source: branches/2015/nemo_v3_6_STABLE/NEMOGCM/NEMO/OPA_SRC/TRA/traadv_eiv.F90 @ 7494

Last change on this file since 7494 was 7494, checked in by timgraham, 4 years ago

Addition of extra diagnostic outputs in CMIP6 data request. NB. Will require update to field_def file from shaconemo

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 16.8 KB
Line 
1MODULE traadv_eiv
2   !!======================================================================
3   !!                    ***  MODULE  traadv_eiv  ***
4   !! Ocean tracers:  advection trend - eddy induced velocity
5   !!======================================================================
6   !! History :  1.0  !  2005-11 (G. Madec)  Original code, from traldf and zdf _iso
7   !!            3.3  !  2010-05 (C. Ethe, G. Madec)  merge TRC-TRA
8   !!----------------------------------------------------------------------
9#if defined key_traldf_eiv   ||   defined key_esopa
10   !!----------------------------------------------------------------------
11   !!   'key_traldf_eiv'                  rotation of the lateral mixing tensor
12   !!----------------------------------------------------------------------
13   !!   tra_ldf_iso : update the tracer trend with the horizontal component
14   !!                 of iso neutral laplacian operator or horizontal
15   !!                 laplacian operator in s-coordinate
16   !!----------------------------------------------------------------------
17   USE oce             ! ocean dynamics and tracers variables
18   USE dom_oce         ! ocean space and time domain variables
19   USE ldftra_oce      ! ocean active tracers: lateral physics
20   USE ldfslp          ! iso-neutral slopes
21   USE in_out_manager  ! I/O manager
22   USE iom
23   USE trc_oce         ! share passive tracers/Ocean variables
24# if defined key_diaeiv
25   USE phycst          ! physical constants
26   USE lbclnk          ! ocean lateral boundary conditions (or mpp link)
27# endif 
28   USE wrk_nemo        ! Memory Allocation
29   USE timing          ! Timing
30   USE diaptr         ! Heat/Salt transport diagnostics
31   USE trddyn
32   USE trd_oce
33
34   IMPLICIT NONE
35   PRIVATE
36
37   PUBLIC   tra_adv_eiv   ! routine called by step.F90
38
39   !! * Substitutions
40#  include "domzgr_substitute.h90"
41#  include "ldftra_substitute.h90"
42#  include "ldfeiv_substitute.h90"
43#  include "vectopt_loop_substitute.h90"
44   !!----------------------------------------------------------------------
45   !! NEMO/OPA 3.3 , NEMO Consortium (2010)
46   !! $Id$
47   !! Software governed by the CeCILL licence     (NEMOGCM/NEMO_CeCILL.txt)
48   !!----------------------------------------------------------------------
49CONTAINS
50
51   SUBROUTINE tra_adv_eiv( kt, kit000, pun, pvn, pwn, cdtype )
52      !!----------------------------------------------------------------------
53      !!                  ***  ROUTINE tra_adv_eiv  ***
54      !!
55      !! ** Purpose :   Compute the before horizontal tracer (t & s) diffusive
56      !!      trend and add it to the general trend of tracer equation.
57      !!
58      !! ** Method  :   The eddy induced advection is computed from the slope
59      !!      of iso-neutral surfaces computed in routine ldf_slp as follows:
60      !!         zu_eiv =  1/(e2u e3u)   dk[ aeiu e2u mi(wslpi) ]
61      !!         zv_eiv =  1/(e1v e3v)   dk[ aeiv e1v mj(wslpj)
62      !!         zw_eiv = -1/(e1t e2t) { di[ aeiu e2u mi(wslpi) ]
63      !!                               + dj[ aeiv e1v mj(wslpj) ] }
64      !!      add the eiv component to the model velocity:
65      !!         p.n = p.n + z._eiv
66      !!
67      !! ** Action  : - add to p.n the eiv component
68      !!----------------------------------------------------------------------
69      INTEGER                         , INTENT(in   ) ::   kt       ! ocean time-step index
70      INTEGER                         , INTENT(in   ) ::   kit000   ! first time step index
71      CHARACTER(len=3)                , INTENT(in   ) ::   cdtype   ! =TRA or TRC (tracer indicator)
72      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk), INTENT(inout) ::   pun      ! in : 3 ocean velocity components
73      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk), INTENT(inout) ::   pvn      ! out: 3 ocean velocity components
74      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk), INTENT(inout) ::   pwn      ! increased by the eiv
75      !!
