source: NEMO/releases/r4.0/r4.0-HEAD/src/OCE/ZDF/zdftke.F90 @ 12697

Last change on this file since 12697 was 12697, checked in by mathiot, 8 months ago

ticket #2406: fix ticket #2406 for r4.0-HEAD

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 43.5 KB
Line 
1MODULE zdftke
2   !!======================================================================
3   !!                       ***  MODULE  zdftke  ***
4   !! Ocean physics:  vertical mixing coefficient computed from the tke
5   !!                 turbulent closure parameterization
6   !!=====================================================================
7   !! History :  OPA  !  1991-03  (b. blanke)  Original code
8   !!            7.0  !  1991-11  (G. Madec)   bug fix
9   !!            7.1  !  1992-10  (G. Madec)   new mixing length and eav
10   !!            7.2  !  1993-03  (M. Guyon)   symetrical conditions
11   !!            7.3  !  1994-08  (G. Madec, M. Imbard)  nn_pdl flag
12   !!            7.5  !  1996-01  (G. Madec)   s-coordinates
13   !!            8.0  !  1997-07  (G. Madec)   lbc
14   !!            8.1  !  1999-01  (E. Stretta) new option for the mixing length
15   !!  NEMO      1.0  !  2002-06  (G. Madec) add tke_init routine
16   !!             -   !  2004-10  (C. Ethe )  1D configuration
17   !!            2.0  !  2006-07  (S. Masson)  distributed restart using iom
18   !!            3.0  !  2008-05  (C. Ethe,  G.Madec) : update TKE physics:
19   !!                 !           - tke penetration (wind steering)
20   !!                 !           - suface condition for tke & mixing length
21   !!                 !           - Langmuir cells
22   !!             -   !  2008-05  (J.-M. Molines, G. Madec)  2D form of avtb
23   !!             -   !  2008-06  (G. Madec)  style + DOCTOR name for namelist parameters
24   !!             -   !  2008-12  (G. Reffray) stable discretization of the production term
25   !!            3.2  !  2009-06  (G. Madec, S. Masson) TKE restart compatible with key_cpl
26   !!                 !                                + cleaning of the parameters + bugs correction
27   !!            3.3  !  2010-10  (C. Ethe, G. Madec) reorganisation of initialisation phase
28   !!            3.6  !  2014-11  (P. Mathiot) add ice shelf capability
29   !!            4.0  !  2017-04  (G. Madec)  remove CPP ddm key & avm at t-point only
30   !!             -   !  2017-05  (G. Madec)  add top/bottom friction as boundary condition (ln_drg)
31   !!----------------------------------------------------------------------
32
33   !!----------------------------------------------------------------------
34   !!   zdf_tke       : update momentum and tracer Kz from a tke scheme
35   !!   tke_tke       : tke time stepping: update tke at now time step (en)
36   !!   tke_avn       : compute mixing length scale and deduce avm and avt
37   !!   zdf_tke_init  : initialization, namelist read, and parameters control
38   !!   tke_rst       : read/write tke restart in ocean restart file
39   !!----------------------------------------------------------------------
40   USE oce            ! ocean: dynamics and active tracers variables
41   USE phycst         ! physical constants
42   USE dom_oce        ! domain: ocean
43   USE domvvl         ! domain: variable volume layer
44   USE sbc_oce        ! surface boundary condition: ocean
45   USE zdfdrg         ! vertical physics: top/bottom drag coef.
46   USE zdfmxl         ! vertical physics: mixed layer
47   !
48   USE in_out_manager ! I/O manager
49   USE iom            ! I/O manager library
50   USE lib_mpp        ! MPP library
51   USE lbclnk         ! ocean lateral boundary conditions (or mpp link)
52   USE prtctl         ! Print control
53   USE lib_fortran    ! Fortran utilities (allows no signed zero when 'key_nosignedzero' defined) 
54
55   IMPLICIT NONE
56   PRIVATE
57
58   PUBLIC   zdf_tke        ! routine called in step module
59   PUBLIC   zdf_tke_init   ! routine called in opa module
60   PUBLIC   tke_rst        ! routine called in step module
61
62   !                      !!** Namelist  namzdf_tke  **
63   LOGICAL  ::   ln_mxl0   ! mixing length scale surface value as function of wind stress or not
64   INTEGER  ::   nn_mxl    ! type of mixing length (=0/1/2/3)
65   REAL(wp) ::   rn_mxl0   ! surface  min value of mixing length (kappa*z_o=0.4*0.1 m)  [m]
66   INTEGER  ::   nn_pdl    ! Prandtl number or not (ratio avt/avm) (=0/1)
67   REAL(wp) ::   rn_ediff  ! coefficient for avt: avt=rn_ediff*mxl*sqrt(e)
68   REAL(wp) ::   rn_ediss  ! coefficient of the Kolmogoroff dissipation
69   REAL(wp) ::   rn_ebb    ! coefficient of the surface input of tke
70   REAL(wp) ::   rn_emin   ! minimum value of tke           [m2/s2]
71   REAL(wp) ::   rn_emin0  ! surface minimum value of tke   [m2/s2]
72   REAL(wp) ::   rn_bshear ! background shear (>0) currently a numerical threshold (do not change it)
73   LOGICAL  ::   ln_drg    ! top/bottom friction forcing flag
74   INTEGER  ::   nn_etau   ! type of depth penetration of surface tke (=0/1/2/3)
75   INTEGER  ::      nn_htau   ! type of tke profile of penetration (=0/1)
76   REAL(wp) ::      rn_efr    ! fraction of TKE surface value which penetrates in the ocean
77   REAL(wp) ::      rn_eice   ! =0 ON below sea-ice, =4 OFF when ice fraction > 1/4   
78   LOGICAL  ::   ln_lc     ! Langmuir cells (LC) as a source term of TKE or not
79   REAL(wp) ::      rn_lc     ! coef to compute vertical velocity of Langmuir cells
80
81   REAL(wp) ::   ri_cri    ! critic Richardson number (deduced from rn_ediff and rn_ediss values)
82   REAL(wp) ::   rmxl_min  ! minimum mixing length value (deduced from rn_ediff and rn_emin values)  [m]
83   REAL(wp) ::   rhftau_add = 1.e-3_wp     ! add offset   applied to HF part of taum  (nn_etau=3)
84   REAL(wp) ::   rhftau_scl = 1.0_wp       ! scale factor applied to HF part of taum  (nn_etau=3)
85
86   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   htau    ! depth of tke penetration (nn_htau)
87   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   dissl   ! now mixing lenght of dissipation
88   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   apdlr   ! now mixing lenght of dissipation
89
90   !! * Substitutions
91#  include "vectopt_loop_substitute.h90"
92   !!----------------------------------------------------------------------
93   !! NEMO/OCE 4.0 , NEMO Consortium (2018)
94   !! $Id$
95   !! Software governed by the CeCILL license (see ./LICENSE)
96   !!----------------------------------------------------------------------
97CONTAINS
98
99   INTEGER FUNCTION zdf_tke_alloc()
100      !!----------------------------------------------------------------------
101      !!                ***  FUNCTION zdf_tke_alloc  ***
102      !!----------------------------------------------------------------------
103      ALLOCATE( htau(jpi,jpj) , dissl(jpi,jpj,jpk) , apdlr(jpi,jpj,jpk) ,   STAT= zdf_tke_alloc )
104      !
