source: NEMO/branches/2020/KERNEL-03_Storkey_Coward_RK3_stage2/tests/BENCH/MY_SRC/zdfiwm.F90 @ 12443

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2020/KERNEL-03_Storkey_Coward_RK3_stage2: More variable renaming:
atfp → rn_atfp (use namelist parameter everywhere)
rdtbt → rDt_e
nn_baro → nn_e
rn_scal_load → rn_load
rau0 → rho0

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Line 
1MODULE zdfiwm
2   !!========================================================================
3   !!                       ***  MODULE  zdfiwm  ***
4   !! Ocean physics: Internal gravity wave-driven vertical mixing
5   !!========================================================================
6   !! History :  1.0  !  2004-04  (L. Bessieres, G. Madec)  Original code
7   !!             -   !  2006-08  (A. Koch-Larrouy)  Indonesian strait
8   !!            3.3  !  2010-10  (C. Ethe, G. Madec)  reorganisation of initialisation phase
9   !!            3.6  !  2016-03  (C. de Lavergne)  New param: internal wave-driven mixing
10   !!            4.0  !  2017-04  (G. Madec)  renamed module, remove the old param. and the CPP keys
11   !!----------------------------------------------------------------------
12
13   !!----------------------------------------------------------------------
14   !!   zdf_iwm       : global     momentum & tracer Kz with wave induced Kz
15   !!   zdf_iwm_init  : global     momentum & tracer Kz with wave induced Kz
16   !!----------------------------------------------------------------------
17   USE oce            ! ocean dynamics and tracers variables
18   USE dom_oce        ! ocean space and time domain variables
19   USE zdf_oce        ! ocean vertical physics variables
20   USE zdfddm         ! ocean vertical physics: double diffusive mixing
21   USE lbclnk         ! ocean lateral boundary conditions (or mpp link)
22   USE eosbn2         ! ocean equation of state
23   USE phycst         ! physical constants
24   !
25   USE prtctl         ! Print control
26   USE in_out_manager ! I/O manager
27   USE iom            ! I/O Manager
28   USE lib_mpp        ! MPP library
29   USE lib_fortran    ! Fortran utilities (allows no signed zero when 'key_nosignedzero' defined) 
30
31   IMPLICIT NONE
32   PRIVATE
33
34   PUBLIC   zdf_iwm        ! called in step module
35   PUBLIC   zdf_iwm_init   ! called in nemogcm module
36
37   !                      !!* Namelist  namzdf_iwm : internal wave-driven mixing *
38   INTEGER ::  nn_zpyc     ! pycnocline-intensified mixing energy proportional to N (=1) or N^2 (=2)
39   LOGICAL ::  ln_mevar    ! variable (=T) or constant (=F) mixing efficiency
40   LOGICAL ::  ln_tsdiff   ! account for differential T/S wave-driven mixing (=T) or not (=F)
41
42   REAL(wp)::  r1_6 = 1._wp / 6._wp
43
44   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   ebot_iwm   ! power available from high-mode wave breaking (W/m2)
45   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   epyc_iwm   ! power available from low-mode, pycnocline-intensified wave breaking (W/m2)
46   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   ecri_iwm   ! power available from low-mode, critical slope wave breaking (W/m2)
47   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hbot_iwm   ! WKB decay scale for high-mode energy dissipation (m)
48   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hcri_iwm   ! decay scale for low-mode critical slope dissipation (m)
49
50   !!----------------------------------------------------------------------
51   !! NEMO/OCE 4.0 , NEMO Consortium (2018)
52   !! $Id: zdfiwm.F90 8093 2017-05-30 08:13:14Z gm $
53   !! Software governed by the CeCILL licence     (./LICENSE)
54   !!----------------------------------------------------------------------
55CONTAINS
56
57   INTEGER FUNCTION zdf_iwm_alloc()
58      !!----------------------------------------------------------------------
59      !!                ***  FUNCTION zdf_iwm_alloc  ***
60      !!----------------------------------------------------------------------
61      ALLOCATE( ebot_iwm(jpi,jpj),  epyc_iwm(jpi,jpj),  ecri_iwm(jpi,jpj) ,     &
62      &         hbot_iwm(jpi,jpj),  hcri_iwm(jpi,jpj)                     , STAT=zdf_iwm_alloc )
63      !
