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

source: trunk/NEMOGCM/NEMO/OPA_SRC/ZDF/zdftmx.F90 @ 7698

Last change on this file since 7698 was 7698, checked in by mocavero, 7 years ago

update trunk with OpenMP parallelization

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 62.0 KB
Line 
1MODULE zdftmx
2   !!========================================================================
3   !!                       ***  MODULE  zdftmx  ***
4   !! Ocean physics: vertical tidal mixing coefficient
5   !!========================================================================
6   !! History :  1.0  !  2004-04  (L. Bessieres, G. Madec)  Original code
7   !!             -   !  2006-08  (A. Koch-Larrouy) Indonesian strait
8   !!            3.3  !  2010-10  (C. Ethe, G. Madec) reorganisation of initialisation phase
9   !!----------------------------------------------------------------------
10#if defined key_zdftmx
11   !!----------------------------------------------------------------------
12   !!   'key_zdftmx'                                  Tidal vertical mixing
13   !!----------------------------------------------------------------------
14   !!   zdf_tmx       : global     momentum & tracer Kz with tidal induced Kz
15   !!   tmx_itf       : Indonesian momentum & tracer Kz with tidal induced Kz
16   !!----------------------------------------------------------------------
17   USE oce            ! ocean dynamics and tracers variables
18   USE dom_oce        ! ocean space and time domain variables
19   USE zdf_oce        ! ocean vertical physics variables
20   USE lbclnk         ! ocean lateral boundary conditions (or mpp link)
21   USE eosbn2         ! ocean equation of state
22   USE phycst         ! physical constants
23   USE prtctl         ! Print control
24   USE in_out_manager ! I/O manager
25   USE iom            ! I/O Manager
26   USE lib_mpp        ! MPP library
27   USE wrk_nemo       ! work arrays
28   USE timing         ! Timing
29   USE lib_fortran    ! Fortran utilities (allows no signed zero when 'key_nosignedzero' defined) 
30
31   IMPLICIT NONE
32   PRIVATE
33
34   PUBLIC   zdf_tmx         ! called in step module
35   PUBLIC   zdf_tmx_init    ! called in opa module
36   PUBLIC   zdf_tmx_alloc   ! called in nemogcm module
37
38   LOGICAL, PUBLIC, PARAMETER ::   lk_zdftmx = .TRUE.    !: tidal mixing flag
39
40   !                       !!* Namelist  namzdf_tmx : tidal mixing *
41   REAL(wp) ::  rn_htmx     ! vertical decay scale for turbulence (meters)
42   REAL(wp) ::  rn_n2min    ! threshold of the Brunt-Vaisala frequency (s-1)
43   REAL(wp) ::  rn_tfe      ! tidal dissipation efficiency (St Laurent et al. 2002)
44   REAL(wp) ::  rn_me       ! mixing efficiency (Osborn 1980)
45   LOGICAL  ::  ln_tmx_itf  ! Indonesian Through Flow (ITF): Koch-Larrouy et al. (2007) parameterization
46   REAL(wp) ::  rn_tfe_itf  ! ITF tidal dissipation efficiency (St Laurent et al. 2002)
47
48   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   en_tmx     ! energy available for tidal mixing (W/m2)
49   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   mask_itf   ! mask to use over Indonesian area
50   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   az_tmx     ! coefficient used to evaluate the tidal induced Kz
51
52   !! * Substitutions
53#  include "vectopt_loop_substitute.h90"
54   !!----------------------------------------------------------------------
55   !! NEMO/OPA 3.7 , NEMO Consortium (2014)
56   !! $Id$
57   !! Software governed by the CeCILL licence     (NEMOGCM/NEMO_CeCILL.txt)
58   !!----------------------------------------------------------------------
59CONTAINS
60
61   INTEGER FUNCTION zdf_tmx_alloc()
62      !!----------------------------------------------------------------------
63      !!                ***  FUNCTION zdf_tmx_alloc  ***
64      !!----------------------------------------------------------------------
65      ALLOCATE(en_tmx(jpi,jpj), mask_itf(jpi,jpj), az_tmx(jpi,jpj,jpk), STAT=zdf_tmx_alloc )
66      !
67      IF( lk_mpp             )   CALL mpp_sum ( zdf_tmx_alloc )
68      IF( zdf_tmx_alloc /= 0 )   CALL ctl_warn('zdf_tmx_alloc: failed to allocate arrays')
69   END FUNCTION zdf_tmx_alloc
70
71
72   SUBROUTINE zdf_tmx( kt )
73      !!----------------------------------------------------------------------
74      !!                  ***  ROUTINE zdf_tmx  ***
75      !!                   
76      !! ** Purpose :   add to the vertical mixing coefficients the effect of
77      !!              tidal mixing (Simmons et al 2004).
78      !!
79      !! ** Method  : - tidal-induced vertical mixing is given by:
80      !!                  Kz_tides = az_tmx / max( rn_n2min, N^2 )
81      !!              where az_tmx is a coefficient that specified the 3D space
82      !!              distribution of the faction of tidal energy taht is used
83      !!              for mixing. Its expression is set in zdf_tmx_init routine,
84      !!              following Simmons et al. 2004.
85      !!                NB: a specific bounding procedure is performed on av_tide
86      !!              so that the input tidal energy is actually almost used. The
87      !!              basic maximum value is 60 cm2/s, but values of 300 cm2/s
88      !!              can be reached in area where bottom stratification is too
89      !!              weak.
90      !!
91      !!              - update av_tide in the Indonesian Through Flow area
92      !!              following Koch-Larrouy et al. (2007) parameterisation
93      !!              (see tmx_itf routine).
94      !!
95      !!              - update the model vertical eddy viscosity and diffusivity:
96      !!                     avt  = avt  +    av_tides
97      !!                     avm  = avm  +    av_tides
98      !!                     avmu = avmu + mi(av_tides)
99      !!                     avmv = avmv + mj(av_tides)
100      !!
101      !! ** Action  :   avt, avm, avmu, avmv   increased by tidal mixing
102      !!
103      !! References : Simmons et al. 2004, Ocean Modelling, 6, 3-4, 245-263.
104      !!              Koch-Larrouy et al. 2007, GRL.
105      !!----------------------------------------------------------------------
106      INTEGER, INTENT(in) ::   kt   ! ocean time-step
107      !
108      INTEGER  ::   ji, jj, jk   ! dummy loop indices
109      REAL(wp) ::   ztpc         ! scalar workspace
110      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:)   ::   zkz
111      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:,:) ::   zav_tide
112      !!----------------------------------------------------------------------
113      !
114      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_start('zdf_tmx')
115      !
116      CALL wrk_alloc( jpi,jpj,       zkz )
117      CALL wrk_alloc( jpi,jpj,jpk,   zav_tide )
118      !
119      !                          ! ----------------------- !
120      !                          !  Standard tidal mixing  !  (compute zav_tide)
121      !                          ! ----------------------- !
122      !                             !* First estimation (with n2 bound by rn_n2min) bounded by 60 cm2/s
123!$OMP PARALLEL
124!$OMP DO schedule(static) private(jk,jj,ji)
125      DO jk = 1, jpk
126         DO jj = 1, jpj
127            DO ji = 1, jpi
128               zav_tide(ji,jj,jk) = MIN(  60.e-4, az_tmx(ji,jj,jk) / MAX( rn_n2min, rn2(ji,jj,jk) )  )
129            END DO
130         END DO
131      END DO
132!$OMP END DO NOWAIT
133
134!$OMP DO schedule(static) private(jj, ji)
135      DO jj = 1, jpj
136         DO ji = 1, jpi
137            zkz(ji,jj) = 0.e0               !* Associated potential energy consummed over the whole water column
138         END DO
139      END DO
140      DO jk = 2, jpkm1
141!$OMP DO schedule(static) private(jj, ji)
142         DO jj = 1, jpj
143            DO ji = 1, jpi
144               zkz(ji,jj) = zkz(ji,jj) + e3w_n(ji,jj,jk) * MAX( 0.e0, rn2(ji,jj,jk) ) * rau0 * zav_tide(ji,jj,jk) * wmask(ji,jj,jk)
145            END DO
146         END DO
147      END DO
148
149!$OMP DO schedule(static) private(jj, ji)
150      DO jj = 1, jpj                !* Here zkz should be equal to en_tmx ==> multiply by en_tmx/zkz to recover en_tmx
151         DO ji = 1, jpi
152            IF( zkz(ji,jj) /= 0.e0 )   zkz(ji,jj) = en_tmx(ji,jj) / zkz(ji,jj)
153         END DO
154      END DO
155
156      DO jk = 2, jpkm1     !* Mutiply by zkz to recover en_tmx, BUT bound by 30/6 ==> zav_tide bound by 300 cm2/s
157!$OMP DO schedule(static) private(jj, ji)
158         DO jj = 1, jpj
159            DO ji = 1, jpi
160               zav_tide(ji,jj,jk) = zav_tide(ji,jj,jk) * MIN( zkz(ji,jj), 30./6. ) * wmask(ji,jj,jk)  !kz max = 300 cm2/s
161            END DO
162         END DO
163      END DO
164!$OMP END PARALLEL
165
166      IF( kt == nit000 ) THEN       !* check at first time-step: diagnose the energy consumed by zav_tide
167         ztpc = 0._wp
168!$OMP PARALLEL DO schedule(static) private(jk,jj,ji,ztpc)
169         DO jk= 1, jpk
170            DO jj= 1, jpj
171               DO ji= 1, jpi
172                  ztpc = ztpc + e3w_n(ji,jj,jk) * e1e2t(ji,jj)                  &
173                     &        * MAX( 0.e0, rn2(ji,jj,jk) ) * zav_tide(ji,jj,jk) * tmask(ji,jj,jk) * tmask_i(ji,jj)
174               END DO
175            END DO
176         END DO
177         ztpc= rau0 / ( rn_tfe * rn_me ) * ztpc
178         IF( lk_mpp )   CALL mpp_sum( ztpc )
179         IF(lwp) WRITE(numout,*) 
180         IF(lwp) WRITE(numout,*) '          N Total power consumption by av_tide    : ztpc = ', ztpc * 1.e-12 ,'TW'
181      ENDIF
182       
183      !                          ! ----------------------- !
