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trcrad.F90 in NEMO/branches/2019/dev_r10721_KERNEL-02_Storkey_Coward_IMMERSE_first_steps/src/TOP/TRP – NEMO

source: NEMO/branches/2019/dev_r10721_KERNEL-02_Storkey_Coward_IMMERSE_first_steps/src/TOP/TRP/trcrad.F90 @ 10966

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2019/dev_r10721_KERNEL-02_Storkey_Coward_IMMERSE_first_steps : Convert TOP routines in TOP/TRP directory and all knock on effects of these conversions. SETTE tested (GYRE_PISCES only)
  • Property svn:keywords set to Id
File size: 15.0 KB
Line 
1MODULE trcrad
2   !!======================================================================
3   !!                       ***  MODULE  trcrad  ***
4   !! Ocean passive tracers:  correction of negative concentrations
5   !!======================================================================
6   !! History :   -   !  01-01  (O. Aumont & E. Kestenare)  Original code
7   !!            1.0  !  04-03  (C. Ethe)  free form F90
8   !!----------------------------------------------------------------------
9#if defined key_top
10   !!----------------------------------------------------------------------
11   !!   'key_top'                                                TOP models
12   !!----------------------------------------------------------------------
13   !!   trc_rad    : correction of negative concentrations
14   !!----------------------------------------------------------------------
15   USE par_trc             ! need jptra, number of passive tracers
16   USE oce_trc             ! ocean dynamics and tracers variables
17   USE trc                 ! ocean passive tracers variables
18   USE trd_oce
19   USE trdtra
20   USE prtctl_trc          ! Print control for debbuging
21   USE lib_fortran
22
23   IMPLICIT NONE
24   PRIVATE
25
26   PUBLIC trc_rad     
27   PUBLIC trc_rad_ini 
28
29   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_trcrad           !: flag to artificially correct negative concentrations
30   REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE::   gainmass
31
32   !!----------------------------------------------------------------------
33   !! NEMO/TOP 4.0 , NEMO Consortium (2018)
34   !! $Id$
35   !! Software governed by the CeCILL license (see ./LICENSE)
36   !!----------------------------------------------------------------------
37CONTAINS
38
39   SUBROUTINE trc_rad( kt, Kbb, Kmm, Krhs )
40      !!----------------------------------------------------------------------
41      !!                  ***  ROUTINE trc_rad  ***
42      !!
43      !! ** Purpose :   "crappy" routine to correct artificial negative
44      !!              concentrations due to isopycnal scheme
45      !!
46      !! ** Method  : - PISCES or LOBSTER: Set negative concentrations to zero
47      !!                while computing the corresponding tracer content that
48      !!                is added to the tracers. Then, adjust the tracer
49      !!                concentration using a multiplicative factor so that
50      !!                the total tracer concentration is preserved.
51      !!              - CFC: simply set to zero the negative CFC concentration
52      !!                (the total CFC content is not strictly preserved)
53      !!----------------------------------------------------------------------
54      INTEGER, INTENT(in) ::   kt              ! ocean time-step index
55      INTEGER, INTENT(in) ::   Kbb, Kmm, Krhs  ! time level indices
56      !
57      CHARACTER (len=22) :: charout
58      !!----------------------------------------------------------------------
59      !
60      IF( ln_timing )   CALL timing_start('trc_rad')
61      !
62      IF( ln_age     )   CALL trc_rad_sms( kt, Kmm, Krhs, tr(:,:,:,:,Kbb), tr(:,:,:,:,Kmm), jp_age , jp_age                )  !  AGE
63      IF( ll_cfc     )   CALL trc_rad_sms( kt, Kmm, Krhs, tr(:,:,:,:,Kbb), tr(:,:,:,:,Kmm), jp_cfc0, jp_cfc1               )  !  CFC model
64      IF( ln_c14     )   CALL trc_rad_sms( kt, Kmm, Krhs, tr(:,:,:,:,Kbb), tr(:,:,:,:,Kmm), jp_c14 , jp_c14                )  !  C14
65      IF( ln_pisces  )   CALL trc_rad_sms( kt, Kmm, Krhs, tr(:,:,:,:,Kbb), tr(:,:,:,:,Kmm), jp_pcs0, jp_pcs1, cpreserv='Y' )  !  PISCES model
66      IF( ln_my_trc  )   CALL trc_rad_sms( kt, Kmm, Krhs, tr(:,:,:,:,Kbb), tr(:,:,:,:,Kmm), jp_myt0, jp_myt1               )  !  MY_TRC model
67      !
