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dynldf.F90 in branches/UKMO/dev_r5518_GO6_package_for_static_diagnostics/NEMOGCM/NEMO/OPA_SRC/DYN – NEMO

source: branches/UKMO/dev_r5518_GO6_package_for_static_diagnostics/NEMOGCM/NEMO/OPA_SRC/DYN/dynldf.F90 @ 7589

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1MODULE dynldf
2   !!======================================================================
3   !!                       ***  MODULE  dynldf  ***
4   !! Ocean physics:  lateral diffusivity trends
5   !!=====================================================================
6   !! History :  9.0  !  05-11  (G. Madec)  Original code (new step architecture)
7   !!----------------------------------------------------------------------
8
9   !!----------------------------------------------------------------------
10   !!   dyn_ldf      : update the dynamics trend with the lateral diffusion
11   !!   dyn_ldf_init : initialization, namelist read, and parameters control
12   !!----------------------------------------------------------------------
13   USE oce            ! ocean dynamics and tracers
14   USE dom_oce        ! ocean space and time domain
15   USE phycst         ! physical constants
16   USE ldfdyn_oce     ! ocean dynamics lateral physics
17   USE ldftra_oce     ! ocean tracers  lateral physics
18   USE ldfslp         ! lateral mixing: slopes of mixing orientation
19   USE dynldf_bilapg  ! lateral mixing            (dyn_ldf_bilapg routine)
20   USE dynldf_bilap   ! lateral mixing            (dyn_ldf_bilap  routine)
21   USE dynldf_iso     ! lateral mixing            (dyn_ldf_iso    routine)
22   USE dynldf_lap     ! lateral mixing            (dyn_ldf_lap    routine)
23   USE trd_oce        ! trends: ocean variables
24   USE trddyn         ! trend manager: dynamics   (trd_dyn        routine)
25   !
26   USE prtctl         ! Print control
27   USE in_out_manager ! I/O manager
28   USE lib_mpp        ! distribued memory computing library
29   USE lbclnk         ! ocean lateral boundary conditions (or mpp link)
30   USE wrk_nemo        ! Memory Allocation
31   USE timing          ! Timing
32
33   IMPLICIT NONE
34   PRIVATE
35
36   PUBLIC   dyn_ldf       ! called by step module
37   PUBLIC   dyn_ldf_init  ! called by opa  module
38
39   INTEGER ::   nldf = -2   ! type of lateral diffusion used defined from ln_dynldf_... namlist logicals)
40
41   !! * Substitutions
42#  include "domzgr_substitute.h90"
43#  include "vectopt_loop_substitute.h90"
44   !!----------------------------------------------------------------------
45   !! NEMO/OPA 3.3 , NEMO Consortium (2010)
46   !! $Id$
47   !! Software governed by the CeCILL licence     (NEMOGCM/NEMO_CeCILL.txt)
48   !!----------------------------------------------------------------------
49CONTAINS
50
51   SUBROUTINE dyn_ldf( kt )
52      !!----------------------------------------------------------------------
53      !!                  ***  ROUTINE dyn_ldf  ***
54      !!
55      !! ** Purpose :   compute the lateral ocean dynamics physics.
56      !!----------------------------------------------------------------------
57      INTEGER, INTENT(in) ::   kt   ! ocean time-step index
58      !
59      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:,:) ::  ztrdu, ztrdv
60      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:) ::  ztmp
61      INTEGER :: ji,jj
62      !!----------------------------------------------------------------------
63      !
64      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_start('dyn_ldf')
65      !
66      IF( l_trddyn )   THEN                      ! temporary save of ta and sa trends
67         CALL wrk_alloc( jpi, jpj, jpk, ztrdu, ztrdv )
68         ztrdu(:,:,:) = ua(:,:,:) 
69         ztrdv(:,:,:) = va(:,:,:) 
70      ENDIF
71     
72      SELECT CASE ( nldf )                       ! compute lateral mixing trend and add it to the general trend
73      !
