% 表題  中島健介対流モデル解説  時間積分
%
% 履歴  1998/07/06  小高正嗣
%       1999/01/16  小高正嗣
%       1999/06/14  小高正嗣
%
\subsection{時間積分}

時間積分を行なう. 全ステップ数は {\tt NLOOP1}, 出力は {\tt NLOOP2} 毎
に行なう.

\begin{enumerate}
  \item 前進差分を {\tt NTLAG} に 1 回行なう. ここでは {\tt NTLAG=20} とする.
  \item 時間積分ループに入る. 外側のループ引数は {\tt INL1}, 内側は
    {\tt INL2} とする.
  \item サブルーチン {\tt TSTEP} に渡す引数 {\tt IFDUMP} を与える.
  \item 計算ステップ数 {\tt ITL} を {\tt INL2 + NLOOP2*(INL1-1)} で与える. 
  \item サブルーチン {\tt TSTEP} を呼んで一時間ステップの計算を行なう.
    {\tt ITL} が {\tt NTLAG} の倍数でないときは leap frog, {\tt ITL}
    が {\tt NTLAG} の倍数の場合は前進差分で計算する.
  \item 時間ステップ {\tt ITL} が雲物理診断量出力ステップ数 {\tt
    NTKUBU}の倍数である場合は, サブルーチン {\tt KUBUN} を呼んで雲物理
    診断量を計算し装置番号 71 ({\tt FOPEN} で定義)に出力する.
  \item 時間ステップ {\tt ITL} が診断変数出力ステップ数 {\tt
    NTMONI}の倍数である場合, 
    \begin{enumerate}
      \item 装置番号 61 ({\tt FOPEN} で定義)に時刻 {\tt TIME}, ヘッダー
        {\tt NMZPROF}, {\tt ZPROF} を出力する.
      \item 装置番号 72 ({\tt FOPEN} で定義)に時刻 {\tt TIME} と各種地
        表面フラックスの積算量( {\tt FUMOMA}, {\tt FVMOMA}, {\tt
        FHEATA}, {\tt FEVAPA}, {\tt FWPREA} )を出力する.
      \item {\tt ZPROF} を 0 にする.
      \item {\tt FUMOMA}, {\tt FVMOMA}, {\tt FHEATA}, {\tt FEVAPA},
        {\tt FWPREA} を 0 にする.
      \item サブルーチン {\tt MONIT} で各種力学診断量を, 
        サブルーチン {\tt MONITW} で各種湿潤診断量を計算し, 出力する.
    \end{enumerate}
  \item サブルーチン {\tt FLWRIT} を呼んで予報変数を出力する.
\end{enumerate}

\subsubsection{TSTEP}

\begin{enumerate}
  \item 機能
    \begin{quote}
      一時間ステップの計算を行なう.
