New URL for NEMO forge!   http://forge.nemo-ocean.eu

Since March 2022 along with NEMO 4.2 release, the code development moved to a self-hosted GitLab.
This present forge is now archived and remained online for history.
traadv_fct.F90 in NEMO/branches/2018/dev_r9759_HPC09_ESIWACE/src/OCE/TRA – NEMO

source: NEMO/branches/2018/dev_r9759_HPC09_ESIWACE/src/OCE/TRA/traadv_fct.F90 @ 10136

Last change on this file since 10136 was 10136, checked in by dguibert, 6 years ago

bull: async/datatype

Experimental changes to enable/study/bench various mpi "optimisations":

  • BULL_ASYNC
  • BULL_DATATYPE_VECTOR/SUBARRAY

this has been applied to the nonosc subroutine (only for now).

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 43.4 KB
Line 
1MODULE traadv_fct
2   !!==============================================================================
3   !!                       ***  MODULE  traadv_fct  ***
4   !! Ocean  tracers:  horizontal & vertical advective trend (2nd/4th order Flux Corrected Transport method)
5   !!==============================================================================
6   !! History :  3.7  !  2015-09  (L. Debreu, G. Madec)  original code (inspired from traadv_tvd.F90)
7   !!----------------------------------------------------------------------
8
9   !!----------------------------------------------------------------------
10   !!  tra_adv_fct    : update the tracer trend with a 3D advective trends using a 2nd or 4th order FCT scheme
11   !!                   with sub-time-stepping in the vertical direction
12   !!  nonosc         : compute monotonic tracer fluxes by a non-oscillatory algorithm
13   !!  interp_4th_cpt : 4th order compact scheme for the vertical component of the advection
14   !!----------------------------------------------------------------------
15   USE oce            ! ocean dynamics and active tracers
16   USE dom_oce        ! ocean space and time domain
17   USE trc_oce        ! share passive tracers/Ocean variables
18   USE trd_oce        ! trends: ocean variables
19   USE trdtra         ! tracers trends
20   USE diaptr         ! poleward transport diagnostics
21   USE diaar5         ! AR5 diagnostics
22   USE phycst  , ONLY : rau0_rcp
23   !
24   USE in_out_manager ! I/O manager
25   USE iom            !
26   USE lib_mpp        ! MPP library
27   USE lbclnk         ! ocean lateral boundary condition (or mpp link)
28   USE lib_fortran    ! Fortran utilities (allows no signed zero when 'key_nosignedzero' defined) 
29   USE timing         ! Timing
30
31   IMPLICIT NONE
32   PRIVATE
33
34   PUBLIC   tra_adv_fct        ! called by traadv.F90
35   PUBLIC   interp_4th_cpt     ! called by traadv_cen.F90
36
37   LOGICAL  ::   l_trd   ! flag to compute trends
38   LOGICAL  ::   l_ptr   ! flag to compute poleward transport
39   LOGICAL  ::   l_hst   ! flag to compute heat/salt transport
40   REAL(wp) ::   r1_6 = 1._wp / 6._wp   ! =1/6
41
42   !                                        ! tridiag solver associated indices:
43   INTEGER, PARAMETER ::   np_NH   = 0   ! Neumann homogeneous boundary condition
44   INTEGER, PARAMETER ::   np_CEN2 = 1   ! 2nd order centered  boundary condition
45
46   !! * Substitutions
47#  include "vectopt_loop_substitute.h90"
48   !!----------------------------------------------------------------------
49   !! NEMO/OCE 4.0 , NEMO Consortium (2018)
50   !! $Id$
51   !! Software governed by the CeCILL licence     (./LICENSE)
52   !!----------------------------------------------------------------------
53CONTAINS
54
55   SUBROUTINE tra_adv_fct( kt, kit000, cdtype, p2dt, pun, pvn, pwn,       &
56      &                                              ptb, ptn, pta, kjpt, kn_fct_h, kn_fct_v )
57      !!----------------------------------------------------------------------
58      !!                  ***  ROUTINE tra_adv_fct  ***
59      !!
60      !! **  Purpose :   Compute the now trend due to total advection of tracers
61      !!               and add it to the general trend of tracer equations
62      !!
63      !! **  Method  : - 2nd or 4th FCT scheme on the horizontal direction
64      !!               (choice through the value of kn_fct)
65      !!               - on the vertical the 4th order is a compact scheme
66      !!               - corrected flux (monotonic correction)
67      !!
68      !! ** Action : - update pta  with the now advective tracer trends
69      !!             - send trends to trdtra module for further diagnostics (l_trdtra=T)
70      !!             - htr_adv, str_adv : poleward advective heat and salt transport (ln_diaptr=T)
71      !!----------------------------------------------------------------------
72      INTEGER                              , INTENT(in   ) ::   kt              ! ocean time-step index
73      INTEGER                              , INTENT(in   ) ::   kit000          ! first time step index
74      CHARACTER(len=3)                     , INTENT(in   ) ::   cdtype          ! =TRA or TRC (tracer indicator)
75      INTEGER                              , INTENT(in   ) ::   kjpt            ! number of tracers
76      INTEGER                              , INTENT(in   ) ::   kn_fct_h        ! order of the FCT scheme (=2 or 4)
77      INTEGER                              , INTENT(in   ) ::   kn_fct_v        ! order of the FCT scheme (=2 or 4)
78      REAL(wp)                             , INTENT(in   ) ::   p2dt            ! tracer time-step
79      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk     ), INTENT(in   ) ::   pun, pvn, pwn   ! 3 ocean velocity components
80      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk,kjpt), INTENT(in   ) ::   ptb, ptn        ! before and now tracer fields
81      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk,kjpt), INTENT(inout) ::   pta             ! tracer trend
82      !
83      INTEGER  ::   ji, jj, jk, jn                           ! dummy loop indices 
84      REAL(wp) ::   ztra                                     ! local scalar
85      REAL(wp) ::   zfp_ui, zfp_vj, zfp_wk, zC2t_u, zC4t_u   !   -      -
86      REAL(wp) ::   zfm_ui, zfm_vj, zfm_wk, zC2t_v, zC4t_v   !   -      -
87      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk)        ::   zwi, zwx, zwy, zwz, ztu, ztv, zltu, zltv, ztw
88      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::   ztrdx, ztrdy, ztrdz, zptry
89      !!----------------------------------------------------------------------
90      !
91      IF( kt == kit000 )  THEN
92         IF(lwp) WRITE(numout,*)
93         IF(lwp) WRITE(numout,*) 'tra_adv_fct : FCT advection scheme on ', cdtype
94         IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~'
95      ENDIF
96      !
97      l_trd = .FALSE.            ! set local switches
98      l_hst = .FALSE.
99      l_ptr = .FALSE.
100      IF( ( cdtype =='TRA' .AND. l_trdtra  ) .OR. ( cdtype =='TRC' .AND. l_trdtrc ) )       l_trd = .TRUE.
101      IF(   cdtype =='TRA' .AND. ln_diaptr )                                                l_ptr = .TRUE. 
102      IF(   cdtype =='TRA' .AND. ( iom_use("uadv_heattr") .OR. iom_use("vadv_heattr") .OR.  &
103         &                         iom_use("uadv_salttr") .OR. iom_use("vadv_salttr")  ) )  l_hst = .TRUE.
104      !
