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trazdf_imp.F90 in branches/UKMO/dev_r5518_GO6_package_OMP/NEMOGCM/NEMO/OPA_SRC/TRA – NEMO

source: branches/UKMO/dev_r5518_GO6_package_OMP/NEMOGCM/NEMO/OPA_SRC/TRA/trazdf_imp.F90 @ 9616

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#2001: OMP directives

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RevLine 
[3]1MODULE trazdf_imp
[1438]2   !!======================================================================
[457]3   !!                 ***  MODULE  trazdf_imp  ***
[2528]4   !! Ocean  tracers:  vertical component of the tracer mixing trend
[1438]5   !!======================================================================
6   !! History :  OPA  !  1990-10  (B. Blanke)  Original code
7   !!            7.0  !  1991-11  (G. Madec)
8   !!                 !  1992-06  (M. Imbard) correction on tracer trend loops
9   !!                 !  1996-01  (G. Madec) statement function for e3
10   !!                 !  1997-05  (G. Madec) vertical component of isopycnal
11   !!                 !  1997-07  (G. Madec) geopotential diffusion in s-coord
12   !!                 !  2000-08  (G. Madec) double diffusive mixing
13   !!   NEMO     1.0  !  2002-08  (G. Madec) F90: Free form and module
14   !!            2.0  !  2006-11  (G. Madec) New step reorganisation
15   !!            3.2  !  2009-03  (G. Madec)  heat and salt content trends
[2528]16   !!            3.3  !  2010-06  (C. Ethe, G. Madec) Merge TRA-TRC
[2602]17   !!             -   !  2011-02  (A. Coward, C. Ethe, G. Madec) improvment of surface boundary condition
[3]18   !!----------------------------------------------------------------------
[1438]19 
20   !!----------------------------------------------------------------------
[457]21   !!   tra_zdf_imp : Update the tracer trend with the diagonal vertical 
22   !!                 part of the mixing tensor.
[3]23   !!----------------------------------------------------------------------
[457]24   USE oce             ! ocean dynamics and tracers variables
25   USE dom_oce         ! ocean space and time domain variables
26   USE zdf_oce         ! ocean vertical physics variables
[2528]27   USE trc_oce         ! share passive tracers/ocean variables
28   USE domvvl          ! variable volume
[216]29   USE ldftra_oce      ! ocean active tracers: lateral physics
[2528]30   USE ldftra          ! lateral mixing type
[457]31   USE ldfslp          ! lateral physics: slope of diffusion
32   USE zdfddm          ! ocean vertical physics: double diffusion
[2528]33   USE traldf_iso_grif ! active tracers: Griffies operator
[3]34   USE in_out_manager  ! I/O manager
[457]35   USE lbclnk          ! ocean lateral boundary conditions (or mpp link)
[2715]36   USE lib_mpp         ! MPP library
[3294]37   USE wrk_nemo        ! Memory Allocation
38   USE timing          ! Timing
[3]39
40   IMPLICIT NONE
41   PRIVATE
42
[1438]43   PUBLIC   tra_zdf_imp   !  routine called by step.F90
[3]44
[2602]45   REAL(wp) ::  r_vvl     ! variable volume indicator, =1 if lk_vvl=T, =0 otherwise
46
[3]47   !! * Substitutions
48#  include "domzgr_substitute.h90"
[457]49#  include "ldftra_substitute.h90"
[3]50#  include "zdfddm_substitute.h90"
[457]51#  include "vectopt_loop_substitute.h90"
[3]52   !!----------------------------------------------------------------------
[2528]53   !! NEMO/OPA 3.3 , NEMO Consortium (2010)
[1156]54   !! $Id$
[2528]55   !! Software governed by the CeCILL licence     (NEMOGCM/NEMO_CeCILL.txt)
[457]56   !!----------------------------------------------------------------------
[3]57CONTAINS
[2528]58 
[3294]59   SUBROUTINE tra_zdf_imp( kt, kit000, cdtype, p2dt, ptb, pta, kjpt ) 
[3]60      !!----------------------------------------------------------------------
61      !!                  ***  ROUTINE tra_zdf_imp  ***
62      !!
