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.
domvvl.F90 in NEMO/branches/2020/test_12905_xios_restart/tests/CANAL/MY_SRC – NEMO

source: NEMO/branches/2020/test_12905_xios_restart/tests/CANAL/MY_SRC/domvvl.F90 @ 13934

Last change on this file since 13934 was 13934, checked in by andmirek, 4 years ago

Ticket #2462: update test branch

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 55.2 KB
RevLine 
[9302]1MODULE domvvl
2   !!======================================================================
3   !!                       ***  MODULE domvvl   ***
4   !! Ocean :
5   !!======================================================================
6   !! History :  2.0  !  2006-06  (B. Levier, L. Marie)  original code
7   !!            3.1  !  2009-02  (G. Madec, M. Leclair, R. Benshila)  pure z* coordinate
8   !!            3.3  !  2011-10  (M. Leclair) totally rewrote domvvl: vvl option includes z_star and z_tilde coordinates
9   !!            3.6  !  2014-11  (P. Mathiot) add ice shelf capability
[12377]10   !!            4.1  !  2019-08  (A. Coward, D. Storkey) rename dom_vvl_sf_swp -> dom_vvl_sf_update for new timestepping
[13727]11   !!            4.x  ! 2020-02  (G. Madec, S. Techene) introduce ssh to h0 ratio
[9302]12   !!----------------------------------------------------------------------
13
14   USE oce             ! ocean dynamics and tracers
15   USE phycst          ! physical constant
16   USE dom_oce         ! ocean space and time domain
17   USE sbc_oce         ! ocean surface boundary condition
18   USE wet_dry         ! wetting and drying
19   USE usrdef_istate   ! user defined initial state (wad only)
20   USE restart         ! ocean restart
21   !
22   USE in_out_manager  ! I/O manager
23   USE iom             ! I/O manager library
24   USE lib_mpp         ! distributed memory computing library
25   USE lbclnk          ! ocean lateral boundary conditions (or mpp link)
26   USE timing          ! Timing
27
28   IMPLICIT NONE
29   PRIVATE
30
31   !                                                      !!* Namelist nam_vvl
32   LOGICAL , PUBLIC :: ln_vvl_zstar           = .FALSE.    ! zstar  vertical coordinate
33   LOGICAL , PUBLIC :: ln_vvl_ztilde          = .FALSE.    ! ztilde vertical coordinate
34   LOGICAL , PUBLIC :: ln_vvl_layer           = .FALSE.    ! level  vertical coordinate
35   LOGICAL , PUBLIC :: ln_vvl_ztilde_as_zstar = .FALSE.    ! ztilde vertical coordinate
36   LOGICAL , PUBLIC :: ln_vvl_zstar_at_eqtor  = .FALSE.    ! ztilde vertical coordinate
37   LOGICAL , PUBLIC :: ln_vvl_kepe            = .FALSE.    ! kinetic/potential energy transfer
38   !                                                       ! conservation: not used yet
39   REAL(wp)         :: rn_ahe3                             ! thickness diffusion coefficient
40   REAL(wp)         :: rn_rst_e3t                          ! ztilde to zstar restoration timescale [days]
41   REAL(wp)         :: rn_lf_cutoff                        ! cutoff frequency for low-pass filter  [days]
42   REAL(wp)         :: rn_zdef_max                         ! maximum fractional e3t deformation
43   LOGICAL , PUBLIC :: ln_vvl_dbg = .FALSE.                ! debug control prints
44
45   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) :: un_td, vn_td                ! thickness diffusion transport
46   REAL(wp)        , ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) :: hdiv_lf                     ! low frequency part of hz divergence
47   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) :: tilde_e3t_b, tilde_e3t_n    ! baroclinic scale factors
48   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) :: tilde_e3t_a, dtilde_e3t_a   ! baroclinic scale factors
49   REAL(wp)        , ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   :: frq_rst_e3t                 ! retoring period for scale factors
50   REAL(wp)        , ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   :: frq_rst_hdv                 ! retoring period for low freq. divergence
51
[13727]52#if defined key_qco
53   !!----------------------------------------------------------------------
54   !!   'key_qco'      EMPTY MODULE      Quasi-Eulerian vertical coordonate
55   !!----------------------------------------------------------------------
56#else
57   !!----------------------------------------------------------------------
58   !!   Default key      Old management of time varying vertical coordinate
59   !!----------------------------------------------------------------------
60   
61   !!----------------------------------------------------------------------
62   !!   dom_vvl_init     : define initial vertical scale factors, depths and column thickness
63   !!   dom_vvl_sf_nxt   : Compute next vertical scale factors
64   !!   dom_vvl_sf_update   : Swap vertical scale factors and update the vertical grid
65   !!   dom_vvl_interpol : Interpolate vertical scale factors from one grid point to another
66   !!   dom_vvl_rst      : read/write restart file
67   !!   dom_vvl_ctl      : Check the vvl options
68   !!----------------------------------------------------------------------
69
70   PUBLIC  dom_vvl_init       ! called by domain.F90
71   PUBLIC  dom_vvl_zgr        ! called by isfcpl.F90
72   PUBLIC  dom_vvl_sf_nxt     ! called by step.F90
73   PUBLIC  dom_vvl_sf_update  ! called by step.F90
74   PUBLIC  dom_vvl_interpol   ! called by dynnxt.F90
75   
[12740]76   !! * Substitutions
77#  include "do_loop_substitute.h90"
[9302]78   !!----------------------------------------------------------------------
[10073]79   !! NEMO/OCE 4.0 , NEMO Consortium (2018)
[10074]80   !! $Id$
[10073]81   !! Software governed by the CeCILL license (see ./LICENSE)
[9302]82   !!----------------------------------------------------------------------
83CONTAINS
84
85   INTEGER FUNCTION dom_vvl_alloc()
86      !!----------------------------------------------------------------------
87      !!                ***  FUNCTION dom_vvl_alloc  ***
88      !!----------------------------------------------------------------------
89      IF( ln_vvl_zstar )   dom_vvl_alloc = 0
90      IF( ln_vvl_ztilde .OR. ln_vvl_layer ) THEN
91         ALLOCATE( tilde_e3t_b(jpi,jpj,jpk)  , tilde_e3t_n(jpi,jpj,jpk) , tilde_e3t_a(jpi,jpj,jpk) ,   &
92            &      dtilde_e3t_a(jpi,jpj,jpk) , un_td  (jpi,jpj,jpk)     , vn_td  (jpi,jpj,jpk)     ,   &
93            &      STAT = dom_vvl_alloc        )
[10425]94         CALL mpp_sum ( 'domvvl', dom_vvl_alloc )
95         IF( dom_vvl_alloc /= 0 )   CALL ctl_stop( 'STOP', 'dom_vvl_alloc: failed to allocate arrays' )
[9302]96         un_td = 0._wp
97         vn_td = 0._wp
98      ENDIF
99      IF( ln_vvl_ztilde ) THEN
100         ALLOCATE( frq_rst_e3t(jpi,jpj) , frq_rst_hdv(jpi,jpj) , hdiv_lf(jpi,jpj,jpk) , STAT= dom_vvl_alloc )
[10425]101         CALL mpp_sum ( 'domvvl', dom_vvl_alloc )
102         IF( dom_vvl_alloc /= 0 )   CALL ctl_stop( 'STOP', 'dom_vvl_alloc: failed to allocate arrays' )
[9302]103      ENDIF
104      !
105   END FUNCTION dom_vvl_alloc
106
107
[12377]108   SUBROUTINE dom_vvl_init( Kbb, Kmm, Kaa )
[9302]109      !!----------------------------------------------------------------------
110      !!                ***  ROUTINE dom_vvl_init  ***
111      !!                   
112      !! ** Purpose :  Initialization of all scale factors, depths
113      !!               and water column heights
114      !!
115      !! ** Method  :  - use restart file and/or initialize
116      !!               - interpolate scale factors
117      !!
118      !! ** Action  : - e3t_(n/b) and tilde_e3t_(n/b)
[12377]119      !!              - Regrid: e3[u/v](:,:,:,Kmm)
120      !!                        e3[u/v](:,:,:,Kmm)       
121      !!                        e3w(:,:,:,Kmm)           
122      !!                        e3[u/v]w_b
123      !!                        e3[u/v]w_n     
124      !!                        gdept(:,:,:,Kmm), gdepw(:,:,:,Kmm) and gde3w
[9302]125      !!              - h(t/u/v)_0
126      !!              - frq_rst_e3t and frq_rst_hdv
127      !!
128      !! Reference  : Leclair, M., and G. Madec, 2011, Ocean Modelling.
129      !!----------------------------------------------------------------------
[12377]130      INTEGER, INTENT(in) :: Kbb, Kmm, Kaa
131      !
[9302]132      IF(lwp) WRITE(numout,*)
133      IF(lwp) WRITE(numout,*) 'dom_vvl_init : Variable volume activated'
134      IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~~'
135      !
136      CALL dom_vvl_ctl     ! choose vertical coordinate (z_star, z_tilde or layer)
137      !
138      !                    ! Allocate module arrays
139      IF( dom_vvl_alloc() /= 0 )   CALL ctl_stop( 'STOP', 'dom_vvl_init : unable to allocate arrays' )
140      !
