source: branches/UKMO/r6232_collate_bgc_diagnostics/NEMOGCM/NEMO/OPA_SRC/DYN/dynkeg.F90 @ 11134

Last change on this file since 11134 was 11134, checked in by jcastill, 18 months ago

Full set of changes as in the original branch

File size: 9.1 KB
Line 
1MODULE dynkeg
2   !!======================================================================
3   !!                       ***  MODULE  dynkeg  ***
4   !! Ocean dynamics:  kinetic energy gradient trend
5   !!======================================================================
6   !! History :  1.0  !  1987-09  (P. Andrich, M.-A. Foujols)  Original code
7   !!            7.0  !  1997-05  (G. Madec)  Split dynber into dynkeg and dynhpg
8   !!  NEMO      1.0  !  2002-07  (G. Madec)  F90: Free form and module
9   !!            3.6  !  2015-05  (N. Ducousso, G. Madec)  add Hollingsworth scheme as an option
10   !!----------------------------------------------------------------------
11   
12   !!----------------------------------------------------------------------
13   !!   dyn_keg      : update the momentum trend with the horizontal tke
14   !!----------------------------------------------------------------------
15   USE oce             ! ocean dynamics and tracers
16   USE dom_oce         ! ocean space and time domain
17   USE trd_oce         ! trends: ocean variables
18   USE trddyn          ! trend manager: dynamics
19   !
20   USE in_out_manager  ! I/O manager
21   USE lbclnk          ! ocean lateral boundary conditions (or mpp link)
22   USE lib_mpp         ! MPP library
23   USE prtctl          ! Print control
24   USE wrk_nemo        ! Memory Allocation
25   USE timing          ! Timing
26#if defined key_bdy 
27   USE bdy_oce         ! ocean open boundary conditions
28#endif
29
30   IMPLICIT NONE
31   PRIVATE
32
33   PUBLIC   dyn_keg    ! routine called by step module
34   
35   INTEGER, PARAMETER, PUBLIC  ::   nkeg_C2  = 0   !: 2nd order centered scheme (standard scheme)
36   INTEGER, PARAMETER, PUBLIC  ::   nkeg_HW  = 1   !: Hollingsworth et al., QJRMS, 1983
37   !
38   REAL(wp) ::   r1_48 = 1._wp / 48._wp   !: =1/(4*2*6)
39   
40   !! * Substitutions
41#  include "vectopt_loop_substitute.h90"
42   !!----------------------------------------------------------------------
43   !! NEMO/OPA 3.6 , NEMO Consortium (2015)
44   !! $Id$
45   !! Software governed by the CeCILL licence     (NEMOGCM/NEMO_CeCILL.txt)
46   !!----------------------------------------------------------------------
47CONTAINS
48
49   SUBROUTINE dyn_keg( kt, kscheme )
50      !!----------------------------------------------------------------------
51      !!                  ***  ROUTINE dyn_keg  ***
52      !!
53      !! ** Purpose :   Compute the now momentum trend due to the horizontal
54      !!      gradient of the horizontal kinetic energy and add it to the
55      !!      general momentum trend.
56      !!
57      !! ** Method  : * kscheme = nkeg_C2 : 2nd order centered scheme that
58      !!      conserve kinetic energy. Compute the now horizontal kinetic energy
59      !!         zhke = 1/2 [ mi-1( un^2 ) + mj-1( vn^2 ) ]
60      !!              * kscheme = nkeg_HW : Hollingsworth correction following
61      !!      Arakawa (2001). The now horizontal kinetic energy is given by:
62      !!         zhke = 1/6 [ mi-1(  2 * un^2 + ((un(j+1)+un(j-1))/2)^2  )
63      !!                    + mj-1(  2 * vn^2 + ((vn(i+1)+vn(i-1))/2)^2  ) ]
64      !!     
65      !!      Take its horizontal gradient and add it to the general momentum
66      !!      trend (ua,va).
67      !!         ua = ua - 1/e1u di[ zhke ]
68      !!         va = va - 1/e2v dj[ zhke ]
69      !!
