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dynzdf_exp.F90 in branches/UKMO/r8395_India_uncoupled/NEMOGCM/NEMO/OPA_SRC/DYN – NEMO

source: branches/UKMO/r8395_India_uncoupled/NEMOGCM/NEMO/OPA_SRC/DYN/dynzdf_exp.F90 @ 10684

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RevLine 
[3]1MODULE dynzdf_exp
2   !!==============================================================================
3   !!                     ***  MODULE  dynzdf_exp  ***
4   !! Ocean dynamics:  vertical component(s) of the momentum mixing trend
5   !!==============================================================================
[2528]6   !! History :  OPA  !  1990-10  (B. Blanke)  Original code
7   !!            8.0  !  1997-05  (G. Madec)  vertical component of isopycnal
[2715]8   !!   NEMO     0.5  !  2002-08  (G. Madec)  F90: Free form and module
[2528]9   !!            3.3  !  2010-04  (M. Leclair, G. Madec)  Forcing averaged over 2 time steps
[5930]10   !!            3.7  !  2015-11  (J. Chanut) output velocities instead of trends
[503]11   !!----------------------------------------------------------------------
[3]12
13   !!----------------------------------------------------------------------
[6140]14   !!   dyn_zdf_exp   : update the momentum trend with the vertical diffusion using a split-explicit scheme
15   !!                   and perform the Leap-Frog time integration.
[3]16   !!----------------------------------------------------------------------
[6140]17   USE oce            ! ocean dynamics and tracers
18   USE dom_oce        ! ocean space and time domain
19   USE phycst         ! physical constants
20   USE zdf_oce        ! ocean vertical physics
21   USE dynadv   , ONLY: ln_dynadv_vec ! Momentum advection form
22   USE sbc_oce        ! surface boundary condition: ocean
23   !
24   USE in_out_manager ! I/O manager
25   USE lib_mpp        ! MPP library
26   USE wrk_nemo       ! Memory Allocation
27   USE timing         ! Timing
[3]28
29   IMPLICIT NONE
30   PRIVATE
31
[2528]32   PUBLIC   dyn_zdf_exp   ! called by step.F90
[2715]33   
[3]34   !! * Substitutions
35#  include "vectopt_loop_substitute.h90"
36   !!----------------------------------------------------------------------
[6140]37   !! NEMO/OPA 3.7 , NEMO Consortium (2015)
[888]38   !! $Id$
[2715]39   !! Software governed by the CeCILL licence     (NEMOGCM/NEMO_CeCILL.txt)
[3]40   !!----------------------------------------------------------------------
41CONTAINS
42
[503]43   SUBROUTINE dyn_zdf_exp( kt, p2dt )
[3]44      !!----------------------------------------------------------------------
45      !!                  ***  ROUTINE dyn_zdf_exp  ***
46      !!                   
47      !! ** Purpose :   Compute the trend due to the vert. momentum diffusion
[6140]48      !!              and perform the Leap-Frog time stepping.
[3]49      !!
[6140]50      !! ** Method  : - Split-explicit forward time stepping.
51      !!      The vertical mixing of momentum is given by:
[3]52      !!         diffu = dz( avmu dz(u) ) = 1/e3u dk+1( avmu/e3uw dk(ub) )
[2528]53      !!      Surface boundary conditions: wind stress input (averaged over kt-1/2 & kt+1/2)
[3]54      !!      Bottom boundary conditions : bottom stress (cf zdfbfr.F90)
55      !!      Add this trend to the general trend ua :
56      !!         ua = ua + dz( avmu dz(u) )
[6140]57      !!              - Leap-Frog time stepping (Asselin filter will be applied in dyn_nxt)
58      !!         ua =         ub + 2*dt *       ua             vector form or linear free surf.
59      !!         ua = ( e3u_b*ub + 2*dt * e3u_n*ua ) / e3u_a   otherwise
[3]60      !!
[6140]61      !! ** Action : - (ua,va) after velocity
[3]62      !!---------------------------------------------------------------------
[2528]63      INTEGER , INTENT(in) ::   kt     ! ocean time-step index
64      REAL(wp), INTENT(in) ::   p2dt   ! time-step
[2715]65      !
[6140]66      INTEGER  ::   ji, jj, jk, jl     ! dummy loop indices
[3625]67      REAL(wp) ::   zlavmr, zua, zva   ! local scalars
[3294]68      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:,:) ::  zwx, zwy, zwz, zww
[3]69      !!----------------------------------------------------------------------
[3294]70      !
[6140]71      IF( nn_timing == 1 )   CALL timing_start('dyn_zdf_exp')
[3294]72      !
[6140]73      CALL wrk_alloc( jpi,jpj,jpk,   zwx, zwy, zwz, zww ) 
[3294]74      !