141      !                    ! Read or initialize e3t_(b/n), tilde_e3t_(b/n) and hdiv_lf
[12377]142      CALL dom_vvl_rst( nit000, Kbb, Kmm, 'READ' )
143      e3t(:,:,jpk,Kaa) = e3t_0(:,:,jpk)  ! last level always inside the sea floor set one for all
[9302]144      !
[12740]145      CALL dom_vvl_zgr(Kbb, Kmm, Kaa) ! interpolation scale factor, depth and water column
146      !
147   END SUBROUTINE dom_vvl_init
[13727]148
149
[12740]150   SUBROUTINE dom_vvl_zgr(Kbb, Kmm, Kaa)
151      !!----------------------------------------------------------------------
152      !!                ***  ROUTINE dom_vvl_init  ***
153      !!                   
154      !! ** Purpose :  Interpolation of all scale factors,
155      !!               depths and water column heights
156      !!
157      !! ** Method  :  - interpolate scale factors
158      !!
159      !! ** Action  : - e3t_(n/b) and tilde_e3t_(n/b)
160      !!              - Regrid: e3(u/v)_n
161      !!                        e3(u/v)_b       
162      !!                        e3w_n           
163      !!                        e3(u/v)w_b     
164      !!                        e3(u/v)w_n     
165      !!                        gdept_n, gdepw_n and gde3w_n
166      !!              - h(t/u/v)_0
167      !!              - frq_rst_e3t and frq_rst_hdv
168      !!
169      !! Reference  : Leclair, M., and G. Madec, 2011, Ocean Modelling.
170      !!----------------------------------------------------------------------
171      INTEGER, INTENT(in) :: Kbb, Kmm, Kaa
172      !!----------------------------------------------------------------------
173      INTEGER ::   ji, jj, jk
174      INTEGER ::   ii0, ii1, ij0, ij1
175      REAL(wp)::   zcoef
176      !!----------------------------------------------------------------------
177      !
[9302]178      !                    !== Set of all other vertical scale factors  ==!  (now and before)
179      !                                ! Horizontal interpolation of e3t
[12377]180      CALL dom_vvl_interpol( e3t(:,:,:,Kbb), e3u(:,:,:,Kbb), 'U' )    ! from T to U
181      CALL dom_vvl_interpol( e3t(:,:,:,Kmm), e3u(:,:,:,Kmm), 'U' )
182      CALL dom_vvl_interpol( e3t(:,:,:,Kbb), e3v(:,:,:,Kbb), 'V' )    ! from T to V
183      CALL dom_vvl_interpol( e3t(:,:,:,Kmm), e3v(:,:,:,Kmm), 'V' )
184      CALL dom_vvl_interpol( e3u(:,:,:,Kmm), e3f(:,:,:), 'F' )    ! from U to F
[9302]185      !                                ! Vertical interpolation of e3t,u,v
[12377]186      CALL dom_vvl_interpol( e3t(:,:,:,Kmm), e3w (:,:,:,Kmm), 'W'  )  ! from T to W
187      CALL dom_vvl_interpol( e3t(:,:,:,Kbb), e3w (:,:,:,Kbb), 'W'  )
188      CALL dom_vvl_interpol( e3u(:,:,:,Kmm), e3uw(:,:,:,Kmm), 'UW' )  ! from U to UW
189      CALL dom_vvl_interpol( e3u(:,:,:,Kbb), e3uw(:,:,:,Kbb), 'UW' )
190      CALL dom_vvl_interpol( e3v(:,:,:,Kmm), e3vw(:,:,:,Kmm), 'VW' )  ! from V to UW
191      CALL dom_vvl_interpol( e3v(:,:,:,Kbb), e3vw(:,:,:,Kbb), 'VW' )
[10425]192
193      ! We need to define e3[tuv]_a for AGRIF initialisation (should not be a problem for the restartability...)
[12377]194      e3t(:,:,:,Kaa) = e3t(:,:,:,Kmm)
195      e3u(:,:,:,Kaa) = e3u(:,:,:,Kmm)
196      e3v(:,:,:,Kaa) = e3v(:,:,:,Kmm)
[9302]197      !
198      !                    !==  depth of t and w-point  ==!   (set the isf depth as it is in the initial timestep)
[12377]199      gdept(:,:,1,Kmm) = 0.5_wp * e3w(:,:,1,Kmm)       ! reference to the ocean surface (used for MLD and light penetration)
200      gdepw(:,:,1,Kmm) = 0.0_wp
201      gde3w(:,:,1) = gdept(:,:,1,Kmm) - ssh(:,:,Kmm)  ! reference to a common level z=0 for hpg
202      gdept(:,:,1,Kbb) = 0.5_wp * e3w(:,:,1,Kbb)
203      gdepw(:,:,1,Kbb) = 0.0_wp
[13727]204      DO_3D( 1, 1, 1, 1, 2, jpk )
[12740]205         !    zcoef = tmask - wmask    ! 0 everywhere tmask = wmask, ie everywhere expect at jk = mikt
206         !                             ! 1 everywhere from mbkt to mikt + 1 or 1 (if no isf)
207         !                             ! 0.5 where jk = mikt     
[12377]208!!gm ???????   BUG ?  gdept(:,:,:,Kmm) as well as gde3w  does not include the thickness of ISF ??
[12740]209         zcoef = ( tmask(ji,jj,jk) - wmask(ji,jj,jk) )
210         gdepw(ji,jj,jk,Kmm) = gdepw(ji,jj,jk-1,Kmm) + e3t(ji,jj,jk-1,Kmm)
211         gdept(ji,jj,jk,Kmm) =      zcoef  * ( gdepw(ji,jj,jk  ,Kmm) + 0.5 * e3w(ji,jj,jk,Kmm))  &
212            &                + (1-zcoef) * ( gdept(ji,jj,jk-1,Kmm) +       e3w(ji,jj,jk,Kmm)) 
213         gde3w(ji,jj,jk) = gdept(ji,jj,jk,Kmm) - ssh(ji,jj,Kmm)
214         gdepw(ji,jj,jk,Kbb) = gdepw(ji,jj,jk-1,Kbb) + e3t(ji,jj,jk-1,Kbb)
215         gdept(ji,jj,jk,Kbb) =      zcoef  * ( gdepw(ji,jj,jk  ,Kbb) + 0.5 * e3w(ji,jj,jk,Kbb))  &
216            &                + (1-zcoef) * ( gdept(ji,jj,jk-1,Kbb) +       e3w(ji,jj,jk,Kbb)) 
217      END_3D
[9302]218      !
219      !                    !==  thickness of the water column  !!   (ocean portion only)
[12377]220      ht(:,:) = e3t(:,:,1,Kmm) * tmask(:,:,1)   !!gm  BUG  :  this should be 1/2 * e3w(k=1) ....
221      hu(:,:,Kbb) = e3u(:,:,1,Kbb) * umask(:,:,1)
222      hu(:,:,Kmm) = e3u(:,:,1,Kmm) * umask(:,:,1)
223      hv(:,:,Kbb) = e3v(:,:,1,Kbb) * vmask(:,:,1)
224      hv(:,:,Kmm) = e3v(:,:,1,Kmm) * vmask(:,:,1)
[9302]225      DO jk = 2, jpkm1
[12377]226         ht(:,:) = ht(:,:) + e3t(:,:,jk,Kmm) * tmask(:,:,jk)
227         hu(:,:,Kbb) = hu(:,:,Kbb) + e3u(:,:,jk,Kbb) * umask(:,:,jk)
228         hu(:,:,Kmm) = hu(:,:,Kmm) + e3u(:,:,jk,Kmm) * umask(:,:,jk)
229         hv(:,:,Kbb) = hv(:,:,Kbb) + e3v(:,:,jk,Kbb) * vmask(:,:,jk)
230         hv(:,:,Kmm) = hv(:,:,Kmm) + e3v(:,:,jk,Kmm) * vmask(:,:,jk)
[9302]231      END DO
232      !
233      !                    !==  inverse of water column thickness   ==!   (u- and v- points)
[12377]234      r1_hu(:,:,Kbb) = ssumask(:,:) / ( hu(:,:,Kbb) + 1._wp - ssumask(:,:) )    ! _i mask due to ISF
235      r1_hu(:,:,Kmm) = ssumask(:,:) / ( hu(:,:,Kmm) + 1._wp - ssumask(:,:) )
236      r1_hv(:,:,Kbb) = ssvmask(:,:) / ( hv(:,:,Kbb) + 1._wp - ssvmask(:,:) )
237      r1_hv(:,:,Kmm) = ssvmask(:,:) / ( hv(:,:,Kmm) + 1._wp - ssvmask(:,:) )
[9302]238
239      !                    !==   z_tilde coordinate case  ==!   (Restoring frequencies)
240      IF( ln_vvl_ztilde ) THEN
241!!gm : idea: add here a READ in a file of custumized restoring frequency
242         !                                   ! Values in days provided via the namelist
243         !                                   ! use rsmall to avoid possible division by zero errors with faulty settings
244         frq_rst_e3t(:,:) = 2._wp * rpi / ( MAX( rn_rst_e3t  , rsmall ) * 86400.0_wp )
245         frq_rst_hdv(:,:) = 2._wp * rpi / ( MAX( rn_lf_cutoff, rsmall ) * 86400.0_wp )
246         !
