source: branches/nemo_v3_3_beta/NEMOGCM/NEMO/OPA_SRC/step.F90 @ 2382

Last change on this file since 2382 was 2382, checked in by gm, 10 years ago

v3.3beta: C1D - bug correction to compile with key_c1d

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 15.7 KB
Line 
1MODULE step
2   !!======================================================================
3   !!                       ***  MODULE step  ***
4   !! Time-stepping    : manager of the ocean, tracer and ice time stepping
5   !!======================================================================
6   !! History :  OPA  !  1991-03  (G. Madec)  Original code
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
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
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
21   !!            3.2  !  2009-02  (G. Madec, R. Benshila)  reintroduicing z*-coordinate
22   !!             -   !  2009-06  (S. Masson, G. Madec)  TKE restart compatible with key_cpl
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
25   !!----------------------------------------------------------------------
26
27   !!----------------------------------------------------------------------
28   !!   stp             : OPA system time-stepping
29   !!----------------------------------------------------------------------
30   USE step_oce         ! time stepping definition modules
31#if defined key_top
32   USE trcstp           ! passive tracer time-stepping      (trc_stp routine)
33#endif
34#if defined key_agrif
35   USE agrif_opa_sponge ! Momemtum and tracers sponges
36#endif
37   USE asminc           ! assimilation increments    (tra_asm_inc, dyn_asm_inc routines)
38
39   IMPLICIT NONE
40   PRIVATE
41
42   PUBLIC   stp   ! called by opa.F90
43
44   !! * Substitutions
45#  include "domzgr_substitute.h90"
46#  include "zdfddm_substitute.h90"
47   !!----------------------------------------------------------------------
48   !! NEMO/OPA 3.3 , NEMO Consortium (2010)
49   !! $Id$
50   !! Software governed by the CeCILL licence     (NEMOGCM/NEMO_CeCILL.txt)
51   !!----------------------------------------------------------------------
52CONTAINS
53
54#if defined key_agrif
55   SUBROUTINE stp( )
56      INTEGER             ::   kstp   ! ocean time-step index
57#else
58   SUBROUTINE stp( kstp )
59      INTEGER, INTENT(in) ::   kstp   ! ocean time-step index
60#endif
61      !!----------------------------------------------------------------------
62      !!                     ***  ROUTINE stp  ***
63      !!                     
64      !! ** Purpose : - Time stepping of OPA (momentum and active tracer eqs.)
65      !!              - Time stepping of LIM (dynamic and thermodynamic eqs.)
66      !!              - Tme stepping  of TRC (passive tracer eqs.)
67      !!
68      !! ** Method  : -1- Update forcings and data 
69      !!              -2- Update ocean physics
70      !!              -3- Compute the t and s trends
71      !!              -4- Update t and s
72      !!              -5- Compute the momentum trends
73      !!              -6- Update the horizontal velocity
74      !!              -7- Compute the diagnostics variables (rd,N2, div,cur,w)
75      !!              -8- Outputs and diagnostics
76      !!----------------------------------------------------------------------
77      INTEGER ::   jk       ! dummy loop indice
78      INTEGER ::   indic    ! error indicator if < 0
79      !! ---------------------------------------------------------------------
80
81#if defined key_agrif
82      kstp = nit000 + Agrif_Nb_Step()
83# if defined key_iomput
84      IF( Agrif_Nbstepint() == 0 )   CALL iom_swap
85# endif   
86#endif   
87                             indic = 0                ! reset to no error condition
88      IF( kstp /= nit000 )   CALL day( kstp )         ! Calendar (day was already called at nit000 in day_init)
89                             CALL iom_setkt( kstp )   ! say to iom that we are at time step kstp
90
91      !>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>
92      ! Update data, open boundaries, surface boundary condition (including sea-ice)
93      !<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
94      IF( lk_dtatem  )   CALL dta_tem( kstp )         ! update 3D temperature data
95      IF( lk_dtasal  )   CALL dta_sal( kstp )         ! update 3D salinity data
96                         CALL sbc    ( kstp )         ! Sea Boundary Condition (including sea-ice)
97      IF( lk_obc     )   CALL obc_dta( kstp )         ! update dynamic and tracer data at open boundaries
98      IF( lk_obc     )   CALL obc_rad( kstp )         ! compute phase velocities at open boundaries
99      IF( lk_bdy     )   CALL bdy_dta_frs( kstp )     ! update dynamic and tracer data for FRS conditions (BDY)
100
101      !>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>
102      !  Ocean dynamics : ssh, wn, hdiv, rot                                 !
103      !<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
104                         CALL ssh_wzv( kstp )         ! after ssh & vertical velocity
105
106      !>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>
107      ! Ocean physics update                (ua, va, ta, sa used as workspace)
108      !<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
109                         CALL bn2( tsb, rn2b )        ! before Brunt-Vaisala frequency
110                         CALL bn2( tsn, rn2  )        ! now    Brunt-Vaisala frequency
111      !
