New URL for NEMO forge!   http://forge.nemo-ocean.eu

Since March 2022 along with NEMO 4.2 release, the code development moved to a self-hosted GitLab.
This present forge is now archived and remained online for history.
agrif_oce.F90 in branches/2017/dev_METO_MERCATOR_2017_agrif/NEMOGCM/NEMO/NST_SRC – NEMO

source: branches/2017/dev_METO_MERCATOR_2017_agrif/NEMOGCM/NEMO/NST_SRC/agrif_oce.F90 @ 9006

Last change on this file since 9006 was 8998, checked in by timgraham, 6 years ago

First commit of Jerome's modified versions of agrif_opa routines

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 11.9 KB
Line 
1MODULE agrif_oce
2   !!======================================================================
3   !!                       ***  MODULE agrif_oce  ***
4   !! AGRIF :   define in memory AGRIF variables
5   !!----------------------------------------------------------------------
6   !! History :  2.0  ! 2007-12  (R. Benshila)  Original code
7   !!----------------------------------------------------------------------
8#if defined key_agrif
9   !!----------------------------------------------------------------------
10   !!   'key_agrif'                                              AGRIF zoom
11   !!----------------------------------------------------------------------
12   USE par_oce      ! ocean parameters
13   USE dom_oce      ! domain parameters
14
15   IMPLICIT NONE
16   PRIVATE
17
18   PUBLIC agrif_oce_alloc ! routine called by nemo_init in nemogcm.F90
19#if defined key_vertical
20   PUBLIC reconstructandremap ! remapping routine
21#endif   
22   !                                              !!* Namelist namagrif: AGRIF parameters
23   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_spc_dyn    = .FALSE.   !:
24   INTEGER , PUBLIC, PARAMETER ::   nn_sponge_len = 2  !: Sponge width (in number of parent grid points)
25   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_sponge_tra = 2800.     !: sponge coeff. for tracers
26   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_sponge_dyn = 2800.     !: sponge coeff. for dynamics
27   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_chk_bathy  = .FALSE.   !: check of parent bathymetry
28   LOGICAL , PUBLIC ::   lk_agrif_clp  = .TRUE.    !: Force clamped bcs
29   !                                              !!! OLD namelist names
30   REAL(wp), PUBLIC ::   visc_tra                  !: sponge coeff. for tracers
31   REAL(wp), PUBLIC ::   visc_dyn                  !: sponge coeff. for dynamics
32
33   LOGICAL , PUBLIC :: spongedoneT = .FALSE.       !: tracer   sponge layer indicator
34   LOGICAL , PUBLIC :: spongedoneU = .FALSE.       !: dynamics sponge layer indicator
35   LOGICAL , PUBLIC :: lk_agrif_fstep = .TRUE.     !: if true: first step
36   LOGICAL , PUBLIC :: lk_agrif_debug = .FALSE.    !: if true: print debugging info
37
38   LOGICAL , PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) :: tabspongedone_tsn
39# if defined key_top
40   LOGICAL , PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) :: tabspongedone_trn
41# endif
42   LOGICAL , PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) :: tabspongedone_u
43   LOGICAL , PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) :: tabspongedone_v
44   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE,  DIMENSION(:,:) :: fsaht_spu, fsaht_spv !: sponge diffusivities
45   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE,  DIMENSION(:,:) :: fsahm_spt, fsahm_spf !: sponge viscosities
46
47   ! Barotropic arrays used to store open boundary data during
48   ! time-splitting loop:
