New URL for NEMO forge!   http://forge.nemo-ocean.eu

Since March 2022 along with NEMO 4.2 release, the code development moved to a self-hosted GitLab.
This present forge is now archived and remained online for history.
step.F90 in branches/nemo_v3_3_beta/NEMOGCM/NEMO/OPA_SRC – NEMO

source: branches/nemo_v3_3_beta/NEMOGCM/NEMO/OPA_SRC/step.F90 @ 2305

Last change on this file since 2305 was 2305, checked in by davestorkey, 14 years ago

Updates to BDY - DOCTOR standards

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 16.2 KB
RevLine 
[3]1MODULE step
2   !!======================================================================
3   !!                       ***  MODULE step  ***
4   !! Time-stepping    : manager of the ocean, tracer and ice time stepping
5   !!======================================================================
[1438]6   !! History :  OPA  !  1991-03  (G. Madec)  Original code
[1492]7   !!             -   !  1991-11  (G. Madec)
8   !!             -   !  1992-06  (M. Imbard)  add a first output record
9   !!             -   !  1996-04  (G. Madec)  introduction of dynspg
10   !!             -   !  1996-04  (M.A. Foujols)  introduction of passive tracer
[1438]11   !!            8.0  !  1997-06  (G. Madec)  new architecture of call
12   !!            8.2  !  1997-06  (G. Madec, M. Imbard, G. Roullet)  free surface
13   !!             -   !  1999-02  (G. Madec, N. Grima)  hpg implicit
14   !!             -   !  2000-07  (J-M Molines, M. Imbard)  Open Bondary Conditions
15   !!   NEMO     1.0  !  2002-06  (G. Madec)  free form, suppress macro-tasking
16   !!             -   !  2004-08  (C. Talandier) New trends organization
[1492]17   !!             -   !  2005-01  (C. Ethe) Add the KPP closure scheme
18   !!             -   !  2005-11  (G. Madec)  Reorganisation of tra and dyn calls
19   !!             -   !  2006-01  (L. Debreu, C. Mazauric)  Agrif implementation
20   !!             -   !  2006-07  (S. Masson)  restart using iom
[1438]21   !!            3.2  !  2009-02  (G. Madec, R. Benshila)  reintroduicing z*-coordinate
[1533]22   !!             -   !  2009-06  (S. Masson, G. Madec)  TKE restart compatible with key_cpl
[2236]23   !!            3.3  !  2010-05  (K. Mogensen, A. Weaver, M. Martin, D. Lea) Assimilation interface
24   !!             -   !  2010-10  (C. Ethe, G. Madec) reorganisation of initialisation phase + merge TRC-TRA
[3]25   !!----------------------------------------------------------------------
[888]26
27   !!----------------------------------------------------------------------
[3]28   !!   stp            : OPA system time-stepping
29   !!----------------------------------------------------------------------
[2027]30   USE step_oce         ! time stepping definition modules
[2104]31#if defined key_top
32   USE trcstp          ! passive tracer time-stepping      (trc_stp routine)
33#endif
[3]34
[2239]35   USE zdfgls          ! generic length scale case
[2236]36   USE asminc          ! assimilation increments    (tra_asm_inc, dyn_asm_inc routines)
37   USE stpctl          ! time stepping control            (stp_ctl routine)
38   USE restart         ! ocean restart                    (rst_wri routine)
39   USE prtctl          ! Print control                    (prt_ctl routine)
40
41#if defined key_agrif
42   USE agrif_opa_sponge ! Momemtum and tracers sponges
43#endif
44
[3]45   IMPLICIT NONE
46   PRIVATE
47
[1492]48   PUBLIC   stp        ! called by opa.F90
[3]49
50   !! * Substitutions
51#  include "domzgr_substitute.h90"
52#  include "zdfddm_substitute.h90"
53   !!----------------------------------------------------------------------
[2287]54   !! NEMO/OPA 3.3 , NEMO Consortium (2010)
[888]55   !! $Id$
[2287]56   !! Software governed by the CeCILL licence (NEMOGCM/NEMO_CeCILL.txt)
[3]57   !!----------------------------------------------------------------------
58
59CONTAINS
60
[508]61#if defined key_agrif
62   SUBROUTINE stp( )
[1438]63      INTEGER             ::   kstp   ! ocean time-step index
[508]64#else
[467]65   SUBROUTINE stp( kstp )
[1438]66      INTEGER, INTENT(in) ::   kstp   ! ocean time-step index
[467]67#endif
68      !!----------------------------------------------------------------------
[3]69      !!                     ***  ROUTINE stp  ***
70      !!                     
71      !! ** Purpose : - Time stepping of OPA (momentum and active tracer eqs.)
