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.
bdylib.F90 in NEMO/branches/2018/dev_r9838_ENHANCE04_RK3/src/OCE/BDY – NEMO

source: NEMO/branches/2018/dev_r9838_ENHANCE04_RK3/src/OCE/BDY/bdylib.F90 @ 9939

Last change on this file since 9939 was 9939, checked in by gm, 6 years ago

#1911 (ENHANCE-04): RK3 branche phased with MLF@9937 branche

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 26.5 KB
Line 
1MODULE bdylib
2   !!======================================================================
3   !!                       ***  MODULE  bdylib  ***
4   !! Unstructured Open Boundary Cond. :  Library module of generic boundary algorithms.
5   !!======================================================================
6   !! History :  3.6  !  2013     (D. Storkey)  original code
7   !!            4.0  !  2014     (T. Lovato)  Generalize OBC structure
8   !!----------------------------------------------------------------------
9   
10   !!----------------------------------------------------------------------
11   !!  bdy_frs        : Apply the Flow Relaxation Scheme (tracers)
12   !!  bdy_spe        : Apply a specified value (tracers)
13   !!  bdy_orl        : Apply Orlanski radiation (tracers)
14   !!  bdy_orlanski_2d:   2D      -        -         -
15   !!  bdy_orlanski_3d:   3D      -        -         -
16   !!  bdy_nmn        : Duplicate the value at open boundaries (zero gradient)
17   !!----------------------------------------------------------------------
18   USE oce            ! ocean dynamics and tracers
19   USE dom_oce        ! ocean space and time domain
20   USE bdy_oce        ! ocean open boundary conditions
21   USE phycst         ! physical constants
22   !
23   USE in_out_manager !
24   USE lbclnk         ! ocean lateral boundary conditions (or mpp link)
25
26   IMPLICIT NONE
27   PRIVATE
28
29   PUBLIC   bdy_frs, bdy_spe, bdy_nmn
30   PUBLIC   bdy_orl, bdy_orlanski_2d, bdy_orlanski_3d
31
32   !!----------------------------------------------------------------------
33   !! NEMO/OCE 4.0 , NEMO Consortium (2018)
34   !! $Id$
35   !! Software governed by the CeCILL licence (./LICENSE)
36   !!----------------------------------------------------------------------
37CONTAINS
38
39   SUBROUTINE bdy_frs( idx, pta, dta )
40      !!----------------------------------------------------------------------
41      !!                 ***  SUBROUTINE bdy_frs  ***
42      !!
43      !! ** Purpose : Apply the Flow Relaxation Scheme for tracers at open boundaries.
44      !!
45      !! Reference : Engedahl H., 1995, Tellus, 365-382.
46      !!----------------------------------------------------------------------
47      TYPE(OBC_INDEX),                     INTENT(in) ::   idx  ! OBC indices
48      REAL(wp), DIMENSION(:,:),            INTENT(in) ::   dta  ! OBC external data
49      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk), INTENT(inout) ::   pta  ! tracer trend
50      !!
51      REAL(wp) ::   zwgt           ! boundary weight
52      INTEGER  ::   ib, ik, igrd   ! dummy loop indices
53      INTEGER  ::   ii, ij         ! 2D addresses
54      !!----------------------------------------------------------------------
55      !
56      igrd = 1                       ! Everything is at T-points here
57      DO ib = 1, idx%nblen(igrd)
58         DO ik = 1, jpkm1
59            ii = idx%nbi(ib,igrd) 
60            ij = idx%nbj(ib,igrd)
61            zwgt = idx%nbw(ib,igrd)
62            pta(ii,ij,ik) = ( pta(ii,ij,ik) + zwgt * (dta(ib,ik) - pta(ii,ij,ik) ) ) * tmask(ii,ij,ik)
63         END DO
64      END DO
65      !
66   END SUBROUTINE bdy_frs
67
68
69   SUBROUTINE bdy_spe( idx, pta, dta )
70      !!----------------------------------------------------------------------
71      !!                 ***  SUBROUTINE bdy_spe  ***
72      !!
73      !! ** Purpose : Apply a specified value for tracers at open boundaries.
74      !!
