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traldf_iso_crs.F90 in branches/2015/dev_r5003_MERCATOR6_CRS/NEMOGCM/NEMO/OPA_SRC/TRA – NEMO

source: branches/2015/dev_r5003_MERCATOR6_CRS/NEMOGCM/NEMO/OPA_SRC/TRA/traldf_iso_crs.F90 @ 5105

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RevLine 
[5105]1MODULE traldf_iso_crs
2   !!======================================================================
3   !!                   ***  MODULE  traldf_iso  ***
4   !! Ocean  tracers:  horizontal component of the lateral tracer mixing trend
5   !!======================================================================
6   !! History :  OPA  !  1994-08  (G. Madec, M. Imbard)
7   !!            8.0  !  1997-05  (G. Madec)  split into traldf and trazdf
8   !!            NEMO !  2002-08  (G. Madec)  Free form, F90
9   !!            1.0  !  2005-11  (G. Madec)  merge traldf and trazdf :-)
10   !!            3.3  !  2010-09  (C. Ethe, G. Madec) Merge TRA-TRC
11   !!----------------------------------------------------------------------
12#if   defined key_ldfslp   ||   defined key_esopa
13   !!----------------------------------------------------------------------
14   !!   'key_ldfslp'               slope of the lateral diffusive direction
15   !!----------------------------------------------------------------------
16   !!   tra_ldf_iso  : update the tracer trend with the horizontal
17   !!                  component of a iso-neutral laplacian operator
18   !!                  and with the vertical part of
19   !!                  the isopycnal or geopotential s-coord. operator
20   !!----------------------------------------------------------------------
21   USE oce             ! ocean dynamics and active tracers
22   USE dom_oce         ! ocean space and time domain
23   USE trc_oce         ! share passive tracers/Ocean variables
24   USE zdf_oce         ! ocean vertical physics
25   USE ldftra_oce      ! ocean active tracers: lateral physics
26 !  USE ldfslp          ! iso-neutral slopes
27   USE ldfslp_crs          ! iso-neutral slopes
28   USE diaptr          ! poleward transport diagnostics
29   USE in_out_manager  ! I/O manager
30   USE iom             ! I/O library
31#if defined key_diaar5
32   USE phycst          ! physical constants
33   USE lbclnk          ! ocean lateral boundary conditions (or mpp link)
34#endif
35   USE wrk_nemo        ! Memory Allocation
36   USE timing          ! Timing
37   USE crs
38
39   IMPLICIT NONE
40   PRIVATE
41
42   PUBLIC   tra_ldf_iso_crs   ! routine called by step.F90
43
44   !! * Substitutions
45#  include "domzgr_substitute.h90"
46#  include "ldftra_substitute.h90"
47#  include "vectopt_loop_substitute.h90"
48   !!----------------------------------------------------------------------
49   !! NEMO/OPA 3.3 , NEMO Consortium (2010)
50   !! $Id: traldf_iso.F90 3294 2012-01-28 16:44:18Z rblod $
51   !! Software governed by the CeCILL licence     (NEMOGCM/NEMO_CeCILL.txt)
52   !!----------------------------------------------------------------------
53CONTAINS
54
55   SUBROUTINE tra_ldf_iso_crs( kt, kit000, cdtype, pgu, pgv,              &
56      &                                ptb, pta, kjpt, pahtb0 )
57      !!----------------------------------------------------------------------
58      !!                  ***  ROUTINE tra_ldf_iso  ***
59      !!
60      !! ** Purpose :   Compute the before horizontal tracer (t & s) diffusive
61      !!      trend for a laplacian tensor (ezxcept the dz[ dz[.] ] term) and
62      !!      add it to the general trend of tracer equation.
63      !!
64      !! ** Method  :   The horizontal component of the lateral diffusive trends
65      !!      is provided by a 2nd order operator rotated along neural or geopo-
66      !!      tential surfaces to which an eddy induced advection can be added
67      !!      It is computed using before fields (forward in time) and isopyc-
68      !!      nal or geopotential slopes computed in routine ldfslp.
69      !!
70      !!      1st part :  masked horizontal derivative of T  ( di[ t ] )
71      !!      ========    with partial cell update if ln_zps=T.
72      !!
