var/da/da_tamdar/da_get_innov_vector_tamdar_sfc.inc

   1 subroutine da_get_innov_vector_tamdar_sfc( it, num_qcstat_conv, grid, ob, iv)
   2
   3    !-----------------------------------------------------------------------
   4    ! Purpose: TBD
   5    !-----------------------------------------------------------------------
   6
   7    implicit none
   8
   9    integer,          intent(in)    :: it      ! External iteration.
  10    type(domain),     intent(in)    :: grid      ! first guess state.
  11    type(y_type),     intent(inout) :: ob      ! Observation structure.
  12    type(iv_type),    intent(inout) :: iv      ! O-B structure.
  13    integer,          intent(inout) :: num_qcstat_conv(:,:,:,:)
  14
  15    integer :: n        ! Loop counter.
  16    integer :: i, j, k  ! Index dimension.
  17    real    :: dx, dxm  ! Interpolation weights.
  18    real    :: dy, dym  ! Interpolation weights.
  19    real, allocatable :: model_u(:,:)  ! Model value u at oblocation.
  20    real, allocatable :: model_v(:,:)  ! Model value v at oblocation.
  21    real, allocatable :: model_t(:,:)  ! Model value t at oblocation.
  22    real, allocatable :: model_p(:,:)  ! Model value p at oblocation.
  23    real, allocatable :: model_q(:,:)  ! Model value q at oblocation.
  24    real, allocatable :: model_hsm(:,:)
  25
  26    real  :: speed, direction
  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    real    :: ho, to, qo
  33
  34    if (trace_use_dull) call da_trace_entry("da_get_innov_vector_tamdar_sfc")
  35
  36
  37    allocate (model_u(1,iv%info(tamdar_sfc)%n1:iv%info(tamdar_sfc)%n2))
  38    allocate (model_v(1,iv%info(tamdar_sfc)%n1:iv%info(tamdar_sfc)%n2))
  39    allocate (model_t(1,iv%info(tamdar_sfc)%n1:iv%info(tamdar_sfc)%n2))
  40    allocate (model_p(1,iv%info(tamdar_sfc)%n1:iv%info(tamdar_sfc)%n2))
  41    allocate (model_q(1,iv%info(tamdar_sfc)%n1:iv%info(tamdar_sfc)%n2))
  42    allocate (model_hsm(1,iv%info(tamdar_sfc)%n1:iv%info(tamdar_sfc)%n2))
  43
  44    if ( it > 1 ) then
  45       do n=iv%info(tamdar_sfc)%n1,iv%info(tamdar_sfc)%n2
  46          if (iv%tamdar_sfc(n)%u%qc == fails_error_max) iv%tamdar_sfc(n)%u%qc = 0
  47          if (iv%tamdar_sfc(n)%v%qc == fails_error_max) iv%tamdar_sfc(n)%v%qc = 0
  48          if (iv%tamdar_sfc(n)%t%qc == fails_error_max) iv%tamdar_sfc(n)%t%qc = 0
  49          if (iv%tamdar_sfc(n)%p%qc == fails_error_max) iv%tamdar_sfc(n)%p%qc = 0
  50          if (iv%tamdar_sfc(n)%q%qc == fails_error_max) iv%tamdar_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(tamdar_sfc)%n1,iv%info(tamdar_sfc)%n2
  56          ! [1.1] Get horizontal interpolation weights:
  57
  58          i   = iv%info(tamdar_sfc)%i(1,n)
  59          j   = iv%info(tamdar_sfc)%j(1,n)
  60          dx  = iv%info(tamdar_sfc)%dx(1,n)
  61          dy  = iv%info(tamdar_sfc)%dy(1,n)
  62          dxm = iv%info(tamdar_sfc)%dxm(1,n)
  63          dym = iv%info(tamdar_sfc)%dym(1,n)
  64
  65          ! Surface correction
  66
  67          iv%tamdar_sfc(n)%p%inv = ob%tamdar_sfc(n)%p
  68          iv%tamdar_sfc(n)%t%inv = ob%tamdar_sfc(n)%t
  69          iv%tamdar_sfc(n)%q%inv = ob%tamdar_sfc(n)%q
  70          iv%tamdar_sfc(n)%u%inv = ob%tamdar_sfc(n)%u
  71          iv%tamdar_sfc(n)%v%inv = ob%tamdar_sfc(n)%v
  72
  73          if (iv % tamdar_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 % tamdar_sfc(n) % h
  80
  81             if (abs(hd) <= Max_StHeight_Diff .or. anal_type_verify ) then
  82                if (iv % tamdar_sfc(n) % h < v_h(kts)) then
  83                   iv%info(tamdar_sfc)%zk(:,n) = 1.0+1.0e-6
