! $Header$ !$gpum horizontal klon MODULE orbite_mod PRIVATE PUBLIC orbite, angle, zenang, zenith CONTAINS ! ====================================================================== SUBROUTINE orbite(xjour, longi, dist) USE yomcst_mod_h IMPLICIT NONE ! ====================================================================== ! Auteur(s): Z.X. Li (LMD/CNRS) (adapte du GCM du LMD) date: 19930818 ! Objet: pour un jour donne, calculer la longitude vraie de la terre ! (par rapport au point vernal-21 mars) dans son orbite solaire ! calculer aussi la distance terre-soleil (unite astronomique) ! ====================================================================== ! Arguments: ! xjour--INPUT--R- jour de l'annee a compter du 1er janvier ! longi--OUTPUT-R- longitude vraie en degres par rapport au point ! vernal (21 mars) en degres ! dist---OUTPUT-R- distance terre-soleil (par rapport a la moyenne) REAL xjour, longi, dist ! ====================================================================== ! -- Variables dynamiques locales REAL pir, xl, xllp, xee, xse, xlam, dlamm, anm, ranm, anv, ranv pir = 4.0*atan(1.0)/180.0 xl = r_peri + 180.0 xllp = xl*pir xee = r_ecc*r_ecc xse = sqrt(1.0-xee) xlam = (r_ecc/2.0+r_ecc*xee/8.0)*(1.0+xse)*sin(xllp) - & xee/4.0*(0.5+xse)*sin(2.0*xllp) + r_ecc*xee/8.0*(1.0/3.0+xse)*sin(3.0* & xllp) xlam = 2.0*xlam/pir dlamm = xlam + (xjour-81.0) anm = dlamm - xl ranm = anm*pir xee = xee*r_ecc ranv = ranm + (2.0*r_ecc-xee/4.0)*sin(ranm) + 5.0/4.0*r_ecc*r_ecc*sin(2.0* & ranm) + 13.0/12.0*xee*sin(3.0*ranm) anv = ranv/pir longi = anv + xl dist = (1-r_ecc*r_ecc)/(1+r_ecc*cos(pir*(longi-(r_peri+180.0)))) RETURN END SUBROUTINE orbite ! ====================================================================== SUBROUTINE angle(longi, lati, frac, muzero) USE dimphy USE yomcst_mod_h IMPLICIT NONE ! ====================================================================== ! Auteur(s): Z.X. Li (LMD/CNRS) date: 19930818 ! Objet: Calculer la duree d'ensoleillement pour un jour et la hauteur ! du soleil (cosinus de l'angle zinithal) moyenne sur la journee ! ====================================================================== ! Arguments: ! longi----INPUT-R- la longitude vraie de la terre dans son plan ! solaire a partir de l'equinoxe de printemps (degre) ! lati-----INPUT-R- la latitude d'un point sur la terre (degre) ! frac-----OUTPUT-R la duree d'ensoleillement dans la journee divisee ! par 24 heures (unite en fraction de 0 a 1) ! muzero---OUTPUT-R la moyenne du cosinus de l'angle zinithal sur ! la journee (0 a 1) ! ====================================================================== REAL longi REAL lati(klon), frac(klon), muzero(klon) REAL lat, omega, lon_sun, lat_sun REAL pi_local, incl INTEGER i pi_local = 4.0*atan(1.0) incl = r_incl*pi_local/180. lon_sun = longi*pi_local/180.0 lat_sun = asin(sin(lon_sun)*sin(incl)) DO i = 1, klon lat = lati(i)*pi_local/180.0 IF (lat>=(pi_local/2.+lat_sun) .OR. lat<=(-pi_local/2.+lat_sun)) THEN omega = 0.0 ! nuit polaire ELSE IF (lat>=(pi_local/2.-lat_sun) .OR. lat<=(-pi_local/2.