68      IF(ln_ctl) THEN      ! print mean trends (used for debugging)
69         WRITE(charout, FMT="('rad')")
70         CALL prt_ctl_trc_info( charout )
71         CALL prt_ctl_trc( tab4d=tr(:,:,:,:,Kmm), mask=tmask, clinfo=ctrcnm )
72      ENDIF
73      !
74      IF( ln_timing )   CALL timing_stop('trc_rad')
75      !
76   END SUBROUTINE trc_rad
77
78
79   SUBROUTINE trc_rad_ini
80      !!---------------------------------------------------------------------
81      !!                  ***  ROUTINE trc _rad_ini ***
82      !!
83      !! ** Purpose :   read  namelist options
84      !!----------------------------------------------------------------------
85      INTEGER ::   ios   ! Local integer output status for namelist read
86      !!
87      NAMELIST/namtrc_rad/ ln_trcrad
88      !!----------------------------------------------------------------------
89      !
90      REWIND( numnat_ref )              ! namtrc_rad in reference namelist
91      READ  ( numnat_ref, namtrc_rad, IOSTAT = ios, ERR = 907)
92907   IF( ios /= 0 )   CALL ctl_nam ( ios , 'namtrc_rad in reference namelist', lwp )
93      REWIND( numnat_cfg )              ! namtrc_rad in configuration namelist
94      READ  ( numnat_cfg, namtrc_rad, IOSTAT = ios, ERR = 908 )
95908   IF( ios > 0 )   CALL ctl_nam ( ios , 'namtrc_rad in configuration namelist', lwp )
96      IF(lwm) WRITE( numont, namtrc_rad )
97
98      IF(lwp) THEN                     !   ! Control print
99         WRITE(numout,*)
100         WRITE(numout,*) 'trc_rad : Correct artificial negative concentrations '
101         WRITE(numout,*) '~~~~~~~ '
102         WRITE(numout,*) '   Namelist namtrc_rad : treatment of negative concentrations'
103         WRITE(numout,*) '      correct artificially negative concen. or not   ln_trcrad = ', ln_trcrad
104         WRITE(numout,*)
105         IF( ln_trcrad ) THEN   ;   WRITE(numout,*) '      ===>>   ensure the global tracer conservation'
106         ELSE                   ;   WRITE(numout,*) '      ===>>   NO strict global tracer conservation'     
107         ENDIF
108      ENDIF
109      !
110      ALLOCATE( gainmass(jptra,2) )
111      gainmass(:,:) = 0.
112      !
113   END SUBROUTINE trc_rad_ini
114
115
116   SUBROUTINE trc_rad_sms( kt, Kmm, Krhs, ptrb, ptrn, jp_sms0, jp_sms1, cpreserv )
117      !!-----------------------------------------------------------------------------
118      !!                  ***  ROUTINE trc_rad_sms  ***
119      !!
120      !! ** Purpose :   "crappy" routine to correct artificial negative
121      !!              concentrations due to isopycnal scheme
122      !!
123      !! ** Method  : 2 cases :
124      !!                - Set negative concentrations to zero while computing
125      !!                  the corresponding tracer content that is added to the
126      !!                  tracers. Then, adjust the tracer concentration using
127      !!                  a multiplicative factor so that the total tracer
128      !!                  concentration is preserved.
129      !!                - simply set to zero the negative CFC concentration
130      !!                  (the total content of concentration is not strictly preserved)
131      !!--------------------------------------------------------------------------------
132      INTEGER                                , INTENT(in   ) ::   kt                 ! ocean time-step index
133      INTEGER                                , INTENT(in   ) ::   Kmm, Krhs          ! time level indices
134      INTEGER                                , INTENT(in   ) ::   jp_sms0, jp_sms1   ! First & last index of the passive tracer model
135      REAL(wp), DIMENSION (jpi,jpj,jpk,jptra), INTENT(inout) ::   ptrb    , ptrn     ! before and now traceur concentration
136      CHARACTER( len = 1), OPTIONAL          , INTENT(in   ) ::   cpreserv           ! flag to preserve content or not
137      !
138      INTEGER ::   ji, ji2, jj, jj2, jk, jn     ! dummy loop indices
139      INTEGER ::   icnt
140      LOGICAL ::   lldebug = .FALSE.            ! local logical
141      REAL(wp)::   zcoef, zs2rdt, ztotmass
142      REAL(wp), ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:,:) ::   ztrneg, ztrpos
143      REAL(wp), ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:,:) ::   ztrtrd   ! workspace arrays
144      !!----------------------------------------------------------------------
145      !
146      IF( l_trdtrc )   ALLOCATE( ztrtrd(jpi,jpj,jpk) )
147      zs2rdt = 1. / ( 2. * rdt * REAL( nn_dttrc, wp ) )
148      !
