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.
Changeset 5462 for branches/UKMO/restart_datestamp/NEMOGCM/NEMO/OPA_SRC/ZDF/zdfgls.F90 – NEMO

Ignore:
Timestamp:
2015-06-22T16:40:58+02:00 (9 years ago)
Author:
davestorkey
Message:

Update UKMO/restart_datestamp branch to revision 5442 of trunk. Also clear the SVN keywords again - necessary after the update step.

File:
1 edited

Legend:

Unmodified
Added
Removed
  • branches/UKMO/restart_datestamp/NEMOGCM/NEMO/OPA_SRC/ZDF/zdfgls.F90

    r5420 r5462  
    2020   USE domvvl         ! ocean space and time domain : variable volume layer 
    2121   USE zdf_oce        ! ocean vertical physics 
     22   USE zdfbfr         ! bottom friction (only for rn_bfrz0) 
    2223   USE sbc_oce        ! surface boundary condition: ocean 
    2324   USE phycst         ! physical constants 
     
    5253 
    5354   !                              !! ** Namelist  namzdf_gls  ** 
    54    LOGICAL  ::   ln_crban          ! =T use Craig and Banner scheme 
    5555   LOGICAL  ::   ln_length_lim     ! use limit on the dissipation rate under stable stratification (Galperin et al. 1988) 
    5656   LOGICAL  ::   ln_sigpsi         ! Activate Burchard (2003) modification for k-eps closure & wave breaking mixing 
    57    INTEGER  ::   nn_tkebc_surf     ! TKE surface boundary condition (=0/1) 
    58    INTEGER  ::   nn_tkebc_bot      ! TKE bottom boundary condition (=0/1) 
    59    INTEGER  ::   nn_psibc_surf     ! PSI surface boundary condition (=0/1) 
    60    INTEGER  ::   nn_psibc_bot      ! PSI bottom boundary condition (=0/1) 
     57   INTEGER  ::   nn_bc_surf        ! surface boundary condition (=0/1) 
     58   INTEGER  ::   nn_bc_bot         ! bottom boundary condition (=0/1) 
     59   INTEGER  ::   nn_z0_met         ! Method for surface roughness computation 
    6160   INTEGER  ::   nn_stab_func      ! stability functions G88, KC or Canuto (=0/1/2) 
    6261   INTEGER  ::   nn_clos           ! closure 0/1/2/3 MY82/k-eps/k-w/gen 
     
    6665   REAL(wp) ::   rn_charn          ! Charnock constant for surface breaking waves mixing : 1400. (standard) or 2.e5 (Stacey value) 
    6766   REAL(wp) ::   rn_crban          ! Craig and Banner constant for surface breaking waves mixing 
    68  
    69    REAL(wp) ::   hsro          =  0.003_wp    ! Minimum surface roughness 
    70    REAL(wp) ::   hbro          =  0.003_wp    ! Bottom roughness (m) 
     67   REAL(wp) ::   rn_hsro           ! Minimum surface roughness 
     68   REAL(wp) ::   rn_frac_hs        ! Fraction of wave height as surface roughness (if nn_z0_met > 1)  
     69 
    7170   REAL(wp) ::   rcm_sf        =  0.73_wp     ! Shear free turbulence parameters 
    7271   REAL(wp) ::   ra_sf         = -2.0_wp      ! Must be negative -2 < ra_sf < -1  
     
    9695   REAL(wp) ::   rm7           =  0.0_wp 
    9796   REAL(wp) ::   rm8           =  0.318_wp 
    98     
     97   REAL(wp) ::   rtrans        =  0.1_wp 
    9998   REAL(wp) ::   rc02, rc02r, rc03, rc04                          ! coefficients deduced from above parameters 
    100    REAL(wp) ::   rc03_sqrt2_galp                                  !     -           -           -        - 
    101    REAL(wp) ::   rsbc_tke1, rsbc_tke2, rsbc_tke3, rfact_tke       !     -           -           -        - 
    102    REAL(wp) ::   rsbc_psi1, rsbc_psi2, rsbc_psi3, rfact_psi       !     -           -           -        - 
    103    REAL(wp) ::   rsbc_mb  , rsbc_std , rsbc_zs                    !     -           -           -        - 
     99   REAL(wp) ::   rsbc_tke1, rsbc_tke2, rfact_tke                  !     -           -           -        - 
     100   REAL(wp) ::   rsbc_psi1, rsbc_psi2, rfact_psi                  !     -           -           -        - 
     101   REAL(wp) ::   rsbc_zs1, rsbc_zs2                               !     -           -           -        - 
    104102   REAL(wp) ::   rc0, rc2, rc3, rf6, rcff, rc_diff                !     -           -           -        - 
    105103   REAL(wp) ::   rs0, rs1, rs2, rs4, rs5, rs6                     !     -           -           -        - 
     
    147145      REAL(wp) ::   gh, gm, shr, dif, zsqen, zav        !   -      - 
    148146      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:  ) ::   zdep 
     147      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:  ) ::   zkar 
    149148      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:  ) ::   zflxs       ! Turbulence fluxed induced by internal waves  
    150149      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:  ) ::   zhsro       ! Surface roughness (surface waves) 
     
    153152      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:,:) ::   shear       ! vertical shear 
    154153      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:,:) ::   eps         ! dissipation rate 
    155       REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:,:) ::   zwall_psi   ! Wall function use in the wb case (ln_sigpsi.AND.ln_crban=T) 
    156       REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:,:) ::   z_elem_a, z_elem_b, z_elem_c, psi 
     154      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:,:) ::   zwall_psi   ! Wall function use in the wb case (ln_sigpsi) 
     155      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:,:) ::   psi         ! psi at time now 
     156      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:,:) ::   z_elem_a    ! element of the first  matrix diagonal 
     157      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:,:) ::   z_elem_b    ! element of the second matrix diagonal 
     158      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:,:) ::   z_elem_c    ! element of the third  matrix diagonal 
    157159      !!-------------------------------------------------------------------- 
    158160      ! 
    159161      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_start('zdf_gls') 
    160162      ! 
    161       CALL wrk_alloc( jpi,jpj, zdep, zflxs, zhsro ) 
    162       CALL wrk_alloc( jpi,jpj,jpk, eb, mxlb, shear, eps, zwall_psi, z_elem_a, z_elem_b, z_elem_c, psi ) 
    163  
     163      CALL wrk_alloc( jpi,jpj, zdep, zkar, zflxs, zhsro ) 
     164      CALL wrk_alloc( jpi,jpj,jpk, eb, mxlb, shear, eps, zwall_psi, z_elem_a, z_elem_b, z_elem_c, psi  ) 
     165       
    164166      ! Preliminary computing 
    165167 
     