112      !  VERTICAL PHYSICS   
113                         CALL zdf_bfr( kstp )         ! bottom friction
114                         
115      !                                               ! Vertical eddy viscosity and diffusivity coefficients
116      IF( lk_zdfric  )   CALL zdf_ric( kstp )            ! Richardson number dependent Kz
117      IF( lk_zdftke  )   CALL zdf_tke( kstp )            ! TKE closure scheme for Kz
118      IF( lk_zdfgls  )   CALL zdf_gls( kstp )            ! GLS closure scheme for Kz
119      IF( lk_zdfkpp  )   CALL zdf_kpp( kstp )            ! KPP closure scheme for Kz
120      IF( lk_zdfcst  )   THEN                            ! Constant Kz (reset avt, avm[uv] to the background value)
121         avt (:,:,:) = rn_avt0 * tmask(:,:,:)
122         avmu(:,:,:) = rn_avm0 * umask(:,:,:)
123         avmv(:,:,:) = rn_avm0 * vmask(:,:,:)
124      ENDIF
125      IF( ln_rnf_mouth ) THEN                         ! increase diffusivity at rivers mouths
126         DO jk = 2, nkrnf   ;   avt(:,:,jk) = avt(:,:,jk) + 2.e0 * rn_avt_rnf * rnfmsk(:,:) * tmask(:,:,jk)   ;   END DO
127      ENDIF
128      IF( ln_zdfevd  )   CALL zdf_evd( kstp )         ! enhanced vertical eddy diffusivity
129
130      IF( lk_zdftmx  )   CALL zdf_tmx( kstp )         ! tidal vertical mixing
131
132      IF( lk_zdfddm .AND. .NOT. lk_zdfkpp )   &
133         &               CALL zdf_ddm( kstp )         ! double diffusive mixing
134         
135                         CALL zdf_mxl( kstp )         ! mixed layer depth
136
137                                                      ! write TKE or GLS information in the restart file
138      IF( lrst_oce .AND. lk_zdftke )   CALL tke_rst( kstp, 'WRITE' )
139      IF( lrst_oce .AND. lk_zdfgls )   CALL gls_rst( kstp, 'WRITE' )
140      !
141      !  LATERAL  PHYSICS
142      !
143      IF( lk_ldfslp ) THEN                            ! slope of lateral mixing
144                         CALL eos( tsb, rhd )                ! before in situ density
145         IF( ln_zps )    CALL zps_hde( kstp, jpts, tsb, gtsu, gtsv,  &    ! Partial steps: before horizontal gradient
146            &                                      rhd, gru , grv  )      ! of t, s, rd at the last ocean level
147         IF( ln_traldf_grif ) THEN                           ! before slope for Griffies operator
148                         CALL ldf_slp_grif( kstp )
149         ELSE
150                         CALL ldf_slp( kstp, rhd, rn2b )     ! before slope for Madec operator
151         ENDIF
152      ENDIF
153#if defined key_traldf_c2d
154      IF( lk_traldf_eiv )   CALL ldf_eiv( kstp )      ! eddy induced velocity coefficient
155#endif
156
157      !>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>
158      ! diagnostics and outputs             (ua, va, ta, sa used as workspace)
159      !<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
160      IF( lk_floats  )   CALL flo_stp( kstp )         ! drifting Floats
161      IF( lk_diahth  )   CALL dia_hth( kstp )         ! Thermocline depth (20 degres isotherm depth)
162      IF( lk_diafwb  )   CALL dia_fwb( kstp )         ! Fresh water budget diagnostics
163      IF( lk_diaobs  )   CALL dia_obs( kstp )         ! obs-minus-model (assimilation) diagnostics
164      IF( ln_diaptr  )   CALL dia_ptr( kstp )         ! Poleward TRansports diagnostics
165      IF( lk_diaar5  )   CALL dia_ar5( kstp )         ! ar5 diag
166                         CALL dia_wri( kstp )         ! ocean model: outputs
167
168#if defined key_top
169      !>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>
170      ! Passive Tracer Model
171      !<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
172                         CALL trc_stp( kstp )         ! time-stepping
173#endif
174
175      !>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>
176      ! Active tracers                              (ua, va used as workspace)
177      !<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
178                             tsa(:,:,:,:) = 0.e0            ! set tracer trends to zero
179
180      IF(  ln_asmiau .AND. &
181         & ln_trainc     )   CALL tra_asm_inc( kstp )       ! apply tracer assimilation increment
182                             CALL tra_sbc    ( kstp )       ! surface boundary condition
183      IF( ln_traqsr      )   CALL tra_qsr    ( kstp )       ! penetrative solar radiation qsr
184      IF( ln_trabbc      )   CALL tra_bbc    ( kstp )       ! bottom heat flux
185      IF( lk_trabbl      )   CALL tra_bbl    ( kstp )       ! advective (and/or diffusive) bottom boundary layer scheme
186      IF( lk_tradmp      )   CALL tra_dmp    ( kstp )       ! internal damping trends
187                             CALL tra_adv    ( kstp )       ! horizontal & vertical advection
188      IF( n_cla == 1     )   CALL tra_cla    ( kstp )       ! Cross Land Advection (Update Hor. advection)
189      IF( lk_zdfkpp      )   CALL tra_kpp    ( kstp )       ! KPP non-local tracer fluxes
190                             CALL tra_ldf    ( kstp )       ! lateral mixing
191#if defined key_agrif
