source: NEMO/branches/2020/dev_r12563_ASINTER-06_ABL_improvement/src/ABL/ablmod.F90 @ 12592

Last change on this file since 12592 was 12592, checked in by gsamson, 11 months ago

correct mxld_abl & mxlm_abl init to avoid division by zero (ticket #2419)

File size: 60.4 KB
Line 
1MODULE ablmod
2   !!======================================================================
3   !!                       ***  MODULE  ablmod  ***
4   !! Surface module :  ABL computation to provide atmospheric data
5   !!                   for surface fluxes computation
6   !!======================================================================
7   !! History :  3.6  ! 2019-03  (F. Lemarié & G. Samson)  Original code
8   !!----------------------------------------------------------------------
9
10   !!----------------------------------------------------------------------
11   !!   abl_stp       : ABL single column model
12   !!   abl_zdf_tke   : atmospheric vertical closure
13   !!----------------------------------------------------------------------
14   USE abl            ! ABL dynamics and tracers
15   USE par_abl        ! ABL constants
16
17   USE phycst         ! physical constants
18   USE dom_oce, ONLY  : tmask
19   USE sbc_oce, ONLY  : ght_abl, ghw_abl, e3t_abl, e3w_abl, jpka, jpkam1, rhoa
20   USE sbcblk         ! use rn_?fac
21   USE sbcblk_phy     ! use some physical constants for flux computation
22   !
23   USE prtctl         ! Print control                    (prt_ctl routine)
24   USE iom            ! IOM library
25   USE in_out_manager ! I/O manager
26   USE lib_mpp        ! MPP library
27   USE timing         ! Timing
28
29   IMPLICIT NONE
30
31   PUBLIC   abl_stp   ! called by sbcabl.F90
32   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   ustar2, zrough
33   !! * Substitutions
34#  include "do_loop_substitute.h90"
35
36CONTAINS
37
38
39!===================================================================================================
40   SUBROUTINE abl_stp( kt, psst, pssu, pssv, pssq, &                            ! in
41              &            pu_dta, pv_dta, pt_dta, pq_dta,    &
42              &            pslp_dta, pgu_dta, pgv_dta,        &
43              &            pcd_du, psen, pevp,                &                            ! in/out
44              &            pwndm, ptaui, ptauj, ptaum         &
45#if defined key_si3
46              &          , ptm_su, pssu_ice, pssv_ice         &
47              &          , pssq_ice, pcd_du_ice, psen_ice     &
48              &          , pevp_ice, pwndm_ice, pfrac_oce     &
49              &          , ptaui_ice, ptauj_ice               &
50#endif
51              &      )
52!---------------------------------------------------------------------------------------------------
53
54      !!---------------------------------------------------------------------
55      !!                    ***  ROUTINE abl_stp ***
56      !!
57      !! ** Purpose :   Time-integration of the ABL model
58      !!
59      !! ** Method  :   Compute atmospheric variables : vertical turbulence
60      !!                             + Coriolis term + newtonian relaxation
61      !!
62      !! ** Action  : - Advance TKE to time n+1 and compute Avm_abl, Avt_abl, PBLh
63      !!              - Advance tracers to time n+1 (Euler backward scheme)
64      !!              - Compute Coriolis term with forward-backward scheme (possibly with geostrophic guide)
65      !!              - Advance u,v to time n+1 (Euler backward scheme)
66      !!              - Apply newtonian relaxation on the dynamics and the tracers
67      !!              - Finalize flux computation in psen, pevp, pwndm, ptaui, ptauj, ptaum
68      !!
69      !!----------------------------------------------------------------------
70      INTEGER  , INTENT(in   )                   ::   kt         ! time step index
71      REAL(wp) , INTENT(in   ), DIMENSION(:,:  ) ::   psst       ! sea-surface temperature [Celsius]
72      REAL(wp) , INTENT(in   ), DIMENSION(:,:  ) ::   pssu       ! sea-surface u (U-point)
73      REAL(wp) , INTENT(in   ), DIMENSION(:,:  ) ::   pssv       ! sea-surface v (V-point)
74      REAL(wp) , INTENT(in   ), DIMENSION(:,:  ) ::   pssq       ! sea-surface humidity
75      REAL(wp) , INTENT(in   ), DIMENSION(:,:,:) ::   pu_dta     ! large-scale windi
76      REAL(wp) , INTENT(in   ), DIMENSION(:,:,:) ::   pv_dta     ! large-scale windj
77      REAL(wp) , INTENT(in   ), DIMENSION(:,:,:) ::   pgu_dta    ! large-scale hpgi
78      REAL(wp) , INTENT(in   ), DIMENSION(:,:,:) ::   pgv_dta    ! large-scale hpgj
79      REAL(wp) , INTENT(in   ), DIMENSION(:,:,:) ::   pt_dta     ! large-scale pot. temp.
80      REAL(wp) , INTENT(in   ), DIMENSION(:,:,:) ::   pq_dta     ! large-scale humidity
81      REAL(wp) , INTENT(in   ), DIMENSION(:,:  ) ::   pslp_dta   ! sea-level pressure
82      REAL(wp) , INTENT(in   ), DIMENSION(:,:  ) ::   pcd_du     ! Cd x Du (T-point)
83      REAL(wp) , INTENT(inout), DIMENSION(:,:  ) ::   psen       ! Ch x Du
84      REAL(wp) , INTENT(inout), DIMENSION(:,:  ) ::   pevp       ! Ce x Du
85      REAL(wp) , INTENT(inout), DIMENSION(:,:  ) ::   pwndm      ! ||uwnd||
86      REAL(wp) , INTENT(  out), DIMENSION(:,:  ) ::   ptaui      ! taux
87      REAL(wp) , INTENT(  out), DIMENSION(:,:  ) ::   ptauj      ! tauy
88      REAL(wp) , INTENT(  out), DIMENSION(:,:  ) ::   ptaum      ! ||tau||
89      !
90#if defined key_si3
91      REAL(wp) , INTENT(in   ), DIMENSION(:,:  ) ::   ptm_su       ! ice-surface temperature [K]
92      REAL(wp) , INTENT(in   ), DIMENSION(:,:  ) ::   pssu_ice     ! ice-surface u (U-point)
93      REAL(wp) , INTENT(in   ), DIMENSION(:,:  ) ::   pssv_ice     ! ice-surface v (V-point)
94      REAL(wp) , INTENT(in   ), DIMENSION(:,:  ) ::   pssq_ice     ! ice-surface humidity
95      REAL(wp) , INTENT(in   ), DIMENSION(:,:  ) ::   pcd_du_ice   ! Cd x Du over ice (T-point)
96      REAL(wp) , INTENT(in   ), DIMENSION(:,:  ) ::   psen_ice     ! Ch x Du over ice (T-point)
97      REAL(wp) , INTENT(in   ), DIMENSION(:,:  ) ::   pevp_ice     ! Ce x Du over ice (T-point)
98      REAL(wp) , INTENT(in   ), DIMENSION(:,:  ) ::   pwndm_ice    ! ||uwnd - uice||
99      REAL(wp) , INTENT(in   ), DIMENSION(:,:  ) ::   pfrac_oce    ! ocean fraction
100      REAL(wp) , INTENT(  out), DIMENSION(:,:  ) ::   ptaui_ice    ! ice-surface taux stress (U-point)
101      REAL(wp) , INTENT(  out), DIMENSION(:,:  ) ::   ptauj_ice    ! ice-surface tauy stress (V-point)
102#endif
103      !
104      REAL(wp), DIMENSION(1:jpi,1:jpj   )        ::   zwnd_i, zwnd_j
105      REAL(wp), DIMENSION(1:jpi,2:jpka  )        ::   zCF
106      !
107      REAL(wp), DIMENSION(1:jpi,1:jpka  )        ::   z_elem_a
108      REAL(wp), DIMENSION(1:jpi,1:jpka  )        ::   z_elem_b
109      REAL(wp), DIMENSION(1:jpi,1:jpka  )        ::   z_elem_c
110      !
111      INTEGER             ::   ji, jj, jk, jtra, jbak               ! dummy loop indices
112      REAL(wp)            ::   zztmp, zcff, ztemp, zhumi, zcff1, zztmp1, zztmp2
113      REAL(wp)            ::   zcff2, zfcor, zmsk, zsig, zcffu, zcffv, zzice,zzoce
114      LOGICAL             ::   SemiImp_Cor = .FALSE.
115      !
116      !!---------------------------------------------------------------------
117      !
118      IF(lwp .AND. kt == nit000) THEN                  ! control print
119         WRITE(numout,*)
120         WRITE(numout,*) 'abl_stp : ABL time stepping'
121         WRITE(numout,*) '~~~~~~'
122      ENDIF
123      !
124      IF( kt == nit000 ) ALLOCATE ( ustar2( 1:jpi, 1:jpj ) )
125      IF( kt == nit000 ) ALLOCATE ( zrough( 1:jpi, 1:jpj ) )
126      !! Compute ustar squared as Cd || Uatm-Uoce ||^2
127      !! needed for surface boundary condition of TKE
128      !! pwndm contains | U10m - U_oce | (see blk_oce_1 in sbcblk)
129      DO_2D_11_11
130         zzoce         = pCd_du    (ji,jj) * pwndm    (ji,jj)
131#if defined key_si3
132         zzice         = pCd_du_ice(ji,jj) * pwndm_ice(ji,jj)
133         ustar2(ji,jj) = zzoce * pfrac_oce(ji,jj) + (1._wp - pfrac_oce(ji,jj)) * zzice
134#else
135         ustar2(ji,jj) = zzoce
136#endif
137         zrough(ji,jj) = ght_abl(2) * EXP( - vkarmn / SQRT(Cdn_oce(ji,jj)) ) !<-- recover the value of z0 from Cdn_oce
138      END_2D
139      !
