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traadv.F90 in NEMO/branches/2020/dev_r13508_HPC-09_communications_cleanup/src/OCE/TRA – NEMO

source: NEMO/branches/2020/dev_r13508_HPC-09_communications_cleanup/src/OCE/TRA/traadv.F90 @ 13660

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communications cleanup of the TRA modules - ticket #2367

  • Property svn:keywords set to Id
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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   
[13237]68#  include "domzgr_substitute.h90"
[458]69   !!----------------------------------------------------------------------
[9598]70   !! NEMO/OCE 4.0 , NEMO Consortium (2018)
[2528]71   !! $Id$
[10068]72   !! Software governed by the CeCILL license (see ./LICENSE)
[458]73   !!----------------------------------------------------------------------
74CONTAINS
75
[12377]76   SUBROUTINE tra_adv( kt, Kbb, Kmm, pts, Krhs )
[458]77      !!----------------------------------------------------------------------
78      !!                  ***  ROUTINE tra_adv  ***
79      !!
80      !! ** Purpose :   compute the ocean tracer advection trend.
81      !!
[12377]82      !! ** Method  : - Update (uu(:,:,:,Krhs),vv(:,:,:,Krhs)) with the advection term following nadv
[458]83      !!----------------------------------------------------------------------
[12377]84      INTEGER                                  , INTENT(in)    :: kt             ! ocean time-step index
85      INTEGER                                  , INTENT(in)    :: Kbb, Kmm, Krhs ! time level indices
86      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk,jpts,jpt), INTENT(inout) :: pts            ! active tracers and RHS of tracer equation
[2528]87      !
[7753]88      INTEGER ::   jk   ! dummy loop index
[12377]89      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk)        :: zuu, zvv, zww   ! 3D workspace
[9019]90      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::   ztrdt, ztrds
[458]91      !!----------------------------------------------------------------------
[2715]92      !
[9019]93      IF( ln_timing )   CALL timing_start('tra_adv')
[3294]94      !
[5836]95      !                                         !==  effective transport  ==!
[12377]96      zuu(:,:,jpk) = 0._wp
97      zvv(:,:,jpk) = 0._wp
98      zww(:,:,jpk) = 0._wp
[7646]99      IF( ln_wave .AND. ln_sdw )  THEN
100         DO jk = 1, jpkm1                                                       ! eulerian transport + Stokes Drift
[13237]101            zuu(:,:,jk) =   &
102               &  e2u  (:,:) * e3u(:,:,jk,Kmm) * ( uu(:,:,jk,Kmm) + usd(:,:,jk) )
103            zvv(:,:,jk) =   & 
104               &  e1v  (:,:) * e3v(:,:,jk,Kmm) * ( vv(:,:,jk,Kmm) + vsd(:,:,jk) )
105            zww(:,:,jk) =   & 
106               &  e1e2t(:,:)                 * ( ww(:,:,jk) + wsd(:,:,jk) )
[7646]107         END DO
108      ELSE
109         DO jk = 1, jpkm1
[12377]110            zuu(:,:,jk) = e2u  (:,:) * e3u(:,:,jk,Kmm) * uu(:,:,jk,Kmm)               ! eulerian transport only
111            zvv(:,:,jk) = e1v  (:,:) * e3v(:,:,jk,Kmm) * vv(:,:,jk,Kmm)
112            zww(:,:,jk) = e1e2t(:,:)                 * ww(:,:,jk)
[7646]113         END DO
114      ENDIF
[4292]115      !
[5836]116      IF( ln_vvl_ztilde .OR. ln_vvl_layer ) THEN                                ! add z-tilde and/or vvl corrections
[12377]117         zuu(:,:,:) = zuu(:,:,:) + un_td(:,:,:)
118         zvv(:,:,:) = zvv(:,:,:) + vn_td(:,:,:)
[4292]119      ENDIF
120      !
[12377]121      zuu(:,:,jpk) = 0._wp                                                      ! no transport trough the bottom
122      zvv(:,:,jpk) = 0._wp
123      zww(:,:,jpk) = 0._wp
[2528]124      !
[5836]125      IF( ln_ldfeiv .AND. .NOT. ln_traldf_triad )   &
[12377]126         &              CALL ldf_eiv_trp( kt, nit000, zuu, zvv, zww, 'TRA', Kmm, Krhs )   ! add the eiv transport (if necessary)
[2528]127      !
