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Line 
1MODULE ldfdyn
2   !!======================================================================
3   !!                       ***  MODULE  ldfdyn  ***
4   !! Ocean physics:  lateral viscosity coefficient
5   !!=====================================================================
6   !! History :  OPA  ! 1997-07  (G. Madec)  multi dimensional coefficients
7   !!   NEMO     1.0  ! 2002-09  (G. Madec)  F90: Free form and module
8   !!----------------------------------------------------------------------
9
10   !!----------------------------------------------------------------------
11   !!   ldf_dyn_init : initialization, namelist read, and parameters control
12   !!   ldf_dyn_c3d   : 3D eddy viscosity coefficient initialization
13   !!   ldf_dyn_c2d   : 2D eddy viscosity coefficient initialization
14   !!   ldf_dyn_c1d   : 1D eddy viscosity coefficient initialization
15   !!----------------------------------------------------------------------
16   USE oce             ! ocean dynamics and tracers   
17   USE dom_oce         ! ocean space and time domain
18   USE ldfdyn_oce      ! ocean dynamics lateral physics
19   USE phycst          ! physical constants
20   USE ldfslp          ! ???
21   USE ioipsl
22   USE in_out_manager  ! I/O manager
23   USE lib_mpp         ! distribued memory computing library
24   USE lbclnk          ! ocean lateral boundary conditions (or mpp link)
25   USE wrk_nemo        ! Memory Allocation
26
27   IMPLICIT NONE
28   PRIVATE
29
30   PUBLIC   ldf_dyn_init   ! called by opa.F90
31
32  INTERFACE ldf_zpf
33     MODULE PROCEDURE ldf_zpf_1d, ldf_zpf_1d_3d, ldf_zpf_3d
34  END INTERFACE
35
36   !! * Substitutions
37#  include "domzgr_substitute.h90"
38   !!----------------------------------------------------------------------
39   !! NEMO/OPA 3.3 , NEMO Consortium (2010)
40   !! $Id$
41   !! Software governed by the CeCILL licence     (NEMOGCM/NEMO_CeCILL.txt)
42   !!----------------------------------------------------------------------
43CONTAINS
44
45   SUBROUTINE ldf_dyn_init
46      !!----------------------------------------------------------------------
47      !!                  ***  ROUTINE ldf_dyn_init  ***
48      !!                   
49      !! ** Purpose :   set the horizontal ocean dynamics physics
50      !!
51      !! ** Method  : 
52      !!      -  default option : ahm = constant coef. = rn_ahm_0 (namelist)
53      !!      - 'key_dynldf_c1d': ahm = F(depth)                     see ldf_dyn_c1d.h90
54      !!      - 'key_dynldf_c2d': ahm = F(latitude,longitude)        see ldf_dyn_c2d.h90
55      !!      - 'key_dynldf_c3d': ahm = F(latitude,longitude,depth)  see ldf_dyn_c3d.h90
56      !!
57      !!      N.B. User defined include files.  By default, 3d and 2d coef.
58      !!      are set to a constant value given in the namelist and the 1d
59      !!      coefficients are initialized to a hyperbolic tangent vertical
60      !!      profile.
61      !!
62      !! Reference :   Madec, G. and M. Imbard, 1996: Climate Dynamics, 12, 381-388.
63      !!----------------------------------------------------------------------
64      INTEGER ::   ioptio         ! ???
65      INTEGER ::   ios            ! Local : output status for namelist read
66      LOGICAL ::   ll_print = .FALSE.    ! Logical flag for printing viscosity coef.
67      !!
