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.
bdylib.F90 in NEMO/branches/2021/dev_r14116_HPC-10_mcastril_Mixed_Precision_implementation/src/OCE/BDY – NEMO

source: NEMO/branches/2021/dev_r14116_HPC-10_mcastril_Mixed_Precision_implementation/src/OCE/BDY/bdylib.F90 @ 15540

Last change on this file since 15540 was 15540, checked in by sparonuz, 3 years ago

Mixed precision version, tested up to 30 years on ORCA2.

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 27.5 KB
Line 
1MODULE bdylib
2   !!======================================================================
3   !!                       ***  MODULE  bdylib  ***
4   !! Unstructured Open Boundary Cond. :  Library module of generic boundary algorithms.
5   !!======================================================================
6   !! History :  3.6  !  2013     (D. Storkey) original code
7   !!            4.0  !  2014     (T. Lovato) Generalize OBC structure
8   !!----------------------------------------------------------------------
9   !!----------------------------------------------------------------------
10   !!   bdy_orlanski_2d
11   !!   bdy_orlanski_3d
12   !!----------------------------------------------------------------------
13   USE oce            ! ocean dynamics and tracers
14   USE dom_oce        ! ocean space and time domain
15   USE bdy_oce        ! ocean open boundary conditions
16   USE phycst         ! physical constants
17   USE bdyini
18   !
19   USE in_out_manager !
20   USE lbclnk         ! ocean lateral boundary conditions (or mpp link)
21   USE lib_mpp, ONLY: ctl_stop
22
23   IMPLICIT NONE
24   PRIVATE
25
26   PUBLIC   bdy_frs, bdy_spe, bdy_nmn, bdy_orl
27   PUBLIC   bdy_orlanski_2d
28   PUBLIC   bdy_orlanski_3d
29
30   !!----------------------------------------------------------------------
31   !! NEMO/OCE 4.0 , NEMO Consortium (2018)
32   !! $Id$
33   !! Software governed by the CeCILL license (see ./LICENSE)
34   !!----------------------------------------------------------------------
35#  include "single_precision_substitute.h90"
36CONTAINS
37
38   SUBROUTINE bdy_frs( idx, phia, dta )
39      !!----------------------------------------------------------------------
40      !!                 ***  SUBROUTINE bdy_frs  ***
41      !!
42      !! ** Purpose : Apply the Flow Relaxation Scheme for tracers at open boundaries.
43      !!
44      !! Reference : Engedahl H., 1995, Tellus, 365-382.
45      !!----------------------------------------------------------------------
46      TYPE(OBC_INDEX),                     INTENT(in) ::   idx  ! OBC indices
47      REAL(dp), DIMENSION(:,:), POINTER,   INTENT(in) ::   dta  ! OBC external data
48      REAL(dp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk), INTENT(inout) ::   phia  ! tracer trend
49      !!
50      REAL(dp) ::   zwgt           ! boundary weight
51      INTEGER  ::   ib, ik, igrd   ! dummy loop indices
52      INTEGER  ::   ii, ij         ! 2D addresses
53      !!----------------------------------------------------------------------
54      !
55      igrd = 1                       ! Everything is at T-points here
56      DO ib = 1, idx%nblen(igrd)
57         DO ik = 1, jpkm1
58            ii = idx%nbi(ib,igrd) 
59            ij = idx%nbj(ib,igrd)
60            zwgt = idx%nbw(ib,igrd)
61            phia(ii,ij,ik) = ( phia(ii,ij,ik) + zwgt * (dta(ib,ik) - phia(ii,ij,ik) ) ) * tmask(ii,ij,ik)
62         END DO
63      END DO
64      !
65   END SUBROUTINE bdy_frs
66
67
68   SUBROUTINE bdy_spe( idx, phia, dta )
69      !!----------------------------------------------------------------------
70      !!                 ***  SUBROUTINE bdy_spe  ***
71      !!
72      !! ** Purpose : Apply a specified value for tracers at open boundaries.
73      !!
74      !!----------------------------------------------------------------------
75      TYPE(OBC_INDEX),                     INTENT(in) ::   idx  ! OBC indices
76      REAL(dp), DIMENSION(:,:), POINTER,   INTENT(in) ::   dta  ! OBC external data
77      REAL(dp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk), INTENT(inout) ::   phia  ! tracer trend
78      !!
79      INTEGER  ::   ib, ik, igrd   ! dummy loop indices
80      INTEGER  ::   ii, ij         ! 2D addresses
81      !!----------------------------------------------------------------------
82      !
