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Since March 2022 along with NEMO 4.2 release, the code development moved to a self-hosted GitLab.
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istate.F90 in branches/UKMO/dev_r5518_GO6_under_ice_relax_dr_hook/NEMOGCM/NEMO/OPA_SRC/DOM – NEMO

source: branches/UKMO/dev_r5518_GO6_under_ice_relax_dr_hook/NEMOGCM/NEMO/OPA_SRC/DOM/istate.F90

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The Dr Hook changes from my perl code.
File size: 29.2 KB
Line 
1MODULE istate
2   !!======================================================================
3   !!                     ***  MODULE  istate  ***
4   !! Ocean state   :  initial state setting
5   !!=====================================================================
6   !! History :  OPA  !  1989-12  (P. Andrich)  Original code
7   !!            5.0  !  1991-11  (G. Madec)  rewritting
8   !!            6.0  !  1996-01  (G. Madec)  terrain following coordinates
9   !!            8.0  !  2001-09  (M. Levy, M. Ben Jelloul)  istate_eel
10   !!            8.0  !  2001-09  (M. Levy, M. Ben Jelloul)  istate_uvg
11   !!   NEMO     1.0  !  2003-08  (G. Madec, C. Talandier)  F90: Free form, modules + EEL R5
12   !!             -   !  2004-05  (A. Koch-Larrouy)  istate_gyre
13   !!            2.0  !  2006-07  (S. Masson)  distributed restart using iom
14   !!            3.3  !  2010-10  (C. Ethe) merge TRC-TRA
15   !!            3.4  !  2011-04  (G. Madec) Merge of dtatem and dtasal & suppression of tb,tn/sb,sn
16   !!----------------------------------------------------------------------
17
18   !!----------------------------------------------------------------------
19   !!   istate_init   : initial state setting
20   !!   istate_tem    : analytical profile for initial Temperature
21   !!   istate_sal    : analytical profile for initial Salinity
22   !!   istate_eel    : initial state setting of EEL R5 configuration
23   !!   istate_gyre   : initial state setting of GYRE configuration
24   !!   istate_uvg    : initial velocity in geostropic balance
25   !!----------------------------------------------------------------------
26   USE oce             ! ocean dynamics and active tracers
27   USE dom_oce         ! ocean space and time domain
28   USE c1d             ! 1D vertical configuration
29   USE daymod          ! calendar
30   USE eosbn2          ! eq. of state, Brunt Vaisala frequency (eos     routine)
31   USE ldftra_oce      ! ocean active tracers: lateral physics
32   USE zdf_oce         ! ocean vertical physics
33   USE phycst          ! physical constants
34   USE dtatsd          ! data temperature and salinity   (dta_tsd routine)
35   USE dtauvd          ! data: U & V current             (dta_uvd routine)
36   USE zpshde          ! partial step: hor. derivative (zps_hde routine)
37   USE eosbn2          ! equation of state            (eos bn2 routine)
38   USE domvvl          ! varying vertical mesh
39   USE dynspg_oce      ! pressure gradient schemes
40   USE dynspg_flt      ! filtered free surface
41   USE sol_oce         ! ocean solver variables
42   !
43   USE in_out_manager  ! I/O manager
44   USE iom             ! I/O library
45   USE lib_mpp         ! MPP library
46   USE restart         ! restart
47   USE wrk_nemo        ! Memory allocation
48   USE timing          ! Timing
49
50   USE yomhook, ONLY: lhook, dr_hook
51   USE parkind1, ONLY: jprb, jpim
52
53   IMPLICIT NONE
54   PRIVATE
55
56   PUBLIC   istate_init   ! routine called by step.F90
57
58   !! * Substitutions
59#  include "domzgr_substitute.h90"
60#  include "vectopt_loop_substitute.h90"
61   !!----------------------------------------------------------------------
62   !! NEMO/OPA 3.7 , NEMO Consortium (2014)
63   !! $Id$
64   !! Software governed by the CeCILL licence     (NEMOGCM/NEMO_CeCILL.txt)
65   !!----------------------------------------------------------------------
66CONTAINS
67
68   SUBROUTINE istate_init
69      !!----------------------------------------------------------------------
70      !!                   ***  ROUTINE istate_init  ***
71      !!
72      !! ** Purpose :   Initialization of the dynamics and tracer fields.
