source: trunk/NEMOGCM/NEMO/OPA_SRC/DYN/dynkeg.F90 @ 7698

Last change on this file since 7698 was 7698, checked in by mocavero, 4 years ago

update trunk with OpenMP parallelization

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 10.0 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   USE bdy_oce         ! ocean open boundary conditions
27
28   IMPLICIT NONE
29   PRIVATE
30
31   PUBLIC   dyn_keg    ! routine called by step module
32   
33   INTEGER, PARAMETER, PUBLIC  ::   nkeg_C2  = 0   !: 2nd order centered scheme (standard scheme)
34   INTEGER, PARAMETER, PUBLIC  ::   nkeg_HW  = 1   !: Hollingsworth et al., QJRMS, 1983
35   !
36   REAL(wp) ::   r1_48 = 1._wp / 48._wp   !: =1/(4*2*6)
37   
38   !! * Substitutions
39#  include "vectopt_loop_substitute.h90"
40   !!----------------------------------------------------------------------
41   !! NEMO/OPA 3.6 , NEMO Consortium (2015)
42   !! $Id$
43   !! Software governed by the CeCILL licence     (NEMOGCM/NEMO_CeCILL.txt)
44   !!----------------------------------------------------------------------
45CONTAINS
46
47   SUBROUTINE dyn_keg( kt, kscheme )
48      !!----------------------------------------------------------------------
49      !!                  ***  ROUTINE dyn_keg  ***
50      !!
51      !! ** Purpose :   Compute the now momentum trend due to the horizontal
52      !!      gradient of the horizontal kinetic energy and add it to the
53      !!      general momentum trend.
54      !!
55      !! ** Method  : * kscheme = nkeg_C2 : 2nd order centered scheme that
56      !!      conserve kinetic energy. Compute the now horizontal kinetic energy
57      !!         zhke = 1/2 [ mi-1( un^2 ) + mj-1( vn^2 ) ]
58      !!              * kscheme = nkeg_HW : Hollingsworth correction following
59      !!      Arakawa (2001). The now horizontal kinetic energy is given by:
60      !!         zhke = 1/6 [ mi-1(  2 * un^2 + ((un(j+1)+un(j-1))/2)^2  )
61      !!                    + mj-1(  2 * vn^2 + ((vn(i+1)+vn(i-1))/2)^2  ) ]
62      !!     
63      !!      Take its horizontal gradient and add it to the general momentum
64      !!      trend (ua,va).
65      !!         ua = ua - 1/e1u di[ zhke ]
66      !!         va = va - 1/e2v dj[ zhke ]
67      !!
68      !! ** Action : - Update the (ua, va) with the hor. ke gradient trend
69      !!             - send this trends to trd_dyn (l_trddyn=T) for post-processing
70      !!
71      !! ** References : Arakawa, A., International Geophysics 2001.
72      !!                 Hollingsworth et al., Quart. J. Roy. Meteor. Soc., 1983.
73      !!----------------------------------------------------------------------
74      INTEGER, INTENT( in ) ::   kt        ! ocean time-step index
75      INTEGER, INTENT( in ) ::   kscheme   ! =0/1   type of KEG scheme
76      !
77      INTEGER  ::   ji, jj, jk   ! dummy loop indices
78      REAL(wp) ::   zu, zv       ! temporary scalars
79      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:,:) :: zhke
80      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:,:) :: ztrdu, ztrdv 
81      INTEGER  ::   jb                 ! dummy loop indices
82      INTEGER  ::   ii, ij, igrd, ib_bdy   ! local integers
83      INTEGER  ::   fu, fv
84      !!----------------------------------------------------------------------
85      !
86      IF( nn_timing == 1 )   CALL timing_start('dyn_keg')
87      !
88      CALL wrk_alloc( jpi,jpj,jpk,   zhke )
89      !