83      igrd = 1                       ! Everything is at T-points here
84      DO ib = 1, idx%nblenrim(igrd)
85         ii = idx%nbi(ib,igrd)
86         ij = idx%nbj(ib,igrd)
87         DO ik = 1, jpkm1
88            phia(ii,ij,ik) = dta(ib,ik) * tmask(ii,ij,ik)
89         END DO
90      END DO
91      !
92   END SUBROUTINE bdy_spe
93
94
95   SUBROUTINE bdy_orl( idx, phib, phia, dta, lrim0, ll_npo )
96      !!----------------------------------------------------------------------
97      !!                 ***  SUBROUTINE bdy_orl  ***
98      !!
99      !! ** Purpose : Apply Orlanski radiation for tracers at open boundaries.
100      !!              This is a wrapper routine for bdy_orlanski_3d below
101      !!
102      !!----------------------------------------------------------------------
103      TYPE(OBC_INDEX),                   INTENT(in   ) ::   idx  ! OBC indices
104      REAL(dp), DIMENSION(:,:), POINTER, INTENT(in   ) ::   dta  ! OBC external data
105      REAL(dp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk),  INTENT(inout) ::   phib  ! before tracer field
106      REAL(dp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk),  INTENT(inout) ::   phia  ! tracer trend
107      LOGICAL ,                          INTENT(in   ) ::   lrim0   ! indicate if rim 0 is treated
108      LOGICAL ,                          INTENT(in   ) ::   ll_npo  ! switch for NPO version
109      !!
110      INTEGER  ::   igrd                                    ! grid index
111      !!----------------------------------------------------------------------
112      !
113      igrd = 1                       ! Everything is at T-points here
114      !
115      CALL bdy_orlanski_3d( idx, igrd, REAL(phib(:,:,:), dp), phia(:,:,:), dta, lrim0, ll_npo )
116      !
117   END SUBROUTINE bdy_orl
118
119
120   SUBROUTINE bdy_orlanski_2d( idx, igrd, phib, phia, phi_ext, lrim0, ll_npo )
121      !!----------------------------------------------------------------------
122      !!                 ***  SUBROUTINE bdy_orlanski_2d  ***
123      !!             
124      !!              - Apply Orlanski radiation condition adaptively to 2D fields:
125      !!                  - radiation plus weak nudging at outflow points
126      !!                  - no radiation and strong nudging at inflow points
127      !!
128      !!
129      !! References:  Marchesiello, McWilliams and Shchepetkin, Ocean Modelling vol. 3 (2001)   
130      !!----------------------------------------------------------------------
131      TYPE(OBC_INDEX),                   INTENT(in   ) ::   idx      ! BDY indices
132      INTEGER ,                          INTENT(in   ) ::   igrd     ! grid index
133      REAL(dp), DIMENSION(:,:),          INTENT(in   ) ::   phib     ! model before 2D field
134      REAL(dp), DIMENSION(:,:),          INTENT(inout) ::   phia     ! model after 2D field (to be updated)
135      REAL(dp), DIMENSION(:  ), POINTER, INTENT(in   ) ::   phi_ext  ! external forcing data
136      LOGICAL ,                          INTENT(in   ) ::   lrim0    ! indicate if rim 0 is treated
137      LOGICAL ,                          INTENT(in   ) ::   ll_npo   ! switch for NPO version
138      !
139      INTEGER  ::   jb                                     ! dummy loop indices
140      INTEGER  ::   ii, ij, iibm1, iibm2, ijbm1, ijbm2     ! 2D addresses
141      INTEGER  ::   iijm1, iijp1, ijjm1, ijjp1             ! 2D addresses
142      INTEGER  ::   iibm1jp1, iibm1jm1, ijbm1jp1, ijbm1jm1 ! 2D addresses
143      INTEGER  ::   ii_offset, ij_offset                   ! offsets for mask indices
144      INTEGER  ::   flagu, flagv                           ! short cuts
145      INTEGER  ::   ibeg, iend                             ! length of rim to be treated (rim 0 or rim 1 or both)
146      REAL(dp) ::   zmask_x, zmask_y1, zmask_y2
147      REAL(dp) ::   zex1, zex2, zey, zey1, zey2
148      REAL(dp) ::   zdt, zdx, zdy, znor2, zrx, zry         ! intermediate calculations
149      REAL(dp) ::   zout, zwgt, zdy_centred
150      REAL(dp) ::   zdy_1, zdy_2, zsign_ups
151      REAL(dp), PARAMETER :: zepsilon = 1.e-30                 ! local small value
152      REAL(dp), POINTER, DIMENSION(:,:)          :: zmask      ! land/sea mask for field
153      REAL(dp), POINTER, DIMENSION(:,:)          :: zmask_xdif ! land/sea mask for x-derivatives
154      REAL(dp), POINTER, DIMENSION(:,:)          :: zmask_ydif ! land/sea mask for y-derivatives
155      REAL(dp), POINTER, DIMENSION(:,:)          :: pe_xdif    ! scale factors for x-derivatives
156      REAL(dp), POINTER, DIMENSION(:,:)          :: pe_ydif    ! scale factors for y-derivatives
157      !!----------------------------------------------------------------------
158      !