184      !                          !    ITF  tidal mixing    !  (update zav_tide)
185      !                          ! ----------------------- !
186      IF( ln_tmx_itf )   CALL tmx_itf( kt, zav_tide )
187
188      !                          ! ----------------------- !
189      !                          !   Update  mixing coefs  !                         
190      !                          ! ----------------------- !
191!$OMP PARALLEL DO schedule(static) private(jk,jj,ji)
192      DO jk = 2, jpkm1              !* update momentum & tracer diffusivity with tidal mixing
193         DO jj = 1, jpj
194            DO ji = 1, jpi  ! vector opt.
195               avt(ji,jj,jk) = avt(ji,jj,jk) + zav_tide(ji,jj,jk) * wmask(ji,jj,jk)
196               avm(ji,jj,jk) = avm(ji,jj,jk) + zav_tide(ji,jj,jk) * wmask(ji,jj,jk)
197            END DO
198         END DO
199         DO jj = 2, jpjm1
200            DO ji = fs_2, fs_jpim1  ! vector opt.
201               avmu(ji,jj,jk) = avmu(ji,jj,jk) + 0.5 * ( zav_tide(ji,jj,jk) + zav_tide(ji+1,jj  ,jk) ) * wumask(ji,jj,jk)
202               avmv(ji,jj,jk) = avmv(ji,jj,jk) + 0.5 * ( zav_tide(ji,jj,jk) + zav_tide(ji  ,jj+1,jk) ) * wvmask(ji,jj,jk)
203            END DO
204         END DO
205      END DO
206      CALL lbc_lnk( avmu, 'U', 1. )   ;   CALL lbc_lnk( avmv, 'V', 1. )      ! lateral boundary condition
207
208      !                             !* output tidal mixing coefficient
209      CALL iom_put( "av_tide", zav_tide )
210
211      IF(ln_ctl)   CALL prt_ctl(tab3d_1=zav_tide , clinfo1=' tmx - av_tide: ', tab3d_2=avt, clinfo2=' avt: ', ovlap=1, kdim=jpk)
212      !
213      CALL wrk_dealloc( jpi,jpj,       zkz )
214      CALL wrk_dealloc( jpi,jpj,jpk,   zav_tide )
215      !
216      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_stop('zdf_tmx')
217      !
218   END SUBROUTINE zdf_tmx
219
220
221   SUBROUTINE tmx_itf( kt, pav )
222      !!----------------------------------------------------------------------
223      !!                  ***  ROUTINE tmx_itf  ***
224      !!                   
225      !! ** Purpose :   modify the vertical eddy diffusivity coefficients
226      !!              (pav) in the Indonesian Through Flow area (ITF).
227      !!
228      !! ** Method  : - Following Koch-Larrouy et al. (2007), in the ITF defined
229      !!                by msk_itf (read in a file, see tmx_init), the tidal
230      !!                mixing coefficient is computed with :
231      !!                  * q=1 (i.e. all the tidal energy remains trapped in
232      !!                         the area and thus is used for mixing)
233      !!                  * the vertical distribution of the tifal energy is a
234      !!                    proportional to N above the thermocline (d(N^2)/dz > 0)
235      !!                    and to N^2 below the thermocline (d(N^2)/dz < 0)
236      !!
237      !! ** Action  :   av_tide   updated in the ITF area (msk_itf)
238      !!
239      !! References :  Koch-Larrouy et al. 2007, GRL
240      !!----------------------------------------------------------------------
241      INTEGER , INTENT(in   )                         ::   kt   ! ocean time-step
242      REAL(wp), INTENT(inout), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) ::   pav  ! Tidal mixing coef.
243      !!
244      INTEGER  ::   ji, jj, jk    ! dummy loop indices
245      REAL(wp) ::   zcoef, ztpc   ! temporary scalar
246      REAL(wp), DIMENSION(:,:)  , POINTER ::   zkz                        ! 2D workspace
247      REAL(wp), DIMENSION(:,:)  , POINTER ::   zsum1 , zsum2 , zsum       !  -      -
248      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), POINTER ::   zempba_3d_1, zempba_3d_2   ! 3D workspace
249      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), POINTER ::   zempba_3d  , zdn2dz        !  -      -
250      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), POINTER ::   zavt_itf                   !  -      -
251      !!----------------------------------------------------------------------
252      !
253      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_start('tmx_itf')
254      !
255      CALL wrk_alloc( jpi,jpj, zkz, zsum1 , zsum2 , zsum )
256      CALL wrk_alloc( jpi,jpj,jpk, zempba_3d_1, zempba_3d_2, zempba_3d, zdn2dz, zavt_itf )
257
258      !                             ! compute the form function using N2 at each time step
259!$OMP PARALLEL
260!$OMP DO schedule(static) private(jj, ji)
261      DO jj = 1, jpj
262         DO ji = 1, jpi
263            zempba_3d_1(ji,jj,jpk) = 0.e0
264            zempba_3d_2(ji,jj,jpk) = 0.e0
265         END DO
266      END DO
267!$OMP DO schedule(static) private(jk,jj,ji)
268      DO jk = 1, jpkm1             
269         DO jj = 1, jpj
270            DO ji = 1, jpi
271               zdn2dz     (ji,jj,jk) = rn2(ji,jj,jk) - rn2(ji,jj,jk+1)           ! Vertical profile of dN2/dz
272               zempba_3d_1(ji,jj,jk) = SQRT(  MAX( 0.e0, rn2(ji,jj,jk) )  )    !    -        -    of N
273               zempba_3d_2(ji,jj,jk) =        MAX( 0.e0, rn2(ji,jj,jk) )       !    -        -    of N^2
274            END DO
275         END DO
276      END DO
277!$OMP END DO NOWAIT
278      !
279!$OMP DO schedule(static) private(jj, ji)
280      DO jj = 1, jpj
281         DO ji = 1, jpi
282            zsum (ji,jj) = 0.e0
283            zsum1(ji,jj) = 0.e0
284            zsum2(ji,jj) = 0.e0
285         END DO
286      END DO
287      DO jk= 2, jpk
288!$OMP DO schedule(static) private(jj,ji)
289         DO jj= 1, jpj
290            DO ji= 1, jpi
291               zsum1(ji,jj) = zsum1(ji,jj) + zempba_3d_1(ji,jj,jk) * e3w_n(ji,jj,jk) * wmask(ji,jj,jk)
292               zsum2(ji,jj) = zsum2(ji,jj) + zempba_3d_2(ji,jj,jk) * e3w_n(ji,jj,jk) * wmask(ji,jj,jk)             
293            END DO
294        END DO
295      END DO
296!$OMP DO schedule(static) private(jj,ji)
297      DO jj = 1, jpj
298         DO ji = 1, jpi
299            IF( zsum1(ji,jj) /= 0.e0 )   zsum1(ji,jj) = 1.e0 / zsum1(ji,jj)
300            IF( zsum2(ji,jj) /= 0.e0 )   zsum2(ji,jj) = 1.e0 / zsum2(ji,jj)               
301         END DO
302      END DO
303
304      DO jk= 1, jpk
305!$OMP DO schedule(static) private(jj,ji,zcoef,ztpc)
306         DO jj = 1, jpj
307            DO ji = 1, jpi
308               zcoef = 0.5 - SIGN( 0.5, zdn2dz(ji,jj,jk) )       ! =0 if dN2/dz > 0, =1 otherwise
309               ztpc  = zempba_3d_1(ji,jj,jk) * zsum1(ji,jj) *        zcoef     &
310                  &  + zempba_3d_2(ji,jj,jk) * zsum2(ji,jj) * ( 1. - zcoef )
311               !