247         IF( ln_vvl_ztilde_as_zstar ) THEN   ! z-star emulation using z-tile
248            frq_rst_e3t(:,:) = 0._wp               !Ignore namelist settings
[12489]249            frq_rst_hdv(:,:) = 1._wp / rn_Dt
[9302]250         ENDIF
251         IF ( ln_vvl_zstar_at_eqtor ) THEN   ! use z-star in vicinity of the Equator
[13727]252            DO_2D( 1, 1, 1, 1 )
[9302]253!!gm  case |gphi| >= 6 degrees is useless   initialized just above by default
[12740]254               IF( ABS(gphit(ji,jj)) >= 6.) THEN
255                  ! values outside the equatorial band and transition zone (ztilde)
256                  frq_rst_e3t(ji,jj) =  2.0_wp * rpi / ( MAX( rn_rst_e3t  , rsmall ) * 86400.e0_wp )
257                  frq_rst_hdv(ji,jj) =  2.0_wp * rpi / ( MAX( rn_lf_cutoff, rsmall ) * 86400.e0_wp )
258               ELSEIF( ABS(gphit(ji,jj)) <= 2.5) THEN    ! Equator strip ==> z-star
259                  ! values inside the equatorial band (ztilde as zstar)
260                  frq_rst_e3t(ji,jj) =  0.0_wp
261                  frq_rst_hdv(ji,jj) =  1.0_wp / rn_Dt
262               ELSE                                      ! transition band (2.5 to 6 degrees N/S)
263                  !                                      ! (linearly transition from z-tilde to z-star)
264                  frq_rst_e3t(ji,jj) = 0.0_wp + (frq_rst_e3t(ji,jj)-0.0_wp)*0.5_wp   &
265                     &            * (  1.0_wp - COS( rad*(ABS(gphit(ji,jj))-2.5_wp)  &
266                     &                                          * 180._wp / 3.5_wp ) )
267                  frq_rst_hdv(ji,jj) = (1.0_wp / rn_Dt)                                &
268                     &            + (  frq_rst_hdv(ji,jj)-(1.e0_wp / rn_Dt) )*0.5_wp   &
269                     &            * (  1._wp  - COS( rad*(ABS(gphit(ji,jj))-2.5_wp)  &
270                     &                                          * 180._wp / 3.5_wp ) )
271               ENDIF
272            END_2D
[10425]273            IF( cn_cfg == "orca" .OR. cn_cfg == "ORCA" ) THEN
274               IF( nn_cfg == 3 ) THEN   ! ORCA2: Suppress ztilde in the Foxe Basin for ORCA2
[13727]275                  ii0 = 103 + nn_hls - 1   ;   ii1 = 111 + nn_hls - 1     
276                  ij0 = 128 + nn_hls       ;   ij1 = 135 + nn_hls
[10425]277                  frq_rst_e3t( mi0(ii0):mi1(ii1) , mj0(ij0):mj1(ij1) ) =  0.0_wp
[12489]278                  frq_rst_hdv( mi0(ii0):mi1(ii1) , mj0(ij0):mj1(ij1) ) =  1.e0_wp / rn_Dt
[10425]279               ENDIF
[9302]280            ENDIF
281         ENDIF
282      ENDIF
283      !
[12740]284   END SUBROUTINE dom_vvl_zgr
[9302]285
286
[12377]287   SUBROUTINE dom_vvl_sf_nxt( kt, Kbb, Kmm, Kaa, kcall ) 
[9302]288      !!----------------------------------------------------------------------
289      !!                ***  ROUTINE dom_vvl_sf_nxt  ***
290      !!                   
291      !! ** Purpose :  - compute the after scale factors used in tra_zdf, dynnxt,
292      !!                 tranxt and dynspg routines
293      !!
294      !! ** Method  :  - z_star case:  Repartition of ssh INCREMENT proportionnaly to the level thickness.
295      !!               - z_tilde_case: after scale factor increment =
296      !!                                    high frequency part of horizontal divergence
297      !!                                  + retsoring towards the background grid
298      !!                                  + thickness difusion
299      !!                               Then repartition of ssh INCREMENT proportionnaly
300      !!                               to the "baroclinic" level thickness.
301      !!
302      !! ** Action  :  - hdiv_lf    : restoring towards full baroclinic divergence in z_tilde case
303      !!               - tilde_e3t_a: after increment of vertical scale factor
304      !!                              in z_tilde case
305      !!               - e3(t/u/v)_a
306      !!
307      !! Reference  : Leclair, M., and Madec, G. 2011, Ocean Modelling.
308      !!----------------------------------------------------------------------
[12377]309      INTEGER, INTENT( in )           ::   kt             ! time step
310      INTEGER, INTENT( in )           ::   Kbb, Kmm, Kaa  ! time step
311      INTEGER, INTENT( in ), OPTIONAL ::   kcall          ! optional argument indicating call sequence
[9302]312      !
313      INTEGER                ::   ji, jj, jk            ! dummy loop indices
314      INTEGER , DIMENSION(3) ::   ijk_max, ijk_min      ! temporary integers
[12489]315      REAL(wp)               ::   z_tmin, z_tmax        ! local scalars
[9302]316      LOGICAL                ::   ll_do_bclinic         ! local logical
317      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj)     ::   zht, z_scale, zwu, zwv, zhdiv
[13727]318      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::   ze3t
319      LOGICAL , DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::   llmsk
[9302]320      !!----------------------------------------------------------------------
321      !
322      IF( ln_linssh )   RETURN      ! No calculation in linear free surface
323      !
324      IF( ln_timing )   CALL timing_start('dom_vvl_sf_nxt')
325      !
326      IF( kt == nit000 ) THEN
327         IF(lwp) WRITE(numout,*)
328         IF(lwp) WRITE(numout,*) 'dom_vvl_sf_nxt : compute after scale factors'
329         IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~~~~'
330      ENDIF
331
332      ll_do_bclinic = .TRUE.
333      IF( PRESENT(kcall) ) THEN
334         IF( kcall == 2 .AND. ln_vvl_ztilde )   ll_do_bclinic = .FALSE.
335      ENDIF
336
337      ! ******************************* !
338      ! After acale factors at t-points !
339      ! ******************************* !
340      !                                                ! --------------------------------------------- !
341      !                                                ! z_star coordinate and barotropic z-tilde part !
342      !                                                ! --------------------------------------------- !
343      !
[12377]344      z_scale(:,:) = ( ssh(:,:,Kaa) - ssh(:,:,Kbb) ) * ssmask(:,:) / ( ht_0(:,:) + ssh(:,:,Kmm) + 1. - ssmask(:,:) )
[9302]345      DO jk = 1, jpkm1
[12377]346         ! formally this is the same as e3t(:,:,:,Kaa) = e3t_0*(1+ssha/ht_0)
347         e3t(:,:,jk,Kaa) = e3t(:,:,jk,Kbb) + e3t(:,:,jk,Kmm) * z_scale(:,:) * tmask(:,:,jk)
[9302]348      END DO
349      !
[12740]350      IF( (ln_vvl_ztilde .OR. ln_vvl_layer) .AND. ll_do_bclinic ) THEN   ! z_tilde or layer coordinate !
351         !                                                               ! ------baroclinic part------ !