159      ! ----------------------------------!
160      ! Orlanski boundary conditions     :!
161      ! ----------------------------------!
162     
163      SELECT CASE(igrd)
164         CASE(1)
165            zmask      => tmask(:,:,1)
166            zmask_xdif => umask(:,:,1)
167            zmask_ydif => vmask(:,:,1)
168            pe_xdif    => e1u(:,:)
169            pe_ydif    => e2v(:,:)
170            ii_offset = 0
171            ij_offset = 0
172         CASE(2)
173            zmask      => umask(:,:,1)
174            zmask_xdif => tmask(:,:,1)
175            zmask_ydif => fmask(:,:,1)
176            pe_xdif    => e1t(:,:)
177            pe_ydif    => e2f(:,:)
178            ii_offset = 1
179            ij_offset = 0
180         CASE(3)
181            zmask      => vmask(:,:,1)
182            zmask_xdif => fmask(:,:,1)
183            zmask_ydif => tmask(:,:,1)
184            pe_xdif    => e1f(:,:)
185            pe_ydif    => e2t(:,:)
186            ii_offset = 0
187            ij_offset = 1
188         CASE DEFAULT ;   CALL ctl_stop( 'unrecognised value for igrd in bdy_orlanksi_2d' )
189      END SELECT
190      !
191      IF( lrim0 ) THEN   ;   ibeg = 1                       ;   iend = idx%nblenrim0(igrd)   ! rim 0
192      ELSE               ;   ibeg = idx%nblenrim0(igrd)+1   ;   iend = idx%nblenrim(igrd)    ! rim 1
193      ENDIF
194      !
195      DO jb = ibeg, iend
196         ii  = idx%nbi(jb,igrd)
197         ij  = idx%nbj(jb,igrd) 
198         IF( ii == 1 .OR. ii == jpi .OR. ij == 1 .OR. ij == jpj )   CYCLE
199         flagu = int( idx%flagu(jb,igrd) )
200         flagv = int( idx%flagv(jb,igrd) )
201         !
202         ! Calculate positions of b-1 and b-2 points for this rim point
203         ! also (b-1,j-1) and (b-1,j+1) points
204         iibm1 = ii + flagu ; iibm2 = ii + 2*flagu 
205         ijbm1 = ij + flagv ; ijbm2 = ij + 2*flagv
206          !
207         iijm1 = ii - abs(flagv) ; iijp1 = ii + abs(flagv) 
208         ijjm1 = ij - abs(flagu) ; ijjp1 = ij + abs(flagu)
209         !
210         iibm1jm1 = ii + flagu - abs(flagv) ; iibm1jp1 = ii + flagu + abs(flagv) 
211         ijbm1jm1 = ij + flagv - abs(flagu) ; ijbm1jp1 = ij + flagv + abs(flagu) 
212         !
213         ! Calculate scale factors for calculation of spatial derivatives.       
214         zex1 = ( abs(iibm1-iibm2) * pe_xdif(iibm1   +ii_offset,ijbm1             )   &
215        &       + abs(ijbm1-ijbm2) * pe_ydif(iibm1             ,ijbm1   +ij_offset) ) 
216         zex2 = ( abs(iibm1-iibm2) * pe_xdif(iibm2   +ii_offset,ijbm2             )   &
217        &       + abs(ijbm1-ijbm2) * pe_ydif(iibm2             ,ijbm2   +ij_offset) ) 
218         zey1 = ( (iibm1-iibm1jm1) * pe_xdif(iibm1jm1+ii_offset,ijbm1jm1          )   & 
219        &      +  (ijbm1-ijbm1jm1) * pe_ydif(iibm1jm1          ,ijbm1jm1+ij_offset) ) 
220         zey2 = ( (iibm1jp1-iibm1) * pe_xdif(iibm1   +ii_offset,ijbm1             )   &
221        &      +  (ijbm1jp1-ijbm1) * pe_ydif(iibm1             ,ijbm1   +ij_offset) ) 
222         ! make sure scale factors are nonzero
223         if( zey1 .lt. rsmall ) zey1 = zey2
224         if( zey2 .lt. rsmall ) zey2 = zey1
225         zex1 = max(zex1,rsmall); zex2 = max(zex2,rsmall)
226         zey1 = max(zey1,rsmall); zey2 = max(zey2,rsmall); 
227         !