73      !!----------------------------------------------------------------------
74      INTEGER ::   ji, jj, jk   ! dummy loop indices
75      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:,:,:) ::   zuvd    ! U & V data workspace
76      INTEGER(KIND=jpim), PARAMETER :: zhook_in = 0
77      INTEGER(KIND=jpim), PARAMETER :: zhook_out = 1
78      REAL(KIND=jprb)               :: zhook_handle
79
80      CHARACTER(LEN=*), PARAMETER :: RoutineName='ISTATE_INIT'
81
82      IF (lhook) CALL dr_hook(RoutineName,zhook_in,zhook_handle)
83
84      !!----------------------------------------------------------------------
85      !
86      IF( nn_timing == 1 )   CALL timing_start('istate_init')
87      !
88
89      IF(lwp) WRITE(numout,*) ' '
90      IF(lwp) WRITE(numout,*) 'istate_ini : Initialization of the dynamics and tracers'
91      IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~'
92
93      CALL dta_tsd_init                       ! Initialisation of T & S input data
94      IF( lk_c1d ) CALL dta_uvd_init          ! Initialization of U & V input data
95
96      rhd  (:,:,:  ) = 0._wp   ;   rhop (:,:,:  ) = 0._wp      ! set one for all to 0 at level jpk
97      rn2b (:,:,:  ) = 0._wp   ;   rn2  (:,:,:  ) = 0._wp      ! set one for all to 0 at levels 1 and jpk
98      tsa  (:,:,:,:) = 0._wp                                   ! set one for all to 0 at level jpk
99      rab_b(:,:,:,:) = 0._wp   ;   rab_n(:,:,:,:) = 0._wp      ! set one for all to 0 at level jpk
100
101      IF( ln_rstart ) THEN                    ! Restart from a file
102         !                                    ! -------------------
103         CALL rst_read                           ! Read the restart file
104         CALL day_init                           ! model calendar (using both namelist and restart infos)
105      ELSE
106         !                                    ! Start from rest
107         !                                    ! ---------------
108         numror = 0                              ! define numror = 0 -> no restart file to read
109         neuler = 0                              ! Set time-step indicator at nit000 (euler forward)
110         CALL day_init                           ! model calendar (using both namelist and restart infos)
111         !                                       ! Initialization of ocean to zero
112         !   before fields      !       now fields     
113         sshb (:,:)   = 0._wp   ;   sshn (:,:)   = 0._wp
114         ub   (:,:,:) = 0._wp   ;   un   (:,:,:) = 0._wp
115         vb   (:,:,:) = 0._wp   ;   vn   (:,:,:) = 0._wp 
116         rotb (:,:,:) = 0._wp   ;   rotn (:,:,:) = 0._wp
117         hdivb(:,:,:) = 0._wp   ;   hdivn(:,:,:) = 0._wp
118         !
119         IF( cp_cfg == 'eel' ) THEN
120            CALL istate_eel                      ! EEL   configuration : start from pre-defined U,V T-S fields
121         ELSEIF( cp_cfg == 'gyre' ) THEN         
122            CALL istate_gyre                     ! GYRE  configuration : start from pre-defined T-S fields
123         ELSE                                    ! Initial T-S, U-V fields read in files
124            IF ( ln_tsd_init ) THEN              ! read 3D T and S data at nit000
125               CALL dta_tsd( nit000, tsb ) 
126               tsn(:,:,:,:) = tsb(:,:,:,:)
127               !
128            ELSE                                 ! Initial T-S fields defined analytically
129               CALL istate_t_s
130            ENDIF
131            IF ( ln_uvd_init .AND. lk_c1d ) THEN ! read 3D U and V data at nit000
132               CALL wrk_alloc( jpi, jpj, jpk, 2, zuvd )
133               CALL dta_uvd( nit000, zuvd )
134               ub(:,:,:) = zuvd(:,:,:,1) ;  un(:,:,:) = ub(:,:,:)
135               vb(:,:,:) = zuvd(:,:,:,2) ;  vn(:,:,:) = vb(:,:,:)
136               CALL wrk_dealloc( jpi, jpj, jpk, 2, zuvd )
137            ENDIF
138         ENDIF
139         !
140         CALL eos( tsb, rhd, rhop, gdept_0(:,:,:) )        ! before potential and in situ densities
141#if ! defined key_c1d
142         IF( ln_zps .AND. .NOT. ln_isfcav)                                 &
143            &            CALL zps_hde    ( nit000, jpts, tsb, gtsu, gtsv,  &    ! Partial steps: before horizontal gradient
144            &                                            rhd, gru , grv    )  ! of t, s, rd at the last ocean level
145         IF( ln_zps .AND.       ln_isfcav)                                 &
146            &            CALL zps_hde_isf( nit000, jpts, tsb, gtsu, gtsv,  &    ! Partial steps for top cell (ISF)
147            &                                            rhd, gru , grv , aru , arv , gzu , gzv , ge3ru , ge3rv ,   &
148            &                                     gtui, gtvi, grui, grvi, arui, arvi, gzui, gzvi, ge3rui, ge3rvi    ) ! of t, s, rd at the last ocean level
149#endif
150         !   