312               zempba_3d(ji,jj,jk) =               ztpc 
313               zsum     (ji,jj)    = zsum(ji,jj) + ztpc * e3w_n(ji,jj,jk)
314            END DO
315         END DO
316       END DO
317!$OMP DO schedule(static) private(jj,ji)
318       DO jj = 1, jpj
319          DO ji = 1, jpi
320             IF( zsum(ji,jj) > 0.e0 )   zsum(ji,jj) = 1.e0 / zsum(ji,jj)               
321          END DO
322       END DO
323
324      !                             ! first estimation bounded by 10 cm2/s (with n2 bounded by rn_n2min)
325      zcoef = rn_tfe_itf / ( rn_tfe * rau0 )
326!$OMP DO schedule(static) private(jk,jj,ji)
327      DO jk = 1, jpk
328         DO jj = 1, jpj
329            DO ji = 1, jpi
330               zavt_itf(ji,jj,jk) = MIN(  10.e-4, zcoef * en_tmx(ji,jj) * zsum(ji,jj) * zempba_3d(ji,jj,jk)   &
331            &                                      / MAX( rn_n2min, rn2(ji,jj,jk) ) * tmask(ji,jj,jk)  )
332            END DO
333         END DO
334      END DO               
335
336!$OMP DO schedule(static) private(jj, ji)
337      DO jj = 1, jpj
338         DO ji = 1, jpi
339            zkz(ji,jj) = 0.e0               ! Associated potential energy consummed over the whole water column
340         END DO
341      END DO
342      DO jk = 2, jpkm1
343!$OMP DO schedule(static) private(jj,ji)
344         DO jj = 1, jpj
345            DO ji = 1, jpi
346               zkz(ji,jj) = zkz(ji,jj) + e3w_n(ji,jj,jk) * MAX( 0.e0, rn2(ji,jj,jk) ) * rau0 * zavt_itf(ji,jj,jk) * wmask(ji,jj,jk)
347            END DO
348         END DO
349      END DO
350
351!$OMP DO schedule(static) private(jj,ji)
352      DO jj = 1, jpj                ! Here zkz should be equal to en_tmx ==> multiply by en_tmx/zkz to recover en_tmx
353         DO ji = 1, jpi
354            IF( zkz(ji,jj) /= 0.e0 )   zkz(ji,jj) = en_tmx(ji,jj) * rn_tfe_itf / rn_tfe / zkz(ji,jj)
355         END DO
356      END DO
357
358!$OMP DO schedule(static) private(jk,jj,ji)
359      DO jk = 2, jpkm1              ! Mutiply by zkz to recover en_tmx, BUT bound by 30/6 ==> zavt_itf bound by 300 cm2/s
360         DO jj = 1, jpj
361            DO ji = 1, jpi
362               zavt_itf(ji,jj,jk) = zavt_itf(ji,jj,jk) * MIN( zkz(ji,jj), 120./10. ) * wmask(ji,jj,jk)   ! kz max = 120 cm2/s
363            END DO
364         END DO
365      END DO
366!$OMP END PARALLEL
367
368      IF( kt == nit000 ) THEN       ! diagnose the nergy consumed by zavt_itf
369         ztpc = 0.e0
370!$OMP PARALLEL DO schedule(static) private(jk,jj,ji,ztpc)
371         DO jk= 1, jpk
372            DO jj= 1, jpj
373               DO ji= 1, jpi
374                  ztpc = ztpc + e1e2t(ji,jj) * e3w_n(ji,jj,jk) * MAX( 0.e0, rn2(ji,jj,jk) )   &
375                     &                       * zavt_itf(ji,jj,jk) * tmask(ji,jj,jk) * tmask_i(ji,jj)
376               END DO
377            END DO
378         END DO
379         IF( lk_mpp )   CALL mpp_sum( ztpc )
380         ztpc= rau0 * ztpc / ( rn_me * rn_tfe_itf )
381         IF(lwp) WRITE(numout,*) '          N Total power consumption by zavt_itf: ztpc = ', ztpc * 1.e-12 ,'TW'
382      ENDIF
383
384      !                             ! Update pav with the ITF mixing coefficient
385!$OMP PARALLEL DO schedule(static) private(jk,jj,ji)
386      DO jk = 2, jpkm1
387         DO jj= 1, jpj
388            DO ji= 1, jpi
389               pav(ji,jj,jk) = pav     (ji,jj,jk) * ( 1.e0 - mask_itf(ji,jj) )   &
390                  &        + zavt_itf(ji,jj,jk) *          mask_itf(ji,jj) 
391            END DO
392         END DO
393      END DO
394      !
395      CALL wrk_dealloc( jpi,jpj, zkz, zsum1 , zsum2 , zsum )
396      CALL wrk_dealloc( jpi,jpj,jpk, zempba_3d_1, zempba_3d_2, zempba_3d, zdn2dz, zavt_itf )
397      !
398      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_stop('tmx_itf')
399      !
400   END SUBROUTINE tmx_itf
401
402
403   SUBROUTINE zdf_tmx_init
404      !!----------------------------------------------------------------------
405      !!                  ***  ROUTINE zdf_tmx_init  ***
406      !!                     
407      !! ** Purpose :   Initialization of the vertical tidal mixing, Reading
408      !!              of M2 and K1 tidal energy in nc files
409      !!
410      !! ** Method  : - Read the namtmx namelist and check the parameters
411      !!
412      !!              - Read the input data in NetCDF files :
413      !!              M2 and K1 tidal energy. The total tidal energy, en_tmx,
414      !!              is the sum of M2, K1 and S2 energy where S2 is assumed
415      !!              to be: S2=(1/2)^2 * M2
416      !!              mask_itf, a mask array that determine where substituing
417      !!              the standard Simmons et al. (2005) formulation with the
418      !!              one of Koch_Larrouy et al. (2007).
419      !!
420      !!              - Compute az_tmx, a 3D coefficient that allows to compute
421      !!             the standard tidal-induced vertical mixing as follows:
422      !!                  Kz_tides = az_tmx / max( rn_n2min, N^2 )
423      !!             with az_tmx a bottom intensified coefficient is given by:
424      !!                 az_tmx(z) = en_tmx / ( rau0 * rn_htmx ) * EXP( -(H-z)/rn_htmx )
425      !!                                                  / ( 1. - EXP( - H   /rn_htmx ) )
426      !!             where rn_htmx the characteristic length scale of the bottom
427      !!             intensification, en_tmx the tidal energy, and H the ocean depth
428      !!
429      !! ** input   :   - Namlist namtmx
430      !!                - NetCDF file : M2_ORCA2.nc, K1_ORCA2.nc, and mask_itf.nc
431      !!
432      !! ** Action  : - Increase by 1 the nstop flag is setting problem encounter
433      !!              - defined az_tmx used to compute tidal-induced mixing
434      !!
435      !! References : Simmons et al. 2004, Ocean Modelling, 6, 3-4, 245-263.
436      !!              Koch-Larrouy et al. 2007, GRL.
437      !!----------------------------------------------------------------------
438      INTEGER  ::   ji, jj, jk   ! dummy loop indices
439      INTEGER  ::   inum         ! local integer
440      INTEGER  ::   ios
441      REAL(wp) ::   ztpc, ze_z   ! local scalars
442      REAL(wp), DIMENSION(:,:)  , POINTER ::  zem2, zek1     ! read M2 and K1 tidal energy
443      REAL(wp), DIMENSION(:,:)  , POINTER ::  zkz            ! total M2, K1 and S2 tidal energy
444      REAL(wp), DIMENSION(:,:)  , POINTER ::  zfact          ! used for vertical structure function
445      REAL(wp), DIMENSION(:,:)  , POINTER ::  zhdep          ! Ocean depth
446      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), POINTER ::  zpc, zav_tide  ! power consumption
447      !!
448      NAMELIST/namzdf_tmx/ rn_htmx, rn_n2min, rn_tfe, rn_me, ln_tmx_itf, rn_tfe_itf
449      !!----------------------------------------------------------------------
450      !
451      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_start('zdf_tmx_init')
452      !
453      CALL wrk_alloc( jpi,jpj,       zem2, zek1, zkz, zfact, zhdep )
454      CALL wrk_alloc( jpi,jpj,jpk,   zpc, zav_tide )
455      !
456      REWIND( numnam_ref )             ! Namelist namzdf_tmx in reference namelist : Tidal Mixing
457      READ  ( numnam_ref, namzdf_tmx, IOSTAT = ios, ERR = 901)
458901   IF( ios /= 0 ) CALL ctl_nam ( ios , 'namzdf_tmx in reference namelist', lwp )
459      !
460      REWIND( numnam_cfg )             ! Namelist namzdf_tmx in configuration namelist : Tidal Mixing
461      READ  ( numnam_cfg, namzdf_tmx, IOSTAT = ios, ERR = 902 )
462902   IF( ios /= 0 ) CALL ctl_nam ( ios , 'namzdf_tmx in configuration namelist', lwp )
463      IF(lwm) WRITE ( numond, namzdf_tmx )
464      !
465      IF(lwp) THEN                     ! Control print
466         WRITE(numout,*)
467         WRITE(numout,*) 'zdf_tmx_init : tidal mixing'
468         WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~~'
469         WRITE(numout,*) '   Namelist namzdf_tmx : set tidal mixing parameters'
470         WRITE(numout,*) '      Vertical decay scale for turbulence   = ', rn_htmx 
471         WRITE(numout,*) '      Brunt-Vaisala frequency threshold     = ', rn_n2min
472         WRITE(numout,*) '      Tidal dissipation efficiency          = ', rn_tfe
473         WRITE(numout,*) '      Mixing efficiency                     = ', rn_me
474         WRITE(numout,*) '      ITF specific parameterisation         = ', ln_tmx_itf
475         WRITE(numout,*) '      ITF tidal dissipation efficiency      = ', rn_tfe_itf
476      ENDIF
477      !                                ! allocate tmx arrays
478      IF( zdf_tmx_alloc() /= 0 )   CALL ctl_stop( 'STOP', 'zdf_tmx_init : unable to allocate tmx arrays' )
479
480      IF( ln_tmx_itf ) THEN            ! read the Indonesian Through Flow mask
481         CALL iom_open('mask_itf',inum)
482         CALL iom_get (inum, jpdom_data, 'tmaskitf',mask_itf,1) !
483         CALL iom_close(inum)
484      ENDIF
485      !                                ! read M2 tidal energy flux : W/m2  ( zem2 < 0 )
486      CALL iom_open('M2rowdrg',inum)
487      CALL iom_get (inum, jpdom_data, 'field',zem2,1) !
488      CALL iom_close(inum)
489      !                                ! read K1 tidal energy flux : W/m2  ( zek1 < 0 )
490      CALL iom_open('K1rowdrg',inum)
491      CALL iom_get (inum, jpdom_data, 'field',zek1,1) !
492      CALL iom_close(inum)
493      !                                ! Total tidal energy ( M2, S2 and K1  with S2=(1/2)^2 * M2 )
494      !                                ! only the energy available for mixing is taken into account,
495      !                                ! (mixing efficiency tidal dissipation efficiency)
496!$OMP PARALLEL
497
498!$OMP DO schedule(static) private(jj, ji)
499      DO jj = 1, jpj
500         DO ji = 1, jpi
501            en_tmx(ji,jj) = - rn_tfe * rn_me * ( zem2(ji,jj) * 1.25 + zek1(ji,jj) ) * ssmask(ji,jj)
502         END DO
503      END DO
504
505!============
506!TG: Bug for VVL? Should this section be moved out of _init and be updated at every timestep?
507!!gm : you are right, but tidal mixing acts in deep ocean (H>500m) where e3 is O(100m)
508!!     the error is thus ~1% which I feel comfortable with, compared to uncertainties in tidal energy dissipation.