49   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:) ::  ubdy_w, vbdy_w, hbdy_w
50   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:) ::  ubdy_e, vbdy_e, hbdy_e
51   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:) ::  ubdy_n, vbdy_n, hbdy_n
52   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:) ::  ubdy_s, vbdy_s, hbdy_s
53
54   INTEGER :: tsn_id                                                  ! AGRIF profile for tracers interpolation and update
55   INTEGER :: un_interp_id, vn_interp_id                              ! AGRIF profiles for interpolations
56   INTEGER :: un_update_id, vn_update_id                              ! AGRIF profiles for udpates
57   INTEGER :: tsn_sponge_id, un_sponge_id, vn_sponge_id               ! AGRIF profiles for sponge layers
58# if defined key_top
59   INTEGER :: trn_id, trn_sponge_id
60# endif 
61   INTEGER :: unb_id, vnb_id, ub2b_interp_id, vb2b_interp_id
62   INTEGER :: ub2b_update_id, vb2b_update_id
63   INTEGER :: e3t_id, e1u_id, e2v_id, sshn_id
64   INTEGER :: scales_t_id
65# if defined key_zdftke || defined key_zdfgls
66   INTEGER :: avt_id, avm_id, en_id
67# endif 
68   INTEGER :: umsk_id, vmsk_id
69   INTEGER :: kindic_agr
70
71   !!----------------------------------------------------------------------
72   !! NEMO/NST 3.3.1 , NEMO Consortium (2011)
73   !! $Id$
74   !! Software governed by the CeCILL licence     (NEMOGCM/NEMO_CeCILL.txt)
75   !!----------------------------------------------------------------------
76CONTAINS
77
78   INTEGER FUNCTION agrif_oce_alloc()
79      !!----------------------------------------------------------------------
80      !!                ***  FUNCTION agrif_oce_alloc  ***
81      !!----------------------------------------------------------------------
82      INTEGER, DIMENSION(2) :: ierr
83      !!----------------------------------------------------------------------
84      ierr(:) = 0
85      !
86      ALLOCATE( fsaht_spu(jpi,jpj), fsaht_spv(jpi,jpj),   &
87         &      fsahm_spt(jpi,jpj), fsahm_spf(jpi,jpj),   &
88         &      tabspongedone_tsn(jpi,jpj),           &
89# if defined key_top         
90         &      tabspongedone_trn(jpi,jpj),           &
91# endif         
92         &      tabspongedone_u  (jpi,jpj),           &
93         &      tabspongedone_v  (jpi,jpj), STAT = ierr(1) )
94
95      ALLOCATE( ubdy_w(jpj), vbdy_w(jpj), hbdy_w(jpj),   &
96         &      ubdy_e(jpj), vbdy_e(jpj), hbdy_e(jpj),   & 
97         &      ubdy_n(jpi), vbdy_n(jpi), hbdy_n(jpi),   & 
98         &      ubdy_s(jpi), vbdy_s(jpi), hbdy_s(jpi), STAT = ierr(2) )
99
100      agrif_oce_alloc = MAXVAL(ierr)
101      !
102   END FUNCTION agrif_oce_alloc
103
104#if defined key_vertical
105   SUBROUTINE reconstructandremap(tabin,hin,tabout,hout,N,Nout)     
106      !!----------------------------------------------------------------------
107      !!                ***  FUNCTION reconstructandremap  ***
108      !!----------------------------------------------------------------------
109      IMPLICIT NONE
110      INTEGER N, Nout
111      REAL(wp) tabin(N), tabout(Nout)
112      REAL(wp) hin(N), hout(Nout)
113      REAL(wp) coeffremap(N,3),zwork(N,3)
114      REAL(wp) zwork2(N+1,3)
115      INTEGER jk
116      DOUBLE PRECISION, PARAMETER :: dsmll=1.0d-8 
117      REAL(wp) q,q01,q02,q001,q002,q0
118      REAL(wp) z_win(1:N+1), z_wout(1:Nout+1)
119      REAL(wp),PARAMETER :: dpthin = 1.D-3
120      INTEGER :: k1, kbox, ktop, ka, kbot
121      REAL(wp) :: tsum, qbot, rpsum, zbox, ztop, zthk, zbot, offset, qtop
122
123      z_win(1)=0.; z_wout(1)= 0.