105      IF( l_trd .OR. l_hst )  THEN
106         ALLOCATE( ztrdx(jpi,jpj,jpk), ztrdy(jpi,jpj,jpk), ztrdz(jpi,jpj,jpk) )
107         ztrdx(:,:,:) = 0._wp   ;    ztrdy(:,:,:) = 0._wp   ;   ztrdz(:,:,:) = 0._wp
108      ENDIF
109      !
110      IF( l_ptr ) THEN 
111         ALLOCATE( zptry(jpi,jpj,jpk) )
112         zptry(:,:,:) = 0._wp
113      ENDIF
114      !                          ! surface & bottom value : flux set to zero one for all
115      zwz(:,:, 1 ) = 0._wp           
116      zwx(:,:,jpk) = 0._wp   ;   zwy(:,:,jpk) = 0._wp    ;    zwz(:,:,jpk) = 0._wp
117      !
118      zwi(:,:,:) = 0._wp       
119      !
120      DO jn = 1, kjpt            !==  loop over the tracers  ==!
121         !
122         !        !==  upstream advection with initial mass fluxes & intermediate update  ==!
123         !                    !* upstream tracer flux in the i and j direction
124         DO jk = 1, jpkm1
125            DO jj = 1, jpjm1
126               DO ji = 1, fs_jpim1   ! vector opt.
127                  ! upstream scheme
128                  zfp_ui = pun(ji,jj,jk) + ABS( pun(ji,jj,jk) )
129                  zfm_ui = pun(ji,jj,jk) - ABS( pun(ji,jj,jk) )
130                  zfp_vj = pvn(ji,jj,jk) + ABS( pvn(ji,jj,jk) )
131                  zfm_vj = pvn(ji,jj,jk) - ABS( pvn(ji,jj,jk) )
132                  zwx(ji,jj,jk) = 0.5 * ( zfp_ui * ptb(ji,jj,jk,jn) + zfm_ui * ptb(ji+1,jj  ,jk,jn) )
133                  zwy(ji,jj,jk) = 0.5 * ( zfp_vj * ptb(ji,jj,jk,jn) + zfm_vj * ptb(ji  ,jj+1,jk,jn) )
134               END DO
135            END DO
136         END DO
137         !                    !* upstream tracer flux in the k direction *!
138         DO jk = 2, jpkm1        ! Interior value ( multiplied by wmask)
139            DO jj = 1, jpj
140               DO ji = 1, jpi
141                  zfp_wk = pwn(ji,jj,jk) + ABS( pwn(ji,jj,jk) )
142                  zfm_wk = pwn(ji,jj,jk) - ABS( pwn(ji,jj,jk) )
143                  zwz(ji,jj,jk) = 0.5 * ( zfp_wk * ptb(ji,jj,jk,jn) + zfm_wk * ptb(ji,jj,jk-1,jn) ) * wmask(ji,jj,jk)
144               END DO
145            END DO
146         END DO
147         IF( ln_linssh ) THEN    ! top ocean value (only in linear free surface as zwz has been w-masked)
148            IF( ln_isfcav ) THEN             ! top of the ice-shelf cavities and at the ocean surface
149               DO jj = 1, jpj
150                  DO ji = 1, jpi
151                     zwz(ji,jj, mikt(ji,jj) ) = pwn(ji,jj,mikt(ji,jj)) * ptb(ji,jj,mikt(ji,jj),jn)   ! linear free surface
152                  END DO
153               END DO   
154            ELSE                             ! no cavities: only at the ocean surface
155               zwz(:,:,1) = pwn(:,:,1) * ptb(:,:,1,jn)
156            ENDIF
157         ENDIF
158         !               
159         DO jk = 1, jpkm1     !* trend and after field with monotonic scheme
160            DO jj = 2, jpjm1
161               DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
162                  !                             ! total intermediate advective trends
163                  ztra = - (  zwx(ji,jj,jk) - zwx(ji-1,jj  ,jk  )   &
164                     &      + zwy(ji,jj,jk) - zwy(ji  ,jj-1,jk  )   &
165                     &      + zwz(ji,jj,jk) - zwz(ji  ,jj  ,jk+1) ) * r1_e1e2t(ji,jj)
166                  !                             ! update and guess with monotonic sheme
167                  pta(ji,jj,jk,jn) =                     pta(ji,jj,jk,jn) +        ztra   / e3t_n(ji,jj,jk) * tmask(ji,jj,jk)
168                  zwi(ji,jj,jk)    = ( e3t_b(ji,jj,jk) * ptb(ji,jj,jk,jn) + p2dt * ztra ) / e3t_a(ji,jj,jk) * tmask(ji,jj,jk)
169               END DO
170            END DO
171         END DO
172         CALL lbc_lnk("traadv_fct",zwi, 'T', 1. )  ! Lateral boundary conditions on zwi  (unchanged sign)
173         !               
174         IF( l_trd .OR. l_hst )  THEN             ! trend diagnostics (contribution of upstream fluxes)
175            ztrdx(:,:,:) = zwx(:,:,:)   ;   ztrdy(:,:,:) = zwy(:,:,:)   ;   ztrdz(:,:,:) = zwz(:,:,:)
176         END IF
177         !                             ! "Poleward" heat and salt transports (contribution of upstream fluxes)
178         IF( l_ptr )   zptry(:,:,:) = zwy(:,:,:) 
179         !
180         !        !==  anti-diffusive flux : high order minus low order  ==!
181         !
182         SELECT CASE( kn_fct_h )    !* horizontal anti-diffusive fluxes
183         !
184         CASE(  2  )                   !- 2nd order centered
185            DO jk = 1, jpkm1
186               DO jj = 1, jpjm1
187                  DO ji = 1, fs_jpim1   ! vector opt.
188                     zwx(ji,jj,jk) = 0.5_wp * pun(ji,jj,jk) * ( ptn(ji,jj,jk,jn) + ptn(ji+1,jj,jk,jn) ) - zwx(ji,jj,jk)
189                     zwy(ji,jj,jk) = 0.5_wp * pvn(ji,jj,jk) * ( ptn(ji,jj,jk,jn) + ptn(ji,jj+1,jk,jn) ) - zwy(ji,jj,jk)
190                  END DO
191               END DO
192            END DO
193            !
194         CASE(  4  )                   !- 4th order centered
195            zltu(:,:,jpk) = 0._wp            ! Bottom value : flux set to zero
196            zltv(:,:,jpk) = 0._wp
197            DO jk = 1, jpkm1                 ! Laplacian
198               DO jj = 1, jpjm1                    ! 1st derivative (gradient)
199                  DO ji = 1, fs_jpim1   ! vector opt.
200                     ztu(ji,jj,jk) = ( ptn(ji+1,jj  ,jk,jn) - ptn(ji,jj,jk,jn) ) * umask(ji,jj,jk)
201                     ztv(ji,jj,jk) = ( ptn(ji  ,jj+1,jk,jn) - ptn(ji,jj,jk,jn) ) * vmask(ji,jj,jk)
202                  END DO
203               END DO
204               DO jj = 2, jpjm1                    ! 2nd derivative * 1/ 6
205                  DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
206                     zltu(ji,jj,jk) = (  ztu(ji,jj,jk) + ztu(ji-1,jj,jk)  ) * r1_6
207                     zltv(ji,jj,jk) = (  ztv(ji,jj,jk) + ztv(ji,jj-1,jk)  ) * r1_6
208                  END DO
209               END DO
210            END DO
211            CALL lbc_lnk_multi("traadv_fct",zltu, 'T', 1. , zltv, 'T', 1. )   ! Lateral boundary cond. (unchanged sgn)
212            !