105      CALL mpp_sum ( 'zdftke', zdf_tke_alloc )
106      IF( zdf_tke_alloc /= 0 )   CALL ctl_stop( 'STOP', 'zdf_tke_alloc: failed to allocate arrays' )
107      !
108   END FUNCTION zdf_tke_alloc
109
110
111   SUBROUTINE zdf_tke( kt, p_sh2, p_avm, p_avt )
112      !!----------------------------------------------------------------------
113      !!                   ***  ROUTINE zdf_tke  ***
114      !!
115      !! ** Purpose :   Compute the vertical eddy viscosity and diffusivity
116      !!              coefficients using a turbulent closure scheme (TKE).
117      !!
118      !! ** Method  :   The time evolution of the turbulent kinetic energy (tke)
119      !!              is computed from a prognostic equation :
120      !!         d(en)/dt = avm (d(u)/dz)**2             ! shear production
121      !!                  + d( avm d(en)/dz )/dz         ! diffusion of tke
122      !!                  + avt N^2                      ! stratif. destruc.
123      !!                  - rn_ediss / emxl en**(2/3)    ! Kolmogoroff dissipation
124      !!      with the boundary conditions:
125      !!         surface: en = max( rn_emin0, rn_ebb * taum )
126      !!         bottom : en = rn_emin
127      !!      The associated critical Richardson number is: ri_cri = 2/(2+rn_ediss/rn_ediff)
128      !!
129      !!        The now Turbulent kinetic energy is computed using the following
130      !!      time stepping: implicit for vertical diffusion term, linearized semi
131      !!      implicit for kolmogoroff dissipation term, and explicit forward for
132      !!      both buoyancy and shear production terms. Therefore a tridiagonal
133      !!      linear system is solved. Note that buoyancy and shear terms are
134      !!      discretized in a energy conserving form (Bruchard 2002).
135      !!
136      !!        The dissipative and mixing length scale are computed from en and
137      !!      the stratification (see tke_avn)
138      !!
139      !!        The now vertical eddy vicosity and diffusivity coefficients are
140      !!      given by:
141      !!              avm = max( avtb, rn_ediff * zmxlm * en^1/2 )
142      !!              avt = max( avmb, pdl * avm                 ) 
143      !!              eav = max( avmb, avm )
144      !!      where pdl, the inverse of the Prandtl number is 1 if nn_pdl=0 and
145      !!      given by an empirical funtion of the localRichardson number if nn_pdl=1
146      !!
147      !! ** Action  :   compute en (now turbulent kinetic energy)
148      !!                update avt, avm (before vertical eddy coef.)
149      !!
150      !! References : Gaspar et al., JGR, 1990,
151      !!              Blanke and Delecluse, JPO, 1991
152      !!              Mellor and Blumberg, JPO 2004
153      !!              Axell, JGR, 2002
154      !!              Bruchard OM 2002
155      !!----------------------------------------------------------------------
156      INTEGER                   , INTENT(in   ) ::   kt             ! ocean time step
157      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(in   ) ::   p_sh2          ! shear production term
158      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(inout) ::   p_avm, p_avt   !  momentum and tracer Kz (w-points)
159      !!----------------------------------------------------------------------
160      !
161      CALL tke_tke( gdepw_n, e3t_n, e3w_n, p_sh2, p_avm, p_avt )   ! now tke (en)
162      !
163      CALL tke_avn( gdepw_n, e3t_n, e3w_n,        p_avm, p_avt )   ! now avt, avm, dissl
164      !
165  END SUBROUTINE zdf_tke
166
167
168   SUBROUTINE tke_tke( pdepw, p_e3t, p_e3w, p_sh2, p_avm, p_avt )
169      !!----------------------------------------------------------------------
170      !!                   ***  ROUTINE tke_tke  ***
171      !!
172      !! ** Purpose :   Compute the now Turbulente Kinetic Energy (TKE)
173      !!
174      !! ** Method  : - TKE surface boundary condition
175      !!              - source term due to Langmuir cells (Axell JGR 2002) (ln_lc=T)
176      !!              - source term due to shear (= Kz dz[Ub] * dz[Un] )
177      !!              - Now TKE : resolution of the TKE equation by inverting
178      !!                a tridiagonal linear system by a "methode de chasse"
179      !!              - increase TKE due to surface and internal wave breaking
180      !!             NB: when sea-ice is present, both LC parameterization
181      !!                 and TKE penetration are turned off when the ice fraction
182      !!                 is smaller than 0.25
183      !!
184      !! ** Action  : - en : now turbulent kinetic energy)
185      !! ---------------------------------------------------------------------
186      USE zdf_oce , ONLY : en   ! ocean vertical physics
187      !!
188      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:) , INTENT(in   ) ::   pdepw          ! depth of w-points
189      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:) , INTENT(in   ) ::   p_e3t, p_e3w   ! level thickness (t- & w-points)
190      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:) , INTENT(in   ) ::   p_sh2          ! shear production term
191      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:) , INTENT(in   ) ::   p_avm, p_avt   ! vertical eddy viscosity & diffusivity (w-points)
192      !
