source: branches/2017/dev_r7881_no_wrk_alloc/NEMOGCM/NEMO/OPA_SRC/C1D/dyndmp.F90 @ 7910

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1MODULE dyndmp
2   !!======================================================================
3   !!                       ***  MODULE  dyndmp  ***
4   !! Ocean dynamics: internal restoring trend on momentum (U and V current)
5   !!                 This should only be used for C1D case in current form
6   !!======================================================================
7   !! History :  3.5  ! 2013-08  (D. Calvert)  Original code
8   !!            3.6  ! 2014-08  (T. Graham) Modified to use netcdf file of
9   !!                             restoration coefficients supplied to tradmp
10   !!----------------------------------------------------------------------
11
12   !!----------------------------------------------------------------------
13   !!   dyn_dmp_alloc : allocate dyndmp arrays
14   !!   dyn_dmp_init  : namelist read, parameter control and resto coeff.
15   !!   dyn_dmp       : update the momentum trend with the internal damping
16   !!----------------------------------------------------------------------
17   USE oce            ! ocean: variables
18   USE dom_oce        ! ocean: domain variables
19   USE c1d            ! 1D vertical configuration
20   USE tradmp         ! ocean: internal damping
21   USE zdf_oce        ! ocean: vertical physics
22   USE phycst         ! physical constants
23   USE dtauvd         ! data: U & V current
24   USE zdfmxl         ! vertical physics: mixed layer depth
25   !
26   USE in_out_manager ! I/O manager
27   USE lib_mpp        ! MPP library
28   USE prtctl         ! Print control
29   USE timing         ! Timing
30   USE iom            ! I/O manager
31
32   IMPLICIT NONE
33   PRIVATE
34
35   PUBLIC   dyn_dmp_init ! routine called by nemogcm.F90
36   PUBLIC   dyn_dmp      ! routine called by step_c1d.F90
37
38   LOGICAL, PUBLIC ::   ln_dyndmp   !: Flag for Newtonian damping
39
40   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::  utrdmp    !: damping U current trend (m/s2)
41   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::  vtrdmp    !: damping V current trend (m/s2)
42   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::  resto_uv  !: restoring coeff. on U & V current
43
44   !! * Substitutions
45#  include "vectopt_loop_substitute.h90"
46   !!----------------------------------------------------------------------
47   !! NEMO/OPA 3.7 , NEMO Consortium (2015)
48   !! $Id$
49   !! Software governed by the CeCILL licence     (NEMOGCM/NEMO_CeCILL.txt)
50   !!----------------------------------------------------------------------
51CONTAINS
52
53   INTEGER FUNCTION dyn_dmp_alloc()
54      !!----------------------------------------------------------------------
55      !!                ***  FUNCTION dyn_dmp_alloc  ***
56      !!----------------------------------------------------------------------
57      ALLOCATE( utrdmp(jpi,jpj,jpk), vtrdmp(jpi,jpj,jpk), resto_uv(jpi,jpj,jpk), STAT= dyn_dmp_alloc )
58      !
59      IF( lk_mpp            )   CALL mpp_sum ( dyn_dmp_alloc )
60      IF( dyn_dmp_alloc > 0 )   CALL ctl_warn('dyn_dmp_alloc: allocation of arrays failed')
61      !
62   END FUNCTION dyn_dmp_alloc
63
64
65   SUBROUTINE dyn_dmp_init
66      !!----------------------------------------------------------------------
67      !!                  ***  ROUTINE dyn_dmp_init  ***
68      !!
69      !! ** Purpose :   Initialization for the Newtonian damping
70      !!
71      !! ** Method  : - read the ln_dyndmp parameter from the namc1d_dyndmp namelist
72      !!              - allocate damping arrays
73      !!              - check the parameters of the namtra_dmp namelist
74      !!              - calculate damping coefficient
75      !!----------------------------------------------------------------------
76      INTEGER ::   ios, imask   ! local integers
77      !!
78      NAMELIST/namc1d_dyndmp/ ln_dyndmp
79      !!----------------------------------------------------------------------
80      !