140      !                            !<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
141      !                            !  1 *** Advance TKE to time n+1 and compute Avm_abl, Avt_abl, PBLh
142      !                            !<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
143
144      CALL abl_zdf_tke( )                       !--> Avm_abl, Avt_abl, pblh defined on (1,jpi) x (1,jpj)
145
146      !                            !<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
147      !                            !  2 *** Advance tracers to time n+1
148      !                            !<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
149
150      !-------------
151      DO jj = 1, jpj    ! outer loop             !--> tq_abl computed on (1:jpi) x (1:jpj)
152      !-------------
153         ! Compute matrix elements for interior points
154         DO jk = 3, jpkam1
155            DO ji = 1, jpi   ! vector opt.
156               z_elem_a( ji, jk ) = - rDt_abl * Avt_abl( ji, jj, jk-1 ) / e3w_abl( jk-1 )   ! lower-diagonal
157               z_elem_c( ji, jk ) = - rDt_abl * Avt_abl( ji, jj, jk   ) / e3w_abl( jk   )   ! upper-diagonal
158               z_elem_b( ji, jk ) = e3t_abl(jk) - z_elem_a( ji, jk ) - z_elem_c( ji, jk )   !       diagonal
159            END DO
160         END DO
161         ! Boundary conditions
162         DO ji = 1, jpi   ! vector opt.
163            ! Neumann at the bottom
164            z_elem_a( ji, 2 ) = 0._wp
165            z_elem_c( ji, 2    ) = - rDt_abl * Avt_abl( ji, jj, 2   ) / e3w_abl( 2   )
166            ! Homogeneous Neumann at the top
167            z_elem_a( ji, jpka ) = - rDt_abl * Avt_abl( ji, jj, jpka ) / e3w_abl( jpka )
168            z_elem_c( ji, jpka ) = 0._wp
169            z_elem_b( ji, jpka ) = e3t_abl( jpka ) - z_elem_a( ji,     jpka )
170         END DO
171
172         DO jtra = 1,jptq  ! loop on active tracers
173
174            DO jk = 3, jpkam1
175               DO ji = 2, jpim1
176               !DO ji = 1,jpi  !!GS: to be checked
177                  tq_abl  ( ji, jj, jk, nt_a, jtra ) = e3t_abl(jk) * tq_abl  ( ji, jj, jk, nt_n, jtra )   ! initialize right-hand-side
178               END DO
179            END DO
180
181            IF(jtra == jp_ta) THEN
182               DO ji = 1,jpi  ! surface boundary condition for temperature
183                  zztmp1 = psen(ji, jj)
184                  zztmp2 = psen(ji, jj) * ( psst(ji, jj) + rt0 )
185#if defined key_si3
186                  zztmp1 = zztmp1 * pfrac_oce(ji,jj) + (1._wp - pfrac_oce(ji,jj)) * psen_ice(ji,jj)
187                  zztmp2 = zztmp2 * pfrac_oce(ji,jj) + (1._wp - pfrac_oce(ji,jj)) * psen_ice(ji,jj) * ptm_su(ji,jj)
188#endif
189                  z_elem_b( ji,     2                ) = e3t_abl( 2    ) - z_elem_c( ji, 2                    ) + rDt_abl * zztmp1
190                  tq_abl  ( ji, jj, 2   , nt_a, jtra ) = e3t_abl( 2    ) * tq_abl  ( ji, jj, 2   , nt_n, jtra ) + rDt_abl * zztmp2
191                  tq_abl  ( ji, jj, jpka, nt_a, jtra ) = e3t_abl( jpka ) * tq_abl  ( ji, jj, jpka, nt_n, jtra )
192               END DO
193            ELSE ! jp_qa
194               DO ji = 1,jpi  ! surface boundary condition for humidity
195                  zztmp1 = pevp(ji, jj)
196                  zztmp2 = pevp(ji, jj) * pssq(ji, jj)
197#if defined key_si3
198                  zztmp1 = zztmp1 * pfrac_oce(ji,jj) + (1._wp - pfrac_oce(ji,jj)) * pevp_ice(ji,jj)
199                  zztmp2 = zztmp2 * pfrac_oce(ji,jj) + (1._wp - pfrac_oce(ji,jj)) * pevp_ice(ji, jj) * pssq_ice(ji, jj)
200#endif
201                  z_elem_b( ji,     2                ) = e3t_abl( 2    ) - z_elem_c( ji, 2                    ) + rDt_abl * zztmp1
202                  tq_abl  ( ji, jj, 2   , nt_a, jtra ) = e3t_abl( 2    ) * tq_abl  ( ji, jj,    2, nt_n, jtra ) + rDt_abl * zztmp2
203                  tq_abl  ( ji, jj, jpka, nt_a, jtra ) = e3t_abl( jpka ) * tq_abl  ( ji, jj, jpka, nt_n, jtra )
204               END DO
205            END IF
206            !!
207            !! Matrix inversion
208            !! ----------------------------------------------------------
209            DO ji = 1,jpi
210               zcff                       =  1._wp / z_elem_b( ji, 2 )
211               zCF   (ji,   2           ) = - zcff * z_elem_c( ji, 2 )
212               tq_abl(ji,jj,2,nt_a,jtra) =    zcff * tq_abl(ji,jj,2,nt_a,jtra)
213            END DO
214
215            DO jk = 3, jpka
216               DO ji = 1,jpi
217                  zcff = 1._wp / ( z_elem_b( ji, jk ) + z_elem_a( ji, jk ) * zCF   (ji, jk-1 ) )
218                  zCF(ji,jk) = - zcff * z_elem_c( ji, jk )
219                  tq_abl(ji,jj,jk,nt_a,jtra) = zcff * ( tq_abl(ji,jj,jk  ,nt_a,jtra)   &
220                  &                - z_elem_a(ji, jk) * tq_abl(ji,jj,jk-1,nt_a,jtra) )
221               END DO
222            END DO
223            !!FL at this point we could check positivity of tq_abl(:,:,:,nt_a,jp_qa) ... test to do ...
224            DO jk = jpkam1,2,-1
225               DO ji = 1,jpi
226                  tq_abl(ji,jj,jk,nt_a,jtra) = tq_abl(ji,jj,jk,nt_a,jtra) +    &
227                     &                        zCF(ji,jk) * tq_abl(ji,jj,jk+1,nt_a,jtra)
228               END DO
229            END DO
230
231         END DO   !<-- loop on tracers
232         !!
233      !-------------
234      END DO             ! end outer loop
235      !-------------
236
237      !                            !<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
238      !                            !  3 *** Compute Coriolis term with geostrophic guide
239      !                            !<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
240      IF( SemiImp_Cor ) THEN
241
242      !-------------
243      DO jk = 2, jpka    ! outer loop
244      !-------------
245         !
246         ! Advance u_abl & v_abl to time n+1
247         DO_2D_11_11
248            zcff = ( fft_abl(ji,jj) * rDt_abl )*( fft_abl(ji,jj) * rDt_abl )  ! (f dt)**2
249
250            u_abl( ji, jj, jk, nt_a ) = e3t_abl(jk) *(  &
251               &        (1._wp-gamma_Cor*(1._wp-gamma_Cor)*zcff)*u_abl( ji, jj, jk, nt_n )    &
252               &                 +  rDt_abl * fft_abl(ji, jj) * v_abl ( ji , jj  , jk, nt_n ) )  &
253               &                               / (1._wp + gamma_Cor*gamma_Cor*zcff)
254
255            v_abl( ji, jj, jk, nt_a ) =  e3t_abl(jk) *(  &
256               &        (1._wp-gamma_Cor*(1._wp-gamma_Cor)*zcff)*v_abl( ji, jj, jk, nt_n )   &
257               &                 -  rDt_abl * fft_abl(ji, jj) * u_abl ( ji   , jj, jk, nt_n )  ) &
258               &                                / (1._wp + gamma_Cor*gamma_Cor*zcff)
259         END_2D
260         !
261      !-------------
262      END DO             ! end outer loop  !<-- u_abl and v_abl are properly updated on (1:jpi) x (1:jpj)
263      !-------------
264      !
265      !IF( ln_geos_winds ) THEN
266      !   DO jj = 1, jpj    ! outer loop
267      !      DO jk = 1, jpka
268      !         DO ji = 1, jpi
269      !            u_abl( ji, jj, jk, nt_a ) = u_abl( ji, jj, jk, nt_a )   &
270      !               &                      - rDt_abl * e3t_abl(jk) * fft_abl(ji  , jj) * pgv_dta(ji  ,jj  ,jk)
271      !            v_abl( ji, jj, jk, nt_a ) = v_abl( ji, jj, jk, nt_a )   &
272      !               &                      + rDt_abl * e3t_abl(jk) * fft_abl(ji, jj  ) * pgu_dta(ji  ,jj  ,jk)
273      !         END DO
274      !      END DO
275      !   END DO
276      !END IF
277
278      ELSE
279
280      !-------------
281      DO jk = 2, jpka    ! outer loop
282      !-------------
283         !
284         IF( MOD( kt, 2 ) == 0 ) then
285                 ! Advance u_abl & v_abl to time n+1
286         DO jj = 1, jpj
287            DO ji = 1, jpi
288               zcff = fft_abl(ji,jj) * ( v_abl ( ji , jj  , jk, nt_n ) - pgv_dta(ji  ,jj  ,jk)  )
289               u_abl( ji, jj, jk, nt_a ) = u_abl( ji, jj, jk, nt_n ) + rDt_abl * zcff
290               zcff = fft_abl(ji,jj) * ( u_abl ( ji , jj  , jk, nt_a ) - pgu_dta(ji  ,jj  ,jk)  )
291               v_abl( ji, jj, jk, nt_a ) = e3t_abl(jk) *( v_abl( ji, jj, jk, nt_n ) - rDt_abl * zcff )
292               u_abl( ji, jj, jk, nt_a ) = e3t_abl(jk) *  u_abl( ji, jj, jk, nt_a )
293            END DO
294         END DO
295         !
296         ELSE
297         !
