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traadv.F90 in NEMO/trunk/src/OCE/TRA – NEMO

source: NEMO/trunk/src/OCE/TRA/traadv.F90 @ 11993

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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   
[458]68   !! * Substitutions
[503]69#  include "vectopt_loop_substitute.h90"
[458]70   !!----------------------------------------------------------------------
[9598]71   !! NEMO/OCE 4.0 , NEMO Consortium (2018)
[2528]72   !! $Id$
[10068]73   !! Software governed by the CeCILL license (see ./LICENSE)
[458]74   !!----------------------------------------------------------------------
75CONTAINS
76
77   SUBROUTINE tra_adv( kt )
78      !!----------------------------------------------------------------------
79      !!                  ***  ROUTINE tra_adv  ***
80      !!
81      !! ** Purpose :   compute the ocean tracer advection trend.
82      !!
[503]83      !! ** Method  : - Update (ua,va) with the advection term following nadv
[458]84      !!----------------------------------------------------------------------
[9019]85      INTEGER, INTENT(in) ::   kt   ! ocean time-step index
[2528]86      !
[7753]87      INTEGER ::   jk   ! dummy loop index
[9019]88      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk)        :: zun, zvn, zwn   ! 3D workspace
89      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::   ztrdt, ztrds
[458]90      !!----------------------------------------------------------------------
[2715]91      !
[9019]92      IF( ln_timing )   CALL timing_start('tra_adv')
[3294]93      !
[2528]94      !                                          ! set time step
[9531]95      IF( neuler == 0 .AND. kt == nit000 ) THEN   ;   r2dt =         rdt   ! at nit000             (Euler)
96      ELSEIF( kt <= nit000 + 1 )           THEN   ;   r2dt = 2._wp * rdt   ! at nit000 or nit000+1 (Leapfrog)
[458]97      ENDIF
[2528]98      !
[5836]99      !                                         !==  effective transport  ==!
[9019]100      zun(:,:,jpk) = 0._wp
101      zvn(:,:,jpk) = 0._wp
102      zwn(:,:,jpk) = 0._wp
[7646]103      IF( ln_wave .AND. ln_sdw )  THEN
104         DO jk = 1, jpkm1                                                       ! eulerian transport + Stokes Drift
[7753]105            zun(:,:,jk) = e2u  (:,:) * e3u_n(:,:,jk) * ( un(:,:,jk) + usd(:,:,jk) )
106            zvn(:,:,jk) = e1v  (:,:) * e3v_n(:,:,jk) * ( vn(:,:,jk) + vsd(:,:,jk) )
107            zwn(:,:,jk) = e1e2t(:,:)                 * ( wn(:,:,jk) + wsd(:,:,jk) )
[7646]108         END DO
109      ELSE
110         DO jk = 1, jpkm1
[7753]111            zun(:,:,jk) = e2u  (:,:) * e3u_n(:,:,jk) * un(:,:,jk)               ! eulerian transport only
112            zvn(:,:,jk) = e1v  (:,:) * e3v_n(:,:,jk) * vn(:,:,jk)
113            zwn(:,:,jk) = e1e2t(:,:)                 * wn(:,:,jk)
[7646]114         END DO
115      ENDIF
[4292]116      !
[5836]117      IF( ln_vvl_ztilde .OR. ln_vvl_layer ) THEN                                ! add z-tilde and/or vvl corrections
[7753]118         zun(:,:,:) = zun(:,:,:) + un_td(:,:,:)
119         zvn(:,:,:) = zvn(:,:,:) + vn_td(:,:,:)
[4292]120      ENDIF
121      !
[7753]122      zun(:,:,jpk) = 0._wp                                                      ! no transport trough the bottom
123      zvn(:,:,jpk) = 0._wp
124      zwn(:,:,jpk) = 0._wp
[2528]125      !
[5836]126      IF( ln_ldfeiv .AND. .NOT. ln_traldf_triad )   &
127         &              CALL ldf_eiv_trp( kt, nit000, zun, zvn, zwn, 'TRA' )   ! add the eiv transport (if necessary)
[2528]128      !
