_sfc(n)%q
  70          iv%sonde_sfc(n)%u%inv = ob%sonde_sfc(n)%u
  71          iv%sonde_sfc(n)%v%inv = ob%sonde_sfc(n)%v
  72
  73          if (iv % sonde_sfc(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 % sonde_sfc(n) % h
  80
  81             if (abs(hd) <= Max_StHeight_Diff .or. anal_type_verify ) then
  82                if (iv % sonde_sfc(n) % h < v_h(kts)) then
  83                   iv%info(sonde_sfc)%zk(:,n) = 1.0+1.0e-6
  84                   call da_obs_sfc_correction(iv%info(sonde_sfc), iv%sonde_sfc(n), n, grid%xb)
  85
  86                else
  87                   call da_to_zk(iv % sonde_sfc(n) % h, v_h, v_interp_h, iv%info(sonde_sfc)%zk(1,n))
  88                end if
  89             end if
  90          else if (ob % sonde_sfc(n) % p > 1.0) then
  91             do k=kts,kte
  92                v_p(k) = dym*(dxm*grid%xb%p(i,j  ,k) + dx*grid%xb%p(i+1,j  ,k)) &
  93                       + dy *(dxm*grid%xb%p(i,j+1,k) + dx*grid%xb%p(i+1,j+1,k))
  94             end do
  95
  96             call da_to_zk(ob % sonde_sfc(n) % p, v_p, v_interp_p, iv%info(sonde_sfc)%zk(1,n))
  97
  98             if (iv%info(sonde_sfc)%zk(1,n) < 0.0 .and. .not. anal_type_verify) then
  99                iv % sonde_sfc(n) % p % inv = missing_r
 100                iv % sonde_sfc(n) % p % qc  = missing_data
 101                iv%info(sonde_sfc)%zk(:,n) = 1.0+1.0e-6
 102             end if
 103          end if
 104       end do
 105
 106       call da_convert_zk (iv%info(sonde_sfc))
 107
 108       if (.not.anal_type_verify ) then
 109          do n=iv%info(sonde_sfc)%n1,iv%info(sonde_sfc)%n2
 110             if (iv%info(sonde_sfc)%zk(1,n) < 0.0) then
 111                iv % sonde_sfc(n) % u % qc = missing_data
 112                iv % sonde_sfc(n) % v % qc = missing_data
 113                iv % sonde_sfc(n) % t % qc = missing_data
 114                iv % sonde_sfc(n) % q % qc = missing_data
 115                iv % sonde_sfc(n) % p % qc = missing_data
 116             end if
 117          end do
 118       end if
 119
 120       ! [1.2] Interpolate horizontally:
 121 #ifdef A2C
 122       call da_interp_lin_3d (grid%xb%u, iv%info(sonde_sfc), model_u,'u')
 123       call da_interp_lin_3d (grid%xb%v, iv%info(sonde_sfc), model_v,'v')
 124 #else
 125       call da_interp_lin_3d (grid%xb%u, iv%info(sonde_sfc), model_u)
 126       call da_interp_lin_3d (grid%xb%v, iv%info(sonde_sfc), model_v)
 127 #endif
 128       call da_interp_lin_3d (grid%xb%t, iv%info(sonde_sfc), model_t)
 129       call da_interp_lin_3d (grid%xb%q, iv%info(sonde_sfc), model_q)
 130       call da_interp_lin_3d (grid%xb%p, iv%info(sonde_sfc), model_p)
 131    else if (sfc_assi_options == sfc_assi_options_2) then
 132       ! 1.2.1 Surface assimilation approach 2(10-m u, v, 2-m t, q, and sfc_p)
 133
 134       call da_interp_lin_2d (grid%xb%u10,  iv%info(sonde_sfc), 1,model_u)
 135       call da_interp_lin_2d (grid%xb%v10,  iv%info(sonde_sfc), 1,model_v)
 136       call da_interp_lin_2d (grid%xb%t2,   iv%info(sonde_sfc), 1,model_t)
 137       call da_interp_lin_2d (grid%xb%q2,   iv%info(sonde_sfc), 1,model_q)
 138       call da_interp_lin_2d (grid%xb%psfc, iv%info(sonde_sfc), 1,model_p)
 139
 140       do n=iv%info(sonde_sfc)%n1,iv%info(sonde_sfc)%n2
 141
 142          iv%sonde_sfc(n)%p%inv = ob%sonde_sfc(n)%p
 143          iv%sonde_sfc(n)%t%inv = ob%sonde_sfc(n)%t
 144          iv%sonde_sfc(n)%q%inv = ob%sonde_sfc(n)%q
 145          iv%sonde_sfc(n)%u%inv = ob%sonde_sfc(n)%u
