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traadv.F90 in NEMO/branches/2021/dev_r14383_PISCES_NEWDEV_PISCO/src/OCE/TRA – NEMO

source: NEMO/branches/2021/dev_r14383_PISCES_NEWDEV_PISCO/src/OCE/TRA/traadv.F90

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dev_PISCO : merge with trunk@15119

  • Property svn:keywords set to Id
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RevLine 
[458]1MODULE traadv
2   !!==============================================================================
3   !!                       ***  MODULE  traadv  ***
[14072]4   !! Ocean active tracers:  advection trend
[458]5   !!==============================================================================
[2528]6   !! History :  2.0  !  2005-11  (G. Madec)  Original code
7   !!            3.3  !  2010-09  (C. Ethe, G. Madec)  merge TRC-TRA + switch from velocity to transport
[5836]8   !!            3.6  !  2011-06  (G. Madec)  Addition of Mixed Layer Eddy parameterisation
[14072]9   !!            3.7  !  2014-05  (G. Madec)  Add 2nd/4th order cases for CEN and FCT schemes
[5836]10   !!             -   !  2014-12  (G. Madec) suppression of cross land advection option
[7646]11   !!            3.6  !  2015-06  (E. Clementi) Addition of Stokes drift in case of wave coupling
[458]12   !!----------------------------------------------------------------------
[503]13
14   !!----------------------------------------------------------------------
[5836]15   !!   tra_adv       : compute ocean tracer advection trend
[9019]16   !!   tra_adv_init  : control the different options of advection scheme
[458]17   !!----------------------------------------------------------------------
[5836]18   USE oce            ! ocean dynamics and active tracers
19   USE dom_oce        ! ocean space and time domain
[15127]20   ! TEMP: [tiling] This change not necessary after all lbc_lnks removed in the nn_hls = 2 case in tra_adv_fct
[14090]21   USE domtile
[5836]22   USE domvvl         ! variable vertical scale factors
[9019]23   USE sbcwave        ! wave module
24   USE sbc_oce        ! surface boundary condition: ocean
[9531]25   USE traadv_cen     ! centered scheme            (tra_adv_cen  routine)
26   USE traadv_fct     ! FCT      scheme            (tra_adv_fct  routine)
27   USE traadv_mus     ! MUSCL    scheme            (tra_adv_mus  routine)
28   USE traadv_ubs     ! UBS      scheme            (tra_adv_ubs  routine)
29   USE traadv_qck     ! QUICKEST scheme            (tra_adv_qck  routine)
30   USE tramle         ! Mixed Layer Eddy transport (tra_mle_trp  routine)
31   USE ldftra         ! Eddy Induced transport     (ldf_eiv_trp  routine)
[5836]32   USE ldfslp         ! Lateral diffusion: slopes of neutral surfaces
[9019]33   USE trd_oce        ! trends: ocean variables
[14072]34   USE trdtra         ! trends manager: tracers
35   USE diaptr         ! Poleward heat transport
[5147]36   !
