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traadv.F90 in NEMO/branches/2019/dev_r10721_KERNEL-02_Storkey_Coward_IMMERSE_first_steps/src/OCE/TRA – NEMO

source: NEMO/branches/2019/dev_r10721_KERNEL-02_Storkey_Coward_IMMERSE_first_steps/src/OCE/TRA/traadv.F90 @ 10998

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2019/dev_r10721_KERNEL-02_Storkey_Coward_IMMERSE_first_steps : DIA and stpctl.F90. Just testing in ORCA1 so far.

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RevLine 
[458]1MODULE traadv
2   !!==============================================================================
3   !!                       ***  MODULE  traadv  ***
4   !! Ocean active tracers:  advection trend
5   !!==============================================================================
[2528]6   !! History :  2.0  !  2005-11  (G. Madec)  Original code
7   !!            3.3  !  2010-09  (C. Ethe, G. Madec)  merge TRC-TRA + switch from velocity to transport
[5836]8   !!            3.6  !  2011-06  (G. Madec)  Addition of Mixed Layer Eddy parameterisation
9   !!            3.7  !  2014-05  (G. Madec)  Add 2nd/4th order cases for CEN and FCT schemes
10   !!             -   !  2014-12  (G. Madec) suppression of cross land advection option
[7646]11   !!            3.6  !  2015-06  (E. Clementi) Addition of Stokes drift in case of wave coupling
[458]12   !!----------------------------------------------------------------------
[503]13
14   !!----------------------------------------------------------------------
[5836]15   !!   tra_adv       : compute ocean tracer advection trend
[9019]16   !!   tra_adv_init  : control the different options of advection scheme
[458]17   !!----------------------------------------------------------------------
[5836]18   USE oce            ! ocean dynamics and active tracers
19   USE dom_oce        ! ocean space and time domain
20   USE domvvl         ! variable vertical scale factors
[9019]21   USE sbcwave        ! wave module
22   USE sbc_oce        ! surface boundary condition: ocean
[9531]23   USE traadv_cen     ! centered scheme            (tra_adv_cen  routine)
24   USE traadv_fct     ! FCT      scheme            (tra_adv_fct  routine)
25   USE traadv_mus     ! MUSCL    scheme            (tra_adv_mus  routine)
26   USE traadv_ubs     ! UBS      scheme            (tra_adv_ubs  routine)
27   USE traadv_qck     ! QUICKEST scheme            (tra_adv_qck  routine)
28   USE tramle         ! Mixed Layer Eddy transport (tra_mle_trp  routine)
29   USE ldftra         ! Eddy Induced transport     (ldf_eiv_trp  routine)
[5836]30   USE ldfslp         ! Lateral diffusion: slopes of neutral surfaces
[9019]31   USE trd_oce        ! trends: ocean variables
32   USE trdtra         ! trends manager: tracers
33   USE diaptr         ! Poleward heat transport
[5147]34   !
[5836]35   USE in_out_manager ! I/O manager
36   USE iom            ! I/O module
37   USE prtctl         ! Print control
38   USE lib_mpp        ! MPP library
39   USE timing         ! Timing
40
[458]41   IMPLICIT NONE
42   PRIVATE
43
[9019]44   PUBLIC   tra_adv        ! called by step.F90
45   PUBLIC   tra_adv_init   ! called by nemogcm.F90
[2715]46
[5836]47   !                            !!* Namelist namtra_adv *
[9526]48   LOGICAL ::   ln_traadv_OFF    ! no advection on T and S
[5836]49   LOGICAL ::   ln_traadv_cen    ! centered scheme flag
50   INTEGER ::      nn_cen_h, nn_cen_v   ! =2/4 : horizontal and vertical choices of the order of CEN scheme
51   LOGICAL ::   ln_traadv_fct    ! FCT scheme flag
52   INTEGER ::      nn_fct_h, nn_fct_v   ! =2/4 : horizontal and vertical choices of the order of FCT scheme
53   LOGICAL ::   ln_traadv_mus    ! MUSCL scheme flag
54   LOGICAL ::      ln_mus_ups           ! use upstream scheme in vivcinity of river mouths
55   LOGICAL ::   ln_traadv_ubs    ! UBS scheme flag