298         DO jj = 1, jpj
299            DO ji = 1, jpi
300               zcff = fft_abl(ji,jj) * ( u_abl ( ji , jj  , jk, nt_n ) - pgu_dta(ji  ,jj  ,jk)  )
301               v_abl( ji, jj, jk, nt_a ) = v_abl( ji, jj, jk, nt_n ) - rDt_abl * zcff
302               zcff = fft_abl(ji,jj) * ( v_abl ( ji , jj  , jk, nt_a ) - pgv_dta(ji  ,jj  ,jk)  )
303               u_abl( ji, jj, jk, nt_a ) = e3t_abl(jk) *( u_abl( ji, jj, jk, nt_n ) + rDt_abl * zcff )
304               v_abl( ji, jj, jk, nt_a ) = e3t_abl(jk) *  v_abl( ji, jj, jk, nt_a )
305            END DO
306         END DO
307         !
308         ENDIF
309         !
310      !-------------
311      END DO             ! end outer loop  !<-- u_abl and v_abl are properly updated on (1:jpi) x (1:jpj)
312      !-------------
313
314      ENDIF
315
316      !-------------
317      !
318      IF( ln_hpgls_frc ) THEN
319         DO jj = 1, jpj    ! outer loop
320            DO jk = 1, jpka
321               DO ji = 1, jpi
322                  u_abl( ji, jj, jk, nt_a ) = u_abl( ji, jj, jk, nt_a ) - rDt_abl * e3t_abl(jk) * pgu_dta(ji,jj,jk)
323                  v_abl( ji, jj, jk, nt_a ) = v_abl( ji, jj, jk, nt_a ) - rDt_abl * e3t_abl(jk) * pgv_dta(ji,jj,jk)
324               ENDDO
325            ENDDO
326         ENDDO
327      END IF
328
329      !                            !<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
330      !                            !  4 *** Advance u,v to time n+1
331      !                            !<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
332      !
333      !  Vertical diffusion for u_abl
334      !-------------
335      DO jj = 1, jpj    ! outer loop
336      !-------------
337
338         DO jk = 3, jpkam1
339            DO ji = 1, jpi
340               z_elem_a( ji,     jk ) = - rDt_abl * Avm_abl( ji, jj, jk-1 ) / e3w_abl( jk-1 )  ! lower-diagonal
341               z_elem_c( ji,     jk ) = - rDt_abl * Avm_abl( ji, jj, jk   ) / e3w_abl( jk   )  ! upper-diagonal
342               z_elem_b( ji,     jk ) = e3t_abl(jk) - z_elem_a( ji, jk ) - z_elem_c( ji, jk )                             !       diagonal
343            END DO
344         END DO
345
346         DO ji = 2, jpi   ! boundary conditions   (Avm_abl and pcd_du must be available at ji=jpi)
347            !++ Surface boundary condition
348            z_elem_a( ji,     2    ) = 0._wp
349            z_elem_c( ji,     2    ) = - rDt_abl * Avm_abl( ji, jj, 2   ) / e3w_abl( 2   )
350            !
351            zztmp1  = pcd_du(ji, jj)
352            zztmp2  = 0.5_wp * pcd_du(ji, jj) * ( pssu(ji-1, jj) + pssu(ji,jj) ) * rn_vfac
353#if defined key_si3
354            zztmp1 = zztmp1 * pfrac_oce(ji,jj) + (1._wp - pfrac_oce(ji,jj)) * pcd_du_ice(ji, jj)
355            zzice  = 0.5_wp * ( pssu_ice(ji-1, jj) + pssu_ice(ji,jj) ) * rn_vfac
356            zztmp2 = zztmp2 * pfrac_oce(ji,jj) + (1._wp - pfrac_oce(ji,jj)) * pcd_du_ice(ji, jj) * zzice
357#endif
358            z_elem_b( ji,     2       ) = e3t_abl( 2 ) - z_elem_c( ji, 2 ) + rDt_abl * zztmp1
359            u_abl( ji, jj,    2, nt_a ) =      u_abl( ji, jj,    2, nt_a ) + rDt_abl * zztmp2
360
361            IF( ln_topbc_neumann ) THEN
362               !++ Top Neumann B.C.
363               z_elem_a( ji,     jpka ) = - rDt_abl * Avm_abl( ji, jj, jpka ) / e3w_abl( jpka )
364               z_elem_c( ji,     jpka ) = 0._wp
365               z_elem_b( ji,     jpka ) = e3t_abl( jpka ) - z_elem_a( ji,     jpka )
366               !u_abl   ( ji, jj, jpka, nt_a ) = e3t_abl( jpka ) * u_abl   ( ji, jj, jpka, nt_a )
367            ELSE
368               !++ Top Dirichlet B.C.
369               z_elem_a( ji,     jpka )       = 0._wp
370               z_elem_c( ji,     jpka )       = 0._wp
371               z_elem_b( ji,     jpka )       = e3t_abl( jpka )
372               u_abl   ( ji, jj, jpka, nt_a ) = e3t_abl( jpka ) * pu_dta(ji,jj,jk)
373            ENDIF
374
375         END DO
376         !!
377         !! Matrix inversion
378         !! ----------------------------------------------------------
379         DO ji = 2, jpi
380            zcff                 =   1._wp / z_elem_b( ji, 2 )
381            zCF   (ji,   2     ) =  - zcff * z_elem_c( ji, 2 )
382            u_abl (ji,jj,2,nt_a) =    zcff * u_abl(ji,jj,2,nt_a)
383         END DO
384
385         DO jk = 3, jpka
386            DO ji = 2, jpi
387               zcff = 1._wp / ( z_elem_b( ji, jk ) + z_elem_a( ji, jk ) * zCF   (ji, jk-1 ) )
388               zCF(ji,jk) = - zcff * z_elem_c( ji, jk )
389               u_abl(ji,jj,jk,nt_a) = zcff * ( u_abl(ji,jj,jk  ,nt_a)   &
390               &          - z_elem_a(ji, jk) * u_abl(ji,jj,jk-1,nt_a) )
391            END DO
392         END DO
393
394         DO jk = jpkam1,2,-1
395            DO ji = 2, jpi
396               u_abl(ji,jj,jk,nt_a) = u_abl(ji,jj,jk,nt_a) + zCF(ji,jk) * u_abl(ji,jj,jk+1,nt_a)
397            END DO
398         END DO
399
400      !-------------
401      END DO             ! end outer loop
402      !-------------
403
404      !
405      !  Vertical diffusion for v_abl
406      !-------------
407      DO jj = 2, jpj   ! outer loop
408      !-------------
409         !
410         DO jk = 3, jpkam1
411            DO ji = 1, jpi
412               z_elem_a( ji,     jk ) = -rDt_abl * Avm_abl( ji, jj, jk-1 ) / e3w_abl( jk-1 )   ! lower-diagonal
413               z_elem_c( ji,     jk ) = -rDt_abl * Avm_abl( ji, jj, jk   ) / e3w_abl( jk   )   ! upper-diagonal
414               z_elem_b( ji,     jk ) = e3t_abl(jk) - z_elem_a( ji, jk ) - z_elem_c( ji, jk )                              !       diagonal
415            END DO
416         END DO
417
418         DO ji = 1, jpi   ! boundary conditions (Avm_abl and pcd_du must be available at jj=jpj)
419            !++ Surface boundary condition
420            z_elem_a( ji,     2    ) = 0._wp
421            z_elem_c( ji,     2    ) = - rDt_abl * Avm_abl( ji, jj, 2   ) / e3w_abl( 2   )
422            !
423            zztmp1 = pcd_du(ji, jj)
424            zztmp2 = 0.5_wp * pcd_du(ji, jj) * ( pssv(ji, jj) + pssv(ji, jj-1) ) * rn_vfac
425#if defined key_si3
426            zztmp1 = zztmp1 * pfrac_oce(ji,jj) + (1._wp - pfrac_oce(ji,jj)) * pcd_du_ice(ji, jj)
427            zzice  = 0.5_wp * ( pssv_ice(ji, jj) + pssv_ice(ji,jj-1) ) * rn_vfac
428            zztmp2 = zztmp2 * pfrac_oce(ji,jj) + (1._wp - pfrac_oce(ji,jj)) * pcd_du_ice(ji, jj) * zzice
429#endif
430            z_elem_b( ji,     2       ) = e3t_abl( 2 ) - z_elem_c( ji, 2 ) + rDt_abl * zztmp1
431            v_abl( ji, jj,    2, nt_a ) =         v_abl( ji, jj, 2, nt_a ) + rDt_abl * zztmp2
432
433            IF( ln_topbc_neumann ) THEN
434               !++ Top Neumann B.C.
435               z_elem_a( ji,     jpka ) = - rDt_abl * Avm_abl( ji, jj, jpka ) / e3w_abl( jpka )
436               z_elem_c( ji,     jpka ) = 0._wp
437               z_elem_b( ji,     jpka ) = e3t_abl( jpka ) - z_elem_a( ji,     jpka )
438               !v_abl   ( ji, jj, jpka, nt_a ) = e3t_abl( jpka ) * v_abl   ( ji, jj, jpka, nt_a )
439            ELSE
440               !++ Top Dirichlet B.C.
441               z_elem_a( ji,     jpka )       = 0._wp
442               z_elem_c( ji,     jpka )       = 0._wp
443               z_elem_b( ji,     jpka )       = e3t_abl( jpka )
444               v_abl   ( ji, jj, jpka, nt_a ) = e3t_abl( jpka ) * pv_dta(ji,jj,jk)
445            ENDIF
446
447         END DO
448         !!