75      !!----------------------------------------------------------------------
76      TYPE(OBC_INDEX),                     INTENT(in) ::   idx  ! OBC indices
77      REAL(wp), DIMENSION(:,:),            INTENT(in) ::   dta  ! OBC external data
78      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk), INTENT(inout) ::   pta  ! tracer trend
79      !!
80      REAL(wp) ::   zwgt           ! boundary weight
81      INTEGER  ::   ib, ik, igrd   ! dummy loop indices
82      INTEGER  ::   ii, ij         ! 2D addresses
83      !!----------------------------------------------------------------------
84      !
85      igrd = 1                       ! Everything is at T-points here
86      DO ib = 1, idx%nblenrim(igrd)
87         ii = idx%nbi(ib,igrd)
88         ij = idx%nbj(ib,igrd)
89         DO ik = 1, jpkm1
90            pta(ii,ij,ik) = dta(ib,ik) * tmask(ii,ij,ik)
91         END DO
92      END DO
93      !
94   END SUBROUTINE bdy_spe
95
96
97   SUBROUTINE bdy_orl( idx, ptb, pta, dta, ll_npo )
98      !!----------------------------------------------------------------------
99      !!                 ***  SUBROUTINE bdy_orl  ***
100      !!
101      !! ** Purpose : Apply Orlanski radiation for tracers at open boundaries.
102      !!              This is a wrapper routine for bdy_orlanski_3d below
103      !!
104      !!----------------------------------------------------------------------
105      TYPE(OBC_INDEX),                     INTENT(in) ::   idx  ! OBC indices
106      REAL(wp), DIMENSION(:,:),            INTENT(in) ::   dta  ! OBC external data
107      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk), INTENT(inout) ::   ptb  ! before tracer field
108      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk), INTENT(inout) ::   pta  ! tracer trend
109      LOGICAL,                             INTENT(in) ::   ll_npo  ! switch for NPO version
110      !!
111      INTEGER  ::   igrd                                    ! grid index
112      !!----------------------------------------------------------------------
113      !
114      igrd = 1                       ! Everything is at T-points here
115      !
116      CALL bdy_orlanski_3d( idx, igrd, ptb(:,:,:), pta(:,:,:), dta, ll_npo )
117      !
118   END SUBROUTINE bdy_orl
119
120
121   SUBROUTINE bdy_orlanski_2d( idx, igrd, phib, phia, phi_ext, ll_npo )
122      !!----------------------------------------------------------------------
123      !!                 ***  SUBROUTINE bdy_orlanski_2d  ***
124      !!             
125      !!              - Apply Orlanski radiation condition adaptively to 2D fields:
126      !!                  - radiation plus weak nudging at outflow points
127      !!                  - no radiation and strong nudging at inflow points
128      !!
129      !!
130      !! References:  Marchesiello, McWilliams and Shchepetkin, Ocean Modelling vol. 3 (2001)   
131      !!----------------------------------------------------------------------
132      TYPE(OBC_INDEX),          INTENT(in   ) ::   idx      ! BDY indices
133      INTEGER ,                 INTENT(in   ) ::   igrd     ! grid index
134      REAL(wp), DIMENSION(:,:), INTENT(in   ) ::   phib     ! model before 2D field
135      REAL(wp), DIMENSION(:,:), INTENT(inout) ::   phia     ! model after 2D field (to be updated)
136      REAL(wp), DIMENSION(:)  , INTENT(in   ) ::   phi_ext  ! external forcing data
137      LOGICAL ,                 INTENT(in   ) ::   ll_npo   ! switch for NPO version
138      !
139      INTEGER  ::   jb                                     ! dummy loop indices
140      INTEGER  ::   ii, ij, iibm1, iibm2, ijbm1, ijbm2     ! 2D addresses
141      INTEGER  ::   iijm1, iijp1, ijjm1, ijjp1             ! 2D addresses
142      INTEGER  ::   iibm1jp1, iibm1jm1, ijbm1jp1, ijbm1jm1 ! 2D addresses
143      INTEGER  ::   ii_offset, ij_offset                   ! offsets for mask indices
144      INTEGER  ::   flagu, flagv                           ! short cuts
145      REAL(wp) ::   zmask_x, zmask_y1, zmask_y2
146      REAL(wp) ::   zex1, zex2, zey, zey1, zey2
147      REAL(wp) ::   zdt, zdx, zdy, znor2, zrx, zry         ! intermediate calculations
148      REAL(wp) ::   zout, zwgt, zdy_centred
149      REAL(wp) ::   zdy_1, zdy_2, zsign_ups
150      REAL(wp), PARAMETER :: zepsilon = 1.e-30                 ! local small value
151      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:)          :: pmask      ! land/sea mask for field
152      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:)          :: pmask_xdif ! land/sea mask for x-derivatives
153      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:)          :: pmask_ydif ! land/sea mask for y-derivatives
154      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:)          :: pe_xdif    ! scale factors for x-derivatives
155      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:)          :: pe_ydif    ! scale factors for y-derivatives
156      !!----------------------------------------------------------------------
157      !