73      !!      2nd part :  horizontal fluxes of the lateral mixing operator
74      !!      ========   
75      !!         zftu = (aht+ahtb0) e2u*e3u/e1u di[ tb ]
76      !!               - aht       e2u*uslp    dk[ mi(mk(tb)) ]
77      !!         zftv = (aht+ahtb0) e1v*e3v/e2v dj[ tb ]
78      !!               - aht       e2u*vslp    dk[ mj(mk(tb)) ]
79      !!      take the horizontal divergence of the fluxes:
80      !!         difft = 1/(e1t*e2t*e3t) {  di-1[ zftu ] +  dj-1[ zftv ]  }
81      !!      Add this trend to the general trend (ta,sa):
82      !!         ta = ta + difft
83      !!
84      !!      3rd part: vertical trends of the lateral mixing operator
85      !!      ========  (excluding the vertical flux proportional to dk[t] )
86      !!      vertical fluxes associated with the rotated lateral mixing:
87      !!         zftw =-aht {  e2t*wslpi di[ mi(mk(tb)) ]
88      !!                     + e1t*wslpj dj[ mj(mk(tb)) ]  }
89      !!      take the horizontal divergence of the fluxes:
90      !!         difft = 1/(e1t*e2t*e3t) dk[ zftw ]
91      !!      Add this trend to the general trend (ta,sa):
92      !!         pta = pta + difft
93      !!
94      !! ** Action :   Update pta arrays with the before rotated diffusion
95      !!----------------------------------------------------------------------
96      USE oce     , ONLY:   zftu => ua       , zftv  => va         ! (ua,va) used as workspace
97      !
98      INTEGER                              , INTENT(in   ) ::   kt         ! ocean time-step index
99      INTEGER                              , INTENT(in   ) ::   kit000          ! first time step index
100      CHARACTER(len=3)                     , INTENT(in   ) ::   cdtype     ! =TRA or TRC (tracer indicator)
101      INTEGER                              , INTENT(in   ) ::   kjpt       ! number of tracers
102      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj    ,kjpt), INTENT(in   ) ::   pgu, pgv   ! tracer gradient at pstep levels
103      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk,kjpt), INTENT(in   ) ::   ptb        ! before and now tracer fields
104      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk,kjpt), INTENT(inout) ::   pta        ! tracer trend
105      REAL(wp)                             , INTENT(in   ) ::   pahtb0     ! background diffusion coef
106      !
107      INTEGER  ::  ji, jj, jk, jn   ! dummy loop indices
108      REAL(wp) ::  zmsku, zabe1, zcof1, zcoef3   ! local scalars
109      REAL(wp) ::  zmskv, zabe2, zcof2, zcoef4   !   -      -
110      REAL(wp) ::  zcoef0, zbtr, ztra            !   -      -
111#if defined key_diaar5
112      REAL(wp)                         ::   zztmp               ! local scalar
113#endif
114      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:  ) ::  zdkt, zdk1t, z2d
115      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:,:) ::  zdit, zdjt, ztfw 
116      !!----------------------------------------------------------------------
117      !
118      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_start('tra_ldf_iso')
119      !
120      CALL wrk_alloc( jpi, jpj,      zdkt, zdk1t, z2d ) 
121      CALL wrk_alloc( jpi, jpj, jpk, zdit, zdjt, ztfw  ) 
122      !
123
124      IF( kt == kit000 )  THEN
125         IF(lwp) WRITE(numout,*)
126         IF(lwp) WRITE(numout,*) 'tra_ldf_iso : rotated laplacian diffusion operator on ', cdtype
127         IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~'
128      ENDIF
129      !
130      !                                                          ! ===========
131      DO jn = 1, kjpt                                            ! tracer loop
132         !                                                       ! ===========
133         !                                               
134         !!----------------------------------------------------------------------
135         !!   I - masked horizontal derivative
136         !!----------------------------------------------------------------------
137         !!bug ajout.... why?   ( 1,jpj,:) and (jpi,1,:) should be sufficient....