213            DO jk = 1, jpkm1                 ! Horizontal advective fluxes
214               DO jj = 1, jpjm1
215                  DO ji = 1, fs_jpim1   ! vector opt.
216                     zC2t_u = ptn(ji,jj,jk,jn) + ptn(ji+1,jj  ,jk,jn)   ! 2 x C2 interpolation of T at u- & v-points
217                     zC2t_v = ptn(ji,jj,jk,jn) + ptn(ji  ,jj+1,jk,jn)
218                     !                                                  ! C4 minus upstream advective fluxes
219                     zwx(ji,jj,jk) =  0.5_wp * pun(ji,jj,jk) * ( zC2t_u + zltu(ji,jj,jk) - zltu(ji+1,jj,jk) ) - zwx(ji,jj,jk)
220                     zwy(ji,jj,jk) =  0.5_wp * pvn(ji,jj,jk) * ( zC2t_v + zltv(ji,jj,jk) - zltv(ji,jj+1,jk) ) - zwy(ji,jj,jk)
221                  END DO
222               END DO
223            END DO         
224            !
225         CASE(  41 )                   !- 4th order centered       ==>>   !!gm coding attempt   need to be tested
226            ztu(:,:,jpk) = 0._wp             ! Bottom value : flux set to zero
227            ztv(:,:,jpk) = 0._wp
228            DO jk = 1, jpkm1                 ! 1st derivative (gradient)
229               DO jj = 1, jpjm1
230                  DO ji = 1, fs_jpim1   ! vector opt.
231                     ztu(ji,jj,jk) = ( ptn(ji+1,jj  ,jk,jn) - ptn(ji,jj,jk,jn) ) * umask(ji,jj,jk)
232                     ztv(ji,jj,jk) = ( ptn(ji  ,jj+1,jk,jn) - ptn(ji,jj,jk,jn) ) * vmask(ji,jj,jk)
233                  END DO
234               END DO
235            END DO
236            CALL lbc_lnk_multi("traadv_fct",ztu, 'U', -1. , ztv, 'V', -1. )   ! Lateral boundary cond. (unchanged sgn)
237            !
238            DO jk = 1, jpkm1                 ! Horizontal advective fluxes
239               DO jj = 2, jpjm1
240                  DO ji = 2, fs_jpim1   ! vector opt.
241                     zC2t_u = ptn(ji,jj,jk,jn) + ptn(ji+1,jj  ,jk,jn)   ! 2 x C2 interpolation of T at u- & v-points (x2)
242                     zC2t_v = ptn(ji,jj,jk,jn) + ptn(ji  ,jj+1,jk,jn)
243                     !                                                  ! C4 interpolation of T at u- & v-points (x2)
244                     zC4t_u =  zC2t_u + r1_6 * ( ztu(ji-1,jj  ,jk) - ztu(ji+1,jj  ,jk) )
245                     zC4t_v =  zC2t_v + r1_6 * ( ztv(ji  ,jj-1,jk) - ztv(ji  ,jj+1,jk) )
246                     !                                                  ! C4 minus upstream advective fluxes
247                     zwx(ji,jj,jk) =  0.5_wp * pun(ji,jj,jk) * zC4t_u - zwx(ji,jj,jk)
248                     zwy(ji,jj,jk) =  0.5_wp * pvn(ji,jj,jk) * zC4t_v - zwy(ji,jj,jk)
249                  END DO
250               END DO
251            END DO
252            !
253         END SELECT
254         !                     
255         SELECT CASE( kn_fct_v )    !* vertical anti-diffusive fluxes (w-masked interior values)
256         !
257         CASE(  2  )                   !- 2nd order centered
258            DO jk = 2, jpkm1   
259               DO jj = 2, jpjm1
260                  DO ji = fs_2, fs_jpim1
261                     zwz(ji,jj,jk) =  (  pwn(ji,jj,jk) * 0.5_wp * ( ptn(ji,jj,jk,jn) + ptn(ji,jj,jk-1,jn) )   &
262                        &              - zwz(ji,jj,jk)  ) * wmask(ji,jj,jk)
263                  END DO
264               END DO
265            END DO
266            !
267         CASE(  4  )                   !- 4th order COMPACT
268            CALL interp_4th_cpt( ptn(:,:,:,jn) , ztw )   ! zwt = COMPACT interpolation of T at w-point
269            DO jk = 2, jpkm1
270               DO jj = 2, jpjm1
271                  DO ji = fs_2, fs_jpim1
272                     zwz(ji,jj,jk) = ( pwn(ji,jj,jk) * ztw(ji,jj,jk) - zwz(ji,jj,jk) ) * wmask(ji,jj,jk)
273                  END DO
274               END DO
275            END DO
276            !
277         END SELECT
278         IF( ln_linssh ) THEN    ! top ocean value: high order = upstream  ==>>  zwz=0
279            zwz(:,:,1) = 0._wp   ! only ocean surface as interior zwz values have been w-masked
280         ENDIF
281         !
282         CALL lbc_lnk_multi("traadv_fct",zwx, 'U', -1. , zwy, 'V', -1.,  zwz, 'W',  1. )
283         !
284         !        !==  monotonicity algorithm  ==!
285         !
286         CALL nonosc( ptb(:,:,:,jn), zwx, zwy, zwz, zwi, p2dt )
287         !
288         !        !==  final trend with corrected fluxes  ==!
289         !
290         DO jk = 1, jpkm1
291            DO jj = 2, jpjm1
292               DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt. 
293                  pta(ji,jj,jk,jn) = pta(ji,jj,jk,jn) - (  zwx(ji,jj,jk) - zwx(ji-1,jj  ,jk  )   &
294                     &                                   + zwy(ji,jj,jk) - zwy(ji  ,jj-1,jk  )   &
295                     &                                   + zwz(ji,jj,jk) - zwz(ji  ,jj  ,jk+1) ) &
296                     &                                * r1_e1e2t(ji,jj) / e3t_n(ji,jj,jk)
297               END DO
298            END DO
299         END DO
300         !
301         IF( l_trd .OR. l_hst ) THEN   ! trend diagnostics // heat/salt transport
302            ztrdx(:,:,:) = ztrdx(:,:,:) + zwx(:,:,:)  ! <<< add anti-diffusive fluxes
303            ztrdy(:,:,:) = ztrdy(:,:,:) + zwy(:,:,:)  !     to upstream fluxes
304            ztrdz(:,:,:) = ztrdz(:,:,:) + zwz(:,:,:)  !
305            !
306            IF( l_trd ) THEN              ! trend diagnostics
307               CALL trd_tra( kt, cdtype, jn, jptra_xad, ztrdx, pun, ptn(:,:,:,jn) )
308               CALL trd_tra( kt, cdtype, jn, jptra_yad, ztrdy, pvn, ptn(:,:,:,jn) )
309               CALL trd_tra( kt, cdtype, jn, jptra_zad, ztrdz, pwn, ptn(:,:,:,jn) )
310            ENDIF
311            !                             ! heat/salt transport
312            IF( l_hst )   CALL dia_ar5_hst( jn, 'adv', ztrdx(:,:,:), ztrdy(:,:,:) )
313            !