228         ! Calculate masks for calculation of spatial derivatives.
229         zmask_x  = ( abs(iibm1-iibm2) * zmask_xdif(iibm2   +ii_offset,ijbm2               )   &
230        &           + abs(ijbm1-ijbm2) * zmask_ydif(iibm2             ,ijbm2   +ij_offset) ) 
231         zmask_y1 = ( (iibm1-iibm1jm1) * zmask_xdif(iibm1jm1+ii_offset,ijbm1jm1            )   & 
232        &          +  (ijbm1-ijbm1jm1) * zmask_ydif(iibm1jm1          ,ijbm1jm1+ij_offset) ) 
233         zmask_y2 = ( (iibm1jp1-iibm1) * zmask_xdif(iibm1   +ii_offset,ijbm1               )   &
234        &          +  (ijbm1jp1-ijbm1) * zmask_ydif(iibm1             ,ijbm1   +ij_offset) ) 
235
236         ! Calculation of terms required for both versions of the scheme.
237         ! Mask derivatives to ensure correct land boundary conditions for each variable.
238         ! Centred derivative is calculated as average of "left" and "right" derivatives for
239         ! this reason.
240         ! Note no rn_Dt factor in expression for zdt because it cancels in the expressions for
241         ! zrx and zry.
242         zdt   =     phia(iibm1   ,ijbm1   ) - phib(iibm1   ,ijbm1   )
243         zdx   = ( ( phia(iibm1   ,ijbm1   ) - phia(iibm2   ,ijbm2   ) ) / zex2 ) * zmask_x 
244         zdy_1 = ( ( phib(iibm1   ,ijbm1   ) - phib(iibm1jm1,ijbm1jm1) ) / zey1 ) * zmask_y1   
245         zdy_2 = ( ( phib(iibm1jp1,ijbm1jp1) - phib(iibm1   ,ijbm1   ) ) / zey2 ) * zmask_y2 
246         zdy_centred = 0.5 * ( zdy_1 + zdy_2 )
247!!$         zdy_centred = phib(iibm1jp1,ijbm1jp1) - phib(iibm1jm1,ijbm1jm1)
248         ! upstream differencing for tangential derivatives
249         zsign_ups = sign( 1.0_wp, zdt * zdy_centred )
250         zsign_ups = 0.5*( zsign_ups + abs(zsign_ups) )
251         zdy = zsign_ups * zdy_1 + (1. - zsign_ups) * zdy_2
252         znor2 = zdx * zdx + zdy * zdy
253         znor2 = max(znor2,zepsilon)
254         !
255         zrx = zdt * zdx / ( zex1 * znor2 ) 
256!!$         zrx = min(zrx,2.0_wp)
257         zout = sign( 1.0_wp, zrx )
258         zout = 0.5*( zout + abs(zout) )
259         zwgt = 2.*rn_Dt*( (1.-zout) * idx%nbd(jb,igrd) + zout * idx%nbdout(jb,igrd) )
260         ! only apply radiation on outflow points
261         if( ll_npo ) then     !! NPO version !!
262            phia(ii,ij) = (1.-zout) * ( phib(ii,ij) + zwgt * ( phi_ext(jb) - phib(ii,ij) ) )        &
263           &            + zout      * ( phib(ii,ij) + zrx*phia(iibm1,ijbm1)                         &
264           &                            + zwgt * ( phi_ext(jb) - phib(ii,ij) ) ) / ( 1. + zrx ) 
265         else                  !! full oblique radiation !!
266            zsign_ups = sign( 1.0_wp, zdt * zdy )
267            zsign_ups = 0.5*( zsign_ups + abs(zsign_ups) )
268            zey = zsign_ups * zey1 + (1.-zsign_ups) * zey2 
269            zry = zdt * zdy / ( zey * znor2 ) 
270            phia(ii,ij) = (1.-zout) * ( phib(ii,ij) + zwgt * ( phi_ext(jb) - phib(ii,ij) ) )        &
271           &            + zout      * ( phib(ii,ij) + zrx*phia(iibm1,ijbm1)                         &
272           &                    - zsign_ups      * zry * ( phib(ii   ,ij   ) - phib(iijm1,ijjm1 ) ) &
273           &                    - (1.-zsign_ups) * zry * ( phib(iijp1,ijjp1) - phib(ii   ,ij    ) ) &
274           &                    + zwgt * ( phi_ext(jb) - phib(ii,ij) ) ) / ( 1. + zrx ) 
275         endif
276         phia(ii,ij) = phia(ii,ij) * zmask(ii,ij)
277      END DO
278      !