149      IF( PRESENT( cpreserv )  ) THEN     !==  total tracer concentration is preserved  ==!
150         !
151         ALLOCATE( ztrneg(1:jpi,1:jpj,jp_sms0:jp_sms1), ztrpos(1:jpi,1:jpj,jp_sms0:jp_sms1) )
152
153         DO jn = jp_sms0, jp_sms1
154            ztrneg(:,:,jn) = SUM( MIN( 0., ptrb(:,:,:,jn) ) * cvol(:,:,:), dim = 3 )   ! sum of the negative values
155            ztrpos(:,:,jn) = SUM( MAX( 0., ptrb(:,:,:,jn) ) * cvol(:,:,:), dim = 3 )   ! sum of the positive values
156         END DO
157         CALL sum3x3( ztrneg )
158         CALL sum3x3( ztrpos )
159         
160         DO jn = jp_sms0, jp_sms1
161            !
162            IF( l_trdtrc )   ztrtrd(:,:,:) = ptrb(:,:,:,jn)                            ! save input tr(:,:,:,:,Kbb) for trend computation           
163            !
164            DO jk = 1, jpkm1
165               DO jj = 1, jpj
166                  DO ji = 1, jpi
167                     IF( ztrneg(ji,jj,jn) /= 0. ) THEN                                 ! if negative values over the 3x3 box
168                        !
169                        ptrb(ji,jj,jk,jn) = ptrb(ji,jj,jk,jn) * tmask(ji,jj,jk)   ! really needed?
170                        IF( ptrb(ji,jj,jk,jn) < 0. ) ptrb(ji,jj,jk,jn) = 0.       ! supress negative values
171                        IF( ptrb(ji,jj,jk,jn) > 0. ) THEN                         ! use positive values to compensate mass gain
172                           zcoef = 1. + ztrneg(ji,jj,jn) / ztrpos(ji,jj,jn)       ! ztrpos > 0 as ptrb > 0
173                           ptrb(ji,jj,jk,jn) = ptrb(ji,jj,jk,jn) * zcoef
174                           IF( zcoef < 0. ) THEN                                  ! if the compensation exceed the positive value
175                              gainmass(jn,1) = gainmass(jn,1) - ptrb(ji,jj,jk,jn) * cvol(ji,jj,jk)   ! we are adding mass...
176                              ptrb(ji,jj,jk,jn) = 0.                              ! limit the compensation to keep positive value
177                           ENDIF
178                        ENDIF
179                        !
180                     ENDIF
181                  END DO
182               END DO
183            END DO
184            !
185            IF( l_trdtrc ) THEN
186               ztrtrd(:,:,:) = ( ptrb(:,:,:,jn) - ztrtrd(:,:,:) ) * zs2rdt
187               CALL trd_tra( kt, Kmm, Krhs, 'TRC', jn, jptra_radb, ztrtrd )       ! Asselin-like trend handling
188            ENDIF
189            !
190         END DO
191 
192         IF( kt == nitend ) THEN
193            CALL mpp_sum( 'trcrad', gainmass(:,1) )
194            DO jn = jp_sms0, jp_sms1
195               IF( gainmass(jn,1) > 0. ) THEN
196                  ztotmass = glob_sum( 'trcrad', ptrb(:,:,:,jn) * cvol(:,:,:) )
197                  IF(lwp) WRITE(numout, '(a, i2, a, D23.16, a, D23.16)') 'trcrad ptrb, traceur ', jn  &
198                     &        , ' total mass : ', ztotmass, ', mass gain : ',  gainmass(jn,1)
199               END IF
200            END DO
201         ENDIF
202
203         DO jn = jp_sms0, jp_sms1
204            ztrneg(:,:,jn) = SUM( MIN( 0., ptrn(:,:,:,jn) ) * cvol(:,:,:), dim = 3 )   ! sum of the negative values
205            ztrpos(:,:,jn) = SUM( MAX( 0., ptrn(:,:,:,jn) ) * cvol(:,:,:), dim = 3 )   ! sum of the positive values
206         END DO
207         CALL sum3x3( ztrneg )
208         CALL sum3x3( ztrpos )
209         
210         DO jn = jp_sms0, jp_sms1
211            !
212            IF( l_trdtrc )   ztrtrd(:,:,:) = ptrn(:,:,:,jn)                            ! save input tr for trend computation
213            !
214            DO jk = 1, jpkm1
215               DO jj = 1, jpj
216                  DO ji = 1, jpi
217                     IF( ztrneg(ji,jj,jn) /= 0. ) THEN                                 ! if negative values over the 3x3 box
218                        !
