var/da/da_ships/da_get_innov_vector_ships.inc

   1 subroutine da_get_innov_vector_ships( 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    real    :: ho, to, qo
  33    real  :: speed, direction
  34    if (trace_use_dull) call da_trace_entry("da_get_innov_vector_ships")
  35
  36    allocate (model_u(1,iv%info(ships)%n1:iv%info(ships)%n2))
  37    allocate (model_v(1,iv%info(ships)%n1:iv%info(ships)%n2))
  38    allocate (model_t(1,iv%info(ships)%n1:iv%info(ships)%n2))
  39    allocate (model_p(1,iv%info(ships)%n1:iv%info(ships)%n2))
  40    allocate (model_q(1,iv%info(ships)%n1:iv%info(ships)%n2))
  41    allocate (model_hsm(1,iv%info(ships)%n1:iv%info(ships)%n2))
  42
  43    if ( it > 1 ) then
  44       do n=iv%info(ships)%n1,iv%info(ships)%n2
  45          if (iv%ships(n)%u%qc == fails_error_max) iv%ships(n)%u%qc = 0
  46          if (iv%ships(n)%v%qc == fails_error_max) iv%ships(n)%v%qc = 0
  47          if (iv%ships(n)%t%qc == fails_error_max) iv%ships(n)%t%qc = 0
  48          if (iv%ships(n)%p%qc == fails_error_max) iv%ships(n)%p%qc = 0
  49          if (iv%ships(n)%q%qc == fails_error_max) iv%ships(n)%q%qc = 0
  50       end do
  51    end if
  52
  53    if (sfc_assi_options == sfc_assi_options_1) then
  54       do n=iv%info(ships)%n1,iv%info(ships)%n2
  55
  56          ! [1.1] Get horizontal interpolation weights:
  57
  58          i   = iv%info(ships)%i(1,n)
  59          j   = iv%info(ships)%j(1,n)
  60          dx  = iv%info(ships)%dx(1,n)
  61          dy  = iv%info(ships)%dy(1,n)
  62          dxm = iv%info(ships)%dxm(1,n)
  63          dym = iv%info(ships)%dym(1,n)
  64
  65          ! Surface correction
  66
  67          iv%ships(n)%p%inv = ob%ships(n)%p
  68          iv%ships(n)%t%inv = ob%ships(n)%t
  69          iv%ships(n)%q%inv = ob%ships(n)%q
  70          iv%ships(n)%u%inv = ob%ships(n)%u
  71          iv%ships(n)%v%inv = ob%ships(n)%v
  72
  73          if (iv % ships(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 % ships(n) % h
  80
  81             if (abs(hd) <= Max_StHeight_Diff .or. anal_type_verify) then
  82                if (iv % ships(n) % h < v_h(kts)) then
  83                   iv%info(ships)%zk(:,n) = 1.0+1.0e-6
  84                   call da_obs_sfc_correction(iv%info(ships), iv%ships(n), n, grid%xb)
  85                else
  86                   call da_to_zk(iv % ships(n) % h, v_h, v_interp_h, iv%info(ships)%zk(1,n))
  87                end if
  88             end if
  89          else if (ob % ships(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 % ships(n) % p, v_p, v_interp_p, iv%info(ships)%zk(1,n))
  96
  97             if (iv%info(ships)%zk(1,n) < 0.0 .and.  .not.anal_type_verify) then
  98                iv % ships(n) % p % inv = missing_r
  99                iv % ships(n) % p % qc  = missing_data
 100                iv%info(ships)%zk(:,n) = 1.0+1.0e-6
 101             end if
 102          end if
 103       end do
 104
 105       call da_convert_zk (iv%info(ships))
 106
 107       if (.not.anal_type_verify) then
 108          do n=iv%info(ships)%n1,iv%info(ships)%n2
 109             if (iv%info(ships)%zk(1,n) < 0.0) then
 110                iv % ships(n) % u % qc = missing_data
 111                iv % ships(n) % v % qc = missing_data
 112                iv % ships(n) % t % qc = missing_data
 113                iv % ships(n) % q % qc = missing_data
 114                iv % ships(n) % p % qc = missing_data
 115             end if
 116          end do
 117       end if
 118
 119       ! Interpolate horizontally:
 120 #ifdef A2C
 121       call da_interp_lin_3d (grid%xb%u, iv%info(ships), model_u,'u')
 122       call da_interp_lin_3d (grid%xb%v, iv%info(ships), model_v,'v')
 123 #else
 124       call da_interp_lin_3d (grid%xb%u, iv%info(ships), model_u)
 125       call da_interp_lin_3d (grid%xb%v, iv%info(ships), model_v)
 126 #endif
 127       call da_interp_lin_3d (grid%xb%t, iv%info(ships), model_t)
 128       call da_interp_lin_3d (grid%xb%q, iv%info(ships), model_q)
 129       call da_interp_lin_3d (grid%xb%p, iv%info(ships), model_p)
 130
 131    else if (sfc_assi_options == sfc_assi_options_2) then
 132       ! Surface data assimilation approach 2
 133
 134       ! 1.2.1 Surface assimilation approach 2(10-m u, v, 2-m t, q, and
 135       ! sfc_p)
 136
 137       call da_interp_lin_2d (grid%xb%u10,  iv%info(ships), 1, model_u)