[9302]352         ! I - initialization
353         ! ==================
354
355         ! 1 - barotropic divergence
356         ! -------------------------
357         zhdiv(:,:) = 0._wp
358         zht(:,:)   = 0._wp
359         DO jk = 1, jpkm1
[12377]360            zhdiv(:,:) = zhdiv(:,:) + e3t(:,:,jk,Kmm) * hdiv(:,:,jk)
361            zht  (:,:) = zht  (:,:) + e3t(:,:,jk,Kmm) * tmask(:,:,jk)
[9302]362         END DO
363         zhdiv(:,:) = zhdiv(:,:) / ( zht(:,:) + 1. - tmask_i(:,:) )
364
365         ! 2 - Low frequency baroclinic horizontal divergence  (z-tilde case only)
366         ! --------------------------------------------------
367         IF( ln_vvl_ztilde ) THEN
368            IF( kt > nit000 ) THEN
369               DO jk = 1, jpkm1
[12489]370                  hdiv_lf(:,:,jk) = hdiv_lf(:,:,jk) - rn_Dt * frq_rst_hdv(:,:)   &
[12377]371                     &          * ( hdiv_lf(:,:,jk) - e3t(:,:,jk,Kmm) * ( hdiv(:,:,jk) - zhdiv(:,:) ) )
[9302]372               END DO
373            ENDIF
374         ENDIF
375
376         ! II - after z_tilde increments of vertical scale factors
377         ! =======================================================
378         tilde_e3t_a(:,:,:) = 0._wp  ! tilde_e3t_a used to store tendency terms
379
380         ! 1 - High frequency divergence term
381         ! ----------------------------------
382         IF( ln_vvl_ztilde ) THEN     ! z_tilde case
383            DO jk = 1, jpkm1
[12377]384               tilde_e3t_a(:,:,jk) = tilde_e3t_a(:,:,jk) - ( e3t(:,:,jk,Kmm) * ( hdiv(:,:,jk) - zhdiv(:,:) ) - hdiv_lf(:,:,jk) )
[9302]385            END DO
386         ELSE                         ! layer case
387            DO jk = 1, jpkm1
[12377]388               tilde_e3t_a(:,:,jk) = tilde_e3t_a(:,:,jk) -   e3t(:,:,jk,Kmm) * ( hdiv(:,:,jk) - zhdiv(:,:) ) * tmask(:,:,jk)
[9302]389            END DO
390         ENDIF
391
392         ! 2 - Restoring term (z-tilde case only)
393         ! ------------------
394         IF( ln_vvl_ztilde ) THEN
395            DO jk = 1, jpk
396               tilde_e3t_a(:,:,jk) = tilde_e3t_a(:,:,jk) - frq_rst_e3t(:,:) * tilde_e3t_b(:,:,jk)
397            END DO
398         ENDIF
399
400         ! 3 - Thickness diffusion term
401         ! ----------------------------
402         zwu(:,:) = 0._wp
403         zwv(:,:) = 0._wp
[13727]404         DO_3D( 1, 0, 1, 0, 1, jpkm1 )
[12740]405            un_td(ji,jj,jk) = rn_ahe3 * umask(ji,jj,jk) * e2_e1u(ji,jj)           &
406               &            * ( tilde_e3t_b(ji,jj,jk) - tilde_e3t_b(ji+1,jj  ,jk) )
407            vn_td(ji,jj,jk) = rn_ahe3 * vmask(ji,jj,jk) * e1_e2v(ji,jj)           & 
408               &            * ( tilde_e3t_b(ji,jj,jk) - tilde_e3t_b(ji  ,jj+1,jk) )
409            zwu(ji,jj) = zwu(ji,jj) + un_td(ji,jj,jk)
410            zwv(ji,jj) = zwv(ji,jj) + vn_td(ji,jj,jk)
411         END_3D
[13727]412         DO_2D( 1, 1, 1, 1 )
[12740]413            un_td(ji,jj,mbku(ji,jj)) = un_td(ji,jj,mbku(ji,jj)) - zwu(ji,jj)
414            vn_td(ji,jj,mbkv(ji,jj)) = vn_td(ji,jj,mbkv(ji,jj)) - zwv(ji,jj)
415         END_2D
[13727]416         DO_3D( 0, 0, 0, 0, 1, jpkm1 )
[12740]417            tilde_e3t_a(ji,jj,jk) = tilde_e3t_a(ji,jj,jk) + (   un_td(ji-1,jj  ,jk) - un_td(ji,jj,jk)    &
418               &                                          +     vn_td(ji  ,jj-1,jk) - vn_td(ji,jj,jk)    &
419               &                                            ) * r1_e1e2t(ji,jj)
420         END_3D
[9302]421         !                       ! d - thickness diffusion transport: boundary conditions
422         !                             (stored for tracer advction and continuity equation)
[10425]423         CALL lbc_lnk_multi( 'domvvl', un_td , 'U' , -1._wp, vn_td , 'V' , -1._wp)
[9302]424
425         ! 4 - Time stepping of baroclinic scale factors
426         ! ---------------------------------------------
[10425]427         CALL lbc_lnk( 'domvvl', tilde_e3t_a(:,:,:), 'T', 1._wp )
[12489]428         tilde_e3t_a(:,:,:) = tilde_e3t_b(:,:,:) + rDt * tmask(:,:,:) * tilde_e3t_a(:,:,:)
[9302]429
430         ! Maximum deformation control
431         ! ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
[13727]432         ALLOCATE( ze3t(jpi,jpj,jpk), llmsk(jpi,jpj,jpk) )
433         DO_3D( 0, 0, 0, 0, 1, jpkm1 )
434            ze3t(ji,jj,jk) = tilde_e3t_a(ji,jj,jk) / e3t_0(ji,jj,jk) * tmask(ji,jj,jk) * tmask_i(ji,jj)
435         END_3D
436         !
437         llmsk(   1:Nis1,:,:) = .FALSE.   ! exclude halos from the checked region
438         llmsk(Nie1: jpi,:,:) = .FALSE.
439         llmsk(:,   1:Njs1,:) = .FALSE.
440         llmsk(:,Nje1: jpj,:) = .FALSE.
441         !
442         llmsk(Nis0:Nie0,Njs0:Nje0,:) = tmask(Nis0:Nie0,Njs0:Nje0,:) == 1._wp                  ! define only the inner domain
443         z_tmax = MAXVAL( ze3t(:,:,:), mask = llmsk )   ;   CALL mpp_max( 'domvvl', z_tmax )   ! max over the global domain
444         z_tmin = MINVAL( ze3t(:,:,:), mask = llmsk )   ;   CALL mpp_min( 'domvvl', z_tmin )   ! min over the global domain
[9302]445         ! - ML - test: for the moment, stop simulation for too large e3_t variations
446         IF( ( z_tmax >  rn_zdef_max ) .OR. ( z_tmin < - rn_zdef_max ) ) THEN
[13727]447            CALL mpp_maxloc( 'domvvl', ze3t, llmsk, z_tmax, ijk_max )
448            CALL mpp_minloc( 'domvvl', ze3t, llmsk, z_tmin, ijk_min )
[9302]449            IF (lwp) THEN
450               WRITE(numout, *) 'MAX( tilde_e3t_a(:,:,:) / e3t_0(:,:,:) ) =', z_tmax
451               WRITE(numout, *) 'at i, j, k=', ijk_max
452               WRITE(numout, *) 'MIN( tilde_e3t_a(:,:,:) / e3t_0(:,:,:) ) =', z_tmin
453               WRITE(numout, *) 'at i, j, k=', ijk_min           
[10425]454               CALL ctl_stop( 'STOP', 'MAX( ABS( tilde_e3t_a(:,:,: ) ) / e3t_0(:,:,:) ) too high')
[9302]455            ENDIF
456         ENDIF
[13727]457         DEALLOCATE( ze3t, llmsk )
[9302]458         ! - ML - end test
459         ! - ML - Imposing these limits will cause a baroclinicity error which is corrected for below
460         tilde_e3t_a(:,:,:) = MIN( tilde_e3t_a(:,:,:),   rn_zdef_max * e3t_0(:,:,:) )
461         tilde_e3t_a(:,:,:) = MAX( tilde_e3t_a(:,:,:), - rn_zdef_max * e3t_0(:,:,:) )
462
463         !
464         ! "tilda" change in the after scale factor
465         ! ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
466         DO jk = 1, jpkm1
467            dtilde_e3t_a(:,:,jk) = tilde_e3t_a(:,:,jk) - tilde_e3t_b(:,:,jk)
468         END DO
469         ! III - Barotropic repartition of the sea surface height over the baroclinic profile
470         ! ==================================================================================
471         ! add ( ssh increment + "baroclinicity error" ) proportionly to e3t(n)
472         ! - ML - baroclinicity error should be better treated in the future
473         !        i.e. locally and not spread over the water column.
474         !        (keep in mind that the idea is to reduce Eulerian velocity as much as possible)
475         zht(:,:) = 0.
476         DO jk = 1, jpkm1
477            zht(:,:)  = zht(:,:) + tilde_e3t_a(:,:,jk) * tmask(:,:,jk)
478         END DO
[12377]479         z_scale(:,:) =  - zht(:,:) / ( ht_0(:,:) + ssh(:,:,Kmm) + 1. - ssmask(:,:) )
[9302]480         DO jk = 1, jpkm1
[12377]481            dtilde_e3t_a(:,:,jk) = dtilde_e3t_a(:,:,jk) + e3t(:,:,jk,Kmm) * z_scale(:,:) * tmask(:,:,jk)
[9302]482         END DO
483
484      ENDIF
485
486      IF( ln_vvl_ztilde .OR. ln_vvl_layer )  THEN   ! z_tilde or layer coordinate !
487      !                                           ! ---baroclinic part--------- !
488         DO jk = 1, jpkm1
[12377]489            e3t(:,:,jk,Kaa) = e3t(:,:,jk,Kaa) + dtilde_e3t_a(:,:,jk) * tmask(:,:,jk)
[9302]490         END DO
491      ENDIF
492
493      IF( ln_vvl_dbg .AND. .NOT. ll_do_bclinic ) THEN   ! - ML - test: control prints for debuging
494         !
495         IF( lwp ) WRITE(numout, *) 'kt =', kt
496         IF ( ln_vvl_ztilde .OR. ln_vvl_layer ) THEN
497            z_tmax = MAXVAL( tmask(:,:,1) * tmask_i(:,:) * ABS( zht(:,:) ) )
[10425]498            CALL mpp_max( 'domvvl', z_tmax )                             ! max over the global domain
[9302]499            IF( lwp    ) WRITE(numout, *) kt,' MAXVAL(abs(SUM(tilde_e3t_a))) =', z_tmax
500         END IF
501         !
502         zht(:,:) = 0.0_wp
503         DO jk = 1, jpkm1
[12377]504            zht(:,:) = zht(:,:) + e3t(:,:,jk,Kmm) * tmask(:,:,jk)
[9302]505         END DO
[12377]506         z_tmax = MAXVAL( tmask(:,:,1) * tmask_i(:,:) * ABS( ht_0(:,:) + ssh(:,:,Kmm) - zht(:,:) ) )
[10425]507         CALL mpp_max( 'domvvl', z_tmax )                                ! max over the global domain
[12377]508         IF( lwp    ) WRITE(numout, *) kt,' MAXVAL(abs(ht_0+sshn-SUM(e3t(:,:,:,Kmm)))) =', z_tmax
[9302]509         !
