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.
floblk.F90 in NEMO/branches/2020/dev_r12377_KERNEL-06_techene_e3/src/OCE/FLO – NEMO

source: NEMO/branches/2020/dev_r12377_KERNEL-06_techene_e3/src/OCE/FLO/floblk.F90 @ 12590

Last change on this file since 12590 was 12590, checked in by techene, 2 years ago

all: add e3 substitute, OCE/DOM/domzgr_substitute.h90: correct a bug for e3f

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 16.4 KB
Line 
1MODULE floblk
2   !!======================================================================
3   !!                     ***  MODULE  floblk  ***
4   !! Ocean floats :   trajectory computation
5   !!======================================================================
6   !!
7   !!----------------------------------------------------------------------
8   !!    flotblk     : compute float trajectories with Blanke algorithme
9   !!----------------------------------------------------------------------
10   USE flo_oce         ! ocean drifting floats
11   USE oce             ! ocean dynamics and tracers
12   USE dom_oce         ! ocean space and time domain
13   USE phycst          ! physical constants
14   USE in_out_manager  ! I/O manager
15   USE lib_mpp         ! distribued memory computing library
16
17   IMPLICIT NONE
18   PRIVATE
19
20   PUBLIC   flo_blk    ! routine called by floats.F90
21
22#  include "domzgr_substitute.h90"
23
24   !!----------------------------------------------------------------------
25   !! NEMO/OCE 4.0 , NEMO Consortium (2018)
26   !! $Id$
27   !! Software governed by the CeCILL license (see ./LICENSE)
28   !!----------------------------------------------------------------------
29CONTAINS
30
31   SUBROUTINE flo_blk( kt, Kbb, Kmm )
32      !!---------------------------------------------------------------------
33      !!                  ***  ROUTINE flo_blk  ***
34      !!
35      !! ** Purpose :   Compute the geographical position,latitude, longitude
36      !!      and depth of each float at each time step.
37      !!
38      !! ** Method  :   The position of a float is computed with Bruno Blanke
39      !!      algorithm. We need to know the velocity field, the old positions
40      !!      of the floats and the grid defined on the domain.
41      !!----------------------------------------------------------------------
42      INTEGER, INTENT( in  ) ::   kt       ! ocean time step
43      INTEGER, INTENT( in  ) ::   Kbb, Kmm ! ocean time level indices
44      !!
45      INTEGER :: jfl              ! dummy loop arguments
46      INTEGER :: ind, ifin, iloop
47      REAL(wp)   ::       &
48         zuinfl,zvinfl,zwinfl,      &     ! transport across the input face
49         zuoutfl,zvoutfl,zwoutfl,   &     ! transport across the ouput face
50         zvol,                      &     ! volume of the mesh
51         zsurfz,                    &     ! surface of the face of the mesh
52         zind
53
54      REAL(wp), DIMENSION ( 2 )  ::   zsurfx, zsurfy   ! surface of the face of the mesh
55
56      INTEGER  , DIMENSION ( jpnfl )  ::   iil, ijl, ikl                   ! index of nearest mesh
57      INTEGER  , DIMENSION ( jpnfl )  ::   iiloc , ijloc
58      INTEGER  , DIMENSION ( jpnfl )  ::   iiinfl, ijinfl, ikinfl          ! index of input mesh of the float.
59      INTEGER  , DIMENSION ( jpnfl )  ::   iioutfl, ijoutfl, ikoutfl       ! index of output mesh of the float.
60      REAL(wp) , DIMENSION ( jpnfl )  ::   zgifl, zgjfl, zgkfl             ! position of floats, index on
61      !                                                                         ! velocity mesh.
