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.
zdftke.F90 in trunk/NEMOGCM/NEMO/OPA_SRC/ZDF – NEMO

source: trunk/NEMOGCM/NEMO/OPA_SRC/ZDF/zdftke.F90 @ 2787

Last change on this file since 2787 was 2715, checked in by rblod, 13 years ago

First attempt to put dynamic allocation on the trunk

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 44.1 KB
RevLine 
[1531]1MODULE zdftke
[1239]2   !!======================================================================
[1531]3   !!                       ***  MODULE  zdftke  ***
[1239]4   !! Ocean physics:  vertical mixing coefficient computed from the tke
5   !!                 turbulent closure parameterization
6   !!=====================================================================
[1492]7   !! History :  OPA  !  1991-03  (b. blanke)  Original code
8   !!            7.0  !  1991-11  (G. Madec)   bug fix
9   !!            7.1  !  1992-10  (G. Madec)   new mixing length and eav
10   !!            7.2  !  1993-03  (M. Guyon)   symetrical conditions
11   !!            7.3  !  1994-08  (G. Madec, M. Imbard)  nn_pdl flag
12   !!            7.5  !  1996-01  (G. Madec)   s-coordinates
13   !!            8.0  !  1997-07  (G. Madec)   lbc
14   !!            8.1  !  1999-01  (E. Stretta) new option for the mixing length
15   !!  NEMO      1.0  !  2002-06  (G. Madec) add tke_init routine
16   !!             -   !  2004-10  (C. Ethe )  1D configuration
17   !!            2.0  !  2006-07  (S. Masson)  distributed restart using iom
18   !!            3.0  !  2008-05  (C. Ethe,  G.Madec) : update TKE physics:
19   !!                 !           - tke penetration (wind steering)
20   !!                 !           - suface condition for tke & mixing length
21   !!                 !           - Langmuir cells
22   !!             -   !  2008-05  (J.-M. Molines, G. Madec)  2D form of avtb
23   !!             -   !  2008-06  (G. Madec)  style + DOCTOR name for namelist parameters
24   !!             -   !  2008-12  (G. Reffray) stable discretization of the production term
25   !!            3.2  !  2009-06  (G. Madec, S. Masson) TKE restart compatible with key_cpl
26   !!                 !                                + cleaning of the parameters + bugs correction
[2528]27   !!            3.3  !  2010-10  (C. Ethe, G. Madec) reorganisation of initialisation phase
[1239]28   !!----------------------------------------------------------------------
[1531]29#if defined key_zdftke   ||   defined key_esopa
[1239]30   !!----------------------------------------------------------------------
[1531]31   !!   'key_zdftke'                                   TKE vertical physics
[1239]32   !!----------------------------------------------------------------------
[2528]33   !!   zdf_tke      : update momentum and tracer Kz from a tke scheme
34   !!   tke_tke      : tke time stepping: update tke at now time step (en)
35   !!   tke_avn      : compute mixing length scale and deduce avm and avt
36   !!   zdf_tke_init : initialization, namelist read, and parameters control
37   !!   tke_rst      : read/write tke restart in ocean restart file
[1239]38   !!----------------------------------------------------------------------
[2528]39   USE oce            ! ocean: dynamics and active tracers variables
40   USE phycst         ! physical constants
41   USE dom_oce        ! domain: ocean
42   USE domvvl         ! domain: variable volume layer
[1492]43   USE sbc_oce        ! surface boundary condition: ocean
[2528]44   USE zdf_oce        ! vertical physics: ocean variables
45   USE zdfmxl         ! vertical physics: mixed layer
46   USE restart        ! ocean restart
[1492]47   USE lbclnk         ! ocean lateral boundary conditions (or mpp link)
48   USE prtctl         ! Print control
49   USE in_out_manager ! I/O manager
50   USE iom            ! I/O manager library
[2715]51   USE lib_mpp        ! MPP library
[1239]52
53   IMPLICIT NONE
54   PRIVATE
55
[2528]56   PUBLIC   zdf_tke        ! routine called in step module
57   PUBLIC   zdf_tke_init   ! routine called in opa module
58   PUBLIC   tke_rst        ! routine called in step module
[1239]59
[2715]60   LOGICAL , PUBLIC, PARAMETER ::   lk_zdftke = .TRUE.  !: TKE vertical mixing flag
[1239]61
[2528]62   !                                      !!** Namelist  namzdf_tke  **
63   LOGICAL  ::   ln_mxl0   = .FALSE.       ! mixing length scale surface value as function of wind stress or not
64   INTEGER  ::   nn_mxl    =  2            ! type of mixing length (=0/1/2/3)
65   REAL(wp) ::   rn_mxl0   = 0.04_wp       ! surface  min value of mixing length (kappa*z_o=0.4*0.1 m)  [m]
66   INTEGER  ::   nn_pdl    =  1            ! Prandtl number or not (ratio avt/avm) (=0/1)
67   REAL(wp) ::   rn_ediff  = 0.1_wp        ! coefficient for avt: avt=rn_ediff*mxl*sqrt(e)
68   REAL(wp) ::   rn_ediss  = 0.7_wp        ! coefficient of the Kolmogoroff dissipation
69   REAL(wp) ::   rn_ebb    = 3.75_wp       ! coefficient of the surface input of tke
70   REAL(wp) ::   rn_emin   = 0.7071e-6_wp  ! minimum value of tke           [m2/s2]
71   REAL(wp) ::   rn_emin0  = 1.e-4_wp      ! surface minimum value of tke   [m2/s2]
72   REAL(wp) ::   rn_bshear = 1.e-20_wp     ! background shear (>0) currently a numerical threshold (do not change it)
73   INTEGER  ::   nn_etau   = 0             ! type of depth penetration of surface tke (=0/1/2/3)
74   INTEGER  ::   nn_htau   = 0             ! type of tke profile of penetration (=0/1)
75   REAL(wp) ::   rn_efr    = 1.0_wp        ! fraction of TKE surface value which penetrates in the ocean
76   LOGICAL  ::   ln_lc     = .FALSE.       ! Langmuir cells (LC) as a source term of TKE or not
77   REAL(wp) ::   rn_lc     = 0.15_wp       ! coef to compute vertical velocity of Langmuir cells
[1239]78
[2528]79   REAL(wp) ::   ri_cri                    ! critic Richardson number (deduced from rn_ediff and rn_ediss values)
80   REAL(wp) ::   rmxl_min                  ! minimum mixing length value (deduced from rn_ediff and rn_emin values)  [m]
81   REAL(wp) ::   rhftau_add = 1.e-3_wp     ! add offset   applied to HF part of taum  (nn_etau=3)
82   REAL(wp) ::   rhftau_scl = 1.0_wp       ! scale factor applied to HF part of taum  (nn_etau=3)
[1239]83
[2715]84   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   en             !: now turbulent kinetic energy   [m2/s2]
85   REAL(wp)        , ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   htau           ! depth of tke penetration (nn_htau)
86   REAL(wp)        , ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   dissl          ! now mixing lenght of dissipation
87#if defined key_c1d
88   !                                                                        !!** 1D cfg only  **   ('key_c1d')
89   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   e_dis, e_mix   !: dissipation and mixing turbulent lengh scales
90   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   e_pdl, e_ric   !: prandl and local Richardson numbers
91#endif
[1492]92
[1239]93   !! * Substitutions
94#  include "domzgr_substitute.h90"
95#  include "vectopt_loop_substitute.h90"
96   !!----------------------------------------------------------------------
[2715]97   !! NEMO/OPA 4.0 , NEMO Consortium (2011)
[2528]98   !! $Id$
99   !! Software governed by the CeCILL licence     (NEMOGCM/NEMO_CeCILL.txt)
[1239]100   !!----------------------------------------------------------------------
101CONTAINS
102
[2715]103   INTEGER FUNCTION zdf_tke_alloc()
104      !!----------------------------------------------------------------------
105      !!                ***  FUNCTION zdf_tke_alloc  ***
106      !!----------------------------------------------------------------------
107      ALLOCATE(                                                                    &
108#if defined key_c1d
109         &      e_dis(jpi,jpj,jpk) , e_mix(jpi,jpj,jpk) ,                          &
110         &      e_pdl(jpi,jpj,jpk) , e_ric(jpi,jpj,jpk) ,                          &
111#endif
112         &      en   (jpi,jpj,jpk) , htau (jpi,jpj)     , dissl(jpi,jpj,jpk) , STAT= zdf_tke_alloc )
113         !