64      CALL mpp_sum ( 'zdfiwm', zdf_iwm_alloc )
65      IF( zdf_iwm_alloc /= 0 )   CALL ctl_stop( 'STOP', 'zdf_iwm_alloc: failed to allocate arrays' )
66   END FUNCTION zdf_iwm_alloc
67
68
69   SUBROUTINE zdf_iwm( kt, Kmm, p_avm, p_avt, p_avs )
70      !!----------------------------------------------------------------------
71      !!                  ***  ROUTINE zdf_iwm  ***
72      !!                   
73      !! ** Purpose :   add to the vertical mixing coefficients the effect of
74      !!              breaking internal waves.
75      !!
76      !! ** Method  : - internal wave-driven vertical mixing is given by:
77      !!                  Kz_wave = min(  100 cm2/s, f(  Reb = zemx_iwm /( Nu * N^2 )  )
78      !!              where zemx_iwm is the 3D space distribution of the wave-breaking
79      !!              energy and Nu the molecular kinematic viscosity.
80      !!              The function f(Reb) is linear (constant mixing efficiency)
81      !!              if the namelist parameter ln_mevar = F and nonlinear if ln_mevar = T.
82      !!
83      !!              - Compute zemx_iwm, the 3D power density that allows to compute
84      !!              Reb and therefrom the wave-induced vertical diffusivity.
85      !!              This is divided into three components:
86      !!                 1. Bottom-intensified low-mode dissipation at critical slopes
87      !!                     zemx_iwm(z) = ( ecri_iwm / rho0 ) * EXP( -(H-z)/hcri_iwm )
88      !!                                   / ( 1. - EXP( - H/hcri_iwm ) ) * hcri_iwm
89      !!              where hcri_iwm is the characteristic length scale of the bottom
90      !!              intensification, ecri_iwm a map of available power, and H the ocean depth.
91      !!                 2. Pycnocline-intensified low-mode dissipation
92      !!                     zemx_iwm(z) = ( epyc_iwm / rho0 ) * ( sqrt(rn2(z))^nn_zpyc )
93      !!                                   / SUM( sqrt(rn2(z))^nn_zpyc * e3w(z) )
94      !!              where epyc_iwm is a map of available power, and nn_zpyc
95      !!              is the chosen stratification-dependence of the internal wave
96      !!              energy dissipation.
97      !!                 3. WKB-height dependent high mode dissipation
98      !!                     zemx_iwm(z) = ( ebot_iwm / rho0 ) * rn2(z) * EXP(-z_wkb(z)/hbot_iwm)
99      !!                                   / SUM( rn2(z) * EXP(-z_wkb(z)/hbot_iwm) * e3w(z) )
100      !!              where hbot_iwm is the characteristic length scale of the WKB bottom
101      !!              intensification, ebot_iwm is a map of available power, and z_wkb is the
102      !!              WKB-stretched height above bottom defined as
103      !!                    z_wkb(z) = H * SUM( sqrt(rn2(z'>=z)) * e3w(z'>=z) )
104      !!                                 / SUM( sqrt(rn2(z'))    * e3w(z')    )
105      !!
106      !!              - update the model vertical eddy viscosity and diffusivity:
107      !!                     avt  = avt  +    av_wave
108      !!                     avm  = avm  +    av_wave
109      !!
110      !!              - if namelist parameter ln_tsdiff = T, account for differential mixing:
111      !!                     avs  = avt  +    av_wave * diffusivity_ratio(Reb)
112      !!
113      !! ** Action  : - avt, avs, avm, increased by tide internal wave-driven mixing   
114      !!