151         ! - ML - sshn could be modified by istate_eel, so that initialization of fse3t_b is done here
152         IF( lk_vvl ) THEN
153            DO jk = 1, jpk
154               fse3t_b(:,:,jk) = fse3t_n(:,:,jk)
155            ENDDO
156         ENDIF
157         !
158      ENDIF
159      !
160      IF( lk_agrif ) THEN                  ! read free surface arrays in restart file
161         IF( ln_rstart ) THEN
162            IF( lk_dynspg_flt )  THEN      ! read or initialize the following fields
163               !                           ! gcx, gcxb for agrif_opa_init
164               IF( sol_oce_alloc()  > 0 )   CALL ctl_stop('agrif sol_oce_alloc: allocation of arrays failed')
165               CALL flt_rst( nit000, 'READ' )
166            ENDIF
167         ENDIF                             ! explicit case not coded yet with AGRIF
168      ENDIF
169      !
170      !
171      ! Initialize "now" and "before" barotropic velocities:
172      ! Do it whatever the free surface method, these arrays
173      ! being eventually used
174      !
175      !
176      un_b(:,:) = 0._wp ; vn_b(:,:) = 0._wp
177      ub_b(:,:) = 0._wp ; vb_b(:,:) = 0._wp
178      !
179      DO jk = 1, jpkm1
180         DO jj = 1, jpj
181            DO ji = 1, jpi
182               un_b(ji,jj) = un_b(ji,jj) + fse3u_n(ji,jj,jk) * un(ji,jj,jk) * umask(ji,jj,jk)
183               vn_b(ji,jj) = vn_b(ji,jj) + fse3v_n(ji,jj,jk) * vn(ji,jj,jk) * vmask(ji,jj,jk)
184               !
185               ub_b(ji,jj) = ub_b(ji,jj) + fse3u_b(ji,jj,jk) * ub(ji,jj,jk) * umask(ji,jj,jk)
186               vb_b(ji,jj) = vb_b(ji,jj) + fse3v_b(ji,jj,jk) * vb(ji,jj,jk) * vmask(ji,jj,jk)
187            END DO
188         END DO
189      END DO
190      !
191      un_b(:,:) = un_b(:,:) * hur  (:,:)
192      vn_b(:,:) = vn_b(:,:) * hvr  (:,:)
193      !
194      ub_b(:,:) = ub_b(:,:) * hur_b(:,:)
195      vb_b(:,:) = vb_b(:,:) * hvr_b(:,:)
196      !
197      !
198      IF( nn_timing == 1 )   CALL timing_stop('istate_init')
199      !
200      IF (lhook) CALL dr_hook(RoutineName,zhook_out,zhook_handle)
201   END SUBROUTINE istate_init
202
203
204   SUBROUTINE istate_t_s
205      !!---------------------------------------------------------------------
206      !!                  ***  ROUTINE istate_t_s  ***
207      !!   
208      !! ** Purpose :   Intialization of the temperature field with an
209      !!      analytical profile or a file (i.e. in EEL configuration)
210      !!
211      !! ** Method  : - temperature: use Philander analytic profile
212      !!              - salinity   : use to a constant value 35.5
213      !!
214      !! References :  Philander ???
215      !!----------------------------------------------------------------------
216      INTEGER  :: ji, jj, jk
217      REAL(wp) ::   zsal = 35.50
218      INTEGER(KIND=jpim), PARAMETER :: zhook_in = 0
219      INTEGER(KIND=jpim), PARAMETER :: zhook_out = 1
220      REAL(KIND=jprb)               :: zhook_handle
221
222      CHARACTER(LEN=*), PARAMETER :: RoutineName='ISTATE_T_S'
223
224      IF (lhook) CALL dr_hook(RoutineName,zhook_in,zhook_handle)
225
226      !!----------------------------------------------------------------------
227      !
228      IF(lwp) WRITE(numout,*)
229      IF(lwp) WRITE(numout,*) 'istate_t_s : Philander s initial temperature profile'
230      IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~   and constant salinity (',zsal,' psu)'
231      !