279   END SUBROUTINE bdy_orlanski_2d
280
281
282   SUBROUTINE bdy_orlanski_3d( idx, igrd, phib, phia, phi_ext, lrim0, ll_npo )
283      !!----------------------------------------------------------------------
284      !!                 ***  SUBROUTINE bdy_orlanski_3d  ***
285      !!             
286      !!              - Apply Orlanski radiation condition adaptively to 3D fields:
287      !!                  - radiation plus weak nudging at outflow points
288      !!                  - no radiation and strong nudging at inflow points
289      !!
290      !!
291      !! References:  Marchesiello, McWilliams and Shchepetkin, Ocean Modelling vol. 3 (2001)   
292      !!----------------------------------------------------------------------
293      TYPE(OBC_INDEX),                     INTENT(in   ) ::   idx      ! BDY indices
294      INTEGER ,                            INTENT(in   ) ::   igrd     ! grid index
295      REAL(dp), DIMENSION(:,:,:),          INTENT(in   ) ::   phib     ! model before 3D field
296      REAL(dp), DIMENSION(:,:,:),          INTENT(inout) ::   phia     ! model after 3D field (to be updated)
297      REAL(dp), DIMENSION(:,:  ), POINTER, INTENT(in   ) ::   phi_ext  ! external forcing data
298      LOGICAL ,                            INTENT(in   ) ::   lrim0    ! indicate if rim 0 is treated
299      LOGICAL ,                            INTENT(in   ) ::   ll_npo   ! switch for NPO version
300      !
301      INTEGER  ::   jb, jk                                 ! dummy loop indices
302      INTEGER  ::   ii, ij, iibm1, iibm2, ijbm1, ijbm2     ! 2D addresses
303      INTEGER  ::   iijm1, iijp1, ijjm1, ijjp1             ! 2D addresses
304      INTEGER  ::   iibm1jp1, iibm1jm1, ijbm1jp1, ijbm1jm1 ! 2D addresses
305      INTEGER  ::   ii_offset, ij_offset                   ! offsets for mask indices
306      INTEGER  ::   flagu, flagv                           ! short cuts
307      INTEGER  ::   ibeg, iend                             ! length of rim to be treated (rim 0 or rim 1 or both)
308      REAL(dp) ::   zmask_x, zmask_y1, zmask_y2
309      REAL(dp) ::   zex1, zex2, zey, zey1, zey2
310      REAL(dp) ::   zdt, zdx, zdy, znor2, zrx, zry         ! intermediate calculations
311      REAL(dp) ::   zout, zwgt, zdy_centred
312      REAL(dp) ::   zdy_1, zdy_2,  zsign_ups
313      REAL(dp), PARAMETER :: zepsilon = 1.e-30                 ! local small value
314      REAL(dp), POINTER, DIMENSION(:,:,:)        :: zmask      ! land/sea mask for field
315      REAL(dp), POINTER, DIMENSION(:,:,:)        :: zmask_xdif ! land/sea mask for x-derivatives
316      REAL(dp), POINTER, DIMENSION(:,:,:)        :: zmask_ydif ! land/sea mask for y-derivatives
317      REAL(dp), POINTER, DIMENSION(:,:)          :: pe_xdif    ! scale factors for x-derivatives
318      REAL(dp), POINTER, DIMENSION(:,:)          :: pe_ydif    ! scale factors for y-derivatives
319      !!----------------------------------------------------------------------
320      !
321      ! ----------------------------------!
322      ! Orlanski boundary conditions     :!
323      ! ----------------------------------!
324      !