 146          iv%sonde_sfc(n)%v%inv = ob%sonde_sfc(n)%v
 147
 148          if (iv%sonde_sfc(n)%p%qc >= 0) then
 149             ! model surface p, t, q, h at observed site:
 150
 151             call da_interp_lin_2d_partial (grid%xb%terr, iv%info(sonde_sfc), 1, n, n, model_hsm(:,n))
 152
 153             ho = iv%sonde_sfc(n)%h
 154             to = -888888.0
 155             qo = -888888.0
 156
 157             if (iv%sonde_sfc(n)%t%qc >= 0 .and. iv%sonde_sfc(n)%q%qc >= 0) then
 158                to = ob%sonde_sfc(n)%t
 159                qo = ob%sonde_sfc(n)%q
 160                call da_sfc_pre(psfcm, model_p(1,n), model_t(1,n), model_q(1,n), model_hsm(1,n), ho, to, qo)
 161             else if (iv%sonde_sfc(n)%t%qc >= 0 .and. iv%sonde_sfc(n)%q%qc < 0) then
 162                to = ob%sonde_sfc(n)%t
 163                call da_sfc_pre(psfcm, model_p(1,n), model_t(1,n), model_q(1,n), model_hsm(1,n), ho,to)
 164             else
 165                call da_sfc_pre(psfcm, model_p(1,n), model_t(1,n), model_q(1,n), model_hsm(1,n), ho)
 166             end if
 167
 168             ! Pressure at the observed height:
 169             model_p(1,n) = psfcm
 170          end if
 171       end do
 172    end if
 173
 174    do n=iv%info(sonde_sfc)%n1,iv%info(sonde_sfc)%n2
 175       !-----------------------------------------------------------------------
 176       ! [3.0] Fast interpolation:
 177       !-----------------------------------------------------------------------
 178
 179       if (ob % sonde_sfc(n) % u > missing_r .AND. iv % sonde_sfc(n) % u % qc >= obs_qc_pointer) then
 180          iv % sonde_sfc(n) % u % inv = iv%sonde_sfc(n)%u%inv - model_u(1,n)
 181       else
 182          iv % sonde_sfc(n) % u % inv = 0.0
 183       end if
 184
 185       if (ob % sonde_sfc(n) % v > missing_r .AND. iv % sonde_sfc(n) % v % qc >= obs_qc_pointer) then
 186          iv % sonde_sfc(n) % v % inv = iv%sonde_sfc(n)%v%inv - model_v(1,n)
 187       else
 188          iv % sonde_sfc(n) % v % inv = 0.0
 189       end if
 190
 191       if (ob % sonde_sfc(n) % p > 0.0 .AND. iv % sonde_sfc(n) % p % qc >= obs_qc_pointer) then
 192          iv % sonde_sfc(n) % p % inv = iv%sonde_sfc(n)%p%inv - model_p(1,n)
 193       else
 194          iv % sonde_sfc(n) % p % inv = 0.0
 195       end if
 196
 197       if (ob % sonde_sfc(n) % t > 0.0 .AND. iv % sonde_sfc(n) % t % qc >= obs_qc_pointer) then
 198          iv % sonde_sfc(n) % t % inv = iv%sonde_sfc(n)%t%inv - model_t(1,n)
 199       else
 200          iv % sonde_sfc(n) % t % inv = 0.0
 201       end if
 202
 203       if (ob % sonde_sfc(n) % q > 0.0 .AND. iv % sonde_sfc(n) % q % qc >= obs_qc_pointer) then
 204          iv % sonde_sfc(n) % q % inv = iv%sonde_sfc(n)%q%inv - model_q(1,n)
 205       else
 206          iv % sonde_sfc(n) % q % inv = 0.0
 207       end if
 208    end do
 209
 210    !-----------------------------------------------------------------------
 211    !     [5.0] Perform optional maximum error check:
 212    !-----------------------------------------------------------------------
 213
 214    if ( check_max_iv ) &
 215       call da_check_max_iv_sonde_sfc(iv,ob, it, num_qcstat_conv)
 216
 217    deallocate (model_u)
 218    deallocate (model_v)
 219    deallocate (model_t)
 220    deallocate (model_p)
 221    deallocate (model_q)
 222    deallocate (model_hsm)
 223
 224    if (trace_use_dull) call da_trace_exit("da_get_innov_vector_sonde_sfc")
 225
 226 end subroutine da_get_innov_vector_sonde_sfc
 227
 228