124      DO jk=1,N
125         z_win(jk+1)=z_win(jk)+hin(jk)
126      ENDDO 
127     
128      DO jk=1,Nout
129         z_wout(jk+1)=z_wout(jk)+hout(jk)       
130      ENDDO       
131
132      DO jk=2,N
133         zwork(jk,1)=1./(hin(jk-1)+hin(jk))
134      ENDDO
135       
136      DO jk=2,N-1
137         q0 = 1./(hin(jk-1)+hin(jk)+hin(jk+1))
138         zwork(jk,2)=hin(jk-1)+2.*hin(jk)+hin(jk+1)
139         zwork(jk,3)=q0
140      ENDDO       
141     
142      DO jk= 2,N
143         zwork2(jk,1)=zwork(jk,1)*(tabin(jk)-tabin(jk-1))
144      ENDDO
145       
146      coeffremap(:,1) = tabin(:)
147 
148      DO jk=2,N-1
149         q001 = hin(jk)*zwork2(jk+1,1)
150         q002 = hin(jk)*zwork2(jk,1)       
151         IF (q001*q002 < 0) then
152            q001 = 0.
153            q002 = 0.
154         ENDIF
155         q=zwork(jk,2)
156         q01=q*zwork2(jk+1,1)
157         q02=q*zwork2(jk,1)
158         IF (abs(q001) > abs(q02)) q001 = q02
159         IF (abs(q002) > abs(q01)) q002 = q01
160       
161         q=(q001-q002)*zwork(jk,3)
162         q001=q001-q*hin(jk+1)
163         q002=q002+q*hin(jk-1)
164       
165         coeffremap(jk,3)=coeffremap(jk,1)+q001
166         coeffremap(jk,2)=coeffremap(jk,1)-q002
167       
168         zwork2(jk,1)=(2.*q001-q002)**2
169         zwork2(jk,2)=(2.*q002-q001)**2
170      ENDDO
171       
172      DO jk=1,N
173         IF(jk.EQ.1 .OR. jk.EQ.N .OR. hin(jk).LE.dpthin) THEN
174            coeffremap(jk,3) = coeffremap(jk,1)
175            coeffremap(jk,2) = coeffremap(jk,1)
176            zwork2(jk,1) = 0.
177            zwork2(jk,2) = 0.
178         ENDIF
179      ENDDO
180       
181      DO jk=2,N
182         q002=max(zwork2(jk-1,2),dsmll)
183         q001=max(zwork2(jk,1),dsmll)
184         zwork2(jk,3)=(q001*coeffremap(jk-1,3)+q002*coeffremap(jk,2))/(q001+q002)
185      ENDDO
186       
187      zwork2(1,3) = 2*coeffremap(1,1)-zwork2(2,3)
188      zwork2(N+1,3)=2*coeffremap(N,1)-zwork2(N,3)
189 
190      DO jk=1,N
191         q01=zwork2(jk+1,3)-coeffremap(jk,1)
192         q02=coeffremap(jk,1)-zwork2(jk,3)
193         q001=2.*q01
194         q002=2.*q02
195         IF (q01*q02<0) then
196            q01=0.
197            q02=0.