81      REWIND( numnam_ref )              ! Namelist namc1d_dyndmp in reference namelist :
82      READ  ( numnam_ref, namc1d_dyndmp, IOSTAT = ios, ERR = 901)
83901   IF( ios /= 0 )   CALL ctl_nam ( ios , 'namc1d_dyndmp in reference namelist', lwp )
84      !
85      REWIND( numnam_cfg )              ! Namelist namc1d_dyndmp in configuration namelist : Parameters of the run
86      READ  ( numnam_cfg, namc1d_dyndmp, IOSTAT = ios, ERR = 902 )
87902   IF( ios /= 0 )   CALL ctl_nam ( ios , 'namc1d_dyndmp in configuration namelist', lwp )
88      IF(lwm) WRITE ( numond, namc1d_dyndmp )
89      !
90      IF(lwp) THEN                           ! control print
91         WRITE(numout,*)
92         WRITE(numout,*) 'dyn_dmp_init : U and V current Newtonian damping'
93         WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~~'
94         WRITE(numout,*) '   Namelist namc1d_dyndmp : Set damping flag'
95         WRITE(numout,*) '      add a damping term or not       ln_dyndmp = ', ln_dyndmp
96         WRITE(numout,*) '   Namelist namtra_dmp    : Set damping parameters'
97         WRITE(numout,*) '      Apply relaxation   or not       ln_tradmp = ', ln_tradmp
98         WRITE(numout,*) '      mixed layer damping option      nn_zdmp   = ', nn_zdmp
99         WRITE(numout,*) '      Damping file name               cn_resto  = ', cn_resto
100         WRITE(numout,*)
101      ENDIF
102      !
103      IF( ln_dyndmp ) THEN
104         !                                   !==   allocate the data arrays   ==!
105         IF( dyn_dmp_alloc() /= 0 )   CALL ctl_stop( 'STOP', 'dyn_dmp_init: unable to allocate arrays' )
106         !
107         SELECT CASE ( nn_zdmp )             !==   control print of vertical option   ==!
108         CASE ( 0    )   ;   IF(lwp) WRITE(numout,*) '   momentum damping throughout the water column'
109         CASE ( 1    )   ;   IF(lwp) WRITE(numout,*) '   no momentum damping in the turbocline (avt > 5 cm2/s)'
110         CASE ( 2    )   ;   IF(lwp) WRITE(numout,*) '   no momentum damping in the mixed layer'
111         CASE DEFAULT
112            WRITE(ctmp1,*) '          bad flag value for nn_zdmp = ', nn_zdmp
113            CALL ctl_stop(ctmp1)
114         END SELECT
115         !
116         IF( .NOT. ln_uvd_dyndmp ) THEN      ! force the initialization of U & V current data for damping
117            CALL ctl_warn( 'dyn_dmp_init: U & V current read data not initialized, we force ln_uvd_dyndmp=T' )
118            CALL dta_uvd_init( ld_dyndmp=ln_dyndmp )
119         ENDIF
120         !
121         utrdmp(:,:,:) = 0._wp               ! internal damping trends
122         vtrdmp(:,:,:) = 0._wp
123         !
124         !Read in mask from file
125         CALL iom_open ( cn_resto, imask)
126         CALL iom_get  ( imask, jpdom_autoglo, 'resto', resto)
127         CALL iom_close( imask )
128      ENDIF
129      !
130   END SUBROUTINE dyn_dmp_init
131
132
133   SUBROUTINE dyn_dmp( kt )
134      !!----------------------------------------------------------------------
135      !!                   ***  ROUTINE dyn_dmp  ***
136      !!                 
137      !! ** Purpose :   Compute the momentum trends due to a newtonian damping
138      !!      of the ocean velocities towards the given data and add it to the
139      !!      general momentum trends.
140      !!
141      !! ** Method  :   Compute Newtonian damping towards u_dta and v_dta
142      !!      and add to the general momentum trends:
143      !!                     ua = ua + resto_uv * (u_dta - ub)
144      !!                     va = va + resto_uv * (v_dta - vb)
145      !!      The trend is computed either throughout the water column
146      !!      (nn_zdmp=0), where the vertical mixing is weak (nn_zdmp=1) or
147      !!      below the well mixed layer (nn_zdmp=2)
148      !!