115      !! References :  de Lavergne et al. 2015, JPO; 2016, in prep.
116      !!----------------------------------------------------------------------
117      INTEGER                    , INTENT(in   ) ::   kt             ! ocean time step
118      INTEGER                    , INTENT(in   ) ::   Kmm            ! time level index
119      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:) , INTENT(inout) ::   p_avm          ! momentum Kz (w-points)
120      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:) , INTENT(inout) ::   p_avt, p_avs   ! tracer   Kz (w-points)
121      !
122      INTEGER  ::   ji, jj, jk   ! dummy loop indices
123      REAL(wp) ::   zztmp        ! scalar workspace
124      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj)     ::   zfact       ! Used for vertical structure
125      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj)     ::   zhdep       ! Ocean depth
126      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) ::   zwkb        ! WKB-stretched height above bottom
127      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) ::   zweight     ! Weight for high mode vertical distribution
128      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) ::   znu_t       ! Molecular kinematic viscosity (T grid)
129      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) ::   znu_w       ! Molecular kinematic viscosity (W grid)
130      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) ::   zReb        ! Turbulence intensity parameter
131      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) ::   zemx_iwm    ! local energy density available for mixing (W/kg)
132      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) ::   zav_ratio   ! S/T diffusivity ratio (only for ln_tsdiff=T)
133      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) ::   zav_wave    ! Internal wave-induced diffusivity
134      REAL(wp), ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:,:) ::   z3d  ! 3D workspace used for iom_put
135      REAL(wp), ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)   ::   z2d  ! 2D     -      -    -     -
136      !!----------------------------------------------------------------------
137      !
138      !                       !* Set to zero the 1st and last vertical levels of appropriate variables
139      zemx_iwm (:,:,1) = 0._wp   ;   zemx_iwm (:,:,jpk) = 0._wp
140      zav_ratio(:,:,1) = 0._wp   ;   zav_ratio(:,:,jpk) = 0._wp
141      zav_wave (:,:,1) = 0._wp   ;   zav_wave (:,:,jpk) = 0._wp
142      !
143      !                       ! ----------------------------- !
144      !                       !  Internal wave-driven mixing  !  (compute zav_wave)
145      !                       ! ----------------------------- !
146      !                             
147      !                       !* Critical slope mixing: distribute energy over the time-varying ocean depth,
148      !                                                 using an exponential decay from the seafloor.
149      DO jj = 1, jpj                ! part independent of the level
150         DO ji = 1, jpi
151            zhdep(ji,jj) = gdepw_0(ji,jj,mbkt(ji,jj)+1)       ! depth of the ocean
152            zfact(ji,jj) = rho0 * (  1._wp - EXP( -zhdep(ji,jj) / hcri_iwm(ji,jj) )  )
153            IF( zfact(ji,jj) /= 0._wp )   zfact(ji,jj) = ecri_iwm(ji,jj) / zfact(ji,jj)
154         END DO
155      END DO
156!!gm gde3w ==>>>  check for ssh taken into account.... seem OK gde3w_n=gdept(Kmm) - ssh(Kmm)
157      DO jk = 2, jpkm1              ! complete with the level-dependent part
158         zemx_iwm(:,:,jk) = zfact(:,:) * (  EXP( ( gde3w(:,:,jk  ) - zhdep(:,:) ) / hcri_iwm(:,:) )                      &
159            &                             - EXP( ( gde3w(:,:,jk-1) - zhdep(:,:) ) / hcri_iwm(:,:) )  ) * wmask(:,:,jk)   &
160            &                          / ( gde3w(:,:,jk) - gde3w(:,:,jk-1) )
161
162!!gm delta(gde3w) = e3t(Kmm)  !!  Please verify the grid-point position w versus t-point
163!!gm it seems to me that only 1/hcri_iwm  is used ==>  compute it one for all
164
165      END DO
166
167      !                        !* Pycnocline-intensified mixing: distribute energy over the time-varying
168      !                        !* ocean depth as proportional to sqrt(rn2)^nn_zpyc
169      !                                          ! (NB: N2 is masked, so no use of wmask here)
170      SELECT CASE ( nn_zpyc )
171      !