    174176 
    175177      ! Compute surface and bottom friction at T-points 
    176 !CDIR NOVERRCHK 
    177       DO jj = 2, jpjm1 
    178 !CDIR NOVERRCHK 
    179          DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt. 
    180             !  
    181             ! surface friction  
     178!CDIR NOVERRCHK           
     179      DO jj = 2, jpjm1           
     180!CDIR NOVERRCHK          
     181         DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.          
     182            ! 
     183            ! surface friction 
    182184            ustars2(ji,jj) = r1_rau0 * taum(ji,jj) * tmask(ji,jj,1) 
    183             ! 
    184             ! bottom friction (explicit before friction) 
    185             ! Note that we chose here not to bound the friction as in dynbfr) 
    186             ztx2 = (  bfrua(ji,jj)  * ub(ji,jj,mbku(ji,jj)) + bfrua(ji-1,jj) * ub(ji-1,jj,mbku(ji-1,jj))  )   & 
    187                & * ( 1._wp - 0.5_wp * umask(ji,jj,1) * umask(ji-1,jj,1)  ) 
    188             zty2 = (  bfrva(ji,jj)  * vb(ji,jj,mbkv(ji,jj)) + bfrva(ji,jj-1) * vb(ji,jj-1,mbkv(ji,jj-1))  )   & 
    189                & * ( 1._wp - 0.5_wp * vmask(ji,jj,1) * vmask(ji,jj-1,1)  ) 
    190             ustarb2(ji,jj) = SQRT( ztx2 * ztx2 + zty2 * zty2 ) * tmask(ji,jj,1) 
    191          END DO 
    192       END DO   
    193  
    194       ! In case of breaking surface waves mixing, 
    195       ! Compute surface roughness length according to Charnock formula: 
    196       IF( ln_crban ) THEN   ;   zhsro(:,:) = MAX(rsbc_zs * ustars2(:,:), hsro) 
    197       ELSE                  ;   zhsro(:,:) = hsro 
    198       ENDIF 
     185            !    
     186            ! bottom friction (explicit before friction)         
     187            ! Note that we chose here not to bound the friction as in dynbfr)    
     188            ztx2 = (  bfrua(ji,jj)  * ub(ji,jj,mbku(ji,jj)) + bfrua(ji-1,jj) * ub(ji-1,jj,mbku(ji-1,jj))  )   &          
     189               & * ( 1._wp - 0.5_wp * umask(ji,jj,1) * umask(ji-1,jj,1)  )       
     190            zty2 = (  bfrva(ji,jj)  * vb(ji,jj,mbkv(ji,jj)) + bfrva(ji,jj-1) * vb(ji,jj-1,mbkv(ji,jj-1))  )   &          
     191               & * ( 1._wp - 0.5_wp * vmask(ji,jj,1) * vmask(ji,jj-1,1)  )       
     192            ustarb2(ji,jj) = SQRT( ztx2 * ztx2 + zty2 * zty2 ) * tmask(ji,jj,1)          
     193         END DO          
     194      END DO     
     195 
     196      ! Set surface roughness length 
     197      SELECT CASE ( nn_z0_met ) 
     198      ! 
     199      CASE ( 0 )             ! Constant roughness           
     200         zhsro(:,:) = rn_hsro 
     201      CASE ( 1 )             ! Standard Charnock formula 
     202         zhsro(:,:) = MAX(rsbc_zs1 * ustars2(:,:), rn_hsro) 
     203      CASE ( 2 )             ! Roughness formulae according to Rascle et al., Ocean Modelling (2008) 
     204         zdep(:,:)  = 30.*TANH(2.*0.3/(28.*SQRT(MAX(ustars2(:,:),rsmall))))             ! Wave age (eq. 10) 
     205         zhsro(:,:) = MAX(rsbc_zs2 * ustars2(:,:) * zdep(:,:)**1.5, rn_hsro) ! zhsro = rn_frac_hs * Hsw (eq. 11) 
     206      ! 
     207      END SELECT 
    199208 
    200209      ! Compute shear and dissipation rate 
     