    \end{quote}
  \item パラメータ
    \begin{quote}
      \begin{tabular}{lllp{10cm}}
        {\tt IT1}   & (整数) & & 時刻パラメータ \\
        {\tt IT2}   & (整数) & & 時刻パラメータ(摩擦項用) \\
        {\tt IC1}   & (整数) & & 時刻パラメータ(始点) \\
        {\tt IC2}   & (整数) & & 時刻パラメータ(終点) \\
        {\tt DTI}   & (実数) & & 時間刻\\
        {\tt TIME}  & (実数) & & 時刻(単位: 秒) \\
        {\tt IFDUMP}& (整数) & &                \\
                    &        &                     & \\
        {\tt DX}    & (実数) &                  & x 方向格子間隔 \\
        {\tt GRAV}  & (実数) &                  & 重力加速度 \\ 
        {\tt CPDRY} & (実数) &                  & 乾燥空気定圧比熱 \\
        {\tt ALATENT}& (実数) &                 & 単位質量あたりの潜熱 \\
        {\tt RMVAP} & (実数) &                  & 水蒸気分子量 \\
        {\tt FCOLI} & (実数) & {\tt ( -2:NXB )} & コリオリ定数 \\
        {\tt CDRAG} & (実数) &                  & 抵抗係数 \\
        {\tt VSFC0} & (実数) &                  & 地表風速 \\
        {\tt TSFC}  & (実数) & {\tt ( -2:NXB )} & 地表面温度 \\
        {\tt QVSFC} & (実数) & {\tt ( -2:NXB )} & 地表面水蒸気混合比 
      \end{tabular}
      \begin{tabular}{lllp{10cm}}
                   &        &                     & \\
        {\tt U}    & (実数) & {\tt ( -2:NXB, -2:NZB, NROT )} & 風速 x 成分 \\
        {\tt V}    & (実数) & {\tt ( -2:NXB, -2:NZB, NROT )} & 風速 y 成分 \\
        {\tt W}    & (実数) & {\tt ( -2:NXB, -2:NZB, NROT )} & 風速 z 成分 \\
        {\tt PPAI} & (実数) & {\tt ( -2:NXB, -2:NZB, NROT )} & 無次元圧力関数\\
        {\tt TPOT} & (実数) & {\tt ( -2:NXB, -2:NZB, NROT )} & 温位 \\
        {\tt QVAP} & (実数) & {\tt ( -2:NXB, -2:NZB, NROT )} & 水蒸気混合比 \\
        {\tt QCLW} & (実数) & {\tt ( -2:NXB, -2:NZB, NROT )} & 雲水混合比 \\
        {\tt QRAI} & (実数) & {\tt ( -2:NXB, -2:NZB, NROT )} & 雨水混合比 \\
        {\tt CDTURB}& (実数) &{\tt ( -2:NXB, -2:NZB, NROT )} & 乱流拡散係数 \\
	{\tt CDRAGV}& (実数) & {\tt ( -2:NXB )} & バルク係数 \\
        {\tt RICHD} & (実数) & {\tt ( -2:NXB )} & バルクリチャードソン数
      \end{tabular}
      \begin{tabular}{lllp{10cm}}
                   &        &                     & \\
        {\tt FUMON}  & (実数) & {\tt ( -2:NXB, 2 )} & 地表面運動量フラックス \\
        {\tt FVMON}  & (実数) & {\tt ( -2:NXB, 2 )} & 地表面運動量フラックス \\
        {\tt FHEAT}  & (実数) & {\tt ( -2:NXB, 2 )} & 地表面熱フラックス \\
        {\tt FEVAP}  & (実数) & {\tt ( -2:NXB, 2 )} & 地表面蒸発フラックス \\
        {\tt FWPREC} & (実数) & {\tt ( -2:NXB, 2 )} & 地表面降水フラックス \\
        {\tt FUMONA} & (実数) & {\tt ( -2:NXB, 2 )} & 地表面運動量フラックス
        (積算量)\\
        {\tt FVMONA} & (実数) & {\tt ( -2:NXB, 2 )} & 地表面運動量フラックス
        (積算量)\\
        {\tt FHEATA} & (実数) & {\tt ( -2:NXB, 2 )} & 地表面熱フラックス
        (積算量)\\
        {\tt FEVAPA} & (実数) & {\tt ( -2:NXB, 2 )} & 地表面蒸発フラックス
        (積算量)\\