232      DO jk = 1, jpk
233         tsn(:,:,jk,jp_tem) = (  ( ( 7.5 - 0. * ABS( gphit(:,:) )/30. ) * ( 1.-TANH((fsdept(:,:,jk)-80.)/30.) )   &
234            &                + 10. * ( 5000. - fsdept(:,:,jk) ) /5000.)  ) * tmask(:,:,jk)
235         tsb(:,:,jk,jp_tem) = tsn(:,:,jk,jp_tem)
236      END DO
237      tsn(:,:,:,jp_sal) = zsal * tmask(:,:,:)
238      tsb(:,:,:,jp_sal) = tsn(:,:,:,jp_sal)
239      !
240      IF (lhook) CALL dr_hook(RoutineName,zhook_out,zhook_handle)
241   END SUBROUTINE istate_t_s
242
243
244   SUBROUTINE istate_eel
245      !!----------------------------------------------------------------------
246      !!                   ***  ROUTINE istate_eel  ***
247      !!
248      !! ** Purpose :   Initialization of the dynamics and tracers for EEL R5
249      !!      configuration (channel with or without a topographic bump)
250      !!
251      !! ** Method  : - set temprature field
252      !!              - set salinity field
253      !!              - set velocity field including horizontal divergence
254      !!                and relative vorticity fields
255      !!----------------------------------------------------------------------
256      USE divcur     ! hor. divergence & rel. vorticity      (div_cur routine)
257      USE iom
258      !
259      INTEGER  ::   inum              ! temporary logical unit
260      INTEGER  ::   ji, jj, jk        ! dummy loop indices
261      INTEGER  ::   ijloc
262      REAL(wp) ::   zh1, zh2, zslope, zcst, zfcor   ! temporary scalars
263      REAL(wp) ::   zt1  = 15._wp                   ! surface temperature value (EEL R5)
264      REAL(wp) ::   zt2  =  5._wp                   ! bottom  temperature value (EEL R5)
265      REAL(wp) ::   zsal = 35.0_wp                  ! constant salinity (EEL R2, R5 and R6)
266      REAL(wp) ::   zueel = 0.1_wp                  ! constant uniform zonal velocity (EEL R5)
267      REAL(wp), DIMENSION(jpiglo,jpjglo) ::   zssh  ! initial ssh over the global domain
268      INTEGER(KIND=jpim), PARAMETER :: zhook_in = 0
269      INTEGER(KIND=jpim), PARAMETER :: zhook_out = 1
270      REAL(KIND=jprb)               :: zhook_handle
271
272      CHARACTER(LEN=*), PARAMETER :: RoutineName='ISTATE_EEL'
273
274      IF (lhook) CALL dr_hook(RoutineName,zhook_in,zhook_handle)
275
276      !!----------------------------------------------------------------------
277      !
278      SELECT CASE ( jp_cfg ) 
279         !                                              ! ====================
280         CASE ( 5 )                                     ! EEL R5 configuration
281            !                                           ! ====================
282            !
283            ! set temperature field with a linear profile
284            ! -------------------------------------------
285            IF(lwp) WRITE(numout,*)
286            IF(lwp) WRITE(numout,*) 'istate_eel : EEL R5: linear temperature profile'
287            IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~'
288            !
289            zh1 = gdept_1d(  1  )
290            zh2 = gdept_1d(jpkm1)
291            !
292            zslope = ( zt1 - zt2 ) / ( zh1 - zh2 )
293            zcst   = ( zt1 * ( zh1 - zh2) - ( zt1 - zt2 ) * zh1 ) / ( zh1 - zh2 )
294            !
295            DO jk = 1, jpk
296               tsn(:,:,jk,jp_tem) = ( zt2 + zt1 * exp( - fsdept(:,:,jk) / 1000 ) ) * tmask(:,:,jk)
297               tsb(:,:,jk,jp_tem) = tsn(:,:,jk,jp_tem)
298            END DO
299            !
300            IF(lwp) CALL prizre( tsn(:,:,:,jp_tem), jpi   , jpj   , jpk   , jpj/2 ,   &
301               &                             1     , jpi   , 5     , 1     , jpk   ,   &
302               &                             1     , 1.    , numout                  )
303            !
304            ! set salinity field to a constant value
305            ! --------------------------------------
306            IF(lwp) WRITE(numout,*)
307            IF(lwp) WRITE(numout,*) 'istate_eel : EEL R5: constant salinity field, S = ', zsal
308            IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~'
309            !