    303312      ! 
    304313      ! Set surface condition on zwall_psi (1 at the bottom) 
    305       IF( ln_sigpsi ) THEN 
    306          zcoef = rsc_psi / rsc_psi0 
    307          DO jj = 2, jpjm1 
    308             DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt. 
    309                zwall_psi(ji,jj,1) = zcoef 
    310             END DO 
    311          END DO 
    312       ENDIF 
    313  
     314      zwall_psi(:,:,1) = zwall_psi(:,:,2) 
     315      zwall_psi(:,:,jpk) = 1. 
     316      ! 
    314317      ! Surface boundary condition on tke 
    315318      ! --------------------------------- 
    316319      ! 
    317       SELECT CASE ( nn_tkebc_surf ) 
     320      SELECT CASE ( nn_bc_surf ) 
    318321      ! 
    319322      CASE ( 0 )             ! Dirichlet case 
    320          ! 
    321          IF (ln_crban) THEN     ! Wave induced mixing case 
    322             !                      ! en(1) = q2(1) = 0.5 * (15.8 * Ccb)^(2/3) * u*^2 
    323             !                      ! balance between the production and the dissipation terms including the wave effect 
    324             en(:,:,1) = MAX( rsbc_tke1 * ustars2(:,:), rn_emin ) 
    325             z_elem_a(:,:,1) = en(:,:,1) 
    326             z_elem_c(:,:,1) = 0._wp 
    327             z_elem_b(:,:,1) = 1._wp 
    328             !  
    329             ! one level below 
    330             en(:,:,2) = MAX( rsbc_tke1 * ustars2(:,:) * ( (zhsro(:,:)+fsdepw(:,:,2))/zhsro(:,:) )**ra_sf, rn_emin ) 
    331             z_elem_a(:,:,2) = 0._wp 
    332             z_elem_c(:,:,2) = 0._wp 
    333             z_elem_b(:,:,2) = 1._wp 
    334             ! 
    335          ELSE                   ! No wave induced mixing case 
    336             !                      ! en(1) = u*^2/C0^2  &  l(1)  = K*zs 
    337             !                      ! balance between the production and the dissipation terms 
    338             en(:,:,1) = MAX( rc02r * ustars2(:,:), rn_emin ) 
    339             z_elem_a(:,:,1) = en(:,:,1)  
    340             z_elem_c(:,:,1) = 0._wp 
    341             z_elem_b(:,:,1) = 1._wp 
    342             ! 
    343             ! one level below 
    344             en(:,:,2) = MAX( rc02r * ustars2(:,:), rn_emin ) 
    345             z_elem_a(:,:,2) = 0._wp 
    346             z_elem_c(:,:,2) = 0._wp 
    347             z_elem_b(:,:,2) = 1._wp 
    348             ! 
    349          ENDIF 
    350          ! 
     323      ! First level 
     324      en(:,:,1) = rc02r * ustars2(:,:) * (1._wp + rsbc_tke1)**(2._wp/3._wp) 
     325      en(:,:,1) = MAX(en(:,:,1), rn_emin)  
     326      z_elem_a(:,:,1) = en(:,:,1) 
     327      z_elem_c(:,:,1) = 0._wp 
     328      z_elem_b(:,:,1) = 1._wp 
     329      !  
     330      ! One level below 
     331      en(:,:,2) = rc02r * ustars2(:,:) * (1._wp + rsbc_tke1 * ((zhsro(:,:)+fsdepw(:,:,2))/zhsro(:,:) )**(1.5_wp*ra_sf))**(2._wp/3._wp) 
     332      en(:,:,2) = MAX(en(:,:,2), rn_emin ) 
     333      z_elem_a(:,:,2) = 0._wp  
     334      z_elem_c(:,:,2) = 0._wp 
     335      z_elem_b(:,:,2) = 1._wp 
     336      ! 
     337      ! 
    351338      CASE ( 1 )             ! Neumann boundary condition on d(e)/dz 
    352          ! 
    353          IF (ln_crban) THEN ! Shear free case: d(e)/dz= Fw 
    354             ! 
    355             ! Dirichlet conditions at k=1 (Cosmetic) 
    356             en(:,:,1) = MAX( rsbc_tke1 * ustars2(:,:), rn_emin ) 
    357             z_elem_a(:,:,1) = en(:,:,1) 
    358             z_elem_c(:,:,1) = 0._wp 
    359             z_elem_b(:,:,1) = 1._wp 
    360             ! at k=2, set de/dz=Fw 
    361             z_elem_b(:,:,2) = z_elem_b(:,:,2) +  z_elem_a(:,:,2) ! Remove z_elem_a from z_elem_b 
    362             z_elem_a(:,:,2) = 0._wp         
    363             zflxs(:,:) = rsbc_tke3 * ustars2(:,:)**1.5_wp * ( (zhsro(:,:)+fsdept(:,:,1) ) / zhsro(:,:) )**(1.5*ra_sf) 
    364             en(:,:,2) = en(:,:,2) + zflxs(:,:) / fse3w(:,:,2) 
    365             ! 
    366          ELSE                   ! No wave induced mixing case: d(e)/dz=0. 
    367             ! 
    368             ! Dirichlet conditions at k=1 (Cosmetic) 
    369             en(:,:,1) = MAX( rc02r * ustars2(:,:), rn_emin ) 
    370             z_elem_a(:,:,1) = en(:,:,1) 
    371             z_elem_c(:,:,1) = 0._wp 
    372             z_elem_b(:,:,1) = 1._wp 
    373             ! at k=2 set de/dz=0.: 
    374             z_elem_b(:,:,2) = z_elem_b(:,:,2) +  z_elem_a(:,:,2)  ! Remove z_elem_a from z_elem_b 
    375             z_elem_a(:,:,2) = 0._wp 
    376             ! 
    377          ENDIF 
    378          ! 
     339      ! 
     340      ! Dirichlet conditions at k=1 
     341      en(:,:,1)       = rc02r * ustars2(:,:) * (1._wp + rsbc_tke1)**(2._wp/3._wp) 
     342      en(:,:,1)       = MAX(en(:,:,1), rn_emin)       
     343      z_elem_a(:,:,1) = en(:,:,1) 
     344      z_elem_c(:,:,1) = 0._wp 
     345      z_elem_b(:,:,1) = 1._wp 
     346      ! 
     347      ! at k=2, set de/dz=Fw 
     348      !cbr 
     349      z_elem_b(:,:,2) = z_elem_b(:,:,2) +  z_elem_a(:,:,2) ! Remove z_elem_a from z_elem_b 
     350      z_elem_a(:,:,2) = 0._wp 
     351      zkar(:,:)       = (rl_sf + (vkarmn-rl_sf)*(1.-exp(-rtrans*fsdept(:,:,1)/zhsro(:,:)) )) 
     352      zflxs(:,:)      = rsbc_tke2 * ustars2(:,:)**1.5_wp * zkar(:,:) * ((zhsro(:,:)+fsdept(:,:,1))/zhsro(:,:) )**(1.5_wp*ra_sf) 
     353 
     354      en(:,:,2) = en(:,:,2) + zflxs(:,:)/fse3w(:,:,2) 
     355      ! 
     356      ! 
    379357      END SELECT 
    380358 
     
    382360      ! -------------------------------- 
    383361      ! 
    384       SELECT CASE ( nn_tkebc_bot ) 
     362      SELECT CASE ( nn_bc_bot ) 
    385363      ! 
    386364      CASE ( 0 )             ! Dirichlet  
     
    457435      !                                            ! set the minimum value of tke  
    458436      en(:,:,:) = MAX( en(:,:,:), rn_emin ) 
    459        
     437 
    460438      !!----------------------------------------!! 
    461439      !!   Solve prognostic equation for psi    !! 
     
