source: branches/2013/dev_LOCEAN_2013/NEMOGCM/NEMO/OPA_SRC/ZDF/zdftmx.F90 @ 4147

Last change on this file since 4147 was 4147, checked in by cetlod, 7 years ago

merge in dev_LOCEAN_2013, the 1st development branch dev_r3853_CNRS9_Confsetting, from its starting point ( r3853 ) on the trunk: see ticket #1169

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 26.6 KB
Line 
1MODULE zdftmx
2   !!========================================================================
3   !!                       ***  MODULE  zdftmx  ***
4   !! Ocean physics: vertical tidal mixing coefficient
5   !!========================================================================
6   !! History :  1.0  !  2004-04  (L. Bessieres, G. Madec)  Original code
7   !!             -   !  2006-08  (A. Koch-Larrouy) Indonesian strait
8   !!            3.3  !  2010-10  (C. Ethe, G. Madec) reorganisation of initialisation phase
9   !!----------------------------------------------------------------------
10#if defined key_zdftmx   ||   defined key_esopa
11   !!----------------------------------------------------------------------
12   !!   'key_zdftmx'                                  Tidal vertical mixing
13   !!----------------------------------------------------------------------
14   !!   zdf_tmx       : global     momentum & tracer Kz with tidal induced Kz
15   !!   tmx_itf       : Indonesian momentum & tracer Kz with tidal induced Kz
16   !!----------------------------------------------------------------------
17   USE oce            ! ocean dynamics and tracers variables
18   USE dom_oce        ! ocean space and time domain variables
19   USE zdf_oce        ! ocean vertical physics variables
20   USE lbclnk         ! ocean lateral boundary conditions (or mpp link)
21   USE eosbn2         ! ocean equation of state
22   USE phycst         ! physical constants
23   USE prtctl         ! Print control
24   USE in_out_manager ! I/O manager
25   USE iom            ! I/O Manager
26   USE lib_mpp        ! MPP library
27   USE wrk_nemo       ! work arrays
28   USE timing         ! Timing
29   USE lib_fortran    ! Fortran utilities (allows no signed zero when 'key_nosignedzero' defined) 
30
31   IMPLICIT NONE
32   PRIVATE
33
34   PUBLIC   zdf_tmx         ! called in step module
35   PUBLIC   zdf_tmx_init    ! called in opa module
36   PUBLIC   zdf_tmx_alloc   ! called in nemogcm module
37
38   LOGICAL, PUBLIC, PARAMETER ::   lk_zdftmx = .TRUE.    !: tidal mixing flag
39
40   !                       !!* Namelist  namzdf_tmx : tidal mixing *
41   REAL(wp) ::  rn_htmx     ! vertical decay scale for turbulence (meters)
42   REAL(wp) ::  rn_n2min    ! threshold of the Brunt-Vaisala frequency (s-1)
43   REAL(wp) ::  rn_tfe      ! tidal dissipation efficiency (St Laurent et al. 2002)
44   REAL(wp) ::  rn_me       ! mixing efficiency (Osborn 1980)
45   LOGICAL  ::  ln_tmx_itf  ! Indonesian Through Flow (ITF): Koch-Larrouy et al. (2007) parameterization
46   REAL(wp) ::  rn_tfe_itf  ! ITF tidal dissipation efficiency (St Laurent et al. 2002)
47
48   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   en_tmx     ! energy available for tidal mixing (W/m2)
49   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   mask_itf   ! mask to use over Indonesian area
50   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   az_tmx     ! coefficient used to evaluate the tidal induced Kz
51
52   !! * Substitutions
53#  include "domzgr_substitute.h90"
54#  include "vectopt_loop_substitute.h90"
55   !!----------------------------------------------------------------------
56   !! NEMO/OPA 4.0 , NEMO Consortium (2011)
57   !! $Id$
58   !! Software governed by the CeCILL licence     (NEMOGCM/NEMO_CeCILL.txt)
59   !!----------------------------------------------------------------------
60CONTAINS
61
62   INTEGER FUNCTION zdf_tmx_alloc()
63      !!----------------------------------------------------------------------
64      !!                ***  FUNCTION zdf_tmx_alloc  ***
65      !!----------------------------------------------------------------------
66      ALLOCATE(en_tmx(jpi,jpj), mask_itf(jpi,jpj), az_tmx(jpi,jpj,jpk), STAT=zdf_tmx_alloc )
67      !
