wrfv2_fire/var/da/da_test/da_check_vvtovp_adjoint.inc

   1 subroutine da_check_vvtovp_adjoint(grid, ne, xb, be, vv, vp)
   2
   3    !---------------------------------------------------------------------------
   4    ! Purpose: Test Vv to Vp routine and adjoint for compatibility.
   5    !
   6    ! Method:  Standard adjoint test: < Vp, Vp > = < Vv_adj, Vv >.
   7    !---------------------------------------------------------------------------
   8
   9    implicit none
  10
  11    type (domain), intent(in)         :: grid
  12    integer, intent(in)               :: ne    ! Ensemble size.
  13    type (xb_type), intent(in)        :: xb    ! first guess (local).
  14    type (be_type), intent(in)        :: be    ! background error structure.
  15    type (vp_type), intent(inout)     :: vv    ! CV(i,j,m).
  16    type (vp_type), intent(inout)     :: vp    ! CV(i,j,k)
  17
  18    real                              :: adj_par_lhs ! < x, x >
  19    real                              :: adj_par_rhs ! < v_adj, v >
  20    real                              :: adj_sum_lhs ! < x, x >
  21    real                              :: adj_sum_rhs ! < v_adj, v >
  22
  23    real                              :: vv2_v1(ims:ime,jms:jme,kms:kme)
  24    real                              :: vv2_v2(ims:ime,jms:jme,kms:kme)
  25    real                              :: vv2_v3(ims:ime,jms:jme,kms:kme)
  26    real                              :: vv2_v4(ims:ime,jms:jme,kms:kme)
  27    real                              :: vv2_v5(ims:ime,jms:jme,kms:kme)
  28    real                              :: vv2_alpha(ims:ime,jms:jme,kts:kte,1:ne)
  29
  30    if (trace_use) call da_trace_entry("da_check_vvtovp_adjoint")
  31
  32    if (cv_options == 3 ) then
  33       write(unit=stdout, fmt='(/a,i2,a/)') 'cv_options =',cv_options, &
  34                      '   no da_check_vvtovp_adjoint check...'
  35       goto 1235
  36    end if
  37
  38    !----------------------------------------------------------------------
  39    ! [1.0] Initialise:
  40    !----------------------------------------------------------------------
  41
  42    write(unit=stdout, fmt='(/a/)') 'da_check_vvtovp_adjoint: Test Results:'
  43
  44    !----------------------------------------------------------------------
  45    ! [2.0] Perform Vp = U_v Vv transform:
  46    !----------------------------------------------------------------------
  47
  48    call da_vertical_transform(grid, 'u', be, &
  49                                xb % vertical_inner_product, &
  50                                vv, vp)
  51
  52    !----------------------------------------------------------------------
  53    ! [3.0] Calculate LHS of adjoint test equation:
  54    !----------------------------------------------------------------------
  55
  56    adj_par_lhs = sum(vp % v1(its:ite,jts:jte,kts:kte)**2) * inv_typ_vp1_sumsq &
  57                + sum(vp % v2(its:ite,jts:jte,kts:kte)**2) * inv_typ_vp2_sumsq &
  58                + sum(vp % v3(its:ite,jts:jte,kts:kte)**2) * inv_typ_vp3_sumsq &
  59                + sum(vp % v4(its:ite,jts:jte,kts:kte)**2) * inv_typ_vp4_sumsq &
  60                + sum(vp % v5(its:ite,jts:jte,kts:kte)**2) * inv_typ_vp5_sumsq
  61
  62    if (be % ne > 0) then
  63       adj_par_lhs = adj_par_lhs + &
  64          sum(vp % alpha(its:ite,jts:jte,kts:kte,1:be%ne)**2) * inv_typ_vpalpha_sumsq
  65    end if
  66
  67    !----------------------------------------------------------------------
  68    ! [4.0] Rescale input to adjoint routine:
  69    !----------------------------------------------------------------------
  70
  71    vp % v1(its:ite,jts:jte,kts:kte) = vp % v1(its:ite,jts:jte,kts:kte) * &
  72       inv_typ_vp1_sumsq
  73    vp % v2(its:ite,jts:jte,kts:kte) = vp % v2(its:ite,jts:jte,kts:kte) * &
  74       inv_typ_vp2_sumsq
  75    vp % v3(its:ite,jts:jte,kts:kte) = vp % v3(its:ite,jts:jte,kts:kte) * &
  76       inv_typ_vp3_sumsq
  77    vp % v4(its:ite,jts:jte,kts:kte) = vp % v4(its:ite,jts:jte,kts:kte) * &