172      CASE ( 1 )               ! Dissipation scales as N (recommended)
173         !
174         zfact(:,:) = 0._wp
175         DO jk = 2, jpkm1              ! part independent of the level
176            zfact(:,:) = zfact(:,:) + e3w(:,:,jk,Kmm) * SQRT(  MAX( 0._wp, rn2(:,:,jk) )  ) * wmask(:,:,jk)
177         END DO
178         !
179         DO jj = 1, jpj
180            DO ji = 1, jpi
181               IF( zfact(ji,jj) /= 0 )   zfact(ji,jj) = epyc_iwm(ji,jj) / ( rho0 * zfact(ji,jj) )
182            END DO
183         END DO
184         !
185         DO jk = 2, jpkm1              ! complete with the level-dependent part
186            zemx_iwm(:,:,jk) = zemx_iwm(:,:,jk) + zfact(:,:) * SQRT(  MAX( 0._wp, rn2(:,:,jk) )  ) * wmask(:,:,jk)
187         END DO
188         !
189      CASE ( 2 )               ! Dissipation scales as N^2
190         !
191         zfact(:,:) = 0._wp
192         DO jk = 2, jpkm1              ! part independent of the level
193            zfact(:,:) = zfact(:,:) + e3w(:,:,jk,Kmm) * MAX( 0._wp, rn2(:,:,jk) ) * wmask(:,:,jk)
194         END DO
195         !
196         DO jj= 1, jpj
197            DO ji = 1, jpi
198               IF( zfact(ji,jj) /= 0 )   zfact(ji,jj) = epyc_iwm(ji,jj) / ( rho0 * zfact(ji,jj) )
199            END DO
200         END DO
201         !
202         DO jk = 2, jpkm1              ! complete with the level-dependent part
203            zemx_iwm(:,:,jk) = zemx_iwm(:,:,jk) + zfact(:,:) * MAX( 0._wp, rn2(:,:,jk) ) * wmask(:,:,jk)
204         END DO
205         !
206      END SELECT
207
208      !                        !* WKB-height dependent mixing: distribute energy over the time-varying
209      !                        !* ocean depth as proportional to rn2 * exp(-z_wkb/rn_hbot)
210      !
211      zwkb (:,:,:) = 0._wp
212      zfact(:,:)   = 0._wp
213      DO jk = 2, jpkm1
214         zfact(:,:) = zfact(:,:) + e3w(:,:,jk,Kmm) * SQRT(  MAX( 0._wp, rn2(:,:,jk) )  ) * wmask(:,:,jk)
215         zwkb(:,:,jk) = zfact(:,:)
216      END DO
217!!gm even better:
218!      DO jk = 2, jpkm1
219!         zwkb(:,:) = zwkb(:,:) + e3w(:,:,jk,Kmm) * SQRT(  MAX( 0._wp, rn2(:,:,jk) )  )
220!      END DO
221!      zfact(:,:) = zwkb(:,:,jpkm1)
222!!gm or just use zwkb(k=jpk-1) instead of zfact...
223!!gm
224      !
225      DO jk = 2, jpkm1
226         DO jj = 1, jpj
227            DO ji = 1, jpi
228               IF( zfact(ji,jj) /= 0 )   zwkb(ji,jj,jk) = zhdep(ji,jj) * ( zfact(ji,jj) - zwkb(ji,jj,jk) )   &
229                  &                                     * wmask(ji,jj,jk) / zfact(ji,jj)
230            END DO
231         END DO
232      END DO
233      zwkb(:,:,1) = zhdep(:,:) * wmask(:,:,1)
234      !