72      !!              - Time stepping of LIM (dynamic and thermodynamic eqs.)
73      !!              - Tme stepping  of TRC (passive tracer eqs.)
74      !!
75      !! ** Method  : -1- Update forcings and data 
76      !!              -2- Update ocean physics
77      !!              -3- Compute the t and s trends
78      !!              -4- Update t and s
79      !!              -5- Compute the momentum trends
80      !!              -6- Update the horizontal velocity
81      !!              -7- Compute the diagnostics variables (rd,N2, div,cur,w)
82      !!              -8- Outputs and diagnostics
83      !!----------------------------------------------------------------------
[888]84      INTEGER ::   jk       ! dummy loop indice
[3]85      INTEGER ::   indic    ! error indicator if < 0
86      !! ---------------------------------------------------------------------
87
[392]88#if defined key_agrif
[389]89      kstp = nit000 + Agrif_Nb_Step()
[1953]90# if defined key_iomput
[2104]91      IF( Agrif_Nbstepint() == 0 )   CALL iom_swap
[1953]92# endif   
[389]93#endif   
[2104]94                             indic = 0                ! reset to no error condition
[2200]95      IF( kstp /= nit000 )   CALL day( kstp )         ! Calendar (day was already called at nit000 in day_init)
[2104]96                             CALL iom_setkt( kstp )   ! say to iom that we are at time step kstp
[508]97
[3]98      !>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>
[888]99      ! Update data, open boundaries, surface boundary condition (including sea-ice)
[3]100      !<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
101      IF( lk_dtatem  )   CALL dta_tem( kstp )         ! update 3D temperature data
[888]102      IF( lk_dtasal  )   CALL dta_sal( kstp )         ! update 3D salinity data
103                         CALL sbc    ( kstp )         ! Sea Boundary Condition (including sea-ice)
[35]104      IF( lk_obc     )   CALL obc_dta( kstp )         ! update dynamic and tracer data at open boundaries
[3]105      IF( lk_obc     )   CALL obc_rad( kstp )         ! compute phase velocities at open boundaries
[2305]106      IF( lk_bdy     )   CALL bdy_dta_frs( kstp )     ! update dynamic and tracer data for FRS conditions (BDY)
[911]107
[1438]108      !>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>
[1492]109      !  Ocean dynamics : ssh, wn, hdiv, rot                                 !
[1438]110      !<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
[1492]111                         CALL ssh_wzv( kstp )         ! after ssh & vertical velocity
[3]112
113      !>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>
[1492]114      ! Ocean physics update                (ua, va, ta, sa used as workspace)
[3]115      !<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
[2082]116                         CALL bn2( tsb, rn2b )        ! before Brunt-Vaisala frequency
117                         CALL bn2( tsn, rn2  )        ! now    Brunt-Vaisala frequency
[1492]118      !
119      !  VERTICAL PHYSICS   
[1662]120                         CALL zdf_bfr( kstp )         ! bottom friction
[1492]121      !                                               ! Vertical eddy viscosity and diffusivity coefficients
[1531]122      IF( lk_zdfric     )   CALL zdf_ric    ( kstp )  ! Richardson number dependent Kz
123      IF( lk_zdftke     )   CALL zdf_tke    ( kstp )  ! TKE closure scheme for Kz
[2236]124      IF( lk_zdfgls     )   CALL zdf_gls    ( kstp )  ! GLS closure scheme for Kz
[1531]125      IF( lk_zdfkpp     )   CALL zdf_kpp    ( kstp )  ! KPP closure scheme for Kz
126      IF( lk_zdfcst     )   THEN                      ! Constant Kz (reset avt, avm[uv] to the background value)
[1537]127         avt (:,:,:) = rn_avt0 * tmask(:,:,:)
128         avmu(:,:,:) = rn_avm0 * umask(:,:,:)
129         avmv(:,:,:) = rn_avm0 * vmask(:,:,:)
[677]130      ENDIF
[1492]131      IF( ln_rnf_mouth ) THEN                         ! increase diffusivity at rivers mouths
[1246]132         DO jk = 2, nkrnf   ;   avt(:,:,jk) = avt(:,:,jk) + 2.e0 * rn_avt_rnf * rnfmsk(:,:) * tmask(:,:,jk)   ;   END DO
[3]133      ENDIF
[1492]134      IF( ln_zdfevd  )   CALL zdf_evd( kstp )         ! enhanced vertical eddy diffusivity
[3]135
[1492]136      IF( lk_zdftmx  )   CALL zdf_tmx( kstp )         ! tidal vertical mixing
[3]137
[888]138      IF( lk_zdfddm .AND. .NOT. lk_zdfkpp )   &
[1492]139         &               CALL zdf_ddm( kstp )         ! double diffusive mixing
140                         CALL zdf_mxl( kstp )         ! mixed layer depth
[3]141
[1531]142                                                      ! write tke information in the restart file
143      IF( lrst_oce .AND. lk_zdftke )   CALL tke_rst( kstp, 'WRITE' )
[2236]144                                                      ! write gls information in the restart file
145      IF( lrst_oce .AND. lk_zdfgls )   CALL gls_rst( kstp, 'WRITE' )
[1492]146      !