68      IF( lk_mpp             )   CALL mpp_sum ( zdf_tmx_alloc )
69      IF( zdf_tmx_alloc /= 0 )   CALL ctl_warn('zdf_tmx_alloc: failed to allocate arrays')
70   END FUNCTION zdf_tmx_alloc
71
72
73   SUBROUTINE zdf_tmx( kt )
74      !!----------------------------------------------------------------------
75      !!                  ***  ROUTINE zdf_tmx  ***
76      !!                   
77      !! ** Purpose :   add to the vertical mixing coefficients the effect of
78      !!              tidal mixing (Simmons et al 2004).
79      !!
80      !! ** Method  : - tidal-induced vertical mixing is given by:
81      !!                  Kz_tides = az_tmx / max( rn_n2min, N^2 )
82      !!              where az_tmx is a coefficient that specified the 3D space
83      !!              distribution of the faction of tidal energy taht is used
84      !!              for mixing. Its expression is set in zdf_tmx_init routine,
85      !!              following Simmons et al. 2004.
86      !!                NB: a specific bounding procedure is performed on av_tide
87      !!              so that the input tidal energy is actually almost used. The
88      !!              basic maximum value is 60 cm2/s, but values of 300 cm2/s
89      !!              can be reached in area where bottom stratification is too
90      !!              weak.
91      !!
92      !!              - update av_tide in the Indonesian Through Flow area
93      !!              following Koch-Larrouy et al. (2007) parameterisation
94      !!              (see tmx_itf routine).
95      !!
96      !!              - update the model vertical eddy viscosity and diffusivity:
97      !!                     avt  = avt  +    av_tides
98      !!                     avm  = avm  +    av_tides
99      !!                     avmu = avmu + mi(av_tides)
100      !!                     avmv = avmv + mj(av_tides)
101      !!
102      !! ** Action  :   avt, avm, avmu, avmv   increased by tidal mixing
103      !!
104      !! References : Simmons et al. 2004, Ocean Modelling, 6, 3-4, 245-263.
105      !!              Koch-Larrouy et al. 2007, GRL.
106      !!----------------------------------------------------------------------
107      USE oce, zav_tide  =>   ua    ! use ua as workspace
108      !!
109      INTEGER, INTENT(in) ::   kt   ! ocean time-step
110      !!
111      INTEGER  ::   ji, jj, jk   ! dummy loop indices
112      REAL(wp) ::   ztpc         ! scalar workspace
113      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:) ::   zkz
114      !!----------------------------------------------------------------------
115      !
116      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_start('zdf_tmx')
117      !
118      CALL wrk_alloc( jpi,jpj, zkz )
119
120      !                          ! ----------------------- !
121      !                          !  Standard tidal mixing  !  (compute zav_tide)
122      !                          ! ----------------------- !
123      !                             !* First estimation (with n2 bound by rn_n2min) bounded by 60 cm2/s
124      zav_tide(:,:,:) = MIN(  60.e-4, az_tmx(:,:,:) / MAX( rn_n2min, rn2(:,:,:) )  )
125
126      zkz(:,:) = 0.e0               !* Associated potential energy consummed over the whole water column
127      DO jk = 2, jpkm1
128         zkz(:,:) = zkz(:,:) + fse3w(:,:,jk) * MAX( 0.e0, rn2(:,:,jk) ) * rau0 * zav_tide(:,:,jk)* tmask(:,:,jk)
129      END DO
130
131      DO jj = 1, jpj                !* Here zkz should be equal to en_tmx ==> multiply by en_tmx/zkz to recover en_tmx
132         DO ji = 1, jpi
133            IF( zkz(ji,jj) /= 0.e0 )   zkz(ji,jj) = en_tmx(ji,jj) / zkz(ji,jj)
134         END DO
135      END DO
136
137      DO jk = 2, jpkm1              !* Mutiply by zkz to recover en_tmx, BUT bound by 30/6 ==> zav_tide bound by 300 cm2/s
138         zav_tide(:,:,jk) = zav_tide(:,:,jk) * MIN( zkz(:,:), 30./6. )   !kz max = 300 cm2/s
139      END DO
140
141      IF( kt == nit000 ) THEN       !* check at first time-step: diagnose the energy consumed by zav_tide
142         ztpc = 0.e0
143         DO jk= 1, jpk
144            DO jj= 1, jpj
145               DO ji= 1, jpi
146                  ztpc = ztpc + fse3w(ji,jj,jk) * e1t(ji,jj) * e2t(ji,jj)   &
147                     &         * MAX( 0.e0, rn2(ji,jj,jk) ) * zav_tide(ji,jj,jk) * tmask(ji,jj,jk) * tmask_i(ji,jj)
148               END DO
149            END DO
150         END DO
151         ztpc= rau0 / ( rn_tfe * rn_me ) * ztpc
152         IF(lwp) WRITE(numout,*) 
153         IF(lwp) WRITE(numout,*) '          N Total power consumption by av_tide    : ztpc = ', ztpc * 1.e-12 ,'TW'
154      ENDIF
155       
156      !                          ! ----------------------- !