62      REAL(wp) , DIMENSION ( jpnfl )  ::    ztxfl, ztyfl, ztzfl            ! time for a float to quit the mesh
63      !                                                                         ! across one of the face x,y and z
64      REAL(wp) , DIMENSION ( jpnfl )  ::    zttfl                          ! time for a float to quit the mesh
65      REAL(wp) , DIMENSION ( jpnfl )  ::    zagefl                         ! time during which, trajectorie of
66      !                                                                         ! the float has been computed
67      REAL(wp) , DIMENSION ( jpnfl )  ::   zagenewfl                       ! new age of float after calculation
68      !                                                                         ! of new position
69      REAL(wp) , DIMENSION ( jpnfl )  ::   zufl, zvfl, zwfl                ! interpolated vel. at float position
70      REAL(wp) , DIMENSION ( jpnfl )  ::   zudfl, zvdfl, zwdfl             ! velocity diff input/output of mesh
71      REAL(wp) , DIMENSION ( jpnfl )  ::   zgidfl, zgjdfl, zgkdfl          ! direction index of float
72      !!---------------------------------------------------------------------
73
74      IF( kt == nit000 ) THEN
75         IF(lwp) WRITE(numout,*)
76         IF(lwp) WRITE(numout,*) 'flo_blk : compute Blanke trajectories for floats '
77         IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~~~~ '
78      ENDIF
79
80      ! Initialisation of parameters
81
82      DO jfl = 1, jpnfl
83         ! ages of floats are put at zero
84         zagefl(jfl) = 0.
85         ! index on the velocity grid
86         ! We considere k coordinate negative, with this transformation
87         ! the computation in the 3 direction is the same.
88         zgifl(jfl) = tpifl(jfl) - 0.5
89         zgjfl(jfl) = tpjfl(jfl) - 0.5
90         zgkfl(jfl) = MIN(-1.,-(tpkfl(jfl)))
91         ! surface drift every 10 days
92         IF( ln_argo ) THEN
93            IF( MOD(kt,150) >= 146 .OR. MOD(kt,150) == 0 )  zgkfl(jfl) = -1.
94         ENDIF
95         ! index of T mesh
96         iil(jfl) = 1 + INT(zgifl(jfl))
97         ijl(jfl) = 1 + INT(zgjfl(jfl))
98         ikl(jfl) =     INT(zgkfl(jfl))
99      END DO
100
101      iloop = 0
102222   DO jfl = 1, jpnfl
103# if   defined key_mpp_mpi
104         IF( iil(jfl) >= mig(nldi) .AND. iil(jfl) <= mig(nlei) .AND.   &
105             ijl(jfl) >= mjg(nldj) .AND. ijl(jfl) <= mjg(nlej)   ) THEN
106            iiloc(jfl) = iil(jfl) - mig(1) + 1
107            ijloc(jfl) = ijl(jfl) - mjg(1) + 1
108# else
109            iiloc(jfl) = iil(jfl)
110            ijloc(jfl) = ijl(jfl)
111# endif
112
113            ! compute the transport across the mesh where the float is.
114!!bug (gm) change e3t into e3. but never checked
115            zsurfx(1) = e2u(iiloc(jfl)-1,ijloc(jfl)  )    &
116            &         * e3u(iiloc(jfl)-1,ijloc(jfl)  ,-ikl(jfl),Kmm)
117            zsurfx(2) = e2u(iiloc(jfl)  ,ijloc(jfl)  )    &
118            &         * e3u(iiloc(jfl)  ,ijloc(jfl)  ,-ikl(jfl),Kmm)
119            zsurfy(1) = e1v(iiloc(jfl)  ,ijloc(jfl)-1)    &
120            &         * e3v(iiloc(jfl)  ,ijloc(jfl)-1,-ikl(jfl),Kmm)
121            zsurfy(2) = e1v(iiloc(jfl)  ,ijloc(jfl)  )    &
122            &         * e3v(iiloc(jfl)  ,ijloc(jfl)  ,-ikl(jfl),Kmm)
123
124            ! for a isobar float zsurfz is put to zero. The vertical velocity will be zero too.