158      ! ----------------------------------!
159      ! Orlanski boundary conditions     :!
160      ! ----------------------------------!
161     
162      SELECT CASE(igrd)
163         CASE(1)
164            pmask      => tmask(:,:,1)
165            pmask_xdif => umask(:,:,1)
166            pmask_ydif => vmask(:,:,1)
167            pe_xdif    => e1u(:,:)
168            pe_ydif    => e2v(:,:)
169            ii_offset = 0
170            ij_offset = 0
171         CASE(2)
172            pmask      => umask(:,:,1)
173            pmask_xdif => tmask(:,:,1)
174            pmask_ydif => fmask(:,:,1)
175            pe_xdif    => e1t(:,:)
176            pe_ydif    => e2f(:,:)
177            ii_offset = 1
178            ij_offset = 0
179         CASE(3)
180            pmask      => vmask(:,:,1)
181            pmask_xdif => fmask(:,:,1)
182            pmask_ydif => tmask(:,:,1)
183            pe_xdif    => e1f(:,:)
184            pe_ydif    => e2t(:,:)
185            ii_offset = 0
186            ij_offset = 1
187         CASE DEFAULT ;   CALL ctl_stop( 'unrecognised value for igrd in bdy_orlanksi_2d' )
188      END SELECT
189      !
190      DO jb = 1, idx%nblenrim(igrd)
191         ii  = idx%nbi(jb,igrd)
192         ij  = idx%nbj(jb,igrd) 
193         flagu = int( idx%flagu(jb,igrd) )
194         flagv = int( idx%flagv(jb,igrd) )
195         !
196         ! Calculate positions of b-1 and b-2 points for this rim point
197         ! also (b-1,j-1) and (b-1,j+1) points
198         iibm1 = ii + flagu ; iibm2 = ii + 2*flagu 
199         ijbm1 = ij + flagv ; ijbm2 = ij + 2*flagv
200          !
201         iijm1 = ii - abs(flagv) ; iijp1 = ii + abs(flagv) 
202         ijjm1 = ij - abs(flagu) ; ijjp1 = ij + abs(flagu)
203         !
204         iibm1jm1 = ii + flagu - abs(flagv) ; iibm1jp1 = ii + flagu + abs(flagv) 
205         ijbm1jm1 = ij + flagv - abs(flagu) ; ijbm1jp1 = ij + flagv + abs(flagu) 
206         !
207         ! Calculate scale factors for calculation of spatial derivatives.       
208         zex1 = ( abs(iibm1-iibm2) * pe_xdif(iibm1+ii_offset,ijbm1          )         &
209        &       + abs(ijbm1-ijbm2) * pe_ydif(iibm1          ,ijbm1+ij_offset) ) 
210         zex2 = ( abs(iibm1-iibm2) * pe_xdif(iibm2+ii_offset,ijbm2          )         &
211        &       + abs(ijbm1-ijbm2) * pe_ydif(iibm2          ,ijbm2+ij_offset) ) 
212         zey1 = ( (iibm1-iibm1jm1) * pe_xdif(iibm1jm1+ii_offset,ijbm1jm1          )  & 
213        &      +  (ijbm1-ijbm1jm1) * pe_ydif(iibm1jm1          ,ijbm1jm1+ij_offset) ) 
214         zey2 = ( (iibm1jp1-iibm1) * pe_xdif(iibm1+ii_offset,ijbm1)                  &
215        &      +  (ijbm1jp1-ijbm1) * pe_ydif(iibm1          ,ijbm1+ij_offset) ) 
216         ! make sure scale factors are nonzero
217         if( zey1 .lt. rsmall ) zey1 = zey2
218         if( zey2 .lt. rsmall ) zey2 = zey1
219         zex1 = max(zex1,rsmall); zex2 = max(zex2,rsmall)
220         zey1 = max(zey1,rsmall); zey2 = max(zey2,rsmall); 
221         !