[2715]75      IF( kt == nit000 .AND. lwp ) THEN
76         WRITE(numout,*)
77         WRITE(numout,*) 'dyn_zdf_exp : vertical momentum diffusion - explicit operator'
78         WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~ '
79      ENDIF
[6140]80      !
81      !                 !==  vertical mixing trend  ==!
82      !
[2528]83      zlavmr = 1. / REAL( nn_zdfexp )
[6140]84      !
85      DO jj = 2, jpjm1           ! Surface boundary condition
[2715]86         DO ji = 2, jpim1
[3625]87            zwy(ji,jj,1) = ( utau_b(ji,jj) + utau(ji,jj) ) * r1_rau0
88            zww(ji,jj,1) = ( vtau_b(ji,jj) + vtau(ji,jj) ) * r1_rau0
[3]89         END DO 
[2715]90      END DO 
[6140]91      DO jk = 1, jpk             ! Initialization of x, z and contingently trends array
[2715]92         DO jj = 2, jpjm1 
[3]93            DO ji = 2, jpim1
[2715]94               zwx(ji,jj,jk) = ub(ji,jj,jk)
95               zwz(ji,jj,jk) = vb(ji,jj,jk)
[3]96            END DO 
97         END DO 
[2715]98      END DO 
99      !
[6140]100      DO jl = 1, nn_zdfexp       ! Time splitting loop
[2528]101         !
[6140]102         DO jk = 2, jpk                ! First vertical derivative
[2715]103            DO jj = 2, jpjm1 
[3]104               DO ji = 2, jpim1
[6140]105                  zwy(ji,jj,jk) = avmu(ji,jj,jk) * ( zwx(ji,jj,jk-1) - zwx(ji,jj,jk) ) / e3uw_n(ji,jj,jk) 
106                  zww(ji,jj,jk) = avmv(ji,jj,jk) * ( zwz(ji,jj,jk-1) - zwz(ji,jj,jk) ) / e3vw_n(ji,jj,jk)
[3]107               END DO 
108            END DO 
[2715]109         END DO 
[6140]110         DO jk = 1, jpkm1              ! Second vertical derivative and trend estimation at kt+l*rdt/nn_zdfexp
[2715]111            DO jj = 2, jpjm1 
[3]112               DO ji = 2, jpim1
[6140]113                  zua = zlavmr * ( zwy(ji,jj,jk) - zwy(ji,jj,jk+1) ) / e3u_n(ji,jj,jk)
114                  zva = zlavmr * ( zww(ji,jj,jk) - zww(ji,jj,jk+1) ) / e3v_n(ji,jj,jk)
[3]115                  ua(ji,jj,jk) = ua(ji,jj,jk) + zua
116                  va(ji,jj,jk) = va(ji,jj,jk) + zva
[2528]117                  !
[2715]118                  zwx(ji,jj,jk) = zwx(ji,jj,jk) + p2dt * zua * umask(ji,jj,jk)
119                  zwz(ji,jj,jk) = zwz(ji,jj,jk) + p2dt * zva * vmask(ji,jj,jk)
[3]120               END DO 
121            END DO 
122         END DO 
[6140]123      END DO                     ! End of time splitting
[2715]124      !
[6140]125      !
126      !                 !==  Leap-Frog time integration  ==!
127      !
128      IF( ln_dynadv_vec .OR. ln_linssh ) THEN   ! applied on velocity
[5930]129         DO jk = 1, jpkm1
130            ua(:,:,jk) = ( ub(:,:,jk) + p2dt * ua(:,:,jk) ) * umask(:,:,jk)
131            va(:,:,jk) = ( vb(:,:,jk) + p2dt * va(:,:,jk) ) * vmask(:,:,jk)
132         END DO
[6140]133      ELSE                                      ! applied on thickness weighted velocity
[5930]134         DO jk = 1, jpkm1
[6140]135            ua(:,:,jk) = (          e3u_b(:,:,jk) * ub(:,:,jk)    &
136               &           + p2dt * e3u_n(:,:,jk) * ua(:,:,jk)  ) / e3u_a(:,:,jk) * umask(:,:,jk)
137            va(:,:,jk) = (          e3v_b(:,:,jk) * vb(:,:,jk)    &
138               &           + p2dt * e3v_n(:,:,jk) * va(:,:,jk)  ) / e3v_a(:,:,jk) * vmask(:,:,jk)
[5930]139         END DO
140      ENDIF
141      !
[6140]142      CALL wrk_dealloc( jpi,jpj,jpk,   zwx, zwy, zwz, zww ) 
[2715]143      !
[6140]144      IF( nn_timing == 1 )   CALL timing_stop('dyn_zdf_exp')
[3294]145      !
[3]146   END SUBROUTINE dyn_zdf_exp
147
148   !!==============================================================================
149END MODULE dynzdf_exp
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.