509      !                                ! Vertical structure (az_tmx)
510!$OMP DO schedule(static) private(jj, ji)
511      DO jj = 1, jpj                         ! part independent of the level
512         DO ji = 1, jpi
513            zhdep(ji,jj) = gdepw_0(ji,jj,mbkt(ji,jj)+1)       ! depth of the ocean
514            zfact(ji,jj) = rau0 * rn_htmx * ( 1. - EXP( -zhdep(ji,jj) / rn_htmx ) )
515            IF( zfact(ji,jj) /= 0 )   zfact(ji,jj) = en_tmx(ji,jj) / zfact(ji,jj)
516         END DO
517      END DO
518!$OMP DO schedule(static) private(jk, jj, ji)
519      DO jk= 1, jpk                          ! complete with the level-dependent part
520         DO jj = 1, jpj
521            DO ji = 1, jpi
522               az_tmx(ji,jj,jk) = zfact(ji,jj) * EXP( -( zhdep(ji,jj)-gdepw_0(ji,jj,jk) ) / rn_htmx ) * tmask(ji,jj,jk)
523            END DO
524         END DO
525      END DO
526!$OMP END PARALLEL
527!===========
528      !
529      IF( nprint == 1 .AND. lwp ) THEN
530         ! Control print
531         ! Total power consumption due to vertical mixing
532         ! zpc = rau0 * 1/rn_me * rn2 * zav_tide
533         ztpc = 0._wp
534!$OMP PARALLEL
535!$OMP DO schedule(static) private(jk, jj, ji)
536         DO jk = 1, jpk
537            DO jj = 1, jpj
538               DO ji = 1, jpi
539                  zav_tide(ji,jj,jk) = 0.e0
540               END DO
541            END DO
542         END DO
543!$OMP DO schedule(static) private(jk,jj,ji)
544         DO jk = 2, jpkm1
545            DO jj = 1, jpj
546               DO ji = 1, jpi
547                  zav_tide(ji,jj,jk) = az_tmx(ji,jj,jk) / MAX( rn_n2min, rn2(ji,jj,jk) )
548               END DO
549            END DO
550         END DO
551         !
552!$OMP DO schedule(static) private(jk, jj, ji)
553         DO jk= 1, jpk
554            DO jj = 1, jpj
555               DO ji = 1, jpi
556                  zpc(ji,jj,jk) = MAX(rn_n2min,rn2(ji,jj,jk)) * zav_tide(ji,jj,jk)
557               END DO
558            END DO
559         END DO
560!$OMP DO schedule(static) private(jk, jj, ji, ztpc)
561         DO jk= 2, jpkm1
562            DO jj = 1, jpj
563               DO ji = 1, jpi
564                  ztpc = ztpc + e3w_n(ji,jj,jk) * e1e2t(ji,jj) * zpc(ji,jj,jk) * wmask(ji,jj,jk) * tmask_i(ji,jj)
565               END DO
566            END DO
567         END DO
568!$OMP END PARALLEL
569         IF( lk_mpp )   CALL mpp_sum( ztpc )
570         ztpc= rau0 * 1/(rn_tfe * rn_me) * ztpc
571         !
572         WRITE(numout,*) 
573         WRITE(numout,*) '          Total power consumption of the tidally driven part of Kz : ztpc = ', ztpc * 1.e-12 ,'TW'
574         !
575         ! control print 2
576!$OMP PARALLEL
577!$OMP DO schedule(static) private(jk, jj, ji)
578         DO jk= 1, jpk
579            DO jj = 1, jpj
580               DO ji = 1, jpi
581                  zav_tide(ji,jj,jk) = MIN( zav_tide(ji,jj,jk), 60.e-4 )   
582                  zkz(ji,jj) = 0._wp
583               END DO
584            END DO
585         END DO
586
587         DO jk = 2, jpkm1
588!$OMP DO schedule(static) private(jj, ji)
589            DO jj = 1, jpj
590               DO ji = 1, jpi
591                  zkz(ji,jj) = zkz(ji,jj) + e3w_n(ji,jj,jk) * MAX(0.e0, rn2(ji,jj,jk)) * rau0 * zav_tide(ji,jj,jk) * wmask(ji,jj,jk)
592               END DO
593            END DO
594         END DO
595         ! Here zkz should be equal to en_tmx ==> multiply by en_tmx/zkz
596!$OMP DO schedule(static) private(jj, ji)
597         DO jj = 1, jpj
598            DO ji = 1, jpi
599               IF( zkz(ji,jj) /= 0.e0 )   THEN
600                   zkz(ji,jj) = en_tmx(ji,jj) / zkz(ji,jj)
601               ENDIF
602            END DO
603         END DO
604         ztpc = 1.e50
605!$OMP DO schedule(static) private(jj, ji, ztpc)
606         DO jj = 1, jpj
607            DO ji = 1, jpi
608               IF( zkz(ji,jj) /= 0.e0 )   THEN
609                   ztpc = Min( zkz(ji,jj), ztpc)
610               ENDIF
611            END DO
612         END DO
613!$OMP END PARALLEL
614         WRITE(numout,*) '          Min de zkz ', ztpc, ' Max = ', maxval(zkz(:,:) )
615!$OMP PARALLEL
616         !
617!$OMP DO schedule(static) private(jk,jj,ji)
618         DO jk = 2, jpkm1
619            DO jj = 1, jpj
620               DO ji = 1, jpi
621                  zav_tide(ji,jj,jk) = zav_tide(ji,jj,jk) * MIN( zkz(ji,jj), 30./6. ) * wmask(ji,jj,jk)  !kz max = 300 cm2/s
622               END DO
623            END DO
624         END DO
625         ztpc = 0._wp
626!$OMP DO schedule(static) private(jk, jj, ji)
627         DO jk= 1, jpk
628            DO jj = 1, jpj
629               DO ji = 1, jpi
630                  zpc(ji,jj,jk) = Max(0.e0,rn2(ji,jj,jk)) * zav_tide(ji,jj,jk)
631               END DO
632            END DO
633         END DO
634!$OMP DO schedule(static) private(jk, jj, ji, ztpc)
635         DO jk= 1, jpk
636            DO jj = 1, jpj
637               DO ji = 1, jpi
638                  ztpc = ztpc + e3w_n(ji,jj,jk) * e1e2t(ji,jj) * zpc(ji,jj,jk) * wmask(ji,jj,jk) * tmask_i(ji,jj)
639               END DO
640            END DO
641         END DO
642!$OMP END PARALLEL
643         IF( lk_mpp )   CALL mpp_sum( ztpc )
644         ztpc= rau0 * 1/(rn_tfe * rn_me) * ztpc
645         WRITE(numout,*) '          2 Total power consumption of the tidally driven part of Kz : ztpc = ', ztpc * 1.e-12 ,'TW'
646!!gm bug mpp  in these diagnostics
647         DO jk = 1, jpk
648            ze_z =                  SUM( e1e2t(:,:) * zav_tide(:,:,jk) * tmask_i(:,:) )   &
649               &     / MAX( 1.e-20, SUM( e1e2t(:,:) * wmask   (:,:,jk) * tmask_i(:,:) ) )
650            ztpc = 1.e50
651!$OMP PARALLEL DO schedule(static) private(ztpc, jj, ji)
652            DO jj = 1, jpj
653               DO ji = 1, jpi
654                  IF( zav_tide(ji,jj,jk) /= 0.e0 )   ztpc = MIN( ztpc, zav_tide(ji,jj,jk) )
655               END DO
656            END DO
657            WRITE(numout,*) '            N2 min - jk= ', jk,'   ', ze_z * 1.e4,' cm2/s min= ',ztpc*1.e4,   &
658               &       'max= ', MAXVAL(zav_tide(:,:,jk) )*1.e4, ' cm2/s'
659         END DO
660
661         WRITE(numout,*) '          e_tide : ', SUM( e1e2t*en_tmx ) / ( rn_tfe * rn_me ) * 1.e-12, 'TW'
662         WRITE(numout,*) 
663         WRITE(numout,*) '          Initial profile of tidal vertical mixing'
664         DO jk = 1, jpk
665!$OMP PARALLEL DO schedule(static) private(jj, ji)
666            DO jj = 1,jpj
667               DO ji = 1,jpi
668                  zkz(ji,jj) = az_tmx(ji,jj,jk) /MAX( rn_n2min, rn2(ji,jj,jk) )
669               END DO
670            END DO
671            ze_z =                  SUM( e1e2t(:,:) * zkz  (:,:)    * tmask_i(:,:) )   &
672               &     / MAX( 1.e-20, SUM( e1e2t(:,:) * wmask(:,:,jk) * tmask_i(:,:) ) )
673            WRITE(numout,*) '                jk= ', jk,'   ', ze_z * 1.e4,' cm2/s'
674         END DO
675         DO jk = 1, jpk
676!$OMP PARALLEL DO schedule(static) private(jj, ji)
677            DO jj = 1,jpj
678               DO ji = 1,jpi
679                  zkz(ji,jj) = az_tmx(ji,jj,jk) /rn_n2min
680               END DO
681            END DO
682            ze_z =                  SUM( e1e2t(:,:) * zkz  (:,:)    * tmask_i(:,:) )   &
683               &     / MAX( 1.e-20, SUM( e1e2t(:,:) * wmask(:,:,jk) * tmask_i(:,:) ) )
684            WRITE(numout,*) 
685            WRITE(numout,*) '          N2 min - jk= ', jk,'   ', ze_z * 1.e4,' cm2/s min= ',MINVAL(zkz)*1.e4,   &
686               &       'max= ', MAXVAL(zkz)*1.e4, ' cm2/s'
687         END DO
688!!gm  end bug mpp
689         !
690      ENDIF
691      !
692      CALL wrk_dealloc( jpi,jpj, zem2, zek1, zkz, zfact, zhdep )
693      CALL wrk_dealloc( jpi,jpj,jpk, zpc )
694      !