56   INTEGER ::      nn_ubs_v             ! =2/4 : vertical choice of the order of UBS scheme
57   LOGICAL ::   ln_traadv_qck    ! QUICKEST scheme flag
[458]58
[9019]59   INTEGER ::   nadv             ! choice of the type of advection scheme
60   !                             ! associated indices:
[5836]61   INTEGER, PARAMETER ::   np_NO_adv  = 0   ! no T-S advection
62   INTEGER, PARAMETER ::   np_CEN     = 1   ! 2nd/4th order centered scheme
63   INTEGER, PARAMETER ::   np_FCT     = 2   ! 2nd/4th order Flux Corrected Transport scheme
[9019]64   INTEGER, PARAMETER ::   np_MUS     = 3   ! MUSCL scheme
65   INTEGER, PARAMETER ::   np_UBS     = 4   ! 3rd order Upstream Biased Scheme
66   INTEGER, PARAMETER ::   np_QCK     = 5   ! QUICK scheme
[5836]67   
[458]68   !! * Substitutions
[503]69#  include "vectopt_loop_substitute.h90"
[458]70   !!----------------------------------------------------------------------
[9598]71   !! NEMO/OCE 4.0 , NEMO Consortium (2018)
[2528]72   !! $Id$
[10068]73   !! Software governed by the CeCILL license (see ./LICENSE)
[458]74   !!----------------------------------------------------------------------
75CONTAINS
76
[10880]77   SUBROUTINE tra_adv( kt, Kbb, Kmm, pts, Krhs )
[458]78      !!----------------------------------------------------------------------
79      !!                  ***  ROUTINE tra_adv  ***
80      !!
81      !! ** Purpose :   compute the ocean tracer advection trend.
82      !!
[10880]83      !! ** Method  : - Update (uu(:,:,:,Krhs),vv(:,:,:,Krhs)) with the advection term following nadv
[458]84      !!----------------------------------------------------------------------
[10880]85      INTEGER                                  , INTENT(in)    :: kt             ! ocean time-step index
86      INTEGER                                  , INTENT(in)    :: Kbb, Kmm, Krhs ! time level indices
87      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk,jpts,jpt), INTENT(inout) :: pts            ! active tracers and RHS of tracer equation
[2528]88      !
[7753]89      INTEGER ::   jk   ! dummy loop index
[10880]90      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk)        :: zuu, zvv, zww   ! 3D workspace
[9019]91      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::   ztrdt, ztrds
[458]92      !!----------------------------------------------------------------------
[2715]93      !
[9019]94      IF( ln_timing )   CALL timing_start('tra_adv')
[3294]95      !
[2528]96      !                                          ! set time step
[9531]97      IF( neuler == 0 .AND. kt == nit000 ) THEN   ;   r2dt =         rdt   ! at nit000             (Euler)
98      ELSEIF( kt <= nit000 + 1 )           THEN   ;   r2dt = 2._wp * rdt   ! at nit000 or nit000+1 (Leapfrog)
[458]99      ENDIF
[2528]100      !
[5836]101      !                                         !==  effective transport  ==!
[10880]102      zuu(:,:,jpk) = 0._wp
103      zvv(:,:,jpk) = 0._wp
104      zww(:,:,jpk) = 0._wp
[7646]105      IF( ln_wave .AND. ln_sdw )  THEN
106         DO jk = 1, jpkm1                                                       ! eulerian transport + Stokes Drift
[10880]107            zuu(:,:,jk) = e2u  (:,:) * e3u(:,:,jk,Kmm) * ( uu(:,:,jk,Kmm) + usd(:,:,jk) )
108            zvv(:,:,jk) = e1v  (:,:) * e3v(:,:,jk,Kmm) * ( vv(:,:,jk,Kmm) + vsd(:,:,jk) )
109            zww(:,:,jk) = e1e2t(:,:)                 * ( ww(:,:,jk) + wsd(:,:,jk) )
[7646]110         END DO
111      ELSE
112         DO jk = 1, jpkm1
[10880]113            zuu(:,:,jk) = e2u  (:,:) * e3u(:,:,jk,Kmm) * uu(:,:,jk,Kmm)               ! eulerian transport only
114            zvv(:,:,jk) = e1v  (:,:) * e3v(:,:,jk,Kmm) * vv(:,:,jk,Kmm)
115            zww(:,:,jk) = e1e2t(:,:)                 * ww(:,:,jk)
[7646]116         END DO
117      ENDIF
[4292]118      !