    560538      ! --------------------------------- 
    561539      ! 
    562       SELECT CASE ( nn_psibc_surf ) 
     540      SELECT CASE ( nn_bc_surf ) 
    563541      ! 
    564542      CASE ( 0 )             ! Dirichlet boundary conditions 
    565          ! 
    566          IF( ln_crban ) THEN       ! Wave induced mixing case 
    567             !                      ! en(1) = q2(1) = 0.5 * (15.8 * Ccb)^(2/3) * u*^2 
    568             !                      ! balance between the production and the dissipation terms including the wave effect 
    569             zdep(:,:) = rl_sf * zhsro(:,:) 
    570             psi (:,:,1) = rc0**rpp * en(:,:,1)**rmm * zdep(:,:)**rnn * tmask(:,:,1) 
    571             z_elem_a(:,:,1) = psi(:,:,1) 
    572             z_elem_c(:,:,1) = 0._wp 
    573             z_elem_b(:,:,1) = 1._wp 
    574             ! 
    575             ! one level below 
    576             zex1 = (rmm*ra_sf+rnn) 
    577             zex2 = (rmm*ra_sf) 
    578             zdep(:,:) = ( (zhsro(:,:) + fsdepw(:,:,2))**zex1 ) / zhsro(:,:)**zex2 
    579             psi (:,:,2) = rsbc_psi1 * ustars2(:,:)**rmm * zdep(:,:) * tmask(:,:,1) 
    580             z_elem_a(:,:,2) = 0._wp 
    581             z_elem_c(:,:,2) = 0._wp 
    582             z_elem_b(:,:,2) = 1._wp 
    583             !  
    584          ELSE                   ! No wave induced mixing case 
    585             !                      ! en(1) = u*^2/C0^2  &  l(1)  = K*zs 
    586             !                      ! balance between the production and the dissipation terms 
    587             ! 
    588             zdep(:,:) = vkarmn * zhsro(:,:) 
    589             psi (:,:,1) = rc0**rpp * en(:,:,1)**rmm * zdep(:,:)**rnn * tmask(:,:,1) 
    590             z_elem_a(:,:,1) = psi(:,:,1) 
    591             z_elem_c(:,:,1) = 0._wp 
    592             z_elem_b(:,:,1) = 1._wp 
    593             ! 
    594             ! one level below 
    595             zdep(:,:) = vkarmn * ( zhsro(:,:) + fsdepw(:,:,2) ) 
    596             psi (:,:,2) = rc0**rpp * en(:,:,1)**rmm * zdep(:,:)**rnn * tmask(:,:,1) 
    597             z_elem_a(:,:,2) = 0._wp 
    598             z_elem_c(:,:,2) = 0._wp 
    599             z_elem_b(:,:,2) = 1. 
    600             ! 
    601          ENDIF 
    602          ! 
     543      ! 
     544      ! Surface value 
     545      zdep(:,:)       = zhsro(:,:) * rl_sf ! Cosmetic 
     546      psi (:,:,1)     = rc0**rpp * en(:,:,1)**rmm * zdep(:,:)**rnn * tmask(:,:,1) 
     547      z_elem_a(:,:,1) = psi(:,:,1) 
     548      z_elem_c(:,:,1) = 0._wp 
     549      z_elem_b(:,:,1) = 1._wp 
     550      ! 
     551      ! One level below 
     552      zkar(:,:)       = (rl_sf + (vkarmn-rl_sf)*(1._wp-exp(-rtrans*fsdepw(:,:,2)/zhsro(:,:) ))) 
     553      zdep(:,:)       = (zhsro(:,:) + fsdepw(:,:,2)) * zkar(:,:) 
     554      psi (:,:,2)     = rc0**rpp * en(:,:,2)**rmm * zdep(:,:)**rnn * tmask(:,:,1) 
     555      z_elem_a(:,:,2) = 0._wp 
     556      z_elem_c(:,:,2) = 0._wp 
     557      z_elem_b(:,:,2) = 1._wp 
     558      !  
     559      ! 
    603560      CASE ( 1 )             ! Neumann boundary condition on d(psi)/dz 
    604          ! 
    605          IF( ln_crban ) THEN     ! Wave induced mixing case 
    606             ! 
    607             zdep(:,:) = rl_sf * zhsro(:,:) 
    608             psi (:,:,1) = rc0**rpp * en(:,:,1)**rmm * zdep(:,:)**rnn * tmask(:,:,1) 
    609             z_elem_a(:,:,1) = psi(:,:,1) 
    610             z_elem_c(:,:,1) = 0._wp 
    611             z_elem_b(:,:,1) = 1._wp 
    612             ! 
    613             ! Neumann condition at k=2 
    614             z_elem_b(:,:,2) = z_elem_b(:,:,2) +  z_elem_a(:,:,2) ! Remove z_elem_a from z_elem_b 
    615             z_elem_a(:,:,2) = 0._wp 
    616             ! 
    617             ! Set psi vertical flux at the surface: 
    618             zdep(:,:) = (zhsro(:,:) + fsdept(:,:,1))**(rmm*ra_sf+rnn-1._wp) / zhsro(:,:)**(rmm*ra_sf) 
    619             zflxs(:,:) = rsbc_psi3 * ( zwall_psi(:,:,1)*avm(:,:,1) + zwall_psi(:,:,2)*avm(:,:,2) ) &  
    620                &                   * en(:,:,1)**rmm * zdep          
    621             psi(:,:,2) = psi(:,:,2) + zflxs(:,:) / fse3w(:,:,2) 
    622             ! 
    623       ELSE                   ! No wave induced mixing 
    624             ! 
    625             zdep(:,:) = vkarmn * zhsro(:,:) 
    626             psi (:,:,1) = rc0**rpp * en(:,:,1)**rmm * zdep(:,:)**rnn * tmask(:,:,1) 
    627             z_elem_a(:,:,1) = psi(:,:,1) 
    628             z_elem_c(:,:,1) = 0._wp 
    629             z_elem_b(:,:,1) = 1._wp 
    630             ! 
    631             ! Neumann condition at k=2 
    632             z_elem_b(:,:,2) = z_elem_b(:,:,2) +  z_elem_a(:,:,2) ! Remove z_elem_a from z_elem_b 
    633             z_elem_a(ji,jj,2) = 0._wp 
    634             ! 
    635             ! Set psi vertical flux at the surface: 
    636             zdep(:,:)  = zhsro(:,:) + fsdept(:,:,1) 
    637             zflxs(:,:) = rsbc_psi2 * ( avm(:,:,1) + avm(:,:,2) ) * en(:,:,1)**rmm * zdep**(rnn-1._wp) 
    638             psi(:,:,2) = psi(:,:,2) + zflxs(:,:) / fse3w(:,:,2) 
    639             !      
    640          ENDIF 
    641          ! 
     561      ! 
     562      ! Surface value: Dirichlet 
     563      zdep(:,:)       = zhsro(:,:) * rl_sf 
     564      psi (:,:,1)     = rc0**rpp * en(:,:,1)**rmm * zdep(:,:)**rnn * tmask(:,:,1) 
     565      z_elem_a(:,:,1) = psi(:,:,1) 
     566      z_elem_c(:,:,1) = 0._wp 
     567      z_elem_b(:,:,1) = 1._wp 
     568      ! 
     569      ! Neumann condition at k=2 
     570      z_elem_b(:,:,2) = z_elem_b(:,:,2) +  z_elem_a(:,:,2) ! Remove z_elem_a from z_elem_b 
     571      z_elem_a(:,:,2) = 0._wp 
     572      ! 
     573      ! Set psi vertical flux at the surface: 
     574      zkar(:,:) = rl_sf + (vkarmn-rl_sf)*(1._wp-exp(-rtrans*fsdept(:,:,1)/zhsro(:,:) )) ! Lengh scale slope 
     575      zdep(:,:) = ((zhsro(:,:) + fsdept(:,:,1)) / zhsro(:,:))**(rmm*ra_sf) 
     576      zflxs(:,:) = (rnn + rsbc_tke1 * (rnn + rmm*ra_sf) * zdep(:,:))*(1._wp + rsbc_tke1*zdep(:,:))**(2._wp*rmm/3._wp-1_wp) 
     577      zdep(:,:) =  rsbc_psi1 * (zwall_psi(:,:,1)*avm(:,:,1)+zwall_psi(:,:,2)*avm(:,:,2)) * & 
     578             & ustars2(:,:)**rmm * zkar(:,:)**rnn * (zhsro(:,:) + fsdept(:,:,1))**(rnn-1.) 
     579      zflxs(:,:) = zdep(:,:) * zflxs(:,:) 
     580      psi(:,:,2) = psi(:,:,2) + zflxs(:,:) / fse3w(:,:,2) 
     581 
     582      !    
     583      ! 
    642584      END SELECT 
    643585 
     