314            DEALLOCATE( ztrdx, ztrdy, ztrdz )
315         ENDIF
316         IF( l_ptr ) THEN              ! "Poleward" transports
317            zptry(:,:,:) = zptry(:,:,:) + zwy(:,:,:)  ! <<< add anti-diffusive fluxes
318            CALL dia_ptr_hst( jn, 'adv', zptry(:,:,:) )
319            DEALLOCATE( zptry )
320         ENDIF
321         !
322      END DO                     ! end of tracer loop
323      !
324   END SUBROUTINE tra_adv_fct
325
326
327   SUBROUTINE nonosc( pbef, paa, pbb, pcc, paft, p2dt )
328#ifdef SCOREP_USER_ENABLE
329         use mpi
330#include "scorep/SCOREP_User.inc"
331#endif
332      !!---------------------------------------------------------------------
333      !!                    ***  ROUTINE nonosc  ***
334      !!     
335      !! **  Purpose :   compute monotonic tracer fluxes from the upstream
336      !!       scheme and the before field by a nonoscillatory algorithm
337      !!
338      !! **  Method  :   ... ???
339      !!       warning : pbef and paft must be masked, but the boundaries
340      !!       conditions on the fluxes are not necessary zalezak (1979)
341      !!       drange (1995) multi-dimensional forward-in-time and upstream-
342      !!       in-space based differencing for fluid
343      !!----------------------------------------------------------------------
344      REAL(wp)                         , INTENT(in   ) ::   p2dt            ! tracer time-step
345      REAL(wp), DIMENSION (jpi,jpj,jpk), INTENT(in   ) ::   pbef, paft      ! before & after field
346      REAL(wp), DIMENSION (jpi,jpj,jpk), INTENT(inout) ::   paa, pbb, pcc   ! monotonic fluxes in the 3 directions
347      !
348      INTEGER  ::   ji, jj, jk   ! dummy loop indices
349      INTEGER  ::   ikm1         ! local integer
350      REAL(wp) ::   zpos, zneg, zbt, za, zb, zc, zbig, zrtrn    ! local scalars
351      REAL(wp) ::   zau, zbu, zcu, zav, zbv, zcv, zup, zdo            !   -      -
352      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) :: zbetup, zbetdo, zbup, zbdo
353      !dir$ attributes align:64 :: zbetup, zbetdo, zbup, zbdo
354#ifdef SCOREP_USER_ENABLE
355      integer :: ier
356      SCOREP_USER_REGION_DEFINE( reg_nonosc )
357      SCOREP_USER_REGION_DEFINE( reg_nonosc_setup )
358      SCOREP_USER_REGION_DEFINE( reg_nonosc_cb1 )
359      SCOREP_USER_REGION_DEFINE( reg_nonosc_cb2 )
360      SCOREP_USER_REGION_DEFINE( reg_nonosc_barrier )
361      SCOREP_USER_REGION_DEFINE( reg_nonosc_imbalance )
362
363      SCOREP_USER_REGION_BEGIN( reg_nonosc_barrier, "nonosc barrier", SCOREP_USER_REGION_TYPE_COMMON )
364      call MPI_Barrier(MPI_COMM_WORLD, ier)
365      SCOREP_USER_REGION_END( reg_nonosc_barrier )
366      SCOREP_USER_REGION_BEGIN( reg_nonosc, "nonosc", SCOREP_USER_REGION_TYPE_FUNCTION )
367      SCOREP_USER_REGION_BEGIN( reg_nonosc_setup, "nonosc setup", SCOREP_USER_REGION_TYPE_COMMON )
368#endif
369      IF( ln_timing )   CALL timing_start( 'nonosc' )
370      !!----------------------------------------------------------------------
371      !
372      zbig  = 1.e+40_wp
373      zrtrn = 1.e-15_wp
374#ifndef BULL_NONOSC_INIT
375      zbetup(:,:,:) = 0._wp   ;   zbetdo(:,:,:) = 0._wp
376#else
377      zbetup(:,:,jpk) = 0._wp   ;   zbetdo(:,:,jpk) = 0._wp
378#endif
379
380      ! Search local extrema
381      ! --------------------
382      ! max/min of pbef & paft with large negative/positive value (-/+zbig) inside land
383      zbup = MAX( pbef * tmask - zbig * ( 1._wp - tmask ),   &
384         &        paft * tmask - zbig * ( 1._wp - tmask )  )
385      zbdo = MIN( pbef * tmask + zbig * ( 1._wp - tmask ),   &
386         &        paft * tmask + zbig * ( 1._wp - tmask )  )
387
388#ifdef SCOREP_USER_ENABLE
389      SCOREP_USER_REGION_END( reg_nonosc_setup )
390#endif
391
392#ifndef BULL_ASYNC
393#ifdef SCOREP_USER_ENABLE
394      SCOREP_USER_REGION_BEGIN( reg_nonosc_cb1, "cb1", SCOREP_USER_REGION_TYPE_LOOP )
395#endif
396! loads:
397! - zbup: ji-1/ji/ji+1, jj-1/jj/jj+1, ji/jk+1/jk-1
398! - zbdo: "
399! - paa:  ji-1/ji
400! - pbb:  jj-1/jj
401! - pcc: ji, jj, jk/jk+1
402! - e1e2t, e3t_n, paft (*2): ji,jj,jk
403!
