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.
dynvor.F90 in branches/2017/dev_r7881_no_wrk_alloc/NEMOGCM/NEMO/OPA_SRC/DYN – NEMO

source: branches/2017/dev_r7881_no_wrk_alloc/NEMOGCM/NEMO/OPA_SRC/DYN/dynvor.F90 @ 7910

Last change on this file since 7910 was 7910, checked in by timgraham, 7 years ago

All wrk_alloc removed

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 37.1 KB
RevLine 
[3]1MODULE dynvor
2   !!======================================================================
3   !!                       ***  MODULE  dynvor  ***
4   !! Ocean dynamics: Update the momentum trend with the relative and
5   !!                 planetary vorticity trends
6   !!======================================================================
[2715]7   !! History :  OPA  ! 1989-12  (P. Andrich)  vor_ens: Original code
8   !!            5.0  ! 1991-11  (G. Madec) vor_ene, vor_mix: Original code
9   !!            6.0  ! 1996-01  (G. Madec)  s-coord, suppress work arrays
10   !!   NEMO     0.5  ! 2002-08  (G. Madec)  F90: Free form and module
11   !!            1.0  ! 2004-02  (G. Madec)  vor_een: Original code
12   !!             -   ! 2003-08  (G. Madec)  add vor_ctl
13   !!             -   ! 2005-11  (G. Madec)  add dyn_vor (new step architecture)
14   !!            2.0  ! 2006-11  (G. Madec)  flux form advection: add metric term
15   !!            3.2  ! 2009-04  (R. Benshila)  vvl: correction of een scheme
16   !!            3.3  ! 2010-10  (C. Ethe, G. Madec) reorganisation of initialisation phase
[4990]17   !!            3.7  ! 2014-04  (G. Madec) trend simplification: suppress jpdyn_trd_dat vorticity
[5836]18   !!             -   ! 2014-06  (G. Madec) suppression of velocity curl from in-core memory
[7646]19   !!             -   ! 2016-12  (G. Madec, E. Clementi) add Stokes-Coriolis trends (ln_stcor=T)
[503]20   !!----------------------------------------------------------------------
[3]21
22   !!----------------------------------------------------------------------
[2528]23   !!   dyn_vor      : Update the momentum trend with the vorticity trend
24   !!       vor_ens  : enstrophy conserving scheme       (ln_dynvor_ens=T)
25   !!       vor_ene  : energy conserving scheme          (ln_dynvor_ene=T)
26   !!       vor_een  : energy and enstrophy conserving   (ln_dynvor_een=T)
27   !!   dyn_vor_init : set and control of the different vorticity option
[3]28   !!----------------------------------------------------------------------
[503]29   USE oce            ! ocean dynamics and tracers
30   USE dom_oce        ! ocean space and time domain
[3294]31   USE dommsk         ! ocean mask
[643]32   USE dynadv         ! momentum advection (use ln_dynadv_vec value)
[4990]33   USE trd_oce        ! trends: ocean variables
34   USE trddyn         ! trend manager: dynamics
[7646]35   USE sbcwave        ! Surface Waves (add Stokes-Coriolis force)
36   USE sbc_oce , ONLY : ln_stcor    ! use Stoke-Coriolis force
[5836]37   !
[503]38   USE lbclnk         ! ocean lateral boundary conditions (or mpp link)
39   USE prtctl         ! Print control
40   USE in_out_manager ! I/O manager
[3294]41   USE lib_mpp        ! MPP library
42   USE timing         ! Timing
[3]43
[3294]44
[3]45   IMPLICIT NONE
46   PRIVATE
47
[2528]48   PUBLIC   dyn_vor        ! routine called by step.F90
[5836]49   PUBLIC   dyn_vor_init   ! routine called by nemogcm.F90
[3]50
[4147]51   !                                   !!* Namelist namdyn_vor: vorticity term
[5836]52   LOGICAL, PUBLIC ::   ln_dynvor_ene   !: energy conserving scheme    (ENE)
53   LOGICAL, PUBLIC ::   ln_dynvor_ens   !: enstrophy conserving scheme (ENS)
54   LOGICAL, PUBLIC ::   ln_dynvor_mix   !: mixed scheme                (MIX)
55   LOGICAL, PUBLIC ::   ln_dynvor_een   !: energy and enstrophy conserving scheme (EEN)
56   INTEGER, PUBLIC ::      nn_een_e3f      !: e3f=masked averaging of e3t divided by 4 (=0) or by the sum of mask (=1)
57   LOGICAL, PUBLIC ::   ln_dynvor_msk   !: vorticity multiplied by fmask (=T) or not (=F) (all vorticity schemes)
[3]58
[5836]59   INTEGER ::   nvor_scheme        ! choice of the type of advection scheme
60   !                               ! associated indices:
61   INTEGER, PUBLIC, PARAMETER ::   np_ENE = 1   ! ENE scheme
62   INTEGER, PUBLIC, PARAMETER ::   np_ENS = 2   ! ENS scheme
63   INTEGER, PUBLIC, PARAMETER ::   np_MIX = 3   ! MIX scheme
64   INTEGER, PUBLIC, PARAMETER ::   np_EEN = 4   ! EEN scheme
[455]65
[5836]66   INTEGER ::   ncor, nrvm, ntot   ! choice of calculated vorticity
67   !                               ! associated indices:
68   INTEGER, PARAMETER ::   np_COR = 1         ! Coriolis (planetary)
69   INTEGER, PARAMETER ::   np_RVO = 2         ! relative vorticity
70   INTEGER, PARAMETER ::   np_MET = 3         ! metric term
71   INTEGER, PARAMETER ::   np_CRV = 4         ! relative + planetary (total vorticity)
72   INTEGER, PARAMETER ::   np_CME = 5         ! Coriolis + metric term
73   
74   REAL(wp) ::   r1_4  = 0.250_wp         ! =1/4
75   REAL(wp) ::   r1_8  = 0.125_wp         ! =1/8
76   REAL(wp) ::   r1_12 = 1._wp / 12._wp   ! 1/12
77   
[3]78   !! * Substitutions
79#  include "vectopt_loop_substitute.h90"
80   !!----------------------------------------------------------------------
[7646]81   !! NEMO/OPA 3.7 , NEMO Consortium (2016)
[1152]82   !! $Id$
[2715]83   !! Software governed by the CeCILL licence     (NEMOGCM/NEMO_CeCILL.txt)
[3]84   !!----------------------------------------------------------------------
85CONTAINS
86
[455]87   SUBROUTINE dyn_vor( kt )
[3]88      !!----------------------------------------------------------------------
89      !!
