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sshwzv.F90 in branches/2016/dev_r6519_HPC_4/NEMOGCM/NEMO/OPA_SRC/DYN – NEMO

source: branches/2016/dev_r6519_HPC_4/NEMOGCM/NEMO/OPA_SRC/DYN/sshwzv.F90 @ 7508

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changes on code duplication and workshare construct

  • Property svn:keywords set to Id
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Line 
1MODULE sshwzv   
2   !!==============================================================================
3   !!                       ***  MODULE  sshwzv  ***
4   !! Ocean dynamics : sea surface height and vertical velocity
5   !!==============================================================================
6   !! History :  3.1  !  2009-02  (G. Madec, M. Leclair)  Original code
7   !!            3.3  !  2010-04  (M. Leclair, G. Madec)  modified LF-RA
8   !!             -   !  2010-05  (K. Mogensen, A. Weaver, M. Martin, D. Lea) Assimilation interface
9   !!             -   !  2010-09  (D.Storkey and E.O'Dea) bug fixes for BDY module
10   !!            3.3  !  2011-10  (M. Leclair) split former ssh_wzv routine and remove all vvl related work
11   !!----------------------------------------------------------------------
12
13   !!----------------------------------------------------------------------
14   !!   ssh_nxt       : after ssh
15   !!   ssh_swp       : filter ans swap the ssh arrays
16   !!   wzv           : compute now vertical velocity
17   !!----------------------------------------------------------------------
18   USE oce            ! ocean dynamics and tracers variables
19   USE dom_oce        ! ocean space and time domain variables
20   USE sbc_oce        ! surface boundary condition: ocean
21   USE domvvl         ! Variable volume
22   USE divhor         ! horizontal divergence
23   USE phycst         ! physical constants
24   USE bdy_oce        !
25   USE bdy_par        !
26   USE bdydyn2d       ! bdy_ssh routine
27#if defined key_agrif
28   USE agrif_opa_interp
29#endif
30#if defined key_asminc   
31   USE   asminc       ! Assimilation increment
32#endif
33   !
34   USE in_out_manager ! I/O manager
35   USE restart        ! only for lrst_oce
36   USE prtctl         ! Print control
37   USE lbclnk         ! ocean lateral boundary condition (or mpp link)
38   USE lib_mpp        ! MPP library
39   USE wrk_nemo       ! Memory Allocation
40   USE timing         ! Timing
41   USE wet_dry         ! Wetting/Drying flux limting
42
43   IMPLICIT NONE
44   PRIVATE
45
46   PUBLIC   ssh_nxt    ! called by step.F90
47   PUBLIC   wzv        ! called by step.F90
48   PUBLIC   ssh_swp    ! called by step.F90
49
50   !! * Substitutions
51#  include "vectopt_loop_substitute.h90"
52   !!----------------------------------------------------------------------
53   !! NEMO/OPA 3.3 , NEMO Consortium (2010)
54   !! $Id$
55   !! Software governed by the CeCILL licence     (NEMOGCM/NEMO_CeCILL.txt)
56   !!----------------------------------------------------------------------
57CONTAINS
58
59   SUBROUTINE ssh_nxt( kt )
60      !!----------------------------------------------------------------------
61      !!                ***  ROUTINE ssh_nxt  ***
62      !!                   
63      !! ** Purpose :   compute the after ssh (ssha)
64      !!
65      !! ** Method  : - Using the incompressibility hypothesis, the ssh increment
66      !!      is computed by integrating the horizontal divergence and multiply by
67      !!      by the time step.
68      !!
69      !! ** action  :   ssha, after sea surface height
70      !!
71      !! Reference  : Leclair, M., and G. Madec, 2009, Ocean Modelling.
72      !!----------------------------------------------------------------------
73      INTEGER, INTENT(in) ::   kt   ! time step
74      !
75      INTEGER  ::   jk, jj, ji            ! dummy loop indice
76      REAL(wp) ::   z2dt, zcoef   ! local scalars
77      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:  ) ::   zhdiv   ! 2D workspace
78      !!----------------------------------------------------------------------
79      !
80      IF( nn_timing == 1 )   CALL timing_start('ssh_nxt')
81      !
82      CALL wrk_alloc( jpi,jpj,   zhdiv ) 
83      !