138         zdit (1,:,:) = 0.e0     ;     zdit (jpi,:,:) = 0.e0
139         zdjt (1,:,:) = 0.e0     ;     zdjt (jpi,:,:) = 0.e0
140         !!end
141
142         ! Horizontal tracer gradient
143         DO jk = 1, jpkm1
144            DO jj = 1, jpjm1
145               DO ji = 1, fs_jpim1   ! vector opt.
146                  zdit(ji,jj,jk) = ( ptb(ji+1,jj  ,jk,jn) - ptb(ji,jj,jk,jn) ) * umask_crs(ji,jj,jk)
147                  zdjt(ji,jj,jk) = ( ptb(ji  ,jj+1,jk,jn) - ptb(ji,jj,jk,jn) ) * vmask_crs(ji,jj,jk)
148               END DO
149            END DO
150         END DO
151    !    WRITE(numout,*) ' test1 ', zdit
152!cc commenté pour le test concluant de TMP16 --> pgu mauvais, correction dans
153!zpshde_crs ( probleme de signe lorsque ze3wu negatif, de mem pour pgv)
154         IF( ln_zps ) THEN      ! partial steps correction at the last ocean level
155            DO jj = 1, jpjm1
156               DO ji = 1, fs_jpim1   ! vector opt.
157                  zdit(ji,jj,mbku_crs(ji,jj)) = pgu(ji,jj,jn)         
158                  zdjt(ji,jj,mbkv_crs(ji,jj)) = pgv(ji,jj,jn)     
159               END DO
160            END DO
161         ENDIF
162!cc
163     !   WRITE(numout,*) ' test2 ', zdit
164
165         !!----------------------------------------------------------------------
166         !!   II - horizontal trend  (full)
167         !!----------------------------------------------------------------------
168!CDIR PARALLEL DO PRIVATE( zdk1t )
169         !                                                ! ===============
170         DO jk = 1, jpkm1                                 ! Horizontal slab
171            !                                             ! ===============
172            ! 1. Vertical tracer gradient at level jk and jk+1
173            ! ------------------------------------------------
174            ! surface boundary condition: zdkt(jk=1)=zdkt(jk=2)
175            zdk1t(:,:) = ( ptb(:,:,jk,jn) - ptb(:,:,jk+1,jn) ) * tmask_crs(:,:,jk+1)
176            !
177            IF( jk == 1 ) THEN   ;   zdkt(:,:) = zdk1t(:,:)
178            ELSE                 ;   zdkt(:,:) = ( ptb(:,:,jk-1,jn) - ptb(:,:,jk,jn) ) * tmask_crs(:,:,jk)
179            ENDIF
180
181            ! 2. Horizontal fluxes
182            ! --------------------   
183            DO jj = 1 , jpjm1
184               DO ji = 1, fs_jpim1   ! vector opt.
185   !               zabe1 = ( fsahtu(ji,jj,jk) + pahtb0 ) * e2e3u_msk(ji,jj,jk) / e1u_crs(ji,jj)
186  zabe1 = ( fsahtu(ji,jj,jk) + pahtb0 ) * e2e3u_msk(ji,jj,jk) / e1u_crs(ji,jj)
187 !               zabe2 = ( fsahtv(ji,jj,jk) + pahtb0 ) * e1e3v_msk(ji,jj,jk) / e2v_crs(ji,jj)
188zabe2 = ( fsahtv(ji,jj,jk) + pahtb0 ) * e1e3v_msk(ji,jj,jk) / e2v_crs(ji,jj)
189
190                  zmsku = 1. / MAX(  tmask_crs(ji+1,jj,jk  ) + tmask_crs(ji,jj,jk+1)   &
191                     &             + tmask_crs(ji+1,jj,jk+1) + tmask_crs(ji,jj,jk  ), 1. )
192                  !
193                  zmskv = 1. / MAX(  tmask_crs(ji,jj+1,jk  ) + tmask_crs(ji,jj,jk+1)   &
194                     &             + tmask_crs(ji,jj+1,jk+1) + tmask_crs(ji,jj,jk  ), 1. )
195                  !