74      CASE ( 0 )    ;   CALL dyn_ldf_lap    ( kt )      ! iso-level laplacian
75      CASE ( 1 )
76          CALL dyn_ldf_iso    ( kt )      ! rotated laplacian (except dk[ dk[.] ] part)
77#ifdef key_dynldf_c2d
78          IF (kt == nit000) CALL iom_put("ahmt_lap", ahm1)
79#endif
80      CASE ( 2 )   
81          CALL dyn_ldf_bilap  ( kt )      ! iso-level bilaplacian
82#ifdef key_dynldf_c2d
83          !Average ahm3 and ahm4 onto T points and output for CMIP6 diagnostics
84          IF(kt == nit000) THEN
85             CALL wrk_alloc(jpi, jpj, ztmp)
86             DO jj=2,jpj
87                DO ji=2,jpi
88                   ztmp(ji,jj) = (ahm3(ji,jj)*umask(ji,jj,1) + ahm3(ji-1,jj)*umask(ji-1,jj,1) &
89                                + ahm4(ji,jj)*vmask(ji,jj,1) + ahm4(ji,jj-1)*vmask(ji,jj-1,1)) / &
90                      &  (umask(ji,jj,1) + umask(ji-1,jj,1) + vmask(ji,jj,1) + vmask(ji,jj-1,1))
91                ENDDO
92             ENDDO
93             CALL iom_put("ahmt_blb", ztmp)
94             CALL wrk_dealloc(jpi, jpj, ztmp)
95          ENDIF
96#endif
97      CASE ( 3 )    ;   CALL dyn_ldf_bilapg ( kt )      ! s-coord. horizontal bilaplacian
98      CASE ( 4 )                                        ! iso-level laplacian + bilaplacian
99         CALL dyn_ldf_lap    ( kt )
100         CALL dyn_ldf_bilap  ( kt )
101      CASE ( 5 )                                        ! rotated laplacian + bilaplacian (s-coord)
102         CALL dyn_ldf_iso    ( kt )
103         CALL dyn_ldf_bilapg ( kt )
104      !
105      CASE ( -1 )                                       ! esopa: test all possibility with control print
106                        CALL dyn_ldf_lap    ( kt )
107                        CALL prt_ctl( tab3d_1=ua, clinfo1=' ldf0 - Ua: ', mask1=umask,   &
108            &                         tab3d_2=va, clinfo2=       ' Va: ', mask2=vmask, clinfo3='dyn' )
109                        CALL dyn_ldf_iso    ( kt )
110                        CALL prt_ctl( tab3d_1=ua, clinfo1=' ldf1 - Ua: ', mask1=umask,   &
111            &                         tab3d_2=va, clinfo2=       ' Va: ', mask2=vmask, clinfo3='dyn' )
112                        CALL dyn_ldf_bilap  ( kt )
113                        CALL prt_ctl( tab3d_1=ua, clinfo1=' ldf2 - Ua: ', mask1=umask,   &
114            &                         tab3d_2=va, clinfo2=       ' Va: ', mask2=vmask, clinfo3='dyn' )
115                        CALL dyn_ldf_bilapg ( kt )
116                        CALL prt_ctl( tab3d_1=ua, clinfo1=' ldf3 - Ua: ', mask1=umask,   &
117            &                         tab3d_2=va, clinfo2=       ' Va: ', mask2=vmask, clinfo3='dyn' )
118      !
119      CASE ( -2 )                                       ! neither laplacian nor bilaplacian schemes used
120         IF( kt == nit000 ) THEN
121            IF(lwp) WRITE(numout,*)
122            IF(lwp) WRITE(numout,*) 'dyn_ldf : no lateral diffusion on momentum setup'
123            IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~~~~ '
124         ENDIF
125      END SELECT
126
127      IF( l_trddyn ) THEN                        ! save the horizontal diffusive trends for further diagnostics
128         ztrdu(:,:,:) = ua(:,:,:) - ztrdu(:,:,:)
129         ztrdv(:,:,:) = va(:,:,:) - ztrdv(:,:,:)
130         CALL trd_dyn( ztrdu, ztrdv, jpdyn_ldf, kt )
131         CALL wrk_dealloc( jpi, jpj, jpk, ztrdu, ztrdv )
132      ENDIF
133      !                                          ! print sum trends (used for debugging)
134      IF(ln_ctl)   CALL prt_ctl( tab3d_1=ua, clinfo1=' ldf  - Ua: ', mask1=umask,   &
135         &                       tab3d_2=va, clinfo2=       ' Va: ', mask2=vmask, clinfo3='dyn' )
136      !