192                             CALL tra_unswap
193      IF(.NOT. Agrif_Root()) CALL Agrif_Sponge_tra          ! tracers sponge
194                             CALL tra_swap
195#endif
196                             CALL tra_zdf    ( kstp )       ! vertical mixing and after tracer fields
197
198      IF( ln_dynhpg_imp  ) THEN                             ! semi-implicit hpg (time stepping then eos)
199         IF( ln_zdfnpc   )   CALL tra_npc    ( kstp )            ! update after fields by non-penetrative convection
200                             CALL tra_nxt    ( kstp )            ! tracer fields at next time step
201                             CALL eos( tsa, rhd, rhop )       ! Time-filtered in situ density for hpg computation
202         IF( ln_zps      )   CALL zps_hde( kstp, jpts, tsa, gtsu, gtsv,  &    ! zps: time filtered hor. derivative
203            &                                          rhd, gru , grv  )      ! of t, s, rd at the last ocean level
204         
205      ELSE                                                  ! centered hpg  (eos then time stepping)
206                             CALL eos( tsn, rhd, rhop )       ! now in situ density for hpg computation
207         IF( ln_zps      )   CALL zps_hde( kstp, jpts, tsn, gtsu, gtsv,  &    ! zps: now hor. derivative
208            &                                          rhd, gru , grv  )      ! of t, s, rd at the last ocean level
209         IF( ln_zdfnpc   )   CALL tra_npc    ( kstp )       ! update after fields by non-penetrative convection
210                             CALL tra_nxt    ( kstp )       ! tracer fields at next time step
211      ENDIF
212                             CALL tra_unswap                ! udate T & S 3D arrays  (to be suppressed)
213
214      !>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>
215      ! Dynamics                                    (ta, sa used as workspace)
216      !<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
217                               ua(:,:,:) = 0.e0             ! set dynamics trends to zero
218                               va(:,:,:) = 0.e0
219
220      IF(  ln_asmiau .AND. &
221         & ln_dyninc       )   CALL dyn_asm_inc( kstp )     ! apply dynamics assimilation increment
222                               CALL dyn_adv( kstp )         ! advection (vector or flux form)
223                               CALL dyn_vor( kstp )         ! vorticity term including Coriolis
224                               CALL dyn_ldf( kstp )         ! lateral mixing
225#if defined key_agrif
226      IF(.NOT. Agrif_Root())   CALL Agrif_Sponge_dyn        ! momemtum sponge
227#endif
228                               CALL dyn_hpg( kstp )         ! horizontal gradient of Hydrostatic pressure
229                               CALL dyn_bfr( kstp )         ! bottom friction   
230                               CALL dyn_zdf( kstp )         ! vertical diffusion
231                               CALL dyn_spg( kstp, indic )  ! surface pressure gradient
232                               CALL dyn_nxt( kstp )         ! lateral velocity at next time step
233
234                               CALL ssh_nxt( kstp )         ! sea surface height at next time step
235
236      IF( ln_diahsb        )   CALL dia_hsb( kstp )         ! - ML - global conservation diagnostics
237
238      !>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>
239      ! Control and restarts
240      !<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
241                               CALL stp_ctl( kstp, indic )
242      IF( indic < 0        )   THEN
243                               CALL ctl_stop( 'step: indic < 0' )
244                               CALL dia_wri_state( 'output.abort', kstp )
245      ENDIF
246      IF( kstp == nit000   )   CALL iom_close( numror )     ! close input  ocean restart file
247      IF( lrst_oce         )   CALL rst_write    ( kstp )   ! write output ocean restart file
248      IF( lk_obc           )   CALL obc_rst_write( kstp )   ! write open boundary restart file
249
250      !>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>
251      ! Trends                              (ua, va, ta, sa used as workspace)
252      !<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
253      IF( nstop == 0 ) THEN                         
254         IF( lk_trddyn     )   CALL trd_dwr( kstp )         ! trends: dynamics
255         IF( lk_trdtra     )   CALL trd_twr( kstp )         ! trends: active tracers
256         IF( lk_trdmld     )   CALL trd_mld( kstp )         ! trends: Mixed-layer
257         IF( lk_trdvor     )   CALL trd_vor( kstp )         ! trends: vorticity budget
258      ENDIF
259
260      !>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>
261      ! Coupled mode
262      !<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
263      IF( lk_cpl           )   CALL sbc_cpl_snd( kstp )     ! coupled mode : field exchanges
264      !
265      !
266   END SUBROUTINE stp
267
268   !!======================================================================
269END MODULE step
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.