[455]90      !! ** Purpose :   compute the lateral ocean tracer physics.
91      !!
92      !! ** Action : - Update (ua,va) with the now vorticity term trend
[503]93      !!             - save the trends in (ztrdu,ztrdv) in 2 parts (relative
[4990]94      !!               and planetary vorticity trends) and send them to trd_dyn
95      !!               for futher diagnostics (l_trddyn=T)
[503]96      !!----------------------------------------------------------------------
[3294]97      INTEGER, INTENT( in ) ::   kt   ! ocean time-step index
[2715]98      !
[7910]99      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) ::  ztrdu, ztrdv
[455]100      !!----------------------------------------------------------------------
[2715]101      !
[3294]102      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_start('dyn_vor')
103      !
104      !
[5836]105      SELECT CASE ( nvor_scheme )               !==  vorticity trend added to the general trend  ==!
[643]106      !
[5836]107      CASE ( np_ENE )                                 !* energy conserving scheme
108         IF( l_trddyn ) THEN                                ! trend diagnostics: split the trend in two
[7753]109            ztrdu(:,:,:) = ua(:,:,:)
110            ztrdv(:,:,:) = va(:,:,:)
[7646]111            CALL vor_ene( kt, nrvm, un , vn , ua, va )                    ! relative vorticity or metric trend
[7753]112            ztrdu(:,:,:) = ua(:,:,:) - ztrdu(:,:,:)
113            ztrdv(:,:,:) = va(:,:,:) - ztrdv(:,:,:)
[4990]114            CALL trd_dyn( ztrdu, ztrdv, jpdyn_rvo, kt )
[7753]115            ztrdu(:,:,:) = ua(:,:,:)
116            ztrdv(:,:,:) = va(:,:,:)
[7646]117            CALL vor_ene( kt, ncor, un , vn , ua, va )                    ! planetary vorticity trend
[7753]118            ztrdu(:,:,:) = ua(:,:,:) - ztrdu(:,:,:)
119            ztrdv(:,:,:) = va(:,:,:) - ztrdv(:,:,:)
[4990]120            CALL trd_dyn( ztrdu, ztrdv, jpdyn_pvo, kt )
[7646]121         ELSE                                               ! total vorticity trend
122                             CALL vor_ene( kt, ntot, un , vn , ua, va )   ! total vorticity trend
123            IF( ln_stcor )   CALL vor_ene( kt, ncor, usd, vsd, ua, va )   ! add the Stokes-Coriolis trend
[455]124         ENDIF
[643]125         !
[5836]126      CASE ( np_ENS )                                 !* enstrophy conserving scheme
127         IF( l_trddyn ) THEN                                ! trend diagnostics: splitthe trend in two   
[7753]128            ztrdu(:,:,:) = ua(:,:,:)
129            ztrdv(:,:,:) = va(:,:,:)
[7646]130            CALL vor_ens( kt, nrvm, un , vn , ua, va )            ! relative vorticity or metric trend
[7753]131            ztrdu(:,:,:) = ua(:,:,:) - ztrdu(:,:,:)
132            ztrdv(:,:,:) = va(:,:,:) - ztrdv(:,:,:)
[4990]133            CALL trd_dyn( ztrdu, ztrdv, jpdyn_rvo, kt )
[7753]134            ztrdu(:,:,:) = ua(:,:,:)
135            ztrdv(:,:,:) = va(:,:,:)
[7646]136            CALL vor_ens( kt, ncor, un , vn , ua, va )            ! planetary vorticity trend
[7753]137            ztrdu(:,:,:) = ua(:,:,:) - ztrdu(:,:,:)
138            ztrdv(:,:,:) = va(:,:,:) - ztrdv(:,:,:)
[4990]139            CALL trd_dyn( ztrdu, ztrdv, jpdyn_pvo, kt )
[7646]140         ELSE                                               ! total vorticity trend
141                             CALL vor_ens( kt, ntot, un , vn , ua, va )  ! total vorticity trend
142            IF( ln_stcor )   CALL vor_ens( kt, ncor, usd, vsd, ua, va )  ! add the Stokes-Coriolis trend
[455]143         ENDIF
[643]144         !
[5836]145      CASE ( np_MIX )                                 !* mixed ene-ens scheme
146         IF( l_trddyn ) THEN                                ! trend diagnostics: split the trend in two
[7753]147            ztrdu(:,:,:) = ua(:,:,:)
148            ztrdv(:,:,:) = va(:,:,:)
[7646]149            CALL vor_ens( kt, nrvm, un , vn , ua, va )            ! relative vorticity or metric trend (ens)
[7753]150            ztrdu(:,:,:) = ua(:,:,:) - ztrdu(:,:,:)
151            ztrdv(:,:,:) = va(:,:,:) - ztrdv(:,:,:)
[4990]152            CALL trd_dyn( ztrdu, ztrdv, jpdyn_rvo, kt )
[7753]153            ztrdu(:,:,:) = ua(:,:,:)
154            ztrdv(:,:,:) = va(:,:,:)
[7646]155            CALL vor_ene( kt, ncor, un , vn , ua, va )            ! planetary vorticity trend (ene)
[7753]156            ztrdu(:,:,:) = ua(:,:,:) - ztrdu(:,:,:)
157            ztrdv(:,:,:) = va(:,:,:) - ztrdv(:,:,:)
[4990]158            CALL trd_dyn( ztrdu, ztrdv, jpdyn_pvo, kt )
[7646]159         ELSE                                               ! total vorticity trend
160                             CALL vor_ens( kt, nrvm, un , vn , ua, va )   ! relative vorticity or metric trend (ens)
161                             CALL vor_ene( kt, ncor, un , vn , ua, va )   ! planetary vorticity trend (ene)
162            IF( ln_stcor )   CALL vor_ene( kt, ncor, usd, vsd, ua, va )   ! add the Stokes-Coriolis trend
[5836]163        ENDIF
[643]164         !