695      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_stop('zdf_tmx_init')
696      !
697   END SUBROUTINE zdf_tmx_init
698
699#elif defined key_zdftmx_new
700   !!----------------------------------------------------------------------
701   !!   'key_zdftmx_new'               Internal wave-driven vertical mixing
702   !!----------------------------------------------------------------------
703   !!   zdf_tmx       : global     momentum & tracer Kz with wave induced Kz
704   !!   zdf_tmx_init  : global     momentum & tracer Kz with wave induced Kz
705   !!----------------------------------------------------------------------
706   USE oce            ! ocean dynamics and tracers variables
707   USE dom_oce        ! ocean space and time domain variables
708   USE zdf_oce        ! ocean vertical physics variables
709   USE zdfddm         ! ocean vertical physics: double diffusive mixing
710   USE lbclnk         ! ocean lateral boundary conditions (or mpp link)
711   USE eosbn2         ! ocean equation of state
712   USE phycst         ! physical constants
713   USE prtctl         ! Print control
714   USE in_out_manager ! I/O manager
715   USE iom            ! I/O Manager
716   USE lib_mpp        ! MPP library
717   USE wrk_nemo       ! work arrays
718   USE timing         ! Timing
719   USE lib_fortran    ! Fortran utilities (allows no signed zero when 'key_nosignedzero' defined) 
720
721   IMPLICIT NONE
722   PRIVATE
723
724   PUBLIC   zdf_tmx         ! called in step module
725   PUBLIC   zdf_tmx_init    ! called in nemogcm module
726   PUBLIC   zdf_tmx_alloc   ! called in nemogcm module
727
728   LOGICAL, PUBLIC, PARAMETER ::   lk_zdftmx = .TRUE.    !: wave-driven mixing flag
729
730   !                       !!* Namelist  namzdf_tmx : internal wave-driven mixing *
731   INTEGER  ::  nn_zpyc     ! pycnocline-intensified mixing energy proportional to N (=1) or N^2 (=2)
732   LOGICAL  ::  ln_mevar    ! variable (=T) or constant (=F) mixing efficiency
733   LOGICAL  ::  ln_tsdiff   ! account for differential T/S wave-driven mixing (=T) or not (=F)
734
735   REAL(wp) ::  r1_6 = 1._wp / 6._wp
736
737   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   ebot_tmx     ! power available from high-mode wave breaking (W/m2)
738   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   epyc_tmx     ! power available from low-mode, pycnocline-intensified wave breaking (W/m2)
739   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   ecri_tmx     ! power available from low-mode, critical slope wave breaking (W/m2)
740   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   hbot_tmx     ! WKB decay scale for high-mode energy dissipation (m)
741   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   hcri_tmx     ! decay scale for low-mode critical slope dissipation (m)
742   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   emix_tmx     ! local energy density available for mixing (W/kg)
743   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   bflx_tmx     ! buoyancy flux Kz * N^2 (W/kg)
744   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   pcmap_tmx    ! vertically integrated buoyancy flux (W/m2)
745   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   zav_ratio    ! S/T diffusivity ratio (only for ln_tsdiff=T)
746   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   zav_wave     ! Internal wave-induced diffusivity
747
748   !! * Substitutions
749#  include "zdfddm_substitute.h90"
750#  include "vectopt_loop_substitute.h90"
751   !!----------------------------------------------------------------------
752   !! NEMO/OPA 4.0 , NEMO Consortium (2016)
753   !! $Id$
754   !! Software governed by the CeCILL licence     (NEMOGCM/NEMO_CeCILL.txt)
755   !!----------------------------------------------------------------------
756CONTAINS
757
758   INTEGER FUNCTION zdf_tmx_alloc()
759      !!----------------------------------------------------------------------
760      !!                ***  FUNCTION zdf_tmx_alloc  ***
761      !!----------------------------------------------------------------------
762      ALLOCATE(     ebot_tmx(jpi,jpj),  epyc_tmx(jpi,jpj),  ecri_tmx(jpi,jpj)    ,   &
763      &             hbot_tmx(jpi,jpj),  hcri_tmx(jpi,jpj),  emix_tmx(jpi,jpj,jpk),   &
764      &         bflx_tmx(jpi,jpj,jpk), pcmap_tmx(jpi,jpj), zav_ratio(jpi,jpj,jpk),   & 
765      &         zav_wave(jpi,jpj,jpk), STAT=zdf_tmx_alloc     )
766      !
767      IF( lk_mpp             )   CALL mpp_sum ( zdf_tmx_alloc )
768      IF( zdf_tmx_alloc /= 0 )   CALL ctl_warn('zdf_tmx_alloc: failed to allocate arrays')
769   END FUNCTION zdf_tmx_alloc
770
771
772   SUBROUTINE zdf_tmx( kt )
773      !!----------------------------------------------------------------------
774      !!                  ***  ROUTINE zdf_tmx  ***
775      !!                   
776      !! ** Purpose :   add to the vertical mixing coefficients the effect of
777      !!              breaking internal waves.
778      !!
779      !! ** Method  : - internal wave-driven vertical mixing is given by:
780      !!                  Kz_wave = min(  100 cm2/s, f(  Reb = emix_tmx /( Nu * N^2 )  )
781      !!              where emix_tmx is the 3D space distribution of the wave-breaking
782      !!              energy and Nu the molecular kinematic viscosity.
783      !!              The function f(Reb) is linear (constant mixing efficiency)
784      !!              if the namelist parameter ln_mevar = F and nonlinear if ln_mevar = T.
785      !!
786      !!              - Compute emix_tmx, the 3D power density that allows to compute
787      !!              Reb and therefrom the wave-induced vertical diffusivity.
788      !!              This is divided into three components:
789      !!                 1. Bottom-intensified low-mode dissipation at critical slopes
790      !!                     emix_tmx(z) = ( ecri_tmx / rau0 ) * EXP( -(H-z)/hcri_tmx )
791      !!                                   / ( 1. - EXP( - H/hcri_tmx ) ) * hcri_tmx
792      !!              where hcri_tmx is the characteristic length scale of the bottom
793      !!              intensification, ecri_tmx a map of available power, and H the ocean depth.
794      !!                 2. Pycnocline-intensified low-mode dissipation
795      !!                     emix_tmx(z) = ( epyc_tmx / rau0 ) * ( sqrt(rn2(z))^nn_zpyc )
796      !!                                   / SUM( sqrt(rn2(z))^nn_zpyc * e3w(z) )
797      !!              where epyc_tmx is a map of available power, and nn_zpyc
798      !!              is the chosen stratification-dependence of the internal wave
799      !!              energy dissipation.
800      !!                 3. WKB-height dependent high mode dissipation
801      !!                     emix_tmx(z) = ( ebot_tmx / rau0 ) * rn2(z) * EXP(-z_wkb(z)/hbot_tmx)
802      !!                                   / SUM( rn2(z) * EXP(-z_wkb(z)/hbot_tmx) * e3w(z) )
803      !!              where hbot_tmx is the characteristic length scale of the WKB bottom
804      !!              intensification, ebot_tmx is a map of available power, and z_wkb is the
805      !!              WKB-stretched height above bottom defined as
806      !!                    z_wkb(z) = H * SUM( sqrt(rn2(z'>=z)) * e3w(z'>=z) )
807      !!                                 / SUM( sqrt(rn2(z'))    * e3w(z')    )
808      !!
809      !!              - update the model vertical eddy viscosity and diffusivity:
810      !!                     avt  = avt  +    av_wave
811      !!                     avm  = avm  +    av_wave
812      !!                     avmu = avmu + mi(av_wave)
813      !!                     avmv = avmv + mj(av_wave)
814      !!
815      !!              - if namelist parameter ln_tsdiff = T, account for differential mixing:
816      !!                     avs  = avt  +    av_wave * diffusivity_ratio(Reb)
817      !!
818      !! ** Action  : - Define emix_tmx used to compute internal wave-induced mixing
819      !!              - avt, avs, avm, avmu, avmv increased by internal wave-driven mixing   
820      !!
821      !! References :  de Lavergne et al. 2015, JPO; 2016, in prep.
822      !!----------------------------------------------------------------------
823      INTEGER, INTENT(in) ::   kt   ! ocean time-step
824      !
825      INTEGER  ::   ji, jj, jk   ! dummy loop indices
826      REAL(wp) ::   ztpc         ! scalar workspace
827      REAL(wp), DIMENSION(:,:)  , POINTER ::  zfact     ! Used for vertical structure
828      REAL(wp), DIMENSION(:,:)  , POINTER ::  zhdep     ! Ocean depth
829      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), POINTER ::  zwkb      ! WKB-stretched height above bottom
830      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), POINTER ::  zweight   ! Weight for high mode vertical distribution
831      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), POINTER ::  znu_t     ! Molecular kinematic viscosity (T grid)
832      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), POINTER ::  znu_w     ! Molecular kinematic viscosity (W grid)
833      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), POINTER ::  zReb      ! Turbulence intensity parameter
834      !!----------------------------------------------------------------------
835      !
836      IF( nn_timing == 1 )   CALL timing_start('zdf_tmx')
837      !
838      CALL wrk_alloc( jpi,jpj,       zfact, zhdep )
839      CALL wrk_alloc( jpi,jpj,jpk,   zwkb, zweight, znu_t, znu_w, zReb )
840
841      !                          ! ----------------------------- !
842      !                          !  Internal wave-driven mixing  !  (compute zav_wave)
843      !                          ! ----------------------------- !
844      !                             
845      !                        !* Critical slope mixing: distribute energy over the time-varying ocean depth,
846      !                                                 using an exponential decay from the seafloor.