157      !                          !    ITF  tidal mixing    !  (update zav_tide)
158      !                          ! ----------------------- !
159      IF( ln_tmx_itf )   CALL tmx_itf( kt, zav_tide )
160
161      !                          ! ----------------------- !
162      !                          !   Update  mixing coefs  !                         
163      !                          ! ----------------------- !
164      DO jk = 2, jpkm1              !* update momentum & tracer diffusivity with tidal mixing
165         avt(:,:,jk) = avt(:,:,jk) + zav_tide(:,:,jk)
166         avm(:,:,jk) = avm(:,:,jk) + zav_tide(:,:,jk)
167         DO jj = 2, jpjm1
168            DO ji = fs_2, fs_jpim1  ! vector opt.
169               avmu(ji,jj,jk) = avmu(ji,jj,jk) + 0.5 * ( zav_tide(ji,jj,jk) + zav_tide(ji+1,jj  ,jk) ) * umask(ji,jj,jk)
170               avmv(ji,jj,jk) = avmv(ji,jj,jk) + 0.5 * ( zav_tide(ji,jj,jk) + zav_tide(ji  ,jj+1,jk) ) * vmask(ji,jj,jk)
171            END DO
172         END DO
173      END DO
174      CALL lbc_lnk( avmu, 'U', 1. )   ;   CALL lbc_lnk( avmv, 'V', 1. )      ! lateral boundary condition
175
176      !                             !* output tidal mixing coefficient
177      CALL iom_put( "av_tide", zav_tide )
178
179      IF(ln_ctl)   CALL prt_ctl(tab3d_1=zav_tide , clinfo1=' tmx - av_tide: ', tab3d_2=avt, clinfo2=' avt: ', ovlap=1, kdim=jpk)
180      !
181      CALL wrk_dealloc( jpi,jpj, zkz )
182      !
183      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_stop('zdf_tmx')
184      !
185   END SUBROUTINE zdf_tmx
186
187
188   SUBROUTINE tmx_itf( kt, pav )
189      !!----------------------------------------------------------------------
190      !!                  ***  ROUTINE tmx_itf  ***
191      !!                   
192      !! ** Purpose :   modify the vertical eddy diffusivity coefficients
193      !!              (pav) in the Indonesian Through Flow area (ITF).
194      !!
195      !! ** Method  : - Following Koch-Larrouy et al. (2007), in the ITF defined
196      !!                by msk_itf (read in a file, see tmx_init), the tidal
197      !!                mixing coefficient is computed with :
198      !!                  * q=1 (i.e. all the tidal energy remains trapped in
199      !!                         the area and thus is used for mixing)
200      !!                  * the vertical distribution of the tifal energy is a
201      !!                    proportional to N above the thermocline (d(N^2)/dz > 0)
202      !!                    and to N^2 below the thermocline (d(N^2)/dz < 0)
203      !!
204      !! ** Action  :   av_tide   updated in the ITF area (msk_itf)
205      !!
206      !! References :  Koch-Larrouy et al. 2007, GRL
207      !!----------------------------------------------------------------------
208      INTEGER , INTENT(in   )                         ::   kt   ! ocean time-step
209      REAL(wp), INTENT(inout), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) ::   pav  ! Tidal mixing coef.
210      !!