[5836]165      CASE ( np_EEN )                                 !* energy and enstrophy conserving scheme
166         IF( l_trddyn ) THEN                                ! trend diagnostics: split the trend in two
[7753]167            ztrdu(:,:,:) = ua(:,:,:)
168            ztrdv(:,:,:) = va(:,:,:)
[7646]169            CALL vor_een( kt, nrvm, un , vn , ua, va )            ! relative vorticity or metric trend
[7753]170            ztrdu(:,:,:) = ua(:,:,:) - ztrdu(:,:,:)
171            ztrdv(:,:,:) = va(:,:,:) - ztrdv(:,:,:)
[4990]172            CALL trd_dyn( ztrdu, ztrdv, jpdyn_rvo, kt )
[7753]173            ztrdu(:,:,:) = ua(:,:,:)
174            ztrdv(:,:,:) = va(:,:,:)
[7646]175            CALL vor_een( kt, ncor, un , vn , ua, va )            ! planetary vorticity trend
[7753]176            ztrdu(:,:,:) = ua(:,:,:) - ztrdu(:,:,:)
177            ztrdv(:,:,:) = va(:,:,:) - ztrdv(:,:,:)
[4990]178            CALL trd_dyn( ztrdu, ztrdv, jpdyn_pvo, kt )
[7646]179         ELSE                                               ! total vorticity trend
180                             CALL vor_een( kt, ntot, un , vn , ua, va )   ! total vorticity trend
181            IF( ln_stcor )   CALL vor_ene( kt, ncor, usd, vsd, ua, va )   ! add the Stokes-Coriolis trend
[455]182         ENDIF
[643]183         !
[455]184      END SELECT
[2715]185      !
[455]186      !                       ! print sum trends (used for debugging)
[2715]187      IF(ln_ctl) CALL prt_ctl( tab3d_1=ua, clinfo1=' vor  - Ua: ', mask1=umask,               &
[455]188         &                     tab3d_2=va, clinfo2=       ' Va: ', mask2=vmask, clinfo3='dyn' )
[1438]189      !
[3294]190      !
191      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_stop('dyn_vor')
192      !
[455]193   END SUBROUTINE dyn_vor
194
195
[7646]196   SUBROUTINE vor_ene( kt, kvor, pun, pvn, pua, pva )
[455]197      !!----------------------------------------------------------------------
198      !!                  ***  ROUTINE vor_ene  ***
199      !!
[3]200      !! ** Purpose :   Compute the now total vorticity trend and add it to
201      !!      the general trend of the momentum equation.
202      !!
203      !! ** Method  :   Trend evaluated using now fields (centered in time)
[5836]204      !!       and the Sadourny (1975) flux form formulation : conserves the
205      !!       horizontal kinetic energy.
206      !!         The general trend of momentum is increased due to the vorticity
207      !!       term which is given by:
208      !!          voru = 1/e1u  mj-1[ (rvor+f)/e3f  mi(e1v*e3v vn) ]
209      !!          vorv = 1/e2v  mi-1[ (rvor+f)/e3f  mj(e2u*e3u un) ]
210      !!       where rvor is the relative vorticity
[3]211      !!
212      !! ** Action : - Update (ua,va) with the now vorticity term trend
213      !!
[503]214      !! References : Sadourny, r., 1975, j. atmos. sciences, 32, 680-689.
[3]215      !!----------------------------------------------------------------------
[7646]216      INTEGER , INTENT(in   )                         ::   kt          ! ocean time-step index
217      INTEGER , INTENT(in   )                         ::   kvor        ! =ncor (planetary) ; =ntot (total) ;
218      !                                                                ! =nrvm (relative vorticity or metric)
219      REAL(wp), INTENT(inout), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) ::   pun, pvn    ! now velocities
220      REAL(wp), INTENT(inout), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) ::   pua, pva    ! total v-trend
[2715]221      !
[5836]222      INTEGER  ::   ji, jj, jk           ! dummy loop indices
223      REAL(wp) ::   zx1, zy1, zx2, zy2   ! local scalars
[7910]224      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj) ::   zwx, zwy, zwz   ! 2D workspace
[3]225      !!----------------------------------------------------------------------
[3294]226      !
227      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_start('vor_ene')
228      !
229      !
[52]230      IF( kt == nit000 ) THEN
231         IF(lwp) WRITE(numout,*)
[455]232         IF(lwp) WRITE(numout,*) 'dyn:vor_ene : vorticity term: energy conserving scheme'
233         IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~'
[52]234      ENDIF
[5836]235      !
[3]236      !                                                ! ===============
237      DO jk = 1, jpkm1                                 ! Horizontal slab
238         !                                             ! ===============
[1438]239         !
[5836]240         SELECT CASE( kvor )                 !==  vorticity considered  ==!
241         CASE ( np_COR )                           !* Coriolis (planetary vorticity)
[7753]242            zwz(:,:) = ff_f(:,:) 
[5836]243         CASE ( np_RVO )                           !* relative vorticity
[643]244            DO jj = 1, jpjm1
245               DO ji = 1, fs_jpim1   ! vector opt.
[7646]246                  zwz(ji,jj) = (  e2v(ji+1,jj  ) * pvn(ji+1,jj  ,jk) - e2v(ji,jj) * pvn(ji,jj,jk)    &
247                     &          - e1u(ji  ,jj+1) * pun(ji  ,jj+1,jk) + e1u(ji,jj) * pun(ji,jj,jk)  ) * r1_e1e2f(ji,jj)