147      !  LATERAL  PHYSICS
148      !
149      IF( lk_ldfslp ) THEN                            ! slope of lateral mixing
[2082]150                         CALL eos( tsb, rhd )                ! before in situ density
151         IF( ln_zps )    CALL zps_hde( kstp, jpts, tsb, gtsu, gtsv,  &    ! Partial steps: before horizontal gradient
152            &                                      rhd, gru , grv  )      ! of t, s, rd at the last ocean level
[2236]153         IF ( .NOT. ln_traldf_grif ) THEN
[1492]154                         CALL ldf_slp( kstp, rhd, rn2b )        ! before slope of the lateral mixing
[2236]155         ELSE
156                         CALL ldf_slp_grif( kstp )
157                         IF ( ln_dynldf_bilap .OR. ln_dynldf_iso ) CALL ldf_slp( kstp, rhd, rn2b )
[1481]158      ENDIF
[2236]159      ENDIF
[3]160#if defined key_traldf_c2d
[1492]161      IF( lk_traldf_eiv )   CALL ldf_eiv( kstp )      ! eddy induced velocity coefficient
[1239]162#  endif
[3]163
[1482]164      !>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>
[1492]165      ! diagnostics and outputs             (ua, va, ta, sa used as workspace)
[1482]166      !<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
[1492]167      IF( lk_floats  )   CALL flo_stp( kstp )         ! drifting Floats
168      IF( lk_diahth  )   CALL dia_hth( kstp )         ! Thermocline depth (20 degres isotherm depth)
169      IF( lk_diagap  )   CALL dia_gap( kstp )         ! basin averaged diagnostics
170      IF( lk_diahdy  )   CALL dia_hdy( kstp )         ! dynamical heigh diagnostics
171      IF( lk_diafwb  )   CALL dia_fwb( kstp )         ! Fresh water budget diagnostics
[2236]172      IF( lk_diaobs  )   CALL dia_obs( kstp )         ! obs-minus-model (assimilation) diagnostics
[1492]173      IF( ln_diaptr  )   CALL dia_ptr( kstp )         ! Poleward TRansports diagnostics
[1756]174      IF( lk_diaar5  )   CALL dia_ar5( kstp )         ! ar5 diag
[1635]175                         CALL dia_wri( kstp )         ! ocean model: outputs
[1482]176
[923]177#if defined key_top
[3]178      !>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>
179      ! Passive Tracer Model
180      !<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
[1492]181                         CALL trc_stp( kstp )         ! time-stepping
[3]182#endif
183
184      !>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>
[1492]185      ! Active tracers                              (ua, va used as workspace)
[3]186      !<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
[2082]187                             tsa(:,:,:,:) = 0.e0               ! set tracer trends to zero
[3]188
[2236]189      IF(  ln_asmiau .AND. &
190         & ln_trainc     )   CALL tra_asm_inc( kstp )       ! apply tracer assimilation increment
[467]191                             CALL tra_sbc    ( kstp )       ! surface boundary condition
192      IF( ln_traqsr      )   CALL tra_qsr    ( kstp )       ! penetrative solar radiation qsr
193      IF( lk_trabbc      )   CALL tra_bbc    ( kstp )       ! bottom heat flux
[2027]194      IF( lk_trabbl      )   CALL tra_bbl    ( kstp )       ! advective (and/or diffusive) bottom boundary layer scheme
[467]195      IF( lk_tradmp      )   CALL tra_dmp    ( kstp )       ! internal damping trends
196                             CALL tra_adv    ( kstp )       ! horizontal & vertical advection
197      IF( n_cla == 1     )   CALL tra_cla    ( kstp )       ! Cross Land Advection (Update Hor. advection)
198      IF( lk_zdfkpp )        CALL tra_kpp    ( kstp )       ! KPP non-local tracer fluxes
199                             CALL tra_ldf    ( kstp )       ! lateral mixing
[392]200#if defined key_agrif
[2027]201                             CALL tra_unswap
[782]202      IF(.NOT. Agrif_Root()) CALL Agrif_Sponge_tra          ! tracers sponge
[2027]203                             CALL tra_swap
[389]204#endif
[1111]205                             CALL tra_zdf    ( kstp )       ! vertical mixing and after tracer fields
[1239]206
[1492]207      IF( ln_dynhpg_imp  ) THEN                             ! semi-implicit hpg (time stepping then eos)
208         IF( ln_zdfnpc   )   CALL tra_npc    ( kstp )            ! update after fields by non-penetrative convection
209                             CALL tra_nxt    ( kstp )            ! tracer fields at next time step
[2082]210                             CALL eos( tsa, rhd, rhop )       ! Time-filtered in situ density for hpg computation
