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dynkeg.F90 in NEMO/trunk/src/OCE/DYN – NEMO

source: NEMO/trunk/src/OCE/DYN/dynkeg.F90 @ 13286

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Merging dev_r12512_HPC-04_mcastril_Mixed_Precision_implementation into the trunk

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RevLine 
[3]1MODULE dynkeg
2   !!======================================================================
3   !!                       ***  MODULE  dynkeg  ***
4   !! Ocean dynamics:  kinetic energy gradient trend
5   !!======================================================================
[5321]6   !! History :  1.0  !  1987-09  (P. Andrich, M.-A. Foujols)  Original code
7   !!            7.0  !  1997-05  (G. Madec)  Split dynber into dynkeg and dynhpg
8   !!  NEMO      1.0  !  2002-07  (G. Madec)  F90: Free form and module
[5328]9   !!            3.6  !  2015-05  (N. Ducousso, G. Madec)  add Hollingsworth scheme as an option
[503]10   !!----------------------------------------------------------------------
[5328]11   
[3]12   !!----------------------------------------------------------------------
13   !!   dyn_keg      : update the momentum trend with the horizontal tke
14   !!----------------------------------------------------------------------
15   USE oce             ! ocean dynamics and tracers
16   USE dom_oce         ! ocean space and time domain
[4990]17   USE trd_oce         ! trends: ocean variables
18   USE trddyn          ! trend manager: dynamics
19   !
[2715]20   USE in_out_manager  ! I/O manager
[5321]21   USE lbclnk          ! ocean lateral boundary conditions (or mpp link)
[2715]22   USE lib_mpp         ! MPP library
[258]23   USE prtctl          ! Print control
[3294]24   USE timing          ! Timing
[7646]25   USE bdy_oce         ! ocean open boundary conditions
[3]26
27   IMPLICIT NONE
28   PRIVATE
29
[503]30   PUBLIC   dyn_keg    ! routine called by step module
[5328]31   
[5321]32   INTEGER, PARAMETER, PUBLIC  ::   nkeg_C2  = 0   !: 2nd order centered scheme (standard scheme)
33   INTEGER, PARAMETER, PUBLIC  ::   nkeg_HW  = 1   !: Hollingsworth et al., QJRMS, 1983
34   !
35   REAL(wp) ::   r1_48 = 1._wp / 48._wp   !: =1/(4*2*6)
[5328]36   
[3]37   !! * Substitutions
[12377]38#  include "do_loop_substitute.h90"
[503]39   !!----------------------------------------------------------------------
[9598]40   !! NEMO/OCE 4.0 , NEMO Consortium (2018)
[5328]41   !! $Id$
[10068]42   !! Software governed by the CeCILL license (see ./LICENSE)
[503]43   !!----------------------------------------------------------------------
[3]44CONTAINS
45
[12377]46   SUBROUTINE dyn_keg( kt, kscheme, Kmm, puu, pvv, Krhs )
[3]47      !!----------------------------------------------------------------------
48      !!                  ***  ROUTINE dyn_keg  ***
49      !!
50      !! ** Purpose :   Compute the now momentum trend due to the horizontal
[5328]51      !!      gradient of the horizontal kinetic energy and add it to the
[3]52      !!      general momentum trend.
53      !!
[5328]54      !! ** Method  : * kscheme = nkeg_C2 : 2nd order centered scheme that
55      !!      conserve kinetic energy. Compute the now horizontal kinetic energy
[3]56      !!         zhke = 1/2 [ mi-1( un^2 ) + mj-1( vn^2 ) ]
[5321]57      !!              * kscheme = nkeg_HW : Hollingsworth correction following
58      !!      Arakawa (2001). The now horizontal kinetic energy is given by:
[12377]59      !!         zhke = 1/6 [ mi-1(  2 * un^2 + ((u(j+1)+u(j-1))/2)^2  )
60      !!                    + mj-1(  2 * vn^2 + ((v(i+1)+v(i-1))/2)^2  ) ]
[5328]61      !!     
[3]62      !!      Take its horizontal gradient and add it to the general momentum
[12377]63      !!      trend.
64      !!         u(rhs) = u(rhs) - 1/e1u di[ zhke ]
65      !!         v(rhs) = v(rhs) - 1/e2v dj[ zhke ]
[3]66      !!
[12377]67      !! ** Action : - Update the (puu(:,:,:,Krhs), pvv(:,:,:,Krhs)) with the hor. ke gradient trend
[4990]68      !!             - send this trends to trd_dyn (l_trddyn=T) for post-processing
[5321]69      !!
70      !! ** References : Arakawa, A., International Geophysics 2001.
71      !!                 Hollingsworth et al., Quart. J. Roy. Meteor. Soc., 1983.
[503]72      !!----------------------------------------------------------------------
[12377]73      INTEGER                             , INTENT( in )  ::  kt               ! ocean time-step index