[5836]248               END DO
249            END DO
250         CASE ( np_MET )                           !* metric term
251            DO jj = 1, jpjm1
252               DO ji = 1, fs_jpim1   ! vector opt.
[7646]253                  zwz(ji,jj) = (   ( pvn(ji+1,jj  ,jk) + pvn (ji,jj,jk) ) * ( e2v(ji+1,jj  ) - e2v(ji,jj) )       &
254                       &         - ( pun(ji  ,jj+1,jk) + pun (ji,jj,jk) ) * ( e1u(ji  ,jj+1) - e1u(ji,jj) )   )   &
[5836]255                       &     * 0.5 * r1_e1e2f(ji,jj)
[643]256               END DO
257            END DO
[5836]258         CASE ( np_CRV )                           !* Coriolis + relative vorticity
[643]259            DO jj = 1, jpjm1
260               DO ji = 1, fs_jpim1   ! vector opt.
[7646]261                  zwz(ji,jj) = ff_f(ji,jj) + (  e2v(ji+1,jj  ) * pvn(ji+1,jj  ,jk) - e2v(ji,jj) * pvn(ji,jj,jk)    &
262                     &                      - e1u(ji  ,jj+1) * pun(ji  ,jj+1,jk) + e1u(ji,jj) * pun(ji,jj,jk)  ) &
[5836]263                     &                   * r1_e1e2f(ji,jj)
[643]264               END DO
265            END DO
[5836]266         CASE ( np_CME )                           !* Coriolis + metric
267            DO jj = 1, jpjm1
268               DO ji = 1, fs_jpim1   ! vector opt.
[7646]269                  zwz(ji,jj) = ff_f(ji,jj)                                                                        &
270                       &     + (   ( pvn(ji+1,jj  ,jk) + pvn (ji,jj,jk) ) * ( e2v(ji+1,jj  ) - e2v(ji,jj) )       &
271                       &         - ( pun(ji  ,jj+1,jk) + pun (ji,jj,jk) ) * ( e1u(ji  ,jj+1) - e1u(ji,jj) )   )   &
[5836]272                       &     * 0.5 * r1_e1e2f(ji,jj)
273               END DO
274            END DO
275         CASE DEFAULT                                             ! error
276            CALL ctl_stop('STOP','dyn_vor: wrong value for kvor'  )
[455]277         END SELECT
[5836]278         !
279         IF( ln_dynvor_msk ) THEN          !==  mask/unmask vorticity ==!
280            DO jj = 1, jpjm1
281               DO ji = 1, fs_jpim1   ! vector opt.
282                  zwz(ji,jj) = zwz(ji,jj) * fmask(ji,jj,jk)
283               END DO
284            END DO
285         ENDIF
[455]286
287         IF( ln_sco ) THEN
[7753]288            zwz(:,:) = zwz(:,:) / e3f_n(:,:,jk)
289            zwx(:,:) = e2u(:,:) * e3u_n(:,:,jk) * pun(:,:,jk)
290            zwy(:,:) = e1v(:,:) * e3v_n(:,:,jk) * pvn(:,:,jk)
[3]291         ELSE
[7753]292            zwx(:,:) = e2u(:,:) * pun(:,:,jk)
293            zwy(:,:) = e1v(:,:) * pvn(:,:,jk)
[3]294         ENDIF
[5836]295         !                                   !==  compute and add the vorticity term trend  =!
[3]296         DO jj = 2, jpjm1
297            DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
298               zy1 = zwy(ji,jj-1) + zwy(ji+1,jj-1)
299               zy2 = zwy(ji,jj  ) + zwy(ji+1,jj  )
300               zx1 = zwx(ji-1,jj) + zwx(ji-1,jj+1)
301               zx2 = zwx(ji  ,jj) + zwx(ji  ,jj+1)
[5836]302               pua(ji,jj,jk) = pua(ji,jj,jk) + r1_4 * r1_e1u(ji,jj) * ( zwz(ji  ,jj-1) * zy1 + zwz(ji,jj) * zy2 )
303               pva(ji,jj,jk) = pva(ji,jj,jk) - r1_4 * r1_e2v(ji,jj) * ( zwz(ji-1,jj  ) * zx1 + zwz(ji,jj) * zx2 ) 
[3]304            END DO 
305         END DO 
306         !                                             ! ===============
307      END DO                                           !   End of slab
308      !                                                ! ===============
[2715]309      !
[3294]310      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_stop('vor_ene')
311      !
[455]312   END SUBROUTINE vor_ene
[216]313
314
[7646]315   SUBROUTINE vor_ens( kt, kvor, pun, pvn, pua, pva )
[3]316      !!----------------------------------------------------------------------
[455]317      !!                ***  ROUTINE vor_ens  ***
[3]318      !!
319      !! ** Purpose :   Compute the now total vorticity trend and add it to
320      !!      the general trend of the momentum equation.
321      !!
322      !! ** Method  :   Trend evaluated using now fields (centered in time)
323      !!      and the Sadourny (1975) flux FORM formulation : conserves the
324      !!      potential enstrophy of a horizontally non-divergent flow. the
325      !!      trend of the vorticity term is given by:
[5836]326      !!          voru = 1/e1u  mj-1[ (rvor+f)/e3f ]  mj-1[ mi(e1v*e3v vn) ]
327      !!          vorv = 1/e2v  mi-1[ (rvor+f)/e3f ]  mi-1[ mj(e2u*e3u un) ]
[3]328      !!      Add this trend to the general momentum trend (ua,va):
329      !!          (ua,va) = (ua,va) + ( voru , vorv )
330      !!
331      !! ** Action : - Update (ua,va) arrays with the now vorticity term trend
332      !!
[503]333      !! References : Sadourny, r., 1975, j. atmos. sciences, 32, 680-689.
[3]334      !!----------------------------------------------------------------------
[7646]335      INTEGER , INTENT(in   )                         ::   kt          ! ocean time-step index
336      INTEGER , INTENT(in   )                         ::   kvor        ! =ncor (planetary) ; =ntot (total) ;
337         !                                                             ! =nrvm (relative vorticity or metric)
338      REAL(wp), INTENT(inout), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) ::   pun, pvn    ! now velocities
339      REAL(wp), INTENT(inout), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) ::   pua, pva    ! total v-trend
[2715]340      !
[5836]341      INTEGER  ::   ji, jj, jk   ! dummy loop indices
342      REAL(wp) ::   zuav, zvau   ! local scalars
[7910]343      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj) ::   zwx, zwy, zwz, zww   ! 2D workspace
[3]344      !!----------------------------------------------------------------------
[3294]345      !