90      IF( kt == nit000 ) THEN
91         IF(lwp) WRITE(numout,*)
92         IF(lwp) WRITE(numout,*) 'dyn_keg : kinetic energy gradient trend, scheme number=', kscheme
93         IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~~~~'
94      ENDIF
95
96      IF( l_trddyn ) THEN           ! Save ua and va trends
97         CALL wrk_alloc( jpi,jpj,jpk,   ztrdu, ztrdv )
98!$OMP PARALLEL DO schedule(static) private(jk, jj, ji)
99         DO jk = 1, jpk
100            DO jj = 1, jpj
101               DO ji = 1, jpi
102                  ztrdu(ji,jj,jk) = ua(ji,jj,jk)
103                  ztrdv(ji,jj,jk) = va(ji,jj,jk)
104               END DO
105            END DO
106         END DO
107      ENDIF
108!$OMP PARALLEL DO schedule(static) private(jj, ji)
109      DO jj = 1, jpj
110         DO ji = 1, jpi
111            zhke(ji,jj,jpk) = 0._wp
112         END DO
113      END DO
114     
115      IF (ln_bdy) THEN
116         ! Maria Luneva & Fred Wobus: July-2016
117         ! compensate for lack of turbulent kinetic energy on liquid bdy points
118         DO ib_bdy = 1, nb_bdy
119            IF( cn_dyn3d(ib_bdy) /= 'none' ) THEN
120               igrd = 2           ! Copying normal velocity into points outside bdy
121               DO jb = 1, idx_bdy(ib_bdy)%nblenrim(igrd)
122                  DO jk = 1, jpkm1
123                     ii   = idx_bdy(ib_bdy)%nbi(jb,igrd)
124                     ij   = idx_bdy(ib_bdy)%nbj(jb,igrd)
125                     fu   = NINT( idx_bdy(ib_bdy)%flagu(jb,igrd) )
126                     un(ii-fu,ij,jk) = un(ii,ij,jk) * umask(ii,ij,jk)
127                  END DO
128               END DO
129               !
130               igrd = 3           ! Copying normal velocity into points outside bdy
131               DO jb = 1, idx_bdy(ib_bdy)%nblenrim(igrd)
132                  DO jk = 1, jpkm1
133                     ii   = idx_bdy(ib_bdy)%nbi(jb,igrd)
134                     ij   = idx_bdy(ib_bdy)%nbj(jb,igrd)
135                     fv   = NINT( idx_bdy(ib_bdy)%flagv(jb,igrd) )
136                     vn(ii,ij-fv,jk) = vn(ii,ij,jk) * vmask(ii,ij,jk)
137                  END DO
138               END DO
139            ENDIF
140         ENDDO 
141      ENDIF
142
143      SELECT CASE ( kscheme )             !== Horizontal kinetic energy at T-point  ==!
144      !
145      CASE ( nkeg_C2 )                          !--  Standard scheme  --!
146!$OMP PARALLEL DO schedule(static) private(jk, jj, ji, zu, zv)
147         DO jk = 1, jpkm1
148            DO jj = 2, jpj
149               DO ji = fs_2, jpi   ! vector opt.
150                  zu =    un(ji-1,jj  ,jk) * un(ji-1,jj  ,jk)   &
151                     &  + un(ji  ,jj  ,jk) * un(ji  ,jj  ,jk)
152                  zv =    vn(ji  ,jj-1,jk) * vn(ji  ,jj-1,jk)   &
153                     &  + vn(ji  ,jj  ,jk) * vn(ji  ,jj  ,jk)
154                  zhke(ji,jj,jk) = 0.25_wp * ( zv + zu )
155               END DO 
156            END DO
157         END DO
158         !