[5836]37   USE in_out_manager ! I/O manager
38   USE iom            ! I/O module
39   USE prtctl         ! Print control
40   USE lib_mpp        ! MPP library
41   USE timing         ! Timing
42
[458]43   IMPLICIT NONE
44   PRIVATE
45
[9019]46   PUBLIC   tra_adv        ! called by step.F90
47   PUBLIC   tra_adv_init   ! called by nemogcm.F90
[2715]48
[5836]49   !                            !!* Namelist namtra_adv *
[9526]50   LOGICAL ::   ln_traadv_OFF    ! no advection on T and S
[5836]51   LOGICAL ::   ln_traadv_cen    ! centered scheme flag
52   INTEGER ::      nn_cen_h, nn_cen_v   ! =2/4 : horizontal and vertical choices of the order of CEN scheme
53   LOGICAL ::   ln_traadv_fct    ! FCT scheme flag
54   INTEGER ::      nn_fct_h, nn_fct_v   ! =2/4 : horizontal and vertical choices of the order of FCT scheme
55   LOGICAL ::   ln_traadv_mus    ! MUSCL scheme flag
56   LOGICAL ::      ln_mus_ups           ! use upstream scheme in vivcinity of river mouths
57   LOGICAL ::   ln_traadv_ubs    ! UBS scheme flag
58   INTEGER ::      nn_ubs_v             ! =2/4 : vertical choice of the order of UBS scheme
59   LOGICAL ::   ln_traadv_qck    ! QUICKEST scheme flag
[458]60
[15127]61   INTEGER, PUBLIC ::   nadv             ! choice of the type of advection scheme
[9019]62   !                             ! associated indices:
[15127]63   INTEGER, PARAMETER, PUBLIC ::   np_NO_adv  = 0   ! no T-S advection
64   INTEGER, PARAMETER, PUBLIC ::   np_CEN     = 1   ! 2nd/4th order centered scheme
65   INTEGER, PARAMETER, PUBLIC ::   np_FCT     = 2   ! 2nd/4th order Flux Corrected Transport scheme
66   INTEGER, PARAMETER, PUBLIC ::   np_MUS     = 3   ! MUSCL scheme
67   INTEGER, PARAMETER, PUBLIC ::   np_UBS     = 4   ! 3rd order Upstream Biased Scheme
68   INTEGER, PARAMETER, PUBLIC ::   np_QCK     = 5   ! QUICK scheme
[13982]69
70   !! * Substitutions
71#  include "do_loop_substitute.h90"
[13237]72#  include "domzgr_substitute.h90"
[458]73   !!----------------------------------------------------------------------
[9598]74   !! NEMO/OCE 4.0 , NEMO Consortium (2018)
[2528]75   !! $Id$
[10068]76   !! Software governed by the CeCILL license (see ./LICENSE)
[458]77   !!----------------------------------------------------------------------
78CONTAINS
79
[12377]80   SUBROUTINE tra_adv( kt, Kbb, Kmm, pts, Krhs )
[458]81      !!----------------------------------------------------------------------
82      !!                  ***  ROUTINE tra_adv  ***
83      !!
84      !! ** Purpose :   compute the ocean tracer advection trend.
85      !!
[12377]86      !! ** Method  : - Update (uu(:,:,:,Krhs),vv(:,:,:,Krhs)) with the advection term following nadv
[458]87      !!----------------------------------------------------------------------
[12377]88      INTEGER                                  , INTENT(in)    :: kt             ! ocean time-step index
89      INTEGER                                  , INTENT(in)    :: Kbb, Kmm, Krhs ! time level indices
90      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk,jpts,jpt), INTENT(inout) :: pts            ! active tracers and RHS of tracer equation
[2528]91      !
[13982]92      INTEGER ::   ji, jj, jk   ! dummy loop index
[15127]93      ! TEMP: [tiling] This change not necessary and can be A2D(nn_hls) after all lbc_lnks removed in the nn_hls = 2 case in tra_adv_fct
[13982]94      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE, SAVE :: zuu, zvv, zww   ! 3D workspace
95      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE :: ztrdt, ztrds
[15127]96      ! TEMP: [tiling] This change not necessary after all lbc_lnks removed in the nn_hls = 2 case in tra_adv_fct
[13982]97      LOGICAL :: lskip
[458]98      !!----------------------------------------------------------------------
[2715]99      !
[9019]100      IF( ln_timing )   CALL timing_start('tra_adv')
[3294]101      !
[13982]102      lskip = .FALSE.
103
[15127]104      ! TEMP: [tiling] These changes not necessary after all lbc_lnks removed in the nn_hls = 2 case in tra_adv_fct
105      IF( .NOT. l_istiled .OR. ntile == 1 )  THEN                       ! Do only on the first tile
[13982]106         ALLOCATE( zuu(jpi,jpj,jpk), zvv(jpi,jpj,jpk), zww(jpi,jpj,jpk) )
[7646]107      ENDIF
[13982]108
[15127]109      ! TEMP: [tiling] These changes not necessary after all lbc_lnks removed in the nn_hls = 2 case in tra_adv_fct
110      IF( ln_tile .AND. nadv == np_FCT )  THEN
111         IF( ntile == 1 ) THEN
112            CALL dom_tile_stop( ldhold=.TRUE. )
113         ELSE
114            lskip = .TRUE.