-lat_sun)) & THEN omega = pi_local ! journee polaire ELSE omega = -tan(lat)*tan(lat_sun) omega = acos(omega) END IF frac(i) = omega/pi_local IF (omega>0.0) THEN muzero(i) = sin(lat)*sin(lat_sun) + cos(lat)*cos(lat_sun)*sin(omega)/ & omega ELSE muzero(i) = 0.0 END IF END DO RETURN END SUBROUTINE angle ! ==================================================================== SUBROUTINE zenang(longi, gmtime, pdtrad1, pdtrad2, lat, long, pmu0, frac) USE dimphy USE yomcst_mod_h IMPLICIT NONE ! ============================================================= ! Auteur : O. Boucher (LMD/CNRS) ! d'apres les routines zenith et angle de Z.X. Li ! Objet : calculer les valeurs moyennes du cos de l'angle zenithal ! et l'ensoleillement moyen entre gmtime1 et gmtime2 ! connaissant la declinaison, la latitude et la longitude. ! Rque : Different de la routine angle en ce sens que zenang ! fournit des moyennes de pmu0 et non des valeurs ! instantanees, du coup frac prend toutes les valeurs ! entre 0 et 1. La routine integre entre gmtime+pdtrad1 et ! gmtime+pdtrad2 avec pdtrad1 et pdtrad2 exprimes en secondes. ! Date : premiere version le 13 decembre 1994 ! revu pour GCM le 30 septembre 1996 ! revu le 3 septembre 2015 pour les bornes de l'integrale ! =============================================================== ! longi : la longitude vraie de la terre dans son plan ! solaire a partir de l'equinoxe de printemps (degre) ! gmtime : temps universel en fraction de jour ! pdtrad1 : borne inferieure du pas de temps du rayonnement (secondes) ! pdtrad2 : borne inferieure du pas de temps du rayonnement (secondes) ! pdtrad2-pdtrad1 correspond a pdtrad, le pas de temps du rayonnement (secondes) ! lat------INPUT : latitude en degres ! long-----INPUT : longitude en degres ! pmu0-----OUTPUT: angle zenithal moyen entre gmtime+pdtrad1 et gmtime+pdtrad2 ! frac-----OUTPUT: ensoleillement moyen entre gmtime+pdtrad1 et gmtime+pdtrad2 ! ================================================================ ! ================================================================ REAL, INTENT (IN) :: longi, gmtime, pdtrad1, pdtrad2 REAL lat(klon), long(klon), pmu0(klon), frac(klon) ! ================================================================ INTEGER i REAL gmtime1, gmtime2 REAL pi_local, deux_pi_local, incl REAL omega1, omega2, omega ! omega1, omega2 : temps 1 et 2 exprime en radian avec 0 a midi. ! omega : heure en radian du coucher de soleil ! -omega est donc l'heure en radian de lever du soleil REAL omegadeb, omegafin REAL zfrac1, zfrac2, z1_mu, z2_mu REAL lat_sun ! declinaison en radian REAL lon_sun ! longitude solaire en radian REAL latr ! latitude du pt de grille en radian ! ================================================================ pi_local = 4.0*atan(1.0) deux_pi_local = 2.0*pi_local incl = r_incl*pi_local/180. lon_sun = longi*pi_local/180.0 lat_sun = asin(sin(lon_sun)*sin(incl)) gmtime1 = gmtime*86400. + pdtrad1 gmtime2 = gmtime*86400. + pdtrad2 DO i = 1, klon latr = lat(i)*pi_local/180. omega = 0.0 !--nuit polaire IF (latr>=(pi_local/2.-lat_sun) .OR. latr<=(-pi_local/2.-lat_sun)) THEN omega = pi_local ! journee polaire END IF IF (latr<(pi_local/2.+lat_sun) .AND. latr>(-pi_local/2.+lat_sun) .AND. & latr<(pi_local/2.-lat_sun) .AND. latr>(-pi_local/2.