[9531]129      IF( ln_mle    )   CALL tra_mle_trp( kt, nit000, zun, zvn, zwn, 'TRA' )   ! add the mle transport (if necessary)
[5147]130      !
[5836]131      CALL iom_put( "uocetr_eff", zun )                                        ! output effective transport     
[2561]132      CALL iom_put( "vocetr_eff", zvn )
133      CALL iom_put( "wocetr_eff", zwn )
[5147]134      !
[5836]135!!gm ???
[11993]136      IF( ln_diaptr )   CALL dia_ptr( zvn )                                    ! diagnose the effective MSF
[5836]137!!gm ???
[5147]138      !
[7646]139      IF( l_trdtra )   THEN                    !* Save ta and sa trends
[9019]140         ALLOCATE( ztrdt(jpi,jpj,jpk), ztrds(jpi,jpj,jpk) )
[7753]141         ztrdt(:,:,:) = tsa(:,:,:,jp_tem)
142         ztrds(:,:,:) = tsa(:,:,:,jp_sal)
[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
[5836]148         CALL tra_adv_cen    ( kt, nit000, 'TRA',         zun, zvn, zwn     , tsn, tsa, jpts, nn_cen_h, nn_cen_v )
[9019]149      CASE ( np_FCT )                                 ! FCT scheme      : 2nd / 4th order
[6140]150         CALL tra_adv_fct    ( kt, nit000, 'TRA', r2dt, zun, zvn, zwn, tsb, tsn, tsa, jpts, nn_fct_h, nn_fct_v )
[9019]151      CASE ( np_MUS )                                 ! MUSCL
[6140]152         CALL tra_adv_mus    ( kt, nit000, 'TRA', r2dt, zun, zvn, zwn, tsb,      tsa, jpts        , ln_mus_ups ) 
[9019]153      CASE ( np_UBS )                                 ! UBS
[6140]154         CALL tra_adv_ubs    ( kt, nit000, 'TRA', r2dt, zun, zvn, zwn, tsb, tsn, tsa, jpts        , nn_ubs_v   )
[9019]155      CASE ( np_QCK )                                 ! QUICKEST
[6140]156         CALL tra_adv_qck    ( kt, nit000, 'TRA', r2dt, zun, zvn, zwn, tsb, tsn, tsa, jpts                     )
[5836]157      !
[458]158      END SELECT
[2528]159      !
[7646]160      IF( l_trdtra )   THEN                      ! save the advective trends for further diagnostics
161         DO jk = 1, jpkm1
[7753]162            ztrdt(:,:,jk) = tsa(:,:,jk,jp_tem) - ztrdt(:,:,jk)
163            ztrds(:,:,jk) = tsa(:,:,jk,jp_sal) - ztrds(:,:,jk)
[7646]164         END DO
165         CALL trd_tra( kt, 'TRA', jp_tem, jptra_totad, ztrdt )
166         CALL trd_tra( kt, 'TRA', jp_sal, jptra_totad, ztrds )
[9019]167         DEALLOCATE( ztrdt, ztrds )
[7646]168      ENDIF
169      !                                              ! print mean trends (used for debugging)
[2528]170      IF(ln_ctl)   CALL prt_ctl( tab3d_1=tsa(:,:,:,jp_tem), clinfo1=' adv  - Ta: ', mask1=tmask,               &
171         &                       tab3d_2=tsa(:,:,:,jp_sal), clinfo2=       ' Sa: ', mask2=tmask, clinfo3='tra' )
[503]172      !
[9019]173      IF( ln_timing )   CALL timing_stop( 'tra_adv' )
[2715]174      !
[458]175   END SUBROUTINE tra_adv
176
177
[2528]178   SUBROUTINE tra_adv_init
[458]179      !!---------------------------------------------------------------------
[2528]180      !!                  ***  ROUTINE tra_adv_init  ***
[458]181      !!               