  84                   call da_obs_sfc_correction(iv%info(tamdar_sfc), iv%tamdar_sfc(n), n, grid%xb)
  85                else
  86                   call da_to_zk(iv % tamdar_sfc(n) % h, v_h, v_interp_h, iv%info(tamdar_sfc)%zk(1,n))
  87                end if
  88             end if
  89          else if (ob % tamdar_sfc(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 % tamdar_sfc(n) % p, v_p, v_interp_p, iv%info(tamdar_sfc)%zk(1,n))
  96
  97             if (iv%info(tamdar_sfc)%zk(1,n) < 0.0 .and. .not. anal_type_verify) then
  98                iv % tamdar_sfc(n) % p % inv = missing_r
  99                iv % tamdar_sfc(n) % p % qc  = missing_data
 100                iv%info(tamdar_sfc)%zk(:,n) = 1.0+1.0e-6
 101             end if
 102          end if
 103       end do
 104
 105       call da_convert_zk (iv%info(tamdar_sfc))
 106
 107       if (.not.anal_type_verify ) then
 108          do n=iv%info(tamdar_sfc)%n1,iv%info(tamdar_sfc)%n2
 109             if (iv%info(tamdar_sfc)%zk(1,n) < 0.0) then
 110                iv % tamdar_sfc(n) % u % qc = missing_data
 111                iv % tamdar_sfc(n) % v % qc = missing_data
 112                iv % tamdar_sfc(n) % t % qc = missing_data
 113                iv % tamdar_sfc(n) % q % qc = missing_data
 114                iv % tamdar_sfc(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(tamdar_sfc), model_u,'u')
 122       call da_interp_lin_3d (grid%xb%v, iv%info(tamdar_sfc), model_v,'v')
 123 #else
 124       call da_interp_lin_3d (grid%xb%u, iv%info(tamdar_sfc), model_u)
 125       call da_interp_lin_3d (grid%xb%v, iv%info(tamdar_sfc), model_v)
 126 #endif
 127       call da_interp_lin_3d (grid%xb%t, iv%info(tamdar_sfc), model_t)
 128       call da_interp_lin_3d (grid%xb%q, iv%info(tamdar_sfc), model_q)
 129       call da_interp_lin_3d (grid%xb%p, iv%info(tamdar_sfc), model_p)
 130
 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 #ifdef A2C
 134       call da_interp_lin_3d (grid%xb%u, iv%info(tamdar_sfc), model_u,'u')
 135       call da_interp_lin_3d (grid%xb%v, iv%info(tamdar_sfc), model_v,'v')
 136 #else
 137       call da_interp_lin_3d (grid%xb%u, iv%info(tamdar_sfc), model_u)
 138       call da_interp_lin_3d (grid%xb%v, iv%info(tamdar_sfc), model_v)
 139 #endif
 140       call da_interp_lin_2d (grid%xb%t2,   iv%info(tamdar_sfc), 1,model_t)
 141       call da_interp_lin_2d (grid%xb%q2,   iv%info(tamdar_sfc), 1,model_q)
 142       call da_interp_lin_2d (grid%xb%psfc, iv%info(tamdar_sfc), 1,model_p)
 143
 144       do n=iv%info(tamdar_sfc)%n1,iv%info(tamdar_sfc)%n2
 145
 146          iv%tamdar_sfc(n)%p%inv = ob%tamdar_sfc(n)%p
 147          iv%tamdar_sfc(n)%t%inv = ob%tamdar_sfc(n)%t
 148          iv%tamdar_sfc(n)%q%inv = ob%tamdar_sfc(n)%q
 149          iv%tamdar_sfc(n)%u%inv = ob%tamdar_sfc(n)%u
 150          iv%tamdar_sfc(n)%v%inv = ob%tamdar_sfc(n)%v
 151          if (iv%tamdar_sfc(n)%p%qc >= 0) then
 152             ! model surface p, t, q, h at observed site:
 153
 154             call da_interp_lin_2d_partial (grid%xb%terr, iv%info(tamdar_sfc), 1, n, n, model_hsm(:,n))
 155
 156             ho = iv%tamdar_sfc(n)%h
 157             to = -888888.0
 158             qo = -888888.0
 159
 160             if (iv%tamdar_sfc(n)%t%qc >= 0 .and. iv%tamdar_sfc(n)%q%qc >= 0) then
 161                to = ob%tamdar_sfc(n)%t
 162                qo = ob%tamdar_sfc(n)%q
 163                call da_sfc_pre(psfcm, model_p(1,n), model_t(1,n), model_q(1,n), model_hsm(1,n), ho, to, qo)
 164             else if (iv%tamdar_sfc(n)%t%qc >= 0 .and. iv%tamdar_sfc(n)%q%qc < 0) then
 165                to = ob%tamdar_sfc(n)%t
 166                call da_sfc_pre(psfcm, model_p(1,n), model_t(1,n), model_q(1,n), model_hsm(1,n), ho,to)