-lat_sun)) THEN omega = -tan(latr)*tan(lat_sun) omega = acos(omega) END IF omega1 = gmtime1 + long(i)*86400.0/360.0 omega1 = omega1/86400.0*deux_pi_local omega1 = mod(omega1+deux_pi_local, deux_pi_local) omega1 = omega1 - pi_local omega2 = gmtime2 + long(i)*86400.0/360.0 omega2 = omega2/86400.0*deux_pi_local omega2 = mod(omega2+deux_pi_local, deux_pi_local) omega2 = omega2 - pi_local IF (omega1<=omega2) THEN !--on est dans la meme journee locale IF (omega2<=-omega .OR. omega1>=omega .OR. omega<1E-5) THEN !--nuit frac(i) = 0.0 pmu0(i) = 0.0 ELSE !--jour+nuit/jour omegadeb = max(-omega, omega1) omegafin = min(omega, omega2) frac(i) = (omegafin-omegadeb)/(omega2-omega1) pmu0(i) = sin(latr)*sin(lat_sun) + cos(latr)*cos(lat_sun)*(sin( & omegafin)-sin(omegadeb))/(omegafin-omegadeb) END IF ELSE !---omega1 GT omega2 -- a cheval sur deux journees ! -------------------entre omega1 et pi IF (omega1>=omega) THEN !--nuit zfrac1 = 0.0 z1_mu = 0.0 ELSE !--jour+nuit omegadeb = max(-omega, omega1) omegafin = omega zfrac1 = omegafin - omegadeb z1_mu = sin(latr)*sin(lat_sun) + cos(latr)*cos(lat_sun)*(sin(omegafin & )-sin(omegadeb))/(omegafin-omegadeb) END IF ! ---------------------entre -pi et omega2 IF (omega2<=-omega) THEN !--nuit zfrac2 = 0.0 z2_mu = 0.0 ELSE !--jour+nuit omegadeb = -omega omegafin = min(omega, omega2) zfrac2 = omegafin - omegadeb z2_mu = sin(latr)*sin(lat_sun) + cos(latr)*cos(lat_sun)*(sin(omegafin & )-sin(omegadeb))/(omegafin-omegadeb) END IF ! -----------------------moyenne frac(i) = (zfrac1+zfrac2)/(omega2+deux_pi_local-omega1) pmu0(i) = (zfrac1*z1_mu+zfrac2*z2_mu)/max(zfrac1+zfrac2, 1.E-10) END IF !---comparaison omega1 et omega2 END DO END SUBROUTINE zenang ! =================================================================== SUBROUTINE zenith(longi, gmtime, lat, long, pmu0, fract) USE dimphy USE yomcst_mod_h IMPLICIT NONE ! Auteur(s): Z.X. Li (LMD/ENS) ! Objet: calculer le cosinus de l'angle zenithal du soleil en ! connaissant la declinaison du soleil, la latitude et la ! longitude du point sur la terre, et le temps universel ! Arguments d'entree: ! longi : declinaison du soleil (en degres) ! gmtime : temps universel en second qui varie entre 0 et 86400 ! lat : latitude en degres ! long : longitude en degres ! Arguments de sortie: ! pmu0 : cosinus de l'angle zenithal ! ==================================================================== ! ==================================================================== REAL longi, gmtime REAL lat(klon), long(klon), pmu0(klon), fract(klon) ! ===================================================================== INTEGER n REAL zpi, zpir, omega, zgmtime REAL incl, lat_sun, lon_sun ! ---------------------------------------------------------------------- zpi = 4.0*atan(1.0) zpir = zpi/180.0 zgmtime = gmtime*86400. incl = r_incl*zpir lon_sun = longi*zpir lat_sun = asin(sin(lon_sun)*sin(incl)) ! --initialisation a la nuit DO n = 1, klon pmu0(n) = 0. fract(n) = 0.0 END DO ! 1 degre en longitude = 240 secondes en temps DO n = 1, klon omega = zgmtime + long(n)*86400.0/360.0 omega = omega/86400.0*2.0*zpi omega = mod(omega+2.0*zpi, 2.0*zpi) omega = omega - zpi pmu0(n) = sin(lat(n)*zpir)*sin(lat_sun) + cos(lat(n)*zpir)*cos(lat_sun)* & cos(omega) pmu0(n) = max(pmu0(n), 0.0) IF (pmu0(n)>1.E-6) fract(n) = 1.0 END DO RETURN END SUBROUTINE zenith END MODULE orbite_mod