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.
agrif_oce.F90 in NEMO/branches/2019/dev_r10973_AGRIF-01_jchanut_small_jpi_jpj/src/NST – NEMO

source: NEMO/branches/2019/dev_r10973_AGRIF-01_jchanut_small_jpi_jpj/src/NST/agrif_oce.F90 @ 11205

Last change on this file since 11205 was 11205, checked in by jchanut, 5 years ago

#2199
1) Make sponge independent of sub-domain size. Partially masked open boundary segments are not taken into account anymore. To do so, sponge coefficients should be read in a file for realistic applications (then nesting tools need to be modified accordingly).
2) Replace East-West-North-South barotropic data arrays by a global 2d array. Then apply barotropic open boundary conditions thanks to mi0/mi1, mj0/mj1 indexes.
3) Call AGRIF bdy update one more time in dynspg_ts during extrapolation phase. This removes a dozen lines of code in dynspg_ts routine.

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 11.6 KB
Line 
1MODULE agrif_oce
2   !!======================================================================
3   !!                       ***  MODULE agrif_oce  ***
4   !! AGRIF :   define in memory AGRIF variables
5   !!----------------------------------------------------------------------
6   !! History :  2.0  ! 2007-12  (R. Benshila)  Original code
7   !!----------------------------------------------------------------------
8#if defined key_agrif
9   !!----------------------------------------------------------------------
10   !!   'key_agrif'                                              AGRIF zoom
11   !!----------------------------------------------------------------------
12   USE par_oce      ! ocean parameters
13   USE dom_oce      ! domain parameters
14
15   IMPLICIT NONE
16   PRIVATE
17
18   PUBLIC agrif_oce_alloc ! routine called by nemo_init in nemogcm.F90
19#if defined key_vertical
20   PUBLIC reconstructandremap ! remapping routine
21#endif   
22   !                                              !!* Namelist namagrif: AGRIF parameters
23   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_spc_dyn    = .FALSE.   !:
24   INTEGER , PUBLIC, PARAMETER ::   nn_sponge_len = 2  !: Sponge width (in number of parent grid points)
25   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_sponge_tra = 2800.     !: sponge coeff. for tracers
26   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_sponge_dyn = 2800.     !: sponge coeff. for dynamics
27   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_chk_bathy  = .FALSE.   !: check of parent bathymetry
28   LOGICAL , PUBLIC ::   lk_agrif_clp  = .FALSE.   !: Force clamped bcs
29   !                                              !!! OLD namelist names
30   REAL(wp), PUBLIC ::   visc_tra                  !: sponge coeff. for tracers
31   REAL(wp), PUBLIC ::   visc_dyn                  !: sponge coeff. for dynamics
32
33   LOGICAL , PUBLIC :: spongedoneT = .FALSE.       !: tracer   sponge layer indicator
34   LOGICAL , PUBLIC :: spongedoneU = .FALSE.       !: dynamics sponge layer indicator
35   LOGICAL , PUBLIC :: lk_agrif_fstep = .TRUE.     !: if true: first step
36   LOGICAL , PUBLIC :: lk_agrif_debug = .FALSE.    !: if true: print debugging info
37
38   LOGICAL , PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) :: tabspongedone_tsn
39# if defined key_top
40   LOGICAL , PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) :: tabspongedone_trn
41# endif
42   LOGICAL , PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) :: tabspongedone_u
43   LOGICAL , PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) :: tabspongedone_v