[13982]115         ENDIF
[4292]116      ENDIF
[13982]117      IF( .NOT. lskip ) THEN
118         !                                         !==  effective transport  ==!
119         IF( ln_wave .AND. ln_sdw )  THEN
[15127]120            DO_3D_OVR( nn_hls, nn_hls-1, nn_hls, nn_hls-1, 1, jpkm1 )
[13982]121               zuu(ji,jj,jk) = e2u  (ji,jj) * e3u(ji,jj,jk,Kmm) * ( uu(ji,jj,jk,Kmm) + usd(ji,jj,jk) )
122               zvv(ji,jj,jk) = e1v  (ji,jj) * e3v(ji,jj,jk,Kmm) * ( vv(ji,jj,jk,Kmm) + vsd(ji,jj,jk) )
[15127]123            END_3D
124            DO_3D_OVR( nn_hls-1, nn_hls-1, nn_hls-1, nn_hls-1, 1, jpkm1 )
[13982]125               zww(ji,jj,jk) = e1e2t(ji,jj)                     * ( ww(ji,jj,jk)     + wsd(ji,jj,jk) )
126            END_3D
127         ELSE
[15127]128            DO_3D_OVR( nn_hls, nn_hls-1, nn_hls, nn_hls-1, 1, jpkm1 )
[13982]129               zuu(ji,jj,jk) = e2u  (ji,jj) * e3u(ji,jj,jk,Kmm) * uu(ji,jj,jk,Kmm)               ! eulerian transport only
130               zvv(ji,jj,jk) = e1v  (ji,jj) * e3v(ji,jj,jk,Kmm) * vv(ji,jj,jk,Kmm)
[15127]131            END_3D
132            DO_3D_OVR( nn_hls-1, nn_hls-1, nn_hls-1, nn_hls-1, 1, jpkm1 )
[13982]133               zww(ji,jj,jk) = e1e2t(ji,jj)                     * ww(ji,jj,jk)
134            END_3D
135         ENDIF
136         !
137         IF( ln_vvl_ztilde .OR. ln_vvl_layer ) THEN                                ! add z-tilde and/or vvl corrections
[15127]138            DO_3D_OVR( nn_hls, nn_hls-1, nn_hls, nn_hls-1, 1, jpkm1 )
[13982]139               zuu(ji,jj,jk) = zuu(ji,jj,jk) + un_td(ji,jj,jk)
140               zvv(ji,jj,jk) = zvv(ji,jj,jk) + vn_td(ji,jj,jk)
141            END_3D
142         ENDIF
143         !
[15127]144         DO_2D_OVR( nn_hls, nn_hls-1, nn_hls, nn_hls-1 )
[13982]145            zuu(ji,jj,jpk) = 0._wp                                                      ! no transport trough the bottom
146            zvv(ji,jj,jpk) = 0._wp
147            zww(ji,jj,jpk) = 0._wp
148         END_2D
149         !
150         IF( ln_ldfeiv .AND. .NOT. ln_traldf_triad )   &
[15127]151            &              CALL ldf_eiv_trp( kt, nit000, zuu, zvv, zww, 'TRA', Kmm, Krhs )   ! add the eiv transport (if necessary)
[13982]152         !
[15127]153         IF( ln_mle    )   CALL tra_mle_trp( kt, nit000, zuu, zvv, zww, 'TRA', Kmm       )   ! add the mle transport (if necessary)
[13982]154         !
[15127]155         ! TEMP: [tiling] This change not necessary after all lbc_lnks removed in the nn_hls = 2 case in tra_adv_fct
156         IF( .NOT. l_istiled .OR. ntile == nijtile )  THEN                ! Do only on the last tile
[13982]157            CALL iom_put( "uocetr_eff", zuu )                                        ! output effective transport
158            CALL iom_put( "vocetr_eff", zvv )
159            CALL iom_put( "wocetr_eff", zww )
160         ENDIF
161         !
[15127]162!!gm ???
163         ! TEMP: [tiling] This copy-in not necessary after all lbc_lnks removed in the nn_hls = 2 case in tra_adv_fct
[13982]164         CALL dia_ptr( kt, Kmm, zvv(A2D(nn_hls),:) )                                    ! diagnose the effective MSF
[15127]165!!gm ???