[5836]119      IF( ln_vvl_ztilde .OR. ln_vvl_layer ) THEN                                ! add z-tilde and/or vvl corrections
[10880]120         zuu(:,:,:) = zuu(:,:,:) + un_td(:,:,:)
121         zvv(:,:,:) = zvv(:,:,:) + vn_td(:,:,:)
[4292]122      ENDIF
123      !
[10880]124      zuu(:,:,jpk) = 0._wp                                                      ! no transport trough the bottom
125      zvv(:,:,jpk) = 0._wp
126      zww(:,:,jpk) = 0._wp
[2528]127      !
[5836]128      IF( ln_ldfeiv .AND. .NOT. ln_traldf_triad )   &
[10946]129         &              CALL ldf_eiv_trp( kt, nit000, zuu, zvv, zww, 'TRA', Kmm, Krhs )   ! add the eiv transport (if necessary)
[2528]130      !
[10954]131      IF( ln_mle    )   CALL tra_mle_trp( kt, nit000, zuu, zvv, zww, 'TRA', Kmm       )   ! add the mle transport (if necessary)
[5147]132      !
[10880]133      CALL iom_put( "uocetr_eff", zuu )                                        ! output effective transport     
134      CALL iom_put( "vocetr_eff", zvv )
135      CALL iom_put( "wocetr_eff", zww )
[5147]136      !
[5836]137!!gm ???
[10965]138      IF( ln_diaptr )   CALL dia_ptr( Kmm, zvv )                               ! diagnose the effective MSF
[5836]139!!gm ???
[5147]140      !
[7646]141      IF( l_trdtra )   THEN                    !* Save ta and sa trends
[9019]142         ALLOCATE( ztrdt(jpi,jpj,jpk), ztrds(jpi,jpj,jpk) )
[10880]143         ztrdt(:,:,:) = pts(:,:,:,jp_tem,Krhs)
144         ztrds(:,:,:) = pts(:,:,:,jp_sal,Krhs)
[7646]145      ENDIF
146      !
[5836]147      SELECT CASE ( nadv )                      !==  compute advection trend and add it to general trend  ==!
[503]148      !
[9019]149      CASE ( np_CEN )                                 ! Centered scheme : 2nd / 4th order
[10880]150         CALL tra_adv_cen    ( kt, nit000, 'TRA',         zuu, zvv, zww, Kmm, pts, jpts, Krhs, nn_cen_h, nn_cen_v )
[9019]151      CASE ( np_FCT )                                 ! FCT scheme      : 2nd / 4th order
[10880]152         CALL tra_adv_fct    ( kt, nit000, 'TRA', r2dt, zuu, zvv, zww, Kbb, Kmm, pts, jpts, Krhs, nn_fct_h, nn_fct_v )
[9019]153      CASE ( np_MUS )                                 ! MUSCL
[10880]154         CALL tra_adv_mus    ( kt, nit000, 'TRA', r2dt, zuu, zvv, zww, Kbb, Kmm, pts, jpts, Krhs, ln_mus_ups ) 
[9019]155      CASE ( np_UBS )                                 ! UBS
[10880]156         CALL tra_adv_ubs    ( kt, nit000, 'TRA', r2dt, zuu, zvv, zww, Kbb, Kmm, pts, jpts, Krhs, nn_ubs_v   )
[9019]157      CASE ( np_QCK )                                 ! QUICKEST
[10880]158         CALL tra_adv_qck    ( kt, nit000, 'TRA', r2dt, zuu, zvv, zww, Kbb, Kmm, pts, jpts, Krhs )
[5836]159      !
[458]160      END SELECT
[2528]161      !
[7646]162      IF( l_trdtra )   THEN                      ! save the advective trends for further diagnostics
163         DO jk = 1, jpkm1
[10880]164            ztrdt(:,:,jk) = pts(:,:,jk,jp_tem,Krhs) - ztrdt(:,:,jk)
165            ztrds(:,:,jk) = pts(:,:,jk,jp_sal,Krhs) - ztrds(:,:,jk)
[7646]166         END DO
[10946]167         CALL trd_tra( kt, Kmm, Krhs, 'TRA', jp_tem, jptra_totad, ztrdt )
168         CALL trd_tra( kt, Kmm, Krhs, 'TRA', jp_sal, jptra_totad, ztrds )
[9019]169         DEALLOCATE( ztrdt, ztrds )
[7646]170      ENDIF
171      !                                              ! print mean trends (used for debugging)
[10954]172      IF(ln_ctl)   CALL prt_ctl( tab3d_1=pts(:,:,:,jp_tem,Krhs), clinfo1=' adv  - Ta: ', mask1=tmask,               &
173         &                       tab3d_2=pts(:,:,:,jp_sal,Krhs), clinfo2=       ' Sa: ', mask2=tmask, clinfo3='tra' )
[503]174      !