159      CASE ( nkeg_HW )                          !--  Hollingsworth scheme  --!
160!$OMP PARALLEL DO schedule(static) private(jk, jj, ji, zu, zv)
161         DO jk = 1, jpkm1
162            DO jj = 2, jpjm1       
163               DO ji = fs_2, jpim1   ! vector opt.
164                  zu = 8._wp * ( un(ji-1,jj  ,jk) * un(ji-1,jj  ,jk)    &
165                     &         + un(ji  ,jj  ,jk) * un(ji  ,jj  ,jk) )  &
166                     &   +     ( un(ji-1,jj-1,jk) + un(ji-1,jj+1,jk) ) * ( un(ji-1,jj-1,jk) + un(ji-1,jj+1,jk) )   &
167                     &   +     ( un(ji  ,jj-1,jk) + un(ji  ,jj+1,jk) ) * ( un(ji  ,jj-1,jk) + un(ji  ,jj+1,jk) )
168                     !
169                  zv = 8._wp * ( vn(ji  ,jj-1,jk) * vn(ji  ,jj-1,jk)    &
170                     &         + vn(ji  ,jj  ,jk) * vn(ji  ,jj  ,jk) )  &
171                     &  +      ( vn(ji-1,jj-1,jk) + vn(ji+1,jj-1,jk) ) * ( vn(ji-1,jj-1,jk) + vn(ji+1,jj-1,jk) )   &
172                     &  +      ( vn(ji-1,jj  ,jk) + vn(ji+1,jj  ,jk) ) * ( vn(ji-1,jj  ,jk) + vn(ji+1,jj  ,jk) )
173                  zhke(ji,jj,jk) = r1_48 * ( zv + zu )
174               END DO 
175            END DO
176         END DO
177         CALL lbc_lnk( zhke, 'T', 1. )
178         !
179      END SELECT
180
181      IF (ln_bdy) THEN
182         ! restore velocity masks at points outside boundary
183!$OMP PARALLEL DO schedule(static) private(jk, jj, ji)
184         DO jk = 1, jpk
185            DO jj = 1, jpj
186               DO ji = 1, jpi
187                  un(ji,jj,jk) = un(ji,jj,jk) * umask(ji,jj,jk)
188                  vn(ji,jj,jk) = vn(ji,jj,jk) * vmask(ji,jj,jk)
189               END DO
190            END DO
191         END DO
192      ENDIF
193
194      !
195!$OMP PARALLEL DO schedule(static) private(jk, jj, ji)
196      DO jk = 1, jpkm1                    !==  grad( KE ) added to the general momentum trends  ==!
197         DO jj = 2, jpjm1
198            DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
199               ua(ji,jj,jk) = ua(ji,jj,jk) - ( zhke(ji+1,jj  ,jk) - zhke(ji,jj,jk) ) / e1u(ji,jj)
200               va(ji,jj,jk) = va(ji,jj,jk) - ( zhke(ji  ,jj+1,jk) - zhke(ji,jj,jk) ) / e2v(ji,jj)
201            END DO
202         END DO
203      END DO
204      !
205      IF( l_trddyn ) THEN                 ! save the Kinetic Energy trends for diagnostic
206!$OMP PARALLEL DO schedule(static) private(jk, jj, ji)
207           DO jk = 1, jpk
208              DO jj = 1, jpj
209                 DO ji = 1, jpi
210                    ztrdu(ji,jj,jk) = ua(ji,jj,jk) - ztrdu(ji,jj,jk)
211                    ztrdv(ji,jj,jk) = va(ji,jj,jk) - ztrdv(ji,jj,jk)
212                 END DO
213              END DO
214           END DO
215         CALL trd_dyn( ztrdu, ztrdv, jpdyn_keg, kt )
216         CALL wrk_dealloc( jpi,jpj,jpk,   ztrdu, ztrdv )
217      ENDIF
218      !
219      IF(ln_ctl)   CALL prt_ctl( tab3d_1=ua, clinfo1=' keg  - Ua: ', mask1=umask,   &
220         &                       tab3d_2=va, clinfo2=       ' Va: ', mask2=vmask, clinfo3='dyn' )
221      !
222      CALL wrk_dealloc( jpi,jpj,jpk,   zhke )
223      !
224      IF( nn_timing == 1 )   CALL timing_stop('dyn_keg')
225      !
226   END SUBROUTINE dyn_keg
227
228   !!======================================================================
229END MODULE dynkeg
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.