847!$OMP PARALLEL
848!$OMP DO schedule(static) private(jj,ji)
849      DO jj = 1, jpj                ! part independent of the level
850         DO ji = 1, jpi
851            zhdep(ji,jj) = gdepw_0(ji,jj,mbkt(ji,jj)+1)       ! depth of the ocean
852            zfact(ji,jj) = rau0 * (  1._wp - EXP( -zhdep(ji,jj) / hcri_tmx(ji,jj) )  )
853            IF( zfact(ji,jj) /= 0 )   zfact(ji,jj) = ecri_tmx(ji,jj) / zfact(ji,jj)
854         END DO
855      END DO
856
857!$OMP DO schedule(static) private(jk,jj,ji)
858      DO jk = 2, jpkm1              ! complete with the level-dependent part
859         DO jj = 1, jpj
860            DO ji = 1, jpi
861               emix_tmx(ji,jj,jk) = zfact(ji,jj) * (  EXP( ( gde3w_n(ji,jj,jk  ) - zhdep(ji,jj) ) / hcri_tmx(:,:) )                      &
862                  &                             - EXP( ( gde3w_n(ji,jj,jk-1) - zhdep(ji,jj) ) / hcri_tmx(ji,jj) )  ) * wmask(ji,jj,jk)   &
863                  &                          / ( gde3w_n(ji,jj,jk) - gde3w_n(ji,jj,jk-1) )
864            END DO
865         END DO
866      END DO
867!$OMP END PARALLEL
868
869      !                        !* Pycnocline-intensified mixing: distribute energy over the time-varying
870      !                        !* ocean depth as proportional to sqrt(rn2)^nn_zpyc
871
872      SELECT CASE ( nn_zpyc )
873
874      CASE ( 1 )               ! Dissipation scales as N (recommended)
875
876!$OMP PARALLEL
877!$OMP DO schedule(static) private(jj, ji)
878         DO jj = 1, jpj
879            DO ji = 1, jpi
880               zfact(ji,jj) = 0._wp
881            END DO
882         END DO
883         DO jk = 2, jpkm1              ! part independent of the level
884!$OMP DO schedule(static) private(jj,ji)
885            DO jj = 1, jpj                ! part independent of the level
886               DO ji = 1, jpi
887                  zfact(ji,jj) = zfact(ji,jj) + e3w_n(ji,jj,jk) * SQRT(  MAX( 0._wp, rn2(ji,jj,jk) )  ) * wmask(ji,jj,jk)
888               END DO
889            END DO
890         END DO
891
892!$OMP DO schedule(static) private(jj,ji)
893         DO jj = 1, jpj
894            DO ji = 1, jpi
895               IF( zfact(ji,jj) /= 0 )   zfact(ji,jj) = epyc_tmx(ji,jj) / ( rau0 * zfact(ji,jj) )
896            END DO
897         END DO
898
899!$OMP DO schedule(static) private(jk,jj,ji)
900         DO jk = 2, jpkm1              ! complete with the level-dependent part
901            DO jj = 1, jpj
902               DO ji = 1, jpi
903                  emix_tmx(ji,jj,jk) = emix_tmx(ji,jj,jk) + zfact(ji,jj) * SQRT(  MAX( 0._wp, rn2(ji,jj,jk) )  ) * wmask(ji,ji,jk)
904               END DO
905            END DO
906         END DO
907!$OMP END PARALLEL
908
909      CASE ( 2 )               ! Dissipation scales as N^2
910
911!$OMP PARALLEL
912!$OMP DO schedule(static) private(jj, ji)
913         DO jj = 1, jpj
914            DO ji = 1, jpi
915               zfact(ji,jj) = 0._wp
916            END DO
917         END DO
918
919         DO jk = 2, jpkm1           
920!$OMP DO schedule(static) private(jj,ji)
921            DO jj = 1, jpj           
922               DO ji = 1, jpi
923                  zfact(ji,jj) = zfact(ji,jj) + e3w_n(ji,jj,jk) * MAX( 0._wp, rn2(ji,jj,jk) ) * wmask(ji,jj,jk)
924               END DO
925            END DO
926         END DO
927
928!$OMP DO schedule(static) private(jj,ji)
929         DO jj= 1, jpj
930            DO ji = 1, jpi
931               IF( zfact(ji,jj) /= 0 )   zfact(ji,jj) = epyc_tmx(ji,jj) / ( rau0 * zfact(ji,jj) )
932            END DO
933         END DO
934
935!$OMP DO schedule(static) private(jk,jj,ji)
936         DO jk = 2, jpkm1              ! complete with the level-dependent part
937            DO jj = 1, jpj
938               DO ji = 1, jpi
939                  emix_tmx(ji,jj,jk) = emix_tmx(ji,jj,jk) + zfact(ji,jj) * MAX( 0._wp, rn2(ji,jj,jk) ) * wmask(ji,ji,jk)
940               END DO
941            END DO
942         END DO
943!$OMP END PARALLEL
944
945      END SELECT
946
947      !                        !* WKB-height dependent mixing: distribute energy over the time-varying
948      !                        !* ocean depth as proportional to rn2 * exp(-z_wkb/rn_hbot)
949     
950!$OMP PARALLEL
951!$OMP DO schedule(static) private(jk,jj,ji)
952      DO jk = 1, jpk
953         DO jj = 1, jpj
954            DO ji = 1, jpi
955               zwkb(ji,jj,jk) = 0._wp
956            END DO
957         END DO
958      END DO
959!$OMP DO schedule(static) private(jj,ji)
960      DO jj = 1, jpj
961         DO ji = 1, jpi
962            zfact(ji,jj) = 0._wp
963         END DO
964      END DO
965      DO jk = 2, jpkm1
966!$OMP DO schedule(static) private(jj,ji)
967         DO jj = 1, jpj           
968            DO ji = 1, jpi
969               zfact(ji,jj) = zfact(ji,jj) + e3w_n(ji,jj,jk) * SQRT(  MAX( 0._wp, rn2(ji,jj,jk) )  ) * wmask(ji,jj,jk)
970               zwkb(ji,jj,jk) = zfact(ji,jj)
971            END DO
972         END DO
973      END DO
974
975!$OMP DO schedule(static) private(jk,jj,ji)
976      DO jk = 2, jpkm1
977         DO jj = 1, jpj
978            DO ji = 1, jpi
979               IF( zfact(ji,jj) /= 0 )   zwkb(ji,jj,jk) = zhdep(ji,jj) * ( zfact(ji,jj) - zwkb(ji,jj,jk) )   &
980                                            &           * tmask(ji,jj,jk) / zfact(ji,jj)
981            END DO
982         END DO
983      END DO
984
985!$OMP DO schedule(static) private(jj, ji)
986      DO jj = 1, jpj
987         DO ji = 1, jpi
988            zwkb(ji,jj,1) = zhdep(ji,jj) * tmask(ji,jj,1)
989         END DO
990      END DO
991!$OMP END DO NOWAIT
992!$OMP DO schedule(static) private(jk,jj,ji)
993      DO jk = 1, jpk
994         DO jj = 1, jpj
995            DO ji = 1, jpi
996               zweight(ji,jj,jk) = 0._wp
997            END DO
998         END DO
999      END DO
1000
1001!$OMP DO schedule(static) private(jk,jj,ji)
1002      DO jk = 2, jpkm1
1003         DO jj = 1, jpj
1004            DO ji = 1, jpi
1005               zweight(ji,jj,jk) = MAX( 0._wp, rn2(ji,jj,jk) ) * hbot_tmx(ji,jj) * wmask(ji,jj,jk)                    &
1006                &   * (  EXP( -zwkb(ji,jj,jk) / hbot_tmx(ji,jj) ) - EXP( -zwkb(ji,jj,jk-1) / hbot_tmx(ji,jj) )  )
1007            END DO
1008         END DO
1009      END DO
1010
1011!$OMP DO schedule(static) private(jj, ji)
1012      DO jj = 1, jpj
1013         DO ji = 1, jpi
1014            zfact(ji,jj) = 0._wp
1015         END DO
1016      END DO
1017
1018      DO jk = 2, jpkm1              ! part independent of the level
1019!$OMP DO schedule(static) private(jj,ji)
1020         DO jj = 1, jpj           
1021            DO ji = 1, jpi
1022               zfact(ji,jj) = zfact(ji,jj) + zweight(ji,jj,jk)
1023            END DO
1024         END DO
1025      END DO
1026
1027!$OMP DO schedule(static) private(jj,ji)
1028      DO jj = 1, jpj
1029         DO ji = 1, jpi
1030            IF( zfact(ji,jj) /= 0 )   zfact(ji,jj) = ebot_tmx(ji,jj) / ( rau0 * zfact(ji,jj) )
1031         END DO
1032      END DO
1033
1034!$OMP DO schedule(static) private(jk,jj,ji)
1035      DO jk = 2, jpkm1              ! complete with the level-dependent part
1036         DO jj = 1, jpj
1037            DO ji = 1, jpi
1038               emix_tmx(ji,jj,jk) = emix_tmx(ji,jj,jk) + zweight(ji,jj,jk) * zfact(ji,jj) * wmask(ji,ji,jk)
1039                  &                                / ( gde3w_n(ji,jj,jk) - gde3w_n(ji,jj,jk-1) )
1040            END DO
1041         END DO
1042      END DO
1043!$OMP END DO NOWAIT
1044
1045
1046      ! Calculate molecular kinematic viscosity
1047!$OMP DO schedule(static) private(jj, ji)
1048      DO jj = 1, jpj
1049         DO ji = 1, jpi
1050            znu_t(ji,jj,jk) = 1.e-4_wp * (  17.91_wp - 0.53810_wp * tsn(ji,jj,jk,jp_tem) &
1051         &                                  + 0.00694_wp * tsn(ji,jj,jk,jp_tem) * tsn(ji,jj,jk,jp_tem)  &
1052         &                                  + 0.02305_wp * tsn(ji,jj,jk,jp_sal)  ) * tmask(ji,jj,jk) * r1_rau0
1053         END DO
1054      END DO
1055!$OMP DO schedule(static) private(jk,jj,ji)