346      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_start('vor_ens')
347      !
348      !
[52]349      IF( kt == nit000 ) THEN
350         IF(lwp) WRITE(numout,*)
[455]351         IF(lwp) WRITE(numout,*) 'dyn:vor_ens : vorticity term: enstrophy conserving scheme'
352         IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~'
[52]353      ENDIF
[3]354      !                                                ! ===============
355      DO jk = 1, jpkm1                                 ! Horizontal slab
356         !                                             ! ===============
[1438]357         !
[5836]358         SELECT CASE( kvor )                 !==  vorticity considered  ==!
359         CASE ( np_COR )                           !* Coriolis (planetary vorticity)
[7646]360            zwz(:,:) = ff_f(:,:) 
[5836]361         CASE ( np_RVO )                           !* relative vorticity
[643]362            DO jj = 1, jpjm1
363               DO ji = 1, fs_jpim1   ! vector opt.
[7646]364                  zwz(ji,jj) = (  e2v(ji+1,jj  ) * pvn(ji+1,jj  ,jk) - e2v(ji,jj) * pvn(ji,jj,jk)    &
365                     &          - e1u(ji  ,jj+1) * pun(ji  ,jj+1,jk) + e1u(ji,jj) * pun(ji,jj,jk)  ) * r1_e1e2f(ji,jj)
[5836]366               END DO
367            END DO
368         CASE ( np_MET )                           !* metric term
369            DO jj = 1, jpjm1
370               DO ji = 1, fs_jpim1   ! vector opt.
[7646]371                  zwz(ji,jj) = (   ( pvn(ji+1,jj  ,jk) + pvn (ji,jj,jk) ) * ( e2v(ji+1,jj  ) - e2v(ji,jj) )       &
372                       &         - ( pun(ji  ,jj+1,jk) + pun (ji,jj,jk) ) * ( e1u(ji  ,jj+1) - e1u(ji,jj) )   )   &
[5836]373                       &     * 0.5 * r1_e1e2f(ji,jj)
[643]374               END DO
375            END DO
[5836]376         CASE ( np_CRV )                           !* Coriolis + relative vorticity
[643]377            DO jj = 1, jpjm1
378               DO ji = 1, fs_jpim1   ! vector opt.
[7646]379                  zwz(ji,jj) = ff_f(ji,jj) + (  e2v(ji+1,jj  ) * pvn(ji+1,jj  ,jk) - e2v(ji,jj) * pvn(ji,jj,jk)    &
380                     &                      - e1u(ji  ,jj+1) * pun(ji  ,jj+1,jk) + e1u(ji,jj) * pun(ji,jj,jk)  ) &
[5836]381                     &                   * r1_e1e2f(ji,jj)
[643]382               END DO
383            END DO
[5836]384         CASE ( np_CME )                           !* Coriolis + metric
385            DO jj = 1, jpjm1
386               DO ji = 1, fs_jpim1   ! vector opt.
[7646]387                  zwz(ji,jj) = ff_f(ji,jj)                                                                       &
388                       &     + (   ( pvn(ji+1,jj  ,jk) + pvn (ji,jj,jk) ) * ( e2v(ji+1,jj  ) - e2v(ji,jj) )       &
389                       &         - ( pun(ji  ,jj+1,jk) + pun (ji,jj,jk) ) * ( e1u(ji  ,jj+1) - e1u(ji,jj) )   )   &
[5836]390                       &     * 0.5 * r1_e1e2f(ji,jj)
391               END DO
392            END DO
393         CASE DEFAULT                                             ! error
394            CALL ctl_stop('STOP','dyn_vor: wrong value for kvor'  )
[455]395         END SELECT
[1438]396         !
[5836]397         IF( ln_dynvor_msk ) THEN           !==  mask/unmask vorticity ==!
398            DO jj = 1, jpjm1
399               DO ji = 1, fs_jpim1   ! vector opt.
400                  zwz(ji,jj) = zwz(ji,jj) * fmask(ji,jj,jk)
[3]401               END DO
402            END DO
[5836]403         ENDIF
404         !
405         IF( ln_sco ) THEN                   !==  horizontal fluxes  ==!
[6140]406            zwz(:,:) = zwz(:,:) / e3f_n(:,:,jk)
[7646]407            zwx(:,:) = e2u(:,:) * e3u_n(:,:,jk) * pun(:,:,jk)
408            zwy(:,:) = e1v(:,:) * e3v_n(:,:,jk) * pvn(:,:,jk)
[3]409         ELSE
[7646]410            zwx(:,:) = e2u(:,:) * pun(:,:,jk)
411            zwy(:,:) = e1v(:,:) * pvn(:,:,jk)
[3]412         ENDIF
[5836]413         !                                   !==  compute and add the vorticity term trend  =!
[3]414         DO jj = 2, jpjm1
415            DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
[6140]416               zuav = r1_8 * r1_e1u(ji,jj) * (  zwy(ji  ,jj-1) + zwy(ji+1,jj-1)  &
417                  &                           + zwy(ji  ,jj  ) + zwy(ji+1,jj  )  )
418               zvau =-r1_8 * r1_e2v(ji,jj) * (  zwx(ji-1,jj  ) + zwx(ji-1,jj+1)  &
419                  &                           + zwx(ji  ,jj  ) + zwx(ji  ,jj+1)  )
[455]420               pua(ji,jj,jk) = pua(ji,jj,jk) + zuav * ( zwz(ji  ,jj-1) + zwz(ji,jj) )
421               pva(ji,jj,jk) = pva(ji,jj,jk) + zvau * ( zwz(ji-1,jj  ) + zwz(ji,jj) )
[3]422            END DO 
423         END DO 
424         !                                             ! ===============
425      END DO                                           !   End of slab
426      !                                                ! ===============
[2715]427      !
[3294]428      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_stop('vor_ens')
429      !
[455]430   END SUBROUTINE vor_ens
[216]431
432
[7646]433   SUBROUTINE vor_een( kt, kvor, pun, pvn, pua, pva )
[108]434      !!----------------------------------------------------------------------
[455]435      !!                ***  ROUTINE vor_een  ***
[108]436      !!