510         zht(:,:) = 0.0_wp
511         DO jk = 1, jpkm1
[12377]512            zht(:,:) = zht(:,:) + e3t(:,:,jk,Kaa) * tmask(:,:,jk)
[9302]513         END DO
[12377]514         z_tmax = MAXVAL( tmask(:,:,1) * tmask_i(:,:) * ABS( ht_0(:,:) + ssh(:,:,Kaa) - zht(:,:) ) )
[10425]515         CALL mpp_max( 'domvvl', z_tmax )                                ! max over the global domain
[12377]516         IF( lwp    ) WRITE(numout, *) kt,' MAXVAL(abs(ht_0+ssha-SUM(e3t(:,:,:,Kaa)))) =', z_tmax
[9302]517         !
518         zht(:,:) = 0.0_wp
519         DO jk = 1, jpkm1
[12377]520            zht(:,:) = zht(:,:) + e3t(:,:,jk,Kbb) * tmask(:,:,jk)
[9302]521         END DO
[12377]522         z_tmax = MAXVAL( tmask(:,:,1) * tmask_i(:,:) * ABS( ht_0(:,:) + ssh(:,:,Kbb) - zht(:,:) ) )
[10425]523         CALL mpp_max( 'domvvl', z_tmax )                                ! max over the global domain
[12377]524         IF( lwp    ) WRITE(numout, *) kt,' MAXVAL(abs(ht_0+sshb-SUM(e3t(:,:,:,Kbb)))) =', z_tmax
[9302]525         !
[12377]526         z_tmax = MAXVAL( tmask(:,:,1) *  ABS( ssh(:,:,Kbb) ) )
[10425]527         CALL mpp_max( 'domvvl', z_tmax )                                ! max over the global domain
[12377]528         IF( lwp    ) WRITE(numout, *) kt,' MAXVAL(abs(ssh(:,:,Kbb)))) =', z_tmax
[9302]529         !
[12377]530         z_tmax = MAXVAL( tmask(:,:,1) *  ABS( ssh(:,:,Kmm) ) )
[10425]531         CALL mpp_max( 'domvvl', z_tmax )                                ! max over the global domain
[12377]532         IF( lwp    ) WRITE(numout, *) kt,' MAXVAL(abs(ssh(:,:,Kmm)))) =', z_tmax
[9302]533         !
[12377]534         z_tmax = MAXVAL( tmask(:,:,1) *  ABS( ssh(:,:,Kaa) ) )
[10425]535         CALL mpp_max( 'domvvl', z_tmax )                                ! max over the global domain
[12377]536         IF( lwp    ) WRITE(numout, *) kt,' MAXVAL(abs(ssh(:,:,Kaa)))) =', z_tmax
[9302]537      END IF
538
539      ! *********************************** !
540      ! After scale factors at u- v- points !
541      ! *********************************** !
542
[12377]543      CALL dom_vvl_interpol( e3t(:,:,:,Kaa), e3u(:,:,:,Kaa), 'U' )
544      CALL dom_vvl_interpol( e3t(:,:,:,Kaa), e3v(:,:,:,Kaa), 'V' )
[9302]545
546      ! *********************************** !
547      ! After depths at u- v points         !
548      ! *********************************** !
549
[12377]550      hu(:,:,Kaa) = e3u(:,:,1,Kaa) * umask(:,:,1)
551      hv(:,:,Kaa) = e3v(:,:,1,Kaa) * vmask(:,:,1)
[9302]552      DO jk = 2, jpkm1
[12377]553         hu(:,:,Kaa) = hu(:,:,Kaa) + e3u(:,:,jk,Kaa) * umask(:,:,jk)
554         hv(:,:,Kaa) = hv(:,:,Kaa) + e3v(:,:,jk,Kaa) * vmask(:,:,jk)
[9302]555      END DO
556      !                                        ! Inverse of the local depth
557!!gm BUG ?  don't understand the use of umask_i here .....
[12377]558      r1_hu(:,:,Kaa) = ssumask(:,:) / ( hu(:,:,Kaa) + 1._wp - ssumask(:,:) )
559      r1_hv(:,:,Kaa) = ssvmask(:,:) / ( hv(:,:,Kaa) + 1._wp - ssvmask(:,:) )
[9302]560      !
561      IF( ln_timing )   CALL timing_stop('dom_vvl_sf_nxt')
562      !
563   END SUBROUTINE dom_vvl_sf_nxt
564
565
[12377]566   SUBROUTINE dom_vvl_sf_update( kt, Kbb, Kmm, Kaa )
[9302]567      !!----------------------------------------------------------------------
[12377]568      !!                ***  ROUTINE dom_vvl_sf_update  ***
[9302]569      !!                   
[12377]570      !! ** Purpose :  for z tilde case: compute time filter and swap of scale factors
[9302]571      !!               compute all depths and related variables for next time step
572      !!               write outputs and restart file
573      !!
[12377]574      !! ** Method  :  - swap of e3t with trick for volume/tracer conservation (ONLY FOR Z TILDE CASE)
[9302]575      !!               - reconstruct scale factor at other grid points (interpolate)
576      !!               - recompute depths and water height fields
577      !!
[12377]578      !! ** Action  :  - tilde_e3t_(b/n) ready for next time step
[9302]579      !!               - Recompute:
580      !!                    e3(u/v)_b       
[12377]581      !!                    e3w(:,:,:,Kmm)           
[9302]582      !!                    e3(u/v)w_b     
583      !!                    e3(u/v)w_n     
[12377]584      !!                    gdept(:,:,:,Kmm), gdepw(:,:,:,Kmm)  and gde3w
[9302]585      !!                    h(u/v) and h(u/v)r
586      !!
587      !! Reference  : Leclair, M., and G. Madec, 2009, Ocean Modelling.
588      !!              Leclair, M., and G. Madec, 2011, Ocean Modelling.
589      !!----------------------------------------------------------------------
[12377]590      INTEGER, INTENT( in ) ::   kt              ! time step
591      INTEGER, INTENT( in ) ::   Kbb, Kmm, Kaa   ! time level indices
[9302]592      !
593      INTEGER  ::   ji, jj, jk   ! dummy loop indices
594      REAL(wp) ::   zcoef        ! local scalar
595      !!----------------------------------------------------------------------
596      !
597      IF( ln_linssh )   RETURN      ! No calculation in linear free surface
598      !
[12377]599      IF( ln_timing )   CALL timing_start('dom_vvl_sf_update')
[9302]600      !
601      IF( kt == nit000 )   THEN
602         IF(lwp) WRITE(numout,*)
[12377]603         IF(lwp) WRITE(numout,*) 'dom_vvl_sf_update : - interpolate scale factors and compute depths for next time step'
604         IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~~~~~~~'
[9302]605      ENDIF
606      !
607      ! Time filter and swap of scale factors
608      ! =====================================
609      ! - ML - e3(t/u/v)_b are allready computed in dynnxt.
610      IF( ln_vvl_ztilde .OR. ln_vvl_layer ) THEN
[12489]611         IF( l_1st_euler ) THEN
[9302]612            tilde_e3t_b(:,:,:) = tilde_e3t_n(:,:,:)
613         ELSE
614            tilde_e3t_b(:,:,:) = tilde_e3t_n(:,:,:) & 
[12489]615            &         + rn_atfp * ( tilde_e3t_b(:,:,:) - 2.0_wp * tilde_e3t_n(:,:,:) + tilde_e3t_a(:,:,:) )
[9302]616         ENDIF
617         tilde_e3t_n(:,:,:) = tilde_e3t_a(:,:,:)
618      ENDIF
619
620      ! Compute all missing vertical scale factor and depths
621      ! ====================================================
622      ! Horizontal scale factor interpolations
623      ! --------------------------------------
[12377]624      ! - ML - e3u(:,:,:,Kbb) and e3v(:,:,:,Kbb) are already computed in dynnxt
625      ! - JC - hu(:,:,:,Kbb), hv(:,:,:,:,Kbb), hur_b, hvr_b also
[9302]626     
[12377]627      CALL dom_vvl_interpol( e3u(:,:,:,Kmm), e3f(:,:,:), 'F'  )
[9302]628     
629      ! Vertical scale factor interpolations
[12377]630      CALL dom_vvl_interpol( e3t(:,:,:,Kmm),  e3w(:,:,:,Kmm), 'W'  )
631      CALL dom_vvl_interpol( e3u(:,:,:,Kmm), e3uw(:,:,:,Kmm), 'UW' )
632      CALL dom_vvl_interpol( e3v(:,:,:,Kmm), e3vw(:,:,:,Kmm), 'VW' )
633      CALL dom_vvl_interpol( e3t(:,:,:,Kbb),  e3w(:,:,:,Kbb), 'W'  )
634      CALL dom_vvl_interpol( e3u(:,:,:,Kbb), e3uw(:,:,:,Kbb), 'UW' )
635      CALL dom_vvl_interpol( e3v(:,:,:,Kbb), e3vw(:,:,:,Kbb), 'VW' )
[9302]636
637      ! t- and w- points depth (set the isf depth as it is in the initial step)
[12377]638      gdept(:,:,1,Kmm) = 0.5_wp * e3w(:,:,1,Kmm)
639      gdepw(:,:,1,Kmm) = 0.0_wp
640      gde3w(:,:,1) = gdept(:,:,1,Kmm) - ssh(:,:,Kmm)
[13727]641      DO_3D( 1, 1, 1, 1, 2, jpk )
[12740]642        !    zcoef = (tmask(ji,jj,jk) - wmask(ji,jj,jk))   ! 0 everywhere tmask = wmask, ie everywhere expect at jk = mikt
643                                                           ! 1 for jk = mikt
644         zcoef = (tmask(ji,jj,jk) - wmask(ji,jj,jk))
645         gdepw(ji,jj,jk,Kmm) = gdepw(ji,jj,jk-1,Kmm) + e3t(ji,jj,jk-1,Kmm)
646         gdept(ji,jj,jk,Kmm) =    zcoef  * ( gdepw(ji,jj,jk  ,Kmm) + 0.5 * e3w(ji,jj,jk,Kmm) )  &
647             &             + (1-zcoef) * ( gdept(ji,jj,jk-1,Kmm) +       e3w(ji,jj,jk,Kmm) ) 
648         gde3w(ji,jj,jk) = gdept(ji,jj,jk,Kmm) - ssh(ji,jj,Kmm)
649      END_3D
[9302]650
651      ! Local depth and Inverse of the local depth of the water
652      ! -------------------------------------------------------
653      !