449         !! Matrix inversion
450         !! ----------------------------------------------------------
451         DO ji = 1, jpi
452            zcff                 =  1._wp / z_elem_b( ji, 2 )
453            zCF   (ji,   2     ) =   - zcff * z_elem_c( ji,     2       )
454            v_abl (ji,jj,2,nt_a) =     zcff * v_abl   ( ji, jj, 2, nt_a )
455         END DO
456
457         DO jk = 3, jpka
458            DO ji = 1, jpi
459               zcff = 1._wp / ( z_elem_b( ji, jk ) + z_elem_a( ji, jk ) * zCF   (ji, jk-1 ) )
460               zCF(ji,jk) = - zcff * z_elem_c( ji, jk )
461               v_abl(ji,jj,jk,nt_a) = zcff * ( v_abl(ji,jj,jk  ,nt_a)   &
462               &          - z_elem_a(ji, jk) * v_abl(ji,jj,jk-1,nt_a) )
463            END DO
464         END DO
465
466         DO jk = jpkam1,2,-1
467            DO ji = 1, jpi
468               v_abl(ji,jj,jk,nt_a) = v_abl(ji,jj,jk,nt_a) + zCF(ji,jk) * v_abl(ji,jj,jk+1,nt_a)
469            END DO
470         END DO
471         !
472      !-------------
473      END DO             ! end outer loop
474      !-------------
475
476      !                            !<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
477      !                            !  5 *** Apply nudging on the dynamics and the tracers
478      !                            !<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
479
480      IF( nn_dyn_restore > 0  ) THEN
481         !-------------
482         DO jk = 2, jpka    ! outer loop
483         !-------------
484            DO_2D_01_01
485               zcff1 = pblh( ji, jj )
486               zsig  = ght_abl(jk) / MAX( jp_pblh_min,  MIN(  jp_pblh_max, zcff1  ) )
487               zsig  =               MIN( jp_bmax    ,  MAX(         zsig, jp_bmin) )
488               zmsk  = msk_abl(ji,jj)
489               zcff2 = jp_alp3_dyn * zsig**3 + jp_alp2_dyn * zsig**2   &
490                  &  + jp_alp1_dyn * zsig    + jp_alp0_dyn
491               zcff  = (1._wp-zmsk) + zmsk * zcff2 * rn_Dt   ! zcff = 1 for masked points
492                                                             ! rn_Dt = rDt_abl / nn_fsbc
493               zcff  = zcff * rest_eq(ji,jj)
494               u_abl( ji, jj, jk, nt_a ) = (1._wp - zcff ) *  u_abl( ji, jj, jk, nt_a )   &
495                  &                               + zcff   * pu_dta( ji, jj, jk       )
496               v_abl( ji, jj, jk, nt_a ) = (1._wp - zcff ) *  v_abl( ji, jj, jk, nt_a )   &
497                  &                               + zcff   * pv_dta( ji, jj, jk       )
498            END_2D
499         !-------------
500         END DO             ! end outer loop
501         !-------------
502      END IF
503
504      !-------------
505      DO jk = 2, jpka    ! outer loop
506      !-------------
507         DO_2D_11_11
508            zcff1 = pblh( ji, jj )
509            zsig  = ght_abl(jk) / MAX( jp_pblh_min,  MIN(  jp_pblh_max, zcff1  ) )
510            zsig  =               MIN( jp_bmax    ,  MAX(         zsig, jp_bmin) )
511            zmsk  = msk_abl(ji,jj)
512            zcff2 = jp_alp3_tra * zsig**3 + jp_alp2_tra * zsig**2   &
513               &  + jp_alp1_tra * zsig    + jp_alp0_tra
514            zcff  = (1._wp-zmsk) + zmsk * zcff2 * rn_Dt   ! zcff = 1 for masked points
515                                                          ! rn_Dt = rDt_abl / nn_fsbc
516            tq_abl( ji, jj, jk, nt_a, jp_ta ) = (1._wp - zcff ) * tq_abl( ji, jj, jk, nt_a, jp_ta )   &
517               &                                       + zcff   * pt_dta( ji, jj, jk )
518
519            tq_abl( ji, jj, jk, nt_a, jp_qa ) = (1._wp - zcff ) * tq_abl( ji, jj, jk, nt_a, jp_qa )   &
520               &                                       + zcff   * pq_dta( ji, jj, jk )
521
522         END_2D
523      !-------------
524      END DO             ! end outer loop
525      !-------------
526      !                            !<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
527      !                            !  6 *** MPI exchanges
528      !                            !<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
529      !
530      CALL lbc_lnk_multi( 'ablmod',  u_abl(:,:,:,nt_a      ), 'T', -1.,  v_abl(:,:,:,nt_a)      , 'T', -1., kfillmode = jpfillnothing )
531      CALL lbc_lnk_multi( 'ablmod', tq_abl(:,:,:,nt_a,jp_ta), 'T',  1., tq_abl(:,:,:,nt_a,jp_qa), 'T',  1., kfillmode = jpfillnothing )   ! ++++ this should not be needed...
532      !
533#if defined key_iomput
534      ! first ABL level
535      IF ( iom_use("uz1_abl") ) CALL iom_put ( "uz1_abl",   u_abl(:,:,2,nt_a      ) )
536      IF ( iom_use("vz1_abl") ) CALL iom_put ( "vz1_abl",   v_abl(:,:,2,nt_a      ) )
537      IF ( iom_use("tz1_abl") ) CALL iom_put ( "tz1_abl",  tq_abl(:,:,2,nt_a,jp_ta) )
538      IF ( iom_use("qz1_abl") ) CALL iom_put ( "qz1_abl",  tq_abl(:,:,2,nt_a,jp_qa) )
539      IF ( iom_use("uz1_dta") ) CALL iom_put ( "uz1_dta",  pu_dta(:,:,2           ) )
540      IF ( iom_use("vz1_dta") ) CALL iom_put ( "vz1_dta",  pv_dta(:,:,2           ) )
541      IF ( iom_use("tz1_dta") ) CALL iom_put ( "tz1_dta",  pt_dta(:,:,2           ) )
542      IF ( iom_use("qz1_dta") ) CALL iom_put ( "qz1_dta",  pq_dta(:,:,2           ) )
543      ! all ABL levels
544      IF ( iom_use("u_abl"  ) ) CALL iom_put ( "u_abl"  ,   u_abl(:,:,2:jpka,nt_a      ) )
545      IF ( iom_use("v_abl"  ) ) CALL iom_put ( "v_abl"  ,   v_abl(:,:,2:jpka,nt_a      ) )
546      IF ( iom_use("t_abl"  ) ) CALL iom_put ( "t_abl"  ,  tq_abl(:,:,2:jpka,nt_a,jp_ta) )
547      IF ( iom_use("q_abl"  ) ) CALL iom_put ( "q_abl"  ,  tq_abl(:,:,2:jpka,nt_a,jp_qa) )
548      IF ( iom_use("tke_abl") ) CALL iom_put ( "tke_abl", tke_abl(:,:,2:jpka,nt_a      ) )
549      IF ( iom_use("avm_abl") ) CALL iom_put ( "avm_abl", avm_abl(:,:,2:jpka           ) )
550      IF ( iom_use("avt_abl") ) CALL iom_put ( "avt_abl", avm_abl(:,:,2:jpka           ) )
551      IF ( iom_use("mxl_abl") ) CALL iom_put ( "mxl_abl", mxlm_abl(:,:,2:jpka          ) )
552      IF ( iom_use("pblh"   ) ) CALL iom_put (  "pblh"  ,    pblh(:,:                  ) )
553      ! debug (to be removed)
554      IF ( iom_use("u_dta") ) CALL iom_put ( "u_dta",  pu_dta(:,:,2:jpka) )
555      IF ( iom_use("v_dta") ) CALL iom_put ( "v_dta",  pv_dta(:,:,2:jpka) )
556      IF ( iom_use("t_dta") ) CALL iom_put ( "t_dta",  pt_dta(:,:,2:jpka) )
557      IF ( iom_use("q_dta") ) CALL iom_put ( "q_dta",  pq_dta(:,:,2:jpka) )
558      IF( ln_geos_winds ) THEN
559         IF ( iom_use("uz1_geo") ) CALL iom_put ( "uz1_geo", pgu_dta(:,:,2           ) )
560         IF ( iom_use("vz1_geo") ) CALL iom_put ( "vz1_geo", pgv_dta(:,:,2           ) )
561      END IF
562      IF( ln_hpgls_frc ) THEN
563         IF ( iom_use("uz1_geo") ) CALL iom_put ( "uz1_geo",  pgu_dta(:,:,2)/MAX(fft_abl(:,:),2.5e-5_wp)   )
564         IF ( iom_use("vz1_geo") ) CALL iom_put ( "vz1_geo", -pgv_dta(:,:,2)/MAX(fft_abl(:,:),2.5e-5_wp)   )
565      END IF
566#endif
567      !                            !<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
568      !                            !  7 *** Finalize flux computation
569      !                            !<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
570      !
571      DO_2D_11_11
572         ztemp          = tq_abl  ( ji, jj, 2, nt_a, jp_ta )
573         zhumi          = tq_abl  ( ji, jj, 2, nt_a, jp_qa )
574         zcff           = rho_air( ztemp, zhumi, pslp_dta( ji, jj ) )
575         psen( ji, jj ) =    - cp_air(zhumi) * zcff * psen(ji,jj) * ( psst(ji,jj) + rt0 - ztemp )   !GS: negative sign to respect aerobulk convention
576         pevp( ji, jj ) = rn_efac*MAX( 0._wp,  zcff * pevp(ji,jj) * ( pssq(ji,jj)       - zhumi ) )
577         rhoa( ji, jj ) = zcff
578      END_2D
579
580      DO_2D_01_01
581         zwnd_i(ji,jj) = u_abl(ji  ,jj,2,nt_a) - 0.5_wp * rn_vfac * ( pssu(ji,jj) + pssu(ji-1,jj  ) )
582         zwnd_j(ji,jj) = v_abl(ji,jj  ,2,nt_a) - 0.5_wp * rn_vfac * ( pssv(ji,jj) + pssv(ji  ,jj-1) )
583      END_2D
584      !
585      CALL lbc_lnk_multi( 'ablmod', zwnd_i(:,:) , 'T', -1., zwnd_j(:,:) , 'T', -1. )
586      !