68      NAMELIST/namdyn_ldf/ ln_dynldf_lap  , ln_dynldf_bilap,                  &
69         &                 ln_dynldf_level, ln_dynldf_hor  , ln_dynldf_iso,   &
70         &                 rn_ahm_0_lap   , rn_ahmb_0      , rn_ahm_0_blp ,   &
71         &                 rn_cmsmag_1    , rn_cmsmag_2    , rn_cmsh,         &
72         &                 rn_ahm_m_lap   , rn_ahm_m_blp
73
74   !!----------------------------------------------------------------------
75
76      REWIND( numnam_ref )              ! Namelist namdyn_ldf in reference namelist : Lateral physics
77      READ  ( numnam_ref, namdyn_ldf, IOSTAT = ios, ERR = 901)
78901   IF( ios /= 0 ) CALL ctl_nam ( ios , 'namdyn_ldf in reference namelist', lwp )
79
80      REWIND( numnam_cfg )              ! Namelist namdyn_ldf in configuration namelist : Lateral physics
81      READ  ( numnam_cfg, namdyn_ldf, IOSTAT = ios, ERR = 902 )
82902   IF( ios /= 0 ) CALL ctl_nam ( ios , 'namdyn_ldf in configuration namelist', lwp )
83      IF(lwm .AND. nprint > 2) WRITE ( numond, namdyn_ldf )
84
85      IF(lwp) THEN                      ! Parameter print
86         WRITE(numout,*)
87         WRITE(numout,*) 'ldf_dyn : lateral momentum physics'
88         WRITE(numout,*) '~~~~~~~'
89         WRITE(numout,*) '   Namelist namdyn_ldf : set lateral mixing parameters'
90         WRITE(numout,*) '      laplacian operator                      ln_dynldf_lap   = ', ln_dynldf_lap
91         WRITE(numout,*) '      bilaplacian operator                    ln_dynldf_bilap = ', ln_dynldf_bilap
92         WRITE(numout,*) '      iso-level                               ln_dynldf_level = ', ln_dynldf_level
93         WRITE(numout,*) '      horizontal (geopotential)               ln_dynldf_hor   = ', ln_dynldf_hor
94         WRITE(numout,*) '      iso-neutral                             ln_dynldf_iso   = ', ln_dynldf_iso
95         WRITE(numout,*) '      horizontal laplacian eddy viscosity     rn_ahm_0_lap    = ', rn_ahm_0_lap
96         WRITE(numout,*) '      background viscosity                    rn_ahmb_0       = ', rn_ahmb_0
97         WRITE(numout,*) '      horizontal bilaplacian eddy viscosity   rn_ahm_0_blp    = ', rn_ahm_0_blp
98         WRITE(numout,*) '      upper limit for laplacian eddy visc     rn_ahm_m_lap    = ', rn_ahm_m_lap
99         WRITE(numout,*) '      upper limit for bilap eddy viscosity    rn_ahm_m_blp    = ', rn_ahm_m_blp
100
101      ENDIF
102
103      ahm0     = rn_ahm_0_lap              ! OLD namelist variables defined from DOCTOR namelist variables
104      ahmb0    = rn_ahmb_0
105      ahm0_blp = rn_ahm_0_blp
106
107      ! ... check of lateral diffusive operator on tracers
108      !           ==> will be done in trazdf module
109
110      ! ... Space variation of eddy coefficients
111      ioptio = 0
112#if defined key_dynldf_c3d
113      IF(lwp) WRITE(numout,*) '   momentum mixing coef. = F( latitude, longitude, depth)'
114      ioptio = ioptio+1
115#endif
116#if defined key_dynldf_c2d
117      IF(lwp) WRITE(numout,*) '   momentum mixing coef. = F( latitude, longitude)'
118      ioptio = ioptio+1
119#endif
120#if defined key_dynldf_c1d
121      IF(lwp) WRITE(numout,*) '   momentum mixing coef. = F( depth )'
122      ioptio = ioptio+1
123      IF( ln_sco ) CALL ctl_stop( 'key_dynldf_c1d cannot be used in s-coordinate (ln_sco)' )
124#endif
125      IF( ioptio == 0 ) THEN
126          IF(lwp) WRITE(numout,*) '   momentum mixing coef. = constant  (default option)'
127        ELSEIF( ioptio > 1 ) THEN
128           CALL ctl_stop( 'use only one of the following keys: key_dynldf_c3d, key_dynldf_c2d, key_dynldf_c1d' )
129      ENDIF
130
131
132      IF( ln_dynldf_bilap ) THEN
133         IF(lwp) WRITE(numout,*) '   biharmonic momentum diffusion'
134         IF( .NOT. ln_dynldf_lap ) ahm0 = ahm0_blp   ! Allow spatially varying coefs, which use ahm0 as input
135         IF( ahm0_blp > 0 .AND. .NOT. lk_esopa )   CALL ctl_stop( 'The horizontal viscosity coef. ahm0 must be negative' )
136      ELSE
137         IF(lwp) WRITE(numout,*) '   harmonic momentum diff. (default)'
138         IF( ahm0 < 0 .AND. .NOT. lk_esopa )   CALL ctl_stop( 'The horizontal viscosity coef. ahm0 must be positive' )
139      ENDIF
140
141
142      ! Lateral eddy viscosity
143      ! ======================
144#if defined key_dynldf_c3d
145      CALL ldf_dyn_c3d( ll_print )   ! ahm = 3D coef. = F( longitude, latitude, depth )
146#elif defined key_dynldf_c2d
147      CALL ldf_dyn_c2d( ll_print )   ! ahm = 1D coef. = F( longitude, latitude )
148#elif defined key_dynldf_c1d
149      CALL ldf_dyn_c1d( ll_print )   ! ahm = 1D coef. = F( depth )
150#else
151                                     ! Constant coefficients
152      IF(lwp) WRITE(numout,*)
153      IF(lwp) WRITE(numout,*) 'inildf: constant eddy viscosity coef. '
154      IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~~~'
155      IF(lwp) WRITE(numout,*) '        ahm1 = ahm2 = ahm0 =  ',ahm0
156#endif
157     nkahm_smag = 0
158#if defined key_dynldf_smag
159     nkahm_smag = 1
160#endif
161      !