[2602]63      !! ** Purpose :   Compute the after tracer through a implicit computation
64      !!     of the vertical tracer diffusion (including the vertical component
65      !!     of lateral mixing (only for 2nd order operator, for fourth order
66      !!     it is already computed and add to the general trend in traldf)
[3]67      !!
[2602]68      !! ** Method  :  The vertical diffusion of the tracer t  is given by:
69      !!                  difft = dz( avt dz(t) ) = 1/e3t dk+1( avt/e3w dk(t) )
[457]70      !!      It is computed using a backward time scheme (t=ta).
[2602]71      !!      If lk_zdfddm=T, use avs for salinity or for passive tracers
[3]72      !!      Surface and bottom boundary conditions: no diffusive flux on
73      !!      both tracers (bottom, applied through the masked field avt).
[2602]74      !!      If iso-neutral mixing, add to avt the contribution due to lateral mixing.
[3]75      !!
[2602]76      !! ** Action  : - pta  becomes the after tracer
[3]77      !!---------------------------------------------------------------------
[2715]78      USE oce     , ONLY:   zwd => ua       , zws => va         ! (ua,va) used as 3D workspace
79      !
[2528]80      INTEGER                              , INTENT(in   ) ::   kt       ! ocean time-step index
[3294]81      INTEGER                              , INTENT(in   ) ::   kit000          ! first time step index
[2528]82      CHARACTER(len=3)                     , INTENT(in   ) ::   cdtype   ! =TRA or TRC (tracer indicator)
83      INTEGER                              , INTENT(in   ) ::   kjpt     ! number of tracers
84      REAL(wp), DIMENSION(        jpk     ), INTENT(in   ) ::   p2dt     ! vertical profile of tracer time-step
85      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk,kjpt), INTENT(in   ) ::   ptb      ! before and now tracer fields
86      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk,kjpt), INTENT(inout) ::   pta      ! tracer trend
[2715]87      !
88      INTEGER  ::  ji, jj, jk, jn   ! dummy loop indices
89      REAL(wp) ::  zrhs, ze3tb, ze3tn, ze3ta   ! local scalars
[3294]90      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:,:) ::  zwi, zwt
[3]91      !!---------------------------------------------------------------------
[3294]92      !
93      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_start('tra_zdf_imp')
94      !
95      CALL wrk_alloc( jpi, jpj, jpk, zwi, zwt ) 
96      !
97      IF( kt == kit000 )  THEN
[457]98         IF(lwp)WRITE(numout,*)
[2528]99         IF(lwp)WRITE(numout,*) 'tra_zdf_imp : implicit vertical mixing on ', cdtype
[457]100         IF(lwp)WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~ '
[2602]101         !
102         IF( lk_vvl ) THEN   ;    r_vvl = 1._wp       ! Variable volume indicator
103         ELSE                ;    r_vvl = 0._wp       
104         ENDIF
[457]105      ENDIF
[2528]106      !
[2602]107      !                                               ! ============= !
108      DO jn = 1, kjpt                                 !  tracer loop  !
109         !                                            ! ============= !
[2528]110         !
111         !  Matrix construction
[2602]112         ! --------------------
113         ! Build matrix if temperature or salinity (only in double diffusion case) or first passive tracer
114         !
[2715]115         IF(  ( cdtype == 'TRA' .AND. ( jn == jp_tem .OR. ( jn == jp_sal .AND. lk_zdfddm ) ) ) .OR.   &
[2602]116            & ( cdtype == 'TRC' .AND. jn == 1 )  )  THEN
117            !
118            ! vertical mixing coef.: avt for temperature, avs for salinity and passive tracers
119            IF( cdtype == 'TRA' .AND. jn == jp_tem ) THEN   ;   zwt(:,:,2:jpk) = avt  (:,:,2:jpk)
120            ELSE                                            ;   zwt(:,:,2:jpk) = fsavs(:,:,2:jpk)
[2528]121            ENDIF
[4990]122            DO jj=1, jpj
123               DO ji=1, jpi
[5120]124                  zwt(ji,jj,1) = 0._wp
[4990]125               END DO
126            END DO
127!