196    !              zcof1 = - fsahtu(ji,jj,jk) * e2e3u_msk(ji,jj,jk) * uslp_crs(ji,jj,jk) * zmsku / MAX( 1._wp , e3u_max_crs(ji,jj,jk)) vue avec Gurvan OK
197                zcof1 = - fsahtu(ji,jj,jk) * e2e3u_msk(ji,jj,jk) * uslp_crs(ji,jj,jk) * zmsku / MAX( 1._wp , e3u_max_crs(ji,jj,jk))
198  !                zcof2 = - fsahtv(ji,jj,jk) * e1e3v_msk(ji,jj,jk) * vslp_crs(ji,jj,jk) * zmskv / MAX( 1._wp , e3v_max_crs(ji,jj,jk))  vue avec Gurvan OK
199                zcof2 = - fsahtv(ji,jj,jk) * e1e3v_msk(ji,jj,jk) * vslp_crs(ji,jj,jk) * zmskv / MAX( 1._wp , e3v_max_crs(ji,jj,jk))
200           !        zcof1 = - fsahtu(ji,jj,jk) * e2u_crs(ji,jj) * uslp(ji,jj,jk) * zmsku
201           !        zcof2 = - fsahtv(ji,jj,jk) * e1v_crs(ji,jj) * vslp(ji,jj,jk) * zmskv 
202                  !
203                  zftu(ji,jj,jk ) = ( zabe1 * zdit(ji,jj,jk)   &
204                     &              + zcof1 * (  zdkt (ji+1,jj) + zdk1t(ji,jj)      &
205                     &                         + zdk1t(ji+1,jj) + zdkt (ji,jj)  )  ) * umask_crs(ji,jj,jk)
206                  zftv(ji,jj,jk) = (  zabe2 * zdjt(ji,jj,jk)   &
207                     &              + zcof2 * (  zdkt (ji,jj+1) + zdk1t(ji,jj)      &
208                     &                         + zdk1t(ji,jj+1) + zdkt (ji,jj)  )  ) * vmask_crs(ji,jj,jk)                 
209               END DO
210            END DO
211
212            ! II.4 Second derivative (divergence) and add to the general trend
213            ! ----------------------------------------------------------------
214            DO jj = 2 , jpjm1
215               DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
216                  zbtr = r1_bt_crs(ji,jj,jk)
217                  ztra = zbtr * ( zftu(ji,jj,jk) - zftu(ji-1,jj,jk) + zftv(ji,jj,jk) - zftv(ji,jj-1,jk)  )
218                  pta(ji,jj,jk,jn) = pta(ji,jj,jk,jn) + ztra
219
220               END DO
221            END DO
222            !                                          ! ===============
223         END DO                                        !   End of slab 
224         !                                             ! ===============
225         !
226         ! "Poleward" diffusive heat or salt transports (T-S case only)
227         IF( cdtype == 'TRA' .AND. ln_diaptr .AND. ( MOD( kt, nn_fptr ) == 0 ) ) THEN
228            IF( jn == jp_tem)   htr_ldf(:) = ptr_vj( zftv(:,:,:) )
229            IF( jn == jp_sal)   str_ldf(:) = ptr_vj( zftv(:,:,:) )
230         ENDIF
231 
232#if defined key_diaar5
233         IF( cdtype == 'TRA' .AND. jn == jp_tem  ) THEN
234            z2d(:,:) = 0._wp 
235            zztmp = rau0 * rcp 
236            DO jk = 1, jpkm1
237               DO jj = 2, jpjm1
238                  DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
239                     z2d(ji,jj) = z2d(ji,jj) + zftu(ji,jj,jk) 
240                  END DO
241               END DO
242            END DO
243            z2d(:,:) = zztmp * z2d(:,:)
244            CALL crs_lbc_lnk( z2d, 'U', -1. )
245         !   CALL crs_iom_put( "udiff_heattr", z2d )                  ! heat transport in i-direction
246            z2d(:,:) = 0._wp 
247            DO jk = 1, jpkm1
248               DO jj = 2, jpjm1
249                  DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
250                     z2d(ji,jj) = z2d(ji,jj) + zftv(ji,jj,jk) 
251                  END DO
252               END DO
253            END DO
254            z2d(:,:) = zztmp * z2d(:,:)
255            CALL crs_lbc_lnk( z2d, 'V', -1. )
256            ! CALL crs_iom_put( "vdiff_heattr", z2d )                  !  heat transport in i-direction
257         END IF
258#endif
259
260         !!----------------------------------------------------------------------
261         !!   III - vertical trend of T & S (extra diagonal terms only)
262         !!----------------------------------------------------------------------
263         
264         ! Local constant initialization
265         ! -----------------------------
266         ztfw(1,:,:) = 0.e0     ;     ztfw(jpi,:,:) = 0.e0
267         
268         ! Vertical fluxes
269         ! ---------------
270         
271         ! Surface and bottom vertical fluxes set to zero
272         ztfw(:,:, 1 ) = 0.e0      ;      ztfw(:,:,jpk) = 0.e0
273         
274         ! interior (2=<jk=<jpk-1)
275         DO jk = 2, jpkm1
276            DO jj = 2, jpjm1
277               DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
278                  zcoef0 = - fsahtw(ji,jj,jk) * tmask_crs(ji,jj,jk)
279                  !