 138       call da_interp_lin_2d (grid%xb%v10,  iv%info(ships), 1, model_v)
 139       call da_interp_lin_2d (grid%xb%t2,   iv%info(ships), 1, model_t)
 140       call da_interp_lin_2d (grid%xb%q2,   iv%info(ships), 1, model_q)
 141       call da_interp_lin_2d (grid%xb%psfc, iv%info(ships), 1, model_p)
 142
 143       do n=iv%info(ships)%n1,iv%info(ships)%n2
 144          iv%ships(n)%p%inv = ob%ships(n)%p
 145          iv%ships(n)%t%inv = ob%ships(n)%t
 146          iv%ships(n)%q%inv = ob%ships(n)%q
 147          iv%ships(n)%u%inv = ob%ships(n)%u
 148          iv%ships(n)%v%inv = ob%ships(n)%v
 149
 150          if (iv%ships(n)%p%qc >= 0) then
 151
 152             ! model surface p, t, q, h at observed site:
 153
 154             call da_interp_lin_2d_partial (grid%xb%terr, iv%info(ships), 1, n, n, model_hsm(:,n))
 155
 156             ho = iv%ships(n)%h
 157             to = -888888.0
 158             qo = -888888.0
 159
 160             if (iv%ships(n)%t%qc >= 0 .and. iv%ships(n)%q%qc >= 0) then
 161                to = ob%ships(n)%t
 162                qo = ob%ships(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%ships(n)%t%qc >= 0 .and. iv%ships(n)%q%qc < 0) then
 165                 to = ob%ships(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(ships)%n1,iv%info(ships)%n2
 178
 179       !-----------------------------------------------------------------------
 180       ! [3.0] Fast interpolation:
 181       !-----------------------------------------------------------------------
 182
 183       if(wind_sd_ships)then
 184          call da_ffdduv_model (speed,direction,model_u(1,n), model_v(1,n), convert_uv2fd)
 185
 186          if (ob%ships(n)%u > missing_r .AND. iv%ships(n)%u%qc >= obs_qc_pointer) then
 187              iv%ships(n)%u%inv = iv%ships(n)%u%inv - speed
 188          else
 189              iv % ships(n) % u % inv = 0.0
 190          end if
 191
 192          if (ob%ships(n)%v > missing_r .AND. iv%ships(n)%v%qc >= obs_qc_pointer) then
 193              iv%ships(n)%v%inv = iv%ships(n)%v%inv - direction
 194              if (iv%ships(n)%v%inv > 180.0 ) iv%ships(n)%v%inv = iv%ships(n)%v%inv - 360.0
 195              if (iv%ships(n)%v%inv < -180.0 ) iv%ships(n)%v%inv = iv%ships(n)%v%inv + 360.0
 196          else
 197              iv % ships(n) % v % inv = 0.0
 198          end if
 199       else
 200          if (ob % ships(n) % u > missing_r .AND. iv % ships(n) % u % qc >= obs_qc_pointer) then
 201              iv % ships(n) % u % inv = iv%ships(n)%u%inv - model_u(1,n)
 202          else
 203              iv % ships(n) % u % inv = 0.0
 204          end if
 205
 206          if (ob % ships(n) % v > missing_r .AND. iv % ships(n) % v % qc >= obs_qc_pointer) then
 207              iv % ships(n) % v % inv = iv%ships(n)%v%inv - model_v(1,n)
 208          else
 209              iv % ships(n) % v % inv = 0.0
 210          end if
 211       end if
 212
 213       !if (ob % ships(n) % p > 0.0 .AND. iv % ships(n) % p % qc >= obs_qc_pointer) then
 214       if ( iv % ships(n) % p % qc >= obs_qc_pointer ) then
 215          iv % ships(n) % p % inv = iv%ships(n)%p%inv - model_p(1,n)
 216       else
 217          iv % ships(n) % p % inv = 0.0
 218       end if
 219
 220       if (ob % ships(n) % t > 0.0 .AND. iv % ships(n) % t % qc >= obs_qc_pointer) then
 221          iv % ships(n) % t % inv = iv%ships(n)%t%inv - model_t(1,n)
 222       else
 223          iv % ships(n) % t % inv = 0.0
 224       end if
 225
 226       if (ob % ships(n) % q > 0.0 .AND. iv % ships(n) % q % qc >= obs_qc_pointer) then
 227          iv % ships(n) % q % inv = iv%ships(n)%q%inv - model_q(1,n)
 228       else
 229          iv % ships(n) % q % inv = 0.0
 230       end if
 231    end do
 232
 233    !---------------------------------------------------------------------
 234    ! [5.0] Perform optional maximum error check:
 235    !---------------------------------------------------------------------
 236
 237    if ( check_max_iv ) &
 238       call da_check_max_iv_ships(iv,ob, it, num_qcstat_conv)
 239
 240    deallocate (model_u)
 241    deallocate (model_v)
 242    deallocate (model_t)
 243    deallocate (model_p)
 244    deallocate (model_q)
 245    deallocate (model_hsm)
 246
 247    if (trace_use_dull) call da_trace_exit("da_get_innov_vector_ships")
 248
 249 end subroutine da_get_innov_vector_ships
 250
 251