  78       inv_typ_vp4_sumsq
  79    vp % v5(its:ite,jts:jte,kts:kte) = vp % v5(its:ite,jts:jte,kts:kte) * &
  80       inv_typ_vp5_sumsq
  81
  82    if (be % ne > 0) then
  83       vp % alpha(its:ite,jts:jte,kts:kte,1:be%ne) = &
  84          vp % alpha(its:ite,jts:jte,kts:kte,1:be%ne) * inv_typ_vpalpha_sumsq
  85    end if
  86
  87    !----------------------------------------------------------------------
  88    ! [5.0] Perform adjoint operation:
  89    !----------------------------------------------------------------------
  90
  91    vv2_v1(its:ite,jts:jte,1:be%v1%mz) = vv % v1(its:ite,jts:jte,1:be%v1%mz)
  92    vv2_v2(its:ite,jts:jte,1:be%v2%mz) = vv % v2(its:ite,jts:jte,1:be%v2%mz)
  93    vv2_v3(its:ite,jts:jte,1:be%v3%mz) = vv % v3(its:ite,jts:jte,1:be%v3%mz)
  94    vv2_v4(its:ite,jts:jte,1:be%v4%mz) = vv % v4(its:ite,jts:jte,1:be%v4%mz)
  95    vv2_v5(its:ite,jts:jte,1:be%v5%mz) = vv % v5(its:ite,jts:jte,1:be%v5%mz)
  96
  97    if (be % ne > 0) then
  98       vv2_alpha(its:ite,jts:jte,kts:kte,1:be%ne) = vv % alpha(its:ite,jts:jte,kts:kte,1:be%ne)
  99    end if
 100
 101    call da_vertical_transform(grid, 'u_adj', be, &
 102                                xb % vertical_inner_product, &
 103                                vv, vp)
 104
 105    !----------------------------------------------------------------------
 106    ! [6.0] Calculate RHS of adjoint test equation:
 107    !----------------------------------------------------------------------
 108
 109    adj_par_rhs = 0.0
 110    if (be % v1 % mz > 0) &
 111       adj_par_rhs = sum(vv % v1(its:ite,jts:jte,1:be%v1%mz) * &
 112          vv2_v1(its:ite,jts:jte,1:be%v1%mz)) + adj_par_rhs
 113    if (be % v2 % mz > 0) &
 114       adj_par_rhs = sum(vv % v2(its:ite,jts:jte,1:be%v2%mz) * &
 115          vv2_v2(its:ite,jts:jte,1:be%v2%mz)) + adj_par_rhs
 116    if (be % v3 % mz > 0) &
 117       adj_par_rhs = sum(vv % v3(its:ite,jts:jte,1:be%v3%mz) * &
 118          vv2_v3(its:ite,jts:jte,1:be%v3%mz)) + adj_par_rhs
 119    if (be % v4 % mz > 0) &
 120       adj_par_rhs = sum(vv % v4(its:ite,jts:jte,1:be%v4%mz) * &
 121          vv2_v4(its:ite,jts:jte,1:be%v4%mz)) + adj_par_rhs
 122    if (be % v5 % mz == 1) &
 123       adj_par_rhs = sum(vv % v5(its:ite,jts:jte,1:be%v5%mz) * &
 124          vv2_v5(its:ite,jts:jte,1:be%v5%mz)) + adj_par_rhs
 125    if (be % ne > 0) &
 126       adj_par_rhs = sum(vv % alpha(its:ite,jts:jte,kts:kte,1:be%ne) * &
 127          vv2_alpha(its:ite,jts:jte,kts:kte,1:be%ne)) + adj_par_rhs
 128
 129    !----------------------------------------------------------------------
 130    ! [7.0] Print output:
 131    !----------------------------------------------------------------------
 132
 133    write(unit=stdout, fmt='(a,1pe22.14)') &
 134         'Single domain < vp,     vp > = ', adj_par_lhs, &
 135         'Single domain < Vv_adj, Vv > = ', adj_par_rhs
 136
 137    adj_sum_lhs = wrf_dm_sum_real(adj_par_lhs)
 138    adj_sum_rhs = wrf_dm_sum_real(adj_par_rhs)
 139
 140
 141    if (rootproc) then
 142       write(unit=stdout, fmt='(/)')
 143       write(unit=stdout, fmt='(a,1pe22.14)') &
 144          'Whole  Domain: < Vp, Vp >     = ', adj_sum_lhs, &
 145          'Whole  Domain: < Vv_adj, Vv > = ', adj_sum_rhs
 146    end if
 147
 148    vv % v1(its:ite,jts:jte,1:be%v1%mz) = vv2_v1(its:ite,jts:jte,1:be%v1%mz)
 149    vv % v2(its:ite,jts:jte,1:be%v2%mz) = vv2_v2(its:ite,jts:jte,1:be%v2%mz)
 150    vv % v3(its:ite,jts:jte,1:be%v3%mz) = vv2_v3(its:ite,jts:jte,1:be%v3%mz)
 151    vv % v4(its:ite,jts:jte,1:be%v4%mz) = vv2_v4(its:ite,jts:jte,1:be%v4%mz)
 152    vv % v5(its:ite,jts:jte,1:be%v5%mz) = vv2_v5(its:ite,jts:jte,1:be%v5%mz)
 153
 154    if (be % ne > 0) then
 155       vv % alpha(its:ite,jts:jte,kts:kte,1:be%ne) = vv2_alpha(its:ite,jts:jte,kts:kte,1:be%ne)
 156    end if
 157
 158    write(unit=stdout, fmt='(/a/)') 'da_check_vvtovp_adjoint: Test Finished.'
 159
 160 1235 continue
 161
 162    if (trace_use) call da_trace_exit("da_check_vvtovp_adjoint")
 163
 164 end subroutine da_check_vvtovp_adjoint
 165
 166