222         ! Calculate masks for calculation of spatial derivatives.       
223         zmask_x = ( abs(iibm1-iibm2) * pmask_xdif(iibm2+ii_offset,ijbm2          )         &
224        &          + abs(ijbm1-ijbm2) * pmask_ydif(iibm2          ,ijbm2+ij_offset) ) 
225         zmask_y1 = ( (iibm1-iibm1jm1) * pmask_xdif(iibm1jm1+ii_offset,ijbm1jm1          )  & 
226        &          +  (ijbm1-ijbm1jm1) * pmask_ydif(iibm1jm1          ,ijbm1jm1+ij_offset) ) 
227         zmask_y2 = ( (iibm1jp1-iibm1) * pmask_xdif(iibm1+ii_offset,ijbm1)                  &
228        &          +  (ijbm1jp1-ijbm1) * pmask_ydif(iibm1          ,ijbm1+ij_offset) ) 
229
230         ! Calculation of terms required for both versions of the scheme.
231         ! Mask derivatives to ensure correct land boundary conditions for each variable.
232         ! Centred derivative is calculated as average of "left" and "right" derivatives for
233         ! this reason.
234         ! Note no rdt factor in expression for zdt because it cancels in the expressions for
235         ! zrx and zry.
236         zdt =     phia(iibm1,ijbm1) - phib(iibm1,ijbm1)
237         zdx = ( ( phia(iibm1,ijbm1) - phia(iibm2,ijbm2) ) / zex2 ) * zmask_x 
238         zdy_1 = ( ( phib(iibm1   ,ijbm1   ) - phib(iibm1jm1,ijbm1jm1) ) / zey1 ) * zmask_y1   
239         zdy_2 = ( ( phib(iibm1jp1,ijbm1jp1) - phib(iibm1   ,ijbm1)    ) / zey2 ) * zmask_y2 
240         zdy_centred = 0.5 * ( zdy_1 + zdy_2 )
241!!$         zdy_centred = phib(iibm1jp1,ijbm1jp1) - phib(iibm1jm1,ijbm1jm1)
242         ! upstream differencing for tangential derivatives
243         zsign_ups = sign( 1., zdt * zdy_centred )
244         zsign_ups = 0.5*( zsign_ups + abs(zsign_ups) )
245         zdy = zsign_ups * zdy_1 + (1. - zsign_ups) * zdy_2
246         znor2 = zdx * zdx + zdy * zdy
247         znor2 = max(znor2,zepsilon)
248         !
249         zrx = zdt * zdx / ( zex1 * znor2 ) 
250!!$         zrx = min(zrx,2.0_wp)
251         zout = sign( 1., zrx )
252         zout = 0.5*( zout + abs(zout) )
253         zwgt = rDt*( (1.-zout) * idx%nbd(jb,igrd) + zout * idx%nbdout(jb,igrd) )
254         ! only apply radiation on outflow points
255         if( ll_npo ) then     !! NPO version !!
256            phia(ii,ij) = (1.-zout) * ( phib(ii,ij) + zwgt * ( phi_ext(jb) - phib(ii,ij) ) )        &
257           &            + zout      * ( phib(ii,ij) + zrx*phia(iibm1,ijbm1)                         &
258           &                            + zwgt * ( phi_ext(jb) - phib(ii,ij) ) ) / ( 1. + zrx ) 
259         else                  !! full oblique radiation !!
260            zsign_ups = sign( 1., zdt * zdy )
261            zsign_ups = 0.5*( zsign_ups + abs(zsign_ups) )
262            zey = zsign_ups * zey1 + (1.-zsign_ups) * zey2 
263            zry = zdt * zdy / ( zey * znor2 ) 
264            phia(ii,ij) = (1.-zout) * ( phib(ii,ij) + zwgt * ( phi_ext(jb) - phib(ii,ij) ) )        &
265           &            + zout      * ( phib(ii,ij) + zrx*phia(iibm1,ijbm1)                         &
266           &                    - zsign_ups      * zry * ( phib(ii   ,ij   ) - phib(iijm1,ijjm1 ) ) &
267           &                    - (1.-zsign_ups) * zry * ( phib(iijp1,ijjp1) - phib(ii   ,ij    ) ) &
268           &                    + zwgt * ( phi_ext(jb) - phib(ii,ij) ) ) / ( 1. + zrx ) 
269         end if
270         phia(ii,ij) = phia(ii,ij) * pmask(ii,ij)
271      END DO
272      !