137      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_stop('dyn_ldf')
138      !
139   END SUBROUTINE dyn_ldf
140
141
142   SUBROUTINE dyn_ldf_init
143      !!----------------------------------------------------------------------
144      !!                  ***  ROUTINE dyn_ldf_init  ***
145      !!
146      !! ** Purpose :   initializations of the horizontal ocean dynamics physics
147      !!----------------------------------------------------------------------
148      INTEGER ::   ioptio, ierr         ! temporary integers
149      !!----------------------------------------------------------------------
150   
151      !                                   ! Namelist nam_dynldf: already read in ldfdyn module
152
153      IF(lwp) THEN                        ! Namelist print
154         WRITE(numout,*)
155         WRITE(numout,*) 'dyn_ldf_init : Choice of the lateral diffusive operator on dynamics'
156         WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~'
157         WRITE(numout,*) '       Namelist nam_dynldf : set lateral mixing parameters (type, direction, coefficients)'
158         WRITE(numout,*) '          laplacian operator          ln_dynldf_lap   = ', ln_dynldf_lap
159         WRITE(numout,*) '          bilaplacian operator        ln_dynldf_bilap = ', ln_dynldf_bilap
160         WRITE(numout,*) '          iso-level                   ln_dynldf_level = ', ln_dynldf_level
161         WRITE(numout,*) '          horizontal (geopotential)   ln_dynldf_hor   = ', ln_dynldf_hor
162         WRITE(numout,*) '          iso-neutral                 ln_dynldf_iso   = ', ln_dynldf_iso
163      ENDIF
164
165      !                                   ! control the consistency
166      ioptio = 0
167      IF( ln_dynldf_lap   )   ioptio = ioptio + 1
168      IF( ln_dynldf_bilap )   ioptio = ioptio + 1
169      IF( ioptio <  1 ) CALL ctl_warn( '          neither laplacian nor bilaplacian operator set for dynamics' )
170      ioptio = 0
171      IF( ln_dynldf_level )   ioptio = ioptio + 1
172      IF( ln_dynldf_hor   )   ioptio = ioptio + 1
173      IF( ln_dynldf_iso   )   ioptio = ioptio + 1
174      IF( ioptio >  1 ) CALL ctl_stop( '          use only ONE direction (level/hor/iso)' )
175
176      IF( ln_dynldf_iso .AND. ln_traldf_hor ) CALL ctl_stop &
177      &   ( 'Not sensible to use geopotential diffusion for tracers with isoneutral diffusion for dynamics' )
178
179      !                                   ! Set nldf, the type of lateral diffusion, from ln_dynldf_... logicals
180      ierr = 0
181      IF ( ln_dynldf_lap ) THEN      ! laplacian operator
182         IF ( ln_zco ) THEN                ! z-coordinate
183            IF ( ln_dynldf_level )   nldf = 0      ! iso-level  (no rotation)
184            IF ( ln_dynldf_hor   )   nldf = 0      ! horizontal (no rotation)
185            IF ( ln_dynldf_iso   )   nldf = 1      ! isoneutral (   rotation)
186         ENDIF
187         IF ( ln_zps ) THEN             ! z-coordinate
188            IF ( ln_dynldf_level )   ierr = 1      ! iso-level not allowed
189            IF ( ln_dynldf_hor   )   nldf = 0      ! horizontal (no rotation)
190            IF ( ln_dynldf_iso   )   nldf = 1      ! isoneutral (   rotation)
191         ENDIF
192         IF ( ln_sco ) THEN             ! s-coordinate
193            IF ( ln_dynldf_level )   nldf = 0      ! iso-level  (no rotation)
194            IF ( ln_dynldf_hor   )   nldf = 1      ! horizontal (   rotation)
195            IF ( ln_dynldf_iso   )   nldf = 1      ! isoneutral (   rotation)
196         ENDIF
197      ENDIF
198