310            tsn(:,:,:,jp_sal) = zsal * tmask(:,:,:)
311            tsb(:,:,:,jp_sal) = tsn(:,:,:,jp_sal)
312            !
313            ! set the dynamics: U,V, hdiv, rot (and ssh if necessary)
314            ! ----------------
315            ! Start EEL5 configuration with barotropic geostrophic velocities
316            ! according the sshb and sshn SSH imposed.
317            ! we assume a uniform grid (hence the use of e1t(1,1) for delta_y)
318            ! we use the Coriolis frequency at mid-channel.   
319            ub(:,:,:) = zueel * umask(:,:,:)
320            un(:,:,:) = ub(:,:,:)
321            ijloc = mj0(INT(jpjglo-1)/2)
322            zfcor = ff(1,ijloc)
323            !
324            DO jj = 1, jpjglo
325               zssh(:,jj) = - (FLOAT(jj)- FLOAT(jpjglo-1)/2.)*zueel*e1t(1,1)*zfcor/grav 
326            END DO
327            !
328            IF(lwp) THEN
329               WRITE(numout,*) ' Uniform zonal velocity for EEL R5:',zueel
330               WRITE(numout,*) ' Geostrophic SSH profile as a function of y:'
331               WRITE(numout,'(12(1x,f6.2))') zssh(1,:)
332            ENDIF
333            !
334            DO jj = 1, nlcj
335               DO ji = 1, nlci
336                  sshb(ji,jj) = zssh( mig(ji) , mjg(jj) ) * tmask(ji,jj,1)
337               END DO
338            END DO
339            sshb(nlci+1:jpi,      :   ) = 0.e0      ! set to zero extra mpp columns
340            sshb(      :   ,nlcj+1:jpj) = 0.e0      ! set to zero extra mpp rows
341            !
342            sshn(:,:) = sshb(:,:)                   ! set now ssh to the before value
343            !
344            IF( nn_rstssh /= 0 ) THEN 
345               nn_rstssh = 0                        ! hand-made initilization of ssh
346               CALL ctl_warn( 'istate_eel: force nn_rstssh = 0' )
347            ENDIF
348            !
349            CALL div_cur( nit000 )                  ! horizontal divergence and relative vorticity (curl)
350            ! N.B. the vertical velocity will be computed from the horizontal divergence field
351            ! in istate by a call to wzv routine
352
353
354            !                                     ! ==========================
355         CASE ( 2 , 6 )                           ! EEL R2 or R6 configuration
356            !                                     ! ==========================
357            !
358            ! set temperature field with a NetCDF file
359            ! ----------------------------------------
360            IF(lwp) WRITE(numout,*)
361            IF(lwp) WRITE(numout,*) 'istate_eel : EEL R2 or R6: read initial temperature in a NetCDF file'
362            IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~'
363            !
364            CALL iom_open ( 'eel.initemp', inum )
365            CALL iom_get ( inum, jpdom_data, 'initemp', tsb(:,:,:,jp_tem) ) ! read before temprature (tb)
366            CALL iom_close( inum )
367            !
368            tsn(:,:,:,jp_tem) = tsb(:,:,:,jp_tem)                            ! set nox temperature to tb
369            !
370            IF(lwp) CALL prizre( tsn(:,:,:,jp_tem), jpi   , jpj   , jpk   , jpj/2 ,   &
371               &                            1     , jpi   , 5     , 1     , jpk   ,   &
372               &                            1     , 1.    , numout                  )
373            !
374            ! set salinity field to a constant value
375            ! --------------------------------------
376            IF(lwp) WRITE(numout,*)
377            IF(lwp) WRITE(numout,*) 'istate_eel : EEL R5: constant salinity field, S = ', zsal
378            IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~'
379            !
380            tsn(:,:,:,jp_sal) = zsal * tmask(:,:,:)
381            tsb(:,:,:,jp_sal) = tsn(:,:,:,jp_sal)
382            !
383            !                                    ! ===========================
384         CASE DEFAULT                            ! NONE existing configuration
385            !                                    ! ===========================
386            WRITE(ctmp1,*) 'EEL with a ', jp_cfg,' km resolution is not coded'
387            CALL ctl_stop( ctmp1 )
388            !
389      END SELECT
390      !
391      IF (lhook) CALL dr_hook(RoutineName,zhook_out,zhook_handle)
392   END SUBROUTINE istate_eel
393
394
395   SUBROUTINE istate_gyre
396      !!----------------------------------------------------------------------
397      !!                   ***  ROUTINE istate_gyre  ***
398      !!