[12377]128      IF( ln_mle    )   CALL tra_mle_trp( kt, nit000, zuu, zvv, zww, 'TRA', Kmm       )   ! add the mle transport (if necessary)
[5147]129      !
[12377]130      CALL iom_put( "uocetr_eff", zuu )                                        ! output effective transport     
131      CALL iom_put( "vocetr_eff", zvv )
132      CALL iom_put( "wocetr_eff", zww )
[5147]133      !
[5836]134!!gm ???
[12377]135      CALL dia_ptr( kt, Kmm, zvv )                                    ! diagnose the effective MSF
[5836]136!!gm ???
[5147]137      !
[12377]138
[7646]139      IF( l_trdtra )   THEN                    !* Save ta and sa trends
[9019]140         ALLOCATE( ztrdt(jpi,jpj,jpk), ztrds(jpi,jpj,jpk) )
[12377]141         ztrdt(:,:,:) = pts(:,:,:,jp_tem,Krhs)
142         ztrds(:,:,:) = pts(:,:,:,jp_sal,Krhs)
[7646]143      ENDIF
144      !
[5836]145      SELECT CASE ( nadv )                      !==  compute advection trend and add it to general trend  ==!
[503]146      !
[9019]147      CASE ( np_CEN )                                 ! Centered scheme : 2nd / 4th order
[13660]148         IF (nn_hls.EQ.2) CALL lbc_lnk( 'traadv', pts(:,:,:,:,Kmm), 'T', 1. )
[12377]149         CALL tra_adv_cen    ( kt, nit000, 'TRA',         zuu, zvv, zww, Kmm, pts, jpts, Krhs, nn_cen_h, nn_cen_v )
[9019]150      CASE ( np_FCT )                                 ! FCT scheme      : 2nd / 4th order
[13660]151         IF (nn_hls.EQ.2) THEN ; CALL lbc_lnk_multi( 'traadv', pts(:,:,:,:,Kbb), 'T', 1., pts(:,:,:,:,Kmm), 'T', 1.) 
152            CALL lbc_lnk_multi( 'traadv', zuu(:,:,:), 'U', -1., zvv(:,:,:), 'V', -1.) ; END IF
[12489]153         CALL tra_adv_fct    ( kt, nit000, 'TRA', rDt, zuu, zvv, zww, Kbb, Kmm, pts, jpts, Krhs, nn_fct_h, nn_fct_v )
[9019]154      CASE ( np_MUS )                                 ! MUSCL
[12489]155         CALL tra_adv_mus    ( kt, nit000, 'TRA', rDt, zuu, zvv, zww, Kbb, Kmm, pts, jpts, Krhs, ln_mus_ups ) 
[9019]156      CASE ( np_UBS )                                 ! UBS
[13660]157         IF (nn_hls.EQ.2) CALL lbc_lnk_multi( 'traadv', pts(:,:,:,:,Kbb), 'T', 1.)
[12489]158         CALL tra_adv_ubs    ( kt, nit000, 'TRA', rDt, zuu, zvv, zww, Kbb, Kmm, pts, jpts, Krhs, nn_ubs_v   )
[9019]159      CASE ( np_QCK )                                 ! QUICKEST
[13660]160         IF (nn_hls.EQ.2) THEN ; CALL lbc_lnk_multi( 'traadv', zuu(:,:,:), 'U', -1., zvv(:,:,:), 'V', -1.)
161            CALL lbc_lnk( 'traadv', pts(:,:,:,:,Kbb), 'T', 1.) ; END IF
[12489]162         CALL tra_adv_qck    ( kt, nit000, 'TRA', rDt, zuu, zvv, zww, Kbb, Kmm, pts, jpts, Krhs )
[5836]163      !
[458]164      END SELECT
[2528]165      !