[9019]175      IF( ln_timing )   CALL timing_stop( 'tra_adv' )
[2715]176      !
[458]177   END SUBROUTINE tra_adv
178
179
[2528]180   SUBROUTINE tra_adv_init
[458]181      !!---------------------------------------------------------------------
[2528]182      !!                  ***  ROUTINE tra_adv_init  ***
[458]183      !!               
[503]184      !! ** Purpose :   Control the consistency between namelist options for
185      !!              tracer advection schemes and set nadv
[458]186      !!----------------------------------------------------------------------
[5836]187      INTEGER ::   ioptio, ios   ! Local integers
188      !
[9526]189      NAMELIST/namtra_adv/ ln_traadv_OFF,                        &   ! No advection
[9019]190         &                 ln_traadv_cen , nn_cen_h, nn_cen_v,   &   ! CEN
191         &                 ln_traadv_fct , nn_fct_h, nn_fct_v,   &   ! FCT
192         &                 ln_traadv_mus , ln_mus_ups,           &   ! MUSCL
193         &                 ln_traadv_ubs ,           nn_ubs_v,   &   ! UBS
194         &                 ln_traadv_qck                             ! QCK
[458]195      !!----------------------------------------------------------------------
[5836]196      !
197      !                                !==  Namelist  ==!
198      REWIND( numnam_ref )                   ! Namelist namtra_adv in reference namelist : Tracer advection scheme
[4147]199      READ  ( numnam_ref, namtra_adv, IOSTAT = ios, ERR = 901)
[6140]200901   IF( ios /= 0 )   CALL ctl_nam ( ios , 'namtra_adv in reference namelist', lwp )
[5836]201      !
202      REWIND( numnam_cfg )                   ! Namelist namtra_adv in configuration namelist : Tracer advection scheme
[4147]203      READ  ( numnam_cfg, namtra_adv, IOSTAT = ios, ERR = 902 )
[9168]204902   IF( ios >  0 )   CALL ctl_nam ( ios , 'namtra_adv in configuration namelist', lwp )
[6140]205      IF(lwm) WRITE( numond, namtra_adv )
206      !
[5836]207      IF(lwp) THEN                           ! Namelist print
[458]208         WRITE(numout,*)
[2528]209         WRITE(numout,*) 'tra_adv_init : choice/control of the tracer advection scheme'
[9019]210         WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~~'
[1601]211         WRITE(numout,*) '   Namelist namtra_adv : chose a advection scheme for tracers'
[9526]212         WRITE(numout,*) '      No advection on T & S                     ln_traadv_OFF = ', ln_traadv_OFF
[5836]213         WRITE(numout,*) '      centered scheme                           ln_traadv_cen = ', ln_traadv_cen
214         WRITE(numout,*) '            horizontal 2nd/4th order               nn_cen_h   = ', nn_fct_h
215         WRITE(numout,*) '            vertical   2nd/4th order               nn_cen_v   = ', nn_fct_v
216         WRITE(numout,*) '      Flux Corrected Transport scheme           ln_traadv_fct = ', ln_traadv_fct
217         WRITE(numout,*) '            horizontal 2nd/4th order               nn_fct_h   = ', nn_fct_h
218         WRITE(numout,*) '            vertical   2nd/4th order               nn_fct_v   = ', nn_fct_v
219         WRITE(numout,*) '      MUSCL scheme                              ln_traadv_mus = ', ln_traadv_mus
220         WRITE(numout,*) '            + upstream scheme near river mouths    ln_mus_ups = ', ln_mus_ups
221         WRITE(numout,*) '      UBS scheme                                ln_traadv_ubs = ', ln_traadv_ubs
222         WRITE(numout,*) '            vertical   2nd/4th order               nn_ubs_v   = ', nn_ubs_v
223         WRITE(numout,*) '      QUICKEST scheme                           ln_traadv_qck = ', ln_traadv_qck
[2528]224      ENDIF
[6140]225      !
[9019]226      !                                !==  Parameter control & set nadv ==!