587      ! ... scalar wind ( = | U10m - U_oce | ) at T-point (masked)
588      DO_2D_11_11
589         zcff            = SQRT(  zwnd_i(ji,jj) * zwnd_i(ji,jj)   &
590            &                   + zwnd_j(ji,jj) * zwnd_j(ji,jj)   )  ! * msk_abl(ji,jj)
591         zztmp           = rhoa(ji,jj) * pcd_du(ji,jj)
592         pwndm (ji,jj)   =         zcff
593         ptaum (ji,jj)   = zztmp * zcff
594         zwnd_i(ji,jj)   = zztmp * zwnd_i(ji,jj)
595         zwnd_j(ji,jj)   = zztmp * zwnd_j(ji,jj)
596         taux_abl(ji,jj) = rhoa(ji,jj) * pcd_du(ji,jj) * zwnd_i(ji,jj)
597         tauy_abl(ji,jj) = rhoa(ji,jj) * pcd_du(ji,jj) * zwnd_j(ji,jj)
598      END_2D
599      ! ... utau, vtau at U- and V_points, resp.
600      !     Note the use of 0.5*(2-umask) in order to unmask the stress along coastlines
601      !     Note the use of MAX(tmask(i,j),tmask(i+1,j) is to mask tau over ice shelves
602      DO_2D_00_00
603         zcff  = 0.5_wp * ( 2._wp - msk_abl(ji,jj)*msk_abl(ji+1,jj) )
604         zztmp = MAX(msk_abl(ji,jj),msk_abl(ji+1,jj))
605         ptaui(ji,jj) = zcff * zztmp * ( zwnd_i(ji,jj) + zwnd_i(ji+1,jj  ) )
606         zcff  = 0.5_wp * ( 2._wp - msk_abl(ji,jj)*msk_abl(ji,jj+1) )
607         zztmp = MAX(msk_abl(ji,jj),msk_abl(ji,jj+1))
608         ptauj(ji,jj) = zcff * zztmp * ( zwnd_j(ji,jj) + zwnd_j(ji  ,jj+1) )
609      END_2D
610      !
611      CALL lbc_lnk_multi( 'ablmod', ptaui(:,:), 'U', -1., ptauj(:,:), 'V', -1. )
612
613      CALL iom_put( "taum_oce", ptaum )
614
615      IF(sn_cfctl%l_prtctl) THEN
616         CALL prt_ctl( tab2d_1=pwndm  , clinfo1=' abl_stp: wndm   : ' )
617         CALL prt_ctl( tab2d_1=ptaui  , clinfo1=' abl_stp: utau   : ' )
618         CALL prt_ctl( tab2d_2=ptauj  , clinfo2=          'vtau   : ' )
619      ENDIF
620
621#if defined key_si3
622         ! ------------------------------------------------------------ !
623         !    Wind stress relative to the moving ice ( U10m - U_ice )   !
624         ! ------------------------------------------------------------ !
625         DO_2D_00_00
626
627            zztmp1 = 0.5_wp * ( u_abl(ji+1,jj  ,2,nt_a) + u_abl(ji,jj,2,nt_a) )
628            zztmp2 = 0.5_wp * ( v_abl(ji  ,jj+1,2,nt_a) + v_abl(ji,jj,2,nt_a) )
629
630            ptaui_ice(ji,jj) = 0.5_wp * (  rhoa(ji+1,jj) * pCd_du_ice(ji+1,jj)             &
631               &                      +    rhoa(ji  ,jj) * pCd_du_ice(ji  ,jj)  )          &
632               &         * ( zztmp1 - rn_vfac * pssu_ice(ji,jj) )
633            ptauj_ice(ji,jj) = 0.5_wp * (  rhoa(ji,jj+1) * pCd_du_ice(ji,jj+1)             &
634               &                      +    rhoa(ji,jj  ) * pCd_du_ice(ji,jj  )  )          &
635               &         * ( zztmp2 - rn_vfac * pssv_ice(ji,jj) )
636         END_2D
637         CALL lbc_lnk_multi( 'ablmod', ptaui_ice, 'U', -1., ptauj_ice, 'V', -1. )
638         !
639         IF(sn_cfctl%l_prtctl)   CALL prt_ctl( tab2d_1=ptaui_ice  , clinfo1=' abl_stp: putaui : '   &
640            &                                , tab2d_2=ptauj_ice  , clinfo2='          pvtaui : ' )
641#endif
642      !                            !<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
643      !                            !  8 *** Swap time indices for the next timestep
644      !                            !<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
645      nt_n = 1 + MOD( kt  , 2)
646      nt_a = 1 + MOD( kt+1, 2)
647      !
648!---------------------------------------------------------------------------------------------------
649   END SUBROUTINE abl_stp
650!===================================================================================================
651
652
653
654
655
656
657
658
659
660
661
662
663
664
665
666
667
668!===================================================================================================
669   SUBROUTINE abl_zdf_tke( )
670!---------------------------------------------------------------------------------------------------
671
672      !!----------------------------------------------------------------------
673      !!                   ***  ROUTINE abl_zdf_tke  ***
674      !!
675      !! ** Purpose :   Time-step Turbulente Kinetic Energy (TKE) equation
676      !!
677      !! ** Method  : - source term due to shear
678      !!              - source term due to stratification
679      !!              - resolution of the TKE equation by inverting
680      !!                a tridiagonal linear system
681      !!
682      !! ** Action  : - en : now turbulent kinetic energy)
683      !!              - avmu, avmv : production of TKE by shear at u and v-points
684      !!                (= Kz dz[Ub] * dz[Un] )
685      !! ---------------------------------------------------------------------
686      INTEGER                                 ::   ji, jj, jk, tind, jbak, jkup, jkdwn
687      INTEGER, DIMENSION(1:jpi          )     ::   ikbl
688      REAL(wp)                                ::   zcff, zcff2, ztken, zesrf, zetop, ziRic, ztv
689      REAL(wp)                                ::   zdU , zdV , zcff1, zshear, zbuoy, zsig, zustar2
690      REAL(wp)                                ::   zdU2, zdV2, zbuoy1, zbuoy2
691      REAL(wp)                                ::   zwndi, zwndj
692      REAL(wp), DIMENSION(1:jpi,      1:jpka) ::   zsh2
693      REAL(wp), DIMENSION(1:jpi,1:jpj,1:jpka) ::   zbn2
694      REAL(wp), DIMENSION(1:jpi,1:jpka  )     ::   zFC, zRH, zCF
695      REAL(wp), DIMENSION(1:jpi,1:jpka  )     ::   z_elem_a
696      REAL(wp), DIMENSION(1:jpi,1:jpka  )     ::   z_elem_b
697      REAL(wp), DIMENSION(1:jpi,1:jpka  )     ::   z_elem_c
698      LOGICAL                                 ::   ln_Patankar    = .FALSE.
699      LOGICAL                                 ::   ln_dumpvar     = .FALSE.
700      LOGICAL , DIMENSION(1:jpi         )     ::   ln_foundl
701      !
702      tind  = nt_n
703      ziRic = 1._wp / rn_Ric
704      ! if tind = nt_a it is required to apply lbc_lnk on u_abl(nt_a) and v_abl(nt_a)
705      !                            !<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
706      !                            !  Advance TKE equation to time n+1
707      !                            !<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
708      !-------------
709      DO jj = 1, jpj    ! outer loop
710      !-------------
711         !
712         ! Compute vertical shear
713         DO jk = 2, jpkam1
714            DO ji = 1,jpi
715               zcff        = 1.0_wp / e3w_abl( jk )**2
716               zdU         = zcff* Avm_abl(ji,jj,jk) * (u_abl( ji, jj, jk+1, tind)-u_abl( ji, jj, jk  , tind) )**2
717               zdV         = zcff* Avm_abl(ji,jj,jk) * (v_abl( ji, jj, jk+1, tind)-v_abl( ji, jj, jk  , tind) )**2
718               zsh2(ji,jk) = zdU+zdV   !<-- zsh2 = Km ( ( du/dz )^2 + ( dv/dz )^2 )
719            END DO
720         END DO
721         !
722         ! Compute brunt-vaisala frequency
723         DO jk = 2, jpkam1
724            DO ji = 1,jpi
725               zcff  = grav * itvref / e3w_abl( jk )
726               zcff1 =  tq_abl( ji, jj, jk+1, tind, jp_ta) - tq_abl( ji, jj, jk  , tind, jp_ta)
727               zcff2 =  tq_abl( ji, jj, jk+1, tind, jp_ta) * tq_abl( ji, jj, jk+1, tind, jp_qa)        &
728                  &   - tq_abl( ji, jj, jk  , tind, jp_ta) * tq_abl( ji, jj, jk  , tind, jp_qa)
729               zbn2(ji,jj,jk) = zcff * ( zcff1 + rctv0 * zcff2 )  !<-- zbn2 defined on (2,jpi)
730            END DO
731         END DO
732         !
