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1MODULE dynzdf_exp
2   !!==============================================================================
3   !!                     ***  MODULE  dynzdf_exp  ***
4   !! Ocean dynamics:  vertical component(s) of the momentum mixing trend
5   !!==============================================================================
6   !! History :  OPA  !  1990-10  (B. Blanke)  Original code
7   !!            8.0  !  1997-05  (G. Madec)  vertical component of isopycnal
8   !!   NEMO     0.5  !  2002-08  (G. Madec)  F90: Free form and module
9   !!            3.3  !  2010-04  (M. Leclair, G. Madec)  Forcing averaged over 2 time steps
10   !!----------------------------------------------------------------------
11
12   !!----------------------------------------------------------------------
13   !!   dyn_zdf_exp  : update the momentum trend with the vertical diffu-
14   !!                  sion using an explicit time-stepping scheme.
15   !!----------------------------------------------------------------------
16   USE oce             ! ocean dynamics and tracers
17   USE dom_oce         ! ocean space and time domain
18   USE phycst          ! physical constants
19   USE zdf_oce         ! ocean vertical physics
20   USE sbc_oce         ! surface boundary condition: ocean
21   USE lib_mpp         ! MPP library
22   USE in_out_manager  ! I/O manager
23   USE lib_mpp         ! MPP library
24   USE wrk_nemo        ! Memory Allocation
25   USE timing          ! Timing
26
27
28   IMPLICIT NONE
29   PRIVATE
30
31   PUBLIC   dyn_zdf_exp   ! called by step.F90
32   
33   !! * Substitutions
34#  include "domzgr_substitute.h90"
35#  include "vectopt_loop_substitute.h90"
36   !!----------------------------------------------------------------------
37   !! NEMO/OPA 3.3 , NEMO Consortium (2010)
38   !! $Id$
39   !! Software governed by the CeCILL licence     (NEMOGCM/NEMO_CeCILL.txt)
40   !!----------------------------------------------------------------------
41CONTAINS
42
43   SUBROUTINE dyn_zdf_exp( kt, p2dt )
44      !!----------------------------------------------------------------------
45      !!                  ***  ROUTINE dyn_zdf_exp  ***
46      !!                   
47      !! ** Purpose :   Compute the trend due to the vert. momentum diffusion
48      !!
49      !! ** Method  :   Explicit forward time stepping with a time splitting
50      !!      technique. The vertical diffusion of momentum is given by:
51      !!         diffu = dz( avmu dz(u) ) = 1/e3u dk+1( avmu/e3uw dk(ub) )
52      !!      Surface boundary conditions: wind stress input (averaged over kt-1/2 & kt+1/2)
53      !!      Bottom boundary conditions : bottom stress (cf zdfbfr.F90)
54      !!      Add this trend to the general trend ua :
55      !!         ua = ua + dz( avmu dz(u) )
56      !!
57      !! ** Action : - Update (ua,va) with the vertical diffusive trend
58      !!---------------------------------------------------------------------
59      INTEGER , INTENT(in) ::   kt     ! ocean time-step index
60      REAL(wp), INTENT(in) ::   p2dt   ! time-step
61      !
62      INTEGER  ::   ji, jj, jk, jl   ! dummy loop indices
63      REAL(wp) ::   zlavmr, zua, zva   ! local scalars
64      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:,:) ::  zwx, zwy, zwz, zww
65      !!----------------------------------------------------------------------
66      !
67      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_start('dyn_zdf_exp')
68      !
69      CALL wrk_alloc( jpi,jpj,jpk, zwx, zwy, zwz, zww ) 
70      !
71      IF( kt == nit000 .AND. lwp ) THEN
72         WRITE(numout,*)
73         WRITE(numout,*) 'dyn_zdf_exp : vertical momentum diffusion - explicit operator'
74         WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~ '
75      ENDIF
76
77      zlavmr = 1. / REAL( nn_zdfexp )
78
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80      DO jj = 2, jpjm1                 ! Surface boundary condition
81         DO ji = 2, jpim1
82            zwy(ji,jj,1) = ( utau_b(ji,jj) + utau(ji,jj) ) * r1_rau0
83            zww(ji,jj,1) = ( vtau_b(ji,jj) + vtau(ji,jj) ) * r1_rau0
84         END DO 
85      END DO 
86      DO jk = 1, jpk                   ! Initialization of x, z and contingently trends array
87         DO jj = 2, jpjm1 
88            DO ji = 2, jpim1
89               zwx(ji,jj,jk) = ub(ji,jj,jk)
90               zwz(ji,jj,jk) = vb(ji,jj,jk)
91            END DO 
92         END DO 
93      END DO 
94      !
95      DO jl = 1, nn_zdfexp             ! Time splitting loop
96         !
97         DO jk = 2, jpk                      ! First vertical derivative
98            DO jj = 2, jpjm1 
99               DO ji = 2, jpim1
100                  zwy(ji,jj,jk) = avmu(ji,jj,jk) * ( zwx(ji,jj,jk-1) - zwx(ji,jj,jk) ) / fse3uw(ji,jj,jk) 
101                  zww(ji,jj,jk) = avmv(ji,jj,jk) * ( zwz(ji,jj,jk-1) - zwz(ji,jj,jk) ) / fse3vw(ji,jj,jk)
102               END DO 
103            END DO 
104         END DO 
105         DO jk = 1, jpkm1                    ! Second vertical derivative and trend estimation at kt+l*rdt/nn_zdfexp
106            DO jj = 2, jpjm1 
107               DO ji = 2, jpim1
108                  zua = zlavmr * ( zwy(ji,jj,jk) - zwy(ji,jj,jk+1) ) / fse3u(ji,jj,jk)
109                  zva = zlavmr * ( zww(ji,jj,jk) - zww(ji,jj,jk+1) ) / fse3v(ji,jj,jk)
110                  ua(ji,jj,jk) = ua(ji,jj,jk) + zua
111                  va(ji,jj,jk) = va(ji,jj,jk) + zva
112                  !
113                  zwx(ji,jj,jk) = zwx(ji,jj,jk) + p2dt * zua * umask(ji,jj,jk)
114                  zwz(ji,jj,jk) = zwz(ji,jj,jk) + p2dt * zva * vmask(ji,jj,jk)
115               END DO 
116            END DO 
117         END DO 
118         !
119      END DO                           ! End of time splitting
120      !
121      CALL wrk_dealloc( jpi,jpj,jpk, zwx, zwy, zwz, zww ) 
122      !
123      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_stop('dyn_zdf_exp')
124      !
125   END SUBROUTINE dyn_zdf_exp
126
127   !!==============================================================================
128END MODULE dynzdf_exp
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.