1056      DO jk = 2, jpkm1
1057         DO jj = 1, jpj
1058            DO ji = 1, jpi
1059               znu_w(ji,jj,jk) = 0.5_wp * ( znu_t(ji,jj,jk-1) + znu_t(ji,jj,jk) ) * wmask(ji,jj,jk)
1060            END DO
1061         END DO
1062      END DO
1063
1064      ! Calculate turbulence intensity parameter Reb
1065!$OMP DO schedule(static) private(jk,jj,ji)
1066      DO jk = 2, jpkm1
1067         DO jj = 1, jpj
1068            DO ji = 1, jpi
1069               zReb(ji,jj,jk) = emix_tmx(ji,jj,jk) / MAX( 1.e-20_wp, znu_w(ji,jj,jk) * rn2(ji,jj,jk) )
1070            END DO
1071         END DO
1072      END DO
1073
1074      ! Define internal wave-induced diffusivity
1075!$OMP DO schedule(static) private(jk,jj,ji)
1076      DO jk = 2, jpkm1
1077         DO jj = 1, jpj
1078            DO ji = 1, jpi
1079               zav_wave(ji,jj,jk) = znu_w(ji,jj,jk) * zReb(ji,jj,jk) * r1_6   ! This corresponds to a constant mixing efficiency of 1/6
1080            END DO
1081         END DO
1082      END DO
1083!$OMP END PARALLEL
1084
1085      IF( ln_mevar ) THEN              ! Variable mixing efficiency case : modify zav_wave in the
1086!$OMP PARALLEL DO schedule(static) private(jk,jj,ji)
1087         DO jk = 2, jpkm1              ! energetic (Reb > 480) and buoyancy-controlled (Reb <10.224 ) regimes
1088            DO jj = 1, jpj
1089               DO ji = 1, jpi
1090                  IF( zReb(ji,jj,jk) > 480.00_wp ) THEN
1091                     zav_wave(ji,jj,jk) = 3.6515_wp * znu_w(ji,jj,jk) * SQRT( zReb(ji,jj,jk) )
1092                  ELSEIF( zReb(ji,jj,jk) < 10.224_wp ) THEN
1093                     zav_wave(ji,jj,jk) = 0.052125_wp * znu_w(ji,jj,jk) * zReb(ji,jj,jk) * SQRT( zReb(ji,jj,jk) )
1094                  ENDIF
1095               END DO
1096            END DO
1097         END DO
1098      ENDIF
1099
1100!$OMP PARALLEL DO schedule(static) private(jk,jj,ji)
1101      DO jk = 2, jpkm1                 ! Bound diffusivity by molecular value and 100 cm2/s
1102         DO jj = 1, jpj
1103            DO ji = 1, jpi
1104               zav_wave(ji,jj,jk) = MIN(  MAX( 1.4e-7_wp, zav_wave(ji,jj,jk) ), 1.e-2_wp  ) * wmask(ji,jj,jk)
1105            END DO
1106         END DO
1107      END DO
1108
1109      IF( kt == nit000 ) THEN        !* Control print at first time-step: diagnose the energy consumed by zav_wave
1110         ztpc = 0._wp
1111!$OMP PARALLEL DO schedule(static) private(jk,jj,ji,ztpc)
1112         DO jk = 2, jpkm1
1113            DO jj = 1, jpj
1114               DO ji = 1, jpi
1115                  ztpc = ztpc + e3w_n(ji,jj,jk) * e1e2t(ji,jj)   &
1116                     &         * MAX( 0._wp, rn2(ji,jj,jk) ) * zav_wave(ji,jj,jk) * wmask(ji,jj,jk) * tmask_i(ji,jj)
1117               END DO
1118            END DO
1119         END DO
1120         IF( lk_mpp )   CALL mpp_sum( ztpc )
1121         ztpc = rau0 * ztpc ! Global integral of rauo * Kz * N^2 = power contributing to mixing
1122 
1123         IF(lwp) THEN
1124            WRITE(numout,*)
1125            WRITE(numout,*) 'zdf_tmx : Internal wave-driven mixing (tmx)'
1126            WRITE(numout,*) '~~~~~~~ '
1127            WRITE(numout,*)
1128            WRITE(numout,*) '      Total power consumption by av_wave: ztpc =  ', ztpc * 1.e-12_wp, 'TW'
1129         ENDIF
1130      ENDIF
1131
1132      !                          ! ----------------------- !
1133      !                          !   Update  mixing coefs  !                         
1134      !                          ! ----------------------- !
1135      !     
1136      IF( ln_tsdiff ) THEN          !* Option for differential mixing of salinity and temperature
1137!$OMP PARALLEL
1138!$OMP DO schedule(static) private(jk,jj,ji)
1139         DO jk = 2, jpkm1              ! Calculate S/T diffusivity ratio as a function of Reb
1140            DO jj = 1, jpj
1141               DO ji = 1, jpi
1142                  zav_ratio(ji,jj,jk) = ( 0.505_wp + 0.495_wp *                                                                  &
1143                      &   TANH(    0.92_wp * (   LOG10(  MAX( 1.e-20_wp, zReb(ji,jj,jk) * 5._wp * r1_6 )  ) - 0.60_wp   )    )   &
1144                      &                 ) * wmask(ji,jj,jk)
1145               END DO
1146            END DO
1147         END DO
1148!$OMP DO schedule(static) private(jk,jj,ji)
1149         DO jk = 2, jpkm1           !* update momentum & tracer diffusivity with wave-driven mixing
1150            DO jj = 1, jpj
1151               DO ji = 1, jpi
1152                  fsavs(ji,jj,jk) = avt(ji,jj,jk) + zav_wave(ji,jj,jk) * zav_ratio(ji,jj,jk)
1153                  avt  (ji,jj,jk) = avt(ji,jj,jk) + zav_wave(ji,jj,jk)
1154                  avm  (ji,jj,jk) = avm(ji,jj,jk) + zav_wave(ji,jj,jk)
1155               END DO
1156            END DO
1157         END DO
1158!$OMP END PARALLEL
1159         CALL iom_put( "av_ratio", zav_ratio )
1160         !
1161      ELSE                          !* update momentum & tracer diffusivity with wave-driven mixing
1162!$OMP PARALLEL DO schedule(static) private(jk,jj,ji)
1163         DO jk = 2, jpkm1
1164            DO jj = 1, jpj
1165               DO ji = 1, jpi
1166                  fsavs(ji,jj,jk) = avt(ji,jj,jk) + zav_wave(ji,jj,jk)
1167                  avt  (ji,jj,jk) = avt(ji,jj,jk) + zav_wave(ji,jj,jk)
1168                  avm  (ji,jj,jk) = avm(ji,jj,jk) + zav_wave(ji,jj,jk)
1169               END DO
1170            END DO
1171         END DO
1172      ENDIF
1173
1174!$OMP PARALLEL DO schedule(static) private(jk,jj,ji)
1175      DO jk = 2, jpkm1              !* update momentum diffusivity at wu and wv points
1176         DO jj = 2, jpjm1
1177            DO ji = fs_2, fs_jpim1  ! vector opt.
1178               avmu(ji,jj,jk) = avmu(ji,jj,jk) + 0.5_wp * ( zav_wave(ji,jj,jk) + zav_wave(ji+1,jj  ,jk) ) * wumask(ji,jj,jk)
1179               avmv(ji,jj,jk) = avmv(ji,jj,jk) + 0.5_wp * ( zav_wave(ji,jj,jk) + zav_wave(ji  ,jj+1,jk) ) * wvmask(ji,jj,jk)
1180            END DO
1181         END DO
1182      END DO
1183      CALL lbc_lnk( avmu, 'U', 1. )   ;   CALL lbc_lnk( avmv, 'V', 1. )      ! lateral boundary condition
1184
1185      !                             !* output internal wave-driven mixing coefficient
1186      CALL iom_put( "av_wave", zav_wave )
1187                                    !* output useful diagnostics: N^2, Kz * N^2 (bflx_tmx),
1188                                    !  vertical integral of rau0 * Kz * N^2 (pcmap_tmx), energy density (emix_tmx)
1189      IF( iom_use("bflx_tmx") .OR. iom_use("pcmap_tmx") ) THEN
1190!$OMP PARALLEL
1191!$OMP DO schedule(static) private(jk,jj,ji)
1192      DO jk = 1, jpk
1193         DO jj = 1, jpj
1194            DO ji = 1, jpi
1195               bflx_tmx(ji,jj,jk) = MAX( 0._wp, rn2(ji,jj,jk) ) * zav_wave(ji,jj,jk)
1196            END DO
1197         END DO
1198      END DO
1199!$OMP END DO NOWAIT
1200!$OMP DO schedule(static) private(jj, ji)
1201      DO jj = 1, jpj
1202         DO ji = 1, jpi
1203            pcmap_tmx(ji,jj) = 0._wp
1204         END DO
1205      END DO
1206      DO jk = 2, jpkm1
1207!$OMP DO schedule(static) private(jj, ji)
1208         DO jj = 1, jpj
1209            DO ji = 1, jpi
1210               pcmap_tmx(ji,jj) = pcmap_tmx(ji,jj) + e3w_n(ji,jj,jk) * bflx_tmx(ji,jj,jk) * wmask(ji,jj,jk)
1211            END DO
1212         END DO
1213      END DO
1214!$OMP DO schedule(static) private(jj, ji)
1215      DO jj = 1, jpj
1216         DO ji = 1, jpi
1217            pcmap_tmx(ji,jj) = rau0 * pcmap_tmx(ji,jj)
1218         END DO
1219      END DO
1220!$OMP END PARALLEL
1221         CALL iom_put( "bflx_tmx", bflx_tmx )
1222         CALL iom_put( "pcmap_tmx", pcmap_tmx )
1223      ENDIF
1224      CALL iom_put( "bn2", rn2 )
1225      CALL iom_put( "emix_tmx", emix_tmx )
1226     
1227      CALL wrk_dealloc( jpi,jpj,       zfact, zhdep )
1228      CALL wrk_dealloc( jpi,jpj,jpk,   zwkb, zweight, znu_t, znu_w, zReb )
1229
1230      IF(ln_ctl)   CALL prt_ctl(tab3d_1=zav_wave , clinfo1=' tmx - av_wave: ', tab3d_2=avt, clinfo2=' avt: ', ovlap=1, kdim=jpk)
1231      !