437      !! ** Purpose :   Compute the now total vorticity trend and add it to
438      !!      the general trend of the momentum equation.
439      !!
440      !! ** Method  :   Trend evaluated using now fields (centered in time)
[1438]441      !!      and the Arakawa and Lamb (1980) flux form formulation : conserves
[108]442      !!      both the horizontal kinetic energy and the potential enstrophy
[1438]443      !!      when horizontal divergence is zero (see the NEMO documentation)
444      !!      Add this trend to the general momentum trend (ua,va).
[108]445      !!
446      !! ** Action : - Update (ua,va) with the now vorticity term trend
447      !!
[503]448      !! References : Arakawa and Lamb 1980, Mon. Wea. Rev., 109, 18-36
449      !!----------------------------------------------------------------------
[7646]450      INTEGER , INTENT(in   )                         ::   kt          ! ocean time-step index
451      INTEGER , INTENT(in   )                         ::   kvor        ! =ncor (planetary) ; =ntot (total) ;
452         !                                                             ! =nrvm (relative vorticity or metric)
453      REAL(wp), INTENT(inout), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) ::   pun, pvn    ! now velocities
454      REAL(wp), INTENT(inout), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) ::   pua, pva    ! total v-trend
[5836]455      !
456      INTEGER  ::   ji, jj, jk   ! dummy loop indices
457      INTEGER  ::   ierr         ! local integer
458      REAL(wp) ::   zua, zva     ! local scalars
459      REAL(wp) ::   zmsk, ze3    ! local scalars
460      !
[7910]461      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj)   :: zwx, zwy, zwz, z1_e3f
462      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj)   :: ztnw, ztne, ztsw, ztse
[108]463      !!----------------------------------------------------------------------
[3294]464      !
465      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_start('vor_een')
466      !
467      !
[108]468      IF( kt == nit000 ) THEN
469         IF(lwp) WRITE(numout,*)
[455]470         IF(lwp) WRITE(numout,*) 'dyn:vor_een : vorticity term: energy and enstrophy conserving scheme'
471         IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~'
[1438]472      ENDIF
[5836]473      !
474      !                                                ! ===============
475      DO jk = 1, jpkm1                                 ! Horizontal slab
476         !                                             ! ===============
477         !
478         SELECT CASE( nn_een_e3f )           ! == reciprocal of e3 at F-point
479         CASE ( 0 )                                   ! original formulation  (masked averaging of e3t divided by 4)
480            DO jj = 1, jpjm1
481               DO ji = 1, fs_jpim1   ! vector opt.
[6140]482                  ze3  = (  e3t_n(ji,jj+1,jk)*tmask(ji,jj+1,jk) + e3t_n(ji+1,jj+1,jk)*tmask(ji+1,jj+1,jk)   &
483                     &    + e3t_n(ji,jj  ,jk)*tmask(ji,jj  ,jk) + e3t_n(ji+1,jj  ,jk)*tmask(ji+1,jj  ,jk)  )
484                  IF( ze3 /= 0._wp ) THEN   ;   z1_e3f(ji,jj) = 4._wp / ze3
485                  ELSE                      ;   z1_e3f(ji,jj) = 0._wp
[5836]486                  ENDIF
[108]487               END DO
488            END DO
[5836]489         CASE ( 1 )                                   ! new formulation  (masked averaging of e3t divided by the sum of mask)
490            DO jj = 1, jpjm1
491               DO ji = 1, fs_jpim1   ! vector opt.
[6140]492                  ze3  = (  e3t_n(ji,jj+1,jk)*tmask(ji,jj+1,jk) + e3t_n(ji+1,jj+1,jk)*tmask(ji+1,jj+1,jk)   &
493                     &    + e3t_n(ji,jj  ,jk)*tmask(ji,jj  ,jk) + e3t_n(ji+1,jj  ,jk)*tmask(ji+1,jj  ,jk)  )
494                  zmsk = (                    tmask(ji,jj+1,jk) +                     tmask(ji+1,jj+1,jk)   &
495                     &                      + tmask(ji,jj  ,jk) +                     tmask(ji+1,jj  ,jk)  )
[5836]496                  IF( ze3 /= 0._wp ) THEN   ;   z1_e3f(ji,jj) = zmsk / ze3
[6140]497                  ELSE                      ;   z1_e3f(ji,jj) = 0._wp
[5836]498                  ENDIF
[5029]499               END DO
500            END DO
[5836]501         END SELECT
502         !
503         SELECT CASE( kvor )                 !==  vorticity considered  ==!
504         CASE ( np_COR )                           !* Coriolis (planetary vorticity)
[643]505            DO jj = 1, jpjm1
506               DO ji = 1, fs_jpim1   ! vector opt.
[7646]507                  zwz(ji,jj) = ff_f(ji,jj) * z1_e3f(ji,jj)
[5836]508               END DO
509            END DO
510         CASE ( np_RVO )                           !* relative vorticity
511            DO jj = 1, jpjm1
512               DO ji = 1, fs_jpim1   ! vector opt.
[7646]513                  zwz(ji,jj) = (  e2v(ji+1,jj  ) * pvn(ji+1,jj  ,jk) - e2v(ji,jj) * pvn(ji,jj,jk)    &
514                     &          - e1u(ji  ,jj+1) * pun(ji  ,jj+1,jk) + e1u(ji,jj) * pun(ji,jj,jk)  ) &
[5836]515                     &       * r1_e1e2f(ji,jj) * z1_e3f(ji,jj)
