Changeset 4211


Ignore:
Timestamp:
Sep 2, 2019 2:09:37 PM (23 months ago)
Author:
raasch
Message:

ocean mixed layer test case modified; can now be used as a basis to reproduce the Noh et.al. (2004) results

Location:
palm/trunk/TESTS/cases/oceanml
Files:
1 deleted
2 edited

Legend:

Unmodified
Added
Removed
  • palm/trunk/TESTS/cases/oceanml/INPUT/oceanml_p3d

    r4002 r4211  
    22!-- INITIALIZATION PARAMETER NAMELIST
    33!   Documentation: https://palm.muk.uni-hannover.de/trac/wiki/doc/app/inipar
     4!-------------------------------------------------------------------------------
     5!   This is a setup for generating an ocean mixed layer including the effects
     6!   of Stokes drift (Langmuir circulation) and wave breaking, based on the
     7!   case described in Noh, Y., H.S. Min and S. Raasch (2004): Large-eddy
     8!   simulation of the ocean mixed layer: The effects of wave breaking and
     9!   Langmuir circulation. J. Phys. Oceanogr., 34, 720-735.
    410!-------------------------------------------------------------------------------
    511&initialization_parameters
     
    713!-- grid parameters
    814!-------------------------------------------------------------------------------
    9     nx                         = 63, ! Number of gridboxes in x-direction (nx+1)
    10     ny                         = 63, ! Number of gridboxes in y-direction (ny+1)
    11     nz                         = 64, ! Number of gridboxes in z-direction (nz)
     15    nx                      = 63,  ! Number of gridboxes in x-direction (nx+1)
     16                                   ! For Noh et al. change to nx = 239
     17    ny                      = 63,  ! Number of gridboxes in y-direction (ny+1)
     18                                   ! For Noh et al. change to nx = 239
     19    nz                      = 64,  ! Number of gridboxes in z-direction (nz)
    1220
    13     dx                         = 1.25, ! Size of single gridbox in x-direction
    14     dy                         = 1.25, ! Size of single gridbox in y-direction
    15     dz                         = 1.25, ! Size of single gridbox in z-direction
     21    dx                      = 1.25, ! Size of single gridbox in x-direction
     22    dy                      = 1.25, ! Size of single gridbox in y-direction
     23    dz                      = 1.25, ! Size of single gridbox in z-direction
    1624!
    1725!-- initialization
    1826!-------------------------------------------------------------------------------
    19     initializing_actions       = 'set_constant_profiles', ! initial conditions
     27    initializing_actions    = 'set_constant_profiles', ! initial conditions
    2028
    21     latitude                   = 55.6,
     29    latitude                = 55.0,  ! corresponds to a Coriolis parameter
     30                                     ! f = 1.2**-4 s-1
    2231
    23     ug_surface                 = 0.0, ! u-comp of geostrophic wind at surface
    24     vg_surface                 = 0.0, ! v-comp of geostrophic wind at surface
     32    ug_surface              = 0.0,   ! u-comp of geostrophic flow at surface
     33    vg_surface              = 0.0,   ! v-comp of geostrophic flow at surface
    2534
    26     pt_surface                 = 300.0, ! initial surface potential temp
     35    pt_surface              = 300.0, ! initial surface potential temp
    2736!
    2837!-- boundary conditions
    2938!-------------------------------------------------------------------------------
    30     bc_uv_b                    = 'neumann',
    31     bc_uv_t                    = 'neumann',
    32     bc_pt_b                    = 'neumann',
    33     bc_pt_t                    = 'neumann',
    34     bc_p_b                     = 'neumann',
    35     bc_p_t                     = 'neumann',
    36     bc_s_b                     = 'initial_gradient',
    37     bc_s_t                     = 'neumann',
     39    bc_uv_b                 = 'neumann',
     40    bc_uv_t                 = 'neumann',
     41    bc_pt_b                 = 'neumann',
     42    bc_pt_t                 = 'neumann',
     43    bc_p_b                  = 'neumann',
     44    bc_p_t                  = 'neumann',
    3845
    39     use_top_fluxes             = .T.,
    40     use_surface_fluxes         = .F.,
    41     constant_flux_layer        = .F.,
     46    use_top_fluxes          = .T.,
     47    use_surface_fluxes      = .F.,
     48    constant_flux_layer     = .F.,
    4249
    43     top_momentumflux_u         = -0.0001,
    44     top_momentumflux_v         = 0.0,
     50    top_momentumflux_u      = -0.0001,    ! corresponds to u* = 0.01 m/s
     51    top_momentumflux_v      = 0.0,
    4552
    46     top_heatflux               = 0.0,
     53    top_heatflux            = 1.02e-4,    ! gives weak cooling at ocean
     54                                          ! surface to initiate buoyancy driven
     55                                          ! turbulence,
     56                                          ! see surface_cooling_spinup_time
     57                                          ! below
    4758!
    4859!-- numerics
    4960!-------------------------------------------------------------------------------
    50     fft_method                 = 'temperton-algorithm',   ! build-in fft method
     61    fft_method              = 'temperton-algorithm',   ! build-in fft method
    5162
    52     momentum_advec             = 'pw-scheme', ! use Piacsek and Williams scheme
    53     scalar_advec               = 'pw-scheme', ! use Piacsek and Williams scheme
     63    momentum_advec          = 'ws-scheme',  ! attention: Noh et al. used the
     64                                            ! Piascek-Williams advection scheme
     65    scalar_advec            = 'ws-scheme',  ! attention: Noh et al. used the
     66                                            ! Piascek-Williams advection scheme
    5467
    5568/ ! end of initialization parameter namelist
     