[2528]128#if defined key_ldfslp
[2602]129            ! isoneutral diffusion: add the contribution
130            IF( ln_traldf_grif    ) THEN     ! Griffies isoneutral diff
[9176]131!$OMP PARALLEL DO
[2528]132               DO jk = 2, jpkm1
133                  DO jj = 2, jpjm1
134                     DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
[2602]135                        zwt(ji,jj,jk) = zwt(ji,jj,jk) + ah_wslp2(ji,jj,jk)       
[2528]136                     END DO
137                  END DO
138               END DO
[2602]139            ELSE IF( l_traldf_rot ) THEN     ! standard isoneutral diff
[9176]140!$OMP PARALLEL DO
[2528]141               DO jk = 2, jpkm1
142                  DO jj = 2, jpjm1
143                     DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
[2602]144                        zwt(ji,jj,jk) = zwt(ji,jj,jk) + fsahtw(ji,jj,jk)                       &
145                           &                          * (  wslpi(ji,jj,jk) * wslpi(ji,jj,jk)   &
146                           &                             + wslpj(ji,jj,jk) * wslpj(ji,jj,jk)  )
[2528]147                     END DO
148                  END DO
149               END DO
150            ENDIF
[592]151#endif
[2602]152            ! Diagonal, lower (i), upper (s)  (including the bottom boundary condition since avt is masked)
[9176]153!$OMP PARALLEL DO PRIVATE(ze3ta, ze3tn)
[2528]154            DO jk = 1, jpkm1
155               DO jj = 2, jpjm1
156                  DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
[2602]157                     ze3ta =  ( 1. - r_vvl ) +        r_vvl   * fse3t_a(ji,jj,jk)   ! after scale factor at T-point
158                     ze3tn =         r_vvl   + ( 1. - r_vvl ) * fse3t_n(ji,jj,jk)   ! now   scale factor at T-point
[2528]159                     zwi(ji,jj,jk) = - p2dt(jk) * zwt(ji,jj,jk  ) / ( ze3tn * fse3w(ji,jj,jk  ) )
160                     zws(ji,jj,jk) = - p2dt(jk) * zwt(ji,jj,jk+1) / ( ze3tn * fse3w(ji,jj,jk+1) )
161                     zwd(ji,jj,jk) = ze3ta - zwi(ji,jj,jk) - zws(ji,jj,jk)
162                 END DO
163               END DO
[3]164            END DO
[2528]165            !
[2602]166            !! Matrix inversion from the first level
167            !!----------------------------------------------------------------------
168            !   solve m.x = y  where m is a tri diagonal matrix ( jpk*jpk )
169            !
170            !        ( zwd1 zws1   0    0    0  )( zwx1 ) ( zwy1 )
171            !        ( zwi2 zwd2 zws2   0    0  )( zwx2 ) ( zwy2 )
172            !        (  0   zwi3 zwd3 zws3   0  )( zwx3 )=( zwy3 )
173            !        (        ...               )( ...  ) ( ...  )
174            !        (  0    0    0   zwik zwdk )( zwxk ) ( zwyk )
175            !
176            !   m is decomposed in the product of an upper and lower triangular matrix.
177            !   The 3 diagonal terms are in 3d arrays: zwd, zws, zwi.
178            !   Suffices i,s and d indicate "inferior" (below diagonal), diagonal
179            !   and "superior" (above diagonal) components of the tridiagonal system.
180            !   The solution will be in the 4d array pta.
181            !   The 3d array zwt is used as a work space array.
182            !   En route to the solution pta is used a to evaluate the rhs and then
183            !   used as a work space array: its value is modified.
184            !