733         ! Terms for the tridiagonal problem
734         DO jk = 2, jpkam1
735            DO ji = 1,jpi
736               zshear       =                 zsh2( ji,     jk )   ! zsh2 is already multiplied by Avm_abl at this point
737               zsh2(ji,jk)  = zsh2( ji, jk ) / Avm_abl( ji, jj, jk )   ! reformulate zsh2 as a 'true' vertical shear for PBLH computation
738               zbuoy        = - Avt_abl( ji, jj, jk ) * zbn2( ji, jj, jk )
739
740               z_elem_a( ji,     jk )   = - 0.5_wp * rDt_abl * rn_Sch * ( Avm_abl( ji, jj, jk   )+Avm_abl( ji, jj, jk-1 ) ) / e3t_abl( jk   ) ! lower-diagonal
741               z_elem_c( ji,     jk )   = - 0.5_wp * rDt_abl * rn_Sch * ( Avm_abl( ji, jj, jk   )+Avm_abl( ji, jj, jk+1 ) ) / e3t_abl( jk+1 ) ! upper-diagonal
742               IF( (zbuoy + zshear) .gt. 0.) THEN    ! Patankar trick to avoid negative values of TKE
743                  z_elem_b( ji,     jk )   = e3w_abl(jk) - z_elem_a( ji, jk ) - z_elem_c( ji, jk )   &
744                     &                     + e3w_abl(jk) * rDt_abl * rn_Ceps * sqrt(tke_abl( ji, jj, jk, nt_n )) / mxld_abl(ji,jj,jk)      ! diagonal
745                  tke_abl( ji, jj, jk, nt_a ) = e3w_abl(jk) * ( tke_abl( ji, jj, jk, nt_n ) + rDt_abl * ( zbuoy + zshear ) )               ! right-hand-side
746               ELSE
747                  z_elem_b( ji,     jk )   = e3w_abl(jk) - z_elem_a( ji, jk ) - z_elem_c( ji, jk )   &
748                     &                     + e3w_abl(jk) * rDt_abl * rn_Ceps * sqrt(tke_abl( ji, jj, jk, nt_n )) / mxld_abl(ji,jj,jk)   &  ! diagonal
749                     &                     - e3w_abl(jk) * rDt_abl * zbuoy
750                  tke_abl( ji, jj, jk, nt_a )  = e3w_abl(jk) * ( tke_abl( ji, jj, jk, nt_n ) + rDt_abl *  zshear )             ! right-hand-side
751               END IF
752            END DO
753         END DO
754
755         DO ji = 1,jpi    ! vector opt.
756            zesrf   =  MAX( rn_esfc * ustar2(ji,jj), tke_min )
757            zetop   = tke_min
758
759            z_elem_a ( ji,        1 ) = 0._wp; z_elem_c ( ji,     1    ) = 0._wp; z_elem_b ( ji,     1    ) = 1._wp
760            z_elem_a ( ji,     jpka ) = - 0.5 * rDt_abl * rn_Sch * (Avm_abl(ji,jj, jpka-1 )+Avm_abl(ji,jj, jpka ))  / e3t_abl( jpka )
761            z_elem_c ( ji,     jpka ) = 0._wp
762            z_elem_b ( ji,     jpka ) = e3w_abl(jpka) - z_elem_a(ji, jpka )
763
764            tke_abl  ( ji, jj,    1 , nt_a ) = zesrf
765            tke_abl  ( ji, jj, jpka , nt_a ) = e3w_abl(jpka) * tke_abl( ji,jj, jpka, nt_n )
766
767            zbn2(ji,jj,   1) = zbn2( ji,jj,   2)
768            zsh2(ji,      1) = zsh2( ji,      2)
769            zbn2(ji,jj,jpka) = zbn2( ji,jj,jpkam1)
770            zsh2(ji,   jpka) = zsh2( ji  , jpkam1)
771         END DO
772         !!
773         !! Matrix inversion
774         !! ----------------------------------------------------------
775         DO ji = 1,jpi
776            zcff                  =  1._wp / z_elem_b( ji, 1 )
777            zCF    (ji,   1     ) = - zcff * z_elem_c( ji,     1       )
778            tke_abl(ji,jj,1,nt_a) =   zcff * tke_abl ( ji, jj, 1, nt_a )
779         END DO
780
781         DO jk = 2, jpka
782            DO ji = 1,jpi
783               zcff = 1._wp / ( z_elem_b( ji, jk ) + z_elem_a( ji, jk ) * zCF(ji, jk-1 ) )
784               zCF(ji,jk) = - zcff * z_elem_c( ji, jk )
785               tke_abl(ji,jj,jk,nt_a) =   zcff * ( tke_abl(ji,jj,jk  ,nt_a)   &
786               &          - z_elem_a(ji, jk) * tke_abl(ji,jj,jk-1,nt_a) )
787            END DO
788         END DO
789
790         DO jk = jpkam1,1,-1
791            DO ji = 1,jpi
792               tke_abl(ji,jj,jk,nt_a) = tke_abl(ji,jj,jk,nt_a) + zCF(ji,jk) * tke_abl(ji,jj,jk+1,nt_a)
793            END DO
794         END DO
795
796!!FL should not be needed because of Patankar procedure
797         tke_abl(2:jpi,jj,1:jpka,nt_a) = MAX( tke_abl(2:jpi,jj,1:jpka,nt_a), tke_min )
798
799         !!
800         !! Diagnose PBL height
801         !! ----------------------------------------------------------
802
803
804         !
805         ! arrays zRH, zFC and zCF are available at this point
806         ! and zFC(:, 1 ) = 0.
807         ! diagnose PBL height based on zsh2 and zbn2
808         zFC (  :  ,1) = 0._wp
809         ikbl( 1:jpi ) = 0
810
811         DO jk = 2,jpka
812            DO ji = 1, jpi
813               zcff  = ghw_abl( jk-1 )
814               zcff1 = zcff / ( zcff + rn_epssfc * pblh ( ji, jj ) )
815               zcff  = ghw_abl( jk   )
816               zcff2 = zcff / ( zcff + rn_epssfc * pblh ( ji, jj ) )
817               zFC( ji, jk ) = zFC( ji, jk-1) + 0.5_wp * e3t_abl( jk )*(                 &
818                               zcff2 * ( zsh2( ji, jk  ) - ziRic * zbn2( ji, jj, jk   ) &
819                           - rn_Cek  * ( fft_abl( ji, jj  ) * fft_abl( ji, jj ) ) ) &
820                             + zcff1 * ( zsh2( ji, jk-1) - ziRic * zbn2( ji, jj, jk-1 ) &
821                           - rn_Cek  * ( fft_abl( ji, jj  ) * fft_abl( ji, jj ) ) ) &
822                           &                                                 )
823               IF( ikbl(ji) == 0 .and. zFC( ji, jk ).lt.0._wp ) ikbl(ji)=jk
824            END DO
825         END DO
826         !
827         ! finalize the computation of the PBL height
828         DO ji = 1, jpi
829            jk = ikbl(ji)
830            IF( jk > 2 ) THEN ! linear interpolation to get subgrid value of pblh
831               pblh( ji, jj ) =  (  ghw_abl( jk-1 ) * zFC( ji, jk   )       &
832                  &              -  ghw_abl( jk   ) * zFC( ji, jk-1 )       &
833                  &              ) / ( zFC( ji, jk   ) - zFC( ji, jk-1 ) )
834            ELSE IF( jk==2 ) THEN
835               pblh( ji, jj ) = ghw_abl(2   )
836            ELSE
837               pblh( ji, jj ) = ghw_abl(jpka)
838            END IF
839         END DO
840      !-------------
841      END DO
842      !-------------
843      !
844      ! Optional : could add pblh smoothing if pblh is noisy horizontally ...
845      IF(ln_smth_pblh) THEN
846         CALL lbc_lnk( 'ablmod', pblh, 'T', 1., kfillmode = jpfillnothing)
847         CALL smooth_pblh( pblh, msk_abl )
848         CALL lbc_lnk( 'ablmod', pblh, 'T', 1., kfillmode = jpfillnothing)
849      ENDIF
850      !                            !<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
851      !                            !  Diagnostic mixing length computation
852      !                            !<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
853      !
854      SELECT CASE ( nn_amxl )
855      !
856      CASE ( 0 )           ! Deardroff 80 length-scale bounded by the distance to surface and bottom
857#   define zlup zRH
858#   define zldw zFC
859         DO jj = 1, jpj     ! outer loop
860            !
861            DO ji = 1, jpi
862               mxld_abl ( ji, jj,    1 ) = mxl_min
863               mxld_abl ( ji, jj, jpka ) = mxl_min
864               mxlm_abl ( ji, jj,    1 ) = mxl_min
865               mxlm_abl ( ji, jj, jpka ) = mxl_min
866               zldw     ( ji,        1 ) = zrough(ji,jj) * rn_Lsfc
867               zlup     ( ji,     jpka ) = mxl_min
868            END DO
869            !
870            DO jk = 2, jpkam1
871               DO ji = 1, jpi
872                  zbuoy             = MAX( zbn2(ji, jj, jk), rsmall )
873                  mxlm_abl( ji, jj, jk ) = MAX( mxl_min,  &
874                     &               SQRT( 2._wp * tke_abl( ji, jj, jk, nt_a ) / zbuoy )   )
875               END DO
876            END DO
877            !
878            ! Limit mxl
879            DO jk = jpkam1,1,-1
880               DO ji = 1, jpi
881                  zlup(ji,jk) = MIN( zlup(ji,jk+1) + (ghw_abl(jk+1)-ghw_abl(jk)) , mxlm_abl(ji, jj, jk) )
882               END DO
883            END DO
884            !
885            DO jk = 2, jpka
886               DO ji = 1, jpi
887                  zldw(ji,jk) = MIN( zldw(ji,jk-1) + (ghw_abl(jk)-ghw_abl(jk-1)) , mxlm_abl(ji, jj, jk) )
888               END DO
889            END DO
890            !
891!            DO jk = 1, jpka
892!               DO ji = 1, jpi
893!                  mxlm_abl( ji, jj, jk ) = SQRT( zldw( ji, jk ) * zlup( ji, jk ) )
894!                  mxld_abl( ji, jj, jk ) = MIN ( zldw( ji, jk ),  zlup( ji, jk ) )
895!               END DO
896!            END DO
897            !
898            DO jk = 1, jpka
899               DO ji = 1, jpi
900                  zcff = SQRT( zldw( ji, jk ) * zlup( ji, jk ) )
901!                  zcff = 2.*SQRT(2.)*(  zldw( ji, jk )**(-2._wp/3._wp) + zlup( ji, jk )**(-2._wp/3._wp)  )**(-3._wp/2._wp)
902                  mxlm_abl( ji, jj, jk ) = MAX( zcff, mxl_min )
903                  !mxld_abl( ji, jj, jk ) = MIN( zldw( ji, jk ),  zlup( ji, jk ) )
904                  mxld_abl( ji, jj, jk ) = MAX( MIN( zldw( ji, jk ),  zlup( ji, jk ) ), mxl_min )
905               END DO
906            END DO
907            !
908         END DO
909#   undef zlup
910#   undef zldw
911         !
912         !
913      CASE ( 1 )           ! Modified Deardroff 80 length-scale bounded by the distance to surface and bottom
914#   define zlup zRH
915#   define zldw zFC
916         DO jj = 1, jpj     ! outer loop
917            !