516               END DO
517            END DO
518         CASE ( np_MET )                           !* metric term
519            DO jj = 1, jpjm1
520               DO ji = 1, fs_jpim1   ! vector opt.
[7646]521                  zwz(ji,jj) = (   ( pvn(ji+1,jj  ,jk) + pvn (ji,jj,jk) ) * ( e2v(ji+1,jj  ) - e2v(ji,jj) )       &
522                       &         - ( pun(ji  ,jj+1,jk) + pun (ji,jj,jk) ) * ( e1u(ji  ,jj+1) - e1u(ji,jj) )   )   &
[5836]523                       &     * 0.5 * r1_e1e2f(ji,jj) * z1_e3f(ji,jj)
[643]524               END DO
525            END DO
[5836]526         CASE ( np_CRV )                           !* Coriolis + relative vorticity
[643]527            DO jj = 1, jpjm1
528               DO ji = 1, fs_jpim1   ! vector opt.
[7646]529                  zwz(ji,jj) = (  ff_f(ji,jj) + (  e2v(ji+1,jj  ) * pvn(ji+1,jj  ,jk) - e2v(ji,jj) * pvn(ji,jj,jk)    &
530                     &                           - e1u(ji  ,jj+1) * pun(ji  ,jj+1,jk) + e1u(ji,jj) * pun(ji,jj,jk)  ) &
[5836]531                     &                      * r1_e1e2f(ji,jj)    ) * z1_e3f(ji,jj)
[643]532               END DO
533            END DO
[5836]534         CASE ( np_CME )                           !* Coriolis + metric
535            DO jj = 1, jpjm1
536               DO ji = 1, fs_jpim1   ! vector opt.
[7646]537                  zwz(ji,jj) = (  ff_f(ji,jj)                                                                        &
538                       &        + (   ( pvn(ji+1,jj  ,jk) + pvn (ji,jj,jk) ) * ( e2v(ji+1,jj  ) - e2v(ji,jj) )       &
539                       &            - ( pun(ji  ,jj+1,jk) + pun (ji,jj,jk) ) * ( e1u(ji  ,jj+1) - e1u(ji,jj) )   )   &
[5836]540                       &        * 0.5 * r1_e1e2f(ji,jj)   ) * z1_e3f(ji,jj)
541               END DO
542            END DO
543         CASE DEFAULT                                             ! error
544            CALL ctl_stop('STOP','dyn_vor: wrong value for kvor'  )
[455]545         END SELECT
[5836]546         !
547         IF( ln_dynvor_msk ) THEN          !==  mask/unmask vorticity ==!
548            DO jj = 1, jpjm1
549               DO ji = 1, fs_jpim1   ! vector opt.
550                  zwz(ji,jj) = zwz(ji,jj) * fmask(ji,jj,jk)
551               END DO
552            END DO
553         ENDIF
554         !
[5907]555         CALL lbc_lnk( zwz, 'F', 1. )
556         !
[5836]557         !                                   !==  horizontal fluxes  ==!
[7753]558         zwx(:,:) = e2u(:,:) * e3u_n(:,:,jk) * pun(:,:,jk)
559         zwy(:,:) = e1v(:,:) * e3v_n(:,:,jk) * pvn(:,:,jk)
[108]560
[5836]561         !                                   !==  compute and add the vorticity term trend  =!
[1438]562         jj = 2
563         ztne(1,:) = 0   ;   ztnw(1,:) = 0   ;   ztse(1,:) = 0   ;   ztsw(1,:) = 0
[5836]564         DO ji = 2, jpi          ! split in 2 parts due to vector opt.
[108]565               ztne(ji,jj) = zwz(ji-1,jj  ) + zwz(ji  ,jj  ) + zwz(ji  ,jj-1)
566               ztnw(ji,jj) = zwz(ji-1,jj-1) + zwz(ji-1,jj  ) + zwz(ji  ,jj  )
567               ztse(ji,jj) = zwz(ji  ,jj  ) + zwz(ji  ,jj-1) + zwz(ji-1,jj-1)
568               ztsw(ji,jj) = zwz(ji  ,jj-1) + zwz(ji-1,jj-1) + zwz(ji-1,jj  )
569         END DO
570         DO jj = 3, jpj
[1694]571            DO ji = fs_2, jpi   ! vector opt. ok because we start at jj = 3
[108]572               ztne(ji,jj) = zwz(ji-1,jj  ) + zwz(ji  ,jj  ) + zwz(ji  ,jj-1)
573               ztnw(ji,jj) = zwz(ji-1,jj-1) + zwz(ji-1,jj  ) + zwz(ji  ,jj  )
574               ztse(ji,jj) = zwz(ji  ,jj  ) + zwz(ji  ,jj-1) + zwz(ji-1,jj-1)
575               ztsw(ji,jj) = zwz(ji  ,jj-1) + zwz(ji-1,jj-1) + zwz(ji-1,jj  )
576            END DO
577         END DO
578         DO jj = 2, jpjm1
579            DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
[5836]580               zua = + r1_12 * r1_e1u(ji,jj) * (  ztne(ji,jj  ) * zwy(ji  ,jj  ) + ztnw(ji+1,jj) * zwy(ji+1,jj  )   &
581                  &                             + ztse(ji,jj  ) * zwy(ji  ,jj-1) + ztsw(ji+1,jj) * zwy(ji+1,jj-1) )
582               zva = - r1_12 * r1_e2v(ji,jj) * (  ztsw(ji,jj+1) * zwx(ji-1,jj+1) + ztse(ji,jj+1) * zwx(ji  ,jj+1)   &
583                  &                             + ztnw(ji,jj  ) * zwx(ji-1,jj  ) + ztne(ji,jj  ) * zwx(ji  ,jj  ) )
[455]584               pua(ji,jj,jk) = pua(ji,jj,jk) + zua
585               pva(ji,jj,jk) = pva(ji,jj,jk) + zva
[108]586            END DO 
587         END DO 
588         !                                             ! ===============
589      END DO                                           !   End of slab
590      !                                                ! ===============
[2715]591      !
[5836]592      !
[3294]593      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_stop('vor_een')
594      !
[455]595   END SUBROUTINE vor_een
[216]596
597
[2528]598   SUBROUTINE dyn_vor_init
[3]599      !!---------------------------------------------------------------------
[2528]600      !!                  ***  ROUTINE dyn_vor_init  ***
[3]601      !!
602      !! ** Purpose :   Control the consistency between cpp options for
[1438]603      !!              tracer advection schemes
[3]604      !!----------------------------------------------------------------------
[2715]605      INTEGER ::   ioptio          ! local integer
[3294]606      INTEGER ::   ji, jj, jk      ! dummy loop indices
[4147]607      INTEGER ::   ios             ! Local integer output status for namelist read
[2715]608      !!