        {\tt FWPRECA}& (実数) & {\tt ( -2:NXB, 2 )} & 地表面降水フラックス
        (積算量) 
      \end{tabular}
    \end{quote}
    \begin{quote}
      \begin{tabular}{lllp{10cm}}
%                    &        &                     & \\
        {\tt ZGRID} & (実数) & {\tt ( -2:NZB )} & 鉛直方向格子点座標 \\
        {\tt FDZ}   & (実数) & {\tt ( -2:NZB )} & z 方向格子間隔 \\
        {\tt FDZM}  & (実数) & {\tt ( -2:NZB )} & z 方向半整数格子間隔 \\
        {\tt TEMP0} & (実数) & {\tt ( -2:NZB )} & 基本場の温度 \\
        {\tt TPOT0} & (実数) & {\tt ( -2:NZB )} & 基本場の温位 \\
        {\tt DENS0} & (実数) & {\tt ( -2:NZB )} & 基本場の密度 \\
        {\tt PPAI0} & (実数) & {\tt ( -2:NZB )} & 基本場の無次元圧力関数 \\
        {\tt QVAP0} & (実数) & {\tt ( -2:NZB )} & 基本場の水蒸気混合比 \\
        {\tt PRES0} & (実数) & {\tt ( -2:NZB )} & 基本場の圧力 
      \end{tabular}
    \end{quote}
    \begin{quote}
      \begin{tabular}{lllp{10cm}}
%                    &        &                  & \\
       {\tt VMODE} & (実数) & {\tt ( -2:NZB, NZ )} & 鉛直方向固有ベクトル行列\\
        {\tt TMODE} & (実数) & {\tt ( -2:NZB, NZ )} & {\tt VMODE} の逆行列\\
        {\tt FMODE} & (実数) & {\tt ( -2:NXB, NZ )} & 水平方向係数行列\\
        {\tt TRIGS} & (実数) & {\tt ( NX+15 )} & \\
        {\tt IFAC}  & (実数) & {\tt ( 15 )} & \\
        {\tt TPSTE} & (実数) & {\tt ( 75:175, 0:NZ )} & 
      \end{tabular}
      \begin{tabular}{llp{10cm}}
                    &        &                   \\
        {\tt CTHKIN}& (実数) & 浮力による運動エネルギーの生成(時空間積算量)\\
        {\tt CLATHR}& (実数) & \\
        {\tt CPWKIN}& (実数) & 湿潤過程に伴うポテンシャルエネルギーの消滅
        (時空間積算量)\\
        {\tt SETHER}& (実数) & 顕熱(時空間積算量)\\
        {\tt SELATN}& (実数) & 潜熱(時空間積算量)\\
        {\tt SEPOTW}& (実数) & 水蒸気量(時空間積算量)\\
        {\tt DEKVIS}& (実数) & 乱流粘性によるエネルギー散逸(時空間積算量)\\
        {\tt DEKNLV}& (実数) & 人工粘性によるエネルギー散逸(時空間積算量)\\
        {\tt DPWFAL}& (実数) &  \\
        {\tt WCVTOL}& (実数) &  \\
        {\tt WSVAPR}& (実数) &  \\
        {\tt WSLIQD}& (実数) &  \\
        {\tt XQFILL}& (実数) & 負の湿潤量(時空間積算値) \\
      \end{tabular}
      \begin{tabular}{lllp{10cm}}
        {\tt ZPROF}& (実数) & {\tt ( -2:NZB, NZPROF )} & 各種水平平均量
      \end{tabular}
    \end{quote}
  \item 解説
    \begin{enumerate}
      \item 時刻パラメータが {\tt IC2} の変数を, 
        時刻パラメータが {\tt IT1} である移流項等と {\tt IT2} である
        摩擦項及び時刻パラメータが {\tt IC1} であるその変数を用いて計算する.
      \item leap forg の場合は {\tt IT1=MOD((ITL-1),2)+1}, {\tt
        IT2=MOD(ITL,2)+1}, {\tt DT1=DTIME} とする. 前進差分のときは {\tt
        IT1=1}, {\tt IT2=1}, {\tt IC1=1}, {\tt IC2=2}, {\tt
        DT1=DTIME/2.0D} とする.
      \item 詳細は後述する.
      \end{enumerate}
\end{enumerate}

\subsubsection{MONIT}

\begin{enumerate}
  \item 機能
    \begin{quote}
      風速, 温位, 各湿潤量の水平平均値と計算領域全体の各種エネルギーを
      計算する.
