/[MITgcm]/MITgcm/model/src/solve_for_pressure.F
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Diff of /MITgcm/model/src/solve_for_pressure.F

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revision 1.72 by jmc, Mon Nov 30 19:20:07 2009 UTC revision 1.73 by jmc, Fri Dec 11 04:31:31 2009 UTC
# Line 55  C     myThid :: Thread number for this i Line 55  C     myThid :: Thread number for this i
55  C     !LOCAL VARIABLES:  C     !LOCAL VARIABLES:
56  C     == Local variables ==  C     == Local variables ==
57        INTEGER i,j,k,bi,bj        INTEGER i,j,k,bi,bj
58          INTEGER ks
59          INTEGER numIters
60        _RL firstResidual,lastResidual        _RL firstResidual,lastResidual
61        _RL tmpFac        _RL tmpFac
62        _RL sumEmP, tileEmP(nSx,nSy)        _RL sumEmP, tileEmP(nSx,nSy)
63        LOGICAL putPmEinXvector        LOGICAL putPmEinXvector
64        INTEGER numIters, ks, ioUnit        INTEGER ioUnit
65        CHARACTER*10 sufx        CHARACTER*10 sufx
66        CHARACTER*(MAX_LEN_MBUF) msgBuf        CHARACTER*(MAX_LEN_MBUF) msgBuf
67  #ifdef ALLOW_NONHYDROSTATIC  #ifdef ALLOW_NONHYDROSTATIC
       INTEGER kp1  
       _RL     wFacKm, wFacKp  
68        LOGICAL zeroPsNH, zeroMeanPnh, oldFreeSurfTerm        LOGICAL zeroPsNH, zeroMeanPnh, oldFreeSurfTerm
       _RL     tmpVar(1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly)  
       _RL     uf(1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly)  
       _RL     vf(1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly)  
69  #else  #else
70        _RL     cg3d_b(1)        _RL     cg3d_b(1)
71  #endif  #endif
# Line 183  C       del_i { Sum_k [ rhoFac.(dr.hFac) Line 180  C       del_i { Sum_k [ rhoFac.(dr.hFac)
180         ENDDO         ENDDO
181        ENDDO        ENDDO
182    
 C--   Add source term arising from w=d/dt (p_s + p_nh)  
183        DO bj=myByLo(myThid),myByHi(myThid)        DO bj=myByLo(myThid),myByHi(myThid)
184         DO bi=myBxLo(myThid),myBxHi(myThid)         DO bi=myBxLo(myThid),myBxHi(myThid)
185  #ifdef ALLOW_NONHYDROSTATIC  #ifdef ALLOW_NONHYDROSTATIC
 C--   Add EmPmR contribution to top level cg3d_b:  
 C      (has been done for cg2d_b ; and addMass was added by CALC_DIV_GHAT)  
         IF ( use3Dsolver .AND.  
      &       useRealFreshWaterFlux.AND.fluidIsWater ) THEN  
           tmpFac = freeSurfFac*mass2rUnit  
           IF (exactConserv)  
      &     tmpFac = freeSurfFac*mass2rUnit*implicDiv2DFlow  
           ks = 1  
           IF ( usingPCoords ) ks = Nr  
           DO j=1,sNy  
            DO i=1,sNx  
             cg3d_b(i,j,ks,bi,bj) = cg3d_b(i,j,ks,bi,bj)  
      &        + tmpFac*_rA(i,j,bi,bj)*EmPmR(i,j,bi,bj)/deltaTMom  
            ENDDO  
           ENDDO  
         ENDIF  
   