235      zweight(:,:,:) = 0._wp
236      DO jk = 2, jpkm1
237         zweight(:,:,jk) = MAX( 0._wp, rn2(:,:,jk) ) * hbot_iwm(:,:) * wmask(:,:,jk)                    &
238            &   * (  EXP( -zwkb(:,:,jk) / hbot_iwm(:,:) ) - EXP( -zwkb(:,:,jk-1) / hbot_iwm(:,:) )  )
239      END DO
240      !
241      zfact(:,:) = 0._wp
242      DO jk = 2, jpkm1              ! part independent of the level
243         zfact(:,:) = zfact(:,:) + zweight(:,:,jk)
244      END DO
245      !
246      DO jj = 1, jpj
247         DO ji = 1, jpi
248            IF( zfact(ji,jj) /= 0 )   zfact(ji,jj) = ebot_iwm(ji,jj) / ( rho0 * zfact(ji,jj) )
249         END DO
250      END DO
251      !
252      DO jk = 2, jpkm1              ! complete with the level-dependent part
253         zemx_iwm(:,:,jk) = zemx_iwm(:,:,jk) + zweight(:,:,jk) * zfact(:,:) * wmask(:,:,jk)   &
254            &                                / ( gde3w(:,:,jk) - gde3w(:,:,jk-1) )
255!!gm  use of e3t(:,:,:,Kmm) just above?
256      END DO
257      !
258!!gm  this is to be replaced by just a constant value znu=1.e-6 m2/s
259      ! Calculate molecular kinematic viscosity
260      znu_t(:,:,:) = 1.e-4_wp * (  17.91_wp - 0.53810_wp * ts(:,:,:,jp_tem,Kmm) + 0.00694_wp * ts(:,:,:,jp_tem,Kmm) * ts(:,:,:,jp_tem,Kmm)  &
261         &                                  + 0.02305_wp * ts(:,:,:,jp_sal,Kmm)  ) * tmask(:,:,:) * r1_rho0
262      DO jk = 2, jpkm1
263         znu_w(:,:,jk) = 0.5_wp * ( znu_t(:,:,jk-1) + znu_t(:,:,jk) ) * wmask(:,:,jk)
264      END DO
265!!gm end
266      !
267      ! Calculate turbulence intensity parameter Reb
268      DO jk = 2, jpkm1
269         zReb(:,:,jk) = zemx_iwm(:,:,jk) / MAX( 1.e-20_wp, znu_w(:,:,jk) * rn2(:,:,jk) )
270      END DO
271      !
272      ! Define internal wave-induced diffusivity
273      DO jk = 2, jpkm1
274         zav_wave(:,:,jk) = znu_w(:,:,jk) * zReb(:,:,jk) * r1_6   ! This corresponds to a constant mixing efficiency of 1/6
275      END DO
276      !
277      IF( ln_mevar ) THEN              ! Variable mixing efficiency case : modify zav_wave in the
278         DO jk = 2, jpkm1              ! energetic (Reb > 480) and buoyancy-controlled (Reb <10.224 ) regimes
279            DO jj = 1, jpj
280               DO ji = 1, jpi
281                  IF( zReb(ji,jj,jk) > 480.00_wp ) THEN
282                     zav_wave(ji,jj,jk) = 3.6515_wp * znu_w(ji,jj,jk) * SQRT( zReb(ji,jj,jk) )
283                  ELSEIF( zReb(ji,jj,jk) < 10.224_wp ) THEN
284                     zav_wave(ji,jj,jk) = 0.052125_wp * znu_w(ji,jj,jk) * zReb(ji,jj,jk) * SQRT( zReb(ji,jj,jk) )
285                  ENDIF
286               END DO
287            END DO
288         END DO
289      ENDIF
290      !
291      DO jk = 2, jpkm1                 ! Bound diffusivity by molecular value and 100 cm2/s
292         zav_wave(:,:,jk) = MIN(  MAX( 1.4e-7_wp, zav_wave(:,:,jk) ), 1.e-2_wp  ) * wmask(:,:,jk)
293      END DO
294      !
295      IF( kt == nit000 ) THEN        !* Control print at first time-step: diagnose the energy consumed by zav_wave
296         zztmp = 0._wp
297!!gm used of glosum 3D....