[503]182      !! ** Purpose :   Control the consistency between namelist options for
183      !!              tracer advection schemes and set nadv
[458]184      !!----------------------------------------------------------------------
[5836]185      INTEGER ::   ioptio, ios   ! Local integers
186      !
[9526]187      NAMELIST/namtra_adv/ ln_traadv_OFF,                        &   ! No advection
[9019]188         &                 ln_traadv_cen , nn_cen_h, nn_cen_v,   &   ! CEN
189         &                 ln_traadv_fct , nn_fct_h, nn_fct_v,   &   ! FCT
190         &                 ln_traadv_mus , ln_mus_ups,           &   ! MUSCL
191         &                 ln_traadv_ubs ,           nn_ubs_v,   &   ! UBS
192         &                 ln_traadv_qck                             ! QCK
[458]193      !!----------------------------------------------------------------------
[5836]194      !
195      !                                !==  Namelist  ==!
196      REWIND( numnam_ref )                   ! Namelist namtra_adv in reference namelist : Tracer advection scheme
[4147]197      READ  ( numnam_ref, namtra_adv, IOSTAT = ios, ERR = 901)
[11536]198901   IF( ios /= 0 )   CALL ctl_nam ( ios , 'namtra_adv in reference namelist' )
[5836]199      !
200      REWIND( numnam_cfg )                   ! Namelist namtra_adv in configuration namelist : Tracer advection scheme
[4147]201      READ  ( numnam_cfg, namtra_adv, IOSTAT = ios, ERR = 902 )
[11536]202902   IF( ios >  0 )   CALL ctl_nam ( ios , 'namtra_adv in configuration namelist' )
[6140]203      IF(lwm) WRITE( numond, namtra_adv )
204      !
[5836]205      IF(lwp) THEN                           ! Namelist print
[458]206         WRITE(numout,*)
[2528]207         WRITE(numout,*) 'tra_adv_init : choice/control of the tracer advection scheme'
[9019]208         WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~~'
[1601]209         WRITE(numout,*) '   Namelist namtra_adv : chose a advection scheme for tracers'
[9526]210         WRITE(numout,*) '      No advection on T & S                     ln_traadv_OFF = ', ln_traadv_OFF
[5836]211         WRITE(numout,*) '      centered scheme                           ln_traadv_cen = ', ln_traadv_cen
212         WRITE(numout,*) '            horizontal 2nd/4th order               nn_cen_h   = ', nn_fct_h
213         WRITE(numout,*) '            vertical   2nd/4th order               nn_cen_v   = ', nn_fct_v
214         WRITE(numout,*) '      Flux Corrected Transport scheme           ln_traadv_fct = ', ln_traadv_fct
215         WRITE(numout,*) '            horizontal 2nd/4th order               nn_fct_h   = ', nn_fct_h
216         WRITE(numout,*) '            vertical   2nd/4th order               nn_fct_v   = ', nn_fct_v
217         WRITE(numout,*) '      MUSCL scheme                              ln_traadv_mus = ', ln_traadv_mus
218         WRITE(numout,*) '            + upstream scheme near river mouths    ln_mus_ups = ', ln_mus_ups
219         WRITE(numout,*) '      UBS scheme                                ln_traadv_ubs = ', ln_traadv_ubs
220         WRITE(numout,*) '            vertical   2nd/4th order               nn_ubs_v   = ', nn_ubs_v
221         WRITE(numout,*) '      QUICKEST scheme                           ln_traadv_qck = ', ln_traadv_qck
[2528]222      ENDIF
[6140]223      !
[9019]224      !                                !==  Parameter control & set nadv ==!