211      INTEGER  ::   ji, jj, jk    ! dummy loop indices
212      REAL(wp) ::   zcoef, ztpc   ! temporary scalar
213      REAL(wp), DIMENSION(:,:)  , POINTER ::   zkz                        ! 2D workspace
214      REAL(wp), DIMENSION(:,:)  , POINTER ::   zsum1 , zsum2 , zsum       !  -      -
215      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), POINTER ::   zempba_3d_1, zempba_3d_2   ! 3D workspace
216      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), POINTER ::   zempba_3d  , zdn2dz        !  -      -
217      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), POINTER ::   zavt_itf                   !  -      -
218      !!----------------------------------------------------------------------
219      !
220      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_start('tmx_itf')
221      !
222      CALL wrk_alloc( jpi,jpj, zkz, zsum1 , zsum2 , zsum )
223      CALL wrk_alloc( jpi,jpj,jpk, zempba_3d_1, zempba_3d_2, zempba_3d, zdn2dz, zavt_itf )
224
225      !                             ! compute the form function using N2 at each time step
226      zempba_3d_1(:,:,jpk) = 0.e0
227      zempba_3d_2(:,:,jpk) = 0.e0
228      DO jk = 1, jpkm1             
229         zdn2dz     (:,:,jk) = rn2(:,:,jk) - rn2(:,:,jk+1)           ! Vertical profile of dN2/dz
230!CDIR NOVERRCHK
231         zempba_3d_1(:,:,jk) = SQRT(  MAX( 0.e0, rn2(:,:,jk) )  )    !    -        -    of N
232         zempba_3d_2(:,:,jk) =        MAX( 0.e0, rn2(:,:,jk) )       !    -        -    of N^2
233      END DO
234      !
235      zsum (:,:) = 0.e0
236      zsum1(:,:) = 0.e0
237      zsum2(:,:) = 0.e0
238      DO jk= 2, jpk
239         zsum1(:,:) = zsum1(:,:) + zempba_3d_1(:,:,jk) * fse3w(:,:,jk)
240         zsum2(:,:) = zsum2(:,:) + zempba_3d_2(:,:,jk) * fse3w(:,:,jk)               
241      END DO
242      DO jj = 1, jpj
243         DO ji = 1, jpi
244            IF( zsum1(ji,jj) /= 0.e0 )   zsum1(ji,jj) = 1.e0 / zsum1(ji,jj)
245            IF( zsum2(ji,jj) /= 0.e0 )   zsum2(ji,jj) = 1.e0 / zsum2(ji,jj)               
246         END DO
247      END DO
248
249      DO jk= 1, jpk
250         DO jj = 1, jpj
251            DO ji = 1, jpi
252               zcoef = 0.5 - SIGN( 0.5, zdn2dz(ji,jj,jk) )       ! =0 if dN2/dz > 0, =1 otherwise
253               ztpc  = zempba_3d_1(ji,jj,jk) * zsum1(ji,jj) *        zcoef     &
254                  &  + zempba_3d_2(ji,jj,jk) * zsum2(ji,jj) * ( 1. - zcoef )
255               !
256               zempba_3d(ji,jj,jk) =               ztpc 
257               zsum     (ji,jj)    = zsum(ji,jj) + ztpc * fse3w(ji,jj,jk)
258            END DO
259         END DO
260       END DO
261       DO jj = 1, jpj
262          DO ji = 1, jpi
263             IF( zsum(ji,jj) > 0.e0 )   zsum(ji,jj) = 1.e0 / zsum(ji,jj)               
264          END DO
265       END DO
266
267      !                             ! first estimation bounded by 10 cm2/s (with n2 bounded by rn_n2min)
268      zcoef = rn_tfe_itf / ( rn_tfe * rau0 )
269      DO jk = 1, jpk
270         zavt_itf(:,:,jk) = MIN(  10.e-4, zcoef * en_tmx(:,:) * zsum(:,:) * zempba_3d(:,:,jk)   &
271            &                                      / MAX( rn_n2min, rn2(:,:,jk) ) * tmask(:,:,jk)  )
272      END DO           
273
274      zkz(:,:) = 0.e0               ! Associated potential energy consummed over the whole water column
275      DO jk = 2, jpkm1
276         zkz(:,:) = zkz(:,:) + fse3w(:,:,jk) * MAX( 0.e0, rn2(:,:,jk) ) * rau0 * zavt_itf(:,:,jk) * tmask(:,:,jk)
277      END DO
278
279      DO jj = 1, jpj                ! Here zkz should be equal to en_tmx ==> multiply by en_tmx/zkz to recover en_tmx
280         DO ji = 1, jpi