149      !! ** Action  : - (ua,va)   momentum trends updated with the damping trend
150      !!----------------------------------------------------------------------
151      INTEGER, INTENT(in) ::   kt   ! ocean time-step index
152      !!
153      INTEGER  ::   ji, jj, jk   ! dummy loop indices
154      REAL(wp) ::   zua, zva     ! local scalars
155      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk,2) ::   zuv_dta   ! Read in data
156      !!----------------------------------------------------------------------
157      !
158      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_start( 'dyn_dmp' )
159      !
160      !
161      !                           !==   read and interpolate U & V current data at kt   ==!
162      CALL dta_uvd( kt, zuv_dta ) !!! NOTE: This subroutine must be altered for use outside
163                                  !!!       the C1D context (use of U,V grid variables)
164      !
165      SELECT CASE ( nn_zdmp )     !==   Calculate/add Newtonian damping to the momentum trend   ==!
166      !
167      CASE( 0 )                   ! Newtonian damping throughout the water column
168         DO jk = 1, jpkm1
169            DO jj = 2, jpjm1
170               DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
171                  zua = resto_uv(ji,jj,jk) * ( zuv_dta(ji,jj,jk,1) - ub(ji,jj,jk) )
172                  zva = resto_uv(ji,jj,jk) * ( zuv_dta(ji,jj,jk,2) - vb(ji,jj,jk) )
173                  ua(ji,jj,jk) = ua(ji,jj,jk) + zua
174                  va(ji,jj,jk) = va(ji,jj,jk) + zva
175                  utrdmp(ji,jj,jk) = zua           ! save the trends
176                  vtrdmp(ji,jj,jk) = zva     
177               END DO
178            END DO
179         END DO
180         !
181      CASE ( 1 )                  ! no damping above the turbocline (avt > 5 cm2/s)
182         DO jk = 1, jpkm1
183            DO jj = 2, jpjm1
184               DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
185                  IF( avt(ji,jj,jk) <= 5.e-4_wp ) THEN
186                     zua = resto_uv(ji,jj,jk) * ( zuv_dta(ji,jj,jk,1) - ub(ji,jj,jk) )
187                     zva = resto_uv(ji,jj,jk) * ( zuv_dta(ji,jj,jk,2) - vb(ji,jj,jk) )
188                  ELSE
189                     zua = 0._wp
190                     zva = 0._wp 
191                  ENDIF
192                  ua(ji,jj,jk) = ua(ji,jj,jk) + zua
193                  va(ji,jj,jk) = va(ji,jj,jk) + zva
194                  utrdmp(ji,jj,jk) = zua           ! save the trends
195                  vtrdmp(ji,jj,jk) = zva
196               END DO
197            END DO
198         END DO
199         !
200      CASE ( 2 )                  ! no damping in the mixed layer
201         DO jk = 1, jpkm1
202            DO jj = 2, jpjm1
203               DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
204                  IF( gdept_n(ji,jj,jk) >= hmlp (ji,jj) ) THEN
205                     zua = resto_uv(ji,jj,jk) * ( zuv_dta(ji,jj,jk,1) - ub(ji,jj,jk) )
206                     zva = resto_uv(ji,jj,jk) * ( zuv_dta(ji,jj,jk,2) - vb(ji,jj,jk) )
207                  ELSE
208                     zua = 0._wp
209                     zva = 0._wp 
210                  ENDIF
211                  ua(ji,jj,jk) = ua(ji,jj,jk) + zua
212                  va(ji,jj,jk) = va(ji,jj,jk) + zva
213                  utrdmp(ji,jj,jk) = zua           ! save the trends
214                  vtrdmp(ji,jj,jk) = zva
215               END DO
216            END DO
217         END DO
218         !
219      END SELECT
220      !
221      !                           ! Control print
222      IF( ln_ctl   )   CALL prt_ctl( tab3d_1=ua(:,:,:), clinfo1=' dmp  - Ua: ', mask1=umask,   &
223         &                           tab3d_2=va(:,:,:), clinfo2=       ' Va: ', mask2=vmask, clinfo3='dyn' )
224      !
225      !
226      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_stop( 'dyn_dmp')
227      !
228   END SUBROUTINE dyn_dmp
229
230   !!======================================================================
231END MODULE dyndmp
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.