219                        ptrn(ji,jj,jk,jn) = ptrn(ji,jj,jk,jn) * tmask(ji,jj,jk)   ! really needed?
220                        IF( ptrn(ji,jj,jk,jn) < 0. ) ptrn(ji,jj,jk,jn) = 0.       ! supress negative values
221                        IF( ptrn(ji,jj,jk,jn) > 0. ) THEN                         ! use positive values to compensate mass gain
222                           zcoef = 1. + ztrneg(ji,jj,jn) / ztrpos(ji,jj,jn)       ! ztrpos > 0 as ptrb > 0
223                           ptrn(ji,jj,jk,jn) = ptrn(ji,jj,jk,jn) * zcoef
224                           IF( zcoef < 0. ) THEN                                  ! if the compensation exceed the positive value
225                              gainmass(jn,2) = gainmass(jn,2) - ptrn(ji,jj,jk,jn) * cvol(ji,jj,jk)   ! we are adding mass...
226                              ptrn(ji,jj,jk,jn) = 0.                              ! limit the compensation to keep positive value
227                           ENDIF
228                        ENDIF
229                        !
230                     ENDIF
231                  END DO
232               END DO
233            END DO
234            !
235            IF( l_trdtrc ) THEN
236               ztrtrd(:,:,:) = ( ptrn(:,:,:,jn) - ztrtrd(:,:,:) ) * zs2rdt
237               CALL trd_tra( kt, Kmm, Krhs, 'TRC', jn, jptra_radn, ztrtrd )       ! standard     trend handling
238            ENDIF
239            !
240         END DO
241 
242         IF( kt == nitend ) THEN
243            CALL mpp_sum( 'trcrad', gainmass(:,2) )
244            DO jn = jp_sms0, jp_sms1
245               IF( gainmass(jn,2) > 0. ) THEN
246                  ztotmass = glob_sum( 'trcrad', ptrn(:,:,:,jn) * cvol(:,:,:) )
247                  WRITE(numout, '(a, i2, a, D23.16, a, D23.16)') 'trcrad ptrn, traceur ', jn  &
248                     &        , ' total mass : ', ztotmass, ', mass gain : ',  gainmass(jn,1)
249               END IF
250            END DO
251         ENDIF
252
253         DEALLOCATE( ztrneg, ztrpos )
254         !
255      ELSE                                !==  total CFC content is NOT strictly preserved  ==!
256         !
257         DO jn = jp_sms0, jp_sms1 
258            !
259            IF( l_trdtrc )   ztrtrd(:,:,:) = ptrb(:,:,:,jn)                        ! save input tr for trend computation
260            !
261            WHERE( ptrb(:,:,:,jn) < 0. )   ptrb(:,:,:,jn) = 0.
262            !
263            IF( l_trdtrc ) THEN
264               ztrtrd(:,:,:) = ( ptrb(:,:,:,jn) - ztrtrd(:,:,:) ) * zs2rdt
265               CALL trd_tra( kt, Kmm, Krhs, 'TRC', jn, jptra_radb, ztrtrd )       ! Asselin-like trend handling
266            ENDIF
267            !
268            IF( l_trdtrc )   ztrtrd(:,:,:) = ptrn(:,:,:,jn)                        ! save input tr for trend computation
269            !
270            WHERE( ptrn(:,:,:,jn) < 0. )   ptrn(:,:,:,jn) = 0.
271            !
272            IF( l_trdtrc ) THEN
273               ztrtrd(:,:,:) = ( ptrn(:,:,:,jn) - ztrtrd(:,:,:) ) * zs2rdt
274               CALL trd_tra( kt, Kmm, Krhs, 'TRC', jn, jptra_radn, ztrtrd )       ! standard     trend handling
275            ENDIF
276            !
277         END DO
278         !
279      ENDIF
280      !
281      IF( l_trdtrc )  DEALLOCATE( ztrtrd )
282      !
283   END SUBROUTINE trc_rad_sms
284
285#else
286   !!----------------------------------------------------------------------
287   !!   Dummy module :                                         NO TOP model
288   !!----------------------------------------------------------------------
289CONTAINS
290   SUBROUTINE trc_rad( kt, Kbb, Kmm, Krhs )              ! Empty routine
291      INTEGER, INTENT(in) ::   kt
292      INTEGER, INTENT(in) ::   Kbb, Kmm, Krhs  ! time level indices
293      WRITE(*,*) 'trc_rad: You should not have seen this print! error?', kt
294   END SUBROUTINE trc_rad
295#endif
296   
297   !!======================================================================
298END MODULE trcrad
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.