[12377]654      ht(:,:) = e3t(:,:,1,Kmm) * tmask(:,:,1)
[9302]655      DO jk = 2, jpkm1
[12377]656         ht(:,:) = ht(:,:) + e3t(:,:,jk,Kmm) * tmask(:,:,jk)
[9302]657      END DO
658
659      ! write restart file
660      ! ==================
[12377]661      IF( lrst_oce  )   CALL dom_vvl_rst( kt, Kbb, Kmm, 'WRITE' )
[9302]662      !
[12377]663      IF( ln_timing )   CALL timing_stop('dom_vvl_sf_update')
[9302]664      !
[12377]665   END SUBROUTINE dom_vvl_sf_update
[9302]666
667
668   SUBROUTINE dom_vvl_interpol( pe3_in, pe3_out, pout )
669      !!---------------------------------------------------------------------
670      !!                  ***  ROUTINE dom_vvl__interpol  ***
671      !!
672      !! ** Purpose :   interpolate scale factors from one grid point to another
673      !!
674      !! ** Method  :   e3_out = e3_0 + interpolation(e3_in - e3_0)
675      !!                - horizontal interpolation: grid cell surface averaging
676      !!                - vertical interpolation: simple averaging
677      !!----------------------------------------------------------------------
678      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk), INTENT(in   ) ::  pe3_in    ! input e3 to be interpolated
679      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk), INTENT(inout) ::  pe3_out   ! output interpolated e3
680      CHARACTER(LEN=*)                , INTENT(in   ) ::  pout      ! grid point of out scale factors
681      !                                                             !   =  'U', 'V', 'W, 'F', 'UW' or 'VW'
682      !
683      INTEGER ::   ji, jj, jk                                       ! dummy loop indices
684      REAL(wp) ::  zlnwd                                            ! =1./0. when ln_wd_il = T/F
685      !!----------------------------------------------------------------------
686      !
687      IF(ln_wd_il) THEN
688        zlnwd = 1.0_wp
689      ELSE
690        zlnwd = 0.0_wp
691      END IF
692      !
693      SELECT CASE ( pout )    !==  type of interpolation  ==!
694         !
695      CASE( 'U' )                   !* from T- to U-point : hor. surface weighted mean
[13727]696         DO_3D( 1, 0, 1, 0, 1, jpk )
[12740]697            pe3_out(ji,jj,jk) = 0.5_wp * (  umask(ji,jj,jk) * (1.0_wp - zlnwd) + zlnwd ) * r1_e1e2u(ji,jj)   &
698               &                       * (   e1e2t(ji  ,jj) * ( pe3_in(ji  ,jj,jk) - e3t_0(ji  ,jj,jk) )     &
699               &                           + e1e2t(ji+1,jj) * ( pe3_in(ji+1,jj,jk) - e3t_0(ji+1,jj,jk) ) )
700         END_3D
[10425]701         CALL lbc_lnk( 'domvvl', pe3_out(:,:,:), 'U', 1._wp )
[9302]702         pe3_out(:,:,:) = pe3_out(:,:,:) + e3u_0(:,:,:)
703         !
704      CASE( 'V' )                   !* from T- to V-point : hor. surface weighted mean
[13727]705         DO_3D( 1, 0, 1, 0, 1, jpk )
[12740]706            pe3_out(ji,jj,jk) = 0.5_wp * ( vmask(ji,jj,jk)  * (1.0_wp - zlnwd) + zlnwd ) * r1_e1e2v(ji,jj)   &
707               &                       * (   e1e2t(ji,jj  ) * ( pe3_in(ji,jj  ,jk) - e3t_0(ji,jj  ,jk) )     &
708               &                           + e1e2t(ji,jj+1) * ( pe3_in(ji,jj+1,jk) - e3t_0(ji,jj+1,jk) ) )
709         END_3D
[10425]710         CALL lbc_lnk( 'domvvl', pe3_out(:,:,:), 'V', 1._wp )
[9302]711         pe3_out(:,:,:) = pe3_out(:,:,:) + e3v_0(:,:,:)
712         !
713      CASE( 'F' )                   !* from U-point to F-point : hor. surface weighted mean
[13727]714         DO_3D( 1, 0, 1, 0, 1, jpk )
[12740]715            pe3_out(ji,jj,jk) = 0.5_wp * (  umask(ji,jj,jk) * umask(ji,jj+1,jk) * (1.0_wp - zlnwd) + zlnwd ) &
716               &                       *    r1_e1e2f(ji,jj)                                                  &
717               &                       * (   e1e2u(ji,jj  ) * ( pe3_in(ji,jj  ,jk) - e3u_0(ji,jj  ,jk) )     &
718               &                           + e1e2u(ji,jj+1) * ( pe3_in(ji,jj+1,jk) - e3u_0(ji,jj+1,jk) ) )
719         END_3D
[10425]720         CALL lbc_lnk( 'domvvl', pe3_out(:,:,:), 'F', 1._wp )
[9302]721         pe3_out(:,:,:) = pe3_out(:,:,:) + e3f_0(:,:,:)
722         !
723      CASE( 'W' )                   !* from T- to W-point : vertical simple mean
724         !
725         pe3_out(:,:,1) = e3w_0(:,:,1) + pe3_in(:,:,1) - e3t_0(:,:,1)
726         ! - ML - The use of mask in this formulea enables the special treatment of the last w-point without indirect adressing
727!!gm BUG? use here wmask in case of ISF ?  to be checked
728         DO jk = 2, jpk
729            pe3_out(:,:,jk) = e3w_0(:,:,jk) + ( 1.0_wp - 0.5_wp * ( tmask(:,:,jk) * (1.0_wp - zlnwd) + zlnwd ) )   &
730               &                            * ( pe3_in(:,:,jk-1) - e3t_0(:,:,jk-1) )                               &
731               &                            +            0.5_wp * ( tmask(:,:,jk) * (1.0_wp - zlnwd) + zlnwd )     &
732               &                            * ( pe3_in(:,:,jk  ) - e3t_0(:,:,jk  ) )
733         END DO
734         !
735      CASE( 'UW' )                  !* from U- to UW-point : vertical simple mean
736         !
737         pe3_out(:,:,1) = e3uw_0(:,:,1) + pe3_in(:,:,1) - e3u_0(:,:,1)
738         ! - ML - The use of mask in this formaula enables the special treatment of the last w- point without indirect adressing
739!!gm BUG? use here wumask in case of ISF ?  to be checked
740         DO jk = 2, jpk
741            pe3_out(:,:,jk) = e3uw_0(:,:,jk) + ( 1.0_wp - 0.5_wp * ( umask(:,:,jk) * (1.0_wp - zlnwd) + zlnwd ) )  &
742               &                             * ( pe3_in(:,:,jk-1) - e3u_0(:,:,jk-1) )                              &
743               &                             +            0.5_wp * ( umask(:,:,jk) * (1.0_wp - zlnwd) + zlnwd )    &
744               &                             * ( pe3_in(:,:,jk  ) - e3u_0(:,:,jk  ) )
745         END DO
746         !
747      CASE( 'VW' )                  !* from V- to VW-point : vertical simple mean
748         !
749         pe3_out(:,:,1) = e3vw_0(:,:,1) + pe3_in(:,:,1) - e3v_0(:,:,1)
750         ! - ML - The use of mask in this formaula enables the special treatment of the last w- point without indirect adressing
751!!gm BUG? use here wvmask in case of ISF ?  to be checked
752         DO jk = 2, jpk
753            pe3_out(:,:,jk) = e3vw_0(:,:,jk) + ( 1.0_wp - 0.5_wp * ( vmask(:,:,jk) * (1.0_wp - zlnwd) + zlnwd ) )  &
754               &                             * ( pe3_in(:,:,jk-1) - e3v_0(:,:,jk-1) )                              &
755               &                             +            0.5_wp * ( vmask(:,:,jk) * (1.0_wp - zlnwd) + zlnwd )    &
756               &                             * ( pe3_in(:,:,jk  ) - e3v_0(:,:,jk  ) )
757         END DO
758      END SELECT
759      !