273   END SUBROUTINE bdy_orlanski_2d
274
275
276   SUBROUTINE bdy_orlanski_3d( idx, igrd, phib, phia, phi_ext, ll_npo )
277      !!----------------------------------------------------------------------
278      !!                 ***  SUBROUTINE bdy_orlanski_3d  ***
279      !!             
280      !!              - Apply Orlanski radiation condition adaptively to 3D fields:
281      !!                  - radiation plus weak nudging at outflow points
282      !!                  - no radiation and strong nudging at inflow points
283      !!
284      !!
285      !! References:  Marchesiello, McWilliams and Shchepetkin, Ocean Modelling vol. 3 (2001)   
286      !!----------------------------------------------------------------------
287      TYPE(OBC_INDEX),            INTENT(in   ) ::   idx      ! BDY indices
288      INTEGER ,                   INTENT(in   ) ::   igrd     ! grid index
289      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(in   ) ::   phib     ! model before 3D field
290      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(inout) ::   phia     ! model after 3D field (to be updated)
291      REAL(wp), DIMENSION(:,:)  , INTENT(in   ) ::   phi_ext  ! external forcing data
292      LOGICAL ,                   INTENT(in   ) ::   ll_npo   ! switch for NPO version
293      !
294      INTEGER  ::   jb, jk                                 ! dummy loop indices
295      INTEGER  ::   ii, ij, iibm1, iibm2, ijbm1, ijbm2     ! 2D addresses
296      INTEGER  ::   iijm1, iijp1, ijjm1, ijjp1             ! 2D addresses
297      INTEGER  ::   iibm1jp1, iibm1jm1, ijbm1jp1, ijbm1jm1 ! 2D addresses
298      INTEGER  ::   ii_offset, ij_offset                   ! offsets for mask indices
299      INTEGER  ::   flagu, flagv                           ! short cuts
300      REAL(wp) ::   zmask_x, zmask_y1, zmask_y2
301      REAL(wp) ::   zex1, zex2, zey, zey1, zey2
302      REAL(wp) ::   zdt, zdx, zdy, znor2, zrx, zry         ! intermediate calculations
303      REAL(wp) ::   zout, zwgt, zdy_centred
304      REAL(wp) ::   zdy_1, zdy_2,  zsign_ups
305      REAL(wp), PARAMETER :: zepsilon = 1.e-30                 ! local small value
306      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:,:)        :: pmask      ! land/sea mask for field
307      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:,:)        :: pmask_xdif ! land/sea mask for x-derivatives
308      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:,:)        :: pmask_ydif ! land/sea mask for y-derivatives
309      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:)          :: pe_xdif    ! scale factors for x-derivatives
310      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:)          :: pe_ydif    ! scale factors for y-derivatives
311      !!----------------------------------------------------------------------
312      !
313      ! ----------------------------------!
314      ! Orlanski boundary conditions     :!
315      ! ----------------------------------!
316      !
317      SELECT CASE(igrd)
318         CASE(1)
319            pmask      => tmask(:,:,:)
320            pmask_xdif => umask(:,:,:)
321            pmask_ydif => vmask(:,:,:)
322            pe_xdif    => e1u(:,:)
323            pe_ydif    => e2v(:,:)
324            ii_offset = 0
325            ij_offset = 0
326         CASE(2)
327            pmask      => umask(:,:,:)
328            pmask_xdif => tmask(:,:,:)
329            pmask_ydif => fmask(:,:,:)
330            pe_xdif    => e1t(:,:)
331            pe_ydif    => e2f(:,:)
332            ii_offset = 1
333            ij_offset = 0
334         CASE(3)
335            pmask      => vmask(:,:,:)
336            pmask_xdif => fmask(:,:,:)
337            pmask_ydif => tmask(:,:,:)
338            pe_xdif    => e1f(:,:)
339            pe_ydif    => e2t(:,:)
340            ii_offset = 0
341            ij_offset = 1
342         CASE DEFAULT ;   CALL ctl_stop( 'unrecognised value for igrd in bdy_orlanksi_2d' )
343      END SELECT
344
345      DO jk = 1, jpk
346         !           