1232      IF( nn_timing == 1 )   CALL timing_stop('zdf_tmx')
1233      !
1234   END SUBROUTINE zdf_tmx
1235
1236
1237   SUBROUTINE zdf_tmx_init
1238      !!----------------------------------------------------------------------
1239      !!                  ***  ROUTINE zdf_tmx_init  ***
1240      !!                     
1241      !! ** Purpose :   Initialization of the wave-driven vertical mixing, reading
1242      !!              of input power maps and decay length scales in netcdf files.
1243      !!
1244      !! ** Method  : - Read the namzdf_tmx namelist and check the parameters
1245      !!
1246      !!              - Read the input data in NetCDF files :
1247      !!              power available from high-mode wave breaking (mixing_power_bot.nc)
1248      !!              power available from pycnocline-intensified wave-breaking (mixing_power_pyc.nc)
1249      !!              power available from critical slope wave-breaking (mixing_power_cri.nc)
1250      !!              WKB decay scale for high-mode wave-breaking (decay_scale_bot.nc)
1251      !!              decay scale for critical slope wave-breaking (decay_scale_cri.nc)
1252      !!
1253      !! ** input   : - Namlist namzdf_tmx
1254      !!              - NetCDF files : mixing_power_bot.nc, mixing_power_pyc.nc, mixing_power_cri.nc,
1255      !!              decay_scale_bot.nc decay_scale_cri.nc
1256      !!
1257      !! ** Action  : - Increase by 1 the nstop flag is setting problem encounter
1258      !!              - Define ebot_tmx, epyc_tmx, ecri_tmx, hbot_tmx, hcri_tmx
1259      !!
1260      !! References : de Lavergne et al. 2015, JPO; 2016, in prep.
1261      !!         
1262      !!----------------------------------------------------------------------
1263      INTEGER  ::   ji, jj, jk   ! dummy loop indices
1264      INTEGER  ::   inum         ! local integer
1265      INTEGER  ::   ios
1266      REAL(wp) ::   zbot, zpyc, zcri   ! local scalars
1267      !!
1268      NAMELIST/namzdf_tmx_new/ nn_zpyc, ln_mevar, ln_tsdiff
1269      !!----------------------------------------------------------------------
1270      !
1271      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_start('zdf_tmx_init')
1272      !
1273      REWIND( numnam_ref )              ! Namelist namzdf_tmx in reference namelist : Wave-driven mixing
1274      READ  ( numnam_ref, namzdf_tmx_new, IOSTAT = ios, ERR = 901)
1275901   IF( ios /= 0 ) CALL ctl_nam ( ios , 'namzdf_tmx in reference namelist', lwp )
1276      !
1277      REWIND( numnam_cfg )              ! Namelist namzdf_tmx in configuration namelist : Wave-driven mixing
1278      READ  ( numnam_cfg, namzdf_tmx_new, IOSTAT = ios, ERR = 902 )
1279902   IF( ios /= 0 ) CALL ctl_nam ( ios , 'namzdf_tmx in configuration namelist', lwp )
1280      IF(lwm) WRITE ( numond, namzdf_tmx_new )
1281      !
1282      IF(lwp) THEN                  ! Control print
1283         WRITE(numout,*)
1284         WRITE(numout,*) 'zdf_tmx_init : internal wave-driven mixing'
1285         WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~~'
1286         WRITE(numout,*) '   Namelist namzdf_tmx_new : set wave-driven mixing parameters'
1287         WRITE(numout,*) '      Pycnocline-intensified diss. scales as N (=1) or N^2 (=2) = ', nn_zpyc
1288         WRITE(numout,*) '      Variable (T) or constant (F) mixing efficiency            = ', ln_mevar
1289         WRITE(numout,*) '      Differential internal wave-driven mixing (T) or not (F)   = ', ln_tsdiff
1290      ENDIF
1291     
1292      ! The new wave-driven mixing parameterization elevates avt and avm in the interior, and
1293      ! ensures that avt remains larger than its molecular value (=1.4e-7). Therefore, avtb should
1294      ! be set here to a very small value, and avmb to its (uniform) molecular value (=1.4e-6).
1295      avmb(:) = 1.4e-6_wp        ! viscous molecular value
1296      avtb(:) = 1.e-10_wp        ! very small diffusive minimum (background avt is specified in zdf_tmx)   
1297!$OMP PARALLEL DO schedule(static) private(jj, ji)
1298      DO jj = 1, jpj
1299         DO ji = 1, jpi
1300            avtb_2d(ji,jj) = 1.e0_wp     ! uniform
1301         END DO
1302      END DO
1303      IF(lwp) THEN                  ! Control print
1304         WRITE(numout,*)
1305         WRITE(numout,*) '   Force the background value applied to avm & avt in TKE to be everywhere ',   &
1306            &               'the viscous molecular value & a very small diffusive value, resp.'
1307      ENDIF
1308     
1309      IF( .NOT.lk_zdfddm )   CALL ctl_stop( 'STOP', 'zdf_tmx_init_new : key_zdftmx_new requires key_zdfddm' )
1310     
1311      !                             ! allocate tmx arrays
1312      IF( zdf_tmx_alloc() /= 0 )   CALL ctl_stop( 'STOP', 'zdf_tmx_init : unable to allocate tmx arrays' )
1313      !
1314      !                             ! read necessary fields
1315      CALL iom_open('mixing_power_bot',inum)       ! energy flux for high-mode wave breaking [W/m2]
1316      CALL iom_get  (inum, jpdom_data, 'field', ebot_tmx, 1 ) 
1317      CALL iom_close(inum)
1318      !
1319      CALL iom_open('mixing_power_pyc',inum)       ! energy flux for pynocline-intensified wave breaking [W/m2]
1320      CALL iom_get  (inum, jpdom_data, 'field', epyc_tmx, 1 )
1321      CALL iom_close(inum)
1322      !
1323      CALL iom_open('mixing_power_cri',inum)       ! energy flux for critical slope wave breaking [W/m2]
1324      CALL iom_get  (inum, jpdom_data, 'field', ecri_tmx, 1 )
1325      CALL iom_close(inum)
1326      !
1327      CALL iom_open('decay_scale_bot',inum)        ! spatially variable decay scale for high-mode wave breaking [m]
1328      CALL iom_get  (inum, jpdom_data, 'field', hbot_tmx, 1 )
1329      CALL iom_close(inum)
1330      !
1331      CALL iom_open('decay_scale_cri',inum)        ! spatially variable decay scale for critical slope wave breaking [m]
1332      CALL iom_get  (inum, jpdom_data, 'field', hcri_tmx, 1 )
1333      CALL iom_close(inum)
1334
1335!$OMP PARALLEL DO schedule(static) private(jj, ji)
1336      DO jj = 1, jpj
1337         DO ji = 1, jpi
1338            ebot_tmx(ji,jj) = ebot_tmx(ji,jj) * ssmask(ji,jj)
1339            epyc_tmx(ji,jj) = epyc_tmx(ji,jj) * ssmask(ji,jj)
1340            ecri_tmx(ji,jj) = ecri_tmx(ji,jj) * ssmask(ji,jj)
1341           
1342            ! Set once for all to zero the first and last vertical levels of appropriate variables
1343            emix_tmx (ji,jj, 1 ) = 0._wp
1344            emix_tmx (ji,jj,jpk) = 0._wp
1345            zav_ratio(ji,jj, 1 ) = 0._wp
1346            zav_ratio(ji,jj,jpk) = 0._wp
1347            zav_wave (ji,jj, 1 ) = 0._wp
1348            zav_wave (ji,jj,jpk) = 0._wp
1349         END DO
1350      END DO
1351
1352      zbot = glob_sum( e1e2t(:,:) * ebot_tmx(:,:) )
1353      zpyc = glob_sum( e1e2t(:,:) * epyc_tmx(:,:) )
1354      zcri = glob_sum( e1e2t(:,:) * ecri_tmx(:,:) )
1355      IF(lwp) THEN
1356         WRITE(numout,*) '      High-mode wave-breaking energy:             ', zbot * 1.e-12_wp, 'TW'
1357         WRITE(numout,*) '      Pycnocline-intensifed wave-breaking energy: ', zpyc * 1.e-12_wp, 'TW'
1358         WRITE(numout,*) '      Critical slope wave-breaking energy:        ', zcri * 1.e-12_wp, 'TW'
1359      ENDIF
1360      !
1361      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_stop('zdf_tmx_init')
1362      !
1363   END SUBROUTINE zdf_tmx_init
1364
1365#else
1366   !!----------------------------------------------------------------------
1367   !!   Default option          Dummy module                NO Tidal MiXing
1368   !!----------------------------------------------------------------------
1369   LOGICAL, PUBLIC, PARAMETER ::   lk_zdftmx = .FALSE.   !: tidal mixing flag
1370CONTAINS
1371   SUBROUTINE zdf_tmx_init           ! Dummy routine
1372      WRITE(*,*) 'zdf_tmx: You should not have seen this print! error?'
1373   END SUBROUTINE zdf_tmx_init
1374   SUBROUTINE zdf_tmx( kt )          ! Dummy routine
1375      WRITE(*,*) 'zdf_tmx: You should not have seen this print! error?', kt
1376   END SUBROUTINE zdf_tmx
1377#endif
1378
1379   !!======================================================================
1380END MODULE zdftmx
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.