193      INTEGER ::   ji, jj, jk              ! dummy loop arguments
194      REAL(wp) ::   zetop, zebot, zmsku, zmskv ! local scalars
195      REAL(wp) ::   zrhoa  = 1.22              ! Air density kg/m3
196      REAL(wp) ::   zcdrag = 1.5e-3            ! drag coefficient
197      REAL(wp) ::   zbbrau, zri                ! local scalars
198      REAL(wp) ::   zfact1, zfact2, zfact3     !   -         -
199      REAL(wp) ::   ztx2  , zty2  , zcof       !   -         -
200      REAL(wp) ::   ztau  , zdif               !   -         -
201      REAL(wp) ::   zus   , zwlc  , zind       !   -         -
202      REAL(wp) ::   zzd_up, zzd_lw             !   -         -
203      INTEGER , DIMENSION(jpi,jpj)     ::   imlc
204      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj)     ::   zhlc, zfr_i
205      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) ::   zpelc, zdiag, zd_up, zd_lw
206      !!--------------------------------------------------------------------
207      !
208      zbbrau = rn_ebb / rau0       ! Local constant initialisation
209      zfact1 = -.5_wp * rdt 
210      zfact2 = 1.5_wp * rdt * rn_ediss
211      zfact3 = 0.5_wp       * rn_ediss
212      !
213      !                     !<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
214      !                     !  Surface/top/bottom boundary condition on tke
215      !                     !<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
216     
217      DO jj = 2, jpjm1            ! en(1)   = rn_ebb taum / rau0  (min value rn_emin0)
218         DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
219            en(ji,jj,1) = MAX( rn_emin0, zbbrau * taum(ji,jj) ) * tmask(ji,jj,1)
220         END DO
221      END DO
222      !
223      !                     !<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
224      !                     !  Bottom boundary condition on tke
225      !                     !<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
226      !
227      !   en(bot)   = (ebb0/rau0)*0.5*sqrt(u_botfr^2+v_botfr^2) (min value rn_emin)
228      ! where ebb0 does not includes surface wave enhancement (i.e. ebb0=3.75)
229      ! Note that stress averaged is done using an wet-only calculation of u and v at t-point like in zdfsh2
230      !
231      IF( ln_drg ) THEN       !== friction used as top/bottom boundary condition on TKE
232         !
233         DO jj = 2, jpjm1           ! bottom friction
234            DO ji = fs_2, fs_jpim1     ! vector opt.
235               zmsku = ( 2. - umask(ji-1,jj,mbkt(ji,jj)) * umask(ji,jj,mbkt(ji,jj)) )
236               zmskv = ( 2. - vmask(ji,jj-1,mbkt(ji,jj)) * vmask(ji,jj,mbkt(ji,jj)) )
237               !                       ! where 0.001875 = (rn_ebb0/rau0) * 0.5 = 3.75*0.5/1000. (CAUTION CdU<0)
238               zebot = - 0.001875_wp * rCdU_bot(ji,jj) * SQRT(  ( zmsku*( ub(ji,jj,mbkt(ji,jj))+ub(ji-1,jj,mbkt(ji,jj)) ) )**2  &
239                  &                                           + ( zmskv*( vb(ji,jj,mbkt(ji,jj))+vb(ji,jj-1,mbkt(ji,jj)) ) )**2  )
240               en(ji,jj,mbkt(ji,jj)+1) = MAX( zebot, rn_emin ) * ssmask(ji,jj)
241            END DO
242         END DO
243         IF( ln_isfcav ) THEN       ! top friction
244            DO jj = 2, jpjm1
245               DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
246                  zmsku = ( 2. - umask(ji-1,jj,mikt(ji,jj)) * umask(ji,jj,mikt(ji,jj)) )
247                  zmskv = ( 2. - vmask(ji,jj-1,mikt(ji,jj)) * vmask(ji,jj,mikt(ji,jj)) )
248                  !                             ! where 0.001875 = (rn_ebb0/rau0) * 0.5 = 3.75*0.5/1000.  (CAUTION CdU<0)
249                  zetop = - 0.001875_wp * rCdU_top(ji,jj) * SQRT(  ( zmsku*( ub(ji,jj,mikt(ji,jj))+ub(ji-1,jj,mikt(ji,jj)) ) )**2  &
250                     &                                           + ( zmskv*( vb(ji,jj,mikt(ji,jj))+vb(ji,jj-1,mikt(ji,jj)) ) )**2  )
251                  en(ji,jj,mikt(ji,jj)) = en(ji,jj,1)*tmask(ji,jj,1) + MAX( zetop, rn_emin ) * (1._wp - tmask(ji,jj,1)) * ssmask(ji,jj)
252               END DO
253            END DO
254         ENDIF
255         !
256      ENDIF
257      !
258      !                     !<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
259      IF( ln_lc ) THEN      !  Langmuir circulation source term added to tke   !   (Axell JGR 2002)
260         !                  !>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>
261         !
262         !                        !* total energy produce by LC : cumulative sum over jk
263         zpelc(:,:,1) =  MAX( rn2b(:,:,1), 0._wp ) * pdepw(:,:,1) * p_e3w(:,:,1)
264         DO jk = 2, jpk
265            zpelc(:,:,jk)  = zpelc(:,:,jk-1) + MAX( rn2b(:,:,jk), 0._wp ) * pdepw(:,:,jk) * p_e3w(:,:,jk)
266         END DO
267         !                        !* finite Langmuir Circulation depth
268         zcof = 0.5 * 0.016 * 0.016 / ( zrhoa * zcdrag )
269         imlc(:,:) = mbkt(:,:) + 1       ! Initialization to the number of w ocean point (=2 over land)
270         DO jk = jpkm1, 2, -1
271            DO jj = 1, jpj               ! Last w-level at which zpelc>=0.5*us*us
272               DO ji = 1, jpi            !      with us=0.016*wind(starting from jpk-1)
273                  zus  = zcof * taum(ji,jj)
274                  IF( zpelc(ji,jj,jk) > zus )   imlc(ji,jj) = jk
275               END DO
276            END DO
277         END DO
278         !                               ! finite LC depth
279         DO jj = 1, jpj 
280            DO ji = 1, jpi
281               zhlc(ji,jj) = pdepw(ji,jj,imlc(ji,jj))
282            END DO
283         END DO
284         zcof = 0.016 / SQRT( zrhoa * zcdrag )
285         DO jj = 2, jpjm1
286            DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
287               zus  = zcof * SQRT( taum(ji,jj) )           ! Stokes drift
288               zfr_i(ji,jj) = ( 1._wp - 4._wp * fr_i(ji,jj) ) * zus * zus * zus * tmask(ji,jj,1) ! zus > 0. ok