114      IF( lk_mpp             )   CALL mpp_sum ( zdf_tke_alloc )
115      IF( zdf_tke_alloc /= 0 )   CALL ctl_warn('zdf_tke_alloc: failed to allocate arrays')
116      !
117   END FUNCTION zdf_tke_alloc
118
119
[1531]120   SUBROUTINE zdf_tke( kt )
[1239]121      !!----------------------------------------------------------------------
[1531]122      !!                   ***  ROUTINE zdf_tke  ***
[1239]123      !!
124      !! ** Purpose :   Compute the vertical eddy viscosity and diffusivity
[1492]125      !!              coefficients using a turbulent closure scheme (TKE).
[1239]126      !!
[1492]127      !! ** Method  :   The time evolution of the turbulent kinetic energy (tke)
128      !!              is computed from a prognostic equation :
129      !!         d(en)/dt = avm (d(u)/dz)**2             ! shear production
130      !!                  + d( avm d(en)/dz )/dz         ! diffusion of tke
131      !!                  + avt N^2                      ! stratif. destruc.
132      !!                  - rn_ediss / emxl en**(2/3)    ! Kolmogoroff dissipation
[1239]133      !!      with the boundary conditions:
[1695]134      !!         surface: en = max( rn_emin0, rn_ebb * taum )
[1239]135      !!         bottom : en = rn_emin
[1492]136      !!      The associated critical Richardson number is: ri_cri = 2/(2+rn_ediss/rn_ediff)
137      !!
138      !!        The now Turbulent kinetic energy is computed using the following
139      !!      time stepping: implicit for vertical diffusion term, linearized semi
140      !!      implicit for kolmogoroff dissipation term, and explicit forward for
141      !!      both buoyancy and shear production terms. Therefore a tridiagonal
142      !!      linear system is solved. Note that buoyancy and shear terms are
143      !!      discretized in a energy conserving form (Bruchard 2002).
144      !!
145      !!        The dissipative and mixing length scale are computed from en and
146      !!      the stratification (see tke_avn)
147      !!
148      !!        The now vertical eddy vicosity and diffusivity coefficients are
149      !!      given by:
150      !!              avm = max( avtb, rn_ediff * zmxlm * en^1/2 )
151      !!              avt = max( avmb, pdl * avm                 ) 
[1239]152      !!              eav = max( avmb, avm )
[1492]153      !!      where pdl, the inverse of the Prandtl number is 1 if nn_pdl=0 and
154      !!      given by an empirical funtion of the localRichardson number if nn_pdl=1
[1239]155      !!
156      !! ** Action  :   compute en (now turbulent kinetic energy)
157      !!                update avt, avmu, avmv (before vertical eddy coef.)
158      !!
159      !! References : Gaspar et al., JGR, 1990,
160      !!              Blanke and Delecluse, JPO, 1991
161      !!              Mellor and Blumberg, JPO 2004
162      !!              Axell, JGR, 2002
[1492]163      !!              Bruchard OM 2002
[1239]164      !!----------------------------------------------------------------------
[1492]165      INTEGER, INTENT(in) ::   kt   ! ocean time step
166      !!----------------------------------------------------------------------
[1481]167      !
[2528]168      CALL tke_tke      ! now tke (en)
[1492]169      !
[2528]170      CALL tke_avn      ! now avt, avm, avmu, avmv
171      !
[1531]172   END SUBROUTINE zdf_tke
[1239]173
[1492]174
[1481]175   SUBROUTINE tke_tke
[1239]176      !!----------------------------------------------------------------------
[1492]177      !!                   ***  ROUTINE tke_tke  ***
178      !!
179      !! ** Purpose :   Compute the now Turbulente Kinetic Energy (TKE)
180      !!
181      !! ** Method  : - TKE surface boundary condition
[2528]182      !!              - source term due to Langmuir cells (Axell JGR 2002) (ln_lc=T)
[1492]183      !!              - source term due to shear (saved in avmu, avmv arrays)
184      !!              - Now TKE : resolution of the TKE equation by inverting
185      !!                a tridiagonal linear system by a "methode de chasse"
186      !!              - increase TKE due to surface and internal wave breaking
187      !!
188      !! ** Action  : - en : now turbulent kinetic energy)
189      !!              - avmu, avmv : production of TKE by shear at u and v-points
190      !!                (= Kz dz[Ub] * dz[Un] )
[1239]191      !! ---------------------------------------------------------------------
[2715]192      USE wrk_nemo, ONLY:   wrk_in_use, wrk_not_released, iwrk_in_use, iwrk_not_released
193      USE oce     , ONLY:   zdiag => ua , zd_up => va , zd_lw => ta   ! (ua,va,ta) used as workspace
194      USE wrk_nemo, ONLY:   imlc  => iwrk_2d_1   ! 2D INTEGER workspace
195      USE wrk_nemo, ONLY:   zhlc  =>  wrk_2d_1   ! 2D REAL workspace
196      USE wrk_nemo, ONLY:   zpelc =>  wrk_3d_1   ! 3D REAL workspace
197      !