[13982]166         !
[12377]167
[13982]168         IF( l_trdtra )   THEN                    !* Save ta and sa trends
169            ALLOCATE( ztrdt(jpi,jpj,jpk), ztrds(jpi,jpj,jpk) )
170            ztrdt(:,:,:) = pts(:,:,:,jp_tem,Krhs)
171            ztrds(:,:,:) = pts(:,:,:,jp_sal,Krhs)
172         ENDIF
173         !
174         SELECT CASE ( nadv )                      !==  compute advection trend and add it to general trend  ==!
175         !
176         CASE ( np_CEN )                                 ! Centered scheme : 2nd / 4th order
[15127]177            CALL tra_adv_cen    ( kt, nit000, 'TRA',      zuu, zvv, zww, Kmm, pts, jpts, Krhs, nn_cen_h, nn_cen_v      )
[13982]178         CASE ( np_FCT )                                 ! FCT scheme      : 2nd / 4th order
[15127]179               CALL tra_adv_fct ( kt, nit000, 'TRA', rDt, zuu, zvv, zww, Kbb, Kmm, pts, jpts, Krhs, nn_fct_h, nn_fct_v )
[13982]180         CASE ( np_MUS )                                 ! MUSCL
[15127]181                CALL tra_adv_mus( kt, nit000, 'TRA', rDt, zuu, zvv, zww, Kbb, Kmm, pts, jpts, Krhs, ln_mus_ups         )
[13982]182         CASE ( np_UBS )                                 ! UBS
[15127]183            CALL tra_adv_ubs    ( kt, nit000, 'TRA', rDt, zuu, zvv, zww, Kbb, Kmm, pts, jpts, Krhs, nn_ubs_v           )
[13982]184         CASE ( np_QCK )                                 ! QUICKEST
[15127]185            CALL tra_adv_qck    ( kt, nit000, 'TRA', rDt, zuu, zvv, zww, Kbb, Kmm, pts, jpts, Krhs                     )
[13982]186         !
187         END SELECT
188         !
189         IF( l_trdtra )   THEN                      ! save the advective trends for further diagnostics
190            DO jk = 1, jpkm1
191               ztrdt(:,:,jk) = pts(:,:,jk,jp_tem,Krhs) - ztrdt(:,:,jk)
192               ztrds(:,:,jk) = pts(:,:,jk,jp_sal,Krhs) - ztrds(:,:,jk)
193            END DO
194            CALL trd_tra( kt, Kmm, Krhs, 'TRA', jp_tem, jptra_totad, ztrdt )
195            CALL trd_tra( kt, Kmm, Krhs, 'TRA', jp_sal, jptra_totad, ztrds )
196            DEALLOCATE( ztrdt, ztrds )
197         ENDIF
198
[15127]199         ! TEMP: [tiling] This change not necessary after all lbc_lnks removed in the nn_hls = 2 case in tra_adv_fct
200         IF( ln_tile .AND. .NOT. l_istiled ) CALL dom_tile_start( ldhold=.TRUE. )
[7646]201      ENDIF
202      !                                              ! print mean trends (used for debugging)
[13982]203      IF(sn_cfctl%l_prtctl)   CALL prt_ctl( tab3d_1=pts(:,:,:,jp_tem,Krhs), clinfo1=' adv  - Ta: ', mask1=tmask, &
[12377]204         &                                  tab3d_2=pts(:,:,:,jp_sal,Krhs), clinfo2=       ' Sa: ', mask2=tmask, clinfo3='tra' )
[13982]205
[15127]206      ! TEMP: [tiling] This change not necessary after all lbc_lnks removed in the nn_hls = 2 case in tra_adv_fct
207      IF( .NOT. l_istiled .OR. ntile == nijtile )  THEN                ! Do only for the full domain
[13982]208         DEALLOCATE( zuu, zvv, zww )
209      ENDIF
[503]210      !
[9019]211      IF( ln_timing )   CALL timing_stop( 'tra_adv' )
[2715]212      !