    645587      ! -------------------------------- 
    646588      ! 
    647       SELECT CASE ( nn_psibc_bot ) 
     589      SELECT CASE ( nn_bc_bot ) 
     590      ! 
    648591      ! 
    649592      CASE ( 0 )             ! Dirichlet  
    650          !                      ! en(ibot) = u*^2 / Co2 and mxln(ibot) = vkarmn * hbro 
     593         !                      ! en(ibot) = u*^2 / Co2 and mxln(ibot) = vkarmn * rn_bfrz0 
    651594         !                      ! Balance between the production and the dissipation terms 
    652595!CDIR NOVERRCHK 
     
    656599               ibot   = mbkt(ji,jj) + 1      ! k   bottom level of w-point 
    657600               ibotm1 = mbkt(ji,jj)          ! k-1 bottom level of w-point but >=1 
    658                zdep(ji,jj) = vkarmn * hbro 
     601               zdep(ji,jj) = vkarmn * rn_bfrz0 
    659602               psi (ji,jj,ibot) = rc0**rpp * en(ji,jj,ibot)**rmm * zdep(ji,jj)**rnn 
    660603               z_elem_a(ji,jj,ibot) = 0._wp 
     
    663606               ! 
    664607               ! Just above last level, Dirichlet condition again (GOTM like) 
    665                zdep(ji,jj) = vkarmn * ( hbro + fse3t(ji,jj,ibotm1) ) 
     608               zdep(ji,jj) = vkarmn * ( rn_bfrz0 + fse3t(ji,jj,ibotm1) ) 
    666609               psi (ji,jj,ibotm1) = rc0**rpp * en(ji,jj,ibot  )**rmm * zdep(ji,jj)**rnn 
    667610               z_elem_a(ji,jj,ibotm1) = 0._wp 
     
    681624               ! 
    682625               ! Bottom level Dirichlet condition: 
    683                zdep(ji,jj) = vkarmn * hbro 
     626               zdep(ji,jj) = vkarmn * rn_bfrz0 
    684627               psi (ji,jj,ibot) = rc0**rpp * en(ji,jj,ibot)**rmm * zdep(ji,jj)**rnn 
    685628               ! 
     