186          IF ( oldFreeSurfTerm ) THEN          IF ( oldFreeSurfTerm ) THEN
187    C--   Add source term arising from w=d/dt (p_s + p_nh)
188           DO j=1,sNy           DO j=1,sNy
189            DO i=1,sNx            DO i=1,sNx
190             ks = ksurfC(i,j,bi,bj)             ks = ksurfC(i,j,bi,bj)
# Line 224  C      (has been done for cg2d_b ; and a Line 204  C      (has been done for cg2d_b ; and a
204           ENDDO           ENDDO
205          ELSEIF ( exactConserv ) THEN          ELSEIF ( exactConserv ) THEN
206  #else  #else
207    C--   Add source term arising from w=d/dt (p_s)
208          IF ( exactConserv ) THEN          IF ( exactConserv ) THEN
209  #endif /* ALLOW_NONHYDROSTATIC */  #endif /* ALLOW_NONHYDROSTATIC */
210           DO j=1,sNy           DO j=1,sNy
# Line 376  C--   Transfert the 2D-solution to "etaN Line 357  C--   Transfert the 2D-solution to "etaN
357    
358  C--   Solve for a three-dimensional pressure term (NH or IGW or both ).  C--   Solve for a three-dimensional pressure term (NH or IGW or both ).
359  C     see CG3D.h for the interface to this routine.  C     see CG3D.h for the interface to this routine.
        DO bj=myByLo(myThid),myByHi(myThid)  
         DO bi=myBxLo(myThid),myBxHi(myThid)  
360    
361  C--   Update or Add free-surface contribution to cg3d_b:  C--   Finish updating cg3d_b: 1) Add EmPmR contribution to top level cg3d_b:
362  c        IF ( select_rStar.EQ.0 .AND. exactConserv ) THEN  C                             2) Update or Add free-surface contribution
363           IF ( select_rStar.EQ.0 .AND. .NOT.oldFreeSurfTerm ) THEN  C                             3) increment in horiz velocity due to new cg2d_x
364             tmpFac = 0.  C                             4) add vertical velocity contribution.
365             DO j=1,sNy         CALL PRE_CG3D(
366              DO i=1,sNx       I                oldFreeSurfTerm,
367                ks = ksurfC(i,j,bi,bj)       I                cg2d_x,
368                IF ( ks.LE.Nr ) THEN       U                cg3d_b,
369                 cg3d_b(i,j,ks,bi,bj) = cg3d_b(i,j,ks,bi,bj)       I                myTime, myIter, myThid )
      &                  +freeSurfFac*(etaN(i,j,bi,bj)-etaH(i,j,bi,bj))  
      &                              *_rA(i,j,bi,bj)*deepFac2F(ks)  
      &                              /deltaTMom/deltaTfreesurf  
               ENDIF  
             ENDDO  
            ENDDO  
 #ifdef NONLIN_FRSURF  
          ELSEIF ( select_rStar.NE.0 ) THEN  
            tmpFac = 0.  
            DO j=1,sNy  
             DO i=1,sNx  
               ks = ksurfC(i,j,bi,bj)  
               tmpVar(i,j) = freeSurfFac  
      &                    *( etaN(i,j,bi,bj) - etaH(i,j,bi,bj) )  
      &                    *_rA(i,j,bi,bj)*deepFac2F(ks)  
      &                    /deltaTMom/deltaTfreesurf  
      &                    *recip_Rcol(i,j,bi,bj)  
             ENDDO  
            ENDDO  
            DO k=1,Nr  
             DO j=1,sNy  
              DO i=1,sNx  
               cg3d_b(i,j,k,bi,bj) = cg3d_b(i,j,k,bi,bj)  
      &          + tmpVar(i,j)*drF(k)*h0FacC(i,j,k,bi,bj)  
              ENDDO  
             ENDDO  
            ENDDO  
 #endif /* NONLIN_FRSURF */  
          ELSEIF ( usingZCoords ) THEN  
 C-       Z coordinate: assume surface @ level k=1  
            tmpFac = freeSurfFac*deepFac2F(1)  
          ELSE  
 C-       Other than Z coordinate: no assumption on surface level index  
            tmpFac = 0.  
            DO j=1,sNy  
             DO i=1,sNx  
               ks = ksurfC(i,j,bi,bj)  
               IF ( ks.LE.Nr ) THEN  
                cg3d_b(i,j,ks,bi,bj) = cg3d_b(i,j,ks,bi,bj)  
      &              +freeSurfFac*etaN(i,j,bi,bj)/deltaTfreesurf  
      &                  *_rA(i,j,bi,bj)*deepFac2F(ks)/deltaTmom  
               ENDIF  
             ENDDO  
            ENDDO  
          ENDIF  
   
 C---+----1----+----2----+----3----+----4----+----5----+----6----+----7-|--+----|  
   
 C--   Finish updating cg3d_b: 1) increment in horiz velocity due to new cg2d_x  
 C                             2) add vertical velocity contribution.  
          DO j=1,sNy+1  
           DO i=1,sNx+1  
            uf(i,j) = -_recip_dxC(i,j,bi,bj)  
      &             * implicSurfPress*implicDiv2DFlow  
      &             *(cg2d_x(i,j,bi,bj)-cg2d_x(i-1,j,bi,bj))  
            vf(i,j) = -_recip_dyC(i,j,bi,bj)  
      &             * implicSurfPress*implicDiv2DFlow  
      &             *(cg2d_x(i,j,bi,bj)-cg2d_x(i,j-1,bi,bj))  
           ENDDO  
          ENDDO  
   