289               IF (zfr_i(ji,jj) < 0. ) zfr_i(ji,jj) = 0.
290            END DO
291         END DO         
292         DO jk = 2, jpkm1         !* TKE Langmuir circulation source term added to en
293            DO jj = 2, jpjm1
294               DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
295                  IF ( zfr_i(ji,jj) /= 0. ) THEN               
296                     ! vertical velocity due to LC   
297                     IF ( pdepw(ji,jj,jk) - zhlc(ji,jj) < 0 .AND. wmask(ji,jj,jk) /= 0. ) THEN
298                        !                                           ! vertical velocity due to LC
299                        zwlc = rn_lc * SIN( rpi * pdepw(ji,jj,jk) / zhlc(ji,jj) )   ! warning: optimization: zus^3 is in zfr_i
300                        !                                           ! TKE Langmuir circulation source term
301                        en(ji,jj,jk) = en(ji,jj,jk) + rdt * zfr_i(ji,jj) * ( zwlc * zwlc * zwlc ) / zhlc(ji,jj)
302                     ENDIF
303                  ENDIF
304               END DO
305            END DO
306         END DO
307         !
308      ENDIF
309      !
310      !                     !<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
311      !                     !  Now Turbulent kinetic energy (output in en)
312      !                     !<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
313      !                     ! Resolution of a tridiagonal linear system by a "methode de chasse"
314      !                     ! computation from level 2 to jpkm1  (e(1) already computed and e(jpk)=0 ).
315      !                     ! zdiag : diagonal zd_up : upper diagonal zd_lw : lower diagonal
316      !
317      IF( nn_pdl == 1 ) THEN      !* Prandtl number = F( Ri )
318         DO jk = 2, jpkm1
319            DO jj = 2, jpjm1
320               DO ji = 2, jpim1
321                  !                             ! local Richardson number
322                  zri = MAX( rn2b(ji,jj,jk), 0._wp ) * p_avm(ji,jj,jk) / ( p_sh2(ji,jj,jk) + rn_bshear )
323                  !                             ! inverse of Prandtl number
324                  apdlr(ji,jj,jk) = MAX(  0.1_wp,  ri_cri / MAX( ri_cri , zri )  )
325               END DO
326            END DO
327         END DO
328      ENDIF
329      !         
330      DO jk = 2, jpkm1           !* Matrix and right hand side in en
331         DO jj = 2, jpjm1
332            DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
333               zcof   = zfact1 * tmask(ji,jj,jk)
334               !                                   ! A minimum of 2.e-5 m2/s is imposed on TKE vertical
335               !                                   ! eddy coefficient (ensure numerical stability)
336               zzd_up = zcof * MAX(  p_avm(ji,jj,jk+1) + p_avm(ji,jj,jk  ) , 2.e-5_wp  )   &  ! upper diagonal
337                  &          /    (  p_e3t(ji,jj,jk  ) * p_e3w(ji,jj,jk  )  )
338               zzd_lw = zcof * MAX(  p_avm(ji,jj,jk  ) + p_avm(ji,jj,jk-1) , 2.e-5_wp  )   &  ! lower diagonal
339                  &          /    (  p_e3t(ji,jj,jk-1) * p_e3w(ji,jj,jk  )  )
340               !
341               zd_up(ji,jj,jk) = zzd_up            ! Matrix (zdiag, zd_up, zd_lw)
342               zd_lw(ji,jj,jk) = zzd_lw
343               zdiag(ji,jj,jk) = 1._wp - zzd_lw - zzd_up + zfact2 * dissl(ji,jj,jk) * wmask(ji,jj,jk)
344               !
345               !                                   ! right hand side in en
346               en(ji,jj,jk) = en(ji,jj,jk) + rdt * (  p_sh2(ji,jj,jk)                          &   ! shear
347                  &                                 - p_avt(ji,jj,jk) * rn2(ji,jj,jk)          &   ! stratification
348                  &                                 + zfact3 * dissl(ji,jj,jk) * en(ji,jj,jk)  &   ! dissipation
349                  &                                ) * wmask(ji,jj,jk)
350            END DO
351         END DO
352      END DO
353      !                          !* Matrix inversion from level 2 (tke prescribed at level 1)
354      DO jk = 3, jpkm1                             ! First recurrence : Dk = Dk - Lk * Uk-1 / Dk-1
355         DO jj = 2, jpjm1
356            DO ji = fs_2, fs_jpim1    ! vector opt.
357               zdiag(ji,jj,jk) = zdiag(ji,jj,jk) - zd_lw(ji,jj,jk) * zd_up(ji,jj,jk-1) / zdiag(ji,jj,jk-1)
358            END DO
359         END DO
360      END DO
361      DO jj = 2, jpjm1                             ! Second recurrence : Lk = RHSk - Lk / Dk-1 * Lk-1
362         DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
363            zd_lw(ji,jj,2) = en(ji,jj,2) - zd_lw(ji,jj,2) * en(ji,jj,1)    ! Surface boudary conditions on tke
364         END DO
365      END DO
366      DO jk = 3, jpkm1
367         DO jj = 2, jpjm1
368            DO ji = fs_2, fs_jpim1    ! vector opt.
369               zd_lw(ji,jj,jk) = en(ji,jj,jk) - zd_lw(ji,jj,jk) / zdiag(ji,jj,jk-1) *zd_lw(ji,jj,jk-1)
370            END DO
371         END DO
372      END DO
373      DO jj = 2, jpjm1                             ! thrid recurrence : Ek = ( Lk - Uk * Ek+1 ) / Dk
374         DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
375            en(ji,jj,jpkm1) = zd_lw(ji,jj,jpkm1) / zdiag(ji,jj,jpkm1)
376         END DO
377      END DO
378      DO jk = jpk-2, 2, -1
379         DO jj = 2, jpjm1
380            DO ji = fs_2, fs_jpim1    ! vector opt.
381               en(ji,jj,jk) = ( zd_lw(ji,jj,jk) - zd_up(ji,jj,jk) * en(ji,jj,jk+1) ) / zdiag(ji,jj,jk)
382            END DO
383         END DO
384      END DO
385      DO jk = 2, jpkm1                             ! set the minimum value of tke
386         DO jj = 2, jpjm1
387            DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
388               en(ji,jj,jk) = MAX( en(ji,jj,jk), rn_emin ) * wmask(ji,jj,jk)
389            END DO
390         END DO
391      END DO
392      !