    6376!-- run steering
    6477!-------------------------------------------------------------------------------
    65     end_time                   = 300.0, ! simulation time of the 3D model
     78    end_time                =   120.0, ! simulation time of the 3D model
     79                                       ! For Noh et al. change to  28800.0 s
    6680
    67     create_disturbances        = .TRUE.,  ! randomly perturbate horiz. velocity
    68     dt_disturb                 = 60.0,    ! interval for random perturbations
    69     disturbance_energy_limit   = 1.0e-4,  ! upper limit for perturbation energy
    70     disturbance_amplitude      = 0.25e-1, ! maximum perturbation amplitude
     81    create_disturbances     = .TRUE.,  ! randomly perturbate horiz. velocity
     82                                       ! at beginning of the run
     83    disturbance_amplitude   = 0.25e-3, ! maximum perturbation amplitude
     84
    7185!
    7286!-- data output
    7387!-------------------------------------------------------------------------------
    74     dt_run_control             = 0.0,    ! output interval for run control
     88    netcdf_data_format = 2,            ! output in NetCDF3 64bit offset format
    7589
    76     data_output_pr             = 'e',
    77                                  'e*',
    78                                  '#theta',
     90    dt_run_control          = 0.0,     ! output interval for run control
     91
     92! remove the following line to create output of time series
     93    dt_dots                 = 100000.0,
     94
     95    dt_dopr                 = 120.0,   ! For Noh et al. change to 1800.0
     96
     97    averaging_interval_pr   = 120.0,   ! For Noh et al. change to 600.0
     98    dt_averaging_input_pr   = 10.0
     99    data_output_pr          = 'e', 'e*', '#theta',
     100                              'prho', 'u', 'v', 'w', 'km', 'kh', 'l',
     101                              'u*2', 'v*2', 'w*2', 'theta*2', 'w*3',
     102                              'wu', 'w*u*', 'w"u"',
     103                              'wv', 'w*v*', 'w"v"',
     104                              'w*e*', 'w*p*',
     105                              'w*u*u*:dz', 'w*p*:dz', 'w"e:dz',
     106
     107! uncomment following lines to create some of the output that is shown in
     108! the Noh et al. paper
     109!    dt_data_output          = 3600.0,
     110!    data_output             = 'w', 'theta',
    79111
    80112/ ! end of runtime parameter namelist
     113
    81114
    82115!-------------------------------------------------------------------------------
     