 #ifdef ALLOW_OBCS  
          IF (useOBCS) THEN  
           DO i=1,sNx+1  
 C Northern boundary  
            IF (OB_Jn(i,bi,bj).NE.0)  
      &      vf(i,OB_Jn(i,bi,bj)) = 0.  
 C Southern boundary  
            IF (OB_Js(i,bi,bj).NE.0)  
      &      vf(i,OB_Js(i,bi,bj)+1) = 0.  
           ENDDO  
           DO j=1,sNy+1  
 C Eastern boundary  
            IF (OB_Ie(j,bi,bj).NE.0)  
      &      uf(OB_Ie(j,bi,bj),j) = 0.  
 C Western boundary  
            IF (OB_Iw(j,bi,bj).NE.0)  
      &      uf(OB_Iw(j,bi,bj)+1,j) = 0.  
           ENDDO  
          ENDIF  
 #endif /* ALLOW_OBCS */  
   
 C Note: with implicDiv2DFlow < 1, wVel contribution to cg3d_b is similar to  
 C       uVel,vVel contribution to cg2d_b when exactConserv=T, since wVel is  
 C       always recomputed from continuity eq (like eta when exactConserv=T)  
          k=1  
          kp1 = MIN(k+1,Nr)  
          wFacKp = implicDiv2DFlow*deepFac2F(kp1)*rhoFacF(kp1)  
          IF (k.GE.Nr) wFacKp = 0.  
          DO j=1,sNy  
           DO i=1,sNx  
             cg3d_b(i,j,k,bi,bj) = cg3d_b(i,j,k,bi,bj)  
      &       +drF(k)*dyG(i+1,j,bi,bj)*_hFacW(i+1,j,k,bi,bj)*uf(i+1,j)  
      &       -drF(k)*dyG( i ,j,bi,bj)*_hFacW( i ,j,k,bi,bj)*uf( i ,j)  
      &       +drF(k)*dxG(i,j+1,bi,bj)*_hFacS(i,j+1,k,bi,bj)*vf(i,j+1)  
      &       -drF(k)*dxG(i, j ,bi,bj)*_hFacS(i, j ,k,bi,bj)*vf(i, j )  
      &       +( tmpFac*etaN(i,j,bi,bj)/deltaTfreesurf  
      &         -wVel(i,j,kp1,bi,bj)*wFacKp  
      &        )*_rA(i,j,bi,bj)/deltaTmom  
           ENDDO  
          ENDDO  
          DO k=2,Nr  
           kp1 = MIN(k+1,Nr)  
 C-       deepFac & rhoFac cancel with the ones in uf[=del_i(Phi)/dx],vf ;  
 C        both appear in wVel term, but at 2 different levels  
           wFacKm = implicDiv2DFlow*deepFac2F( k )*rhoFacF( k )  
           wFacKp = implicDiv2DFlow*deepFac2F(kp1)*rhoFacF(kp1)  
           IF (k.GE.Nr) wFacKp = 0.  
           DO j=1,sNy  
            DO i=1,sNx  
             cg3d_b(i,j,k,bi,bj) = cg3d_b(i,j,k,bi,bj)  
      &       +drF(k)*dyG(i+1,j,bi,bj)*_hFacW(i+1,j,k,bi,bj)*uf(i+1,j)  
      &       -drF(k)*dyG( i ,j,bi,bj)*_hFacW( i ,j,k,bi,bj)*uf( i ,j)  
      &       +drF(k)*dxG(i,j+1,bi,bj)*_hFacS(i,j+1,k,bi,bj)*vf(i,j+1)  
      &       -drF(k)*dxG(i, j ,bi,bj)*_hFacS(i, j ,k,bi,bj)*vf(i, j )  
      &       +( wVel(i,j, k ,bi,bj)*wFacKm*maskC(i,j,k-1,bi,bj)  
      &         -wVel(i,j,kp1,bi,bj)*wFacKp  
      &        )*_rA(i,j,bi,bj)/deltaTmom  
   