70      !! ** Action : - Update the (ua, va) with the hor. ke gradient trend
71      !!             - send this trends to trd_dyn (l_trddyn=T) for post-processing
72      !!
73      !! ** References : Arakawa, A., International Geophysics 2001.
74      !!                 Hollingsworth et al., Quart. J. Roy. Meteor. Soc., 1983.
75      !!----------------------------------------------------------------------
76      INTEGER, INTENT( in ) ::   kt        ! ocean time-step index
77      INTEGER, INTENT( in ) ::   kscheme   ! =0/1   type of KEG scheme
78      !
79      INTEGER  ::   ji, jj, jk   ! dummy loop indices
80      REAL(wp) ::   zu, zv       ! temporary scalars
81      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:,:) :: zhke
82      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:,:) :: ztrdu, ztrdv 
83#if defined key_bdy 
84      INTEGER  ::   jb                 ! dummy loop indices
85      INTEGER  ::   ii, ij, igrd, ib_bdy   ! local integers
86      INTEGER  ::   fu, fv 
87#endif 
88      !!----------------------------------------------------------------------
89      !
90      IF( nn_timing == 1 )   CALL timing_start('dyn_keg')
91      !
92      CALL wrk_alloc( jpi,jpj,jpk,   zhke )
93      !
94      IF( kt == nit000 ) THEN
95         IF(lwp) WRITE(numout,*)
96         IF(lwp) WRITE(numout,*) 'dyn_keg : kinetic energy gradient trend, scheme number=', kscheme
97         IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~~~~'
98      ENDIF
99
100      IF( l_trddyn ) THEN           ! Save ua and va trends
101         CALL wrk_alloc( jpi,jpj,jpk,   ztrdu, ztrdv )
102         ztrdu(:,:,:) = ua(:,:,:) 
103         ztrdv(:,:,:) = va(:,:,:) 
104      ENDIF
105     
106      zhke(:,:,jpk) = 0._wp
107
108#if defined key_bdy 
109      ! Maria Luneva & Fred Wobus: July-2016
110      ! compensate for lack of turbulent kinetic energy on liquid bdy points
111      DO ib_bdy = 1, nb_bdy 
112         IF( cn_dyn3d(ib_bdy) /= 'none' ) THEN
113            igrd = 2           ! Copying normal velocity into points outside bdy
114            DO jb = 1, idx_bdy(ib_bdy)%nblenrim(igrd) 
115               DO jk = 1, jpkm1 
116                  ii   = idx_bdy(ib_bdy)%nbi(jb,igrd) 
117                  ij   = idx_bdy(ib_bdy)%nbj(jb,igrd) 
118                  fu   = NINT( idx_bdy(ib_bdy)%flagu(jb,igrd) ) 
119                  un(ii-fu,ij,jk) = un(ii,ij,jk) * umask(ii,ij,jk) 
120               END DO
121            END DO 
122            !
123            igrd = 3           ! Copying normal velocity into points outside bdy
124            DO jb = 1, idx_bdy(ib_bdy)%nblenrim(igrd) 
125               DO jk = 1, jpkm1 
126                  ii   = idx_bdy(ib_bdy)%nbi(jb,igrd) 
127                  ij   = idx_bdy(ib_bdy)%nbj(jb,igrd) 
128                  fv   = NINT( idx_bdy(ib_bdy)%flagv(jb,igrd) ) 
129                  vn(ii,ij-fv,jk) = vn(ii,ij,jk) * vmask(ii,ij,jk) 
130               END DO
131            END DO
132         ENDIF
133      ENDDO 
134#endif       
135
136      SELECT CASE ( kscheme )             !== Horizontal kinetic energy at T-point  ==!
137      !
138      CASE ( nkeg_C2 )                          !--  Standard scheme  --!
139         DO jk = 1, jpkm1
140            DO jj = 2, jpj
141               DO ji = fs_2, jpi   ! vector opt.
142                  zu =    un(ji-1,jj  ,jk) * un(ji-1,jj  ,jk)   &
143                     &  + un(ji  ,jj  ,jk) * un(ji  ,jj  ,jk)
144                  zv =    vn(ji  ,jj-1,jk) * vn(ji  ,jj-1,jk)   &
145                     &  + vn(ji  ,jj  ,jk) * vn(ji  ,jj  ,jk)
146                  zhke(ji,jj,jk) = 0.25_wp * ( zv + zu )
147               END DO 
148            END DO
149         END DO
150         !