225      ioptio = 0                       
[9526]226      IF( ln_traadv_OFF ) THEN   ;   ioptio = ioptio + 1   ;   nadv = np_NO_adv   ;   ENDIF
227      IF( ln_traadv_cen ) THEN   ;   ioptio = ioptio + 1   ;   nadv = np_CEN      ;   ENDIF
228      IF( ln_traadv_fct ) THEN   ;   ioptio = ioptio + 1   ;   nadv = np_FCT      ;   ENDIF
229      IF( ln_traadv_mus ) THEN   ;   ioptio = ioptio + 1   ;   nadv = np_MUS      ;   ENDIF
230      IF( ln_traadv_ubs ) THEN   ;   ioptio = ioptio + 1   ;   nadv = np_UBS      ;   ENDIF
231      IF( ln_traadv_qck ) THEN   ;   ioptio = ioptio + 1   ;   nadv = np_QCK      ;   ENDIF
[5836]232      !
[9019]233      IF( ioptio /= 1 )   CALL ctl_stop( 'tra_adv_init: Choose ONE advection option in namelist namtra_adv' )
[5836]234      !
235      IF( ln_traadv_cen .AND. ( nn_cen_h /= 2 .AND. nn_cen_h /= 4 )   &          ! Centered
236                        .AND. ( nn_cen_v /= 2 .AND. nn_cen_v /= 4 )   ) THEN
237        CALL ctl_stop( 'tra_adv_init: CEN scheme, choose 2nd or 4th order' )
238      ENDIF
239      IF( ln_traadv_fct .AND. ( nn_fct_h /= 2 .AND. nn_fct_h /= 4 )   &          ! FCT
240                        .AND. ( nn_fct_v /= 2 .AND. nn_fct_v /= 4 )   ) THEN
241        CALL ctl_stop( 'tra_adv_init: FCT scheme, choose 2nd or 4th order' )
242      ENDIF
243      IF( ln_traadv_ubs .AND. ( nn_ubs_v /= 2 .AND. nn_ubs_v /= 4 )   ) THEN     ! UBS
244        CALL ctl_stop( 'tra_adv_init: UBS scheme, choose 2nd or 4th order' )
245      ENDIF
246      IF( ln_traadv_ubs .AND. nn_ubs_v == 4 ) THEN
247         CALL ctl_warn( 'tra_adv_init: UBS scheme, only 2nd FCT scheme available on the vertical. It will be used' )
248      ENDIF
249      IF( ln_isfcav ) THEN                                                       ! ice-shelf cavities
[6140]250         IF(  ln_traadv_cen .AND. nn_cen_v == 4    .OR.   &                            ! NO 4th order with ISF
251            & ln_traadv_fct .AND. nn_fct_v == 4   )   CALL ctl_stop( 'tra_adv_init: 4th order COMPACT scheme not allowed with ISF' )
[5836]252      ENDIF
253      !
[9019]254      !                                !==  Print the choice  ==! 
255      IF(lwp) THEN
[503]256         WRITE(numout,*)
[6140]257         SELECT CASE ( nadv )
[9190]258         CASE( np_NO_adv  )   ;   WRITE(numout,*) '   ==>>>   NO T-S advection'
259         CASE( np_CEN     )   ;   WRITE(numout,*) '   ==>>>   CEN      scheme is used. Horizontal order: ', nn_cen_h,   &
260            &                                                                        ' Vertical   order: ', nn_cen_v
261         CASE( np_FCT     )   ;   WRITE(numout,*) '   ==>>>   FCT      scheme is used. Horizontal order: ', nn_fct_h,   &
262            &                                                                        ' Vertical   order: ', nn_fct_v
263         CASE( np_MUS     )   ;   WRITE(numout,*) '   ==>>>   MUSCL    scheme is used'
264         CASE( np_UBS     )   ;   WRITE(numout,*) '   ==>>>   UBS      scheme is used'
265         CASE( np_QCK     )   ;   WRITE(numout,*) '   ==>>>   QUICKEST scheme is used'
[6140]266         END SELECT
[458]267      ENDIF
[503]268      !
[9531]269      CALL tra_mle_init            !== initialisation of the Mixed Layer Eddy parametrisation (MLE)  ==!
[4245]270      !
[2528]271   END SUBROUTINE tra_adv_init
[458]272
273  !!======================================================================
274END MODULE traadv
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.