325      SELECT CASE(igrd)
326         CASE(1)
327            zmask      => tmask(:,:,:)
328            zmask_xdif => umask(:,:,:)
329            zmask_ydif => vmask(:,:,:)
330            pe_xdif    => e1u(:,:)
331            pe_ydif    => e2v(:,:)
332            ii_offset = 0
333            ij_offset = 0
334         CASE(2)
335            zmask      => umask(:,:,:)
336            zmask_xdif => tmask(:,:,:)
337            zmask_ydif => fmask(:,:,:)
338            pe_xdif    => e1t(:,:)
339            pe_ydif    => e2f(:,:)
340            ii_offset = 1
341            ij_offset = 0
342         CASE(3)
343            zmask      => vmask(:,:,:)
344            zmask_xdif => fmask(:,:,:)
345            zmask_ydif => tmask(:,:,:)
346            pe_xdif    => e1f(:,:)
347            pe_ydif    => e2t(:,:)
348            ii_offset = 0
349            ij_offset = 1
350         CASE DEFAULT ;   CALL ctl_stop( 'unrecognised value for igrd in bdy_orlanksi_2d' )
351      END SELECT
352      !
353      IF( lrim0 ) THEN   ;   ibeg = 1                       ;   iend = idx%nblenrim0(igrd)   ! rim 0
354      ELSE               ;   ibeg = idx%nblenrim0(igrd)+1   ;   iend = idx%nblenrim(igrd)    ! rim 1
355      ENDIF
356      !
357      DO jk = 1, jpk
358         !           
359         DO jb = ibeg, iend
360            ii  = idx%nbi(jb,igrd)
361            ij  = idx%nbj(jb,igrd) 
362            IF( ii == 1 .OR. ii == jpi .OR. ij == 1 .OR. ij == jpj )   CYCLE
363            flagu = int( idx%flagu(jb,igrd) )
364            flagv = int( idx%flagv(jb,igrd) )
365            !
366            ! calculate positions of b-1 and b-2 points for this rim point
367            ! also (b-1,j-1) and (b-1,j+1) points
368            iibm1 = ii + flagu ; iibm2 = ii + 2*flagu 
369            ijbm1 = ij + flagv ; ijbm2 = ij + 2*flagv
370            !
371            iijm1 = ii - abs(flagv) ; iijp1 = ii + abs(flagv) 
372            ijjm1 = ij - abs(flagu) ; ijjp1 = ij + abs(flagu)
373            !
374            iibm1jm1 = ii + flagu - abs(flagv) ; iibm1jp1 = ii + flagu + abs(flagv) 
375            ijbm1jm1 = ij + flagv - abs(flagu) ; ijbm1jp1 = ij + flagv + abs(flagu) 
376            !
377            ! Calculate scale factors for calculation of spatial derivatives.       
378            zex1 = ( abs(iibm1-iibm2) * pe_xdif(iibm1   +ii_offset,ijbm1             )   &
379           &       + abs(ijbm1-ijbm2) * pe_ydif(iibm1             ,ijbm1+ij_offset   ) ) 
380            zex2 = ( abs(iibm1-iibm2) * pe_xdif(iibm2   +ii_offset,ijbm2             )   &
381           &       + abs(ijbm1-ijbm2) * pe_ydif(iibm2             ,ijbm2+ij_offset   ) ) 
382            zey1 = ( (iibm1-iibm1jm1) * pe_xdif(iibm1jm1+ii_offset,ijbm1jm1          )   & 
383           &      +  (ijbm1-ijbm1jm1) * pe_ydif(iibm1jm1          ,ijbm1jm1+ij_offset) ) 
384            zey2 = ( (iibm1jp1-iibm1) * pe_xdif(iibm1   +ii_offset,ijbm1             )   &
385           &      +  (ijbm1jp1-ijbm1) * pe_ydif(iibm1             ,ijbm1+ij_offset   ) ) 
386            ! make sure scale factors are nonzero
387            if( zey1 .lt. rsmall ) zey1 = zey2
388            if( zey2 .lt. rsmall ) zey2 = zey1
389            zex1 = max(zex1,rsmall); zex2 = max(zex2,rsmall); 
390            zey1 = max(zey1,rsmall); zey2 = max(zey2,rsmall); 
391            !
392            ! Calculate masks for calculation of spatial derivatives.       
393            zmask_x  = ( abs(iibm1-iibm2) * zmask_xdif(iibm2   +ii_offset,ijbm2             ,jk)   &
394           &           + abs(ijbm1-ijbm2) * zmask_ydif(iibm2             ,ijbm2   +ij_offset,jk) ) 
395            zmask_y1 = ( (iibm1-iibm1jm1) * zmask_xdif(iibm1jm1+ii_offset,ijbm1jm1          ,jk)   & 
396           &          +  (ijbm1-ijbm1jm1) * zmask_ydif(iibm1jm1          ,ijbm1jm1+ij_offset,jk) ) 
397            zmask_y2 = ( (iibm1jp1-iibm1) * zmask_xdif(iibm1   +ii_offset,ijbm1             ,jk)   &
398           &          +  (ijbm1jp1-ijbm1) * zmask_ydif(iibm1             ,ijbm1   +ij_offset,jk) ) 
399            !