    85118!-------------------------------------------------------------------------------
    86119&ocean_parameters
    87 !
    88 !-- top boundary condition for salinity
     120
     121    stokes_waveheight          = 1.0      ! results in a turbulent Langmuir
     122                                          ! number La = 0.45
     123    stokes_wavelength          = 40.0,    ! results in a turbulent Langmuir
     124                                          ! number La = 0.45
     125    wave_breaking              = .F.,     ! The implemented parameterization is
     126                                          ! designed for a vertical grid spacing
     127                                          ! of dz = 1.25m and time steps of
     128                                          ! about 4 s. It will probably fail for
     129                                          ! other setups.
     130                                          ! Attention:
     131                                          ! For Noh et al. switch to .T.
     132    surface_cooling_spinup_time = 900.0,  ! add a surface cooling only at start
     133                                          ! in order to initiate turbulence
     134
     135    salinity                   = .TRUE.,  ! salinity switched on just for
     136                                          ! testing the salinity code
     137                                          ! remove this and the following two
     138                                          ! parameters for simulating the
     139                                          ! Noh et al. case
    89140    bc_sa_t                    = 'neumann',
    90 
    91 !   zero salinityflux at ocean surface
    92     top_salinityflux           = 0.0,
     141    top_salinityflux           = 0.0,     ! zero salinityflux at ocean surface
    93142
    94143/ ! end of ocean parameters
     144
    95145  ! WARNING: do not remove this blank line from the end of this file
  • palm/trunk/TESTS/cases/oceanml/MONITORING/oceanml_rc

    r4002 r4211  
    11
    22 ******************************    --------------------------------------------
    3  * PALM 6.0  Rev: 3527M       *    ocean - run without 1D - prerun
     3 * PALM 6.0  Rev: 4071        *    ocean - run without 1D - prerun
    44 ******************************    --------------------------------------------
    55
    6  Date:               2018-11-15    Run:       test_oceanml__intel_default__4   
    7  Time:                 21:36:07    Run-No.:   00
    8  Run on host:        intel_defa
     6 Date:               2019-09-02    Run:       oceanml                          
     7 Time:                 15:36:39    Run-No.:   00
     8 Run on host:           default
    99 Number of PEs:               4    Processor grid (x,y): (   2,   2) calculated
    1010 ------------------------------------------------------------------------------
     
    1717 --> Solve perturbation pressure via FFT using temperton-algorithm routines
    1818     perturbation pressure is calculated at every Runge-Kutta step
    19  --> Momentum advection via Piascek-Williams-Scheme (Form C3) or Upstream
    20  --> Scalar advection via Piascek-Williams-Scheme (Form C3) or Upstream
     19 --> Momentum advection via Wicker-Skamarock-Scheme 5th order
     20 --> Scalar advection via Wicker-Skamarock-Scheme 5th order
    2121 --> Loop optimization method: cache
    2222 --> Time differencing scheme: runge-kutta-3       
     
    2929 Timestep:             variable     maximum value: 20.000 s    CFL-factor: 0.90
    3030 Start time:              0.000 s
    31  End time:              300.000 s
     31 End time:              120.000 s
    3232
    3333
     
    6767
    6868
    69  Ocean settings:
    70  ------------------------------------------
    71 
    72 
    73 
    7469 Boundary conditions:
    7570 -------------------
     
    9388       Predefined constant momentumflux:  u: -0.000100 m**2/s**2
    9489                                          v:  0.000000 m**2/s**2
    95        Predefined constant heatflux:    0.000000 K m/s
     90       Predefined constant heatflux:    0.000102 K m/s
    9691       Predefined constant salinityflux:    0.000000 psu m/s
    9792
     
    131126
    132127
    133     1D-Profiles:
    134        Output format: netCDF 64bit offset                     
    135 
    136 
    137        Profile: e, e*, theta,                                               
    138        Output every             ******** s
    139        Time averaged over           0.00 s
    140        Averaging input every        0.00 s
    141 
    142128    Time series:
    143129       Output format: netCDF 64bit offset                     
    144130
    145        Output every                 0.00 s
     131       Output every             ******** s
    146132
    147133 ------------------------------------------------------------------------------
     
    151137 -------------------
    152138
    153     Geograph. latitude  :   latitude  = 55.6 degr
     139    Geograph. latitude  :   latitude  = 55.0 degr
    154140    Geograph. longitude :   longitude =  0.0 degr
    155141    Angular velocity    :   omega  = 0.729E-04 rad/s
    156     Coriolis parameter  :   f      =  0.000120 1/s
    157                             f*     =  0.000082 1/s
     142    Coriolis parameter  :   f      =  0.000119 1/s
     143                            f*     =  0.000084 1/s
    158144
    159145    Day of the year at model start :   day_init      =     172
     