84      IF( kt == nit000 ) THEN
85         IF(lwp) WRITE(numout,*)
86         IF(lwp) WRITE(numout,*) 'ssh_nxt : after sea surface height'
87         IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~~~~ '
88      ENDIF
89      !
90      CALL div_hor( kt )                              ! Horizontal divergence
91      !
92      z2dt = 2._wp * rdt                              ! set time step size (Euler/Leapfrog)
93      IF( neuler == 0 .AND. kt == nit000 )   z2dt = rdt
94
95      !                                           !------------------------------!
96      !                                           !   After Sea Surface Height   !
97      !                                           !------------------------------!
98!$OMP PARALLEL
99!$OMP DO schedule(static) private(jj, ji)
100      DO jj = 1, jpj
101         DO ji = 1, jpi
102            zhdiv(ji,jj) = 0._wp
103         END DO
104      END DO           
105      DO jk = 1, jpkm1                                 ! Horizontal divergence of barotropic transports
106!$OMP DO schedule(static) private(jj, ji)
107            DO jj = 1, jpj
108               DO ji = 1, jpi   ! vector opt.
109                  zhdiv(ji,jj) = zhdiv(ji,jj) + e3t_n(ji,jj,jk) * hdivn(ji,jj,jk)
110               END DO
111            END DO           
112      END DO
113!$OMP END PARALLEL
114      !                                                ! Sea surface elevation time stepping
115      ! In time-split case we need a first guess of the ssh after (using the baroclinic timestep) in order to
116      ! compute the vertical velocity which can be used to compute the non-linear terms of the momentum equations.
117      !
118      zcoef = 0.5_wp * r1_rau0
119
120      IF(ln_wd) CALL wad_lmt(sshb, zcoef * (emp_b(:,:) + emp(:,:)), z2dt)
121!$OMP PARALLEL DO schedule(static) private(jj, ji)
122      DO jj = 1, jpj
123         DO ji = 1, jpi
124            ssha(ji,jj) = (  sshb(ji,jj) - z2dt * ( zcoef * ( emp_b(ji,jj) + emp(ji,jj) ) + zhdiv(ji,jj) )  ) * ssmask(ji,jj)
125         END DO
126      END DO           
127      IF ( .NOT.ln_dynspg_ts ) THEN
128         ! These lines are not necessary with time splitting since
129         ! boundary condition on sea level is set during ts loop
130# if defined key_agrif
131         CALL agrif_ssh( kt )
132# endif
133# if defined key_bdy
134         IF( lk_bdy ) THEN
135            CALL lbc_lnk( ssha, 'T', 1. )    ! Not sure that's necessary
136            CALL bdy_ssh( ssha )             ! Duplicate sea level across open boundaries
137         ENDIF
138# endif
139      ENDIF
140
141#if defined key_asminc
142      IF( lk_asminc .AND. ln_sshinc .AND. ln_asmiau ) THEN     ! Include the IAU weighted SSH increment
143         CALL ssh_asm_inc( kt )
144!$OMP PARALLEL DO schedule(static) private(jj, ji)
145      DO jj = 1, jpj
146         DO ji = 1, jpi
147            ssha(ji,jj) = ssha(ji,jj) + z2dt * ssh_iau(ji,jj)
148         END DO
149      END DO           
150      ENDIF
151#endif
152      !                                           !------------------------------!
153      !                                           !           outputs            !
154      !                                           !------------------------------!
155      !
156      IF(ln_ctl)   CALL prt_ctl( tab2d_1=ssha, clinfo1=' ssha  - : ', mask1=tmask, ovlap=1 )
157      !
158      CALL wrk_dealloc( jpi, jpj, zhdiv ) 
159      !
160      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_stop('ssh_nxt')
161      !
162   END SUBROUTINE ssh_nxt
163
164   
165   SUBROUTINE wzv( kt )
166      !!----------------------------------------------------------------------
167      !!                ***  ROUTINE wzv  ***
168      !!                   
169      !! ** Purpose :   compute the now vertical velocity
170      !!
171      !! ** Method  : - Using the incompressibility hypothesis, the vertical
172      !!      velocity is computed by integrating the horizontal divergence 
173      !!      from the bottom to the surface minus the scale factor evolution.
174      !!        The boundary conditions are w=0 at the bottom (no flux) and.
175      !!