281            IF( zkz(ji,jj) /= 0.e0 )   zkz(ji,jj) = en_tmx(ji,jj) * rn_tfe_itf / rn_tfe / zkz(ji,jj)
282         END DO
283      END DO
284
285      DO jk = 2, jpkm1              ! Mutiply by zkz to recover en_tmx, BUT bound by 30/6 ==> zavt_itf bound by 300 cm2/s
286         zavt_itf(:,:,jk) = zavt_itf(:,:,jk) * MIN( zkz(:,:), 120./10. )   ! kz max = 120 cm2/s
287      END DO
288
289      IF( kt == nit000 ) THEN       ! diagnose the nergy consumed by zavt_itf
290         ztpc = 0.e0
291         DO jk= 1, jpk
292            DO jj= 1, jpj
293               DO ji= 1, jpi
294                  ztpc = ztpc + e1t(ji,jj) * e2t(ji,jj) * fse3w(ji,jj,jk) * MAX( 0.e0, rn2(ji,jj,jk) )   &
295                     &                     * zavt_itf(ji,jj,jk) * tmask(ji,jj,jk) * tmask_i(ji,jj)
296               END DO
297            END DO
298         END DO
299         ztpc= rau0 * ztpc / ( rn_me * rn_tfe_itf )
300         IF(lwp) WRITE(numout,*) '          N Total power consumption by zavt_itf: ztpc = ', ztpc * 1.e-12 ,'TW'
301      ENDIF
302
303      !                             ! Update pav with the ITF mixing coefficient
304      DO jk = 2, jpkm1
305         pav(:,:,jk) = pav     (:,:,jk) * ( 1.e0 - mask_itf(:,:) )   &
306            &        + zavt_itf(:,:,jk) *          mask_itf(:,:) 
307      END DO
308      !
309      CALL wrk_dealloc( jpi,jpj, zkz, zsum1 , zsum2 , zsum )
310      CALL wrk_dealloc( jpi,jpj,jpk, zempba_3d_1, zempba_3d_2, zempba_3d, zdn2dz, zavt_itf )
311      !
312      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_stop('tmx_itf')
313      !
314   END SUBROUTINE tmx_itf
315
316
317   SUBROUTINE zdf_tmx_init
318      !!----------------------------------------------------------------------
319      !!                  ***  ROUTINE zdf_tmx_init  ***
320      !!                     
321      !! ** Purpose :   Initialization of the vertical tidal mixing, Reading
322      !!              of M2 and K1 tidal energy in nc files
323      !!
324      !! ** Method  : - Read the namtmx namelist and check the parameters
325      !!
326      !!              - Read the input data in NetCDF files :
327      !!              M2 and K1 tidal energy. The total tidal energy, en_tmx,
328      !!              is the sum of M2, K1 and S2 energy where S2 is assumed
329      !!              to be: S2=(1/2)^2 * M2
330      !!              mask_itf, a mask array that determine where substituing
331      !!              the standard Simmons et al. (2005) formulation with the
332      !!              one of Koch_Larrouy et al. (2007).
333      !!
334      !!              - Compute az_tmx, a 3D coefficient that allows to compute
335      !!             the standard tidal-induced vertical mixing as follows:
336      !!                  Kz_tides = az_tmx / max( rn_n2min, N^2 )
337      !!             with az_tmx a bottom intensified coefficient is given by:
338      !!                 az_tmx(z) = en_tmx / ( rau0 * rn_htmx ) * EXP( -(H-z)/rn_htmx )
339      !!                                                  / ( 1. - EXP( - H   /rn_htmx ) )
340      !!             where rn_htmx the characteristic length scale of the bottom
341      !!             intensification, en_tmx the tidal energy, and H the ocean depth
342      !!
343      !! ** input   :   - Namlist namtmx
344      !!                - NetCDF file : M2_ORCA2.nc, K1_ORCA2.nc, and mask_itf.nc
345      !!
346      !! ** Action  : - Increase by 1 the nstop flag is setting problem encounter
347      !!              - defined az_tmx used to compute tidal-induced mixing
348      !!
349      !! References : Simmons et al. 2004, Ocean Modelling, 6, 3-4, 245-263.
350      !!              Koch-Larrouy et al. 2007, GRL.