162      IF(lwp .AND. lflush) CALL flush(numout)
163      !
164   END SUBROUTINE ldf_dyn_init
165
166#if defined key_dynldf_c3d
167#   include "ldfdyn_c3d.h90"
168#elif defined key_dynldf_c2d
169#   include "ldfdyn_c2d.h90"
170#elif defined key_dynldf_c1d
171#   include "ldfdyn_c1d.h90"
172#endif
173
174
175   SUBROUTINE ldf_zpf_1d( ld_print, pdam, pwam, pbot, pdep, pah )
176      !!----------------------------------------------------------------------
177      !!                  ***  ROUTINE ldf_zpf  ***
178      !!                   
179      !! ** Purpose :   vertical adimensional profile for eddy coefficient
180      !!
181      !! ** Method  :   1D eddy viscosity coefficients ( depth )
182      !!----------------------------------------------------------------------
183      LOGICAL , INTENT(in   )                 ::   ld_print   ! If true, output arrays on numout
184      REAL(wp), INTENT(in   )                 ::   pdam       ! depth of the inflection point
185      REAL(wp), INTENT(in   )                 ::   pwam       ! width of inflection
186      REAL(wp), INTENT(in   )                 ::   pbot       ! bottom value (0<pbot<= 1)
187      REAL(wp), INTENT(in   ), DIMENSION(jpk) ::   pdep       ! depth of the gridpoint (T, U, V, F)
188      REAL(wp), INTENT(inout), DIMENSION(jpk) ::   pah        ! adimensional vertical profile
189      !!
190      INTEGER  ::   jk           ! dummy loop indices
191      REAL(wp) ::   zm00, zm01, zmhb, zmhs       ! temporary scalars
192      !!----------------------------------------------------------------------
193
194      zm00 = TANH( ( pdam - gdept_1d(1    ) ) / pwam )
195      zm01 = TANH( ( pdam - gdept_1d(jpkm1) ) / pwam )
196      zmhs = zm00 / zm01
197      zmhb = ( 1.e0 - pbot ) / ( 1.e0 - zmhs ) / zm01
198
199      DO jk = 1, jpk
200         pah(jk) = 1.e0 + zmhb * ( zm00 - TANH( ( pdam - pdep(jk) ) / pwam )  )
201      END DO
202
203      IF(lwp .AND. ld_print ) THEN      ! Control print
204         WRITE(numout,*)
205         WRITE(numout,*) '         ahm profile : '
206         WRITE(numout,*)
207         WRITE(numout,'("  jk      ahm       ","  depth t-level " )')
208         DO jk = 1, jpk
209            WRITE(numout,'(i6,2f12.4,3x,2f12.4)') jk, pah(jk), pdep(jk)
210         END DO
211      ENDIF
212      !
213      IF(lwp .AND. lflush) CALL flush(numout)
214      !
215   END SUBROUTINE ldf_zpf_1d
216
217
218   SUBROUTINE ldf_zpf_1d_3d( ld_print, pdam, pwam, pbot, pdep, pah )
219      !!----------------------------------------------------------------------
220      !!                  ***  ROUTINE ldf_zpf  ***
221      !!
222      !! ** Purpose :   vertical adimensional profile for eddy coefficient
223      !!