298         DO jk = 2, jpkm1
299            DO jj = 1, jpj
300               DO ji = 1, jpi
301                  zztmp = zztmp + e3w(ji,jj,jk,Kmm) * e1e2t(ji,jj)   &
302                     &          * MAX( 0._wp, rn2(ji,jj,jk) ) * zav_wave(ji,jj,jk) * wmask(ji,jj,jk) * tmask_i(ji,jj)
303               END DO
304            END DO
305         END DO
306         CALL mpp_sum( 'zdfiwm', zztmp )
307         zztmp = rho0 * zztmp ! Global integral of rauo * Kz * N^2 = power contributing to mixing
308         !
309         IF(lwp) THEN
310            WRITE(numout,*)
311            WRITE(numout,*) 'zdf_iwm : Internal wave-driven mixing (iwm)'
312            WRITE(numout,*) '~~~~~~~ '
313            WRITE(numout,*)
314            WRITE(numout,*) '      Total power consumption by av_wave =  ', zztmp * 1.e-12_wp, 'TW'
315         ENDIF
316      ENDIF
317
318      !                          ! ----------------------- !
319      !                          !   Update  mixing coefs  !                         
320      !                          ! ----------------------- !
321      !     
322      IF( ln_tsdiff ) THEN          !* Option for differential mixing of salinity and temperature
323         DO jk = 2, jpkm1              ! Calculate S/T diffusivity ratio as a function of Reb
324            DO jj = 1, jpj
325               DO ji = 1, jpi
326                  zav_ratio(ji,jj,jk) = ( 0.505_wp + 0.495_wp *                                                                  &
327                      &   TANH(    0.92_wp * (   LOG10(  MAX( 1.e-20_wp, zReb(ji,jj,jk) * 5._wp * r1_6 )  ) - 0.60_wp   )    )   &
328                      &                 ) * wmask(ji,jj,jk)
329               END DO
330            END DO
331         END DO
332         CALL iom_put( "av_ratio", zav_ratio )
333         DO jk = 2, jpkm1           !* update momentum & tracer diffusivity with wave-driven mixing
334            p_avs(:,:,jk) = p_avs(:,:,jk) + zav_wave(:,:,jk) * zav_ratio(:,:,jk)
335            p_avt(:,:,jk) = p_avt(:,:,jk) + zav_wave(:,:,jk)
336            p_avm(:,:,jk) = p_avm(:,:,jk) + zav_wave(:,:,jk)
337         END DO
338         !
339      ELSE                          !* update momentum & tracer diffusivity with wave-driven mixing
340         DO jk = 2, jpkm1
341            p_avs(:,:,jk) = p_avs(:,:,jk) + zav_wave(:,:,jk)
342            p_avt(:,:,jk) = p_avt(:,:,jk) + zav_wave(:,:,jk)
343            p_avm(:,:,jk) = p_avm(:,:,jk) + zav_wave(:,:,jk)
344         END DO
345      ENDIF
346
347      !                             !* output internal wave-driven mixing coefficient
348      CALL iom_put( "av_wave", zav_wave )
349                                    !* output useful diagnostics: Kz*N^2 ,
350!!gm Kz*N2 should take into account the ratio avs/avt if it is used.... (see diaar5)
351                                    !  vertical integral of rho0 * Kz * N^2 , energy density (zemx_iwm)
352      IF( iom_use("bflx_iwm") .OR. iom_use("pcmap_iwm") ) THEN
353         ALLOCATE( z2d(jpi,jpj) , z3d(jpi,jpj,jpk) )
354         z3d(:,:,:) = MAX( 0._wp, rn2(:,:,:) ) * zav_wave(:,:,:)
355         z2d(:,:) = 0._wp
356         DO jk = 2, jpkm1
357            z2d(:,:) = z2d(:,:) + e3w(:,:,jk,Kmm) * z3d(:,:,jk) * wmask(:,:,jk)
358         END DO
359         z2d(:,:) = rho0 * z2d(:,:)
360         CALL iom_put( "bflx_iwm", z3d )
361         CALL iom_put( "pcmap_iwm", z2d )
362         DEALLOCATE( z2d , z3d )
363      ENDIF
364      CALL iom_put( "emix_iwm", zemx_iwm )
365     
366      IF(ln_ctl)   CALL prt_ctl(tab3d_1=zav_wave , clinfo1=' iwm - av_wave: ', tab3d_2=avt, clinfo2=' avt: ', kdim=jpk)
367      !