76      INTEGER  ::   ji, jj, jk                 ! dummy loop indices
77      REAL(wp) ::   zuwk, zuwk1, zuwi, zuwi1   ! local scalars
78      REAL(wp) ::   zvwk, zvwk1, zvwj, zvwj1   !   -      -
79# if defined key_diaeiv 
80      REAL(wp) ::   zztmp                      ! local scalar
81# endif 
82      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:) :: zu_eiv, zv_eiv, zw_eiv, z2d
83      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:,:) :: z3d, z3d_T
84      !!----------------------------------------------------------------------
85      !
86      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_start( 'tra_adv_eiv')
87      !
88# if defined key_diaeiv 
89      CALL wrk_alloc( jpi, jpj, zu_eiv, zv_eiv, zw_eiv, z2d )
90      CALL wrk_alloc( jpi, jpj, jpk, z3d, z3d_T )
91# else
92      CALL wrk_alloc( jpi, jpj, zu_eiv, zv_eiv, zw_eiv )
93# endif
94
95      IF( kt == kit000 )  THEN
96         IF(lwp) WRITE(numout,*)
97         IF(lwp) WRITE(numout,*) 'tra_adv_eiv : eddy induced advection on ', cdtype,' :'
98         IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~   add to velocity fields the eiv component'
99# if defined key_diaeiv 
100         IF( cdtype == 'TRA') THEN
101            u_eiv(:,:,:) = 0.e0
102            v_eiv(:,:,:) = 0.e0
103            w_eiv(:,:,:) = 0.e0
104         END IF
105# endif
106      ENDIF
107
108      zu_eiv(:,:) = 0.e0   ;   zv_eiv(:,:) = 0.e0   ;    zw_eiv(:,:) = 0.e0 
109     
110                                                    ! =================
111      DO jk = 1, jpkm1                              !  Horizontal slab
112         !                                          ! =================
113         DO jj = 1, jpjm1
114            DO ji = 1, fs_jpim1   ! vector opt.
115               zuwk = ( wslpi(ji,jj,jk  ) + wslpi(ji+1,jj,jk  ) ) * fsaeiu(ji,jj,jk  ) * umask(ji,jj,jk  )
116               zuwk1= ( wslpi(ji,jj,jk+1) + wslpi(ji+1,jj,jk+1) ) * fsaeiu(ji,jj,jk+1) * umask(ji,jj,jk+1)
117               zvwk = ( wslpj(ji,jj,jk  ) + wslpj(ji,jj+1,jk  ) ) * fsaeiv(ji,jj,jk  ) * vmask(ji,jj,jk  )
118               zvwk1= ( wslpj(ji,jj,jk+1) + wslpj(ji,jj+1,jk+1) ) * fsaeiv(ji,jj,jk+1) * vmask(ji,jj,jk+1)
119
120               zu_eiv(ji,jj) = 0.5 * umask(ji,jj,jk) * ( zuwk - zuwk1 ) 
121               zv_eiv(ji,jj) = 0.5 * vmask(ji,jj,jk) * ( zvwk - zvwk1 ) 
122   
123               pun(ji,jj,jk) = pun(ji,jj,jk) + e2u(ji,jj) * zu_eiv(ji,jj)
124               pvn(ji,jj,jk) = pvn(ji,jj,jk) + e1v(ji,jj) * zv_eiv(ji,jj)
125            END DO
126         END DO
127# if defined key_diaeiv 
128         IF( cdtype == 'TRA') THEN
129            u_eiv(:,:,jk) = zu_eiv(:,:) / fse3u(:,:,jk)
130            v_eiv(:,:,jk) = zv_eiv(:,:) / fse3v(:,:,jk)
131         END IF
132# endif
133         IF( jk >=2 ) THEN                             ! jk=1 zw_eiv=0, not computed
134            DO jj = 2, jpjm1
135               DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
136# if defined key_traldf_c2d || defined key_traldf_c3d
137                  zuwi  = ( wslpi(ji,jj,jk)+wslpi(ji-1,jj,jk) ) * fsaeiu(ji-1,jj,jk) * e2u(ji-1,jj) * umask(ji-1,jj,jk)
138                  zuwi1 = ( wslpi(ji,jj,jk)+wslpi(ji+1,jj,jk) ) * fsaeiu(ji  ,jj,jk) * e2u(ji  ,jj) * umask(ji  ,jj,jk)
139                  zvwj  = ( wslpj(ji,jj,jk)+wslpj(ji,jj-1,jk) ) * fsaeiv(ji,jj-1,jk) * e1v(ji,jj-1) * vmask(ji,jj-1,jk)
140                  zvwj1 = ( wslpj(ji,jj,jk)+wslpj(ji,jj+1,jk) ) * fsaeiv(ji,jj  ,jk) * e1v(ji  ,jj) * vmask(ji  ,jj,jk)
141 
142                  zw_eiv(ji,jj) = - 0.5 * tmask(ji,jj,jk) * ( zuwi1 - zuwi + zvwj1 - zvwj ) 
143# else