44   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) :: fsaht_spu, fsaht_spv !: sponge diffusivities
45   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) :: fsahm_spt, fsahm_spf !: sponge viscosities
46
47   ! Barotropic arrays used to store open boundary data during time-splitting loop:
48   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::  ubdy, vbdy, hbdy
49
50
51   INTEGER, PUBLIC :: tsn_id                                                  ! AGRIF profile for tracers interpolation and update
52   INTEGER, PUBLIC :: un_interp_id, vn_interp_id                              ! AGRIF profiles for interpolations
53   INTEGER, PUBLIC :: un_update_id, vn_update_id                              ! AGRIF profiles for udpates
54   INTEGER, PUBLIC :: tsn_sponge_id, un_sponge_id, vn_sponge_id               ! AGRIF profiles for sponge layers
55# if defined key_top
56   INTEGER, PUBLIC :: trn_id, trn_sponge_id
57# endif 
58   INTEGER, PUBLIC :: unb_id, vnb_id, ub2b_interp_id, vb2b_interp_id
59   INTEGER, PUBLIC :: ub2b_update_id, vb2b_update_id
60   INTEGER, PUBLIC :: e3t_id, e1u_id, e2v_id, sshn_id
61   INTEGER, PUBLIC :: scales_t_id
62   INTEGER, PUBLIC :: avt_id, avm_id, en_id                ! TKE related identificators
63   INTEGER, PUBLIC :: umsk_id, vmsk_id
64   INTEGER, PUBLIC :: kindic_agr
65   
66   !!----------------------------------------------------------------------
67   !! NEMO/NST 4.0 , NEMO Consortium (2018)
68   !! $Id$
69   !! Software governed by the CeCILL license (see ./LICENSE)
70   !!----------------------------------------------------------------------
71CONTAINS
72
73   INTEGER FUNCTION agrif_oce_alloc()
74      !!----------------------------------------------------------------------
75      !!                ***  FUNCTION agrif_oce_alloc  ***
76      !!----------------------------------------------------------------------
77      INTEGER, DIMENSION(2) :: ierr
78      !!----------------------------------------------------------------------
79      ierr(:) = 0
80      !
81      ALLOCATE( fsaht_spu(jpi,jpj), fsaht_spv(jpi,jpj),   &
82         &      fsahm_spt(jpi,jpj), fsahm_spf(jpi,jpj),   &
83         &      tabspongedone_tsn(jpi,jpj),           &
84# if defined key_top         
85         &      tabspongedone_trn(jpi,jpj),           &
86# endif         
87         &      tabspongedone_u  (jpi,jpj),           &
88         &      tabspongedone_v  (jpi,jpj), STAT = ierr(1) )
89
90      ALLOCATE( ubdy(jpi,jpj), vbdy(jpi,jpj), hbdy(jpi,jpj), STAT = ierr(2) )
91
92      agrif_oce_alloc = MAXVAL(ierr)
93      !
94   END FUNCTION agrif_oce_alloc
95
96#if defined key_vertical
97   SUBROUTINE reconstructandremap(tabin,hin,tabout,hout,N,Nout)     
98      !!----------------------------------------------------------------------
99      !!                ***  FUNCTION reconstructandremap  ***
100      !!----------------------------------------------------------------------
101      IMPLICIT NONE
102      INTEGER N, Nout
103      REAL(wp) tabin(N), tabout(Nout)
104      REAL(wp) hin(N), hout(Nout)
105      REAL(wp) coeffremap(N,3),zwork(N,3)
106      REAL(wp) zwork2(N+1,3)
107      INTEGER jk
108      DOUBLE PRECISION, PARAMETER :: dsmll=1.0d-8 
109      REAL(wp) q,q01,q02,q001,q002,q0
110      REAL(wp) z_win(1:N+1), z_wout(1:Nout+1)
111      REAL(wp),PARAMETER :: dpthin = 1.D-3
112      INTEGER :: k1, kbox, ktop, ka, kbot
113      REAL(wp) :: tsum, qbot, rpsum, zbox, ztop, zthk, zbot, offset, qtop
114
115      z_win(1)=0.; z_wout(1)= 0.