399      !! ** Purpose :   Initialization of the dynamics and tracers for GYRE
400      !!      configuration (double gyre with rotated domain)
401      !!
402      !! ** Method  : - set temprature field
403      !!              - set salinity field
404      !!----------------------------------------------------------------------
405      INTEGER :: ji, jj, jk  ! dummy loop indices
406      INTEGER            ::   inum          ! temporary logical unit
407      INTEGER, PARAMETER ::   ntsinit = 0   ! (0/1) (analytical/input data files) T&S initialization
408      INTEGER(KIND=jpim), PARAMETER :: zhook_in = 0
409      INTEGER(KIND=jpim), PARAMETER :: zhook_out = 1
410      REAL(KIND=jprb)               :: zhook_handle
411
412      CHARACTER(LEN=*), PARAMETER :: RoutineName='ISTATE_GYRE'
413
414      IF (lhook) CALL dr_hook(RoutineName,zhook_in,zhook_handle)
415
416      !!----------------------------------------------------------------------
417      !
418      SELECT CASE ( ntsinit)
419      !
420      CASE ( 0 )                  ! analytical T/S profil deduced from LEVITUS
421         IF(lwp) WRITE(numout,*)
422         IF(lwp) WRITE(numout,*) 'istate_gyre : initial analytical T and S profil deduced from LEVITUS '
423         IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~'
424         !
425         DO jk = 1, jpk
426            DO jj = 1, jpj
427               DO ji = 1, jpi
428                  tsn(ji,jj,jk,jp_tem) = (  16. - 12. * TANH( (fsdept(ji,jj,jk) - 400) / 700 )         )   &
429                       &           * (-TANH( (500-fsdept(ji,jj,jk)) / 150 ) + 1) / 2               &
430                       &       + (      15. * ( 1. - TANH( (fsdept(ji,jj,jk)-50.) / 1500.) )       &
431                       &                - 1.4 * TANH((fsdept(ji,jj,jk)-100.) / 100.)               &   
432                       &                + 7.  * (1500. - fsdept(ji,jj,jk)) / 1500.             )   & 
433                       &           * (-TANH( (fsdept(ji,jj,jk) - 500) / 150) + 1) / 2
434                  tsn(ji,jj,jk,jp_tem) = tsn(ji,jj,jk,jp_tem) * tmask(ji,jj,jk)
435                  tsb(ji,jj,jk,jp_tem) = tsn(ji,jj,jk,jp_tem)
436
437                  tsn(ji,jj,jk,jp_sal) =  (  36.25 - 1.13 * TANH( (fsdept(ji,jj,jk) - 305) / 460 )  )  &
438                     &              * (-TANH((500 - fsdept(ji,jj,jk)) / 150) + 1) / 2          &
439                     &          + (  35.55 + 1.25 * (5000. - fsdept(ji,jj,jk)) / 5000.         &
440                     &                - 1.62 * TANH( (fsdept(ji,jj,jk) - 60.  ) / 650. )       &
441                     &                + 0.2  * TANH( (fsdept(ji,jj,jk) - 35.  ) / 100. )       &
442                     &                + 0.2  * TANH( (fsdept(ji,jj,jk) - 1000.) / 5000.)    )  &
443                     &              * (-TANH((fsdept(ji,jj,jk) - 500) / 150) + 1) / 2 
444                  tsn(ji,jj,jk,jp_sal) = tsn(ji,jj,jk,jp_sal) * tmask(ji,jj,jk)
445                  tsb(ji,jj,jk,jp_sal) = tsn(ji,jj,jk,jp_sal)
446               END DO
447            END DO
448         END DO
449         !
450      CASE ( 1 )                  ! T/S data fields read in dta_tem.nc/data_sal.nc files
451         IF(lwp) WRITE(numout,*)
452         IF(lwp) WRITE(numout,*) 'istate_gyre : initial T and S read from dta_tem.nc/data_sal.nc files'
453         IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~'
454         IF(lwp) WRITE(numout,*) '              NetCDF FORMAT'
455
456         ! Read temperature field
457         ! ----------------------
458         CALL iom_open ( 'data_tem', inum )
459         CALL iom_get ( inum, jpdom_data, 'votemper', tsn(:,:,:,jp_tem) ) 
460         CALL iom_close( inum )
461
462         tsn(:,:,:,jp_tem) = tsn(:,:,:,jp_tem) * tmask(:,:,:) 
463         tsb(:,:,:,jp_tem) = tsn(:,:,:,jp_tem)
464
465         ! Read salinity field
466         ! -------------------
467         CALL iom_open ( 'data_sal', inum )
468         CALL iom_get ( inum, jpdom_data, 'vosaline', tsn(:,:,:,jp_sal) ) 
469         CALL iom_close( inum )
470
471         tsn(:,:,:,jp_sal) = tsn(:,:,:,jp_sal) * tmask(:,:,:) 
472         tsb(:,:,:,jp_sal) = tsn(:,:,:,jp_sal)
473         !