393      !                            !<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
394      !                            !  TKE due to surface and internal wave breaking
395      !                            !<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
396!!gm BUG : in the exp  remove the depth of ssh !!!
397!!gm       i.e. use gde3w in argument (pdepw)
398     
399     
400      IF( nn_etau == 1 ) THEN           !* penetration below the mixed layer (rn_efr fraction)
401         DO jk = 2, jpkm1                       ! rn_eice =0 ON below sea-ice, =4 OFF when ice fraction > 0.25
402            DO jj = 2, jpjm1
403               DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
404                  en(ji,jj,jk) = en(ji,jj,jk) + rn_efr * en(ji,jj,1) * EXP( -pdepw(ji,jj,jk) / htau(ji,jj) )   &
405                     &                                 * MAX(0.,1._wp - rn_eice *fr_i(ji,jj) )  * wmask(ji,jj,jk) * tmask(ji,jj,1)
406               END DO
407            END DO
408         END DO
409      ELSEIF( nn_etau == 2 ) THEN       !* act only at the base of the mixed layer (jk=nmln)  (rn_efr fraction)
410         DO jj = 2, jpjm1
411            DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
412               jk = nmln(ji,jj)
413               en(ji,jj,jk) = en(ji,jj,jk) + rn_efr * en(ji,jj,1) * EXP( -pdepw(ji,jj,jk) / htau(ji,jj) )   &
414                  &                                 * MAX(0.,1._wp - rn_eice *fr_i(ji,jj) )  * wmask(ji,jj,jk) * tmask(ji,jj,1)
415            END DO
416         END DO
417      ELSEIF( nn_etau == 3 ) THEN       !* penetration belox the mixed layer (HF variability)
418         DO jk = 2, jpkm1
419            DO jj = 2, jpjm1
420               DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
421                  ztx2 = utau(ji-1,jj  ) + utau(ji,jj)
422                  zty2 = vtau(ji  ,jj-1) + vtau(ji,jj)
423                  ztau = 0.5_wp * SQRT( ztx2 * ztx2 + zty2 * zty2 ) * tmask(ji,jj,1)    ! module of the mean stress
424                  zdif = taum(ji,jj) - ztau                            ! mean of modulus - modulus of the mean
425                  zdif = rhftau_scl * MAX( 0._wp, zdif + rhftau_add )  ! apply some modifications...
426                  en(ji,jj,jk) = en(ji,jj,jk) + zbbrau * zdif * EXP( -pdepw(ji,jj,jk) / htau(ji,jj) )   &
427                     &                        * MAX(0.,1._wp - rn_eice *fr_i(ji,jj) ) * wmask(ji,jj,jk) * tmask(ji,jj,1)
428               END DO
429            END DO
430         END DO
431      ENDIF
432      !
433   END SUBROUTINE tke_tke
434
435
436   SUBROUTINE tke_avn( pdepw, p_e3t, p_e3w, p_avm, p_avt )
437      !!----------------------------------------------------------------------
438      !!                   ***  ROUTINE tke_avn  ***
439      !!
440      !! ** Purpose :   Compute the vertical eddy viscosity and diffusivity
441      !!
442      !! ** Method  :   At this stage, en, the now TKE, is known (computed in
443      !!              the tke_tke routine). First, the now mixing lenth is
444      !!      computed from en and the strafification (N^2), then the mixings
445      !!      coefficients are computed.
446      !!              - Mixing length : a first evaluation of the mixing lengh
447      !!      scales is:
448      !!                      mxl = sqrt(2*en) / N 
449      !!      where N is the brunt-vaisala frequency, with a minimum value set
450      !!      to rmxl_min (rn_mxl0) in the interior (surface) ocean.
451      !!        The mixing and dissipative length scale are bound as follow :
452      !!         nn_mxl=0 : mxl bounded by the distance to surface and bottom.
453      !!                        zmxld = zmxlm = mxl
454      !!         nn_mxl=1 : mxl bounded by the e3w and zmxld = zmxlm = mxl
455      !!         nn_mxl=2 : mxl bounded such that the vertical derivative of mxl is
456      !!                    less than 1 (|d/dz(mxl)|<1) and zmxld = zmxlm = mxl
457      !!         nn_mxl=3 : mxl is bounded from the surface to the bottom usings
458      !!                    |d/dz(xml)|<1 to obtain lup, and from the bottom to
459      !!                    the surface to obtain ldown. the resulting length
460      !!                    scales are:
461      !!                        zmxld = sqrt( lup * ldown )
462      !!                        zmxlm = min ( lup , ldown )
463      !!              - Vertical eddy viscosity and diffusivity:
464      !!                      avm = max( avtb, rn_ediff * zmxlm * en^1/2 )
465      !!                      avt = max( avmb, pdlr * avm ) 
466      !!      with pdlr=1 if nn_pdl=0, pdlr=1/pdl=F(Ri) otherwise.
467      !!
468      !! ** Action  : - avt, avm : now vertical eddy diffusivity and viscosity (w-point)
469      !!----------------------------------------------------------------------
470      USE zdf_oce , ONLY : en, avtb, avmb, avtb_2d   ! ocean vertical physics
471      !!
472      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(in   ) ::   pdepw          ! depth (w-points)
473      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(in   ) ::   p_e3t, p_e3w   ! level thickness (t- & w-points)
474      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(  out) ::   p_avm, p_avt   ! vertical eddy viscosity & diffusivity (w-points)
475      !
476      INTEGER  ::   ji, jj, jk   ! dummy loop indices
477      REAL(wp) ::   zrn2, zraug, zcoef, zav   ! local scalars
478      REAL(wp) ::   zdku,   zdkv, zsqen       !   -      -
479      REAL(wp) ::   zemxl, zemlm, zemlp       !   -      -
480      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) ::   zmxlm, zmxld   ! 3D workspace
481      !!--------------------------------------------------------------------
482      !
483      !                     !<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
484      !                     !  Mixing length
485      !                     !<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
486      !
487      !                     !* Buoyancy length scale: l=sqrt(2*e/n**2)
488      !
489      ! initialisation of interior minimum value (avoid a 2d loop with mikt)
490      zmxlm(:,:,:)  = rmxl_min   
491      zmxld(:,:,:)  = rmxl_min
492      !