125            zsurfz =          e1e2t(iiloc(jfl),ijloc(jfl))
126            zvol   = zsurfz * e3t(iiloc(jfl),ijloc(jfl),-ikl(jfl),Kmm)
127
128            !
129            zuinfl =( uu(iiloc(jfl)-1,ijloc(jfl),-ikl(jfl),Kbb) + uu(iiloc(jfl)-1,ijloc(jfl),-ikl(jfl),Kmm) )/2.*zsurfx(1)
130            zuoutfl=( uu(iiloc(jfl)  ,ijloc(jfl),-ikl(jfl),Kbb) + uu(iiloc(jfl)  ,ijloc(jfl),-ikl(jfl),Kmm) )/2.*zsurfx(2)
131            zvinfl =( vv(iiloc(jfl),ijloc(jfl)-1,-ikl(jfl),Kbb) + vv(iiloc(jfl),ijloc(jfl)-1,-ikl(jfl),Kmm) )/2.*zsurfy(1)
132            zvoutfl=( vv(iiloc(jfl),ijloc(jfl)  ,-ikl(jfl),Kbb) + vv(iiloc(jfl),ijloc(jfl)  ,-ikl(jfl),Kmm) )/2.*zsurfy(2)
133            zwinfl =-(wb(iiloc(jfl),ijloc(jfl),-(ikl(jfl)-1))    &
134               &   +  ww(iiloc(jfl),ijloc(jfl),-(ikl(jfl)-1)) )/2. *  zsurfz*nisobfl(jfl)
135            zwoutfl=-(wb(iiloc(jfl),ijloc(jfl),- ikl(jfl)   )   &
136               &   +  ww(iiloc(jfl),ijloc(jfl),- ikl(jfl)   ) )/2. *  zsurfz*nisobfl(jfl)
137
138            ! interpolation of velocity field on the float initial position
139            zufl(jfl)=  zuinfl  + ( zgifl(jfl) - float(iil(jfl)-1) ) * ( zuoutfl - zuinfl)
140            zvfl(jfl)=  zvinfl  + ( zgjfl(jfl) - float(ijl(jfl)-1) ) * ( zvoutfl - zvinfl)
141            zwfl(jfl)=  zwinfl  + ( zgkfl(jfl) - float(ikl(jfl)-1) ) * ( zwoutfl - zwinfl)
142
143            ! faces of input and output
144            ! u-direction
145            IF( zufl(jfl) < 0. ) THEN
146               iioutfl(jfl) = iil(jfl) - 1.
147               iiinfl (jfl) = iil(jfl)
148               zind   = zuinfl
149               zuinfl = zuoutfl
150               zuoutfl= zind
151            ELSE
152               iioutfl(jfl) = iil(jfl)
153               iiinfl (jfl) = iil(jfl) - 1
154            ENDIF
155            ! v-direction
156            IF( zvfl(jfl) < 0. ) THEN
157               ijoutfl(jfl) = ijl(jfl) - 1.
158               ijinfl (jfl) = ijl(jfl)
159               zind    = zvinfl
160               zvinfl  = zvoutfl
161               zvoutfl = zind
162            ELSE
163               ijoutfl(jfl) = ijl(jfl)
164               ijinfl (jfl) = ijl(jfl) - 1.
165            ENDIF
166            ! w-direction
167            IF( zwfl(jfl) < 0. ) THEN
168               ikoutfl(jfl) = ikl(jfl) - 1.
169               ikinfl (jfl) = ikl(jfl)
170               zind    = zwinfl
171               zwinfl  = zwoutfl
172               zwoutfl = zind
173            ELSE
174               ikoutfl(jfl) = ikl(jfl)
175               ikinfl (jfl) = ikl(jfl) - 1.