400            ! Calculate normal (zrx) and tangential (zry) components of radiation velocities.
401            ! Mask derivatives to ensure correct land boundary conditions for each variable.
402            ! Centred derivative is calculated as average of "left" and "right" derivatives for
403            ! this reason.
404            zdt   =     phia(iibm1   ,ijbm1   ,jk) - phib(iibm1   ,ijbm1   ,jk)
405            zdx   = ( ( phia(iibm1   ,ijbm1   ,jk) - phia(iibm2   ,ijbm2   ,jk) ) / zex2 ) * zmask_x                 
406            zdy_1 = ( ( phib(iibm1   ,ijbm1   ,jk) - phib(iibm1jm1,ijbm1jm1,jk) ) / zey1 ) * zmask_y1 
407            zdy_2 = ( ( phib(iibm1jp1,ijbm1jp1,jk) - phib(iibm1   ,ijbm1   ,jk) ) / zey2 ) * zmask_y2     
408            zdy_centred = 0.5 * ( zdy_1 + zdy_2 )
409!!$            zdy_centred = phib(iibm1jp1,ijbm1jp1,jk) - phib(iibm1jm1,ijbm1jm1,jk)
410            ! upstream differencing for tangential derivatives
411            zsign_ups = sign( 1.0_wp, zdt * zdy_centred )
412            zsign_ups = 0.5*( zsign_ups + abs(zsign_ups) )
413            zdy = zsign_ups * zdy_1 + (1. - zsign_ups) * zdy_2
414            znor2 = zdx * zdx + zdy * zdy
415            znor2 = max(znor2,zepsilon)
416            !
417            ! update boundary value:
418            zrx = zdt * zdx / ( zex1 * znor2 )
419!!$            zrx = min(zrx,2.0_wp)
420            zout = sign( 1.0_wp, zrx )
421            zout = 0.5*( zout + abs(zout) )
422            zwgt = 2.*rn_Dt*( (1.-zout) * idx%nbd(jb,igrd) + zout * idx%nbdout(jb,igrd) )
423            ! only apply radiation on outflow points
424            if( ll_npo ) then     !! NPO version !!
425               phia(ii,ij,jk) = (1.-zout) * ( phib(ii,ij,jk) + zwgt * ( phi_ext(jb,jk) - phib(ii,ij,jk) ) ) &
426              &               + zout      * ( phib(ii,ij,jk) + zrx*phia(iibm1,ijbm1,jk)                     &
427              &                            + zwgt * ( phi_ext(jb,jk) - phib(ii,ij,jk) ) ) / ( 1. + zrx ) 
428            else                  !! full oblique radiation !!
429               zsign_ups = sign( 1.0_wp, zdt * zdy )
430               zsign_ups = 0.5*( zsign_ups + abs(zsign_ups) )
431               zey = zsign_ups * zey1 + (1.-zsign_ups) * zey2 
432               zry = zdt * zdy / ( zey * znor2 ) 
433               phia(ii,ij,jk) = (1.-zout) * ( phib(ii,ij,jk) + zwgt * ( phi_ext(jb,jk) - phib(ii,ij,jk) ) )    &
434              &               + zout      * ( phib(ii,ij,jk) + zrx*phia(iibm1,ijbm1,jk)                        &
435              &                       - zsign_ups      * zry * ( phib(ii   ,ij   ,jk) - phib(iijm1,ijjm1,jk) ) &
436              &                       - (1.-zsign_ups) * zry * ( phib(iijp1,ijjp1,jk) - phib(ii   ,ij   ,jk) ) &
437              &                       + zwgt * ( phi_ext(jb,jk) - phib(ii,ij,jk) ) ) / ( 1. + zrx ) 
438            endif
439            phia(ii,ij,jk) = phia(ii,ij,jk) * zmask(ii,ij,jk)
440         END DO
441         !
442      END DO
443      !
444   END SUBROUTINE bdy_orlanski_3d
445
446   SUBROUTINE bdy_nmn( idx, igrd, phia, lrim0 )
447      !!----------------------------------------------------------------------
448      !!                 ***  SUBROUTINE bdy_nmn  ***
449      !!                   
450      !! ** Purpose : Duplicate the value at open boundaries, zero gradient.
451      !!
452      !!
453      !! ** Method  : - take the average of free ocean neighbours
454      !!