198         ELSEIF (abs(q01)>abs(q002)) then
199            q01=q002
200         ELSEIF (abs(q02)>abs(q001)) then
201            q02=q001
202         ENDIF
203         coeffremap(jk,2)=coeffremap(jk,1)-q02
204         coeffremap(jk,3)=coeffremap(jk,1)+q01
205      ENDDO
206
207      zbot=0.0
208      kbot=1
209      DO jk=1,Nout
210         ztop=zbot  !top is bottom of previous layer
211         ktop=kbot
212         IF     (ztop.GE.z_win(ktop+1)) then
213            ktop=ktop+1
214         ENDIF
215       
216         zbot=z_wout(jk+1)
217         zthk=zbot-ztop
218
219         IF(zthk.GT.dpthin .AND. ztop.LT.z_wout(Nout+1)) THEN
220
221            kbot=ktop
222            DO while (z_win(kbot+1).lt.zbot.and.kbot.lt.N)
223               kbot=kbot+1
224            ENDDO
225            zbox=zbot
226            DO k1= jk+1,Nout
227               IF     (z_wout(k1+1)-z_wout(k1).GT.dpthin) THEN
228                  exit !thick layer
229               ELSE
230                  zbox=z_wout(k1+1)  !include thin adjacent layers
231                  IF(zbox.EQ.z_wout(Nout+1)) THEN
232                     exit !at bottom
233                  ENDIF
234               ENDIF
235            ENDDO
236            zthk=zbox-ztop
237
238            kbox=ktop
239            DO while (z_win(kbox+1).lt.zbox.and.kbox.lt.N)
240               kbox=kbox+1
241            ENDDO
242         
243            IF(ktop.EQ.kbox) THEN
244               IF(z_wout(jk).NE.z_win(kbox).OR.z_wout(jk+1).NE.z_win(kbox+1)) THEN
245                  IF(hin(kbox).GT.dpthin) THEN
246                     q001 = (zbox-z_win(kbox))/hin(kbox)
247                     q002 = (ztop-z_win(kbox))/hin(kbox)
248                     q01=q001**2+q002**2+q001*q002+1.-2.*(q001+q002)
249                     q02=q01-1.+(q001+q002)
250                     q0=1.-q01-q02
251                  ELSE
252                     q0 = 1.0
253                     q01 = 0.
254                     q02 = 0.
255                  ENDIF
256                  tabout(jk)=q0*coeffremap(kbox,1)+q01*coeffremap(kbox,2)+q02*coeffremap(kbox,3)
257               ELSE
258                  tabout(jk) = tabin(kbox)
259               ENDIF
260            ELSE
261               IF(ktop.LE.jk .AND. kbox.GE.jk) THEN
262                  ka = jk
263               ELSEIF (kbox-ktop.GE.3) THEN
264                  ka = (kbox+ktop)/2
265               ELSEIF (hin(ktop).GE.hin(kbox)) THEN
266                  ka = ktop
267               ELSE
268                  ka = kbox
269               ENDIF !choose ka
270   
271               offset=coeffremap(ka,1)
272   
273               qtop = z_win(ktop+1)-ztop !partial layer thickness
274               IF(hin(ktop).GT.dpthin) THEN
275                  q=(ztop-z_win(ktop))/hin(ktop)
276                  q01=q*(q-1.)
277                  q02=q01+q
278                  q0=1-q01-q02           
279               ELSE
280                  q0 = 1.
281                  q01 = 0.
282                  q02 = 0.
283               ENDIF
284               
285               tsum =((q0*coeffremap(ktop,1)+q01*coeffremap(ktop,2)+q02*coeffremap(ktop,3))-offset)*qtop
286   
287               DO k1= ktop+1,kbox-1
288                  tsum =tsum +(coeffremap(k1,1)-offset)*hin(k1)
289               ENDDO !k1
290               
291               qbot = zbox-z_win(kbox) !partial layer thickness
292               IF(hin(kbox).GT.dpthin) THEN
293                  q=qbot/hin(kbox)
294                  q01=(q-1.)**2
295                  q02=q01-1.+q
296                  q0=1-q01-q02                           
297               ELSE
298                  q0 = 1.0
299                  q01 = 0.
300                  q02 = 0.
301               ENDIF
302             
303               tsum = tsum +((q0*coeffremap(kbox,1)+q01*coeffremap(kbox,2)+q02*coeffremap(kbox,3))-offset)*qbot
304               
305               rpsum=1.0d0/zthk
306               tabout(jk)=offset+tsum*rpsum
307                 
308            ENDIF !single or multiple layers
309         ELSE
310            IF (jk==1) THEN
311               write(*,'(a7,i4,i4,3f12.5)')'problem = ',N,Nout,zthk,z_wout(jk+1),hout(1)
312            ENDIF
313            tabout(jk) = tabout(jk-1)
314             
315         ENDIF !normal:thin layer
316      ENDDO !jk
317           
318      return
319      end subroutine reconstructandremap
320#endif
321
322#endif
323   !!======================================================================
324END MODULE agrif_oce
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.