            ENDDO  
           ENDDO  
          ENDDO  
   
 #ifdef ALLOW_OBCS  
          IF (useOBCS) THEN  
           DO k=1,Nr  
            DO i=1,sNx  
 C Northern boundary  
             IF (OB_Jn(i,bi,bj).NE.0)  
      &       cg3d_b(i,OB_Jn(i,bi,bj),k,bi,bj) = 0.  
 C Southern boundary  
             IF (OB_Js(i,bi,bj).NE.0)  
      &       cg3d_b(i,OB_Js(i,bi,bj),k,bi,bj) = 0.  
            ENDDO  
            DO j=1,sNy  
 C Eastern boundary  
             IF (OB_Ie(j,bi,bj).NE.0)  
      &       cg3d_b(OB_Ie(j,bi,bj),j,k,bi,bj) = 0.  
 C Western boundary  
             IF (OB_Iw(j,bi,bj).NE.0)  
      &       cg3d_b(OB_Iw(j,bi,bj),j,k,bi,bj) = 0.  
            ENDDO  
           ENDDO  
          ENDIF  
 #endif /* ALLOW_OBCS */  
 C-    end bi,bj loops  
         ENDDO  
        ENDDO  
370    
371  #ifdef ALLOW_DEBUG  #ifdef ALLOW_DEBUG
372        IF ( debugLevel .GE. debLevB ) THEN         IF ( debugLevel .GE. debLevB ) THEN
373         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,cg3d_b,'cg3d_b (SOLVE_FOR_PRESSURE)',          CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,cg3d_b,'cg3d_b (SOLVE_FOR_PRESSURE)',
374       &                        myThid)       &                         myThid)
       ENDIF  
 #endif  
       IF ( DIFFERENT_MULTIPLE( diagFreq, myTime, deltaTClock) ) THEN  
        WRITE(sufx,'(I10.10)') myIter  
        CALL WRITE_FLD_XYZ_RL( 'cg3d_b.',sufx, cg3d_b, myIter, myThid )  
       ENDIF  
   
       firstResidual=0.  
       lastResidual=0.  
       numIters=cg3dMaxIters  
       CALL TIMER_START('CG3D   [SOLVE_FOR_PRESSURE]',myThid)  
       CALL CG3D(  
      U           cg3d_b,  
      U           phi_nh,  
      O           firstResidual,  
      O           lastResidual,  
      U           numIters,  
      I           myIter, myThid )  
       _EXCH_XYZ_RL( phi_nh, myThid )  
       CALL TIMER_STOP ('CG3D   [SOLVE_FOR_PRESSURE]',myThid)  
   
       IF ( DIFFERENT_MULTIPLE(monitorFreq,myTime,deltaTClock)  
      &   ) THEN  
        IF ( debugLevel .GE. debLevA ) THEN  
         _BEGIN_MASTER( myThid )  
         WRITE(msgBuf,'(A34,1PE24.14)') 'cg3d_init_res =',firstResidual  
         CALL PRINT_MESSAGE(msgBuf,standardMessageUnit,SQUEEZE_RIGHT,1)  
         WRITE(msgBuf,'(A34,I6)') 'cg3d_iters =',numIters  
         CALL PRINT_MESSAGE(msgBuf,standardMessageUnit,SQUEEZE_RIGHT,1)  
         WRITE(msgBuf,'(A34,1PE24.14)') 'cg3d_res =',lastResidual  
         CALL PRINT_MESSAGE(msgBuf,standardMessageUnit,SQUEEZE_RIGHT,1)  
         _END_MASTER( myThid )  
375         ENDIF         ENDIF
376        ENDIF  #endif
   