918            DO jk = 2, jpkam1
919               DO ji = 1,jpi
920                              zcff        = 1.0_wp / e3w_abl( jk )**2
921                  zdU         = zcff* (u_abl( ji, jj, jk+1, tind)-u_abl( ji, jj, jk  , tind) )**2
922                  zdV         = zcff* (v_abl( ji, jj, jk+1, tind)-v_abl( ji, jj, jk  , tind) )**2
923                  zsh2(ji,jk) = SQRT(zdU+zdV)   !<-- zsh2 = SQRT ( ( du/dz )^2 + ( dv/dz )^2 )
924                           ENDDO
925                        ENDDO
926                        !
927            DO ji = 1, jpi
928               zcff                      = zrough(ji,jj) * rn_Lsfc
929               mxld_abl ( ji, jj,    1 ) = zcff
930               mxld_abl ( ji, jj, jpka ) = mxl_min
931               mxlm_abl ( ji, jj,    1 ) = zcff
932               mxlm_abl ( ji, jj, jpka ) = mxl_min
933               zldw     ( ji,        1 ) = zcff
934               zlup     ( ji,     jpka ) = mxl_min
935            END DO
936            !
937            DO jk = 2, jpkam1
938               DO ji = 1, jpi
939                  zbuoy    = MAX( zbn2(ji, jj, jk), rsmall )
940                  zcff     = 2.*SQRT(tke_abl( ji, jj, jk, nt_a )) / ( rn_Rod*zsh2(ji,jk) &
941                                &             + SQRT( rn_Rod*rn_Rod*zsh2(ji,jk)*zsh2(ji,jk)+2.*zbuoy ) )
942                                  mxlm_abl( ji, jj, jk ) = MAX( mxl_min, zcff )
943               END DO
944            END DO
945            !
946            ! Limit mxl
947            DO jk = jpkam1,1,-1
948               DO ji = 1, jpi
949                  zlup(ji,jk) = MIN( zlup(ji,jk+1) + (ghw_abl(jk+1)-ghw_abl(jk)) , mxlm_abl(ji, jj, jk) )
950               END DO
951            END DO
952            !
953            DO jk = 2, jpka
954               DO ji = 1, jpi
955                  zldw(ji,jk) = MIN( zldw(ji,jk-1) + (ghw_abl(jk)-ghw_abl(jk-1)) , mxlm_abl(ji, jj, jk) )
956               END DO
957            END DO
958            !
959            DO jk = 1, jpka
960               DO ji = 1, jpi
961                  !mxlm_abl( ji, jj, jk ) = SQRT( zldw( ji, jk ) * zlup( ji, jk ) )
962                  !zcff = 2.*SQRT(2.)*(  zldw( ji, jk )**(-2._wp/3._wp) + zlup( ji, jk )**(-2._wp/3._wp)  )**(-3._wp/2._wp)
963                  zcff = SQRT( zldw( ji, jk ) * zlup( ji, jk ) )
964                  mxlm_abl( ji, jj, jk ) = MAX( zcff, mxl_min )
965                  !mxld_abl( ji, jj, jk ) = MIN( zldw( ji, jk ), zlup( ji, jk ) )
966                  mxld_abl( ji, jj, jk ) = MAX( MIN( zldw( ji, jk ),  zlup( ji, jk ) ), mxl_min )
967               END DO
968            END DO
969 !
970         END DO
971#   undef zlup
972#   undef zldw
973!         !
974      CASE ( 2 )           ! Bougeault & Lacarrere 89 length-scale
975         !
976#   define zlup zRH
977#   define zldw zFC
978! zCF is used for matrix inversion
979!
980       DO jj = 1, jpj      ! outer loop
981
982         DO ji = 1, jpi
983            zcff             = zrough(ji,jj) * rn_Lsfc
984            zlup( ji,    1 ) = zcff
985            zldw( ji,    1 ) = zcff
986            zlup( ji, jpka ) = mxl_min
987            zldw( ji, jpka ) = mxl_min
988         END DO
989
990         DO jk = 2,jpka-1
991            DO ji = 1, jpi
992               zlup(ji,jk) = ghw_abl(jpka) - ghw_abl(jk)
993               zldw(ji,jk) = ghw_abl(jk  ) - ghw_abl( 1)
994            END DO
995         END DO
996         !!
997         !! BL89 search for lup
998         !! ----------------------------------------------------------
999         DO jk=2,jpka-1
1000            !
1001            DO ji = 1, jpi
1002               zCF(ji,1:jpka) = 0._wp
1003               zCF(ji,  jk  ) = - tke_abl( ji, jj, jk, nt_a )
1004               ln_foundl(ji ) = .false.
1005            END DO
1006            !
1007            DO jkup=jk+1,jpka-1
1008               DO ji = 1, jpi
1009                  zbuoy1             = MAX( zbn2(ji,jj,jkup  ), rsmall )
1010                  zbuoy2             = MAX( zbn2(ji,jj,jkup-1), rsmall )
1011                  zCF (ji,jkup) = zCF (ji,jkup-1) + 0.5_wp * e3t_abl(jkup) * &
1012                     &               ( zbuoy1*(ghw_abl(jkup  )-ghw_abl(jk)) &
1013                     &               + zbuoy2*(ghw_abl(jkup-1)-ghw_abl(jk)) )
1014                  IF( zCF (ji,jkup) * zCF (ji,jkup-1) .le. 0._wp .and. .not. ln_foundl(ji) ) THEN
1015                     zcff2 = ghw_abl(jkup  ) - ghw_abl(jk)
1016                     zcff1 = ghw_abl(jkup-1) - ghw_abl(jk)
1017                     zcff  = ( zcff1 * zCF(ji,jkup) - zcff2 * zCF(ji,jkup-1) ) /   &
1018                        &    (         zCF(ji,jkup) -         zCF(ji,jkup-1) )
1019                     zlup(ji,jk) = zcff
1020                     zlup(ji,jk) = ghw_abl(jkup  ) - ghw_abl(jk)
1021                     ln_foundl(ji) = .true.
1022                  END IF
1023               END DO
1024            END DO
1025            !
1026         END DO
1027         !!
1028         !! BL89 search for ldwn
1029         !! ----------------------------------------------------------
1030         DO jk=2,jpka-1
1031            !
1032            DO ji = 1, jpi
1033               zCF(ji,1:jpka) = 0._wp
1034               zCF(ji,  jk  ) = - tke_abl( ji, jj, jk, nt_a )
1035               ln_foundl(ji ) = .false.
1036            END DO
1037            !
1038            DO jkdwn=jk-1,1,-1
1039               DO ji = 1, jpi
1040                  zbuoy1             = MAX( zbn2(ji,jj,jkdwn+1), rsmall )
1041                  zbuoy2             = MAX( zbn2(ji,jj,jkdwn  ), rsmall )
1042                  zCF (ji,jkdwn) = zCF (ji,jkdwn+1) + 0.5_wp * e3t_abl(jkdwn+1)  &
1043                     &               * ( zbuoy1*(ghw_abl(jk)-ghw_abl(jkdwn+1)) &
1044                                       + zbuoy2*(ghw_abl(jk)-ghw_abl(jkdwn  )) )
1045                  IF(zCF (ji,jkdwn) * zCF (ji,jkdwn+1) .le. 0._wp  .and. .not. ln_foundl(ji) ) THEN
1046                     zcff2 = ghw_abl(jk) - ghw_abl(jkdwn+1)
1047                     zcff1 = ghw_abl(jk) - ghw_abl(jkdwn  )
1048                     zcff  = ( zcff1 * zCF(ji,jkdwn+1) - zcff2 * zCF(ji,jkdwn) ) /   &
1049                        &    (         zCF(ji,jkdwn+1) -         zCF(ji,jkdwn) )
1050                     zldw(ji,jk) = zcff
1051                     zldw(ji,jk) = ghw_abl(jk) - ghw_abl(jkdwn  )
1052                     ln_foundl(ji) = .true.
1053                  END IF
1054               END DO
1055            END DO
1056            !
1057         END DO
1058
1059         DO jk = 1, jpka
1060            DO ji = 1, jpi
1061               !zcff = 2.*SQRT(2.)*(  zldw( ji, jk )**(-2._wp/3._wp) + zlup( ji, jk )**(-2._wp/3._wp)  )**(-3._wp/2._wp)
1062               zcff = SQRT( zldw( ji, jk ) * zlup( ji, jk ) )
1063               mxlm_abl( ji, jj, jk ) = MAX( zcff, mxl_min )
1064               mxld_abl( ji, jj, jk ) = MAX( MIN( zldw( ji, jk ),  zlup( ji, jk ) ), mxl_min )
1065            END DO
1066         END DO
1067
1068      END DO
1069#   undef zlup
1070#   undef zldw
1071         !
1072     CASE ( 3 )           ! Bougeault & Lacarrere 89 length-scale
1073         !
1074#   define zlup zRH
1075#   define zldw zFC
1076! zCF is used for matrix inversion
1077!
1078       DO jj = 1, jpj      ! outer loop
1079          !
1080          DO jk = 2, jpkam1
1081             DO ji = 1,jpi
1082                            zcff        = 1.0_wp / e3w_abl( jk )**2
1083                zdU         = zcff* (u_abl( ji, jj, jk+1, tind)-u_abl( ji, jj, jk  , tind) )**2
1084                zdV         = zcff* (v_abl( ji, jj, jk+1, tind)-v_abl( ji, jj, jk  , tind) )**2
1085                zsh2(ji,jk) = SQRT(zdU+zdV)   !<-- zsh2 = SQRT ( ( du/dz )^2 + ( dv/dz )^2 )
1086                         ENDDO
1087                  ENDDO
1088          zsh2(:,      1) = zsh2( :,      2)
1089          zsh2(:,   jpka) = zsh2( :, jpkam1)
1090
1091                 DO ji = 1, jpi
1092            zcff              = zrough(ji,jj) * rn_Lsfc
1093                        zlup( ji,    1 )  = zcff
1094            zldw( ji,    1 )  = zcff
1095            zlup( ji, jpka ) = mxl_min
1096            zldw( ji, jpka ) = mxl_min
1097         END DO
1098
1099         DO jk = 2,jpka-1
1100            DO ji = 1, jpi
1101               zlup(ji,jk) = ghw_abl(jpka) - ghw_abl(jk)
1102               zldw(ji,jk) = ghw_abl(jk  ) - ghw_abl( 1)
1103            END DO
1104         END DO
1105         !!