404! stores:
405! - zbetup
406! - zbetdo
407      DO jk = 1, jpkm1
408         ikm1 = MAX(jk-1,1)
409         DO jj = 2, jpjm1
410            DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
411
412               ! search maximum in neighbourhood
413               zup = MAX(  zbup(ji  ,jj  ,jk  ),   &
414                  &        zbup(ji-1,jj  ,jk  ), zbup(ji+1,jj  ,jk  ),   &
415                  &        zbup(ji  ,jj-1,jk  ), zbup(ji  ,jj+1,jk  ),   &
416                  &        zbup(ji  ,jj  ,ikm1), zbup(ji  ,jj  ,jk+1)  )
417
418               ! search minimum in neighbourhood
419               zdo = MIN(  zbdo(ji  ,jj  ,jk  ),   &
420                  &        zbdo(ji-1,jj  ,jk  ), zbdo(ji+1,jj  ,jk  ),   &
421                  &        zbdo(ji  ,jj-1,jk  ), zbdo(ji  ,jj+1,jk  ),   &
422                  &        zbdo(ji  ,jj  ,ikm1), zbdo(ji  ,jj  ,jk+1)  )
423
424               ! positive part of the flux
425               zpos = MAX( 0., paa(ji-1,jj  ,jk  ) ) - MIN( 0., paa(ji  ,jj  ,jk  ) )   &
426                  & + MAX( 0., pbb(ji  ,jj-1,jk  ) ) - MIN( 0., pbb(ji  ,jj  ,jk  ) )   &
427                  & + MAX( 0., pcc(ji  ,jj  ,jk+1) ) - MIN( 0., pcc(ji  ,jj  ,jk  ) )
428
429               ! negative part of the flux
430               zneg = MAX( 0., paa(ji  ,jj  ,jk  ) ) - MIN( 0., paa(ji-1,jj  ,jk  ) )   &
431                  & + MAX( 0., pbb(ji  ,jj  ,jk  ) ) - MIN( 0., pbb(ji  ,jj-1,jk  ) )   &
432                  & + MAX( 0., pcc(ji  ,jj  ,jk  ) ) - MIN( 0., pcc(ji  ,jj  ,jk+1) )
433
434               ! up & down beta terms
435               zbt = e1e2t(ji,jj) * e3t_n(ji,jj,jk) / p2dt
436               zbetup(ji,jj,jk) = ( zup            - paft(ji,jj,jk) ) / ( zpos + zrtrn ) * zbt
437               zbetdo(ji,jj,jk) = ( paft(ji,jj,jk) - zdo            ) / ( zneg + zrtrn ) * zbt
438            END DO
439         END DO
440      END DO
441#ifdef SCOREP_USER_ENABLE
442      SCOREP_USER_REGION_END( reg_nonosc_cb1 )
443#endif
444      CALL lbc_lnk_multi("traadv_fct",zbetup, 'T', 1. , zbetdo, 'T', 1. )   ! lateral boundary cond. (unchanged sign)
445#else
446      call lbc_lnk_multi_async( "traadv_fct", cb1, zbetup, 'T', 1. , zbetdo, 'T', 1. )   ! lateral boundary cond. (unchanged sign)
447#endif
448
449#ifndef BULL_ASYNC
450      ! 3. monotonic flux in the i & j direction (paa & pbb)
451      ! ----------------------------------------
452#ifdef SCOREP_USER_ENABLE
453      SCOREP_USER_REGION_BEGIN( reg_nonosc_cb2, "cb2", SCOREP_USER_REGION_TYPE_LOOP )
454#endif
455      DO jk = 1, jpkm1
456         DO jj = 2, jpjm1
457            DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
458               zau = MIN( 1._wp, zbetdo(ji,jj,jk), zbetup(ji+1,jj,jk) )
459               zbu = MIN( 1._wp, zbetup(ji,jj,jk), zbetdo(ji+1,jj,jk) )
460               zcu =       ( 0.5  + SIGN( 0.5 , paa(ji,jj,jk) ) )
461               paa(ji,jj,jk) = paa(ji,jj,jk) * ( zcu * zau + ( 1._wp - zcu) * zbu )
462
463               zav = MIN( 1._wp, zbetdo(ji,jj,jk), zbetup(ji,jj+1,jk) )
464               zbv = MIN( 1._wp, zbetup(ji,jj,jk), zbetdo(ji,jj+1,jk) )
465               zcv =       ( 0.5  + SIGN( 0.5 , pbb(ji,jj,jk) ) )
466               pbb(ji,jj,jk) = pbb(ji,jj,jk) * ( zcv * zav + ( 1._wp - zcv) * zbv )
467
468      ! monotonic flux in the k direction, i.e. pcc
469      ! -------------------------------------------
470               za = MIN( 1., zbetdo(ji,jj,jk+1), zbetup(ji,jj,jk) )
471               zb = MIN( 1., zbetup(ji,jj,jk+1), zbetdo(ji,jj,jk) )
472               zc =       ( 0.5  + SIGN( 0.5 , pcc(ji,jj,jk+1) ) )
473               pcc(ji,jj,jk+1) = pcc(ji,jj,jk+1) * ( zc * za + ( 1._wp - zc) * zb )
474            END DO
475         END DO
476      END DO
477#ifdef SCOREP_USER_ENABLE
478      SCOREP_USER_REGION_END( reg_nonosc_cb2 )
479#endif
480      CALL lbc_lnk_multi("traadv_fct",paa, 'U', -1. , pbb, 'V', -1. )   ! lateral boundary condition (changed sign)
481#else
482      call lbc_lnk_multi_async( "traadv_fct", cb2, paa, 'U', -1. , pbb, 'V', -1. )   ! lateral boundary condition (changed sign)
483#endif
484      !
485      IF( ln_timing )   CALL timing_stop( 'nonosc' )
486#ifdef SCOREP_USER_ENABLE
487      SCOREP_USER_REGION_END( reg_nonosc )
488      SCOREP_USER_REGION_BEGIN( reg_nonosc_imbalance, "nonosc imbalance", SCOREP_USER_REGION_TYPE_COMMON )
489      call MPI_Barrier(MPI_COMM_WORLD, ier)
490      SCOREP_USER_REGION_END( reg_nonosc_imbalance )
491#endif
492#ifdef BULL_ASYNC
493      contains
494        subroutine cb1(i0, i1, j0, j1, k0, k1, buf)
495          integer, intent(in) :: i0, i1, j0, j1, k0, k1
496          real(wp), dimension(:,:,:,:,:,:), optional, intent(out) :: buf
497          integer jji, jjj, jjk
498          real(wp) :: p2dt_inv
499      !REAL(wp), DIMENSION (40,jpj,jpk) ::   paa, pbb, pcc   ! monotonic fluxes in the 3 directions
500      !REAL(wp), DIMENSION (40,jpj,jpk) ::   e3t_n, paft
501      !REAL(wp), DIMENSION (40,jpj) :: e1e2t
502      !REAL(wp), DIMENSION(40,jpj,jpk) :: zbetup, zbetdo, zbup, zbdo
503          !DIR$ ASSUME_ALIGNED zbup:64
504          !DIR$ ASSUME (jpi .EQ.40)
505          !DIR$ ASSUME (jpj .EQ.42)
506          !DIR$ ASSUME (jpk .EQ.75)
507
508          p2dt_inv = 1._wp * p2dt
509          if(i0 == i1) then
510             ji=i0
511      !  DO jjj = j0, j1, 8
512             DO jk = k0, k1
513                ikm1 = MAX(jk-1,1)
514!DIR$ vector always
515                DO jj = j0, j1
516                !DO jj = jjj, min(jjj+7, j1)
517                       ! search maximum in neighbourhood
518                       zup = MAX(  zbup(ji  ,jj  ,jk  ),   &
519                          &        zbup(ji-1,jj  ,jk  ), zbup(ji+1,jj  ,jk  ),   &
520                          &        zbup(ji  ,jj-1,jk  ), zbup(ji  ,jj+1,jk  ),   &
521                          &        zbup(ji  ,jj  ,ikm1), zbup(ji  ,jj  ,jk+1)  )
522
523                       ! search minimum in neighbourhood
524                       zdo = MIN(  zbdo(ji  ,jj  ,jk  ),   &
525                          &        zbdo(ji-1,jj  ,jk  ), zbdo(ji+1,jj  ,jk  ),   &
526                          &        zbdo(ji  ,jj-1,jk  ), zbdo(ji  ,jj+1,jk  ),   &
527                          &        zbdo(ji  ,jj  ,ikm1), zbdo(ji  ,jj  ,jk+1)  )
528
529                       ! positive part of the flux
530                       zpos = MAX( 0., paa(ji-1,jj  ,jk  ) ) - MIN( 0., paa(ji  ,jj  ,jk  ) )   &
531                          & + MAX( 0., pbb(ji  ,jj-1,jk  ) ) - MIN( 0., pbb(ji  ,jj  ,jk  ) )   &
532                          & + MAX( 0., pcc(ji  ,jj  ,jk+1) ) - MIN( 0., pcc(ji  ,jj  ,jk  ) )
533
534                       ! negative part of the flux