176            ENDIF
177
178            ! compute the time to go out the mesh across a face
179            ! u-direction
180            zudfl (jfl) = zuoutfl - zuinfl
181            zgidfl(jfl) = float(iioutfl(jfl) - iiinfl(jfl))
182            IF( zufl(jfl)*zuoutfl <= 0. ) THEN
183               ztxfl(jfl) = 1.E99
184            ELSE
185               IF( ABS(zudfl(jfl)) >= 1.E-5 ) THEN
186                  ztxfl(jfl)= zgidfl(jfl)/zudfl(jfl) * LOG(zuoutfl/zufl (jfl))
187               ELSE
188                  ztxfl(jfl)=(float(iioutfl(jfl))-zgifl(jfl))/zufl(jfl)
189               ENDIF
190               IF( (ABS(zgifl(jfl)-float(iiinfl (jfl))) <=  1.E-7) .OR.   &
191                   (ABS(zgifl(jfl)-float(iioutfl(jfl))) <=  1.E-7) ) THEN
192                  ztxfl(jfl)=(zgidfl(jfl))/zufl(jfl)
193               ENDIF
194            ENDIF
195            ! v-direction
196            zvdfl (jfl) = zvoutfl - zvinfl
197            zgjdfl(jfl) = float(ijoutfl(jfl)-ijinfl(jfl))
198            IF( zvfl(jfl)*zvoutfl <= 0. ) THEN
199               ztyfl(jfl) = 1.E99
200            ELSE
201               IF( ABS(zvdfl(jfl)) >= 1.E-5 ) THEN
202                  ztyfl(jfl) = zgjdfl(jfl)/zvdfl(jfl) * LOG(zvoutfl/zvfl (jfl))
203               ELSE
204                  ztyfl(jfl) = (float(ijoutfl(jfl)) - zgjfl(jfl))/zvfl(jfl)
205               ENDIF
206               IF( (ABS(zgjfl(jfl)-float(ijinfl (jfl))) <= 1.E-7) .OR.   &
207                   (ABS(zgjfl(jfl)-float(ijoutfl(jfl))) <=  1.E-7) ) THEN
208                  ztyfl(jfl) = (zgjdfl(jfl)) / zvfl(jfl)
209               ENDIF
210            ENDIF
211            ! w-direction
212            IF( nisobfl(jfl) == 1. ) THEN
213               zwdfl (jfl) = zwoutfl - zwinfl
214               zgkdfl(jfl) = float(ikoutfl(jfl) - ikinfl(jfl))
215               IF( zwfl(jfl)*zwoutfl <= 0. ) THEN
216                  ztzfl(jfl) = 1.E99
217               ELSE
218                  IF( ABS(zwdfl(jfl)) >= 1.E-5 ) THEN
219                     ztzfl(jfl) = zgkdfl(jfl)/zwdfl(jfl) * LOG(zwoutfl/zwfl (jfl))
220                  ELSE
221                     ztzfl(jfl) = (float(ikoutfl(jfl)) - zgkfl(jfl))/zwfl(jfl)
222                  ENDIF
223                  IF( (ABS(zgkfl(jfl)-float(ikinfl (jfl))) <=  1.E-7) .OR.   &
224                      (ABS(zgkfl(jfl)-float(ikoutfl(jfl))) <= 1.E-7) ) THEN
225                     ztzfl(jfl) = (zgkdfl(jfl)) / zwfl(jfl)
226                  ENDIF
227               ENDIF
228            ENDIF
229
230            ! the time to go leave the mesh is the smallest time
231
232            IF( nisobfl(jfl) == 1. ) THEN
233               zttfl(jfl) = MIN(ztxfl(jfl),ztyfl(jfl),ztzfl(jfl))
234            ELSE
235               zttfl(jfl) = MIN(ztxfl(jfl),ztyfl(jfl))
236            ENDIF
237            ! new age of the FLOAT
238            zagenewfl(jfl) = zagefl(jfl) + zttfl(jfl)*zvol
239            ! test to know if the "age" of the float is not bigger than the