227      ioptio = 0                       
[9526]228      IF( ln_traadv_OFF ) THEN   ;   ioptio = ioptio + 1   ;   nadv = np_NO_adv   ;   ENDIF
229      IF( ln_traadv_cen ) THEN   ;   ioptio = ioptio + 1   ;   nadv = np_CEN      ;   ENDIF
230      IF( ln_traadv_fct ) THEN   ;   ioptio = ioptio + 1   ;   nadv = np_FCT      ;   ENDIF
231      IF( ln_traadv_mus ) THEN   ;   ioptio = ioptio + 1   ;   nadv = np_MUS      ;   ENDIF
232      IF( ln_traadv_ubs ) THEN   ;   ioptio = ioptio + 1   ;   nadv = np_UBS      ;   ENDIF
233      IF( ln_traadv_qck ) THEN   ;   ioptio = ioptio + 1   ;   nadv = np_QCK      ;   ENDIF
[5836]234      !
[9019]235      IF( ioptio /= 1 )   CALL ctl_stop( 'tra_adv_init: Choose ONE advection option in namelist namtra_adv' )
[5836]236      !
237      IF( ln_traadv_cen .AND. ( nn_cen_h /= 2 .AND. nn_cen_h /= 4 )   &          ! Centered
238                        .AND. ( nn_cen_v /= 2 .AND. nn_cen_v /= 4 )   ) THEN
239        CALL ctl_stop( 'tra_adv_init: CEN scheme, choose 2nd or 4th order' )
240      ENDIF
241      IF( ln_traadv_fct .AND. ( nn_fct_h /= 2 .AND. nn_fct_h /= 4 )   &          ! FCT
242                        .AND. ( nn_fct_v /= 2 .AND. nn_fct_v /= 4 )   ) THEN
243        CALL ctl_stop( 'tra_adv_init: FCT scheme, choose 2nd or 4th order' )
244      ENDIF
245      IF( ln_traadv_ubs .AND. ( nn_ubs_v /= 2 .AND. nn_ubs_v /= 4 )   ) THEN     ! UBS
246        CALL ctl_stop( 'tra_adv_init: UBS scheme, choose 2nd or 4th order' )
247      ENDIF
248      IF( ln_traadv_ubs .AND. nn_ubs_v == 4 ) THEN
249         CALL ctl_warn( 'tra_adv_init: UBS scheme, only 2nd FCT scheme available on the vertical. It will be used' )
250      ENDIF
251      IF( ln_isfcav ) THEN                                                       ! ice-shelf cavities
[6140]252         IF(  ln_traadv_cen .AND. nn_cen_v == 4    .OR.   &                            ! NO 4th order with ISF
253            & ln_traadv_fct .AND. nn_fct_v == 4   )   CALL ctl_stop( 'tra_adv_init: 4th order COMPACT scheme not allowed with ISF' )
[5836]254      ENDIF
255      !
[9019]256      !                                !==  Print the choice  ==! 
257      IF(lwp) THEN
[503]258         WRITE(numout,*)
[6140]259         SELECT CASE ( nadv )
[9190]260         CASE( np_NO_adv  )   ;   WRITE(numout,*) '   ==>>>   NO T-S advection'
261         CASE( np_CEN     )   ;   WRITE(numout,*) '   ==>>>   CEN      scheme is used. Horizontal order: ', nn_cen_h,   &
262            &                                                                        ' Vertical   order: ', nn_cen_v
263         CASE( np_FCT     )   ;   WRITE(numout,*) '   ==>>>   FCT      scheme is used. Horizontal order: ', nn_fct_h,   &
264            &                                                                        ' Vertical   order: ', nn_fct_v
265         CASE( np_MUS     )   ;   WRITE(numout,*) '   ==>>>   MUSCL    scheme is used'
266         CASE( np_UBS     )   ;   WRITE(numout,*) '   ==>>>   UBS      scheme is used'
267         CASE( np_QCK     )   ;   WRITE(numout,*) '   ==>>>   QUICKEST scheme is used'
[6140]268         END SELECT
[458]269      ENDIF
[503]270      !
[9531]271      CALL tra_mle_init            !== initialisation of the Mixed Layer Eddy parametrisation (MLE)  ==!
[4245]272      !
[2528]273   END SUBROUTINE tra_adv_init
[458]274
275  !!======================================================================
276END MODULE traadv
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.