474      END SELECT
475      !
476      IF(lwp) THEN
477         WRITE(numout,*)
478         WRITE(numout,*) '              Initial temperature and salinity profiles:'
479         WRITE(numout, "(9x,' level   gdept_1d   temperature   salinity   ')" )
480         WRITE(numout, "(10x, i4, 3f10.2)" ) ( jk, gdept_1d(jk), tsn(2,2,jk,jp_tem), tsn(2,2,jk,jp_sal), jk = 1, jpk )
481      ENDIF
482      !
483      IF (lhook) CALL dr_hook(RoutineName,zhook_out,zhook_handle)
484   END SUBROUTINE istate_gyre
485
486
487   SUBROUTINE istate_uvg
488      !!----------------------------------------------------------------------
489      !!                  ***  ROUTINE istate_uvg  ***
490      !!
491      !! ** Purpose :   Compute the geostrophic velocities from (tn,sn) fields
492      !!
493      !! ** Method  :   Using the hydrostatic hypothesis the now hydrostatic
494      !!      pressure is computed by integrating the in-situ density from the
495      !!      surface to the bottom.
496      !!                 p=integral [ rau*g dz ]
497      !!----------------------------------------------------------------------
498      USE dynspg          ! surface pressure gradient             (dyn_spg routine)
499      USE divcur          ! hor. divergence & rel. vorticity      (div_cur routine)
500      USE lbclnk          ! ocean lateral boundary condition (or mpp link)
501      !
502      INTEGER ::   ji, jj, jk        ! dummy loop indices
503      INTEGER ::   indic             ! ???
504      REAL(wp) ::   zmsv, zphv, zmsu, zphu, zalfg     ! temporary scalars
505      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:,:) :: zprn
506      INTEGER(KIND=jpim), PARAMETER :: zhook_in = 0
507      INTEGER(KIND=jpim), PARAMETER :: zhook_out = 1
508      REAL(KIND=jprb)               :: zhook_handle
509
510      CHARACTER(LEN=*), PARAMETER :: RoutineName='ISTATE_UVG'
511
512      IF (lhook) CALL dr_hook(RoutineName,zhook_in,zhook_handle)
513
514      !!----------------------------------------------------------------------
515      !
516      CALL wrk_alloc( jpi, jpj, jpk, zprn)
517      !
518      IF(lwp) WRITE(numout,*) 
519      IF(lwp) WRITE(numout,*) 'istate_uvg : Start from Geostrophy'
520      IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~'
521
522      ! Compute the now hydrostatic pressure
523      ! ------------------------------------
524
525      zalfg = 0.5 * grav * rau0
526     
527      zprn(:,:,1) = zalfg * fse3w(:,:,1) * ( 1 + rhd(:,:,1) )       ! Surface value
528
529      DO jk = 2, jpkm1                                              ! Vertical integration from the surface
530         zprn(:,:,jk) = zprn(:,:,jk-1)   &
531            &         + zalfg * fse3w(:,:,jk) * ( 2. + rhd(:,:,jk) + rhd(:,:,jk-1) )