116      DO jk=1,N
117         z_win(jk+1)=z_win(jk)+hin(jk)
118      ENDDO 
119     
120      DO jk=1,Nout
121         z_wout(jk+1)=z_wout(jk)+hout(jk)       
122      ENDDO       
123
124      DO jk=2,N
125         zwork(jk,1)=1./(hin(jk-1)+hin(jk))
126      ENDDO
127       
128      DO jk=2,N-1
129         q0 = 1./(hin(jk-1)+hin(jk)+hin(jk+1))
130         zwork(jk,2)=hin(jk-1)+2.*hin(jk)+hin(jk+1)
131         zwork(jk,3)=q0
132      ENDDO       
133     
134      DO jk= 2,N
135         zwork2(jk,1)=zwork(jk,1)*(tabin(jk)-tabin(jk-1))
136      ENDDO
137       
138      coeffremap(:,1) = tabin(:)
139 
140      DO jk=2,N-1
141         q001 = hin(jk)*zwork2(jk+1,1)
142         q002 = hin(jk)*zwork2(jk,1)       
143         IF (q001*q002 < 0) then
144            q001 = 0.
145            q002 = 0.
146         ENDIF
147         q=zwork(jk,2)
148         q01=q*zwork2(jk+1,1)
149         q02=q*zwork2(jk,1)
150         IF (abs(q001) > abs(q02)) q001 = q02
151         IF (abs(q002) > abs(q01)) q002 = q01
152       
153         q=(q001-q002)*zwork(jk,3)
154         q001=q001-q*hin(jk+1)
155         q002=q002+q*hin(jk-1)
156       
157         coeffremap(jk,3)=coeffremap(jk,1)+q001
158         coeffremap(jk,2)=coeffremap(jk,1)-q002
159       
160         zwork2(jk,1)=(2.*q001-q002)**2
161         zwork2(jk,2)=(2.*q002-q001)**2
162      ENDDO
163       
164      DO jk=1,N
165         IF(jk.EQ.1 .OR. jk.EQ.N .OR. hin(jk).LE.dpthin) THEN
166            coeffremap(jk,3) = coeffremap(jk,1)
167            coeffremap(jk,2) = coeffremap(jk,1)
168            zwork2(jk,1) = 0.
169            zwork2(jk,2) = 0.
170         ENDIF
171      ENDDO
172       
173      DO jk=2,N
174         q002=max(zwork2(jk-1,2),dsmll)
175         q001=max(zwork2(jk,1),dsmll)
176         zwork2(jk,3)=(q001*coeffremap(jk-1,3)+q002*coeffremap(jk,2))/(q001+q002)
177      ENDDO
178       
179      zwork2(1,3) = 2*coeffremap(1,1)-zwork2(2,3)
180      zwork2(N+1,3)=2*coeffremap(N,1)-zwork2(N,3)
181 
182      DO jk=1,N
183         q01=zwork2(jk+1,3)-coeffremap(jk,1)
184         q02=coeffremap(jk,1)-zwork2(jk,3)
185         q001=2.*q01
186         q002=2.*q02
187         IF (q01*q02<0) then
188            q01=0.
189            q02=0.