176      !! ** action  :   wn      : now vertical velocity
177      !!
178      !! Reference  : Leclair, M., and G. Madec, 2009, Ocean Modelling.
179      !!----------------------------------------------------------------------
180      INTEGER, INTENT(in) ::   kt   ! time step
181      !
182      INTEGER  ::   ji, jj, jk   ! dummy loop indices
183      REAL(wp) ::   z1_2dt       ! local scalars
184      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:  ) ::  z2d
185      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:,:) ::  z3d, zhdiv
186      !!----------------------------------------------------------------------
187      !
188      IF( nn_timing == 1 )   CALL timing_start('wzv')
189      !
190      IF( kt == nit000 ) THEN
191         IF(lwp) WRITE(numout,*)
192         IF(lwp) WRITE(numout,*) 'wzv : now vertical velocity '
193         IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~~ '
194         !
195         wn(ji,jj,jpk) = 0._wp                  ! bottom boundary condition: w=0 (set once for all)
196      ENDIF
197      !                                           !------------------------------!
198      !                                           !     Now Vertical Velocity    !
199      !                                           !------------------------------!
200      z1_2dt = 1. / ( 2. * rdt )                         ! set time step size (Euler/Leapfrog)
201      IF( neuler == 0 .AND. kt == nit000 )   z1_2dt = 1. / rdt
202      !
203      IF( ln_vvl_ztilde .OR. ln_vvl_layer ) THEN      ! z_tilde and layer cases
204         CALL wrk_alloc( jpi, jpj, jpk, zhdiv ) 
205!$OMP PARALLEL DO schedule(static) private(jk, jj, ji)
206         DO jk = 1, jpkm1
207            ! horizontal divergence of thickness diffusion transport ( velocity multiplied by e3t)
208            ! - ML - note: computation already done in dom_vvl_sf_nxt. Could be optimized (not critical and clearer this way)
209            DO jj = 2, jpjm1
210               DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
211                  zhdiv(ji,jj,jk) = r1_e1e2t(ji,jj) * ( un_td(ji,jj,jk) - un_td(ji-1,jj,jk) + vn_td(ji,jj,jk) - vn_td(ji,jj-1,jk) )
212               END DO
213            END DO
214         END DO
215         CALL lbc_lnk(zhdiv, 'T', 1.)  ! - ML - Perhaps not necessary: not used for horizontal "connexions"
216         !                             ! Is it problematic to have a wrong vertical velocity in boundary cells?
217         !                             ! Same question holds for hdivn. Perhaps just for security
218         DO jk = jpkm1, 1, -1                       ! integrate from the bottom the hor. divergence
219            ! computation of w
220!$OMP PARALLEL DO schedule(static) private(jj, ji)
221            DO jj = 1, jpj
222               DO ji = 1, jpi   ! vector opt.
223            wn(ji,jj,jk) = wn(ji,jj,jk+1) - ( e3t_n(ji,jj,jk) * hdivn(ji,jj,jk) + zhdiv(ji,jj,jk)    &
224               &                         + z1_2dt * ( e3t_a(ji,jj,jk) - e3t_b(ji,jj,jk) )     ) * tmask(ji,jj,jk)
225               END DO
226            END DO
227         END DO
228         !          IF( ln_vvl_layer ) wn(:,:,:) = 0.e0
229         CALL wrk_dealloc( jpi, jpj, jpk, zhdiv ) 
230      ELSE   ! z_star and linear free surface cases
231         DO jk = jpkm1, 1, -1                       ! integrate from the bottom the hor. divergence
232!$OMP PARALLEL DO schedule(static) private(jj, ji)
233            DO jj = 1, jpj
234               DO ji = 1, jpi   ! vector opt.
235            ! computation of w
236            wn(ji,jj,jk) = wn(ji,jj,jk+1) - (  e3t_n(ji,jj,jk) * hdivn(ji,jj,jk)                 &
237               &                         + z1_2dt * ( e3t_a(ji,jj,jk) - e3t_b(ji,jj,jk) )  ) * tmask(ji,jj,jk)
238                END DO
239            END DO
240         END DO
241      ENDIF
242
243#if defined key_bdy
244      IF( lk_bdy ) THEN
245!$OMP PARALLEL DO schedule(static) private(jk)
246         DO jk = 1, jpkm1
247            wn(:,:,jk) = wn(:,:,jk) * bdytmask(:,:)
248         END DO
249      ENDIF
250#endif
251      !