280                  zmsku = 1./MAX(   umask_crs(ji  ,jj,jk-1) + umask_crs(ji-1,jj,jk)      &
281                     &            + umask_crs(ji-1,jj,jk-1) + umask_crs(ji  ,jj,jk), 1.  )
282                  zmskv = 1./MAX(   vmask_crs(ji,jj  ,jk-1) + vmask_crs(ji,jj-1,jk)      &
283                     &            + vmask_crs(ji,jj-1,jk-1) + vmask_crs(ji,jj  ,jk), 1.  )
284                  !
285                  zcoef3 = zcoef0 * e1e2w_crs(ji,jj,jk) * zmsku * wslpi_crs(ji,jj,jk) / e1t_crs(ji,jj)
286                  zcoef4 = zcoef0 * e1e2w_crs(ji,jj,jk) * zmskv * wslpj_crs(ji,jj,jk) / e2t_crs(ji,jj)
287           !       zcoef3 = zcoef0 * e2t_crs(ji,jj) * zmsku * wslpi (ji,jj,jk)
288           !       zcoef4 = zcoef0 * e1t_crs(ji,jj) * zmskv * wslpj (ji,jj,jk)
289                  ztfw(ji,jj,jk) = zcoef3 * (   zdit(ji  ,jj  ,jk-1) + zdit(ji-1,jj  ,jk)      &
290                     &                        + zdit(ji-1,jj  ,jk-1) + zdit(ji  ,jj  ,jk)  )   &
291                     &           + zcoef4 * (   zdjt(ji  ,jj  ,jk-1) + zdjt(ji  ,jj-1,jk)      &
292                     &                        + zdjt(ji  ,jj-1,jk-1) + zdjt(ji  ,jj  ,jk)  )
293               END DO
294            END DO
295         END DO
296         
297         
298         ! I.5 Divergence of vertical fluxes added to the general tracer trend
299         ! -------------------------------------------------------------------
300         DO jk = 1, jpkm1
301            DO jj = 2, jpjm1
302               DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
303                  zbtr = r1_bt_crs(ji,jj,jk)
304                  ztra = (  ztfw(ji,jj,jk) - ztfw(ji,jj,jk+1)  ) * zbtr
305                  pta(ji,jj,jk,jn) = pta(ji,jj,jk,jn) + ztra
306
307               END DO
308            END DO
309         END DO
310         !
311      END DO
312      !
313      CALL wrk_dealloc( jpi, jpj,      zdkt, zdk1t, z2d ) 
314      CALL wrk_dealloc( jpi, jpj, jpk, zdit, zdjt, ztfw  ) 
315      !
316      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_stop('tra_ldf_iso')
317      !
318   END SUBROUTINE tra_ldf_iso_crs
319
320#else
321   !!----------------------------------------------------------------------
322   !!   default option :   Dummy code   NO rotation of the diffusive tensor
323   !!----------------------------------------------------------------------
324CONTAINS
325   SUBROUTINE tra_ldf_iso_crs( kt, kit000,cdtype, pgu, pgv, ptb, pta, kjpt, pahtb0 )      ! Empty routine
326      INTEGER:: kt, kit000
327      CHARACTER(len=3) ::   cdtype
328      REAL, DIMENSION(:,:,:) ::   pgu, pgv   ! tracer gradient at pstep levels
329      REAL, DIMENSION(:,:,:,:) ::   ptb, pta
330      WRITE(*,*) 'tra_ldf_iso: You should not have seen this print! error?', kt, kit000, cdtype,   &
331         &                       pgu(1,1,1), pgv(1,1,1), ptb(1,1,1,1), pta(1,1,1,1), kjpt, pahtb0
332   END SUBROUTINE tra_ldf_iso_crs
333#endif
334
335   !!==============================================================================
336END MODULE traldf_iso_crs
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.