[2104]211         IF( ln_zps      )   CALL zps_hde( kstp, jpts, tsa, gtsu, gtsv,  &    ! zps: time filtered hor. derivative
[2082]212            &                                          rhd, gru , grv  )      ! of t, s, rd at the last ocean level
[1492]213         
214      ELSE                                                  ! centered hpg  (eos then time stepping)
[2082]215                             CALL eos( tsn, rhd, rhop )       ! now in situ density for hpg computation
[2104]216         IF( ln_zps      )   CALL zps_hde( kstp, jpts, tsn, gtsu, gtsv,  &    ! zps: now hor. derivative
[2082]217            &                                          rhd, gru , grv  )      ! of t, s, rd at the last ocean level
[1492]218         IF( ln_zdfnpc   )   CALL tra_npc    ( kstp )       ! update after fields by non-penetrative convection
219                             CALL tra_nxt    ( kstp )       ! tracer fields at next time step
[2082]220      ENDIF
[2027]221                             CALL tra_unswap
[1481]222
[3]223      !>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>
[1492]224      ! Dynamics                                    (ta, sa used as workspace)
[3]225      !<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
[1492]226                               ua(:,:,:) = 0.e0             ! set dynamics trends to zero
[75]227                               va(:,:,:) = 0.e0
[3]228
[2236]229      IF(  ln_asmiau .AND. &
230         & ln_dyninc     )     CALL dyn_asm_inc( kstp )       ! apply dynamics assimilation increment
[1492]231                               CALL dyn_adv( kstp )         ! advection (vector or flux form)
232                               CALL dyn_vor( kstp )         ! vorticity term including Coriolis
233                               CALL dyn_ldf( kstp )         ! lateral mixing
[392]234#if defined key_agrif
[1492]235      IF(.NOT. Agrif_Root())   CALL Agrif_Sponge_dyn        ! momemtum sponge
[389]236#endif
[1492]237                               CALL dyn_hpg( kstp )         ! horizontal gradient of Hydrostatic pressure
[1662]238                               CALL dyn_bfr( kstp )           ! bottom friction   
[1492]239                               CALL dyn_zdf( kstp )         ! vertical diffusion
240                               CALL dyn_spg( kstp, indic )  ! surface pressure gradient
241                               CALL dyn_nxt( kstp )         ! lateral velocity at next time step
[3]242
[1492]243                               CALL ssh_nxt( kstp )         ! sea surface height at next time step
[593]244
[2148]245      IF( ln_diahsb        )   CALL dia_hsb( kstp )         ! - ML - global conservation diagnostics
246
[3]247      !>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>
[888]248      ! Control and restarts
[3]249      !<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
[1492]250                               CALL stp_ctl( kstp, indic )
251      IF( indic < 0        )   THEN
252                               CALL ctl_stop( 'step: indic < 0' )
253                               CALL dia_wri_state( 'output.abort', kstp )
[1482]254      ENDIF
[1492]255      IF( kstp == nit000   )   CALL iom_close( numror )     ! close input  ocean restart file
256      IF( lrst_oce         )   CALL rst_write    ( kstp )   ! write output ocean restart file
257      IF( lk_obc           )   CALL obc_rst_write( kstp )   ! write open boundary restart file
[3]258
[508]259      !>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>
[1492]260      ! Trends                              (ua, va, ta, sa used as workspace)
[508]261      !<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
[1492]262      IF( nstop == 0 ) THEN                         
263         IF( lk_trddyn     )   CALL trd_dwr( kstp )         ! trends: dynamics
264         IF( lk_trdtra     )   CALL trd_twr( kstp )         ! trends: active tracers
265         IF( lk_trdmld     )   CALL trd_mld( kstp )         ! trends: Mixed-layer
266         IF( lk_trdvor     )   CALL trd_vor( kstp )         ! trends: vorticity budget
[75]267      ENDIF
[3]268
[75]269      !>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>
270      ! Coupled mode
271      !<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
[1492]272      IF( lk_cpl           )   CALL sbc_cpl_snd( kstp )     ! coupled mode : field exchanges
[508]273      !
[1481]274      !
[3]275   END SUBROUTINE stp
276
277   !!======================================================================
278END MODULE step
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.