240            ! time step
241            IF( zagenewfl(jfl) > rdt ) THEN
242               zttfl(jfl) = (rdt-zagefl(jfl)) / zvol
243               zagenewfl(jfl) = rdt
244            ENDIF
245
246            ! In the "minimal" direction we compute the index of new mesh
247            ! on i-direction
248            IF( ztxfl(jfl) <=  zttfl(jfl) ) THEN
249               zgifl(jfl) = float(iioutfl(jfl))
250               ind = iioutfl(jfl)
251               IF( iioutfl(jfl) >= iiinfl(jfl) ) THEN
252                  iioutfl(jfl) = iioutfl(jfl) + 1
253               ELSE
254                  iioutfl(jfl) = iioutfl(jfl) - 1
255               ENDIF
256               iiinfl(jfl) = ind
257            ELSE
258               IF( ABS(zudfl(jfl)) >= 1.E-5 ) THEN
259                  zgifl(jfl) = zgifl(jfl) + zgidfl(jfl)*zufl(jfl)    &
260                     &       * ( EXP( zudfl(jfl)/zgidfl(jfl)*zttfl(jfl) ) - 1. ) /  zudfl(jfl)
261               ELSE
262                  zgifl(jfl) = zgifl(jfl) + zufl(jfl) * zttfl(jfl)
263               ENDIF
264            ENDIF
265            ! on j-direction
266            IF( ztyfl(jfl) <= zttfl(jfl) ) THEN
267               zgjfl(jfl) = float(ijoutfl(jfl))
268               ind = ijoutfl(jfl)
269               IF( ijoutfl(jfl) >= ijinfl(jfl) ) THEN
270                  ijoutfl(jfl) = ijoutfl(jfl) + 1
271               ELSE
272                  ijoutfl(jfl) = ijoutfl(jfl) - 1
273               ENDIF
274               ijinfl(jfl) = ind
275            ELSE
276               IF( ABS(zvdfl(jfl)) >= 1.E-5 ) THEN
277                  zgjfl(jfl) = zgjfl(jfl)+zgjdfl(jfl)*zvfl(jfl)   &
278                     &       * ( EXP(zvdfl(jfl)/zgjdfl(jfl)*zttfl(jfl)) - 1. ) /  zvdfl(jfl)
279               ELSE
280                  zgjfl(jfl) = zgjfl(jfl)+zvfl(jfl)*zttfl(jfl)
281               ENDIF
282            ENDIF
283            ! on k-direction
284            IF( nisobfl(jfl) == 1. ) THEN
285               IF( ztzfl(jfl) <= zttfl(jfl) ) THEN
286                  zgkfl(jfl) = float(ikoutfl(jfl))
287                  ind = ikoutfl(jfl)
288                  IF( ikoutfl(jfl) >= ikinfl(jfl) ) THEN
289                     ikoutfl(jfl) = ikoutfl(jfl)+1
290                  ELSE
291                     ikoutfl(jfl) = ikoutfl(jfl)-1
292                  ENDIF
293                  ikinfl(jfl) = ind
294               ELSE
295                  IF( ABS(zwdfl(jfl)) >= 1.E-5 ) THEN
296                     zgkfl(jfl) = zgkfl(jfl)+zgkdfl(jfl)*zwfl(jfl)    &
297                        &       * ( EXP(zwdfl(jfl)/zgkdfl(jfl)*zttfl(jfl)) - 1. ) /  zwdfl(jfl)
298                  ELSE
299                     zgkfl(jfl) = zgkfl(jfl)+zwfl(jfl)*zttfl(jfl)
300                  ENDIF
301               ENDIF
302            ENDIF
303
304            ! coordinate of the new point on the temperature grid
305
306            iil(jfl) = MAX(iiinfl(jfl),iioutfl(jfl))