    693636               ! 
    694637               ! Set psi vertical flux at the bottom: 
    695                zdep(ji,jj) = hbro + 0.5_wp*fse3t(ji,jj,ibotm1) 
     638               zdep(ji,jj) = rn_bfrz0 + 0.5_wp*fse3t(ji,jj,ibotm1) 
    696639               zflxb = rsbc_psi2 * ( avm(ji,jj,ibot) + avm(ji,jj,ibotm1) )   & 
    697640                  &  * (0.5_wp*(en(ji,jj,ibot)+en(ji,jj,ibotm1)))**rmm * zdep(ji,jj)**(rnn-1._wp) 
     
    736679            DO jj = 2, jpjm1 
    737680               DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt. 
    738                   eps(ji,jj,jk) = rc03 * en(ji,jj,jk) * en(ji,jj,jk) * SQRT( en(ji,jj,jk) ) / psi(ji,jj,jk) 
     681                  eps(ji,jj,jk) = rc03 * en(ji,jj,jk) * en(ji,jj,jk) * SQRT( en(ji,jj,jk) ) / MAX( psi(ji,jj,jk), rn_epsmin) 
    739682               END DO 
    740683            END DO 
     
    783726               ! Galperin criterium (NOTE : Not required if the proper value of C3 in stable cases is calculated)  
    784727               zrn2 = MAX( rn2(ji,jj,jk), rsmall ) 
    785                mxln(ji,jj,jk) = MIN(  rn_clim_galp * SQRT( 2._wp * en(ji,jj,jk) / zrn2 ), mxln(ji,jj,jk) ) 
     728               IF (ln_length_lim) mxln(ji,jj,jk) = MIN(  rn_clim_galp * SQRT( 2._wp * en(ji,jj,jk) / zrn2 ), mxln(ji,jj,jk) ) 
    786729            END DO 
    787730         END DO 
     
    847790      ! Boundary conditions on stability functions for momentum (Neumann): 
    848791      ! Lines below are useless if GOTM style Dirichlet conditions are used 
    849       zcoef = rcm_sf / SQRT( 2._wp ) 
     792 
     793      avmv(:,:,1) = avmv(:,:,2) 
     794 
    850795      DO jj = 2, jpjm1 
    851796         DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt. 
    852             avmv(ji,jj,1) = zcoef 
    853          END DO 
    854       END DO 
    855       zcoef = rc0 / SQRT( 2._wp ) 
    856       DO jj = 2, jpjm1 
    857          DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt. 
    858             avmv(ji,jj,mbkt(ji,jj)+1) = zcoef 
     797            avmv(ji,jj,mbkt(ji,jj)+1) = avmv(ji,jj,mbkt(ji,jj)) 
    859798         END DO 
    860799      END DO 
     
    900839      avmv_k(:,:,:) = avmv(:,:,:) 
    901840      ! 
    902       CALL wrk_dealloc( jpi,jpj, zdep, zflxs, zhsro ) 
     841      CALL wrk_dealloc( jpi,jpj, zdep, zkar, zflxs, zhsro ) 
    903842      CALL wrk_dealloc( jpi,jpj,jpk, eb, mxlb, shear, eps, zwall_psi, z_elem_a, z_elem_b, z_elem_c, psi ) 
    904843      ! 
     
    932871      !! 
    933872      NAMELIST/namzdf_gls/rn_emin, rn_epsmin, ln_length_lim, & 
    934          &            rn_clim_galp, ln_crban, ln_sigpsi,     & 
    935          &            rn_crban, rn_charn,                    & 
    936          &            nn_tkebc_surf, nn_tkebc_bot,           & 
    937          &            nn_psibc_surf, nn_psibc_bot,           & 
     873         &            rn_clim_galp, ln_sigpsi, rn_hsro,      & 
     874         &            rn_crban, rn_charn, rn_frac_hs,        & 
     875         &            nn_bc_surf, nn_bc_bot, nn_z0_met,      & 
    938876         &            nn_stab_func, nn_clos 
    939877      !!---------------------------------------------------------- 
     
    955893         WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~~' 
    956894         WRITE(numout,*) '   Namelist namzdf_gls : set gls mixing parameters' 
    957          WRITE(numout,*) '      minimum value of en                           rn_emin       = ', rn_emin 
    958          WRITE(numout,*) '      minimum value of eps                          rn_epsmin     = ', rn_epsmin 
    959          WRITE(numout,*) '      Limit dissipation rate under stable stratif.  ln_length_lim = ', ln_length_lim 
    960          WRITE(numout,*) '      Galperin limit (Standard: 0.53, Holt: 0.26)   rn_clim_galp  = ', rn_clim_galp 
    961          WRITE(numout,*) '      TKE Surface boundary condition                nn_tkebc_surf = ', nn_tkebc_surf 
    962          WRITE(numout,*) '      TKE Bottom boundary condition                 nn_tkebc_bot  = ', nn_tkebc_bot 
    963          WRITE(numout,*) '      PSI Surface boundary condition                nn_psibc_surf = ', nn_psibc_surf 
    964          WRITE(numout,*) '      PSI Bottom boundary condition                 nn_psibc_bot  = ', nn_psibc_bot 
    965          WRITE(numout,*) '      Craig and Banner scheme                       ln_crban      = ', ln_crban 
    966          WRITE(numout,*) '      Modify psi Schmidt number (wb case)           ln_sigpsi     = ', ln_sigpsi 
     895         WRITE(numout,*) '      minimum value of en                           rn_emin        = ', rn_emin 
     896         WRITE(numout,*) '      minimum value of eps                          rn_epsmin      = ', rn_epsmin 
     897         WRITE(numout,*) '      Limit dissipation rate under stable stratif.  ln_length_lim  = ', ln_length_lim 
     898         WRITE(numout,*) '      Galperin limit (Standard: 0.53, Holt: 0.26)   rn_clim_galp   = ', rn_clim_galp 
     899         WRITE(numout,*) '      TKE Surface boundary condition                nn_bc_surf     = ', nn_bc_surf 
     900         WRITE(numout,*) '      TKE Bottom boundary condition                 nn_bc_bot      = ', nn_bc_bot 
     901         WRITE(numout,*) '      Modify psi Schmidt number (wb case)           ln_sigpsi      = ', ln_sigpsi 
    967902         WRITE(numout,*) '      Craig and Banner coefficient                  rn_crban       = ', rn_crban 
    968903         WRITE(numout,*) '      Charnock coefficient                          rn_charn       = ', rn_charn 
     904         WRITE(numout,*) '      Surface roughness formula                     nn_z0_met      = ', nn_z0_met 
     905         WRITE(numout,*) '      Wave height frac. (used if nn_z0_met=2)       rn_frac_hs     = ', rn_frac_hs 
    969906         WRITE(numout,*) '      Stability functions                           nn_stab_func   = ', nn_stab_func 
    970907         WRITE(numout,*) '      Type of closure                               nn_clos        = ', nn_clos 
    971          WRITE(numout,*) '   Hard coded parameters' 
    972          WRITE(numout,*) '      Surface roughness (m)                         hsro          = ', hsro 
    973          WRITE(numout,*) '      Bottom roughness (m)                          hbro          = ', hbro 
     908         WRITE(numout,*) '      Surface roughness (m)                         rn_hsro        = ', rn_hsro 
     909         WRITE(numout,*) '      Bottom roughness (m) (nambfr namelist)        rn_bfrz0       = ', rn_bfrz0 
    974910      ENDIF 
    975911 
     