760   END SUBROUTINE dom_vvl_interpol
761
762
[12377]763   SUBROUTINE dom_vvl_rst( kt, Kbb, Kmm, cdrw )
[9302]764      !!---------------------------------------------------------------------
765      !!                   ***  ROUTINE dom_vvl_rst  ***
766      !!                     
767      !! ** Purpose :   Read or write VVL file in restart file
768      !!
769      !! ** Method  :   use of IOM library
770      !!                if the restart does not contain vertical scale factors,
771      !!                they are set to the _0 values
772      !!                if the restart does not contain vertical scale factors increments (z_tilde),
773      !!                they are set to 0.
774      !!----------------------------------------------------------------------
[12377]775      INTEGER         , INTENT(in) ::   kt        ! ocean time-step
776      INTEGER         , INTENT(in) ::   Kbb, Kmm  ! ocean time level indices
777      CHARACTER(len=*), INTENT(in) ::   cdrw      ! "READ"/"WRITE" flag
[9302]778      !
779      INTEGER ::   ji, jj, jk
780      INTEGER ::   id1, id2, id3, id4, id5     ! local integers
781      !!----------------------------------------------------------------------
782      !
783      IF( TRIM(cdrw) == 'READ' ) THEN        ! Read/initialise
784         !                                   ! ===============
785         IF( ln_rstart ) THEN                   !* Read the restart file
786            CALL rst_read_open                  !  open the restart file if necessary
[13934]787            CALL iom_get( numror, jpdom_auto, 'sshn'   , ssh(:,:,Kmm)    )
[9302]788            !
789            id1 = iom_varid( numror, 'e3t_b', ldstop = .FALSE. )
790            id2 = iom_varid( numror, 'e3t_n', ldstop = .FALSE. )
791            id3 = iom_varid( numror, 'tilde_e3t_b', ldstop = .FALSE. )
792            id4 = iom_varid( numror, 'tilde_e3t_n', ldstop = .FALSE. )
793            id5 = iom_varid( numror, 'hdiv_lf', ldstop = .FALSE. )
[12740]794            !
[9302]795            !                             ! --------- !
796            !                             ! all cases !
797            !                             ! --------- !
[12740]798            !
[9302]799            IF( MIN( id1, id2 ) > 0 ) THEN       ! all required arrays exist
[13934]800               CALL iom_get( numror, jpdom_auto, 'e3t_b', e3t(:,:,:,Kbb) )
801               CALL iom_get( numror, jpdom_auto, 'e3t_n', e3t(:,:,:,Kmm) )
[9302]802               ! needed to restart if land processor not computed
[12377]803               IF(lwp) write(numout,*) 'dom_vvl_rst : e3t(:,:,:,Kbb) and e3t(:,:,:,Kmm) found in restart files'
[9302]804               WHERE ( tmask(:,:,:) == 0.0_wp ) 
[12377]805                  e3t(:,:,:,Kmm) = e3t_0(:,:,:)
806                  e3t(:,:,:,Kbb) = e3t_0(:,:,:)
[9302]807               END WHERE
[12489]808               IF( l_1st_euler ) THEN
[12377]809                  e3t(:,:,:,Kbb) = e3t(:,:,:,Kmm)
[9302]810               ENDIF
811            ELSE IF( id1 > 0 ) THEN
[12377]812               IF(lwp) write(numout,*) 'dom_vvl_rst WARNING : e3t(:,:,:,Kmm) not found in restart files'
[9302]813               IF(lwp) write(numout,*) 'e3t_n set equal to e3t_b.'
[12740]814               IF(lwp) write(numout,*) 'l_1st_euler is forced to true'
[13934]815               CALL iom_get( numror, jpdom_auto, 'e3t_b', e3t(:,:,:,Kbb) )
[12377]816               e3t(:,:,:,Kmm) = e3t(:,:,:,Kbb)
[12489]817               l_1st_euler = .true.
[9302]818            ELSE IF( id2 > 0 ) THEN
[12377]819               IF(lwp) write(numout,*) 'dom_vvl_rst WARNING : e3t(:,:,:,Kbb) not found in restart files'
[9302]820               IF(lwp) write(numout,*) 'e3t_b set equal to e3t_n.'
[12740]821               IF(lwp) write(numout,*) 'l_1st_euler is forced to true'
[13934]822               CALL iom_get( numror, jpdom_auto, 'e3t_n', e3t(:,:,:,Kmm) )
[12377]823               e3t(:,:,:,Kbb) = e3t(:,:,:,Kmm)
[12489]824               l_1st_euler = .true.
[9302]825            ELSE
[12377]826               IF(lwp) write(numout,*) 'dom_vvl_rst WARNING : e3t(:,:,:,Kmm) not found in restart file'
[9302]827               IF(lwp) write(numout,*) 'Compute scale factor from sshn'
[12740]828               IF(lwp) write(numout,*) 'l_1st_euler is forced to true'
[9302]829               DO jk = 1, jpk
[12377]830                  e3t(:,:,jk,Kmm) =  e3t_0(:,:,jk) * ( ht_0(:,:) + ssh(:,:,Kmm) ) &
[9302]831                      &                          / ( ht_0(:,:) + 1._wp - ssmask(:,:) ) * tmask(:,:,jk)   &
832                      &          + e3t_0(:,:,jk)                               * (1._wp -tmask(:,:,jk))
833               END DO
[12377]834               e3t(:,:,:,Kbb) = e3t(:,:,:,Kmm)
[12489]835               l_1st_euler = .true.
[9302]836            ENDIF
837            !                             ! ----------- !
838            IF( ln_vvl_zstar ) THEN       ! z_star case !
839               !                          ! ----------- !
840               IF( MIN( id3, id4 ) > 0 ) THEN
841                  CALL ctl_stop( 'dom_vvl_rst: z_star cannot restart from a z_tilde or layer run' )
842               ENDIF
843               !                          ! ----------------------- !
844            ELSE                          ! z_tilde and layer cases !
845               !                          ! ----------------------- !
846               IF( MIN( id3, id4 ) > 0 ) THEN  ! all required arrays exist
[13934]847                  CALL iom_get( numror, jpdom_auto, 'tilde_e3t_b', tilde_e3t_b(:,:,:) )
848                  CALL iom_get( numror, jpdom_auto, 'tilde_e3t_n', tilde_e3t_n(:,:,:) )
[9302]849               ELSE                            ! one at least array is missing
850                  tilde_e3t_b(:,:,:) = 0.0_wp
851                  tilde_e3t_n(:,:,:) = 0.0_wp
852               ENDIF
853               !                          ! ------------ !
854               IF( ln_vvl_ztilde ) THEN   ! z_tilde case !
855                  !                       ! ------------ !
856                  IF( id5 > 0 ) THEN  ! required array exists
[13934]857                     CALL iom_get( numror, jpdom_auto, 'hdiv_lf', hdiv_lf(:,:,:) )
[9302]858                  ELSE                ! array is missing
859                     hdiv_lf(:,:,:) = 0.0_wp
860                  ENDIF
861               ENDIF
862            ENDIF
863            !
864         ELSE                                   !* Initialize at "rest"
865            !
866
867            IF( ll_wd ) THEN   ! MJB ll_wd edits start here - these are essential
868               !
869               IF( cn_cfg == 'wad' ) THEN
870                  ! Wetting and drying test case
[12377]871                  CALL usr_def_istate( gdept(:,:,:,Kbb), tmask, ts(:,:,:,:,Kbb), uu(:,:,:,Kbb), vv(:,:,:,Kbb), ssh(:,:,Kbb)  )
872                  ts  (:,:,:,:,Kmm) = ts (:,:,:,:,Kbb)       ! set now values from to before ones
873                  ssh (:,:,Kmm)     = ssh(:,:,Kbb)
874                  uu   (:,:,:,Kmm)   = uu  (:,:,:,Kbb)
875                  vv   (:,:,:,Kmm)   = vv  (:,:,:,Kbb)
[9302]876               ELSE
877                  ! if not test case
[12377]878                  ssh(:,:,Kmm) = -ssh_ref
879                  ssh(:,:,Kbb) = -ssh_ref
[9302]880
[13727]881                  DO_2D( 1, 1, 1, 1 )
[12740]882                     IF( ht_0(ji,jj)-ssh_ref <  rn_wdmin1 ) THEN ! if total depth is less than min depth
883                        ssh(ji,jj,Kbb) = rn_wdmin1 - (ht_0(ji,jj) )
884                        ssh(ji,jj,Kmm) = rn_wdmin1 - (ht_0(ji,jj) )
885                     ENDIF
886                  END_2D
[9302]887               ENDIF !If test case else
888
889               ! Adjust vertical metrics for all wad
890               DO jk = 1, jpk
[12377]891                  e3t(:,:,jk,Kmm) =  e3t_0(:,:,jk) * ( ht_0(:,:) + ssh(:,:,Kmm)  ) &
[9302]892                    &                            / ( ht_0(:,:) + 1._wp - ssmask(:,:) ) * tmask(:,:,jk)   &
893                    &            + e3t_0(:,:,jk) * ( 1._wp - tmask(:,:,jk) )
894               END DO
[12377]895               e3t(:,:,:,Kbb) = e3t(:,:,:,Kmm)
[9302]896
[13727]897               DO_2D( 1, 1, 1, 1 )
[12740]898                  IF ( ht_0(ji,jj) .LE. 0.0 .AND. NINT( ssmask(ji,jj) ) .EQ. 1) THEN
899                     CALL ctl_stop( 'dom_vvl_rst: ht_0 must be positive at potentially wet points' )
900                  ENDIF
901               END_2D
[9302]902               !