347         DO jb = 1, idx%nblenrim(igrd)
348            ii  = idx%nbi(jb,igrd)
349            ij  = idx%nbj(jb,igrd) 
350            flagu = int( idx%flagu(jb,igrd) )
351            flagv = int( idx%flagv(jb,igrd) )
352            !
353            ! calculate positions of b-1 and b-2 points for this rim point
354            ! also (b-1,j-1) and (b-1,j+1) points
355            iibm1 = ii + flagu ; iibm2 = ii + 2*flagu 
356            ijbm1 = ij + flagv ; ijbm2 = ij + 2*flagv
357            !
358            iijm1 = ii - abs(flagv) ; iijp1 = ii + abs(flagv) 
359            ijjm1 = ij - abs(flagu) ; ijjp1 = ij + abs(flagu)
360            !
361            iibm1jm1 = ii + flagu - abs(flagv) ; iibm1jp1 = ii + flagu + abs(flagv) 
362            ijbm1jm1 = ij + flagv - abs(flagu) ; ijbm1jp1 = ij + flagv + abs(flagu) 
363            !
364            ! Calculate scale factors for calculation of spatial derivatives.       
365            zex1 = ( abs(iibm1-iibm2) * pe_xdif(iibm1+ii_offset,ijbm1          )         &
366           &       + abs(ijbm1-ijbm2) * pe_ydif(iibm1          ,ijbm1+ij_offset) ) 
367            zex2 = ( abs(iibm1-iibm2) * pe_xdif(iibm2+ii_offset,ijbm2          )         &
368           &       + abs(ijbm1-ijbm2) * pe_ydif(iibm2          ,ijbm2+ij_offset) ) 
369            zey1 = ( (iibm1-iibm1jm1) * pe_xdif(iibm1jm1+ii_offset,ijbm1jm1          )  & 
370           &      +  (ijbm1-ijbm1jm1) * pe_ydif(iibm1jm1          ,ijbm1jm1+ij_offset) ) 
371            zey2 = ( (iibm1jp1-iibm1) * pe_xdif(iibm1+ii_offset,ijbm1)                  &
372           &      +  (ijbm1jp1-ijbm1) * pe_ydif(iibm1          ,ijbm1+ij_offset) ) 
373            ! make sure scale factors are nonzero
374            if( zey1 .lt. rsmall ) zey1 = zey2
375            if( zey2 .lt. rsmall ) zey2 = zey1
376            zex1 = max(zex1,rsmall); zex2 = max(zex2,rsmall); 
377            zey1 = max(zey1,rsmall); zey2 = max(zey2,rsmall); 
378            !
379            ! Calculate masks for calculation of spatial derivatives.       
380            zmask_x = ( abs(iibm1-iibm2) * pmask_xdif(iibm2+ii_offset,ijbm2          ,jk)          &
381           &          + abs(ijbm1-ijbm2) * pmask_ydif(iibm2          ,ijbm2+ij_offset,jk) ) 
382            zmask_y1 = ( (iibm1-iibm1jm1) * pmask_xdif(iibm1jm1+ii_offset,ijbm1jm1          ,jk)   & 
383           &          +  (ijbm1-ijbm1jm1) * pmask_ydif(iibm1jm1          ,ijbm1jm1+ij_offset,jk) ) 
384            zmask_y2 = ( (iibm1jp1-iibm1) * pmask_xdif(iibm1+ii_offset,ijbm1          ,jk)         &
385           &          +  (ijbm1jp1-ijbm1) * pmask_ydif(iibm1          ,ijbm1+ij_offset,jk) ) 
386            !
387            ! Calculate normal (zrx) and tangential (zry) components of radiation velocities.
388            ! Mask derivatives to ensure correct land boundary conditions for each variable.
389            ! Centred derivative is calculated as average of "left" and "right" derivatives for
390            ! this reason.