535                       zneg = MAX( 0., paa(ji  ,jj  ,jk  ) ) - MIN( 0., paa(ji-1,jj  ,jk  ) )   &
536                          & + MAX( 0., pbb(ji  ,jj  ,jk  ) ) - MIN( 0., pbb(ji  ,jj-1,jk  ) )   &
537                          & + MAX( 0., pcc(ji  ,jj  ,jk  ) ) - MIN( 0., pcc(ji  ,jj  ,jk+1) )
538
539                       ! up & down beta terms
540                       zbt = e1e2t(ji,jj) * e3t_n(ji,jj,jk) * p2dt_inv
541                       zbetup(ji,jj,jk) = ( zup            - paft(ji,jj,jk) ) / ( zpos + zrtrn ) * zbt
542                       zbetdo(ji,jj,jk) = ( paft(ji,jj,jk) - zdo            ) / ( zneg + zrtrn ) * zbt
543
544#ifdef BULL_CB_WITH_BUF
545                       ! zt3ew(:,jh,jk,jl,jf,1) = ARRAY_IN(nn_hls+jh,:,jk,jl,jf
546                       buf(jj,1,jk,1,1,1) = zbetup(ji,jj,jk)
547                       buf(jj,1,jk,1,2,1) = zbetdo(ji,jj,jk)
548#endif
549                 END DO
550              END DO
551              !end do
552          else
553             DO jk = k0, k1
554                ikm1 = MAX(jk-1,1)
555                DO jj = j0, j1
556!DIR$ vector always
557                   DO ji = i0, i1
558
559                       ! search maximum in neighbourhood
560                       zup = MAX(  zbup(ji  ,jj  ,jk  ),   &
561                          &        zbup(ji-1,jj  ,jk  ), zbup(ji+1,jj  ,jk  ),   &
562                          &        zbup(ji  ,jj-1,jk  ), zbup(ji  ,jj+1,jk  ),   &
563                          &        zbup(ji  ,jj  ,ikm1), zbup(ji  ,jj  ,jk+1)  )
564
565                       ! search minimum in neighbourhood
566                       zdo = MIN(  zbdo(ji  ,jj  ,jk  ),   &
567                          &        zbdo(ji-1,jj  ,jk  ), zbdo(ji+1,jj  ,jk  ),   &
568                          &        zbdo(ji  ,jj-1,jk  ), zbdo(ji  ,jj+1,jk  ),   &
569                          &        zbdo(ji  ,jj  ,ikm1), zbdo(ji  ,jj  ,jk+1)  )
570
571                       ! positive part of the flux
572                       zpos = MAX( 0., paa(ji-1,jj  ,jk  ) ) - MIN( 0., paa(ji  ,jj  ,jk  ) )   &
573                          & + MAX( 0., pbb(ji  ,jj-1,jk  ) ) - MIN( 0., pbb(ji  ,jj  ,jk  ) )   &
574                          & + MAX( 0., pcc(ji  ,jj  ,jk+1) ) - MIN( 0., pcc(ji  ,jj  ,jk  ) )
575
576                       ! negative part of the flux
577                       zneg = MAX( 0., paa(ji  ,jj  ,jk  ) ) - MIN( 0., paa(ji-1,jj  ,jk  ) )   &
578                          & + MAX( 0., pbb(ji  ,jj  ,jk  ) ) - MIN( 0., pbb(ji  ,jj-1,jk  ) )   &
579                          & + MAX( 0., pcc(ji  ,jj  ,jk  ) ) - MIN( 0., pcc(ji  ,jj  ,jk+1) )
580
581                       ! up & down beta terms
582                       zbt = e1e2t(ji,jj) * e3t_n(ji,jj,jk) * p2dt_inv
583                       zbetup(ji,jj,jk) = ( zup            - paft(ji,jj,jk) ) / ( zpos + zrtrn ) * zbt
584                       zbetdo(ji,jj,jk) = ( paft(ji,jj,jk) - zdo            ) / ( zneg + zrtrn ) * zbt
585
586                    END DO
587                 END DO
588              END DO
589           endif
590
591        end subroutine
592        subroutine cb2(i0, i1, j0, j1, k0, k1, buf)
593          integer, intent(in) :: i0, i1, j0, j1, k0, k1
594          real(wp), dimension(:,:,:,:,:,:), optional, intent(out) :: buf
595          integer jji, jjj, jjk
596
597          ! 3. monotonic flux in the i & j direction (paa & pbb)
598          if(i0 == i1) then
599             ji=i0
600             do jjj=j0, j1, 8
601             DO jk = k0, k1
602!DIR$ vector always
603                !DO jj = j0, j1
604                DO jj = jjj, min(jjj+7, j1)
605                      zau = MIN( 1._wp, zbetdo(ji,jj,jk), zbetup(ji+1,jj,jk) )
606                      zbu = MIN( 1._wp, zbetup(ji,jj,jk), zbetdo(ji+1,jj,jk) )
607                      zcu =       ( 0.5  + SIGN( 0.5 , paa(ji,jj,jk) ) )
608                      paa(ji,jj,jk) = paa(ji,jj,jk) * ( zcu * zau + ( 1._wp - zcu) * zbu )
609
610                      zav = MIN( 1._wp, zbetdo(ji,jj,jk), zbetup(ji,jj+1,jk) )
611                      zbv = MIN( 1._wp, zbetup(ji,jj,jk), zbetdo(ji,jj+1,jk) )
612                      zcv =       ( 0.5  + SIGN( 0.5 , pbb(ji,jj,jk) ) )
613                      pbb(ji,jj,jk) = pbb(ji,jj,jk) * ( zcv * zav + ( 1._wp - zcv) * zbv )
614
615             ! monotonic flux in the k direction, i.e. pcc
616             ! -------------------------------------------
617                      za = MIN( 1., zbetdo(ji,jj,jk+1), zbetup(ji,jj,jk) )
618                      zb = MIN( 1., zbetup(ji,jj,jk+1), zbetdo(ji,jj,jk) )
619                      zc =       ( 0.5  + SIGN( 0.5 , pcc(ji,jj,jk+1) ) )
620                      pcc(ji,jj,jk+1) = pcc(ji,jj,jk+1) * ( zc * za + ( 1._wp - zc) * zb )
621#ifdef BULL_CB_WITH_BUF
622                       ! zt3ew(:,jh,jk,jl,jf,1) = ARRAY_IN(nn_hls+jh,:,jk,jl,jf
623                       buf(jj,1,jk,1,1,1) = paa(ji,jj,jk)
624                       buf(jj,1,jk,1,2,1) = pbb(ji,jj,jk)
625#endif
626                END DO
627             END DO
628             end do
629          else
630             DO jk = k0, k1
631                DO jj = j0, j1
632!DIR$ vector always
633                   DO ji = i0, i1
634                      zau = MIN( 1._wp, zbetdo(ji,jj,jk), zbetup(ji+1,jj,jk) )
635                      zbu = MIN( 1._wp, zbetup(ji,jj,jk), zbetdo(ji+1,jj,jk) )
636                      zcu =       ( 0.5  + SIGN( 0.5 , paa(ji,jj,jk) ) )
637                      paa(ji,jj,jk) = paa(ji,jj,jk) * ( zcu * zau + ( 1._wp - zcu) * zbu )
638
639                      zav = MIN( 1._wp, zbetdo(ji,jj,jk), zbetup(ji,jj+1,jk) )
640                      zbv = MIN( 1._wp, zbetup(ji,jj,jk), zbetdo(ji,jj+1,jk) )
641                      zcv =       ( 0.5  + SIGN( 0.5 , pbb(ji,jj,jk) ) )
642                      pbb(ji,jj,jk) = pbb(ji,jj,jk) * ( zcv * zav + ( 1._wp - zcv) * zbv )
643
644             ! monotonic flux in the k direction, i.e. pcc
645             ! -------------------------------------------
646                      za = MIN( 1., zbetdo(ji,jj,jk+1), zbetup(ji,jj,jk) )
647                      zb = MIN( 1., zbetup(ji,jj,jk+1), zbetdo(ji,jj,jk) )
648                      zc =       ( 0.5  + SIGN( 0.5 , pcc(ji,jj,jk+1) ) )
649                      pcc(ji,jj,jk+1) = pcc(ji,jj,jk+1) * ( zc * za + ( 1._wp - zc) * zb )
650                   END DO
651                END DO
652             END DO
653           endif
654        end subroutine
655#endif
656   END SUBROUTINE nonosc
657
658
659   SUBROUTINE interp_4th_cpt_org( pt_in, pt_out )
660      !!----------------------------------------------------------------------
661      !!                  ***  ROUTINE interp_4th_cpt_org  ***
662      !!