351      !!----------------------------------------------------------------------
352      USE oce     ,         zav_tide =>  ua         ! ua used as workspace
353      !!
354      INTEGER  ::   ji, jj, jk   ! dummy loop indices
355      INTEGER  ::   inum         ! local integer
356      INTEGER  ::   ios
357      REAL(wp) ::   ztpc, ze_z   ! local scalars
358      REAL(wp), DIMENSION(:,:)  , POINTER ::  zem2, zek1   ! read M2 and K1 tidal energy
359      REAL(wp), DIMENSION(:,:)  , POINTER ::  zkz          ! total M2, K1 and S2 tidal energy
360      REAL(wp), DIMENSION(:,:)  , POINTER ::  zfact        ! used for vertical structure function
361      REAL(wp), DIMENSION(:,:)  , POINTER ::  zhdep        ! Ocean depth
362      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), POINTER ::  zpc      ! power consumption
363      !!
364      NAMELIST/namzdf_tmx/ rn_htmx, rn_n2min, rn_tfe, rn_me, ln_tmx_itf, rn_tfe_itf
365      !!----------------------------------------------------------------------
366      !
367      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_start('zdf_tmx_init')
368      !
369      CALL wrk_alloc( jpi,jpj, zem2, zek1, zkz, zfact, zhdep )
370      CALL wrk_alloc( jpi,jpj,jpk, zpc )
371     
372      REWIND( numnam_ref )              ! Namelist namzdf_tmx in reference namelist : Tidal Mixing
373      READ  ( numnam_ref, namzdf_tmx, IOSTAT = ios, ERR = 901)
374901   IF( ios /= 0 ) CALL ctl_nam ( ios , 'namzdf_tmx in reference namelist', lwp )
375
376      REWIND( numnam_cfg )              ! Namelist namzdf_tmx in configuration namelist : Tidal Mixing
377      READ  ( numnam_cfg, namzdf_tmx, IOSTAT = ios, ERR = 902 )
378902   IF( ios /= 0 ) CALL ctl_nam ( ios , 'namzdf_tmx in configuration namelist', lwp )
379      WRITE ( numond, namzdf_tmx )
380
381      IF(lwp) THEN                   ! Control print
382         WRITE(numout,*)
383         WRITE(numout,*) 'zdf_tmx_init : tidal mixing'
384         WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~~'
385         WRITE(numout,*) '   Namelist namzdf_tmx : set tidal mixing parameters'
386         WRITE(numout,*) '      Vertical decay scale for turbulence   = ', rn_htmx 
387         WRITE(numout,*) '      Brunt-Vaisala frequency threshold     = ', rn_n2min
388         WRITE(numout,*) '      Tidal dissipation efficiency          = ', rn_tfe
389         WRITE(numout,*) '      Mixing efficiency                     = ', rn_me
390         WRITE(numout,*) '      ITF specific parameterisation         = ', ln_tmx_itf
391         WRITE(numout,*) '      ITF tidal dissipation efficiency      = ', rn_tfe_itf
392      ENDIF
393
394      !                              ! allocate tmx arrays
395      IF( zdf_tmx_alloc() /= 0 )   CALL ctl_stop( 'STOP', 'zdf_tmx_init : unable to allocate tmx arrays' )
396
397      IF( ln_tmx_itf ) THEN          ! read the Indonesian Through Flow mask
398         CALL iom_open('mask_itf',inum)
399         CALL iom_get (inum, jpdom_data, 'tmaskitf',mask_itf,1) !
400         CALL iom_close(inum)
401      ENDIF
402
403      ! read M2 tidal energy flux : W/m2  ( zem2 < 0 )
404      CALL iom_open('M2rowdrg',inum)
405      CALL iom_get (inum, jpdom_data, 'field',zem2,1) !
406      CALL iom_close(inum)
407
408      ! read K1 tidal energy flux : W/m2  ( zek1 < 0 )