307            ijl(jfl) = MAX(ijinfl(jfl),ijoutfl(jfl))
308            IF( nisobfl(jfl) ==  1 ) ikl(jfl) = MAX(ikinfl(jfl),ikoutfl(jfl))
309!!Alexcadm   write(*,*)'PE ',narea,
310!!Alexcadm     .    iiinfl(jfl),iioutfl(jfl),ijinfl(jfl)
311!!Alexcadm     .     ,ijoutfl(jfl),ikinfl(jfl),
312!!Alexcadm     .    ikoutfl(jfl),ztxfl(jfl),ztyfl(jfl)
313!!Alexcadm     .     ,ztzfl(jfl),zgifl(jfl),
314!!Alexcadm     .  zgjfl(jfl)
315!!Alexcadm  IF (jfl == 910) write(*,*)'Flotteur 910',
316!!Alexcadm     .    iiinfl(jfl),iioutfl(jfl),ijinfl(jfl)
317!!Alexcadm     .     ,ijoutfl(jfl),ikinfl(jfl),
318!!Alexcadm     .    ikoutfl(jfl),ztxfl(jfl),ztyfl(jfl)
319!!Alexcadm     .     ,ztzfl(jfl),zgifl(jfl),
320!!Alexcadm     .  zgjfl(jfl)
321            ! reinitialisation of the age of FLOAT
322            zagefl(jfl) = zagenewfl(jfl)
323# if   defined key_mpp_mpi
324         ELSE
325            ! we put zgifl, zgjfl, zgkfl, zagefl
326            zgifl (jfl) = 0.
327            zgjfl (jfl) = 0.
328            zgkfl (jfl) = 0.
329            zagefl(jfl) = 0.
330            iil(jfl) = 0
331            ijl(jfl) = 0
332         ENDIF
333# endif
334      END DO
335
336      ! synchronisation
337      CALL mpp_sum( 'floblk', zgifl , jpnfl )   ! sums over the global domain
338      CALL mpp_sum( 'floblk', zgjfl , jpnfl )
339      CALL mpp_sum( 'floblk', zgkfl , jpnfl )
340      CALL mpp_sum( 'floblk', zagefl, jpnfl )
341      CALL mpp_sum( 'floblk', iil   , jpnfl )
342      CALL mpp_sum( 'floblk', ijl   , jpnfl )
343
344      ! Test to know if a  float hasn't integrated enought time
345      IF( ln_argo ) THEN
346         ifin = 1
347         DO jfl = 1, jpnfl
348            IF( zagefl(jfl) < rdt )   ifin = 0
349            tpifl(jfl) = zgifl(jfl) + 0.5
350            tpjfl(jfl) = zgjfl(jfl) + 0.5
351         END DO
352      ELSE
353         ifin = 1
354         DO jfl = 1, jpnfl
355            IF( zagefl(jfl) < rdt )   ifin = 0
356            tpifl(jfl) = zgifl(jfl) + 0.5
357            tpjfl(jfl) = zgjfl(jfl) + 0.5
358            IF( nisobfl(jfl) == 1 ) tpkfl(jfl) = -(zgkfl(jfl))
359         END DO
360      ENDIF
361!!Alexcadm  IF (lwp) write(numout,*) '---------'
362!!Alexcadm  IF (lwp) write(numout,*) 'before Erika:',tpifl(880),tpjfl(880),
363!!Alexcadm     .       tpkfl(880),zufl(880),zvfl(880),zwfl(880)
364!!Alexcadm  IF (lwp) write(numout,*) 'first Erika:',tpifl(900),tpjfl(900),
365!!Alexcadm     .       tpkfl(900),zufl(900),zvfl(900),zwfl(900)
366!!Alexcadm  IF (lwp) write(numout,*) 'last Erika:',tpifl(jpnfl),tpjfl(jpnfl),
367!!Alexcadm     .       tpkfl(jpnfl),zufl(jpnfl),zvfl(jpnfl),zwfl(jpnfl)
368      IF( ifin == 0 ) THEN
369         iloop = iloop + 1
370         GO TO 222
371      ENDIF
372      !
373      !
374   END SUBROUTINE flo_blk
375
376   !!======================================================================
377END MODULE floblk
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.