[458]213   END SUBROUTINE tra_adv
214
215
[2528]216   SUBROUTINE tra_adv_init
[458]217      !!---------------------------------------------------------------------
[2528]218      !!                  ***  ROUTINE tra_adv_init  ***
[14072]219      !!
220      !! ** Purpose :   Control the consistency between namelist options for
[503]221      !!              tracer advection schemes and set nadv
[458]222      !!----------------------------------------------------------------------
[5836]223      INTEGER ::   ioptio, ios   ! Local integers
224      !
[9526]225      NAMELIST/namtra_adv/ ln_traadv_OFF,                        &   ! No advection
[9019]226         &                 ln_traadv_cen , nn_cen_h, nn_cen_v,   &   ! CEN
227         &                 ln_traadv_fct , nn_fct_h, nn_fct_v,   &   ! FCT
228         &                 ln_traadv_mus , ln_mus_ups,           &   ! MUSCL
229         &                 ln_traadv_ubs ,           nn_ubs_v,   &   ! UBS
230         &                 ln_traadv_qck                             ! QCK
[458]231      !!----------------------------------------------------------------------
[5836]232      !
233      !                                !==  Namelist  ==!
[4147]234      READ  ( numnam_ref, namtra_adv, IOSTAT = ios, ERR = 901)
[11536]235901   IF( ios /= 0 )   CALL ctl_nam ( ios , 'namtra_adv in reference namelist' )
[5836]236      !
[4147]237      READ  ( numnam_cfg, namtra_adv, IOSTAT = ios, ERR = 902 )
[11536]238902   IF( ios >  0 )   CALL ctl_nam ( ios , 'namtra_adv in configuration namelist' )
[6140]239      IF(lwm) WRITE( numond, namtra_adv )
240      !
[5836]241      IF(lwp) THEN                           ! Namelist print
[458]242         WRITE(numout,*)
[2528]243         WRITE(numout,*) 'tra_adv_init : choice/control of the tracer advection scheme'
[9019]244         WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~~'
[1601]245         WRITE(numout,*) '   Namelist namtra_adv : chose a advection scheme for tracers'
[9526]246         WRITE(numout,*) '      No advection on T & S                     ln_traadv_OFF = ', ln_traadv_OFF
[5836]247         WRITE(numout,*) '      centered scheme                           ln_traadv_cen = ', ln_traadv_cen
248         WRITE(numout,*) '            horizontal 2nd/4th order               nn_cen_h   = ', nn_fct_h
249         WRITE(numout,*) '            vertical   2nd/4th order               nn_cen_v   = ', nn_fct_v
250         WRITE(numout,*) '      Flux Corrected Transport scheme           ln_traadv_fct = ', ln_traadv_fct
251         WRITE(numout,*) '            horizontal 2nd/4th order               nn_fct_h   = ', nn_fct_h
252         WRITE(numout,*) '            vertical   2nd/4th order               nn_fct_v   = ', nn_fct_v
253         WRITE(numout,*) '      MUSCL scheme                              ln_traadv_mus = ', ln_traadv_mus
254         WRITE(numout,*) '            + upstream scheme near river mouths    ln_mus_ups = ', ln_mus_ups
255         WRITE(numout,*) '      UBS scheme                                ln_traadv_ubs = ', ln_traadv_ubs
256         WRITE(numout,*) '            vertical   2nd/4th order               nn_ubs_v   = ', nn_ubs_v
257         WRITE(numout,*) '      QUICKEST scheme                           ln_traadv_qck = ', ln_traadv_qck
[2528]258      ENDIF
[6140]259      !
[9019]260      !                                !==  Parameter control & set nadv ==!
[14072]261      ioptio = 0
[9526]262      IF( ln_traadv_OFF ) THEN   ;   ioptio = ioptio + 1   ;   nadv = np_NO_adv   ;   ENDIF
263      IF( ln_traadv_cen ) THEN   ;   ioptio = ioptio + 1   ;   nadv = np_CEN      ;   ENDIF
264      IF( ln_traadv_fct ) THEN   ;   ioptio = ioptio + 1   ;   nadv = np_FCT      ;   ENDIF
265      IF( ln_traadv_mus ) THEN   ;   ioptio = ioptio + 1   ;   nadv = np_MUS      ;   ENDIF
266      IF( ln_traadv_ubs ) THEN   ;   ioptio = ioptio + 1   ;   nadv = np_UBS      ;   ENDIF
267      IF( ln_traadv_qck ) THEN   ;   ioptio = ioptio + 1   ;   nadv = np_QCK      ;   ENDIF
[5836]268      !