532      END DO 
533
534      ! Compute geostrophic balance
535      ! ---------------------------
536      DO jk = 1, jpkm1
537         DO jj = 2, jpjm1
538            DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vertor opt.
539               zmsv = 1. / MAX(  umask(ji-1,jj+1,jk) + umask(ji  ,jj+1,jk)   &
540                               + umask(ji-1,jj  ,jk) + umask(ji  ,jj  ,jk) , 1.  )
541               zphv = ( zprn(ji  ,jj+1,jk) - zprn(ji-1,jj+1,jk) ) * umask(ji-1,jj+1,jk) / e1u(ji-1,jj+1)   &
542                    + ( zprn(ji+1,jj+1,jk) - zprn(ji  ,jj+1,jk) ) * umask(ji  ,jj+1,jk) / e1u(ji  ,jj+1)   &
543                    + ( zprn(ji  ,jj  ,jk) - zprn(ji-1,jj  ,jk) ) * umask(ji-1,jj  ,jk) / e1u(ji-1,jj  )   &
544                    + ( zprn(ji+1,jj  ,jk) - zprn(ji  ,jj  ,jk) ) * umask(ji  ,jj  ,jk) / e1u(ji  ,jj  )
545               zphv = 1. / rau0 * zphv * zmsv * vmask(ji,jj,jk)
546
547               zmsu = 1. / MAX(  vmask(ji+1,jj  ,jk) + vmask(ji  ,jj  ,jk)   &
548                               + vmask(ji+1,jj-1,jk) + vmask(ji  ,jj-1,jk) , 1.  )
549               zphu = ( zprn(ji+1,jj+1,jk) - zprn(ji+1,jj  ,jk) ) * vmask(ji+1,jj  ,jk) / e2v(ji+1,jj  )   &
550                    + ( zprn(ji  ,jj+1,jk) - zprn(ji  ,jj  ,jk) ) * vmask(ji  ,jj  ,jk) / e2v(ji  ,jj  )   &
551                    + ( zprn(ji+1,jj  ,jk) - zprn(ji+1,jj-1,jk) ) * vmask(ji+1,jj-1,jk) / e2v(ji+1,jj-1)   &
552                    + ( zprn(ji  ,jj  ,jk) - zprn(ji  ,jj-1,jk) ) * vmask(ji  ,jj-1,jk) / e2v(ji  ,jj-1)
553               zphu = 1. / rau0 * zphu * zmsu * umask(ji,jj,jk)
554
555               ! Compute the geostrophic velocities
556               un(ji,jj,jk) = -2. * zphu / ( ff(ji,jj) + ff(ji  ,jj-1) )
557               vn(ji,jj,jk) =  2. * zphv / ( ff(ji,jj) + ff(ji-1,jj  ) )
558            END DO
559         END DO
560      END DO
561
562      IF(lwp) WRITE(numout,*) '         we force to zero bottom velocity'
563
564      ! Susbtract the bottom velocity (level jpk-1 for flat bottom case)
565      ! to have a zero bottom velocity
566
567      DO jk = 1, jpkm1
568         un(:,:,jk) = ( un(:,:,jk) - un(:,:,jpkm1) ) * umask(:,:,jk)
569         vn(:,:,jk) = ( vn(:,:,jk) - vn(:,:,jpkm1) ) * vmask(:,:,jk)
570      END DO
571
572      CALL lbc_lnk( un, 'U', -1. )
573      CALL lbc_lnk( vn, 'V', -1. )
574     
575      ub(:,:,:) = un(:,:,:)
576      vb(:,:,:) = vn(:,:,:)
577     
578      ! WARNING !!!!!
579      ! after initializing u and v, we need to calculate the initial streamfunction bsf.
580      ! Otherwise, only the trend will be computed and the model will blow up (inconsistency).
581      ! to do that, we call dyn_spg with a special trick:
582      ! we fill ua and va with the velocities divided by dt, and the streamfunction will be brought to the
583      ! right value assuming the velocities have been set up in one time step.
584      ! we then set bsfd to zero (first guess for next step is d(psi)/dt = 0.)
585      !  sets up s false trend to calculate the barotropic streamfunction.
586
587      ua(:,:,:) = ub(:,:,:) / rdt
588      va(:,:,:) = vb(:,:,:) / rdt
589
590      ! calls dyn_spg. we assume euler time step, starting from rest.
591      indic = 0
592      CALL dyn_spg( nit000, indic )       ! surface pressure gradient
593
594      ! the new velocity is ua*rdt
595
596      CALL lbc_lnk( ua, 'U', -1. )
597      CALL lbc_lnk( va, 'V', -1. )
598
599      ub(:,:,:) = ua(:,:,:) * rdt
600      vb(:,:,:) = va(:,:,:) * rdt
601      ua(:,:,:) = 0.e0
602      va(:,:,:) = 0.e0
603      un(:,:,:) = ub(:,:,:)
604      vn(:,:,:) = vb(:,:,:)
605       
606      ! Compute the divergence and curl
607
608      CALL div_cur( nit000 )            ! now horizontal divergence and curl
609
610      hdivb(:,:,:) = hdivn(:,:,:)       ! set the before to the now value
611      rotb (:,:,:) = rotn (:,:,:)       ! set the before to the now value
612      !
613      CALL wrk_dealloc( jpi, jpj, jpk, zprn)
614      !
615      IF (lhook) CALL dr_hook(RoutineName,zhook_out,zhook_handle)
616   END SUBROUTINE istate_uvg
617
618   !!=====================================================================
619END MODULE istate
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.