663      !! **  Purpose :   Compute the interpolation of tracer at w-point
664      !!
665      !! **  Method  :   4th order compact interpolation
666      !!----------------------------------------------------------------------
667      REAL(wp),DIMENSION(jpi,jpj,jpk), INTENT(in   ) ::   pt_in    ! now tracer fields
668      REAL(wp),DIMENSION(jpi,jpj,jpk), INTENT(  out) ::   pt_out   ! now tracer field interpolated at w-pts
669      !
670      INTEGER :: ji, jj, jk   ! dummy loop integers
671      REAL(wp),DIMENSION(jpi,jpj,jpk) :: zwd, zwi, zws, zwrm, zwt
672      !!----------------------------------------------------------------------
673     
674      DO jk = 3, jpkm1        !==  build the three diagonal matrix  ==!
675         DO jj = 1, jpj
676            DO ji = 1, jpi
677               zwd (ji,jj,jk) = 4._wp
678               zwi (ji,jj,jk) = 1._wp
679               zws (ji,jj,jk) = 1._wp
680               zwrm(ji,jj,jk) = 3._wp * ( pt_in(ji,jj,jk-1) + pt_in(ji,jj,jk) )
681               !
682               IF( tmask(ji,jj,jk+1) == 0._wp) THEN   ! Switch to second order centered at bottom
683                  zwd (ji,jj,jk) = 1._wp
684                  zwi (ji,jj,jk) = 0._wp
685                  zws (ji,jj,jk) = 0._wp
686                  zwrm(ji,jj,jk) = 0.5 * ( pt_in(ji,jj,jk-1) + pt_in(ji,jj,jk) )   
687               ENDIF
688            END DO
689         END DO
690      END DO
691      !
692      jk = 2                                          ! Switch to second order centered at top
693      DO jj = 1, jpj
694         DO ji = 1, jpi
695            zwd (ji,jj,jk) = 1._wp
696            zwi (ji,jj,jk) = 0._wp
697            zws (ji,jj,jk) = 0._wp
698            zwrm(ji,jj,jk) = 0.5 * ( pt_in(ji,jj,jk-1) + pt_in(ji,jj,jk) )
699         END DO
700      END DO   
701      !
702      !                       !==  tridiagonal solve  ==!
703      DO jj = 1, jpj                ! first recurrence
704         DO ji = 1, jpi
705            zwt(ji,jj,2) = zwd(ji,jj,2)
706         END DO
707      END DO
708      DO jk = 3, jpkm1
709         DO jj = 1, jpj
710            DO ji = 1, jpi
711               zwt(ji,jj,jk) = zwd(ji,jj,jk) - zwi(ji,jj,jk) * zws(ji,jj,jk-1) /zwt(ji,jj,jk-1)
712            END DO
713         END DO
714      END DO
715      !
716      DO jj = 1, jpj                ! second recurrence:    Zk = Yk - Ik / Tk-1  Zk-1
717         DO ji = 1, jpi
718            pt_out(ji,jj,2) = zwrm(ji,jj,2)
719         END DO
720      END DO
721      DO jk = 3, jpkm1
722         DO jj = 1, jpj
723            DO ji = 1, jpi
724               pt_out(ji,jj,jk) = zwrm(ji,jj,jk) - zwi(ji,jj,jk) / zwt(ji,jj,jk-1) *pt_out(ji,jj,jk-1)             
725            END DO
726         END DO
727      END DO
728
729      DO jj = 1, jpj                ! third recurrence: Xk = (Zk - Sk Xk+1 ) / Tk
730         DO ji = 1, jpi
731            pt_out(ji,jj,jpkm1) = pt_out(ji,jj,jpkm1) / zwt(ji,jj,jpkm1)
732         END DO
733      END DO
734      DO jk = jpk-2, 2, -1
735         DO jj = 1, jpj
736            DO ji = 1, jpi
737               pt_out(ji,jj,jk) = ( pt_out(ji,jj,jk) - zws(ji,jj,jk) * pt_out(ji,jj,jk+1) ) / zwt(ji,jj,jk)
738            END DO
739         END DO
740      END DO
741      !   
742   END SUBROUTINE interp_4th_cpt_org
743   
744
745   SUBROUTINE interp_4th_cpt( pt_in, pt_out )
746      !!----------------------------------------------------------------------
747      !!                  ***  ROUTINE interp_4th_cpt  ***
748      !!
749      !! **  Purpose :   Compute the interpolation of tracer at w-point
750      !!
751      !! **  Method  :   4th order compact interpolation
752      !!----------------------------------------------------------------------
753      REAL(wp),DIMENSION(jpi,jpj,jpk), INTENT(in   ) ::   pt_in    ! field at t-point
754      REAL(wp),DIMENSION(jpi,jpj,jpk), INTENT(  out) ::   pt_out   ! field interpolated at w-point
755      !
756      INTEGER ::   ji, jj, jk   ! dummy loop integers
757      INTEGER ::   ikt, ikb     ! local integers
758      REAL(wp),DIMENSION(jpi,jpj,jpk) :: zwd, zwi, zws, zwrm, zwt
759      !!----------------------------------------------------------------------
760      !
761      !                      !==  build the three diagonal matrix & the RHS  ==!
762      !
763      DO jk = 3, jpkm1                 ! interior (from jk=3 to jpk-1)
764         DO jj = 2, jpjm1
765            DO ji = fs_2, fs_jpim1
766               zwd (ji,jj,jk) = 3._wp * wmask(ji,jj,jk) + 1._wp                 !       diagonal
767               zwi (ji,jj,jk) =         wmask(ji,jj,jk)                         ! lower diagonal
768               zws (ji,jj,jk) =         wmask(ji,jj,jk)                         ! upper diagonal
769               zwrm(ji,jj,jk) = 3._wp * wmask(ji,jj,jk)                     &   ! RHS
770                  &           *       ( pt_in(ji,jj,jk) + pt_in(ji,jj,jk-1) )
771            END DO
772         END DO
773      END DO
774      !
775!!gm
776!      SELECT CASE( kbc )               !* boundary condition
777!      CASE( np_NH   )   ! Neumann homogeneous at top & bottom
778!      CASE( np_CEN2 )   ! 2nd order centered  at top & bottom
779!      END SELECT
780!!gm 
781      !