190         ELSEIF (abs(q01)>abs(q002)) then
191            q01=q002
192         ELSEIF (abs(q02)>abs(q001)) then
193            q02=q001
194         ENDIF
195         coeffremap(jk,2)=coeffremap(jk,1)-q02
196         coeffremap(jk,3)=coeffremap(jk,1)+q01
197      ENDDO
198
199      zbot=0.0
200      kbot=1
201      DO jk=1,Nout
202         ztop=zbot  !top is bottom of previous layer
203         ktop=kbot
204         IF     (ztop.GE.z_win(ktop+1)) then
205            ktop=ktop+1
206         ENDIF
207       
208         zbot=z_wout(jk+1)
209         zthk=zbot-ztop
210
211         IF(zthk.GT.dpthin .AND. ztop.LT.z_wout(Nout+1)) THEN
212
213            kbot=ktop
214            DO while (z_win(kbot+1).lt.zbot.and.kbot.lt.N)
215               kbot=kbot+1
216            ENDDO
217            zbox=zbot
218            DO k1= jk+1,Nout
219               IF     (z_wout(k1+1)-z_wout(k1).GT.dpthin) THEN
220                  exit !thick layer
221               ELSE
222                  zbox=z_wout(k1+1)  !include thin adjacent layers
223                  IF(zbox.EQ.z_wout(Nout+1)) THEN
224                     exit !at bottom
225                  ENDIF
226               ENDIF
227            ENDDO
228            zthk=zbox-ztop
229
230            kbox=ktop
231            DO while (z_win(kbox+1).lt.zbox.and.kbox.lt.N)
232               kbox=kbox+1
233            ENDDO
234         
235            IF(ktop.EQ.kbox) THEN
236               IF(z_wout(jk).NE.z_win(kbox).OR.z_wout(jk+1).NE.z_win(kbox+1)) THEN
237                  IF(hin(kbox).GT.dpthin) THEN
238                     q001 = (zbox-z_win(kbox))/hin(kbox)
239                     q002 = (ztop-z_win(kbox))/hin(kbox)
240                     q01=q001**2+q002**2+q001*q002+1.-2.*(q001+q002)
241                     q02=q01-1.+(q001+q002)
242                     q0=1.-q01-q02
243                  ELSE
244                     q0 = 1.0
245                     q01 = 0.
246                     q02 = 0.
247                  ENDIF
248                  tabout(jk)=q0*coeffremap(kbox,1)+q01*coeffremap(kbox,2)+q02*coeffremap(kbox,3)
249               ELSE
250                  tabout(jk) = tabin(kbox)
251               ENDIF
252            ELSE
253               IF(ktop.LE.jk .AND. kbox.GE.jk) THEN
254                  ka = jk
255               ELSEIF (kbox-ktop.GE.3) THEN
256                  ka = (kbox+ktop)/2
257               ELSEIF (hin(ktop).GE.hin(kbox)) THEN
258                  ka = ktop
259               ELSE
260                  ka = kbox
261               ENDIF !choose ka
262   
263               offset=coeffremap(ka,1)
264   
265               qtop = z_win(ktop+1)-ztop !partial layer thickness
266               IF(hin(ktop).GT.dpthin) THEN
267                  q=(ztop-z_win(ktop))/hin(ktop)
268                  q01=q*(q-1.)
269                  q02=q01+q
270                  q0=1-q01-q02           
271               ELSE
272                  q0 = 1.
273                  q01 = 0.
274                  q02 = 0.
275               ENDIF
276               
277               tsum =((q0*coeffremap(ktop,1)+q01*coeffremap(ktop,2)+q02*coeffremap(ktop,3))-offset)*qtop
278   
279               DO k1= ktop+1,kbox-1
280                  tsum =tsum +(coeffremap(k1,1)-offset)*hin(k1)
281               ENDDO !k1
282               
283               qbot = zbox-z_win(kbox) !partial layer thickness
284               IF(hin(kbox).GT.dpthin) THEN
285                  q=qbot/hin(kbox)
286                  q01=(q-1.)**2
287                  q02=q01-1.+q
288                  q0=1-q01-q02                           
289               ELSE
290                  q0 = 1.0
291                  q01 = 0.
292                  q02 = 0.
293               ENDIF
294             
295               tsum = tsum +((q0*coeffremap(kbox,1)+q01*coeffremap(kbox,2)+q02*coeffremap(kbox,3))-offset)*qbot
296               
297               rpsum=1.0d0/zthk
298               tabout(jk)=offset+tsum*rpsum
299                 
300            ENDIF !single or multiple layers
301         ELSE
302            IF (jk==1) THEN
303               write(*,'(a7,i4,i4,3f12.5)')'problem = ',N,Nout,zthk,z_wout(jk+1),hout(1)
304            ENDIF
305            tabout(jk) = tabout(jk-1)
306             
307         ENDIF !normal:thin layer
308      ENDDO !jk
309           
310      return
311      end subroutine reconstructandremap
312#endif
313
314#endif
315   !!======================================================================
316END MODULE agrif_oce
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.