144                  zuwi  = ( wslpi(ji,jj,jk) + wslpi(ji-1,jj,jk) ) * e2u(ji-1,jj) * umask(ji-1,jj,jk)
145                  zuwi1 = ( wslpi(ji,jj,jk) + wslpi(ji+1,jj,jk) ) * e2u(ji  ,jj) * umask(ji  ,jj,jk)
146                  zvwj  = ( wslpj(ji,jj,jk) + wslpj(ji,jj-1,jk) ) * e1v(ji,jj-1) * vmask(ji,jj-1,jk)
147                  zvwj1 = ( wslpj(ji,jj,jk) + wslpj(ji,jj+1,jk) ) * e1v(ji  ,jj) * vmask(ji  ,jj,jk)
148
149                  zw_eiv(ji,jj) = - 0.5 * tmask(ji,jj,jk) * fsaeiw(ji,jj,jk) * ( zuwi1 - zuwi + zvwj1 - zvwj )
150# endif
151                  pwn(ji,jj,jk) = pwn(ji,jj,jk) + zw_eiv(ji,jj)
152               END DO
153            END DO
154# if defined key_diaeiv 
155            IF( cdtype == 'TRA')  w_eiv(:,:,jk) = zw_eiv(:,:) / ( e1t(:,:) * e2t(:,:) )
156# endif
157         ENDIF
158         !                                          ! =================
159      END DO                                        !    End of slab 
160      !                                             ! =================
161
162# if defined key_diaeiv 
163      IF( cdtype == 'TRA') THEN
164         CALL iom_put( "uoce_eiv", u_eiv )    ! i-eiv current
165         CALL iom_put( "voce_eiv", v_eiv )    ! j-eiv current
166         CALL iom_put( "woce_eiv", w_eiv )    ! vert. eiv current
167         IF( iom_use('weiv_masstr') ) THEN   ! vertical mass transport & its square value
168           z2d(:,:) = rau0 * e12t(:,:)
169           DO jk = 1, jpk
170              z3d(:,:,jk) = w_eiv(:,:,jk) * z2d(:,:)
171           END DO
172           CALL iom_put( "weiv_masstr" , z3d ) 
173         ENDIF
174         IF( iom_use("ueiv_masstr") .OR. iom_use("ueiv_heattr") .OR. iom_use('ueiv_heattr3d')        &
175                                    .OR. iom_use("ueiv_salttr") .OR. iom_use('ueiv_salttr3d') ) THEN
176            z3d(:,:,jpk) = 0.e0
177            z2d(:,:) = 0.e0
178            DO jk = 1, jpkm1
179               z3d(:,:,jk) = rau0 * u_eiv(:,:,jk) * e2u(:,:) * fse3u(:,:,jk) * umask(:,:,jk)
180               z2d(:,:) = z2d(:,:) + z3d(:,:,jk)
181            END DO
182            CALL iom_put( "ueiv_masstr", z3d )                  ! mass transport in i-direction
183         ENDIF
184
185         IF( iom_use('ueiv_heattr') .OR. iom_use('ueiv_heattr3d') ) THEN
186            zztmp = 0.5 * rcp 
187            z2d(:,:) = 0.e0 
188            z3d_T(:,:,:) = 0.e0 
189            DO jk = 1, jpkm1
190               DO jj = 2, jpjm1
191                  DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
192                     z3d_T(ji,jj,jk) = z3d(ji,jj,jk) * ( tsn(ji,jj,jk,jp_tem) + tsn(ji+1,jj,jk,jp_tem) )
193                     z2d(ji,jj) = z2d(ji,jj) + z3d_T(ji,jj,jk) 
194                  END DO
195               END DO
196            END DO
197            IF (iom_use('ueiv_heattr') ) THEN
198               CALL lbc_lnk( z2d, 'U', -1. )
199               CALL iom_put( "ueiv_heattr", zztmp * z2d )                  ! 2D heat transport in i-direction
200            ENDIF
201            IF (iom_use('ueiv_heattr3d') ) THEN
202               CALL lbc_lnk( z3d_T, 'U', -1. )
203               CALL iom_put( "ueiv_heattr3d", zztmp * z3d_T )              ! 3D heat transport in i-direction
204            ENDIF
205         ENDIF
206
207         IF( iom_use('ueiv_salttr') .OR. iom_use('ueiv_salttr3d') ) THEN
208            zztmp = 0.5 * 0.001
209            z2d(:,:) = 0.e0 
210            z3d_T(:,:,:) = 0.e0 
211            DO jk = 1, jpkm1
212               DO jj = 2, jpjm1
213                  DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