368   END SUBROUTINE zdf_iwm
369
370
371   SUBROUTINE zdf_iwm_init
372      !!----------------------------------------------------------------------
373      !!                  ***  ROUTINE zdf_iwm_init  ***
374      !!                     
375      !! ** Purpose :   Initialization of the wave-driven vertical mixing, reading
376      !!              of input power maps and decay length scales in netcdf files.
377      !!
378      !! ** Method  : - Read the namzdf_iwm namelist and check the parameters
379      !!
380      !!              - Read the input data in NetCDF files :
381      !!              power available from high-mode wave breaking (mixing_power_bot.nc)
382      !!              power available from pycnocline-intensified wave-breaking (mixing_power_pyc.nc)
383      !!              power available from critical slope wave-breaking (mixing_power_cri.nc)
384      !!              WKB decay scale for high-mode wave-breaking (decay_scale_bot.nc)
385      !!              decay scale for critical slope wave-breaking (decay_scale_cri.nc)
386      !!
387      !! ** input   : - Namlist namzdf_iwm
388      !!              - NetCDF files : mixing_power_bot.nc, mixing_power_pyc.nc, mixing_power_cri.nc,
389      !!              decay_scale_bot.nc decay_scale_cri.nc
390      !!
391      !! ** Action  : - Increase by 1 the nstop flag is setting problem encounter
392      !!              - Define ebot_iwm, epyc_iwm, ecri_iwm, hbot_iwm, hcri_iwm
393      !!
394      !! References : de Lavergne et al. JPO, 2015 ; de Lavergne PhD 2016
395      !!              de Lavergne et al. in prep., 2017
396      !!----------------------------------------------------------------------
397      INTEGER  ::   ji, jj, jk   ! dummy loop indices
398      INTEGER  ::   inum         ! local integer
399      INTEGER  ::   ios
400      REAL(wp) ::   zbot, zpyc, zcri   ! local scalars
401      !!
402      NAMELIST/namzdf_iwm/ nn_zpyc, ln_mevar, ln_tsdiff
403      !!----------------------------------------------------------------------
404      !
405      READ  ( numnam_ref, namzdf_iwm, IOSTAT = ios, ERR = 901)
406901   IF( ios /= 0 )   CALL ctl_nam ( ios , 'namzdf_iwm in reference namelist' )
407      !
408      READ  ( numnam_cfg, namzdf_iwm, IOSTAT = ios, ERR = 902 )
409902   IF( ios >  0 )   CALL ctl_nam ( ios , 'namzdf_iwm in configuration namelist' )
410      IF(lwm) WRITE ( numond, namzdf_iwm )
411      !
412      IF(lwp) THEN                  ! Control print
413         WRITE(numout,*)
414         WRITE(numout,*) 'zdf_iwm_init : internal wave-driven mixing'
415         WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~~'
416         WRITE(numout,*) '   Namelist namzdf_iwm : set wave-driven mixing parameters'
417         WRITE(numout,*) '      Pycnocline-intensified diss. scales as N (=1) or N^2 (=2) = ', nn_zpyc
418         WRITE(numout,*) '      Variable (T) or constant (F) mixing efficiency            = ', ln_mevar
419         WRITE(numout,*) '      Differential internal wave-driven mixing (T) or not (F)   = ', ln_tsdiff
420      ENDIF
421     
422      ! The new wave-driven mixing parameterization elevates avt and avm in the interior, and
423      ! ensures that avt remains larger than its molecular value (=1.4e-7). Therefore, avtb should
424      ! be set here to a very small value, and avmb to its (uniform) molecular value (=1.4e-6).