903            ELSE
904               !
[12740]905               ! usr_def_istate called here only to get ssh(Kbb) needed to initialize e3t(Kbb) and e3t(Kmm)
[9302]906               !
[12740]907               CALL usr_def_istate( gdept_0, tmask, ts(:,:,:,:,Kbb), uu(:,:,:,Kbb), vv(:,:,:,Kbb), ssh(:,:,Kbb)  ) 
908               !
909               ! usr_def_istate will be called again in istate_init to initialize ts, ssh, u and v
910               !
[9302]911               DO jk=1,jpk
[12740]912                  e3t(:,:,jk,Kbb) =  e3t_0(:,:,jk) * ( ht_0(:,:) + ssh(:,:,Kbb) ) &
913                    &                            / ( ht_0(:,:) + 1._wp - ssmask(:,:) ) * tmask(:,:,jk)   &
914                    &            + e3t_0(:,:,jk) * ( 1._wp - tmask(:,:,jk) )   ! make sure e3t(:,:,:,Kbb) != 0 on land points
[9302]915               END DO
[12377]916               e3t(:,:,:,Kmm) = e3t(:,:,:,Kbb)
[12740]917               ssh(:,:,Kmm) = ssh(:,:,Kbb)                                     ! needed later for gde3w
[9302]918               !
919            END IF           ! end of ll_wd edits
920
921            IF( ln_vvl_ztilde .OR. ln_vvl_layer) THEN
922               tilde_e3t_b(:,:,:) = 0._wp
923               tilde_e3t_n(:,:,:) = 0._wp
924               IF( ln_vvl_ztilde ) hdiv_lf(:,:,:) = 0._wp
925            END IF
926         ENDIF
927         !
928      ELSEIF( TRIM(cdrw) == 'WRITE' ) THEN   ! Create restart file
929         !                                   ! ===================
930         IF(lwp) WRITE(numout,*) '---- dom_vvl_rst ----'
931         !                                           ! --------- !
932         !                                           ! all cases !
933         !                                           ! --------- !
[13934]934         CALL iom_rstput( kt, nitrst, numrow, 'e3t_b', e3t(:,:,:,Kbb) )
935         CALL iom_rstput( kt, nitrst, numrow, 'e3t_n', e3t(:,:,:,Kmm) )
[9302]936         !                                           ! ----------------------- !
937         IF( ln_vvl_ztilde .OR. ln_vvl_layer ) THEN  ! z_tilde and layer cases !
938            !                                        ! ----------------------- !
[13934]939            CALL iom_rstput( kt, nitrst, numrow, 'tilde_e3t_b', tilde_e3t_b(:,:,:))
940            CALL iom_rstput( kt, nitrst, numrow, 'tilde_e3t_n', tilde_e3t_n(:,:,:))
[9302]941         END IF
942         !                                           ! -------------!   
943         IF( ln_vvl_ztilde ) THEN                    ! z_tilde case !
944            !                                        ! ------------ !
[13934]945            CALL iom_rstput( kt, nitrst, numrow, 'hdiv_lf', hdiv_lf(:,:,:))
[9302]946         ENDIF
947         !
948      ENDIF
949      !
950   END SUBROUTINE dom_vvl_rst
951
952
953   SUBROUTINE dom_vvl_ctl
954      !!---------------------------------------------------------------------
955      !!                  ***  ROUTINE dom_vvl_ctl  ***
956      !!               
957      !! ** Purpose :   Control the consistency between namelist options
958      !!                for vertical coordinate
959      !!----------------------------------------------------------------------
960      INTEGER ::   ioptio, ios
961      !!
962      NAMELIST/nam_vvl/ ln_vvl_zstar, ln_vvl_ztilde, ln_vvl_layer, ln_vvl_ztilde_as_zstar, &
963         &              ln_vvl_zstar_at_eqtor      , rn_ahe3     , rn_rst_e3t            , &
964         &              rn_lf_cutoff               , rn_zdef_max , ln_vvl_dbg                ! not yet implemented: ln_vvl_kepe
965      !!----------------------------------------------------------------------
966      !
967      READ  ( numnam_ref, nam_vvl, IOSTAT = ios, ERR = 901)
[11536]968901   IF( ios /= 0 )   CALL ctl_nam ( ios , 'nam_vvl in reference namelist' )
[9302]969      READ  ( numnam_cfg, nam_vvl, IOSTAT = ios, ERR = 902 )
[11536]970902   IF( ios >  0 ) CALL ctl_nam ( ios , 'nam_vvl in configuration namelist' )
[9302]971      IF(lwm) WRITE ( numond, nam_vvl )
972      !
973      IF(lwp) THEN                    ! Namelist print
974         WRITE(numout,*)
975         WRITE(numout,*) 'dom_vvl_ctl : choice/control of the variable vertical coordinate'
976         WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~'
977         WRITE(numout,*) '   Namelist nam_vvl : chose a vertical coordinate'
978         WRITE(numout,*) '      zstar                      ln_vvl_zstar   = ', ln_vvl_zstar
979         WRITE(numout,*) '      ztilde                     ln_vvl_ztilde  = ', ln_vvl_ztilde
980         WRITE(numout,*) '      layer                      ln_vvl_layer   = ', ln_vvl_layer
981         WRITE(numout,*) '      ztilde as zstar   ln_vvl_ztilde_as_zstar  = ', ln_vvl_ztilde_as_zstar
982         WRITE(numout,*) '      ztilde near the equator    ln_vvl_zstar_at_eqtor  = ', ln_vvl_zstar_at_eqtor
983         WRITE(numout,*) '      !'
984         WRITE(numout,*) '      thickness diffusion coefficient                      rn_ahe3      = ', rn_ahe3
985         WRITE(numout,*) '      maximum e3t deformation fractional change            rn_zdef_max  = ', rn_zdef_max
986         IF( ln_vvl_ztilde_as_zstar ) THEN
987            WRITE(numout,*) '      ztilde running in zstar emulation mode (ln_vvl_ztilde_as_zstar=T) '
988            WRITE(numout,*) '         ignoring namelist timescale parameters and using:'
989            WRITE(numout,*) '            hard-wired : z-tilde to zstar restoration timescale (days)'
990            WRITE(numout,*) '                         rn_rst_e3t     = 0.e0'
991            WRITE(numout,*) '            hard-wired : z-tilde cutoff frequency of low-pass filter (days)'
[12489]992            WRITE(numout,*) '                         rn_lf_cutoff   = 1.0/rn_Dt'
[9302]993         ELSE
994            WRITE(numout,*) '      z-tilde to zstar restoration timescale (days)        rn_rst_e3t   = ', rn_rst_e3t
995            WRITE(numout,*) '      z-tilde cutoff frequency of low-pass filter (days)   rn_lf_cutoff = ', rn_lf_cutoff
996         ENDIF
997         WRITE(numout,*) '         debug prints flag                                 ln_vvl_dbg   = ', ln_vvl_dbg
998      ENDIF
999      !
1000      ioptio = 0                      ! Parameter control
1001      IF( ln_vvl_ztilde_as_zstar )   ln_vvl_ztilde = .true.
1002      IF( ln_vvl_zstar           )   ioptio = ioptio + 1
1003      IF( ln_vvl_ztilde          )   ioptio = ioptio + 1
1004      IF( ln_vvl_layer           )   ioptio = ioptio + 1
1005      !
1006      IF( ioptio /= 1 )   CALL ctl_stop( 'Choose ONE vertical coordinate in namelist nam_vvl' )
1007      !
1008      IF(lwp) THEN                   ! Print the choice
1009         WRITE(numout,*)
1010         IF( ln_vvl_zstar           ) WRITE(numout,*) '      ==>>>   zstar vertical coordinate is used'
1011         IF( ln_vvl_ztilde          ) WRITE(numout,*) '      ==>>>   ztilde vertical coordinate is used'
1012         IF( ln_vvl_layer           ) WRITE(numout,*) '      ==>>>   layer vertical coordinate is used'
1013         IF( ln_vvl_ztilde_as_zstar ) WRITE(numout,*) '      ==>>>   to emulate a zstar coordinate'
1014      ENDIF
1015      !
1016#if defined key_agrif
1017      IF( (.NOT.Agrif_Root()).AND.(.NOT.ln_vvl_zstar) )   CALL ctl_stop( 'AGRIF is implemented with zstar coordinate only' )
1018#endif
1019      !
1020   END SUBROUTINE dom_vvl_ctl
1021
[13727]1022#endif
1023
[9302]1024   !!======================================================================
1025END MODULE domvvl
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.