 C--   Update surface pressure (account for NH-p @ surface level) and NH pressure:  
       IF ( zeroPsNH .OR. zeroMeanPnh ) THEN  
377         IF ( DIFFERENT_MULTIPLE( diagFreq, myTime, deltaTClock) ) THEN         IF ( DIFFERENT_MULTIPLE( diagFreq, myTime, deltaTClock) ) THEN
378          WRITE(sufx,'(I10.10)') myIter          WRITE(sufx,'(I10.10)') myIter
379          CALL WRITE_FLD_XYZ_RL( 'cg3d_x.',sufx, phi_nh, myIter, myThid )          CALL WRITE_FLD_XYZ_RL('cg3d_b.',sufx, cg3d_b, myIter,myThid )
380         ENDIF         ENDIF
        DO bj=myByLo(myThid),myByHi(myThid)  
         DO bi=myBxLo(myThid),myBxHi(myThid)  
381    
382           IF ( zeroPsNH .AND. usingZCoords ) THEN         firstResidual=0.
383  C-       Z coordinate: assume surface @ level k=1         lastResidual=0.
384            DO j=1-OLy,sNy+OLy         numIters=cg3dMaxIters
385             DO i=1-OLx,sNx+OLx         CALL TIMER_START('CG3D   [SOLVE_FOR_PRESSURE]',myThid)
386               tmpVar(i,j) = phi_nh(i,j,1,bi,bj)         CALL CG3D(
387             ENDDO       U            cg3d_b,
388            ENDDO       U            phi_nh,
389           ELSEIF ( zeroPsNH ) THEN       O            firstResidual,
390  C-       Other than Z coordinate: no assumption on surface level index       O            lastResidual,
391            DO j=1-OLy,sNy+OLy       U            numIters,
392             DO i=1-OLx,sNx+OLx       I            myIter, myThid )
393              ks = ksurfC(i,j,bi,bj)         _EXCH_XYZ_RL( phi_nh, myThid )
394              IF ( ks.LE.Nr ) THEN         CALL TIMER_STOP ('CG3D   [SOLVE_FOR_PRESSURE]',myThid)
395               tmpVar(i,j) = phi_nh(i,j,ks,bi,bj)  
396              ELSE         IF ( DIFFERENT_MULTIPLE(monitorFreq,myTime,deltaTClock)
397               tmpVar(i,j) = 0.       &    ) THEN
398              ENDIF          IF ( debugLevel .GE. debLevA ) THEN
399             ENDDO           _BEGIN_MASTER( myThid )
400            ENDDO           WRITE(msgBuf,'(A34,1PE24.14)') 'cg3d_init_res =',firstResidual
401  #ifdef NONLIN_FRSURF           CALL PRINT_MESSAGE(msgBuf,standardMessageUnit,SQUEEZE_RIGHT,1)
402           ELSE           WRITE(msgBuf,'(A34,I6)') 'cg3d_iters =',numIters
403  C        zeroMeanPnh : transfert vertical average of P_NH to EtaN           CALL PRINT_MESSAGE(msgBuf,standardMessageUnit,SQUEEZE_RIGHT,1)
404            DO j=1-OLy,sNy+OLy           WRITE(msgBuf,'(A34,1PE24.14)') 'cg3d_res =',lastResidual
405             DO i=1-OLx,sNx+OLx           CALL PRINT_MESSAGE(msgBuf,standardMessageUnit,SQUEEZE_RIGHT,1)
406               tmpVar(i,j) = 0.           _END_MASTER( myThid )
407             ENDDO          ENDIF
408            ENDDO         ENDIF
           DO k=1,Nr  
            DO j=1-OLy,sNy+OLy  
             DO i=1-OLx,sNx+OLx  
              tmpVar(i,j) = tmpVar(i,j)  
      &         + phi_nh(i,j,k,bi,bj)*drF(k)*h0FacC(i,j,k,bi,bj)  
             ENDDO  
            ENDDO  
           ENDDO  
           DO j=1-OLy,sNy+OLy  
            DO i=1-OLx,sNx+OLx  
              tmpVar(i,j) = tmpVar(i,j)*recip_Rcol(i,j,bi,bj)  
            ENDDO  
           ENDDO  
 #endif /* NONLIN_FRSURF */  
          ENDIF  
          DO k=1,Nr  
           DO j=1-OLy,sNy+OLy  
            DO i=1-OLx,sNx+OLx  
             phi_nh(i,j,k,bi,bj) = ( phi_nh(i,j,k,bi,bj)  
      &                            - tmpVar(i,j)  
      &                            )*maskC(i,j,k,bi,bj)  
            ENDDO  
           ENDDO  
          ENDDO  
          DO j=1-OLy,sNy+OLy  
           DO i=1-OLx,sNx+OLx  
             etaN(i,j,bi,bj) = recip_Bo(i,j,bi,bj)  
      &                      *( cg2d_x(i,j,bi,bj) + tmpVar(i,j) )  
           ENDDO  
          ENDDO  
409    
410          ENDDO  C--   Separate the Hydrostatic Surface Pressure adjusment (=> put it in dPhiNH)
411         ENDDO  C     from the Non-hydrostatic pressure (since cg3d_x contains both contribution)
412        ENDIF         IF ( nonHydrostatic .AND. exactConserv ) THEN
413            IF ( DIFFERENT_MULTIPLE( diagFreq, myTime, deltaTClock) ) THEN
414             WRITE(sufx,'(I10.10)') myIter
415             CALL WRITE_FLD_XYZ_RL('cg3d_x.',sufx, phi_nh, myIter,myThid )
416            ENDIF
417            CALL POST_CG3D(
418         I                  zeroPsNH, zeroMeanPnh,
419         I                  myTime, myIter, myThid )
420           ENDIF
421    
422        ENDIF        ENDIF
423  #endif /* ALLOW_NONHYDROSTATIC */  #endif /* ALLOW_NONHYDROSTATIC */
Legend:
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