[9019]269      IF( ioptio /= 1 )   CALL ctl_stop( 'tra_adv_init: Choose ONE advection option in namelist namtra_adv' )
[5836]270      !
271      IF( ln_traadv_cen .AND. ( nn_cen_h /= 2 .AND. nn_cen_h /= 4 )   &          ! Centered
272                        .AND. ( nn_cen_v /= 2 .AND. nn_cen_v /= 4 )   ) THEN
273        CALL ctl_stop( 'tra_adv_init: CEN scheme, choose 2nd or 4th order' )
274      ENDIF
275      IF( ln_traadv_fct .AND. ( nn_fct_h /= 2 .AND. nn_fct_h /= 4 )   &          ! FCT
276                        .AND. ( nn_fct_v /= 2 .AND. nn_fct_v /= 4 )   ) THEN
277        CALL ctl_stop( 'tra_adv_init: FCT scheme, choose 2nd or 4th order' )
278      ENDIF
[15127]279      ! TEMP: [tiling] This change not necessary after all lbc_lnks removed in the nn_hls = 2 case in tra_adv_fct
280      IF( ln_traadv_fct .AND. ln_tile ) THEN
281         CALL ctl_warn( 'tra_adv_init: FCT scheme does not yet work with tiling' )
282      ENDIF
[5836]283      IF( ln_traadv_ubs .AND. ( nn_ubs_v /= 2 .AND. nn_ubs_v /= 4 )   ) THEN     ! UBS
284        CALL ctl_stop( 'tra_adv_init: UBS scheme, choose 2nd or 4th order' )
285      ENDIF
286      IF( ln_traadv_ubs .AND. nn_ubs_v == 4 ) THEN
287         CALL ctl_warn( 'tra_adv_init: UBS scheme, only 2nd FCT scheme available on the vertical. It will be used' )
288      ENDIF
289      IF( ln_isfcav ) THEN                                                       ! ice-shelf cavities
[6140]290         IF(  ln_traadv_cen .AND. nn_cen_v == 4    .OR.   &                            ! NO 4th order with ISF
291            & ln_traadv_fct .AND. nn_fct_v == 4   )   CALL ctl_stop( 'tra_adv_init: 4th order COMPACT scheme not allowed with ISF' )
[5836]292      ENDIF
293      !
[14072]294      !                                !==  Print the choice  ==!
[9019]295      IF(lwp) THEN
[503]296         WRITE(numout,*)
[6140]297         SELECT CASE ( nadv )
[9190]298         CASE( np_NO_adv  )   ;   WRITE(numout,*) '   ==>>>   NO T-S advection'
299         CASE( np_CEN     )   ;   WRITE(numout,*) '   ==>>>   CEN      scheme is used. Horizontal order: ', nn_cen_h,   &
300            &                                                                        ' Vertical   order: ', nn_cen_v
301         CASE( np_FCT     )   ;   WRITE(numout,*) '   ==>>>   FCT      scheme is used. Horizontal order: ', nn_fct_h,   &
302            &                                                                        ' Vertical   order: ', nn_fct_v
303         CASE( np_MUS     )   ;   WRITE(numout,*) '   ==>>>   MUSCL    scheme is used'
304         CASE( np_UBS     )   ;   WRITE(numout,*) '   ==>>>   UBS      scheme is used'
305         CASE( np_QCK     )   ;   WRITE(numout,*) '   ==>>>   QUICKEST scheme is used'
[6140]306         END SELECT
[458]307      ENDIF
[503]308      !
[9531]309      CALL tra_mle_init            !== initialisation of the Mixed Layer Eddy parametrisation (MLE)  ==!
[4245]310      !
[2528]311   END SUBROUTINE tra_adv_init
[458]312
313  !!======================================================================
314END MODULE traadv
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.