409      CALL iom_open('K1rowdrg',inum)
410      CALL iom_get (inum, jpdom_data, 'field',zek1,1) !
411      CALL iom_close(inum)
412 
413      ! Total tidal energy ( M2, S2 and K1  with S2=(1/2)^2 * M2 )
414      ! only the energy available for mixing is taken into account,
415      ! (mixing efficiency tidal dissipation efficiency)
416      en_tmx(:,:) = - rn_tfe * rn_me * ( zem2(:,:) * 1.25 + zek1(:,:) ) * tmask(:,:,1)
417
418      ! Vertical structure (az_tmx)
419      DO jj = 1, jpj                ! part independent of the level
420         DO ji = 1, jpi
421            zhdep(ji,jj) = fsdepw(ji,jj,mbkt(ji,jj)+1)       ! depth of the ocean
422            zfact(ji,jj) = rau0 * rn_htmx * ( 1. - EXP( -zhdep(ji,jj) / rn_htmx ) )
423            IF( zfact(ji,jj) /= 0 )   zfact(ji,jj) = en_tmx(ji,jj) / zfact(ji,jj)
424         END DO
425      END DO
426      DO jk= 1, jpk                 ! complete with the level-dependent part
427         DO jj = 1, jpj
428            DO ji = 1, jpi
429               az_tmx(ji,jj,jk) = zfact(ji,jj) * EXP( -( zhdep(ji,jj)-fsdepw(ji,jj,jk) ) / rn_htmx ) * tmask(ji,jj,jk)
430            END DO
431         END DO
432      END DO
433
434      IF( nprint == 1 .AND. lwp ) THEN
435         ! Control print
436         ! Total power consumption due to vertical mixing
437         ! zpc = rau0 * 1/rn_me * rn2 * zav_tide
438         zav_tide(:,:,:) = 0.e0
439         DO jk = 2, jpkm1
440            zav_tide(:,:,jk) = az_tmx(:,:,jk) / MAX( rn_n2min, rn2(:,:,jk) )
441         END DO
442
443         ztpc = 0.e0
444         zpc(:,:,:) = MAX(rn_n2min,rn2(:,:,:)) * zav_tide(:,:,:)
445         DO jk= 2, jpkm1
446            DO jj = 1, jpj
447               DO ji = 1, jpi
448                  ztpc = ztpc + fse3w(ji,jj,jk) * e1t(ji,jj) * e2t(ji,jj) * zpc(ji,jj,jk) * tmask(ji,jj,jk) * tmask_i(ji,jj)
449               END DO
450            END DO
451         END DO
452         ztpc= rau0 * 1/(rn_tfe * rn_me) * ztpc
453
454         WRITE(numout,*) 
455         WRITE(numout,*) '          Total power consumption of the tidally driven part of Kz : ztpc = ', ztpc * 1.e-12 ,'TW'
456
457
458         ! control print 2
459         zav_tide(:,:,:) = MIN( zav_tide(:,:,:), 60.e-4 )   
460         zkz(:,:) = 0.e0
461         DO jk = 2, jpkm1
462         DO jj = 1, jpj
463            DO ji = 1, jpi
464               zkz(ji,jj) = zkz(ji,jj) + fse3w(ji,jj,jk) * MAX( 0.e0, rn2(ji,jj,jk) ) * rau0 * zav_tide(ji,jj,jk)* tmask(ji,jj,jk)
465            END DO
466         END DO
467         END DO
468         ! Here zkz should be equal to en_tmx ==> multiply by en_tmx/zkz
469         DO jj = 1, jpj
470            DO ji = 1, jpi
471               IF( zkz(ji,jj) /= 0.e0 )   THEN
472                   zkz(ji,jj) = en_tmx(ji,jj) / zkz(ji,jj)
473               ENDIF
474            END DO
475         END DO
476         ztpc = 1.e50
477         DO jj = 1, jpj
478            DO ji = 1, jpi
479               IF( zkz(ji,jj) /= 0.e0 )   THEN
480                   ztpc = Min( zkz(ji,jj), ztpc)
481               ENDIF
482            END DO
483         END DO
484         WRITE(numout,*) '          Min de zkz ', ztpc, ' Max = ', maxval(zkz(:,:) )
485
486         DO jk = 2, jpkm1
487            zav_tide(:,:,jk) = zav_tide(:,:,jk) * MIN( zkz(:,:), 30./6. )   !kz max = 300 cm2/s
488         END DO
489         ztpc = 0.e0
490         zpc(:,:,:) = Max(0.e0,rn2(:,:,:)) * zav_tide(:,:,:)
491         DO jk= 1, jpk
492            DO jj = 1, jpj
