!---------------------------------------------------------------------- ! Copyright (c) 2019 SPMODEL Development Group. All rights reserved. !---------------------------------------------------------------------- !表題 ua_integral_mpi_module_sypack ! ! spml/ua_integral_mpi_module_sypack モジュールは球面上での流体運動を ! 球面調和函数と MPI 並列ライブラリを用いたスペクトル法によって ! 数値計算するための モジュール ua_mpi_module_sypack の下部モジュールであり, ! 積分・平均計算のための Fortran90 関数を提供する. ! ! 球面上の 1 層モデル用 u_integral_module_sypack モジュールを多層モデル用に ! 拡張したものであり, 同時に複数個のスペクトルデータ, 格子点データに ! 対する変換が行える. ! ! 内部で ISPACK3 の SYPACK の Fortran77 サブルーチンを呼んでいる. ! スペクトルデータおよび格子点データの格納方法や変換の詳しい計算法に ! ついては ISPACK3/SYPACK のマニュアルを参照されたい. ! ! !履歴 2019/05/01 竹広真一 ! module ua_integral_mpi_module_sypack ! ! ua_integral_mpi_module_sypack ! ! spml/ua_integral_mpi_module_sypack モジュールは球面上での流体運動を ! 球面調和函数と MPI 並列ライブラリを用いたスペクトル法によって ! 数値計算するための モジュール ua_mpi_module_sypack の下部モジュールであり, ! 積分・平均計算のための Fortran90 関数を提供する. ! ! 球面上の 1 層モデル用 u_integral_module_sypack モジュールを多層モデル用に ! 拡張したものであり, 同時に複数個のスペクトルデータ, 格子点データに ! 対する変換が行える. ! ! 内部で ISPACK3 の SYPACK の Fortran77 サブルーチンを呼んでいる. ! スペクトルデータおよび格子点データの格納方法や変換の詳しい計算法に ! ついては ISPACK3/SYPACK のマニュアルを参照されたい. ! ! use w_base_mpi_module_sypack, only : im, x_Lon_Weight, jc=>jl, v_Lat_Weight use ua_base_mpi_module_sypack, only : MPI_COMM_H use mpi implicit none integer :: ierr private public b_IntLonLat_xvb ! 緯度経度積分 public vb_IntLon_xvb, b_IntLon_xb ! 経度積分 public xb_IntLat_xvb, b_IntLat_vb ! 緯度積分 public b_AvrLonLat_xvb ! 緯度経度平均 public vb_AvrLon_xvb, b_AvrLon_xb ! 経度平均 public xb_AvrLat_xvb, b_AvrLat_vb ! 緯度平均 contains !--------------- 積分計算 ----------------- function b_IntLonLat_xvb(xvb_data) ! ! 2 次元緯度経度格子点データの全領域積分(多層用). ! ! 実際には格子点データ各点毎に x_X_Weight, y_Y_Weight をかけた ! 総和を計算している. ! real(8), intent(in) :: xvb_data(:,:,:) !(in) 2 次元経度緯度格子点データの並び(0:im-1,jc,*) real(8) :: b_IntLonLat_xvb(size(xvb_data,3)) !(out) 積分されたデータの並び(*) b_IntLonLat_xvb = b_IntLon_xb(xb_IntLat_xvb(xvb_data)) end function b_IntLonLat_xvb function xb_IntLat_xvb(xvb_data) ! ! 2 次元緯度経度格子点データの緯度(Y)方向積分(多層用). ! ! 実際には格子点データ各点毎に y_Y_Weight をかけた総和を計算している. ! real(8), intent(in) :: xvb_data(:,:,:) !(in) 2 次元経度緯度格子点データの並び(0:im-1,jc,*) real(8) :: xb_IntLat_xvb(0:im-1,size(xvb_data,3)) !(out) 積分された 1 次元経度(X)格子点データの並び real(8) :: xb_IntLatTmp(0:im-1,size(xvb_data,3)) Integer :: j xb_IntLat_xvb = 0 do j=1,jc xb_IntLat_xvb = xb_IntLat_xvb + xvb_data(:,j,:) * v_Lat_Weight(j) enddo xb_IntLatTmp=xb_IntLat_xvb CALL MPI_ALLREDUCE(xb_IntLatTMP,xb_IntLat_xvb,int(im)*size(xvb_data,3),& MPI_REAL8, MPI_SUM,MPI_COMM_H,IERR) end function xb_IntLat_xvb function vb_IntLon_xvb(xvb_data) ! ! 2 次元緯度経度格子点データの経度(X)方向積分(多層用). ! ! 実際には格子点データ各点毎に x_X_Weight をかけた総和を計算している. ! real(8), intent(in) :: xvb_data(0:,:,:) !(in) 2 次元経度緯度格子点データの並び(0:im-1,jc,*) real(8) :: vb_IntLon_xvb(jc,size(xvb_data,3)) !(out) 積分された 1 次元緯度(Y)格子点データの並び integer :: i vb_IntLon_xvb = 0 do i=0,int(im)-1 vb_IntLon_xvb = vb_IntLon_xvb + xvb_data(i,:,:) * x_Lon_Weight(i) enddo end function vb_IntLon_xvb function b_IntLon_xb(xb_data) ! 経度積分 ! ! 1 次元経度(X)格子点データの X 方向積分(多層用). ! ! 