[7646]166      IF( l_trdtra )   THEN                      ! save the advective trends for further diagnostics
167         DO jk = 1, jpkm1
[12377]168            ztrdt(:,:,jk) = pts(:,:,jk,jp_tem,Krhs) - ztrdt(:,:,jk)
169            ztrds(:,:,jk) = pts(:,:,jk,jp_sal,Krhs) - ztrds(:,:,jk)
[7646]170         END DO
[12377]171         CALL trd_tra( kt, Kmm, Krhs, 'TRA', jp_tem, jptra_totad, ztrdt )
172         CALL trd_tra( kt, Kmm, Krhs, 'TRA', jp_sal, jptra_totad, ztrds )
[9019]173         DEALLOCATE( ztrdt, ztrds )
[7646]174      ENDIF
175      !                                              ! print mean trends (used for debugging)
[12377]176      IF(sn_cfctl%l_prtctl)   CALL prt_ctl( tab3d_1=pts(:,:,:,jp_tem,Krhs), clinfo1=' adv  - Ta: ', mask1=tmask,               &
177         &                                  tab3d_2=pts(:,:,:,jp_sal,Krhs), clinfo2=       ' Sa: ', mask2=tmask, clinfo3='tra' )
[503]178      !
[9019]179      IF( ln_timing )   CALL timing_stop( 'tra_adv' )
[2715]180      !
[458]181   END SUBROUTINE tra_adv
182
183
[2528]184   SUBROUTINE tra_adv_init
[458]185      !!---------------------------------------------------------------------
[2528]186      !!                  ***  ROUTINE tra_adv_init  ***
[458]187      !!               
[503]188      !! ** Purpose :   Control the consistency between namelist options for
189      !!              tracer advection schemes and set nadv
[458]190      !!----------------------------------------------------------------------
[5836]191      INTEGER ::   ioptio, ios   ! Local integers
192      !
[9526]193      NAMELIST/namtra_adv/ ln_traadv_OFF,                        &   ! No advection
[9019]194         &                 ln_traadv_cen , nn_cen_h, nn_cen_v,   &   ! CEN
195         &                 ln_traadv_fct , nn_fct_h, nn_fct_v,   &   ! FCT
196         &                 ln_traadv_mus , ln_mus_ups,           &   ! MUSCL
197         &                 ln_traadv_ubs ,           nn_ubs_v,   &   ! UBS
198         &                 ln_traadv_qck                             ! QCK
[458]199      !!----------------------------------------------------------------------
[5836]200      !
201      !                                !==  Namelist  ==!
[4147]202      READ  ( numnam_ref, namtra_adv, IOSTAT = ios, ERR = 901)
[11536]203901   IF( ios /= 0 )   CALL ctl_nam ( ios , 'namtra_adv in reference namelist' )
[5836]204      !
[4147]205      READ  ( numnam_cfg, namtra_adv, IOSTAT = ios, ERR = 902 )
[11536]206902   IF( ios >  0 )   CALL ctl_nam ( ios , 'namtra_adv in configuration namelist' )
[6140]207      IF(lwm) WRITE( numond, namtra_adv )
208      !
[5836]209      IF(lwp) THEN                           ! Namelist print
[458]210         WRITE(numout,*)
[2528]211         WRITE(numout,*) 'tra_adv_init : choice/control of the tracer advection scheme'
[9019]212         WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~~'
[1601]213         WRITE(numout,*) '   Namelist namtra_adv : chose a advection scheme for tracers'
[9526]214         WRITE(numout,*) '      No advection on T & S                     ln_traadv_OFF = ', ln_traadv_OFF
[5836]215         WRITE(numout,*) '      centered scheme                           ln_traadv_cen = ', ln_traadv_cen
216         WRITE(numout,*) '            horizontal 2nd/4th order               nn_cen_h   = ', nn_fct_h
217         WRITE(numout,*) '            vertical   2nd/4th order               nn_cen_v   = ', nn_fct_v
218         WRITE(numout,*) '      Flux Corrected Transport scheme           ln_traadv_fct = ', ln_traadv_fct
219         WRITE(numout,*) '            horizontal 2nd/4th order               nn_fct_h   = ', nn_fct_h
220         WRITE(numout,*) '            vertical   2nd/4th order               nn_fct_v   = ', nn_fct_v
221         WRITE(numout,*) '      MUSCL scheme                              ln_traadv_mus = ', ln_traadv_mus
222         WRITE(numout,*) '            + upstream scheme near river mouths    ln_mus_ups = ', ln_mus_ups
223         WRITE(numout,*) '      UBS scheme                                ln_traadv_ubs = ', ln_traadv_ubs
224         WRITE(numout,*) '            vertical   2nd/4th order               nn_ubs_v   = ', nn_ubs_v
225         WRITE(numout,*) '      QUICKEST scheme                           ln_traadv_qck = ', ln_traadv_qck
[2528]226      ENDIF
[6140]227      !
[9019]228      !                                !==  Parameter control & set nadv ==!