493               DO ji = 1, jpi
494                  ztpc = ztpc + fse3w(ji,jj,jk) * e1t(ji,jj) * e2t(ji,jj) * zpc(ji,jj,jk) * tmask(ji,jj,jk) * tmask_i(ji,jj)
495               END DO
496            END DO
497         END DO
498         ztpc= rau0 * 1/(rn_tfe * rn_me) * ztpc
499         WRITE(numout,*) '          2 Total power consumption of the tidally driven part of Kz : ztpc = ', ztpc * 1.e-12 ,'TW'
500
501         DO jk = 1, jpk
502            ze_z =                  SUM( e1t(:,:) * e2t(:,:) * zav_tide(:,:,jk)     * tmask_i(:,:) )   &
503               &     / MAX( 1.e-20, SUM( e1t(:,:) * e2t(:,:) * tmask (:,:,jk) * tmask_i(:,:) ) )
504            ztpc = 1.E50
505            DO jj = 1, jpj
506               DO ji = 1, jpi
507                  IF( zav_tide(ji,jj,jk) /= 0.e0 )   ztpc =Min( ztpc, zav_tide(ji,jj,jk) )
508               END DO
509            END DO
510            WRITE(numout,*) '            N2 min - jk= ', jk,'   ', ze_z * 1.e4,' cm2/s min= ',ztpc*1.e4,   &
511               &       'max= ', MAXVAL(zav_tide(:,:,jk) )*1.e4, ' cm2/s'
512         END DO
513
514         WRITE(numout,*) '          e_tide : ', SUM( e1t*e2t*en_tmx ) / ( rn_tfe * rn_me ) * 1.e-12, 'TW'
515         WRITE(numout,*) 
516         WRITE(numout,*) '          Initial profile of tidal vertical mixing'
517         DO jk = 1, jpk
518            DO jj = 1,jpj
519               DO ji = 1,jpi
520                  zkz(ji,jj) = az_tmx(ji,jj,jk) /MAX( rn_n2min, rn2(ji,jj,jk) )
521               END DO
522            END DO
523            ze_z =                  SUM( e1t(:,:) * e2t(:,:) * zkz(:,:)     * tmask_i(:,:) )   &
524               &     / MAX( 1.e-20, SUM( e1t(:,:) * e2t(:,:) * tmask (:,:,jk) * tmask_i(:,:) ) )
525            WRITE(numout,*) '                jk= ', jk,'   ', ze_z * 1.e4,' cm2/s'
526         END DO
527         DO jk = 1, jpk
528            zkz(:,:) = az_tmx(:,:,jk) /rn_n2min
529            ze_z =                  SUM( e1t(:,:) * e2t(:,:) * zkz(:,:)     * tmask_i(:,:) )   &
530               &     / MAX( 1.e-20, SUM( e1t(:,:) * e2t(:,:) * tmask (:,:,jk) * tmask_i(:,:) ) )
531            WRITE(numout,*) 
532            WRITE(numout,*) '          N2 min - jk= ', jk,'   ', ze_z * 1.e4,' cm2/s min= ',MINVAL(zkz)*1.e4,   &
533               &       'max= ', MAXVAL(zkz)*1.e4, ' cm2/s'
534         END DO
535         !
536      ENDIF
537      !
538      CALL wrk_dealloc( jpi,jpj, zem2, zek1, zkz, zfact, zhdep )
539      CALL wrk_dealloc( jpi,jpj,jpk, zpc )
540      !
541      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_stop('zdf_tmx_init')
542      !
543   END SUBROUTINE zdf_tmx_init
544
545#else
546   !!----------------------------------------------------------------------
547   !!   Default option          Dummy module                NO Tidal MiXing
548   !!----------------------------------------------------------------------
549   LOGICAL, PUBLIC, PARAMETER ::   lk_zdftmx = .FALSE.   !: tidal mixing flag
550CONTAINS
551   SUBROUTINE zdf_tmx_init           ! Dummy routine
552      WRITE(*,*) 'zdf_tmx: You should not have seen this print! error?'
553   END SUBROUTINE zdf_tmx_init
554   SUBROUTINE zdf_tmx( kt )          ! Dummy routine
555      WRITE(*,*) 'zdf_tmx: You should not have seen this print! error?', kt
556   END SUBROUTINE zdf_tmx
557#endif
558
559   !!======================================================================
560END MODULE zdftmx
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.