782      DO jj = 2, jpjm1                 ! 2nd order centered at top & bottom
783         DO ji = fs_2, fs_jpim1
784            ikt = mikt(ji,jj) + 1            ! w-point below the 1st  wet point
785            ikb = mbkt(ji,jj)                !     -   above the last wet point
786            !
787            zwd (ji,jj,ikt) = 1._wp          ! top
788            zwi (ji,jj,ikt) = 0._wp
789            zws (ji,jj,ikt) = 0._wp
790            zwrm(ji,jj,ikt) = 0.5_wp * ( pt_in(ji,jj,ikt-1) + pt_in(ji,jj,ikt) )
791            !
792            zwd (ji,jj,ikb) = 1._wp          ! bottom
793            zwi (ji,jj,ikb) = 0._wp
794            zws (ji,jj,ikb) = 0._wp
795            zwrm(ji,jj,ikb) = 0.5_wp * ( pt_in(ji,jj,ikb-1) + pt_in(ji,jj,ikb) )           
796         END DO
797      END DO   
798      !
799      !                       !==  tridiagonal solver  ==!
800      !
801      DO jj = 2, jpjm1              !* 1st recurrence:   Tk = Dk - Ik Sk-1 / Tk-1
802         DO ji = fs_2, fs_jpim1
803            zwt(ji,jj,2) = zwd(ji,jj,2)
804         END DO
805      END DO
806      DO jk = 3, jpkm1
807         DO jj = 2, jpjm1
808            DO ji = fs_2, fs_jpim1
809               zwt(ji,jj,jk) = zwd(ji,jj,jk) - zwi(ji,jj,jk) * zws(ji,jj,jk-1) /zwt(ji,jj,jk-1)
810            END DO
811         END DO
812      END DO
813      !
814      DO jj = 2, jpjm1              !* 2nd recurrence:    Zk = Yk - Ik / Tk-1  Zk-1
815         DO ji = fs_2, fs_jpim1
816            pt_out(ji,jj,2) = zwrm(ji,jj,2)
817         END DO
818      END DO
819      DO jk = 3, jpkm1
820         DO jj = 2, jpjm1
821            DO ji = fs_2, fs_jpim1
822               pt_out(ji,jj,jk) = zwrm(ji,jj,jk) - zwi(ji,jj,jk) / zwt(ji,jj,jk-1) *pt_out(ji,jj,jk-1)             
823            END DO
824         END DO
825      END DO
826
827      DO jj = 2, jpjm1              !* 3d recurrence:    Xk = (Zk - Sk Xk+1 ) / Tk
828         DO ji = fs_2, fs_jpim1
829            pt_out(ji,jj,jpkm1) = pt_out(ji,jj,jpkm1) / zwt(ji,jj,jpkm1)
830         END DO
831      END DO
832      DO jk = jpk-2, 2, -1
833         DO jj = 2, jpjm1
834            DO ji = fs_2, fs_jpim1
835               pt_out(ji,jj,jk) = ( pt_out(ji,jj,jk) - zws(ji,jj,jk) * pt_out(ji,jj,jk+1) ) / zwt(ji,jj,jk)
836            END DO
837         END DO
838      END DO
839      !   
840   END SUBROUTINE interp_4th_cpt
841
842
843   SUBROUTINE tridia_solver( pD, pU, pL, pRHS, pt_out , klev )
844      !!----------------------------------------------------------------------
845      !!                  ***  ROUTINE tridia_solver  ***
846      !!
847      !! **  Purpose :   solve a symmetric 3diagonal system
848      !!
849      !! **  Method  :   solve M.t_out = RHS(t)  where M is a tri diagonal matrix ( jpk*jpk )
850      !!     
851      !!             ( D_1 U_1  0   0   0  )( t_1 )   ( RHS_1 )
852      !!             ( L_2 D_2 U_2  0   0  )( t_2 )   ( RHS_2 )
853      !!             (  0  L_3 D_3 U_3  0  )( t_3 ) = ( RHS_3 )
854      !!             (        ...          )( ... )   ( ...  )
855      !!             (  0   0   0  L_k D_k )( t_k )   ( RHS_k )
856      !!     
857      !!        M is decomposed in the product of an upper and lower triangular matrix.
858      !!        The tri-diagonals matrix is given as input 3D arrays:   pD, pU, pL
859      !!        (i.e. the Diagonal, the Upper diagonal, and the Lower diagonal).
860      !!        The solution is pta.
861      !!        The 3d array zwt is used as a work space array.
862      !!----------------------------------------------------------------------
863      REAL(wp),DIMENSION(:,:,:), INTENT(in   ) ::   pD, pU, PL    ! 3-diagonal matrix
864      REAL(wp),DIMENSION(:,:,:), INTENT(in   ) ::   pRHS          ! Right-Hand-Side
865      REAL(wp),DIMENSION(:,:,:), INTENT(  out) ::   pt_out        !!gm field at level=F(klev)
866      INTEGER                  , INTENT(in   ) ::   klev          ! =1 pt_out at w-level
867      !                                                           ! =0 pt at t-level
868      INTEGER ::   ji, jj, jk   ! dummy loop integers
869      INTEGER ::   kstart       ! local indices
870      REAL(wp),DIMENSION(jpi,jpj,jpk) ::   zwt   ! 3D work array
871      !!----------------------------------------------------------------------
872      !
873      kstart =  1  + klev
874      !
875      DO jj = 2, jpjm1              !* 1st recurrence:   Tk = Dk - Ik Sk-1 / Tk-1
876         DO ji = fs_2, fs_jpim1
877            zwt(ji,jj,kstart) = pD(ji,jj,kstart)
878         END DO
879      END DO
880      DO jk = kstart+1, jpkm1
881         DO jj = 2, jpjm1
882            DO ji = fs_2, fs_jpim1
883               zwt(ji,jj,jk) = pD(ji,jj,jk) - pL(ji,jj,jk) * pU(ji,jj,jk-1) /zwt(ji,jj,jk-1)
884            END DO
885         END DO
886      END DO
887      !
888      DO jj = 2, jpjm1              !* 2nd recurrence:    Zk = Yk - Ik / Tk-1  Zk-1
889         DO ji = fs_2, fs_jpim1
890            pt_out(ji,jj,kstart) = pRHS(ji,jj,kstart)
891         END DO
892      END DO
893      DO jk = kstart+1, jpkm1
894         DO jj = 2, jpjm1
895            DO ji = fs_2, fs_jpim1
896               pt_out(ji,jj,jk) = pRHS(ji,jj,jk) - pL(ji,jj,jk) / zwt(ji,jj,jk-1) *pt_out(ji,jj,jk-1)             
897            END DO
898         END DO
899      END DO
900
901      DO jj = 2, jpjm1              !* 3d recurrence:    Xk = (Zk - Sk Xk+1 ) / Tk
902         DO ji = fs_2, fs_jpim1
903            pt_out(ji,jj,jpkm1) = pt_out(ji,jj,jpkm1) / zwt(ji,jj,jpkm1)
904         END DO
905      END DO
906      DO jk = jpk-2, kstart, -1
907         DO jj = 2, jpjm1
908            DO ji = fs_2, fs_jpim1
909               pt_out(ji,jj,jk) = ( pt_out(ji,jj,jk) - pU(ji,jj,jk) * pt_out(ji,jj,jk+1) ) / zwt(ji,jj,jk)
910            END DO
911         END DO
912      END DO
913      !
914   END SUBROUTINE tridia_solver
915
916   !!======================================================================
917END MODULE traadv_fct
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.