391            zdt =     phia(iibm1,ijbm1,jk) - phib(iibm1,ijbm1,jk)
392            zdx = ( ( phia(iibm1,ijbm1,jk) - phia(iibm2,ijbm2,jk) ) / zex2 ) * zmask_x                 
393            zdy_1 = ( ( phib(iibm1   ,ijbm1   ,jk) - phib(iibm1jm1,ijbm1jm1,jk) ) / zey1 ) * zmask_y1 
394            zdy_2 = ( ( phib(iibm1jp1,ijbm1jp1,jk) - phib(iibm1   ,ijbm1   ,jk) ) / zey2 ) * zmask_y2     
395            zdy_centred = 0.5 * ( zdy_1 + zdy_2 )
396!!$            zdy_centred = phib(iibm1jp1,ijbm1jp1,jk) - phib(iibm1jm1,ijbm1jm1,jk)
397            ! upstream differencing for tangential derivatives
398            zsign_ups = sign( 1., zdt * zdy_centred )
399            zsign_ups = 0.5*( zsign_ups + abs(zsign_ups) )
400            zdy = zsign_ups * zdy_1 + (1. - zsign_ups) * zdy_2
401            znor2 = zdx * zdx + zdy * zdy
402            znor2 = max(znor2,zepsilon)
403            !
404            ! update boundary value:
405            zrx = zdt * zdx / ( zex1 * znor2 )
406!!$            zrx = min(zrx,2.0_wp)
407            zout = sign( 1., zrx )
408            zout = 0.5 * ( zout + abs(zout) )
409            zwgt = rDt * ( (1.-zout) * idx%nbd(jb,igrd) + zout * idx%nbdout(jb,igrd) )
410            ! only apply radiation on outflow points
411            if( ll_npo ) then     !! NPO version !!
412               phia(ii,ij,jk) = (1.-zout) * ( phib(ii,ij,jk) + zwgt * ( phi_ext(jb,jk) - phib(ii,ij,jk) ) ) &
413              &               + zout      * ( phib(ii,ij,jk) + zrx*phia(iibm1,ijbm1,jk)                     &
414              &                            + zwgt * ( phi_ext(jb,jk) - phib(ii,ij,jk) ) ) / ( 1. + zrx ) 
415            else                  !! full oblique radiation !!
416               zsign_ups = sign( 1., zdt * zdy )
417               zsign_ups = 0.5*( zsign_ups + abs(zsign_ups) )
418               zey = zsign_ups * zey1 + (1.-zsign_ups) * zey2 
419               zry = zdt * zdy / ( zey * znor2 ) 
420               phia(ii,ij,jk) = (1.-zout) * ( phib(ii,ij,jk) + zwgt * ( phi_ext(jb,jk) - phib(ii,ij,jk) ) )    &
421              &               + zout      * ( phib(ii,ij,jk) + zrx*phia(iibm1,ijbm1,jk)                        &
422              &                       - zsign_ups      * zry * ( phib(ii   ,ij   ,jk) - phib(iijm1,ijjm1,jk) ) &
423              &                       - (1.-zsign_ups) * zry * ( phib(iijp1,ijjp1,jk) - phib(ii   ,ij   ,jk) ) &
424              &                       + zwgt * ( phi_ext(jb,jk) - phib(ii,ij,jk) ) ) / ( 1. + zrx ) 
425            end if
426            phia(ii,ij,jk) = phia(ii,ij,jk) * pmask(ii,ij,jk)
427         END DO
428         !
429      END DO
430      !
431   END SUBROUTINE bdy_orlanski_3d
432
433
434   SUBROUTINE bdy_nmn( idx, igrd, phia )
435      !!----------------------------------------------------------------------
436      !!                 ***  SUBROUTINE bdy_nmn  ***
437      !!                   
438      !! ** Purpose : Duplicate the value at open boundaries, zero gradient.
439      !!
440      !!----------------------------------------------------------------------
441      INTEGER,                    INTENT(in)     ::   igrd     ! grid index
442      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(inout)  ::   phia     ! model after 3D field (to be updated)
443      TYPE(OBC_INDEX), INTENT(in) ::   idx  ! OBC indices
444      !!
445      REAL(wp) ::   zcoef, zcoef1, zcoef2
446      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:,:)        :: pmask      ! land/sea mask for field
447      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:)        :: bdypmask      ! land/sea mask for field
448      INTEGER  ::   ib, ik   ! dummy loop indices
449      INTEGER  ::   ii, ij, ip, jp   ! 2D addresses
450      !!----------------------------------------------------------------------
451      !