224      !! ** Method  :   1D eddy viscosity coefficients ( depth )
225      !!----------------------------------------------------------------------
226      LOGICAL , INTENT(in   )                         ::   ld_print   ! If true, output arrays on numout
227      REAL(wp), INTENT(in   )                         ::   pdam       ! depth of the inflection point
228      REAL(wp), INTENT(in   )                         ::   pwam       ! width of inflection
229      REAL(wp), INTENT(in   )                         ::   pbot       ! bottom value (0<pbot<= 1)
230      REAL(wp), INTENT(in   ), DIMENSION          (:) ::   pdep       ! depth of the gridpoint (T, U, V, F)
231      REAL(wp), INTENT(inout), DIMENSION      (:,:,:) ::   pah        ! adimensional vertical profile
232      !!
233      INTEGER  ::   jk           ! dummy loop indices
234      REAL(wp) ::   zm00, zm01, zmhb, zmhs, zcf  ! temporary scalars
235      !!----------------------------------------------------------------------
236
237      zm00 = TANH( ( pdam - gdept_1d(1    ) ) / pwam )
238      zm01 = TANH( ( pdam - gdept_1d(jpkm1) ) / pwam )
239      zmhs = zm00 / zm01
240      zmhb = ( 1.e0 - pbot ) / ( 1.e0 - zmhs ) / zm01
241
242      DO jk = 1, jpk
243         zcf = 1.e0 + zmhb * ( zm00 - TANH( ( pdam - pdep(jk) ) / pwam )  )
244         pah(:,:,jk) = zcf
245      END DO
246
247      IF(lwp .AND. ld_print ) THEN      ! Control print
248         WRITE(numout,*)
249         WRITE(numout,*) '         ahm profile : '
250         WRITE(numout,*)
251         WRITE(numout,'("  jk      ahm       ","  depth t-level " )')
252         DO jk = 1, jpk
253            WRITE(numout,'(i6,2f12.4,3x,2f12.4)') jk, pah(1,1,jk), pdep(jk)
254         END DO
255      ENDIF
256      !
257      IF(lwp .AND. lflush) CALL flush(numout)
258      !
259   END SUBROUTINE ldf_zpf_1d_3d
260
261
262   SUBROUTINE ldf_zpf_3d( ld_print, pdam, pwam, pbot, pdep, pah )
263      !!----------------------------------------------------------------------
264      !!                  ***  ROUTINE ldf_zpf  ***
265      !!
266      !! ** Purpose :   vertical adimensional profile for eddy coefficient
267      !!
268      !! ** Method  :   3D for partial step or s-coordinate
269      !!----------------------------------------------------------------------
270      LOGICAL , INTENT(in   )                         ::   ld_print   ! If true, output arrays on numout
271      REAL(wp), INTENT(in   )                         ::   pdam       ! depth of the inflection point
272      REAL(wp), INTENT(in   )                         ::   pwam       ! width of inflection
273      REAL(wp), INTENT(in   )                         ::   pbot       ! bottom value (0<pbot<= 1)
274      REAL(wp), INTENT(in   ), DIMENSION      (:,:,:) ::   pdep       ! dep of the gridpoint (T, U, V, F)
275      REAL(wp), INTENT(inout), DIMENSION      (:,:,:) ::   pah        ! adimensional vertical profile
276      !!
277      INTEGER  ::   jk           ! dummy loop indices
278      REAL(wp) ::   zm00, zm01, zmhb, zmhs       ! temporary scalars
279      !!----------------------------------------------------------------------
280
281      zm00 = TANH( ( pdam - gdept_1d(1    ) ) / pwam )   
282      zm01 = TANH( ( pdam - gdept_1d(jpkm1) ) / pwam )
283      zmhs = zm00 / zm01
284      zmhb = ( 1.e0 - pbot ) / ( 1.e0 - zmhs ) / zm01
285
286      DO jk = 1, jpk
287         pah(:,:,jk) = 1.e0 + zmhb * ( zm00 - TANH( ( pdam - pdep(:,:,jk) ) / pwam )  )
288      END DO
289
290      IF(lwp .AND. ld_print ) THEN      ! Control print
291         WRITE(numout,*)
292         WRITE(numout,*) '         ahm profile : '
293         WRITE(numout,*)
294         WRITE(numout,'("  jk      ahm       ","  depth t-level " )')
295         DO jk = 1, jpk
296            WRITE(numout,'(i6,2f12.4,3x,2f12.4)') jk, pah(1,1,jk), pdep(1,1,jk)
297         END DO
298      ENDIF
299      !
300      IF(lwp .AND. lflush) CALL flush(numout)
301      !
302   END SUBROUTINE ldf_zpf_3d
303
304   !!======================================================================
305END MODULE ldfdyn
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.