493      IF( ln_mxl0 ) THEN            ! surface mixing length = F(stress) : l=vkarmn*2.e5*taum/(rau0*g)
494         zraug = vkarmn * 2.e5_wp / ( rau0 * grav )
495         DO jj = 2, jpjm1
496            DO ji = fs_2, fs_jpim1
497               zmxlm(ji,jj,1) = MAX( rn_mxl0, zraug * taum(ji,jj) * tmask(ji,jj,1) )
498            END DO
499         END DO
500      ELSE
501         zmxlm(:,:,1) = rn_mxl0
502      ENDIF
503      !
504      DO jk = 2, jpkm1              ! interior value : l=sqrt(2*e/n^2)
505         DO jj = 2, jpjm1
506            DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
507               zrn2 = MAX( rn2(ji,jj,jk), rsmall )
508               zmxlm(ji,jj,jk) = MAX(  rmxl_min,  SQRT( 2._wp * en(ji,jj,jk) / zrn2 )  )
509            END DO
510         END DO
511      END DO
512      !
513      !                     !* Physical limits for the mixing length
514      !
515      zmxld(:,:, 1 ) = zmxlm(:,:,1)   ! surface set to the minimum value
516      zmxld(:,:,jpk) = rmxl_min       ! last level  set to the minimum value
517      !
518      SELECT CASE ( nn_mxl )
519      !
520 !!gm Not sure of that coding for ISF....
521      ! where wmask = 0 set zmxlm == p_e3w
522      CASE ( 0 )           ! bounded by the distance to surface and bottom
523         DO jk = 2, jpkm1
524            DO jj = 2, jpjm1
525               DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
526                  zemxl = MIN( pdepw(ji,jj,jk) - pdepw(ji,jj,mikt(ji,jj)), zmxlm(ji,jj,jk),   &
527                  &            pdepw(ji,jj,mbkt(ji,jj)+1) - pdepw(ji,jj,jk) )
528                  ! wmask prevent zmxlm = 0 if jk = mikt(ji,jj)
529                  zmxlm(ji,jj,jk) = zemxl * wmask(ji,jj,jk) + MIN( zmxlm(ji,jj,jk) , p_e3w(ji,jj,jk) ) * (1 - wmask(ji,jj,jk))
530                  zmxld(ji,jj,jk) = zemxl * wmask(ji,jj,jk) + MIN( zmxlm(ji,jj,jk) , p_e3w(ji,jj,jk) ) * (1 - wmask(ji,jj,jk))
531               END DO
532            END DO
533         END DO
534         !
535      CASE ( 1 )           ! bounded by the vertical scale factor
536         DO jk = 2, jpkm1
537            DO jj = 2, jpjm1
538               DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
539                  zemxl = MIN( p_e3w(ji,jj,jk), zmxlm(ji,jj,jk) )
540                  zmxlm(ji,jj,jk) = zemxl
541                  zmxld(ji,jj,jk) = zemxl
542               END DO
543            END DO
544         END DO
545         !
546      CASE ( 2 )           ! |dk[xml]| bounded by e3t :
547         DO jk = 2, jpkm1         ! from the surface to the bottom :
548            DO jj = 2, jpjm1
549               DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
550                  zmxlm(ji,jj,jk) = MIN( zmxlm(ji,jj,jk-1) + p_e3t(ji,jj,jk-1), zmxlm(ji,jj,jk) )
551               END DO
552            END DO
553         END DO
554         DO jk = jpkm1, 2, -1     ! from the bottom to the surface :
555            DO jj = 2, jpjm1
556               DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
557                  zemxl = MIN( zmxlm(ji,jj,jk+1) + p_e3t(ji,jj,jk+1), zmxlm(ji,jj,jk) )
558                  zmxlm(ji,jj,jk) = zemxl
559                  zmxld(ji,jj,jk) = zemxl
560               END DO
561            END DO
562         END DO
563         !
564      CASE ( 3 )           ! lup and ldown, |dk[xml]| bounded by e3t :
565         DO jk = 2, jpkm1         ! from the surface to the bottom : lup
566            DO jj = 2, jpjm1
567               DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
568                  zmxld(ji,jj,jk) = MIN( zmxld(ji,jj,jk-1) + p_e3t(ji,jj,jk-1), zmxlm(ji,jj,jk) )
569               END DO
570            END DO
571         END DO
572         DO jk = jpkm1, 2, -1     ! from the bottom to the surface : ldown
573            DO jj = 2, jpjm1
574               DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
575                  zmxlm(ji,jj,jk) = MIN( zmxlm(ji,jj,jk+1) + p_e3t(ji,jj,jk+1), zmxlm(ji,jj,jk) )
576               END DO
577            END DO
578         END DO
579         DO jk = 2, jpkm1
580            DO jj = 2, jpjm1
581               DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
582                  zemlm = MIN ( zmxld(ji,jj,jk),  zmxlm(ji,jj,jk) )
583                  zemlp = SQRT( zmxld(ji,jj,jk) * zmxlm(ji,jj,jk) )
584                  zmxlm(ji,jj,jk) = zemlm
585                  zmxld(ji,jj,jk) = zemlp
586               END DO
587            END DO
588         END DO
589         !
590      END SELECT
591      !
592      !                     !<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
593      !                     !  Vertical eddy viscosity and diffusivity  (avm and avt)
594      !                     !<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
595      DO jk = 1, jpkm1            !* vertical eddy viscosity & diffivity at w-points
596         DO jj = 2, jpjm1
597            DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
598               zsqen = SQRT( en(ji,jj,jk) )
599               zav   = rn_ediff * zmxlm(ji,jj,jk) * zsqen
600               p_avm(ji,jj,jk) = MAX( zav,                  avmb(jk) ) * wmask(ji,jj,jk)
601               p_avt(ji,jj,jk) = MAX( zav, avtb_2d(ji,jj) * avtb(jk) ) * wmask(ji,jj,jk)
602               dissl(ji,jj,jk) = zsqen / zmxld(ji,jj,jk)
603            END DO
604         END DO
605      END DO
606      !
607      !
608      IF( nn_pdl == 1 ) THEN      !* Prandtl number case: update avt
609         DO jk = 2, jpkm1
610            DO jj = 2, jpjm1
611               DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
612                  p_avt(ji,jj,jk)   = MAX( apdlr(ji,jj,jk) * p_avt(ji,jj,jk), avtb_2d(ji,jj) * avtb(jk) ) * wmask(ji,jj,jk)
613              END DO
614            END DO
615         END DO
616      ENDIF
617      !