455      !!      ___   !   |_____|   !   ___|    !   __|x o   !   |_   _|     ! |     
456      !!   __|x     !      x      !     x o   !      o     !     |_|       ! |x o   
457      !!      o     !      o      !     o     !            !    o x o      ! |x_x_
458      !!                                                   !      o     
459      !!----------------------------------------------------------------------
460      INTEGER,                    INTENT(in   )  ::   igrd     ! grid index
461      REAL(dp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(inout)  ::   phia     ! model after 3D field (to be updated), must be masked
462      TYPE(OBC_INDEX),            INTENT(in   )  ::   idx      ! OBC indices
463      LOGICAL ,                   INTENT(in   )  ::   lrim0    ! indicate if rim 0 is treated
464      !!
465      REAL(dp) ::   zweight
466      REAL(dp), POINTER, DIMENSION(:,:,:)      :: zmask         ! land/sea mask for field
467      INTEGER  ::   ib, ik   ! dummy loop indices
468      INTEGER  ::   ii, ij   ! 2D addresses
469      INTEGER  ::   ipkm1    ! size of phia third dimension minus 1
470      INTEGER  ::   ibeg, iend                          ! length of rim to be treated (rim 0 or rim 1 or both)
471      INTEGER  ::   ii1, ii2, ii3, ij1, ij2, ij3, itreat
472      !!----------------------------------------------------------------------
473      !
474      ipkm1 = MAX( SIZE(phia,3) - 1, 1 ) 
475      !
476      SELECT CASE(igrd)
477         CASE(1)   ;   zmask => tmask(:,:,:)
478         CASE(2)   ;   zmask => umask(:,:,:)
479         CASE(3)   ;   zmask => vmask(:,:,:)
480         CASE DEFAULT ;   CALL ctl_stop( 'unrecognised value for igrd in bdy_nmn' )
481      END SELECT
482      !
483      IF( lrim0 ) THEN   ;   ibeg = 1                       ;   iend = idx%nblenrim0(igrd)   ! rim 0
484      ELSE               ;   ibeg = idx%nblenrim0(igrd)+1   ;   iend = idx%nblenrim(igrd)    ! rim 1
485      ENDIF
486      !
487      DO ib = ibeg, iend
488         ii = idx%nbi(ib,igrd)
489         ij = idx%nbj(ib,igrd)
490         itreat = idx%ntreat(ib,igrd)
491         CALL find_neib( ii, ij, itreat, ii1, ij1, ii2, ij2, ii3, ij3 )   ! find free ocean neighbours
492         SELECT CASE( itreat )
493         CASE( 1:8 )
494            IF( ii1 < 1 .OR. ii1 > jpi .OR. ij1 < 1 .OR. ij1 > jpj )   CYCLE
495            DO ik = 1, ipkm1
496               IF( zmask(ii1,ij1,ik) /= 0. )   phia(ii,ij,ik) = phia(ii1,ij1,ik) 
497            END DO
498         CASE( 9:12 )
499            IF( ii1 < 1 .OR. ii1 > jpi .OR. ij1 < 1 .OR. ij1 > jpj )   CYCLE
500            IF( ii2 < 1 .OR. ii2 > jpi .OR. ij2 < 1 .OR. ij2 > jpj )   CYCLE
501            DO ik = 1, ipkm1
502               zweight = zmask(ii1,ij1,ik) + zmask(ii2,ij2,ik)
503               IF( zweight /= 0. )   phia(ii,ij,ik) = ( phia(ii1,ij1,ik) + phia(ii2,ij2,ik) ) / zweight
504            END DO
505         CASE( 13:16 )
506            IF( ii1 < 1 .OR. ii1 > jpi .OR. ij1 < 1 .OR. ij1 > jpj )   CYCLE
507            IF( ii2 < 1 .OR. ii2 > jpi .OR. ij2 < 1 .OR. ij2 > jpj )   CYCLE
508            IF( ii3 < 1 .OR. ii3 > jpi .OR. ij3 < 1 .OR. ij3 > jpj )   CYCLE
509            DO ik = 1, ipkm1
510               zweight = zmask(ii1,ij1,ik) + zmask(ii2,ij2,ik) + zmask(ii3,ij3,ik)
511               IF( zweight /= 0. )   phia(ii,ij,ik) = ( phia(ii1,ij1,ik) + phia(ii2,ij2,ik) + phia(ii3,ij3,ik) ) / zweight
512            END DO
513         END SELECT
514      END DO
515      !
516   END SUBROUTINE bdy_nmn
517
518   !!======================================================================
519END MODULE bdylib
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.