214                     z3d_T(ji,jj,jk) = z3d(ji,jj,jk) * ( tsn(ji,jj,jk,jp_sal) + tsn(ji+1,jj,jk,jp_sal) )
215                     z2d(ji,jj) = z2d(ji,jj) + z3d_T(ji,jj,jk) 
216                  END DO
217               END DO
218            END DO
219            IF (iom_use('ueiv_salttr') ) THEN
220               CALL lbc_lnk( z2d, 'U', -1. )
221               CALL iom_put( "ueiv_salttr", zztmp * z2d )                  ! 2D salt transport in i-direction
222            ENDIF
223            IF (iom_use('ueiv_salttr3d') ) THEN
224               CALL lbc_lnk( z3d_T, 'U', -1. )
225               CALL iom_put( "ueiv_salttr3d", zztmp * z3d_T )              ! 3D salt transport in i-direction
226            ENDIF
227         ENDIF
228
229         IF( iom_use("veiv_masstr") .OR. iom_use("veiv_heattr") .OR. iom_use('veiv_heattr3d')       &
230                                    .OR. iom_use("veiv_salttr") .OR. iom_use('veiv_salttr3d') ) THEN
231            z3d(:,:,jpk) = 0.e0
232            DO jk = 1, jpkm1
233               z3d(:,:,jk) = rau0 * v_eiv(:,:,jk) * e1v(:,:) * fse3v(:,:,jk) * vmask(:,:,jk)
234            END DO
235            CALL iom_put( "veiv_masstr", z3d )                  ! mass transport in j-direction
236         ENDIF
237           
238         IF( iom_use('veiv_heattr') .OR. iom_use('veiv_heattr3d') ) THEN
239            zztmp = 0.5 * rcp 
240            z2d(:,:) = 0.e0 
241            z3d_T(:,:,:) = 0.e0 
242            DO jk = 1, jpkm1
243               DO jj = 2, jpjm1
244                  DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
245                     z3d_T(ji,jj,jk) = z3d(ji,jj,jk) * ( tsn(ji,jj,jk,jp_tem) + tsn(ji,jj+1,jk,jp_tem) )
246                     z2d(ji,jj) = z2d(ji,jj) + z3d_T(ji,jj,jk) 
247                  END DO
248               END DO
249            END DO
250            IF (iom_use('veiv_heattr') ) THEN
251               CALL lbc_lnk( z2d, 'V', -1. )
252               CALL iom_put( "veiv_heattr", zztmp * z2d )                  ! 2D heat transport in j-direction
253            ENDIF
254            IF (iom_use('veiv_heattr3d') ) THEN
255               CALL lbc_lnk( z3d_T, 'V', -1. )
256               CALL iom_put( "veiv_heattr3d", zztmp * z3d_T )              ! 3D heat transport in j-direction
257            ENDIF
258         ENDIF
259
260         IF( iom_use('veiv_salttr') .OR. iom_use('veiv_salttr3d') ) THEN
261            zztmp = 0.5 * 0.001
262            z2d(:,:) = 0.e0 
263            z3d_T(:,:,:) = 0.e0 
264            DO jk = 1, jpkm1
265               DO jj = 2, jpjm1
266                  DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
267                     z3d_T(ji,jj,jk) = z3d(ji,jj,jk) * ( tsn(ji,jj,jk,jp_sal) + tsn(ji,jj+1,jk,jp_sal) )
268                     z2d(ji,jj) = z2d(ji,jj) + z3d_T(ji,jj,jk)
269                  END DO
270               END DO
271            END DO
272            IF (iom_use('veiv_salttr') ) THEN
273               CALL lbc_lnk( z2d, 'V', -1. )
274               CALL iom_put( "veiv_salttr", zztmp * z2d )                  ! 2D salt transport in i-direction
275            ENDIF
276            IF (iom_use('veiv_salttr3d') ) THEN
277               CALL lbc_lnk( z3d_T, 'V', -1. )
278               CALL iom_put( "veiv_salttr3d", zztmp * z3d_T )              ! 3D salt transport in i-direction
279            ENDIF
280         ENDIF
281
282         IF( iom_use('weiv_masstr') .OR. iom_use('weiv_heattr3d') .OR. iom_use('weiv_salttr3d')) THEN   ! vertical mass transport & its square value
283           z2d(:,:) = rau0 * e12t(:,:)
284           DO jk = 1, jpk
285              z3d(:,:,jk) = w_eiv(:,:,jk) * z2d(:,:)