252      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_stop('wzv')
253      !
254   END SUBROUTINE wzv
255
256
257   SUBROUTINE ssh_swp( kt )
258      !!----------------------------------------------------------------------
259      !!                    ***  ROUTINE ssh_nxt  ***
260      !!
261      !! ** Purpose :   achieve the sea surface  height time stepping by
262      !!              applying Asselin time filter and swapping the arrays
263      !!              ssha  already computed in ssh_nxt 
264      !!
265      !! ** Method  : - apply Asselin time fiter to now ssh (excluding the forcing
266      !!              from the filter, see Leclair and Madec 2010) and swap :
267      !!                sshn = ssha + atfp * ( sshb -2 sshn + ssha )
268      !!                            - atfp * rdt * ( emp_b - emp ) / rau0
269      !!                sshn = ssha
270      !!
271      !! ** action  : - sshb, sshn   : before & now sea surface height
272      !!                               ready for the next time step
273      !!
274      !! Reference  : Leclair, M., and G. Madec, 2009, Ocean Modelling.
275      !!----------------------------------------------------------------------
276      INTEGER, INTENT(in) ::   kt   ! ocean time-step index
277      !
278      INTEGER  ::   ji, jj, jk   ! dummy loop indices
279      REAL(wp) ::   zcoef   ! local scalar
280      !!----------------------------------------------------------------------
281      !
282      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_start('ssh_swp')
283      !
284      IF( kt == nit000 ) THEN
285         IF(lwp) WRITE(numout,*)
286         IF(lwp) WRITE(numout,*) 'ssh_swp : Asselin time filter and swap of sea surface height'
287         IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~~~~ '
288      ENDIF
289      !              !==  Euler time-stepping: no filter, just swap  ==!
290      IF(  ( neuler == 0 .AND. kt == nit000 ) .OR.    &
291         & ( ln_bt_fw    .AND. ln_dynspg_ts )      ) THEN 
292!$OMP PARALLEL DO schedule(static) private(jj, ji)
293      DO jj = 1, jpj
294         DO ji = 1, jpi
295            sshb(ji,jj) = sshn(ji,jj)                              ! before <-- now
296            sshn(ji,jj) = ssha(ji,jj)                              ! now    <-- after  (before already = now)
297         END DO
298      END DO           
299         !
300      ELSE           !==  Leap-Frog time-stepping: Asselin filter + swap  ==!
301         !                                                  ! before <-- now filtered
302!$OMP PARALLEL DO schedule(static) private(jj, ji)
303         DO jj = 1, jpj
304            DO ji = 1, jpi
305               sshb(ji,jj) = sshn(ji,jj) + atfp * ( sshb(ji,jj) - 2 * sshn(ji,jj) + ssha(ji,jj) )
306            END DO
307         END DO           
308         IF( .NOT.ln_linssh ) THEN                          ! before <-- with forcing removed
309            zcoef = atfp * rdt * r1_rau0
310!$OMP PARALLEL DO schedule(static) private(jj, ji)
311            DO jj = 1, jpj
312               DO ji = 1, jpi
313                  sshb(ji,jj) = sshb(ji,jj) - zcoef * (     emp_b(ji,jj) - emp   (ji,jj)   &
314                  &                             -    rnf_b(ji,jj) + rnf   (ji,jj)   &
315                  &                             + fwfisf_b(ji,jj) - fwfisf(ji,jj)   ) * ssmask(ji,jj)
316               END DO
317            END DO           
318         ENDIF
319!$OMP PARALLEL DO schedule(static) private(jj, ji)
320         DO jj = 1, jpj
321            DO ji = 1, jpi
322               sshn(ji,jj) = ssha(ji,jj)                              ! now <-- after
323            END DO
324         END DO           
325      ENDIF
326      !
327      IF(ln_ctl)   CALL prt_ctl( tab2d_1=sshb, clinfo1=' sshb  - : ', mask1=tmask, ovlap=1 )
328      !
329      IF( nn_timing == 1 )   CALL timing_stop('ssh_swp')
330      !
331   END SUBROUTINE ssh_swp
332
333   !!======================================================================
334END MODULE sshwzv
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