199      IF( ln_dynldf_bilap ) THEN      ! bilaplacian operator
200         IF ( ln_zco ) THEN                ! z-coordinate
201            IF ( ln_dynldf_level )   nldf = 2      ! iso-level  (no rotation)
202            IF ( ln_dynldf_hor   )   nldf = 2      ! horizontal (no rotation)
203            IF ( ln_dynldf_iso   )   ierr = 2      ! isoneutral (   rotation)
204         ENDIF
205         IF ( ln_zps ) THEN             ! z-coordinate
206            IF ( ln_dynldf_level )   ierr = 1      ! iso-level not allowed
207            IF ( ln_dynldf_hor   )   nldf = 2      ! horizontal (no rotation)
208            IF ( ln_dynldf_iso   )   ierr = 2      ! isoneutral (   rotation)
209         ENDIF
210         IF ( ln_sco ) THEN             ! s-coordinate
211            IF ( ln_dynldf_level )   nldf = 2      ! iso-level  (no rotation)
212            IF ( ln_dynldf_hor   )   nldf = 3      ! horizontal (   rotation)
213            IF ( ln_dynldf_iso   )   ierr = 2      ! isoneutral (   rotation)
214         ENDIF
215      ENDIF
216     
217      IF( ln_dynldf_lap .AND. ln_dynldf_bilap ) THEN  ! mixed laplacian and bilaplacian operators
218         IF ( ln_zco ) THEN                ! z-coordinate
219            IF ( ln_dynldf_level )   nldf = 4      ! iso-level  (no rotation)
220            IF ( ln_dynldf_hor   )   nldf = 4      ! horizontal (no rotation)
221            IF ( ln_dynldf_iso   )   ierr = 2      ! isoneutral (   rotation)
222         ENDIF
223         IF ( ln_zps ) THEN             ! z-coordinate
224            IF ( ln_dynldf_level )   ierr = 1      ! iso-level not allowed
225            IF ( ln_dynldf_hor   )   nldf = 4      ! horizontal (no rotation)
226            IF ( ln_dynldf_iso   )   ierr = 2      ! isoneutral (   rotation)
227         ENDIF
228         IF ( ln_sco ) THEN             ! s-coordinate
229            IF ( ln_dynldf_level )   nldf = 4      ! iso-level  (no rotation)
230            IF ( ln_dynldf_hor   )   nldf = 5      ! horizontal (   rotation)
231            IF ( ln_dynldf_iso   )   ierr = 2      ! isoneutral (   rotation)
232         ENDIF
233      ENDIF
234
235      IF( lk_esopa )                 nldf = -1     ! esopa test
236
237      IF( ierr == 1 )   CALL ctl_stop( 'iso-level in z-coordinate - partial step, not allowed' )
238      IF( ierr == 2 )   CALL ctl_stop( 'isoneutral bilaplacian operator does not exist' )
239      IF( nldf == 1 .OR. nldf == 3 ) THEN      ! rotation
240         IF( .NOT.lk_ldfslp )   CALL ctl_stop( 'the rotation of the diffusive tensor require key_ldfslp' )
241      ENDIF
242
243      IF(lwp) THEN
244         WRITE(numout,*)
245         IF( nldf == -2 )   WRITE(numout,*) '              neither laplacian nor bilaplacian schemes used'
246         IF( nldf == -1 )   WRITE(numout,*) '              ESOPA test All scheme used'
247         IF( nldf ==  0 )   WRITE(numout,*) '              laplacian operator'
248         IF( nldf ==  1 )   WRITE(numout,*) '              rotated laplacian operator'
249         IF( nldf ==  2 )   WRITE(numout,*) '              bilaplacian operator'
250         IF( nldf ==  3 )   WRITE(numout,*) '              rotated bilaplacian'
251         IF( nldf ==  4 )   WRITE(numout,*) '              laplacian and bilaplacian operators'
252         IF( nldf ==  5 )   WRITE(numout,*) '              rotated laplacian and bilaplacian operators'
253      ENDIF
254      !
255   END SUBROUTINE dyn_ldf_init
256
257   !!======================================================================
258END MODULE dynldf
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.