[1705]198      INTEGER  ::   ji, jj, jk                      ! dummy loop arguments
[2528]199!!bfr      INTEGER  ::   ikbu, ikbv, ikbum1, ikbvm1      ! temporary scalar
200!!bfr      INTEGER  ::   ikbt, ikbumm1, ikbvmm1          ! temporary scalar
[1705]201      REAL(wp) ::   zrhoa  = 1.22                   ! Air density kg/m3
202      REAL(wp) ::   zcdrag = 1.5e-3                 ! drag coefficient
203      REAL(wp) ::   zbbrau, zesh2                   ! temporary scalars
204      REAL(wp) ::   zfact1, zfact2, zfact3          !    -         -
205      REAL(wp) ::   ztx2  , zty2  , zcof            !    -         -
206      REAL(wp) ::   ztau  , zdif                    !    -         -
207      REAL(wp) ::   zus   , zwlc  , zind            !    -         -
208      REAL(wp) ::   zzd_up, zzd_lw                  !    -         -
[2528]209!!bfr      REAL(wp) ::   zebot                           !    -         -
[1239]210      !!--------------------------------------------------------------------
[1492]211      !
[2715]212      IF( iwrk_in_use(2, 1) .OR.   &
213           wrk_in_use(2, 1) .OR.   &
214           wrk_in_use(3, 1)   ) THEN
215         CALL ctl_stop('tke_tke: requested workspace arrays unavailable')   ;   RETURN
216      END IF
217
[1695]218      zbbrau = rn_ebb / rau0       ! Local constant initialisation
[2528]219      zfact1 = -.5_wp * rdt 
220      zfact2 = 1.5_wp * rdt * rn_ediss
221      zfact3 = 0.5_wp       * rn_ediss
[1492]222      !
223      !                     !<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
224      !                     !  Surface boundary condition on tke
225      !                     !<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
[1695]226      DO jj = 2, jpjm1            ! en(1)   = rn_ebb taum / rau0  (min value rn_emin0)
[1481]227         DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
[1695]228            en(ji,jj,1) = MAX( rn_emin0, zbbrau * taum(ji,jj) ) * tmask(ji,jj,1)
[1481]229         END DO
230      END DO
[2528]231     
232!!bfr   - start commented area
[1492]233      !                     !<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
234      !                     !  Bottom boundary condition on tke
235      !                     !<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
[1719]236      !
237      !<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
238      ! Tests to date have found the bottom boundary condition on tke to have very little effect.
239      ! The condition is coded here for completion but commented out until there is proof that the
240      ! computational cost is justified
241      !<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
242      !                     en(bot)   = (rn_ebb0/rau0)*0.5*sqrt(u_botfr^2+v_botfr^2) (min value rn_emin)
[1662]243!CDIR NOVERRCHK
[1719]244!!    DO jj = 2, jpjm1
[1662]245!CDIR NOVERRCHK
[1719]246!!       DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
[2528]247!!          ztx2 = bfrua(ji-1,jj) * ub(ji-1,jj,mbku(ji-1,jj)) + &
248!!                 bfrua(ji  ,jj) * ub(ji  ,jj,mbku(ji  ,jj) )
249!!          zty2 = bfrva(ji,jj  ) * vb(ji,jj  ,mbkv(ji,jj  )) + &
250!!                 bfrva(ji,jj-1) * vb(ji,jj-1,mbkv(ji,jj-1) )
[1719]251!!          zebot = 0.001875_wp * SQRT( ztx2 * ztx2 + zty2 * zty2 )   !  where 0.001875 = (rn_ebb0/rau0) * 0.5 = 3.75*0.5/1000.
[2528]252!!          en (ji,jj,mbkt(ji,jj)+1) = MAX( zebot, rn_emin ) * tmask(ji,jj,1)
[1719]253!!       END DO
254!!    END DO
[2528]255!!bfr   - end commented area
[1492]256      !
257      !                     !<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
[2528]258      IF( ln_lc ) THEN      !  Langmuir circulation source term added to tke       (Axell JGR 2002)
[1492]259         !                  !>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>
[1239]260         !
[1492]261         !                        !* total energy produce by LC : cumulative sum over jk
[2528]262         zpelc(:,:,1) =  MAX( rn2b(:,:,1), 0._wp ) * fsdepw(:,:,1) * fse3w(:,:,1)
[1239]263         DO jk = 2, jpk
[2528]264            zpelc(:,:,jk)  = zpelc(:,:,jk-1) + MAX( rn2b(:,:,jk), 0._wp ) * fsdepw(:,:,jk) * fse3w(:,:,jk)
[1239]265         END DO
[1492]266         !                        !* finite Langmuir Circulation depth
[1705]267         zcof = 0.5 * 0.016 * 0.016 / ( zrhoa * zcdrag )
[2528]268         imlc(:,:) = mbkt(:,:) + 1       ! Initialization to the number of w ocean point (=2 over land)
[1239]269         DO jk = jpkm1, 2, -1
[1492]270            DO jj = 1, jpj               ! Last w-level at which zpelc>=0.5*us*us
271               DO ji = 1, jpi            !      with us=0.016*wind(starting from jpk-1)
[1705]272                  zus  = zcof * taum(ji,jj)
[1239]273                  IF( zpelc(ji,jj,jk) > zus )   imlc(ji,jj) = jk
274               END DO
275            END DO
276         END DO
[1492]277         !                               ! finite LC depth
278# if defined key_vectopt_loop
279         DO jj = 1, 1
280            DO ji = 1, jpij   ! vector opt. (forced unrolling)
281# else
282         DO jj = 1, jpj 
[1239]283            DO ji = 1, jpi
[1492]284# endif
[1239]285               zhlc(ji,jj) = fsdepw(ji,jj,imlc(ji,jj))
286            END DO
287         END DO
[1705]288         zcof = 0.016 / SQRT( zrhoa * zcdrag )
[1239]289!CDIR NOVERRCHK
[1492]290         DO jk = 2, jpkm1         !* TKE Langmuir circulation source term added to en
[1239]291!CDIR NOVERRCHK
292            DO jj = 2, jpjm1
293!CDIR NOVERRCHK
294               DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
[1705]295                  zus  = zcof * SQRT( taum(ji,jj) )           ! Stokes drift
[1492]296                  !                                           ! vertical velocity due to LC
[1239]297                  zind = 0.5 - SIGN( 0.5, fsdepw(ji,jj,jk) - zhlc(ji,jj) )
298                  zwlc = zind * rn_lc * zus * SIN( rpi * fsdepw(ji,jj,jk) / zhlc(ji,jj) )
[1492]299                  !                                           ! TKE Langmuir circulation source term
300                  en(ji,jj,jk) = en(ji,jj,jk) + rdt * ( zwlc * zwlc * zwlc ) / zhlc(ji,jj) * tmask(ji,jj,jk)
[1239]301               END DO
302            END DO
303         END DO
304         !
305      ENDIF
[1492]306      !
307      !                     !<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
308      !                     !  Now Turbulent kinetic energy (output in en)
309      !                     !<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
310      !                     ! Resolution of a tridiagonal linear system by a "methode de chasse"
311      !                     ! computation from level 2 to jpkm1  (e(1) already computed and e(jpk)=0 ).