[2528]185            ! first recurrence:   Tk = Dk - Ik Sk-1 / Tk-1   (increasing k)
[2602]186            ! done once for all passive tracers (so included in the IF instruction)
[2528]187            DO jj = 2, jpjm1
188               DO ji = fs_2, fs_jpim1
[5120]189                  zwt(ji,jj,1) = zwd(ji,jj,1)
190               END DO
191            END DO
[9176]192
193!$OMP PARALLEL
[5120]194            DO jk = 2, jpkm1
[9176]195!$OMP DO
[5120]196               DO jj = 2, jpjm1
197                  DO ji = fs_2, fs_jpim1
[4990]198                     zwt(ji,jj,jk) = zwd(ji,jj,jk) - zwi(ji,jj,jk) * zws(ji,jj,jk-1) / zwt(ji,jj,jk-1)
[2528]199                  END DO
200               END DO
[9176]201!$OMP END DO
[2528]202            END DO
[9176]203!$OMP END PARALLEL
[2528]204            !
205         END IF 
[2602]206         !         
[2528]207         ! second recurrence:    Zk = Yk - Ik / Tk-1  Zk-1
[9176]208!$OMP PARALLEL DO PRIVATE(ze3tb, ze3tn)
[457]209         DO jj = 2, jpjm1
210            DO ji = fs_2, fs_jpim1
[5120]211               ze3tb = ( 1. - r_vvl ) + r_vvl * fse3t_b(ji,jj,1)
212               ze3tn = ( 1. - r_vvl ) + r_vvl * fse3t(ji,jj,1)
213               pta(ji,jj,1,jn) = ze3tb * ptb(ji,jj,1,jn)                     &
214                  &                      + p2dt(1) * ze3tn * pta(ji,jj,1,jn)
215            END DO
216         END DO
[9176]217
218!$OMP PARALLEL
[5120]219         DO jk = 2, jpkm1
[9176]220!$OMP DO PRIVATE(ze3tb, ze3tn, zrhs)
[5120]221            DO jj = 2, jpjm1
222               DO ji = fs_2, fs_jpim1
[2602]223                  ze3tb = ( 1. - r_vvl ) + r_vvl * fse3t_b(ji,jj,jk)
224                  ze3tn = ( 1. - r_vvl ) + r_vvl * fse3t  (ji,jj,jk)
[2528]225                  zrhs = ze3tb * ptb(ji,jj,jk,jn) + p2dt(jk) * ze3tn * pta(ji,jj,jk,jn)   ! zrhs=right hand side
226                  pta(ji,jj,jk,jn) = zrhs - zwi(ji,jj,jk) / zwt(ji,jj,jk-1) * pta(ji,jj,jk-1,jn)
227               END DO
[3]228            END DO
[9176]229!$OMP END DO
[3]230         END DO
[9176]231!$OMP END PARALLEL
[2602]232         ! third recurrence:    Xk = (Zk - Sk Xk+1 ) / Tk   (result is the after tracer)
[9176]233!$OMP PARALLEL
234!$OMP DO
[457]235         DO jj = 2, jpjm1
236            DO ji = fs_2, fs_jpim1
[2528]237               pta(ji,jj,jpkm1,jn) = pta(ji,jj,jpkm1,jn) / zwt(ji,jj,jpkm1) * tmask(ji,jj,jpkm1)
[5120]238            END DO
239         END DO
[9176]240
[5120]241         DO jk = jpk-2, 1, -1
[9176]242!$OMP DO
[5120]243            DO jj = 2, jpjm1
244               DO ji = fs_2, fs_jpim1
[2528]245                  pta(ji,jj,jk,jn) = ( pta(ji,jj,jk,jn) - zws(ji,jj,jk) * pta(ji,jj,jk+1,jn) )   &
246                     &             / zwt(ji,jj,jk) * tmask(ji,jj,jk)
247               END DO
[457]248            END DO
[9176]249!$OMP END DO
[457]250         END DO
[9176]251!$OMP END PARALLEL
[2602]252         !                                            ! ================= !
253      END DO                                          !  end tracer loop  !
254      !                                               ! ================= !
[1438]255      !
[3294]256      CALL wrk_dealloc( jpi, jpj, jpk, zwi, zwt ) 
[2715]257      !
[3294]258      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_stop('tra_zdf_imp')
259      !
[3]260   END SUBROUTINE tra_zdf_imp
261
262   !!==============================================================================
263END MODULE trazdf_imp
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.