1106         !! BL89 search for lup
1107         !! ----------------------------------------------------------
1108         DO jk=2,jpka-1
1109            !
1110            DO ji = 1, jpi
1111               zCF(ji,1:jpka) = 0._wp
1112               zCF(ji,  jk  ) = - tke_abl( ji, jj, jk, nt_a )
1113               ln_foundl(ji ) = .false.
1114            END DO
1115            !
1116            DO jkup=jk+1,jpka-1
1117               DO ji = 1, jpi
1118                  zbuoy1             = MAX( zbn2(ji,jj,jkup  ), rsmall )
1119                  zbuoy2             = MAX( zbn2(ji,jj,jkup-1), rsmall )
1120                  zCF (ji,jkup) = zCF (ji,jkup-1) + 0.5_wp * e3t_abl(jkup) *                 &
1121                     &               ( zbuoy1*(ghw_abl(jkup  )-ghw_abl(jk))      &
1122                     &               + zbuoy2*(ghw_abl(jkup-1)-ghw_abl(jk)) )    &
1123                                         &                            + 0.5_wp * e3t_abl(jkup) * rn_Rod *        &
1124                                         &               ( SQRT(tke_abl( ji, jj, jkup  , nt_a ))*zsh2(ji,jkup  ) &
1125                                         &               + SQRT(tke_abl( ji, jj, jkup-1, nt_a ))*zsh2(ji,jkup-1) )
1126
1127                  IF( zCF (ji,jkup) * zCF (ji,jkup-1) .le. 0._wp .and. .not. ln_foundl(ji) ) THEN
1128                     zcff2 = ghw_abl(jkup  ) - ghw_abl(jk)
1129                     zcff1 = ghw_abl(jkup-1) - ghw_abl(jk)
1130                     zcff  = ( zcff1 * zCF(ji,jkup) - zcff2 * zCF(ji,jkup-1) ) /   &
1131                        &    (         zCF(ji,jkup) -         zCF(ji,jkup-1) )
1132                     zlup(ji,jk) = zcff
1133                     zlup(ji,jk) = ghw_abl(jkup  ) - ghw_abl(jk)
1134                     ln_foundl(ji) = .true.
1135                  END IF
1136               END DO
1137            END DO
1138            !
1139         END DO
1140         !!
1141         !! BL89 search for ldwn
1142         !! ----------------------------------------------------------
1143         DO jk=2,jpka-1
1144            !
1145            DO ji = 1, jpi
1146               zCF(ji,1:jpka) = 0._wp
1147               zCF(ji,  jk  ) = - tke_abl( ji, jj, jk, nt_a )
1148               ln_foundl(ji ) = .false.
1149            END DO
1150            !
1151            DO jkdwn=jk-1,1,-1
1152               DO ji = 1, jpi
1153                  zbuoy1             = MAX( zbn2(ji,jj,jkdwn+1), rsmall )
1154                  zbuoy2             = MAX( zbn2(ji,jj,jkdwn  ), rsmall )
1155                  zCF (ji,jkdwn) = zCF (ji,jkdwn+1) + 0.5_wp * e3t_abl(jkdwn+1)  &
1156                     &               * (zbuoy1*(ghw_abl(jk)-ghw_abl(jkdwn+1))    &
1157                     &                 +zbuoy2*(ghw_abl(jk)-ghw_abl(jkdwn  )) )  &
1158                                         &                            + 0.5_wp * e3t_abl(jkup) * rn_Rod *          &
1159                                         &               ( SQRT(tke_abl( ji, jj, jkdwn+1, nt_a ))*zsh2(ji,jkdwn+1) &
1160                                         &               + SQRT(tke_abl( ji, jj, jkdwn  , nt_a ))*zsh2(ji,jkdwn  ) )
1161
1162                  IF(zCF (ji,jkdwn) * zCF (ji,jkdwn+1) .le. 0._wp  .and. .not. ln_foundl(ji) ) THEN
1163                     zcff2 = ghw_abl(jk) - ghw_abl(jkdwn+1)
1164                     zcff1 = ghw_abl(jk) - ghw_abl(jkdwn  )
1165                     zcff  = ( zcff1 * zCF(ji,jkdwn+1) - zcff2 * zCF(ji,jkdwn) ) /   &
1166                        &    (         zCF(ji,jkdwn+1) -         zCF(ji,jkdwn) )
1167                     zldw(ji,jk) = zcff
1168                                         zldw(ji,jk) = ghw_abl(jk) - ghw_abl(jkdwn  )
1169                     ln_foundl(ji) = .true.
1170                  END IF
1171               END DO
1172            END DO
1173            !
1174         END DO
1175
1176         DO jk = 1, jpka
1177            DO ji = 1, jpi
1178               !zcff = 2.*SQRT(2.)*(  zldw( ji, jk )**(-2._wp/3._wp) + zlup( ji, jk )**(-2._wp/3._wp)  )**(-3._wp/2._wp)
1179               zcff = SQRT( zldw( ji, jk ) * zlup( ji, jk ) )
1180               mxlm_abl( ji, jj, jk ) = MAX( zcff, mxl_min )
1181               mxld_abl( ji, jj, jk ) = MAX(  MIN( zldw( ji, jk ),  zlup( ji, jk ) ), mxl_min )
1182            END DO
1183         END DO
1184
1185      END DO
1186#   undef zlup
1187#   undef zldw
1188         !
1189         !
1190         !
1191      END SELECT
1192      !                            !<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
1193      !                            !  Finalize the computation of turbulent visc./diff.
1194      !                            !<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
1195
1196      !-------------
1197      DO jj = 1, jpj     ! outer loop
1198      !-------------
1199         DO jk = 1, jpka
1200            DO ji = 1, jpi  ! vector opt.
1201               zcff  = MAX( rn_phimax, rn_Ric * mxlm_abl( ji, jj, jk ) * mxld_abl( ji, jj, jk )  &
1202               &     * MAX( zbn2(ji, jj, jk), rsmall ) / tke_abl( ji, jj, jk, nt_a ) )
1203               zcff2 =  1. / ( 1. + zcff )   !<-- phi_z(z)
1204               zcff  = mxlm_abl( ji, jj, jk ) * SQRT( tke_abl( ji, jj, jk, nt_a ) )
1205               !!FL: MAX function probably useless because of the definition of mxl_min
1206               Avm_abl( ji, jj, jk ) = MAX( rn_Cm * zcff         , avm_bak   )
1207               Avt_abl( ji, jj, jk ) = MAX( rn_Ct * zcff * zcff2 , avt_bak   )
1208            END DO
1209         END DO
1210      !-------------
1211      END DO
1212      !-------------
1213
1214!---------------------------------------------------------------------------------------------------
1215   END SUBROUTINE abl_zdf_tke
1216!===================================================================================================
1217
1218
1219!===================================================================================================
1220   SUBROUTINE smooth_pblh( pvar2d, msk )
1221!---------------------------------------------------------------------------------------------------
1222
1223      !!----------------------------------------------------------------------
1224      !!                   ***  ROUTINE smooth_pblh  ***
1225      !!
1226      !! ** Purpose :   2D Hanning filter on atmospheric PBL height
1227      !!
1228      !! ---------------------------------------------------------------------
1229      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj), INTENT(in   ) :: msk
1230      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj), INTENT(inout) :: pvar2d
1231      INTEGER                                     :: ji,jj
1232      REAL(wp)                                    :: smth_a, smth_b
1233      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj)                :: zdX,zdY,zFX,zFY
1234      REAL(wp)                                    :: zumsk,zvmsk
1235      !!
1236      !!=========================================================
1237      !!
1238      !! Hanning filter
1239      smth_a = 1._wp / 8._wp
1240      smth_b = 1._wp / 4._wp
1241      !
1242      DO_2D_11_10
1243         zumsk = msk(ji,jj) * msk(ji+1,jj)
1244         zdX ( ji, jj ) = ( pvar2d( ji+1,jj ) - pvar2d( ji  ,jj ) ) * zumsk
1245      END_2D
1246
1247      DO_2D_10_11
1248         zvmsk = msk(ji,jj) * msk(ji,jj+1)
1249         zdY ( ji, jj ) = ( pvar2d( ji, jj+1 ) - pvar2d( ji  ,jj ) ) * zvmsk
1250      END_2D
1251
1252      DO_2D_10_00
1253         zFY ( ji, jj  ) =   zdY ( ji, jj   )                        &
1254            & +  smth_a*  ( (zdX ( ji, jj+1 ) - zdX( ji-1, jj+1 ))   &
1255            &            -  (zdX ( ji, jj   ) - zdX( ji-1, jj   ))  )
1256      END_2D
1257
1258      DO_2D_00_10
1259         zFX( ji, jj  ) =    zdX( ji, jj   )                         &
1260           &    + smth_a*(  (zdY( ji+1, jj ) - zdY( ji+1, jj-1))     &
1261           &             -  (zdY( ji  , jj ) - zdY( ji  , jj-1)) )
1262      END_2D
1263
1264      DO_2D_00_00
1265         pvar2d( ji  ,jj ) = pvar2d( ji  ,jj )              &
1266  &         + msk(ji,jj) * smth_b * (                       &
1267  &                  zFX( ji, jj ) - zFX( ji-1, jj )        &
1268  &                 +zFY( ji, jj ) - zFY( ji, jj-1 )  )
1269      END_2D
1270
1271!---------------------------------------------------------------------------------------------------
1272   END SUBROUTINE smooth_pblh
1273!===================================================================================================
1274
1275!!======================================================================
1276END MODULE ablmod
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.