    \end{quote}
  \item パラメータ
    \begin{quote}
      \begin{tabular}{lllp{10cm}}
        {\tt U}    & (実数) & {\tt ( -2:NXB, -2:NZB, NROT )} & 風速 x 成分 \\
        {\tt V}    & (実数) & {\tt ( -2:NXB, -2:NZB, NROT )} & 風速 y 成分 \\
        {\tt W}    & (実数) & {\tt ( -2:NXB, -2:NZB, NROT )} & 風速 z 成分 \\
        {\tt PPAI} & (実数) & {\tt ( -2:NXB, -2:NZB, NROT )} & 無次元圧力関数\\
        {\tt TPOT} & (実数) & {\tt ( -2:NXB, -2:NZB, NROT )} & 温位 \\
        {\tt QVAP} & (実数) & {\tt ( -2:NXB, -2:NZB, NROT )} & 水蒸気混合比 \\
        {\tt QCLW} & (実数) & {\tt ( -2:NXB, -2:NZB, NROT )} & 雲水混合比 \\
        {\tt QRAI} & (実数) & {\tt ( -2:NXB, -2:NZB, NROT )} & 雨水混合比 \\
%                   &        &   & \\
        {\tt ICL}   & (整数) & & 時刻パラメータ \\
        {\tt TIME}  & (実数) &                  & 時刻(単位: 秒) \\
%                   &        &   & \\
        {\tt AXU}  & (実数) & {\tt ( -2:NZB )} & 風速 x 成分(水平平均) \\
        {\tt AXV}  & (実数) & {\tt ( -2:NZB )} & 風速 y 成分(水平平均) \\
        {\tt AXW}  & (実数) & {\tt ( -2:NZB )} & 風速 z 成分(水平平均) \\
        {\tt AXTPOT} & (実数) & {\tt ( -2:NXB )} & 温位(水平平均) \\
        {\tt AXQVAP} & (実数) & {\tt ( -2:NZB )} & 水蒸気混合比(水平平均) \\
        {\tt AXQCLW} & (実数) & {\tt ( -2:NZB )} & 雲水混合比(水平平均) \\
        {\tt AXQRAI} & (実数) & {\tt ( -2:NZB )} & 雨水混合比(水平平均) \\
        {\tt AXMSE}  & (実数) & {\tt ( -2:NZB )} &  
      \end{tabular}
      \begin{tabular}{llp{10cm}}
                    &        &                   \\
        {\tt EKINET} & (実数) & 運動エネルギー(全空間積分値) \\
        {\tt ETHERM} & (実数) & エンタルピー(全空間積分値) \\
        {\tt ELATNT} & (実数) & 潜熱エネルギー(全空間積分値) \\
        {\tt EPOTW}  & (実数) & 湿潤量によるポテンシャルエネルギー
        (全空間積分値)\\
        {\tt CTHKIN}& (実数) & 浮力による運動エネルギーの生成
        (全空間積分値) \\
        {\tt CLATHR}& (実数) & \\
        {\tt CPWKIN}& (実数) & 湿潤過程に伴うポテンシャルエネルギーの消滅
        (時空間積算量) 
      \end{tabular}
      \begin{tabular}{llp{10cm}}
       {\tt SETHER}& (実数) &  顕熱(時空間積算量)\\
        {\tt SELATN}& (実数) &  潜熱(時空間積算量)\\
        {\tt SEPOTW}& (実数) &  水蒸気量(時空間積算量)\\
        {\tt DEKVIS}& (実数) &  乱流粘性によるエネルギー散逸(時空間積算量)\\
        {\tt DEKNLV}& (実数) &  人工粘性によるエネルギー散逸(時空間積算量)\\
        {\tt DPWFAL} & (実数) & \\
      \end{tabular}
    \end{quote}
    \begin{quote}
      \begin{tabular}{lllp{10cm}}
        {\tt DENS0} & (実数) & {\tt ( -2:NZB )} & 基本場の密度 \\
        {\tt TPOT0} & (実数) & {\tt ( -2:NZB )} & 基本場の温位 \\
        {\tt TEMP0} & (実数) & {\tt ( -2:NZB )} & 基本場の温度 \\