[5836]609      NAMELIST/namdyn_vor/ ln_dynvor_ens, ln_dynvor_ene, ln_dynvor_mix, ln_dynvor_een, nn_een_e3f, ln_dynvor_msk
[3]610      !!----------------------------------------------------------------------
611
[4147]612      REWIND( numnam_ref )              ! Namelist namdyn_vor in reference namelist : Vorticity scheme options
613      READ  ( numnam_ref, namdyn_vor, IOSTAT = ios, ERR = 901)
614901   IF( ios /= 0 ) CALL ctl_nam ( ios , 'namdyn_vor in reference namelist', lwp )
[3]615
[4147]616      REWIND( numnam_cfg )              ! Namelist namdyn_vor in configuration namelist : Vorticity scheme options
617      READ  ( numnam_cfg, namdyn_vor, IOSTAT = ios, ERR = 902 )
618902   IF( ios /= 0 ) CALL ctl_nam ( ios , 'namdyn_vor in configuration namelist', lwp )
[4624]619      IF(lwm) WRITE ( numond, namdyn_vor )
[4147]620
[503]621      IF(lwp) THEN                    ! Namelist print
[3]622         WRITE(numout,*)
[2528]623         WRITE(numout,*) 'dyn_vor_init : vorticity term : read namelist and control the consistency'
624         WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~~'
[7646]625         WRITE(numout,*) '   Namelist namdyn_vor : choice of the vorticity term scheme'
626         WRITE(numout,*) '      energy    conserving scheme                    ln_dynvor_ene = ', ln_dynvor_ene
627         WRITE(numout,*) '      enstrophy conserving scheme                    ln_dynvor_ens = ', ln_dynvor_ens
628         WRITE(numout,*) '      mixed enstrophy/energy conserving scheme       ln_dynvor_mix = ', ln_dynvor_mix
629         WRITE(numout,*) '      enstrophy and energy conserving scheme         ln_dynvor_een = ', ln_dynvor_een
630         WRITE(numout,*) '         e3f = averaging /4 (=0) or /sum(tmask) (=1)    nn_een_e3f = ', nn_een_e3f
631         WRITE(numout,*) '      masked (=T) or unmasked(=F) vorticity          ln_dynvor_msk = ', ln_dynvor_msk
[52]632      ENDIF
633
[5836]634!!gm  this should be removed when choosing a unique strategy for fmask at the coast
[3294]635      ! If energy, enstrophy or mixed advection of momentum in vector form change the value for masks
636      ! at angles with three ocean points and one land point
[5836]637      IF(lwp) WRITE(numout,*)
[7646]638      IF(lwp) WRITE(numout,*) '      change fmask value in the angles (T)           ln_vorlat = ', ln_vorlat
[3294]639      IF( ln_vorlat .AND. ( ln_dynvor_ene .OR. ln_dynvor_ens .OR. ln_dynvor_mix ) ) THEN
640         DO jk = 1, jpk
641            DO jj = 2, jpjm1
642               DO ji = 2, jpim1
643                  IF( tmask(ji,jj,jk)+tmask(ji+1,jj,jk)+tmask(ji,jj+1,jk)+tmask(ji+1,jj+1,jk) == 3._wp ) &
644                      fmask(ji,jj,jk) = 1._wp
645               END DO
646            END DO
647         END DO
648          !
649          CALL lbc_lnk( fmask, 'F', 1._wp )      ! Lateral boundary conditions on fmask
650          !
651      ENDIF
[5836]652!!gm end
[3294]653
[5836]654      ioptio = 0                     ! type of scheme for vorticity (set nvor_scheme)
655      IF( ln_dynvor_ene ) THEN   ;   ioptio = ioptio + 1   ;    nvor_scheme = np_ENE   ;   ENDIF
656      IF( ln_dynvor_ens ) THEN   ;   ioptio = ioptio + 1   ;    nvor_scheme = np_ENS   ;   ENDIF
657      IF( ln_dynvor_mix ) THEN   ;   ioptio = ioptio + 1   ;    nvor_scheme = np_MIX   ;   ENDIF
658      IF( ln_dynvor_een ) THEN   ;   ioptio = ioptio + 1   ;    nvor_scheme = np_EEN   ;   ENDIF
659      !
[6140]660      IF( ioptio /= 1 ) CALL ctl_stop( ' use ONE and ONLY one vorticity scheme' )
[5836]661      !                     
662      IF(lwp) WRITE(numout,*)        ! type of calculated vorticity (set ncor, nrvm, ntot)
663      ncor = np_COR
[643]664      IF( ln_dynadv_vec ) THEN     
[7646]665         IF(lwp) WRITE(numout,*) '      ===>>   Vector form advection : vorticity = Coriolis + relative vorticity'
[5836]666         nrvm = np_RVO        ! relative vorticity
667         ntot = np_CRV        ! relative + planetary vorticity
[643]668      ELSE                       
[7646]669         IF(lwp) WRITE(numout,*) '      ===>>   Flux form advection   : vorticity = Coriolis + metric term'
[5836]670         nrvm = np_MET        ! metric term
671         ntot = np_CME        ! Coriolis + metric term
[643]672      ENDIF
673     
[503]674      IF(lwp) THEN                   ! Print the choice
675         WRITE(numout,*)
[7646]676         IF( nvor_scheme ==  np_ENE )   WRITE(numout,*) '      ===>>   energy conserving scheme'
677         IF( nvor_scheme ==  np_ENS )   WRITE(numout,*) '      ===>>   enstrophy conserving scheme'
678         IF( nvor_scheme ==  np_MIX )   WRITE(numout,*) '      ===>>   mixed enstrophy/energy conserving scheme'
679         IF( nvor_scheme ==  np_EEN )   WRITE(numout,*) '      ===>>   energy and enstrophy conserving scheme'
[3]680      ENDIF
[503]681      !
[2528]682   END SUBROUTINE dyn_vor_init
[3]683
[503]684   !!==============================================================================
[3]685END MODULE dynvor
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.