    978914 
    979915      !                                !* Check of some namelist values 
    980       IF( nn_tkebc_surf < 0 .OR. nn_tkebc_surf > 1 ) CALL ctl_stop( 'bad flag: nn_tkebc_surf is 0 or 1' ) 
    981       IF( nn_psibc_surf < 0 .OR. nn_psibc_surf > 1 ) CALL ctl_stop( 'bad flag: nn_psibc_surf is 0 or 1' ) 
    982       IF( nn_tkebc_bot  < 0 .OR. nn_tkebc_bot  > 1 ) CALL ctl_stop( 'bad flag: nn_tkebc_bot is 0 or 1' ) 
    983       IF( nn_psibc_bot  < 0 .OR. nn_psibc_bot  > 1 ) CALL ctl_stop( 'bad flag: nn_psibc_bot is 0 or 1' ) 
     916      IF( nn_bc_surf < 0 .OR. nn_bc_surf > 1 ) CALL ctl_stop( 'bad flag: nn_bc_surf is 0 or 1' ) 
     917      IF( nn_bc_surf < 0 .OR. nn_bc_surf > 1 ) CALL ctl_stop( 'bad flag: nn_bc_surf is 0 or 1' ) 
     918      IF( nn_z0_met < 0 .OR. nn_z0_met > 2 ) CALL ctl_stop( 'bad flag: nn_z0_met is 0, 1 or 2' ) 
    984919      IF( nn_stab_func  < 0 .OR. nn_stab_func  > 3 ) CALL ctl_stop( 'bad flag: nn_stab_func is 0, 1, 2 and 3' ) 
    985920      IF( nn_clos       < 0 .OR. nn_clos       > 3 ) CALL ctl_stop( 'bad flag: nn_clos is 0, 1, 2 or 3' ) 
     
    1001936         SELECT CASE ( nn_stab_func ) 
    1002937         CASE( 0, 1 )   ;   rpsi3m = 2.53_wp       ! G88 or KC stability functions 
    1003          CASE( 2 )      ;   rpsi3m = 2.38_wp       ! Canuto A stability functions 
     938         CASE( 2 )      ;   rpsi3m = 2.62_wp       ! Canuto A stability functions 
    1004939         CASE( 3 )      ;   rpsi3m = 2.38          ! Canuto B stability functions (caution : constant not identified) 
    1005940         END SELECT 
     
    1012947         rnn     = -1._wp 
    1013948         rsc_tke =  1._wp 
    1014          rsc_psi =  1.3_wp  ! Schmidt number for psi 
     949         rsc_psi =  1.2_wp  ! Schmidt number for psi 
    1015950         rpsi1   =  1.44_wp 
    1016951         rpsi3p  =  1._wp 
     
    11401075      !                                     ! See Eq. (13) of Carniel et al, OM, 30, 225-239, 2009 
    11411076      !                                     !  or Eq. (17) of Burchard, JPO, 31, 3133-3145, 2001 
    1142       IF( ln_sigpsi .AND. ln_crban ) THEN 
    1143          zcr = SQRT( 1.5_wp*rsc_tke ) * rcm_sf / vkarmn 
    1144          rsc_psi0 = vkarmn*vkarmn / ( rpsi2 * rcm_sf*rcm_sf )                       &  
    1145         &         * ( rnn*rnn - 4._wp/3._wp * zcr*rnn*rmm - 1._wp/3._wp * zcr*rnn   & 
    1146         &           + 2._wp/9._wp * rmm * zcr*zcr + 4._wp/9._wp * zcr*zcr * rmm*rmm )                                  
     1077      IF( ln_sigpsi ) THEN 
     1078         ra_sf = -1.5 ! Set kinetic energy slope, then deduce rsc_psi and rl_sf  
     1079         ! Verification: retrieve Burchard (2001) results by uncomenting the line below: 
     1080         ! Note that the results depend on the value of rn_cm_sf which is constant (=rc0) in his work 
     1081         ! ra_sf = -SQRT(2./3.*rc0**3./rn_cm_sf*rn_sc_tke)/vkarmn 
     1082         rsc_psi0 = rsc_tke/(24.*rpsi2)*(-1.+(4.*rnn + ra_sf*(1.+4.*rmm))**2./(ra_sf**2.)) 
    11471083      ELSE 
    11481084         rsc_psi0 = rsc_psi 
     