618      IF(ln_ctl) THEN
619         CALL prt_ctl( tab3d_1=en   , clinfo1=' tke  - e: ', tab3d_2=p_avt, clinfo2=' t: ', kdim=jpk)
620         CALL prt_ctl( tab3d_1=p_avm, clinfo1=' tke  - m: ', kdim=jpk )
621      ENDIF
622      !
623   END SUBROUTINE tke_avn
624
625
626   SUBROUTINE zdf_tke_init
627      !!----------------------------------------------------------------------
628      !!                  ***  ROUTINE zdf_tke_init  ***
629      !!                     
630      !! ** Purpose :   Initialization of the vertical eddy diffivity and
631      !!              viscosity when using a tke turbulent closure scheme
632      !!
633      !! ** Method  :   Read the namzdf_tke namelist and check the parameters
634      !!              called at the first timestep (nit000)
635      !!
636      !! ** input   :   Namlist namzdf_tke
637      !!
638      !! ** Action  :   Increase by 1 the nstop flag is setting problem encounter
639      !!----------------------------------------------------------------------
640      USE zdf_oce , ONLY : ln_zdfiwm   ! Internal Wave Mixing flag
641      !!
642      INTEGER ::   ji, jj, jk   ! dummy loop indices
643      INTEGER ::   ios
644      !!
645      NAMELIST/namzdf_tke/ rn_ediff, rn_ediss , rn_ebb , rn_emin  ,          &
646         &                 rn_emin0, rn_bshear, nn_mxl , ln_mxl0  ,          &
647         &                 rn_mxl0 , nn_pdl   , ln_drg , ln_lc    , rn_lc,   &
648         &                 nn_etau , nn_htau  , rn_efr , rn_eice 
649      !!----------------------------------------------------------------------
650      !
651      REWIND( numnam_ref )              ! Namelist namzdf_tke in reference namelist : Turbulent Kinetic Energy
652      READ  ( numnam_ref, namzdf_tke, IOSTAT = ios, ERR = 901)
653901   IF( ios /= 0 ) CALL ctl_nam ( ios , 'namzdf_tke in reference namelist' )
654
655      REWIND( numnam_cfg )              ! Namelist namzdf_tke in configuration namelist : Turbulent Kinetic Energy
656      READ  ( numnam_cfg, namzdf_tke, IOSTAT = ios, ERR = 902 )
657902   IF( ios >  0 ) CALL ctl_nam ( ios , 'namzdf_tke in configuration namelist' )
658      IF(lwm) WRITE ( numond, namzdf_tke )
659      !
660      ri_cri   = 2._wp    / ( 2._wp + rn_ediss / rn_ediff )   ! resulting critical Richardson number
661      !
662      IF(lwp) THEN                    !* Control print
663         WRITE(numout,*)
664         WRITE(numout,*) 'zdf_tke_init : tke turbulent closure scheme - initialisation'
665         WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~~'
666         WRITE(numout,*) '   Namelist namzdf_tke : set tke mixing parameters'
667         WRITE(numout,*) '      coef. to compute avt                        rn_ediff  = ', rn_ediff
668         WRITE(numout,*) '      Kolmogoroff dissipation coef.               rn_ediss  = ', rn_ediss
669         WRITE(numout,*) '      tke surface input coef.                     rn_ebb    = ', rn_ebb
670         WRITE(numout,*) '      minimum value of tke                        rn_emin   = ', rn_emin
671         WRITE(numout,*) '      surface minimum value of tke                rn_emin0  = ', rn_emin0
672         WRITE(numout,*) '      prandl number flag                          nn_pdl    = ', nn_pdl
673         WRITE(numout,*) '      background shear (>0)                       rn_bshear = ', rn_bshear
674         WRITE(numout,*) '      mixing length type                          nn_mxl    = ', nn_mxl
675         WRITE(numout,*) '         surface mixing length = F(stress) or not    ln_mxl0   = ', ln_mxl0
676         WRITE(numout,*) '         surface  mixing length minimum value        rn_mxl0   = ', rn_mxl0
677         WRITE(numout,*) '      top/bottom friction forcing flag            ln_drg    = ', ln_drg
678         WRITE(numout,*) '      Langmuir cells parametrization              ln_lc     = ', ln_lc
679         WRITE(numout,*) '         coef to compute vertical velocity of LC     rn_lc  = ', rn_lc
680         WRITE(numout,*) '      test param. to add tke induced by wind      nn_etau   = ', nn_etau
681         WRITE(numout,*) '          type of tke penetration profile            nn_htau   = ', nn_htau
682         WRITE(numout,*) '          fraction of TKE that penetrates            rn_efr    = ', rn_efr
683         WRITE(numout,*) '          below sea-ice:  =0 ON                      rn_eice   = ', rn_eice
684         WRITE(numout,*) '          =4 OFF when ice fraction > 1/4   '
685         IF( ln_drg ) THEN
686            WRITE(numout,*)
687            WRITE(numout,*) '   Namelist namdrg_top/_bot:   used values:'
688            WRITE(numout,*) '      top    ocean cavity roughness (m)          rn_z0(_top)= ', r_z0_top
689            WRITE(numout,*) '      Bottom seafloor     roughness (m)          rn_z0(_bot)= ', r_z0_bot
690         ENDIF
691         WRITE(numout,*)
692         WRITE(numout,*) '   ==>>>   critical Richardson nb with your parameters  ri_cri = ', ri_cri
693         WRITE(numout,*)
694      ENDIF
695      !
696      IF( ln_zdfiwm ) THEN          ! Internal wave-driven mixing
697         rn_emin  = 1.e-10_wp             ! specific values of rn_emin & rmxl_min are used
698         rmxl_min = 1.e-03_wp             ! associated avt minimum = molecular salt diffusivity (10^-9 m2/s)
699         IF(lwp) WRITE(numout,*) '   ==>>>   Internal wave-driven mixing case:   force   rn_emin = 1.e-10 and rmxl_min = 1.e-3'
700      ELSE                          ! standard case : associated avt minimum = molecular viscosity (10^-6 m2/s)
701         rmxl_min = 1.e-6_wp / ( rn_ediff * SQRT( rn_emin ) )    ! resulting minimum length to recover molecular viscosity
702         IF(lwp) WRITE(numout,*) '   ==>>>   minimum mixing length with your parameters rmxl_min = ', rmxl_min
703      ENDIF
704      !