312      !                     ! zdiag : diagonal zd_up : upper diagonal zd_lw : lower diagonal
313      !
314      DO jk = 2, jpkm1           !* Shear production at uw- and vw-points (energy conserving form)
315         DO jj = 1, jpj                 ! here avmu, avmv used as workspace
316            DO ji = 1, jpi
317               avmu(ji,jj,jk) = avmu(ji,jj,jk) * ( un(ji,jj,jk-1) - un(ji,jj,jk) )   &
318                  &                            * ( ub(ji,jj,jk-1) - ub(ji,jj,jk) )   & 
319                  &           / (  fse3uw_n(ji,jj,jk)         &
320                  &              * fse3uw_b(ji,jj,jk) )
321               avmv(ji,jj,jk) = avmv(ji,jj,jk) * ( vn(ji,jj,jk-1) - vn(ji,jj,jk) )   &
322                  &                            * ( vb(ji,jj,jk-1) - vb(ji,jj,jk) )   &
323                  &                            / (  fse3vw_n(ji,jj,jk)               &
324                  &                              *  fse3vw_b(ji,jj,jk)  )
325            END DO
326         END DO
327      END DO
328      !
329      DO jk = 2, jpkm1           !* Matrix and right hand side in en
[1239]330         DO jj = 2, jpjm1
331            DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
[1492]332               zcof   = zfact1 * tmask(ji,jj,jk)
333               zzd_up = zcof * ( avm  (ji,jj,jk+1) + avm  (ji,jj,jk  ) )   &  ! upper diagonal
334                  &          / ( fse3t(ji,jj,jk  ) * fse3w(ji,jj,jk  ) )
335               zzd_lw = zcof * ( avm  (ji,jj,jk  ) + avm  (ji,jj,jk-1) )   &  ! lower diagonal
336                  &          / ( fse3t(ji,jj,jk-1) * fse3w(ji,jj,jk  ) )
337                  !                                                           ! shear prod. at w-point weightened by mask
[2528]338               zesh2  =  ( avmu(ji-1,jj,jk) + avmu(ji,jj,jk) ) / MAX( 1._wp , umask(ji-1,jj,jk) + umask(ji,jj,jk) )   &
339                  &    + ( avmv(ji,jj-1,jk) + avmv(ji,jj,jk) ) / MAX( 1._wp , vmask(ji,jj-1,jk) + vmask(ji,jj,jk) )   
[1492]340                  !
341               zd_up(ji,jj,jk) = zzd_up            ! Matrix (zdiag, zd_up, zd_lw)
342               zd_lw(ji,jj,jk) = zzd_lw
[2528]343               zdiag(ji,jj,jk) = 1._wp - zzd_lw - zzd_up + zfact2 * dissl(ji,jj,jk) * tmask(ji,jj,jk)
[1239]344               !
[1492]345               !                                   ! right hand side in en
[1481]346               en(ji,jj,jk) = en(ji,jj,jk) + rdt * (  zesh2  -   avt(ji,jj,jk) * rn2(ji,jj,jk)    &
347                  &                                 + zfact3 * dissl(ji,jj,jk) * en (ji,jj,jk)  ) * tmask(ji,jj,jk)
[1239]348            END DO
349         END DO
350      END DO
[1492]351      !                          !* Matrix inversion from level 2 (tke prescribed at level 1)
[1239]352      DO jk = 3, jpkm1                             ! First recurrence : Dk = Dk - Lk * Uk-1 / Dk-1
353         DO jj = 2, jpjm1
354            DO ji = fs_2, fs_jpim1    ! vector opt.
[1492]355               zdiag(ji,jj,jk) = zdiag(ji,jj,jk) - zd_lw(ji,jj,jk) * zd_up(ji,jj,jk-1) / zdiag(ji,jj,jk-1)
[1239]356            END DO
357         END DO
358      END DO
359      DO jj = 2, jpjm1                             ! Second recurrence : Lk = RHSk - Lk / Dk-1 * Lk-1
360         DO ji = fs_2, fs_jpim1    ! vector opt.
[1492]361            zd_lw(ji,jj,2) = en(ji,jj,2) - zd_lw(ji,jj,2) * en(ji,jj,1)    ! Surface boudary conditions on tke
[1239]362         END DO
363      END DO
364      DO jk = 3, jpkm1
365         DO jj = 2, jpjm1
366            DO ji = fs_2, fs_jpim1    ! vector opt.
[1492]367               zd_lw(ji,jj,jk) = en(ji,jj,jk) - zd_lw(ji,jj,jk) / zdiag(ji,jj,jk-1) *zd_lw(ji,jj,jk-1)
[1239]368            END DO
369         END DO
370      END DO
371      DO jj = 2, jpjm1                             ! thrid recurrence : Ek = ( Lk - Uk * Ek+1 ) / Dk
372         DO ji = fs_2, fs_jpim1    ! vector opt.
[1492]373            en(ji,jj,jpkm1) = zd_lw(ji,jj,jpkm1) / zdiag(ji,jj,jpkm1)
[1239]374         END DO
375      END DO
376      DO jk = jpk-2, 2, -1
377         DO jj = 2, jpjm1
378            DO ji = fs_2, fs_jpim1    ! vector opt.
[1492]379               en(ji,jj,jk) = ( zd_lw(ji,jj,jk) - zd_up(ji,jj,jk) * en(ji,jj,jk+1) ) / zdiag(ji,jj,jk)
[1239]380            END DO
381         END DO
382      END DO
383      DO jk = 2, jpkm1                             ! set the minimum value of tke
384         DO jj = 2, jpjm1
385            DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
386               en(ji,jj,jk) = MAX( en(ji,jj,jk), rn_emin ) * tmask(ji,jj,jk)
387            END DO
388         END DO
389      END DO
390
[1492]391      !                            !<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
392      !                            !  TKE due to surface and internal wave breaking
393      !                            !<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
[2528]394      IF( nn_etau == 1 ) THEN           !* penetration below the mixed layer (rn_efr fraction)
[1492]395         DO jk = 2, jpkm1
[1239]396            DO jj = 2, jpjm1
397               DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
[1492]398                  en(ji,jj,jk) = en(ji,jj,jk) + rn_efr * en(ji,jj,1) * EXP( -fsdepw(ji,jj,jk) / htau(ji,jj) )   &
[2528]399                     &                                               * ( 1._wp - fr_i(ji,jj) )  * tmask(ji,jj,jk)
[1239]400               END DO
401            END DO
[1492]402         END DO
[2528]403      ELSEIF( nn_etau == 2 ) THEN       !* act only at the base of the mixed layer (jk=nmln)  (rn_efr fraction)
[1492]404         DO jj = 2, jpjm1
405            DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
406               jk = nmln(ji,jj)
407               en(ji,jj,jk) = en(ji,jj,jk) + rn_efr * en(ji,jj,1) * EXP( -fsdepw(ji,jj,jk) / htau(ji,jj) )   &
[2528]408                  &                                               * ( 1._wp - fr_i(ji,jj) )  * tmask(ji,jj,jk)
[1239]409            END DO
[1492]410         END DO
[2528]411      ELSEIF( nn_etau == 3 ) THEN       !* penetration belox the mixed layer (HF variability)
[1705]412!CDIR NOVERRCHK
413         DO jk = 2, jpkm1
414!CDIR NOVERRCHK
415            DO jj = 2, jpjm1
416!CDIR NOVERRCHK
417               DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
418                  ztx2 = utau(ji-1,jj  ) + utau(ji,jj)
419                  zty2 = vtau(ji  ,jj-1) + vtau(ji,jj)
[2528]420                  ztau = 0.5_wp * SQRT( ztx2 * ztx2 + zty2 * zty2 )    ! module of the mean stress
421                  zdif = taum(ji,jj) - ztau                            ! mean of modulus - modulus of the mean
422                  zdif = rhftau_scl * MAX( 0._wp, zdif + rhftau_add )  ! apply some modifications...