実際には格子点データ各点毎に x_X_Weight をかけた総和を計算している. ! real(8), intent(in) :: xb_data(0:,:) !(in) 1 次元経度(X)格子点データの並び(0:im-1,*) real(8) :: b_IntLon_xb(size(xb_data,2)) !(out) 積分値の並び(*) integer :: i b_IntLon_xb = 0.0D0 do i=0,int(im)-1 b_IntLon_xb = b_IntLon_xb + xb_data(i,:) * x_Lon_Weight(i) enddo end function b_IntLon_xb function b_IntLat_vb(vb_data) ! ! 1 次元緯度(Y)格子点データの Y 方向積分(多層用). ! ! 実際には格子点データ各点毎に y_Y_Weight をかけた総和を計算している. ! real(8), intent(in) :: vb_data(:,:) !(in) 1 次元緯度(Y)格子点データの並び(jc,*) real(8) :: b_IntLat_vb(size(vb_data,2)) !(out) 積分値の並び(*) real(8) :: b_IntLatTmp(size(vb_data,2)) integer :: j b_IntLat_vb = 0 do j=1,jc b_IntLat_vb = b_IntLat_vb + vb_data(j,:) * v_Lat_Weight(j) enddo b_IntLatTmp=b_IntLat_vb CALL MPI_ALLREDUCE(b_IntLatTMP,b_IntLat_vb,size(vb_data,2),MPI_REAL8, & MPI_SUM,MPI_COMM_H,IERR) end function b_IntLat_vb !--------------- 平均計算 ----------------- function b_AvrLonLat_xvb(xvb_data) ! ! 2 次元緯度経度格子点データの全領域平均(多層用). ! ! 実際には格子点データ各点毎に x_X_Weight, y_Y_Weight をかけた ! 総和を計算し, x_X_Weight*y_Y_Weight の総和で割ることで平均している. ! real(8), intent(in) :: xvb_data(:,:,:) !(in) 2 次元経度緯度格子点データの並び(0:im-1,jc,*) real(8) :: b_AvrLonLat_xvb(size(xvb_data,3)) !(out) 平均値の並び(*) b_AvrLonLat_xvb = b_AvrLon_xb(xb_AvrLat_xvb(xvb_data)) end function b_AvrLonLat_xvb function xb_AvrLat_xvb(xvb_data) ! ! 2 次元緯度経度格子点データの緯度(Y)方向平均(多層用). ! ! 実際には格子点データ各点毎に y_Y_Weight をかけた総和を計算し, ! y_Y_Weight の総和で割ることで平均している. ! real(8), intent(in) :: xvb_data(:,:,:) !(in) 2 次元経度緯度格子点データの並び(0:im-1,jc,*) real(8) :: xb_AvrLat_xvb(0:im-1,size(xvb_data,3)) !(out) 平均された 1 次元経度(X)格子点データの並び(0:im-1,*) real(8) :: Tmp real(8) :: Lat_Weight_Sum Tmp = sum(v_Lat_weight) CALL MPI_ALLREDUCE(TMP,Lat_Weight_Sum,1,MPI_REAL8, & MPI_SUM,MPI_COMM_H,IERR) xb_AvrLat_xvb = xb_IntLat_xvb(xvb_data)/Lat_Weight_Sum end function xb_AvrLat_xvb function vb_AvrLon_xvb(xvb_data) ! ! 2 次元緯度経度格子点データの経度(X)方向平均(多層用). ! ! 実際には格子点データ各点毎に x_X_Weight をかけた総和を計算し, ! x_X_Weight の総和で割ることで平均している. ! real(8), intent(in) :: xvb_data(:,:,:) !(in) 2 次元経度緯度格子点データの並び(0:im-1,jc,*) real(8) :: vb_AvrLon_xvb(jc,size(xvb_data,3)) !(out) 平均された 1 次元緯度(Y)格子点の並び(jc,*) vb_AvrLon_xvb = vb_IntLon_xvb(xvb_data)/sum(x_Lon_Weight) end function vb_AvrLon_xvb function b_AvrLon_xb(xb_data) ! 経度平均 ! ! 1 次元(X)格子点データの経度(X)方向平均(多層用). ! ! 実際には格子点データ各点毎に x_X_Weight をかけた総和を計算し, ! x_X_Weight の総和で割ることで平均している. ! real(8), intent(in) :: xb_data(0:,:) !(in) 1 次元経度(X)格子点データの並び(0:im-1,*) real(8) :: b_AvrLon_xb(size(xb_data,2)) !(out) 平均値の並び(*) b_AvrLon_xb = b_IntLon_xb(xb_data)/sum(x_Lon_Weight) end function b_AvrLon_xb function b_AvrLat_vb(vb_data) ! ! 1 次元(Y)格子点データの緯度(Y)方向平均(多層用). ! ! 実際には格子点データ各点毎に y_Y_Weight をかけた総和を計算し, ! y_Y_Weight の総和で割ることで平均している. ! real(8), intent(in) :: vb_data(:,:) !(in) 1 次元緯度格子点データの並び(jc,*) real(8) :: b_AvrLat_vb(size(vb_data,2)) !(out) 平均値の並び(*) real(8) :: Tmp real(8) :: Lat_Weight_Sum Tmp = sum(v_Lat_weight) CALL MPI_ALLREDUCE(TMP,Lat_Weight_Sum,1,MPI_REAL8, & MPI_SUM,MPI_COMM_H,IERR) b_AvrLat_vb = b_IntLat_vb(vb_data)/Lat_Weight_Sum end function b_AvrLat_vb end module ua_integral_mpi_module_sypack