 167             else
 168                call da_sfc_pre(psfcm, model_p(1,n), model_t(1,n), model_q(1,n), model_hsm(1,n), ho)
 169             end if
 170
 171             ! Pressure at the observed height:
 172             model_p(1,n) = psfcm
 173          end if
 174       end do
 175    end if
 176
 177    do n=iv%info(tamdar_sfc)%n1,iv%info(tamdar_sfc)%n2
 178       !-----------------------------------------------------------------------
 179       ! [3.0] Fast interpolation:
 180       !-----------------------------------------------------------------------
 181
 182        if(wind_sd_tamdar)then
 183          call da_ffdduv_model (speed,direction,model_u(1,n), model_v(1,n), convert_uv2fd)
 184
 185          if (ob%tamdar_sfc(n)%u > missing_r .AND. iv%tamdar_sfc(n)%u%qc >= obs_qc_pointer) then
 186              iv%tamdar_sfc(n)%u%inv = iv%tamdar_sfc(n)%u%inv - speed
 187          else
 188              iv % tamdar_sfc(n) % u % inv = 0.0
 189          end if
 190
 191          if (ob%tamdar_sfc(n)%v > missing_r .AND. iv%tamdar_sfc(n)%v%qc >= obs_qc_pointer) then
 192              iv%tamdar_sfc(n)%v%inv = iv%tamdar_sfc(n)%v%inv - direction
 193              if (iv%tamdar_sfc(n)%v%inv > 180.0 ) iv%tamdar_sfc(n)%v%inv = iv%tamdar_sfc(n)%v%inv - 360.0
 194              if (iv%tamdar_sfc(n)%v%inv < -180.0 ) iv%tamdar_sfc(n)%v%inv = iv%tamdar_sfc(n)%v%inv + 360.0
 195          else
 196              iv % tamdar_sfc(n) % v % inv = 0.0
 197          end if
 198        else
 199           if (ob % tamdar_sfc(n) % u > missing_r .AND. iv % tamdar_sfc(n) % u % qc >= obs_qc_pointer) then
 200               iv % tamdar_sfc(n) % u % inv = iv%tamdar_sfc(n)%u%inv - model_u(1,n)
 201           else
 202               iv % tamdar_sfc(n) % u % inv = 0.0
 203           end if
 204
 205           if (ob % tamdar_sfc(n) % v > missing_r .AND. iv % tamdar_sfc(n) % v % qc >= obs_qc_pointer) then
 206               iv % tamdar_sfc(n) % v % inv = iv%tamdar_sfc(n)%v%inv - model_v(1,n)
 207           else
 208               iv % tamdar_sfc(n) % v % inv = 0.0
 209           end if
 210        end if
 211
 212
 213       if (ob % tamdar_sfc(n) % p > 0.0 .AND. iv % tamdar_sfc(n) % p % qc >= obs_qc_pointer) then
 214          iv % tamdar_sfc(n) % p % inv = iv%tamdar_sfc(n)%p%inv - model_p(1,n)
 215       else
 216          iv % tamdar_sfc(n) % p % inv = 0.0
 217       end if
 218
 219       if (ob % tamdar_sfc(n) % t > 0.0 .AND. iv % tamdar_sfc(n) % t % qc >= obs_qc_pointer) then
 220          iv % tamdar_sfc(n) % t % inv = iv%tamdar_sfc(n)%t%inv - model_t(1,n)
 221       else
 222          iv % tamdar_sfc(n) % t % inv = 0.0
 223       end if
 224
 225       if (ob % tamdar_sfc(n) % q > 0.0 .AND. iv % tamdar_sfc(n) % q % qc >= obs_qc_pointer) then
 226          iv % tamdar_sfc(n) % q % inv = iv%tamdar_sfc(n)%q%inv - model_q(1,n)
 227       else
 228          iv % tamdar_sfc(n) % q % inv = 0.0
 229       end if
 230    end do
 231
 232    !-----------------------------------------------------------------------
 233    !     [5.0] Perform optional maximum error check:
 234    !-----------------------------------------------------------------------
 235
 236    if ( check_max_iv ) &
 237       call da_check_max_iv_tamdar_sfc(iv,ob, it, num_qcstat_conv)
 238
 239    deallocate (model_u)
 240    deallocate (model_v)
 241    deallocate (model_t)
 242    deallocate (model_p)
 243    deallocate (model_q)
 244    deallocate (model_hsm)
 245    if (trace_use_dull) call da_trace_exit("da_get_innov_vector_tamdar_sfc")
 246
 247 end subroutine da_get_innov_vector_tamdar_sfc
 248
 249