[1705]423                  en(ji,jj,jk) = en(ji,jj,jk) + zbbrau * zdif * EXP( -fsdepw(ji,jj,jk) / htau(ji,jj) )   &
[2528]424                     &                                        * ( 1._wp - fr_i(ji,jj) ) * tmask(ji,jj,jk)
[1705]425               END DO
426            END DO
427         END DO
[1239]428      ENDIF
[1492]429      CALL lbc_lnk( en, 'W', 1. )      ! Lateral boundary conditions (sign unchanged)
430      !
[2715]431      IF( iwrk_not_released(2 ,1) .OR.   &
432           wrk_not_released(2, 1) .OR.   &
433           wrk_not_released(3, 1)  )   CALL ctl_stop( 'tke_tke: failed to release workspace arrays' )
434      !
[1239]435   END SUBROUTINE tke_tke
436
[1492]437
438   SUBROUTINE tke_avn
[1239]439      !!----------------------------------------------------------------------
[1492]440      !!                   ***  ROUTINE tke_avn  ***
[1239]441      !!
[1492]442      !! ** Purpose :   Compute the vertical eddy viscosity and diffusivity
443      !!
444      !! ** Method  :   At this stage, en, the now TKE, is known (computed in
445      !!              the tke_tke routine). First, the now mixing lenth is
446      !!      computed from en and the strafification (N^2), then the mixings
447      !!      coefficients are computed.
448      !!              - Mixing length : a first evaluation of the mixing lengh
449      !!      scales is:
450      !!                      mxl = sqrt(2*en) / N 
451      !!      where N is the brunt-vaisala frequency, with a minimum value set
[2528]452      !!      to rmxl_min (rn_mxl0) in the interior (surface) ocean.
[1492]453      !!        The mixing and dissipative length scale are bound as follow :
454      !!         nn_mxl=0 : mxl bounded by the distance to surface and bottom.
455      !!                        zmxld = zmxlm = mxl
456      !!         nn_mxl=1 : mxl bounded by the e3w and zmxld = zmxlm = mxl
457      !!         nn_mxl=2 : mxl bounded such that the vertical derivative of mxl is
458      !!                    less than 1 (|d/dz(mxl)|<1) and zmxld = zmxlm = mxl
459      !!         nn_mxl=3 : mxl is bounded from the surface to the bottom usings
460      !!                    |d/dz(xml)|<1 to obtain lup, and from the bottom to
461      !!                    the surface to obtain ldown. the resulting length
462      !!                    scales are:
463      !!                        zmxld = sqrt( lup * ldown )
464      !!                        zmxlm = min ( lup , ldown )
465      !!              - Vertical eddy viscosity and diffusivity:
466      !!                      avm = max( avtb, rn_ediff * zmxlm * en^1/2 )
467      !!                      avt = max( avmb, pdlr * avm ) 
468      !!      with pdlr=1 if nn_pdl=0, pdlr=1/pdl=F(Ri) otherwise.
469      !!
470      !! ** Action  : - avt : now vertical eddy diffusivity (w-point)
471      !!              - avmu, avmv : now vertical eddy viscosity at uw- and vw-points
[1239]472      !!----------------------------------------------------------------------
[2715]473      USE oce, ONLY:   zmpdl => ua , zmxlm => va , zmxld => ta   ! (ua,va,ta) used as workspace
[1492]474      !!
[2715]475      INTEGER  ::   ji, jj, jk   ! dummy loop indices
476      REAL(wp) ::   zrn2, zraug, zcoef, zav     ! local scalars
477      REAL(wp) ::   zdku, zpdlr, zri, zsqen     !   -      -
478      REAL(wp) ::   zdkv, zemxl, zemlm, zemlp   !   -      -
[1239]479      !!--------------------------------------------------------------------
480
[1492]481      !                     !<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
482      !                     !  Mixing length
483      !                     !<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
484      !
485      !                     !* Buoyancy length scale: l=sqrt(2*e/n**2)
486      !
[2528]487      IF( ln_mxl0 ) THEN            ! surface mixing length = F(stress) : l=vkarmn*2.e5*taum/(rau0*g)
488         zraug = vkarmn * 2.e5_wp / ( rau0 * grav )
489         zmxlm(:,:,1) = MAX(  rn_mxl0,  zraug * taum(:,:)  )
490      ELSE                          ! surface set to the minimum value
491         zmxlm(:,:,1) = rn_mxl0
[1239]492      ENDIF
[2528]493      zmxlm(:,:,jpk)  = rmxl_min     ! last level set to the interior minium value
[1239]494      !
495!CDIR NOVERRCHK
[2528]496      DO jk = 2, jpkm1              ! interior value : l=sqrt(2*e/n^2)
[1239]497!CDIR NOVERRCHK
498         DO jj = 2, jpjm1
499!CDIR NOVERRCHK
500            DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
501               zrn2 = MAX( rn2(ji,jj,jk), rsmall )
[2528]502               zmxlm(ji,jj,jk) = MAX(  rmxl_min,  SQRT( 2._wp * en(ji,jj,jk) / zrn2 )  )
[1239]503            END DO
504         END DO
505      END DO
[1492]506      !
507      !                     !* Physical limits for the mixing length
508      !
[2528]509      zmxld(:,:, 1 ) = zmxlm(:,:,1)   ! surface set to the zmxlm   value
510      zmxld(:,:,jpk) = rmxl_min       ! last level  set to the minimum value
[1492]511      !
[1239]512      SELECT CASE ( nn_mxl )
513      !
514      CASE ( 0 )           ! bounded by the distance to surface and bottom
515         DO jk = 2, jpkm1
516            DO jj = 2, jpjm1
517               DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
518                  zemxl = MIN( fsdepw(ji,jj,jk), zmxlm(ji,jj,jk),   &
[2528]519                  &            fsdepw(ji,jj,mbkt(ji,jj)+1) - fsdepw(ji,jj,jk) )
[1239]520                  zmxlm(ji,jj,jk) = zemxl
521                  zmxld(ji,jj,jk) = zemxl
522               END DO
523            END DO
524         END DO
525         !