74      INTEGER                             , INTENT( in )  ::  kscheme          ! =0/1   type of KEG scheme
75      INTEGER                             , INTENT( in )  ::  Kmm, Krhs        ! ocean time level indices
76      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk,jpt), INTENT(inout) ::  puu, pvv         ! ocean velocities and RHS of momentum equation
[4990]77      !
[11536]78      INTEGER  ::   ji, jj, jk             ! dummy loop indices
[10996]79      REAL(wp) ::   zu, zv                   ! local scalars
[9019]80      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk)        ::   zhke
81      REAL(wp), ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:,:) ::   ztrdu, ztrdv 
[3]82      !!----------------------------------------------------------------------
[3294]83      !
[9019]84      IF( ln_timing )   CALL timing_start('dyn_keg')
[3294]85      !
[3]86      IF( kt == nit000 ) THEN
87         IF(lwp) WRITE(numout,*)
[5321]88         IF(lwp) WRITE(numout,*) 'dyn_keg : kinetic energy gradient trend, scheme number=', kscheme
[3]89         IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~~~~'
90      ENDIF
[216]91
[9019]92      IF( l_trddyn ) THEN           ! Save the input trends
93         ALLOCATE( ztrdu(jpi,jpj,jpk) , ztrdv(jpi,jpj,jpk) )
[12377]94         ztrdu(:,:,:) = puu(:,:,:,Krhs) 
95         ztrdv(:,:,:) = pvv(:,:,:,Krhs) 
[216]96      ENDIF
[5328]97     
[7753]98      zhke(:,:,jpk) = 0._wp
[7646]99
[5328]100      SELECT CASE ( kscheme )             !== Horizontal kinetic energy at T-point  ==!
101      !
102      CASE ( nkeg_C2 )                          !--  Standard scheme  --!
[12377]103         DO_3D_01_01( 1, jpkm1 )
104            zu =    puu(ji-1,jj  ,jk,Kmm) * puu(ji-1,jj  ,jk,Kmm)   &
105               &  + puu(ji  ,jj  ,jk,Kmm) * puu(ji  ,jj  ,jk,Kmm)
106            zv =    pvv(ji  ,jj-1,jk,Kmm) * pvv(ji  ,jj-1,jk,Kmm)   &
107               &  + pvv(ji  ,jj  ,jk,Kmm) * pvv(ji  ,jj  ,jk,Kmm)
108            zhke(ji,jj,jk) = 0.25_wp * ( zv + zu )
109         END_3D
[5328]110      CASE ( nkeg_HW )                          !--  Hollingsworth scheme  --!
[12377]111         DO_3D_00_00( 1, jpkm1 )
112            zu = 8._wp * ( puu(ji-1,jj  ,jk,Kmm) * puu(ji-1,jj  ,jk,Kmm)    &
113               &         + puu(ji  ,jj  ,jk,Kmm) * puu(ji  ,jj  ,jk,Kmm) )  &
114               &   +     ( puu(ji-1,jj-1,jk,Kmm) + puu(ji-1,jj+1,jk,Kmm) ) * ( puu(ji-1,jj-1,jk,Kmm) + puu(ji-1,jj+1,jk,Kmm) )   &
115               &   +     ( puu(ji  ,jj-1,jk,Kmm) + puu(ji  ,jj+1,jk,Kmm) ) * ( puu(ji  ,jj-1,jk,Kmm) + puu(ji  ,jj+1,jk,Kmm) )
116               !
117            zv = 8._wp * ( pvv(ji  ,jj-1,jk,Kmm) * pvv(ji  ,jj-1,jk,Kmm)    &
118               &         + pvv(ji  ,jj  ,jk,Kmm) * pvv(ji  ,jj  ,jk,Kmm) )  &
119               &  +      ( pvv(ji-1,jj-1,jk,Kmm) + pvv(ji+1,jj-1,jk,Kmm) ) * ( pvv(ji-1,jj-1,jk,Kmm) + pvv(ji+1,jj-1,jk,Kmm) )   &
120               &  +      ( pvv(ji-1,jj  ,jk,Kmm) + pvv(ji+1,jj  ,jk,Kmm) ) * ( pvv(ji-1,jj  ,jk,Kmm) + pvv(ji+1,jj  ,jk,Kmm) )
121            zhke(ji,jj,jk) = r1_48 * ( zv + zu )
122         END_3D
[13226]123         CALL lbc_lnk( 'dynkeg', zhke, 'T', 1.0_wp )
[5321]124         !
[10996]125      END SELECT 
[5328]126      !
[12377]127      DO_3D_00_00( 1, jpkm1 )
128         puu(ji,jj,jk,Krhs) = puu(ji,jj,jk,Krhs) - ( zhke(ji+1,jj  ,jk) - zhke(ji,jj,jk) ) / e1u(ji,jj)
129         pvv(ji,jj,jk,Krhs) = pvv(ji,jj,jk,Krhs) - ( zhke(ji  ,jj+1,jk) - zhke(ji,jj,jk) ) / e2v(ji,jj)
130      END_3D
[5321]131      !
132      IF( l_trddyn ) THEN                 ! save the Kinetic Energy trends for diagnostic
[12377]133         ztrdu(:,:,:) = puu(:,:,:,Krhs) - ztrdu(:,:,:)
134         ztrdv(:,:,:) = pvv(:,:,:,Krhs) - ztrdv(:,:,:)
135         CALL trd_dyn( ztrdu, ztrdv, jpdyn_keg, kt, Kmm )
[9019]136         DEALLOCATE( ztrdu , ztrdv )
[216]137      ENDIF
[503]138      !
[12377]139      IF(sn_cfctl%l_prtctl)   CALL prt_ctl( tab3d_1=puu(:,:,:,Krhs), clinfo1=' keg  - Ua: ', mask1=umask,   &
140         &                                  tab3d_2=pvv(:,:,:,Krhs), clinfo2=       ' Va: ', mask2=vmask, clinfo3='dyn' )
[503]141      !
[9019]142      IF( ln_timing )   CALL timing_stop('dyn_keg')
[2715]143      !
[3]144   END SUBROUTINE dyn_keg
145
146   !!======================================================================
147END MODULE dynkeg
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.