        {\tt PPAI0} & (実数) & {\tt ( -2:NZB )} & 基本場の無次元圧力関数 \\
        {\tt QVAP0} & (実数) & {\tt ( -2:NZB )} & 基本場の水蒸気混合比 \\
        {\tt ZGRID} & (実数) & {\tt ( -2:NZB )} & 鉛直方向格子点座標 \\
        {\tt GRAV}  & (実数) &                  & 重力加速度 \\ 
        {\tt CPDRY} & (実数) &                  & 乾燥空気定圧比熱 \\
        {\tt RMVAP} & (実数) &                  & 水蒸気分子量 \\
        {\tt ALATENT}& (実数) &                 & 単位質量あたりの潜熱 \\
        {\tt DX}    & (実数) &                  & x 方向格子間隔 \\
        {\tt FDZ}   & (実数) & {\tt ( -2:NZB )} & z 方向格子間隔 \\
        {\tt FDZM}  & (実数) & {\tt ( -2:NZB )} & z 方向半整数格子間隔 \\
        {\tt NX  } & (整数) & & 水平方向格子点数 \\
        {\tt NZ  } & (整数) & & 鉛直方向格子点数 \\
        {\tt NXB } & (整数) & & 水平方向次元数 {\tt (=nx+2)} \\
        {\tt NZB } & (整数) & & 鉛直方向次元数 {\tt (=nz+2)} \\
        {\tt NROT} & (整数) & & 時間方向次元数 
      \end{tabular}
    \end{quote}
\end{enumerate}

\subsubsection{MONITW}

\begin{enumerate}
  \item 機能
    \begin{quote}
      計算領域全体での水蒸気量, 雲水・雨水量, 全湿潤量を計算する.
    \end{quote}
  \item パラメータ
    \begin{quote}
      \begin{tabular}{lllp{10cm}}
        {\tt WATOTL} & (実数) & & 全湿潤量(全空間積分値) \\
        {\tt WAVAPR} & (実数) & & 水蒸気量(全空間積分値) \\
        {\tt WALIQD} & (実数) & & 雲水・雨水量(全空間積分値) \\\
        {\tt WCVTOL} & (実数) & &  \\
        {\tt WSVAPR} & (実数) & &  \\
        {\tt WSLIQD} & (実数) & &  \\
        {\tt XQFILL} & (実数) & &  \\
      \end{tabular}
    \end{quote}
    \begin{quote}
      \begin{tabular}{lllp{10cm}}
        {\tt QVAP} & (実数) & {\tt ( -2:NXB, -2:NZB, NROT )} & 水蒸気混合比 \\
        {\tt QCLW} & (実数) & {\tt ( -2:NXB, -2:NZB, NROT )} & 雲水混合比 \\
        {\tt QRAI} & (実数) & {\tt ( -2:NXB, -2:NZB, NROT )} & 雨水混合比 \\
                   &        &   & \\
        {\tt IC2}  & (整数) &   & 時刻パラメータ \\
        {\tt TIME} & (実数) &                  & 時刻(単位: 秒) \\
                   &        &   & \\
        {\tt DENS0} & (実数) & {\tt ( -2:NZB )} & 基本場の密度 \\
        {\tt FDZ}   & (実数) & {\tt ( -2:NZB )} & z 方向格子間隔 \\
        {\tt QVAP0} & (実数) & {\tt ( -2:NZB )} & 基本場の水蒸気混合比 \\
        {\tt DX}    & (実数) &                  & x 方向格子間隔 \\
        {\tt NX  } & (整数) & & 水平方向格子点数 \\
        {\tt NZ  } & (整数) & & 鉛直方向格子点数 \\
        {\tt NXB } & (整数) & & 水平方向次元数 {\tt (=nx+2)} \\
        {\tt NZB } & (整数) & & 鉛直方向次元数 {\tt (=nz+2)} \\
        {\tt NROT} & (整数) & & 時間方向次元数 \\
      \end{tabular}
    \end{quote}
\end{enumerate}