526      CASE ( 1 )           ! bounded by the vertical scale factor
527         DO jk = 2, jpkm1
528            DO jj = 2, jpjm1
529               DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
530                  zemxl = MIN( fse3w(ji,jj,jk), zmxlm(ji,jj,jk) )
531                  zmxlm(ji,jj,jk) = zemxl
532                  zmxld(ji,jj,jk) = zemxl
533               END DO
534            END DO
535         END DO
536         !
537      CASE ( 2 )           ! |dk[xml]| bounded by e3t :
538         DO jk = 2, jpkm1         ! from the surface to the bottom :
539            DO jj = 2, jpjm1
540               DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
541                  zmxlm(ji,jj,jk) = MIN( zmxlm(ji,jj,jk-1) + fse3t(ji,jj,jk-1), zmxlm(ji,jj,jk) )
542               END DO
543            END DO
544         END DO
545         DO jk = jpkm1, 2, -1     ! from the bottom to the surface :
546            DO jj = 2, jpjm1
547               DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
548                  zemxl = MIN( zmxlm(ji,jj,jk+1) + fse3t(ji,jj,jk+1), zmxlm(ji,jj,jk) )
549                  zmxlm(ji,jj,jk) = zemxl
550                  zmxld(ji,jj,jk) = zemxl
551               END DO
552            END DO
553         END DO
554         !
555      CASE ( 3 )           ! lup and ldown, |dk[xml]| bounded by e3t :
556         DO jk = 2, jpkm1         ! from the surface to the bottom : lup
557            DO jj = 2, jpjm1
558               DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
559                  zmxld(ji,jj,jk) = MIN( zmxld(ji,jj,jk-1) + fse3t(ji,jj,jk-1), zmxlm(ji,jj,jk) )
560               END DO
561            END DO
562         END DO
563         DO jk = jpkm1, 2, -1     ! from the bottom to the surface : ldown
564            DO jj = 2, jpjm1
565               DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
566                  zmxlm(ji,jj,jk) = MIN( zmxlm(ji,jj,jk+1) + fse3t(ji,jj,jk+1), zmxlm(ji,jj,jk) )
567               END DO
568            END DO
569         END DO
570!CDIR NOVERRCHK
571         DO jk = 2, jpkm1
572!CDIR NOVERRCHK
573            DO jj = 2, jpjm1
574!CDIR NOVERRCHK
575               DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
576                  zemlm = MIN ( zmxld(ji,jj,jk),  zmxlm(ji,jj,jk) )
577                  zemlp = SQRT( zmxld(ji,jj,jk) * zmxlm(ji,jj,jk) )
578                  zmxlm(ji,jj,jk) = zemlm
579                  zmxld(ji,jj,jk) = zemlp
580               END DO
581            END DO
582         END DO
583         !
584      END SELECT
[1492]585      !
[1239]586# if defined key_c1d
[1492]587      e_dis(:,:,:) = zmxld(:,:,:)      ! c1d configuration : save mixing and dissipation turbulent length scales
[1239]588      e_mix(:,:,:) = zmxlm(:,:,:)
589# endif
590
[1492]591      !                     !<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
592      !                     !  Vertical eddy viscosity and diffusivity  (avmu, avmv, avt)
593      !                     !<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
[1239]594!CDIR NOVERRCHK
[1492]595      DO jk = 1, jpkm1            !* vertical eddy viscosity & diffivity at w-points
[1239]596!CDIR NOVERRCHK
597         DO jj = 2, jpjm1
598!CDIR NOVERRCHK
599            DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
600               zsqen = SQRT( en(ji,jj,jk) )
601               zav   = rn_ediff * zmxlm(ji,jj,jk) * zsqen
[1492]602               avm  (ji,jj,jk) = MAX( zav,                  avmb(jk) ) * tmask(ji,jj,jk)
603               avt  (ji,jj,jk) = MAX( zav, avtb_2d(ji,jj) * avtb(jk) ) * tmask(ji,jj,jk)
[1239]604               dissl(ji,jj,jk) = zsqen / zmxld(ji,jj,jk)
605            END DO
606         END DO
607      END DO
[1492]608      CALL lbc_lnk( avm, 'W', 1. )      ! Lateral boundary conditions (sign unchanged)
609      !
610      DO jk = 2, jpkm1            !* vertical eddy viscosity at u- and v-points
[1239]611         DO jj = 2, jpjm1
612            DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
[1481]613               avmu(ji,jj,jk) = 0.5 * ( avm(ji,jj,jk) + avm(ji+1,jj  ,jk) ) * umask(ji,jj,jk)
614               avmv(ji,jj,jk) = 0.5 * ( avm(ji,jj,jk) + avm(ji  ,jj+1,jk) ) * vmask(ji,jj,jk)
[1239]615            END DO
616         END DO
617      END DO
618      CALL lbc_lnk( avmu, 'U', 1. )   ;   CALL lbc_lnk( avmv, 'V', 1. )      ! Lateral boundary conditions
[1492]619      !
620      IF( nn_pdl == 1 ) THEN      !* Prandtl number case: update avt
[1239]621         DO jk = 2, jpkm1
622            DO jj = 2, jpjm1
623               DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
[2528]624                  zcoef = avm(ji,jj,jk) * 2._wp * fse3w(ji,jj,jk) * fse3w(ji,jj,jk)
[1492]625                  !                                          ! shear
626                  zdku = avmu(ji-1,jj,jk) * ( un(ji-1,jj,jk-1) - un(ji-1,jj,jk) ) * ( ub(ji-1,jj,jk-1) - ub(ji-1,jj,jk) )   &
627                    &  + avmu(ji  ,jj,jk) * ( un(ji  ,jj,jk-1) - un(ji  ,jj,jk) ) * ( ub(ji  ,jj,jk-1) - ub(ji  ,jj,jk) )
628                  zdkv = avmv(ji,jj-1,jk) * ( vn(ji,jj-1,jk-1) - vn(ji,jj-1,jk) ) * ( vb(ji,jj-1,jk-1) - vb(ji,jj-1,jk) )   &
629                    &  + avmv(ji,jj  ,jk) * ( vn(ji,jj  ,jk-1) - vn(ji,jj  ,jk) ) * ( vb(ji,jj  ,jk-1) - vb(ji,jj  ,jk) )
630                  !                                          ! local Richardson number
[2528]631                  zri   = MAX( rn2b(ji,jj,jk), 0._wp ) * zcoef / (zdku + zdkv + rn_bshear )
632                  zpdlr = MAX(  0.1_wp,  0.2 / MAX( 0.2 , zri )  )
[1492]633!!gm and even better with the use of the "true" ri_crit=0.22222...  (this change the results!)