151         CALL lbc_lnk( zhke, 'T', 1. )
152         !
153      CASE ( nkeg_HW )                          !--  Hollingsworth scheme  --!
154         DO jk = 1, jpkm1
155            DO jj = 2, jpjm1       
156               DO ji = fs_2, jpim1   ! vector opt.
157                  zu = 8._wp * ( un(ji-1,jj  ,jk) * un(ji-1,jj  ,jk)    &
158                     &         + un(ji  ,jj  ,jk) * un(ji  ,jj  ,jk) )  &
159                     &   +     ( un(ji-1,jj-1,jk) + un(ji-1,jj+1,jk) ) * ( un(ji-1,jj-1,jk) + un(ji-1,jj+1,jk) )   &
160                     &   +     ( un(ji  ,jj-1,jk) + un(ji  ,jj+1,jk) ) * ( un(ji  ,jj-1,jk) + un(ji  ,jj+1,jk) )
161                     !
162                  zv = 8._wp * ( vn(ji  ,jj-1,jk) * vn(ji  ,jj-1,jk)    &
163                     &         + vn(ji  ,jj  ,jk) * vn(ji  ,jj  ,jk) )  &
164                     &  +      ( vn(ji-1,jj-1,jk) + vn(ji+1,jj-1,jk) ) * ( vn(ji-1,jj-1,jk) + vn(ji+1,jj-1,jk) )   &
165                     &  +      ( vn(ji-1,jj  ,jk) + vn(ji+1,jj  ,jk) ) * ( vn(ji-1,jj  ,jk) + vn(ji+1,jj  ,jk) )
166                  zhke(ji,jj,jk) = r1_48 * ( zv + zu )
167               END DO 
168            END DO
169         END DO
170         CALL lbc_lnk( zhke, 'T', 1. )
171         !
172      END SELECT
173      !
174
175#if defined key_bdy 
176      ! restore velocity masks at points outside boundary
177      un(:,:,:) = un(:,:,:) * umask(:,:,:) 
178      vn(:,:,:) = vn(:,:,:) * vmask(:,:,:) 
179#endif 
180
181      DO jk = 1, jpkm1                    !==  grad( KE ) added to the general momentum trends  ==!
182         DO jj = 2, jpjm1
183            DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
184               ua(ji,jj,jk) = ua(ji,jj,jk) - ( zhke(ji+1,jj  ,jk) - zhke(ji,jj,jk) ) / e1u(ji,jj)
185               va(ji,jj,jk) = va(ji,jj,jk) - ( zhke(ji  ,jj+1,jk) - zhke(ji,jj,jk) ) / e2v(ji,jj)
186            END DO
187         END DO
188      END DO
189      !
190      IF( l_trddyn ) THEN                 ! save the Kinetic Energy trends for diagnostic
191         ztrdu(:,:,:) = ua(:,:,:) - ztrdu(:,:,:)
192         ztrdv(:,:,:) = va(:,:,:) - ztrdv(:,:,:)
193         CALL trd_dyn( ztrdu, ztrdv, jpdyn_keg, kt )
194         CALL wrk_dealloc( jpi,jpj,jpk,   ztrdu, ztrdv )
195      ENDIF
196      !
197      IF(ln_ctl)   CALL prt_ctl( tab3d_1=ua, clinfo1=' keg  - Ua: ', mask1=umask,   &
198         &                       tab3d_2=va, clinfo2=       ' Va: ', mask2=vmask, clinfo3='dyn' )
199      !
200      CALL wrk_dealloc( jpi,jpj,jpk,   zhke )
201      !
202      IF( nn_timing == 1 )   CALL timing_stop('dyn_keg')
203      !
204   END SUBROUTINE dyn_keg
205
206   !!======================================================================
207END MODULE dynkeg
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.