705      !                              ! allocate tke arrays
706      IF( zdf_tke_alloc() /= 0 )   CALL ctl_stop( 'STOP', 'zdf_tke_init : unable to allocate arrays' )
707      !
708      !                               !* Check of some namelist values
709      IF( nn_mxl  < 0   .OR.  nn_mxl  > 3 )   CALL ctl_stop( 'bad flag: nn_mxl is  0, 1 or 2 ' )
710      IF( nn_pdl  < 0   .OR.  nn_pdl  > 1 )   CALL ctl_stop( 'bad flag: nn_pdl is  0 or 1    ' )
711      IF( nn_htau < 0   .OR.  nn_htau > 1 )   CALL ctl_stop( 'bad flag: nn_htau is 0, 1 or 2 ' )
712      IF( nn_etau == 3 .AND. .NOT. ln_cpl )   CALL ctl_stop( 'nn_etau == 3 : HF taum only known in coupled mode' )
713      !
714      IF( ln_mxl0 ) THEN
715         IF(lwp) WRITE(numout,*)
716         IF(lwp) WRITE(numout,*) '   ==>>>   use a surface mixing length = F(stress) :   set rn_mxl0 = rmxl_min'
717         rn_mxl0 = rmxl_min
718      ENDIF
719     
720      IF( nn_etau == 2  )   CALL zdf_mxl( nit000 )      ! Initialization of nmln
721
722      !                               !* depth of penetration of surface tke
723      IF( nn_etau /= 0 ) THEN     
724         SELECT CASE( nn_htau )             ! Choice of the depth of penetration
725         CASE( 0 )                                 ! constant depth penetration (here 10 meters)
726            htau(:,:) = 10._wp
727         CASE( 1 )                                 ! F(latitude) : 0.5m to 30m poleward of 40 degrees
728            htau(:,:) = MAX(  0.5_wp, MIN( 30._wp, 45._wp* ABS( SIN( rpi/180._wp * gphit(:,:) ) ) )   )           
729         END SELECT
730      ENDIF
731      !                                !* read or initialize all required files
732      CALL tke_rst( nit000, 'READ' )      ! (en, avt_k, avm_k, dissl)
733      !
734      IF( lwxios ) THEN
735         CALL iom_set_rstw_var_active('en')
736         CALL iom_set_rstw_var_active('avt_k')
737         CALL iom_set_rstw_var_active('avm_k')
738         CALL iom_set_rstw_var_active('dissl')
739      ENDIF
740   END SUBROUTINE zdf_tke_init
741
742
743   SUBROUTINE tke_rst( kt, cdrw )
744      !!---------------------------------------------------------------------
745      !!                   ***  ROUTINE tke_rst  ***
746      !!                     
747      !! ** Purpose :   Read or write TKE file (en) in restart file
748      !!
749      !! ** Method  :   use of IOM library
750      !!                if the restart does not contain TKE, en is either
751      !!                set to rn_emin or recomputed
752      !!----------------------------------------------------------------------
753      USE zdf_oce , ONLY : en, avt_k, avm_k   ! ocean vertical physics
754      !!
755      INTEGER         , INTENT(in) ::   kt     ! ocean time-step
756      CHARACTER(len=*), INTENT(in) ::   cdrw   ! "READ"/"WRITE" flag
757      !
758      INTEGER ::   jit, jk              ! dummy loop indices
759      INTEGER ::   id1, id2, id3, id4   ! local integers
760      !!----------------------------------------------------------------------
761      !
762      IF( TRIM(cdrw) == 'READ' ) THEN        ! Read/initialise
763         !                                   ! ---------------
764         IF( ln_rstart ) THEN                   !* Read the restart file
765            id1 = iom_varid( numror, 'en'   , ldstop = .FALSE. )
766            id2 = iom_varid( numror, 'avt_k', ldstop = .FALSE. )
767            id3 = iom_varid( numror, 'avm_k', ldstop = .FALSE. )
768            id4 = iom_varid( numror, 'dissl', ldstop = .FALSE. )
769            !
770            IF( MIN( id1, id2, id3, id4 ) > 0 ) THEN      ! fields exist
771               CALL iom_get( numror, jpdom_autoglo, 'en'   , en   , ldxios = lrxios )
772               CALL iom_get( numror, jpdom_autoglo, 'avt_k', avt_k, ldxios = lrxios )
773               CALL iom_get( numror, jpdom_autoglo, 'avm_k', avm_k, ldxios = lrxios )
774               CALL iom_get( numror, jpdom_autoglo, 'dissl', dissl, ldxios = lrxios )
775            ELSE                                          ! start TKE from rest
776               IF(lwp) WRITE(numout,*)
777               IF(lwp) WRITE(numout,*) '   ==>>>   previous run without TKE scheme, set en to background values'
778               en   (:,:,:) = rn_emin * wmask(:,:,:)
779               dissl(:,:,:) = 1.e-12_wp
780               ! avt_k, avm_k already set to the background value in zdf_phy_init
781            ENDIF
782         ELSE                                   !* Start from rest
783            IF(lwp) WRITE(numout,*)
784            IF(lwp) WRITE(numout,*) '   ==>>>   start from rest: set en to the background value'
785            en   (:,:,:) = rn_emin * wmask(:,:,:)
786            dissl(:,:,:) = 1.e-12_wp
787            ! avt_k, avm_k already set to the background value in zdf_phy_init
788         ENDIF
789         !
790      ELSEIF( TRIM(cdrw) == 'WRITE' ) THEN   ! Create restart file
791         !                                   ! -------------------
792         IF(lwp) WRITE(numout,*) '---- tke_rst ----'
793         IF( lwxios ) CALL iom_swap(      cwxios_context          ) 
794         CALL iom_rstput( kt, nitrst, numrow, 'en'   , en   , ldxios = lwxios )
795         CALL iom_rstput( kt, nitrst, numrow, 'avt_k', avt_k, ldxios = lwxios )
796         CALL iom_rstput( kt, nitrst, numrow, 'avm_k', avm_k, ldxios = lwxios )
797         CALL iom_rstput( kt, nitrst, numrow, 'dissl', dissl, ldxios = lwxios )
798         IF( lwxios ) CALL iom_swap(      cxios_context          )
799         !
800      ENDIF
801      !
802   END SUBROUTINE tke_rst
803
804   !!======================================================================
805END MODULE zdftke
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.