[2528]634!!gm              zpdlr = MAX(  0.1_wp,  ri_crit / MAX( ri_crit , zri )  )
[1492]635                  avt(ji,jj,jk)   = MAX( zpdlr * avt(ji,jj,jk), avtb_2d(ji,jj) * avtb(jk) ) * tmask(ji,jj,jk)
636# if defined key_c1d
637                  e_pdl(ji,jj,jk) = zpdlr * tmask(ji,jj,jk)    ! c1d configuration : save masked Prandlt number
[1239]638                  e_ric(ji,jj,jk) = zri * tmask(ji,jj,jk)                            ! c1d config. : save Ri
639# endif
640              END DO
641            END DO
642         END DO
643      ENDIF
644      CALL lbc_lnk( avt, 'W', 1. )                      ! Lateral boundary conditions on avt  (sign unchanged)
645
646      IF(ln_ctl) THEN
647         CALL prt_ctl( tab3d_1=en  , clinfo1=' tke  - e: ', tab3d_2=avt, clinfo2=' t: ', ovlap=1, kdim=jpk)
648         CALL prt_ctl( tab3d_1=avmu, clinfo1=' tke  - u: ', mask1=umask,                   &
649            &          tab3d_2=avmv, clinfo2=       ' v: ', mask2=vmask, ovlap=1, kdim=jpk )
650      ENDIF
651      !
[1492]652   END SUBROUTINE tke_avn
[1239]653
[1492]654
[2528]655   SUBROUTINE zdf_tke_init
[1239]656      !!----------------------------------------------------------------------
[2528]657      !!                  ***  ROUTINE zdf_tke_init  ***
[1239]658      !!                     
659      !! ** Purpose :   Initialization of the vertical eddy diffivity and
[1492]660      !!              viscosity when using a tke turbulent closure scheme
[1239]661      !!
[1601]662      !! ** Method  :   Read the namzdf_tke namelist and check the parameters
[1492]663      !!              called at the first timestep (nit000)
[1239]664      !!
[1601]665      !! ** input   :   Namlist namzdf_tke
[1239]666      !!
667      !! ** Action  :   Increase by 1 the nstop flag is setting problem encounter
668      !!----------------------------------------------------------------------
669      INTEGER ::   ji, jj, jk   ! dummy loop indices
670      !!
[2528]671      NAMELIST/namzdf_tke/ rn_ediff, rn_ediss , rn_ebb , rn_emin  ,   &
672         &                 rn_emin0, rn_bshear, nn_mxl , ln_mxl0  ,   &
673         &                 rn_mxl0 , nn_pdl   , ln_lc  , rn_lc    ,   &
674         &                 nn_etau , nn_htau  , rn_efr   
[1239]675      !!----------------------------------------------------------------------
[2715]676      !
[1601]677      REWIND ( numnam )               !* Read Namelist namzdf_tke : Turbulente Kinetic Energy
678      READ   ( numnam, namzdf_tke )
[2715]679      !
[2528]680      ri_cri   = 2._wp    / ( 2._wp + rn_ediss / rn_ediff )   ! resulting critical Richardson number
681      rmxl_min = 1.e-6_wp / ( rn_ediff * SQRT( rn_emin ) )    ! resulting minimum length to recover molecular viscosity
[2715]682      !
[1492]683      IF(lwp) THEN                    !* Control print
[1239]684         WRITE(numout,*)
[2528]685         WRITE(numout,*) 'zdf_tke_init : tke turbulent closure scheme - initialisation'
686         WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~~'
[1601]687         WRITE(numout,*) '   Namelist namzdf_tke : set tke mixing parameters'
[1705]688         WRITE(numout,*) '      coef. to compute avt                        rn_ediff  = ', rn_ediff
689         WRITE(numout,*) '      Kolmogoroff dissipation coef.               rn_ediss  = ', rn_ediss
690         WRITE(numout,*) '      tke surface input coef.                     rn_ebb    = ', rn_ebb
691         WRITE(numout,*) '      minimum value of tke                        rn_emin   = ', rn_emin
692         WRITE(numout,*) '      surface minimum value of tke                rn_emin0  = ', rn_emin0
693         WRITE(numout,*) '      background shear (>0)                       rn_bshear = ', rn_bshear
694         WRITE(numout,*) '      mixing length type                          nn_mxl    = ', nn_mxl
695         WRITE(numout,*) '      prandl number flag                          nn_pdl    = ', nn_pdl
696         WRITE(numout,*) '      surface mixing length = F(stress) or not    ln_mxl0   = ', ln_mxl0
[2528]697         WRITE(numout,*) '      surface  mixing length minimum value        rn_mxl0   = ', rn_mxl0
698         WRITE(numout,*) '      flag to take into acc.  Langmuir circ.      ln_lc     = ', ln_lc
699         WRITE(numout,*) '      coef to compute verticla velocity of LC     rn_lc     = ', rn_lc
[1705]700         WRITE(numout,*) '      test param. to add tke induced by wind      nn_etau   = ', nn_etau
701         WRITE(numout,*) '      flag for computation of exp. tke profile    nn_htau   = ', nn_htau
702         WRITE(numout,*) '      fraction of en which pene. the thermocline  rn_efr    = ', rn_efr
[1239]703         WRITE(numout,*)
[1601]704         WRITE(numout,*) '      critical Richardson nb with your parameters  ri_cri = ', ri_cri
[1239]705      ENDIF
[2715]706      !
707      !                              ! allocate tke arrays
708      IF( zdf_tke_alloc() /= 0 )   CALL ctl_stop( 'STOP', 'zdf_tke_init : unable to allocate arrays' )
709      !
[1492]710      !                               !* Check of some namelist values
[2528]711      IF( nn_mxl  < 0  .OR.  nn_mxl  > 3 )   CALL ctl_stop( 'bad flag: nn_mxl is  0, 1 or 2 ' )
712      IF( nn_pdl  < 0  .OR.  nn_pdl  > 1 )   CALL ctl_stop( 'bad flag: nn_pdl is  0 or 1    ' )
713      IF( nn_htau < 0  .OR.  nn_htau > 1 )   CALL ctl_stop( 'bad flag: nn_htau is 0, 1 or 2 ' )
714#if ! key_coupled
715      IF( nn_etau == 3 )   CALL ctl_stop( 'nn_etau == 3 : HF taum only known in coupled mode' )
716#endif
[1239]717
[2528]718      IF( ln_mxl0 ) THEN
719         IF(lwp) WRITE(numout,*) '   use a surface mixing length = F(stress) :   set rn_mxl0 = rmxl_min'
720         rn_mxl0 = rmxl_min
721      ENDIF
722     
[1492]723      IF( nn_etau == 2  )   CALL zdf_mxl( nit000 )      ! Initialization of nmln
[1239]724
[1492]725      !                               !* depth of penetration of surface tke
726      IF( nn_etau /= 0 ) THEN     
[1601]727         SELECT CASE( nn_htau )             ! Choice of the depth of penetration
[2528]728         CASE( 0 )                                 ! constant depth penetration (here 10 meters)
729            htau(:,:) = 10._wp
730         CASE( 1 )                                 ! F(latitude) : 0.5m to 30m poleward of 40 degrees
731            htau(:,:) = MAX(  0.5_wp, MIN( 30._wp, 45._wp* ABS( SIN( rpi/180._wp * gphit(:,:) ) ) )   )           
[1492]732         END SELECT
733      ENDIF
734      !                               !* set vertical eddy coef. to the background value
[1239]735      DO jk = 1, jpk
736         avt (:,:,jk) = avtb(jk) * tmask(:,:,jk)
[1481]737         avm (:,:,jk) = avmb(jk) * tmask(:,:,jk)
[1239]738         avmu(:,:,jk) = avmb(jk) * umask(:,:,jk)
739         avmv(:,:,jk) = avmb(jk) * vmask(:,:,jk)
740      END DO
[2528]741      dissl(:,:,:) = 1.e-12_wp
[2715]742      !                             