229      ioptio = 0                       
[9526]230      IF( ln_traadv_OFF ) THEN   ;   ioptio = ioptio + 1   ;   nadv = np_NO_adv   ;   ENDIF
231      IF( ln_traadv_cen ) THEN   ;   ioptio = ioptio + 1   ;   nadv = np_CEN      ;   ENDIF
232      IF( ln_traadv_fct ) THEN   ;   ioptio = ioptio + 1   ;   nadv = np_FCT      ;   ENDIF
233      IF( ln_traadv_mus ) THEN   ;   ioptio = ioptio + 1   ;   nadv = np_MUS      ;   ENDIF
234      IF( ln_traadv_ubs ) THEN   ;   ioptio = ioptio + 1   ;   nadv = np_UBS      ;   ENDIF
235      IF( ln_traadv_qck ) THEN   ;   ioptio = ioptio + 1   ;   nadv = np_QCK      ;   ENDIF
[5836]236      !
[9019]237      IF( ioptio /= 1 )   CALL ctl_stop( 'tra_adv_init: Choose ONE advection option in namelist namtra_adv' )
[5836]238      !
239      IF( ln_traadv_cen .AND. ( nn_cen_h /= 2 .AND. nn_cen_h /= 4 )   &          ! Centered
240                        .AND. ( nn_cen_v /= 2 .AND. nn_cen_v /= 4 )   ) THEN
241        CALL ctl_stop( 'tra_adv_init: CEN scheme, choose 2nd or 4th order' )
242      ENDIF
243      IF( ln_traadv_fct .AND. ( nn_fct_h /= 2 .AND. nn_fct_h /= 4 )   &          ! FCT
244                        .AND. ( nn_fct_v /= 2 .AND. nn_fct_v /= 4 )   ) THEN
245        CALL ctl_stop( 'tra_adv_init: FCT scheme, choose 2nd or 4th order' )
246      ENDIF
247      IF( ln_traadv_ubs .AND. ( nn_ubs_v /= 2 .AND. nn_ubs_v /= 4 )   ) THEN     ! UBS
248        CALL ctl_stop( 'tra_adv_init: UBS scheme, choose 2nd or 4th order' )
249      ENDIF
250      IF( ln_traadv_ubs .AND. nn_ubs_v == 4 ) THEN
251         CALL ctl_warn( 'tra_adv_init: UBS scheme, only 2nd FCT scheme available on the vertical. It will be used' )
252      ENDIF
253      IF( ln_isfcav ) THEN                                                       ! ice-shelf cavities
[6140]254         IF(  ln_traadv_cen .AND. nn_cen_v == 4    .OR.   &                            ! NO 4th order with ISF
255            & ln_traadv_fct .AND. nn_fct_v == 4   )   CALL ctl_stop( 'tra_adv_init: 4th order COMPACT scheme not allowed with ISF' )
[5836]256      ENDIF
257      !
[9019]258      !                                !==  Print the choice  ==! 
259      IF(lwp) THEN
[503]260         WRITE(numout,*)
[6140]261         SELECT CASE ( nadv )
[9190]262         CASE( np_NO_adv  )   ;   WRITE(numout,*) '   ==>>>   NO T-S advection'
263         CASE( np_CEN     )   ;   WRITE(numout,*) '   ==>>>   CEN      scheme is used. Horizontal order: ', nn_cen_h,   &
264            &                                                                        ' Vertical   order: ', nn_cen_v
265         CASE( np_FCT     )   ;   WRITE(numout,*) '   ==>>>   FCT      scheme is used. Horizontal order: ', nn_fct_h,   &
266            &                                                                        ' Vertical   order: ', nn_fct_v
267         CASE( np_MUS     )   ;   WRITE(numout,*) '   ==>>>   MUSCL    scheme is used'
268         CASE( np_UBS     )   ;   WRITE(numout,*) '   ==>>>   UBS      scheme is used'
269         CASE( np_QCK     )   ;   WRITE(numout,*) '   ==>>>   QUICKEST scheme is used'
[6140]270         END SELECT
[458]271      ENDIF
[503]272      !
[9531]273      CALL tra_mle_init            !== initialisation of the Mixed Layer Eddy parametrisation (MLE)  ==!
[4245]274      !
[2528]275   END SUBROUTINE tra_adv_init
[458]276
277  !!======================================================================
278END MODULE traadv
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.