425      avmb(:) = 1.4e-6_wp        ! viscous molecular value
426      avtb(:) = 1.e-10_wp        ! very small diffusive minimum (background avt is specified in zdf_iwm)   
427      avtb_2d(:,:) = 1.e0_wp     ! uniform
428      IF(lwp) THEN                  ! Control print
429         WRITE(numout,*)
430         WRITE(numout,*) '   Force the background value applied to avm & avt in TKE to be everywhere ',   &
431            &               'the viscous molecular value & a very small diffusive value, resp.'
432      ENDIF
433           
434      !                             ! allocate iwm arrays
435      IF( zdf_iwm_alloc() /= 0 )   CALL ctl_stop( 'STOP', 'zdf_iwm_init : unable to allocate iwm arrays' )
436      !
437      !                             ! read necessary fields
438!!$      CALL iom_open('mixing_power_bot',inum)       ! energy flux for high-mode wave breaking [W/m2]
439!!$      CALL iom_get  (inum, jpdom_data, 'field', ebot_iwm, 1 )
440!!$      CALL iom_close(inum)
441      ebot_iwm(:,:) = 1.e-6
442      !
443!!$      CALL iom_open('mixing_power_pyc',inum)       ! energy flux for pynocline-intensified wave breaking [W/m2]
444!!$      CALL iom_get  (inum, jpdom_data, 'field', epyc_iwm, 1 )
445!!$      CALL iom_close(inum)
446      epyc_iwm(:,:) = 1.e-6
447      !
448!!$      CALL iom_open('mixing_power_cri',inum)       ! energy flux for critical slope wave breaking [W/m2]
449!!$      CALL iom_get  (inum, jpdom_data, 'field', ecri_iwm, 1 )
450!!$      CALL iom_close(inum)
451      ecri_iwm(:,:) = 1.e-10
452      !
453!!$      CALL iom_open('decay_scale_bot',inum)        ! spatially variable decay scale for high-mode wave breaking [m]
454!!$      CALL iom_get  (inum, jpdom_data, 'field', hbot_iwm, 1 )
455!!$      CALL iom_close(inum)
456      hbot_iwm(:,:) = 100.
457      !
458!!$      CALL iom_open('decay_scale_cri',inum)        ! spatially variable decay scale for critical slope wave breaking [m]
459!!$      CALL iom_get  (inum, jpdom_data, 'field', hcri_iwm, 1 )
460!!$      CALL iom_close(inum)
461      hcri_iwm(:,:) = 100.
462
463      ebot_iwm(:,:) = ebot_iwm(:,:) * ssmask(:,:)
464      epyc_iwm(:,:) = epyc_iwm(:,:) * ssmask(:,:)
465      ecri_iwm(:,:) = ecri_iwm(:,:) * ssmask(:,:)
466
467      zbot = glob_sum( 'zdfiwm', e1e2t(:,:) * ebot_iwm(:,:) )
468      zpyc = glob_sum( 'zdfiwm', e1e2t(:,:) * epyc_iwm(:,:) )
469      zcri = glob_sum( 'zdfiwm', e1e2t(:,:) * ecri_iwm(:,:) )
470      IF(lwp) THEN
471         WRITE(numout,*) '      High-mode wave-breaking energy:             ', zbot * 1.e-12_wp, 'TW'
472         WRITE(numout,*) '      Pycnocline-intensifed wave-breaking energy: ', zpyc * 1.e-12_wp, 'TW'
473         WRITE(numout,*) '      Critical slope wave-breaking energy:        ', zcri * 1.e-12_wp, 'TW'
474      ENDIF
475      !
476   END SUBROUTINE zdf_iwm_init
477
478   !!======================================================================
479END MODULE zdfiwm
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.