743      CALL tke_rst( nit000, 'READ' )  !* read or initialize all required files
[1239]744      !
[2528]745   END SUBROUTINE zdf_tke_init
[1239]746
747
[1531]748   SUBROUTINE tke_rst( kt, cdrw )
[1239]749     !!---------------------------------------------------------------------
[1531]750     !!                   ***  ROUTINE tke_rst  ***
[1239]751     !!                     
752     !! ** Purpose :   Read or write TKE file (en) in restart file
753     !!
754     !! ** Method  :   use of IOM library
755     !!                if the restart does not contain TKE, en is either
[1537]756     !!                set to rn_emin or recomputed
[1239]757     !!----------------------------------------------------------------------
[2715]758     INTEGER         , INTENT(in) ::   kt     ! ocean time-step
759     CHARACTER(len=*), INTENT(in) ::   cdrw   ! "READ"/"WRITE" flag
[1239]760     !
[1481]761     INTEGER ::   jit, jk   ! dummy loop indices
[2715]762     INTEGER ::   id1, id2, id3, id4, id5, id6   ! local integers
[1239]763     !!----------------------------------------------------------------------
764     !
[1481]765     IF( TRIM(cdrw) == 'READ' ) THEN        ! Read/initialise
766        !                                   ! ---------------
767        IF( ln_rstart ) THEN                   !* Read the restart file
768           id1 = iom_varid( numror, 'en'   , ldstop = .FALSE. )
769           id2 = iom_varid( numror, 'avt'  , ldstop = .FALSE. )
770           id3 = iom_varid( numror, 'avm'  , ldstop = .FALSE. )
771           id4 = iom_varid( numror, 'avmu' , ldstop = .FALSE. )
772           id5 = iom_varid( numror, 'avmv' , ldstop = .FALSE. )
773           id6 = iom_varid( numror, 'dissl', ldstop = .FALSE. )
774           !
775           IF( id1 > 0 ) THEN                       ! 'en' exists
[1239]776              CALL iom_get( numror, jpdom_autoglo, 'en', en )
[1481]777              IF( MIN( id2, id3, id4, id5, id6 ) > 0 ) THEN        ! all required arrays exist
778                 CALL iom_get( numror, jpdom_autoglo, 'avt'  , avt   )
779                 CALL iom_get( numror, jpdom_autoglo, 'avm'  , avm   )
780                 CALL iom_get( numror, jpdom_autoglo, 'avmu' , avmu  )
781                 CALL iom_get( numror, jpdom_autoglo, 'avmv' , avmv  )
782                 CALL iom_get( numror, jpdom_autoglo, 'dissl', dissl )
[1492]783              ELSE                                                 ! one at least array is missing
784                 CALL tke_avn                                          ! compute avt, avm, avmu, avmv and dissl (approximation)
[1481]785              ENDIF
786           ELSE                                     ! No TKE array found: initialisation
787              IF(lwp) WRITE(numout,*) ' ===>>>> : previous run without tke scheme, en computed by iterative loop'
[1239]788              en (:,:,:) = rn_emin * tmask(:,:,:)
[1492]789              CALL tke_avn                               ! recompute avt, avm, avmu, avmv and dissl (approximation)
[1531]790              DO jit = nit000 + 1, nit000 + 10   ;   CALL zdf_tke( jit )   ;   END DO
[1239]791           ENDIF
[1481]792        ELSE                                   !* Start from rest
793           en(:,:,:) = rn_emin * tmask(:,:,:)
794           DO jk = 1, jpk                           ! set the Kz to the background value
795              avt (:,:,jk) = avtb(jk) * tmask(:,:,jk)
796              avm (:,:,jk) = avmb(jk) * tmask(:,:,jk)
797              avmu(:,:,jk) = avmb(jk) * umask(:,:,jk)
798              avmv(:,:,jk) = avmb(jk) * vmask(:,:,jk)
799           END DO
[1239]800        ENDIF
[1481]801        !
802     ELSEIF( TRIM(cdrw) == 'WRITE' ) THEN   ! Create restart file
803        !                                   ! -------------------
[1531]804        IF(lwp) WRITE(numout,*) '---- tke-rst ----'
[1601]805        CALL iom_rstput( kt, nitrst, numrow, 'en'   , en    )
806        CALL iom_rstput( kt, nitrst, numrow, 'avt'  , avt   )
807        CALL iom_rstput( kt, nitrst, numrow, 'avm'  , avm   )
808        CALL iom_rstput( kt, nitrst, numrow, 'avmu' , avmu  )
809        CALL iom_rstput( kt, nitrst, numrow, 'avmv' , avmv  )
810        CALL iom_rstput( kt, nitrst, numrow, 'dissl', dissl )
[1481]811        !
[1239]812     ENDIF
813     !
[1531]814   END SUBROUTINE tke_rst
[1239]815
816#else
817   !!----------------------------------------------------------------------
818   !!   Dummy module :                                        NO TKE scheme
819   !!----------------------------------------------------------------------
[1531]820   LOGICAL, PUBLIC, PARAMETER ::   lk_zdftke = .FALSE.   !: TKE flag
[1239]821CONTAINS
[2528]822   SUBROUTINE zdf_tke_init           ! Dummy routine
823   END SUBROUTINE zdf_tke_init
824   SUBROUTINE zdf_tke( kt )          ! Dummy routine
[1531]825      WRITE(*,*) 'zdf_tke: You should not have seen this print! error?', kt
826   END SUBROUTINE zdf_tke
827   SUBROUTINE tke_rst( kt, cdrw )
[1492]828     CHARACTER(len=*) ::   cdrw
[1531]829     WRITE(*,*) 'tke_rst: You should not have seen this print! error?', kt, cdwr
830   END SUBROUTINE tke_rst
[1239]831#endif
832
833   !!======================================================================
[1531]834END MODULE zdftke
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.