286           END DO
287           CALL iom_put( "weiv_masstr" , z3d )                  ! mass transport in k-direction
288         ENDIF
289
290         IF( iom_use('weiv_heattr3d') ) THEN
291            zztmp = 0.5 * rcp 
292            DO jk = 1, jpkm1
293               DO jj = 2, jpjm1
294                  DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
295                     z3d_T(ji,jj,jk) = z3d(ji,jj,jk) * ( tsn(ji,jj,jk,jp_tem) + tsn(ji,jj,jk+1,jp_tem) )
296                  END DO
297               END DO
298            END DO
299            CALL lbc_lnk( z3d_T, 'T', 1. )
300            CALL iom_put( "weiv_heattr3d", zztmp * z3d_T )                 ! 3D heat transport in k-direction
301         ENDIF
302
303         IF( iom_use('weiv_salttr3d') ) THEN
304            zztmp = 0.5 * 0.001 
305            DO jk = 1, jpkm1
306               DO jj = 2, jpjm1
307                  DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
308                     z3d_T(ji,jj,jk) = z3d(ji,jj,jk) * ( tsn(ji,jj,jk,jp_sal) + tsn(ji,jj,jk+1,jp_sal) )
309                  END DO
310               END DO
311            END DO
312            CALL lbc_lnk( z3d_T, 'T', 1. )
313            CALL iom_put( "weiv_salttr3d", zztmp * z3d_T )                 ! 3D salt transport in k-direction
314         ENDIF
315
316    END IF
317!
318    IF( ln_diaptr .AND. cdtype == 'TRA' ) THEN
319       z3d(:,:,:) = 0._wp
320       DO jk = 1, jpkm1
321          DO jj = 2, jpjm1
322             DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
323                z3d(ji,jj,jk) = v_eiv(ji,jj,jk) * 0.5 * (tsn(ji,jj,jk,jp_tem)+tsn(ji,jj+1,jk,jp_tem)) &
324                &             * e1v(ji,jj) * fse3v(ji,jj,jk)
325             END DO
326          END DO
327       END DO
328       CALL dia_ptr_ohst_components( jp_tem, 'eiv', z3d )
329       z3d(:,:,:) = 0._wp
330       DO jk = 1, jpkm1
331          DO jj = 2, jpjm1
332             DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
333                z3d(ji,jj,jk) = v_eiv(ji,jj,jk) * 0.5 * (tsn(ji,jj,jk,jp_sal)+tsn(ji,jj+1,jk,jp_sal)) &
334                &             * e1v(ji,jj) * fse3v(ji,jj,jk)
335             END DO
336          END DO
337       END DO
338       CALL dia_ptr_ohst_components( jp_sal, 'eiv', z3d )
339    ENDIF
340
341    IF( ln_KE_trd ) CALL trd_dyn(u_eiv, v_eiv, jpdyn_eivke, kt )
342# endif 
343
344# if defined key_diaeiv 
345      CALL wrk_dealloc( jpi, jpj, zu_eiv, zv_eiv, zw_eiv, z2d )
346      CALL wrk_dealloc( jpi, jpj, jpk, z3d, z3d_T )
347# else
348      CALL wrk_dealloc( jpi, jpj, zu_eiv, zv_eiv, zw_eiv )
349# endif
350      !
351      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_stop( 'tra_adv_eiv')
352      !
353    END SUBROUTINE tra_adv_eiv
354
355#else
356   !!----------------------------------------------------------------------
357   !!   Dummy module :             No rotation of the lateral mixing tensor
358   !!----------------------------------------------------------------------
359CONTAINS
360   SUBROUTINE tra_adv_eiv( kt, kit000, pun, pvn, pwn, cdtype )              ! Empty routine
361      INTEGER  ::   kt   
362      INTEGER  ::   kit000   
363      CHARACTER(len=3) ::   cdtype
364      REAL, DIMENSION(:,:,:) ::   pun, pvn, pwn
365      WRITE(*,*) 'tra_adv_eiv: You should not have seen this print! error?', &
366          &  kt, cdtype, pun(1,1,1), pvn(1,1,1), pwn(1,1,1)
367   END SUBROUTINE tra_adv_eiv
368#endif
369
370   !!==============================================================================
371END MODULE traadv_eiv
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.