    11511087      !                                !* Shear free turbulence parameters 
    11521088      ! 
    1153       ra_sf  = -4._wp * rnn * SQRT( rsc_tke ) / ( (1._wp+4._wp*rmm) * SQRT( rsc_tke )   & 
    1154          &                                      - SQRT(rsc_tke + 24._wp*rsc_psi0*rpsi2 ) ) 
    1155       rl_sf  = rc0 * SQRT( rc0 / rcm_sf )                                                                   & 
    1156          &         * SQRT(  (  (1._wp + 4._wp*rmm + 8._wp*rmm*rmm) * rsc_tke                                & 
    1157          &                   + 12._wp * rsc_psi0 * rpsi2                                                    & 
    1158          &                   - (1._wp + 4._wp*rmm) * SQRT( rsc_tke*(rsc_tke+ 24._wp*rsc_psi0*rpsi2) )  )    & 
    1159          &                / ( 12._wp*rnn*rnn )                                                              ) 
     1089      ra_sf  = -4._wp*rnn*SQRT(rsc_tke) / ( (1._wp+4._wp*rmm)*SQRT(rsc_tke) & 
     1090               &                              - SQRT(rsc_tke + 24._wp*rsc_psi0*rpsi2 ) ) 
     1091 
     1092      IF ( rn_crban==0._wp ) THEN 
     1093         rl_sf = vkarmn 
     1094      ELSE 
     1095         rl_sf = rc0 * SQRT(rc0/rcm_sf) * SQRT( ( (1._wp + 4._wp*rmm + 8._wp*rmm**2_wp)*rsc_tke          & 
     1096                 &                                       + 12._wp * rsc_psi0*rpsi2 - (1._wp + 4._wp*rmm) & 
     1097                 &                                                *SQRT(rsc_tke*(rsc_tke                 & 
     1098                 &                                                   + 24._wp*rsc_psi0*rpsi2)) )         & 
     1099                 &                                         /(12._wp*rnn**2.)                             & 
     1100                 &                                       ) 
     1101      ENDIF 
    11601102 
    11611103      ! 
     
    11871129      rc03  = rc02 * rc0 
    11881130      rc04  = rc03 * rc0 
    1189       rc03_sqrt2_galp = rc03 / SQRT(2._wp) / rn_clim_galp 
    1190       rsbc_mb   = 0.5_wp * (15.8_wp*rn_crban)**(2._wp/3._wp)               ! Surf. bound. cond. from Mellor and Blumberg 
    1191       rsbc_std  = 3.75_wp                                                  ! Surf. bound. cond. standard (prod=diss) 
    1192       rsbc_tke1 = (-rsc_tke*rn_crban/(rcm_sf*ra_sf*rl_sf))**(2._wp/3._wp)  ! k_eps = 53.  Dirichlet + Wave breaking  
    1193       rsbc_tke2 = 0.5_wp / rau0 
    1194       rsbc_tke3 = rdt * rn_crban                                                         ! Neumann + Wave breaking 
    1195       rsbc_zs   = rn_charn / grav                                                        ! Charnock formula 
    1196       rsbc_psi1 = rc0**rpp * rsbc_tke1**rmm * rl_sf**rnn                           ! Dirichlet + Wave breaking 
    1197       rsbc_psi2 = -0.5_wp * rdt * rc0**rpp * rnn * vkarmn**rnn / rsc_psi                   ! Neumann + NO Wave breaking  
    1198       rsbc_psi3 = -0.5_wp * rdt * rc0**rpp * rl_sf**rnn / rsc_psi  * (rnn + rmm*ra_sf) ! Neumann + Wave breaking 
    1199       rfact_tke = -0.5_wp / rsc_tke * rdt               ! Cst used for the Diffusion term of tke 
    1200       rfact_psi = -0.5_wp / rsc_psi * rdt               ! Cst used for the Diffusion term of tke 
     1131      rsbc_tke1 = -3._wp/2._wp*rn_crban*ra_sf*rl_sf                      ! Dirichlet + Wave breaking 
     1132      rsbc_tke2 = rdt * rn_crban / rl_sf                                 ! Neumann + Wave breaking  
     1133      zcr = MAX(rsmall, rsbc_tke1**(1./(-ra_sf*3._wp/2._wp))-1._wp ) 
     1134      rtrans = 0.2_wp / zcr                                              ! Ad. inverse transition length between log and wave layer  
     1135      rsbc_zs1  = rn_charn/grav                                          ! Charnock formula for surface roughness 
     1136      rsbc_zs2  = rn_frac_hs / 0.85_wp / grav * 665._wp                  ! Rascle formula for surface roughness  
     1137      rsbc_psi1 = -0.5_wp * rdt * rc0**(rpp-2._wp*rmm) / rsc_psi 
     1138      rsbc_psi2 = -0.5_wp * rdt * rc0**rpp * rnn * vkarmn**rnn / rsc_psi ! Neumann + NO Wave breaking  
     1139 
     1140      rfact_tke = -0.5_wp / rsc_tke * rdt                                ! Cst used for the Diffusion term of tke 
     1141      rfact_psi = -0.5_wp / rsc_psi * rdt                                ! Cst used for the Diffusion term of tke 
    12011142 
    12021143      !                                !* Wall proximity function 
     
    12571198               IF(lwp) WRITE(numout,*) ' ===>>>> : previous run without gls scheme, en and mxln computed by iterative loop' 
    12581199               en  (:,:,:) = rn_emin 
    1259                mxln(:,:,:) = 0.001         
     1200               mxln(:,:,:) = 0.05         
    12601201               avt_k (:,:,:) = avt (:,:,:) 
    12611202               avm_k (:,:,:) = avm (:,:,:) 
     
    12671208            IF(lwp) WRITE(numout,*) ' ===>>>> : Initialisation of en and mxln by background values' 
    12681209            en  (:,:,:) = rn_emin 
    1269             mxln(:,:,:) = 0.001        
     1210            mxln(:,:,:) = 0.05        
    12701211         ENDIF 
    12711212         ! 
     
    12731214         !                                   ! ------------------- 
    12741215         IF(lwp) WRITE(numout,*) '---- gls-rst ----' 
    1275          CALL iom_rstput( kt, nitrst, numrow, 'en'   , en     ) 
     1216         CALL iom_rstput( kt, nitrst, numrow, 'en'   , en     )  
    12761217         CALL iom_rstput( kt, nitrst, numrow, 'avt'  , avt_k  ) 
    12771218         CALL iom_rstput( kt, nitrst, numrow, 'avm'  , avm_k  ) 
    1278          CALL iom_rstput( kt, nitrst, numrow, 'avmu' , avmu_k ) 
     1219         CALL iom_rstput( kt, nitrst, numrow, 'avmu' , avmu_k )  
    12791220         CALL iom_rstput( kt, nitrst, numrow, 'avmv' , avmv_k ) 
    12801221         CALL iom_rstput( kt, nitrst, numrow, 'mxln' , mxln   ) 
Note: See TracChangeset for help on using the changeset viewer.