452      SELECT CASE(igrd)
453         CASE(1)
454            pmask => tmask(:,:,:)
455            bdypmask => bdytmask(:,:)
456         CASE(2)
457            pmask => umask(:,:,:)
458            bdypmask => bdyumask(:,:)
459         CASE(3)
460            pmask => vmask(:,:,:)
461            bdypmask => bdyvmask(:,:)
462         CASE DEFAULT ;   CALL ctl_stop( 'unrecognised value for igrd in bdy_nmn' )
463      END SELECT
464      DO ib = 1, idx%nblenrim(igrd)
465         ii = idx%nbi(ib,igrd)
466         ij = idx%nbj(ib,igrd)
467         DO ik = 1, jpkm1
468            ! search the sense of the gradient
469            zcoef1 = bdypmask(ii-1,ij  )*pmask(ii-1,ij,ik) +  bdypmask(ii+1,ij  )*pmask(ii+1,ij,ik)
470            zcoef2 = bdypmask(ii  ,ij-1)*pmask(ii,ij-1,ik) +  bdypmask(ii  ,ij+1)*pmask(ii,ij+1,ik)
471            IF ( nint(zcoef1+zcoef2) == 0) THEN
472               ! corner **** we probably only want to set the tangentail component for the dynamics here
473               zcoef = pmask(ii-1,ij,ik) + pmask(ii+1,ij,ik) +  pmask(ii,ij-1,ik) +  pmask(ii,ij+1,ik)
474               IF (zcoef > .5_wp) THEN ! Only set none isolated points.
475                 phia(ii,ij,ik) = phia(ii-1,ij  ,ik) * pmask(ii-1,ij  ,ik) + &
476                   &              phia(ii+1,ij  ,ik) * pmask(ii+1,ij  ,ik) + &
477                   &              phia(ii  ,ij-1,ik) * pmask(ii  ,ij-1,ik) + &
478                   &              phia(ii  ,ij+1,ik) * pmask(ii  ,ij+1,ik)
479                 phia(ii,ij,ik) = ( phia(ii,ij,ik) / zcoef ) * pmask(ii,ij,ik)
480               ELSE
481                 phia(ii,ij,ik) = phia(ii,ij  ,ik) * pmask(ii,ij  ,ik)
482               ENDIF
483            ELSEIF ( nint(zcoef1+zcoef2) == 2) THEN
484               ! oblique corner **** we probably only want to set the normal component for the dynamics here
485               zcoef = pmask(ii-1,ij,ik)*bdypmask(ii-1,ij  ) + pmask(ii+1,ij,ik)*bdypmask(ii+1,ij  ) + &
486                   &   pmask(ii,ij-1,ik)*bdypmask(ii,ij -1 ) +  pmask(ii,ij+1,ik)*bdypmask(ii,ij+1  )
487               phia(ii,ij,ik) = phia(ii-1,ij  ,ik) * pmask(ii-1,ij  ,ik)*bdypmask(ii-1,ij  ) + &
488                   &            phia(ii+1,ij  ,ik) * pmask(ii+1,ij  ,ik)*bdypmask(ii+1,ij  )  + &
489                   &            phia(ii  ,ij-1,ik) * pmask(ii  ,ij-1,ik)*bdypmask(ii,ij -1 ) + &
490                   &            phia(ii  ,ij+1,ik) * pmask(ii  ,ij+1,ik)*bdypmask(ii,ij+1  )
491 
492               phia(ii,ij,ik) = ( phia(ii,ij,ik) / MAX(1._wp, zcoef) ) * pmask(ii,ij,ik)
493            ELSE
494               ip = nint(bdypmask(ii+1,ij  )*pmask(ii+1,ij,ik) - bdypmask(ii-1,ij  )*pmask(ii-1,ij,ik))
495               jp = nint(bdypmask(ii  ,ij+1)*pmask(ii,ij+1,ik) - bdypmask(ii  ,ij-1)*pmask(ii,ij-1,ik))
496               phia(ii,ij,ik) = phia(ii+ip,ij+jp,ik) * pmask(ii+ip,ij+jp,ik)
497            ENDIF
498         END DO
499      END DO
500      !
501   END SUBROUTINE bdy_nmn
502
503   !!======================================================================
504END MODULE bdylib
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.