    179165 -----------------------------
    180166
    181     Disturbance impulse (u,v) every :    60.00 s
    182     Disturbance amplitude           :     0.03 m/s
     167    Disturbance impulse (u,v) every :   ****** s
     168    Disturbance amplitude           :     0.00 m/s
    183169    Lower disturbance level         :   -28.12 m (GP   42)
    184170    Upper disturbance level         :    -4.38 m (GP   61)
    185     Disturbances cease as soon as the disturbance energy exceeds 0.000 m**2/s**2
     171    Disturbances cease as soon as the disturbance energy exceeds 0.010 m**2/s**2
    186172    Random number generator used    : random-parallel
    187173
    188174
    189175
    190  *** no user-defined variables found
    191 
     176 *** dynamic module disabled
     177
     178
     179
     180 Ocean settings:
     181 ------------------------------------------
     182
     183    --> Craik-Leibovich vortex force and Stokes drift switched on
     184        waveheight:  1.0 m   wavelength:   40.0 m
     185    --> surface heat flux is switched off after    900.0 s
    192186 ------------------------------------------------------------------------------
    193187
     
    199193RUN  ITER. HH:MM:SS.SS    DT(E)     UMAX     VMAX     WMAX     U*    W*      THETA*     Z_I     ENERG.   DISTENERG    DIVOLD     DIVNEW     UMAX(KJI)    VMAX(KJI)    WMAX(KJI)   ADVECX   ADVECY   MGCYC
    200194---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
    201   0      0 00:00:00.00  20.0000A   0.0228D  0.0228D  0.0124  0.000  0.00   0.000E+00      0.  0.122E-04  0.122E-04  0.270E-02  0.387E-12   53   1   6   58  26  28   47   9   8    0.000    0.000       0
    202   0      1 00:00:20.00  20.0000A   0.0233  -0.0219  -0.0126  0.000  0.00   0.000E+00      0.  0.123E-04  0.122E-04  0.442E-04  0.609E-14   53   1   6   60  21  57   47  45  36    0.000    0.000       0
    203   0      2 00:00:40.00  20.0000A   0.0234  -0.0224  -0.0131  0.000  0.00   0.000E+00      0.  0.123E-04  0.122E-04  0.441E-04  0.607E-14   53   1   6   57  54  38   47  45  36    0.000    0.000       0
    204   0      3 00:01:00.00  20.0000A  -0.0340D  0.0331D -0.0184  0.000  0.00   0.000E+00      0.  0.248E-04  0.244E-04  0.271E-02  0.388E-12   60  53  41   58  27  28   50  31  19    0.000    0.000       0
    205   0      4 00:01:20.00  20.0000A  -0.0329   0.0325  -0.0188  0.000  0.00   0.000E+00      0.  0.249E-04  0.242E-04  0.885E-04  0.122E-13   60  53  41   58  27  28   50  31  19    0.000    0.000       0
    206   0      5 00:01:40.00  20.0000A   0.0315  -0.0323  -0.0188  0.000  0.00   0.000E+00      0.  0.250E-04  0.240E-04  0.879E-04  0.121E-13   49  55  35   57   1  26   50  31  19    0.000    0.000       0
    207   0      6 00:02:00.00  20.0000A   0.0435D -0.0470D -0.0219  0.000  0.00   0.000E+00      0.  0.375E-04  0.360E-04  0.272E-02  0.390E-12   56  24  27   57   0  26   54  50  12    0.000    0.000       0
    208   0      7 00:02:20.00  20.0000A   0.0445  -0.0456  -0.0217  0.000  0.00   0.000E+00      0.  0.374E-04  0.354E-04  0.129E-03  0.177E-13   56  24  28   57   0  26   47  26  27    0.000    0.000       0
    209   0      8 00:02:40.00  20.0000A   0.0473   0.0449  -0.0218  0.000  0.00   0.000E+00      0.  0.372E-04  0.346E-04  0.127E-03  0.174E-13   56  24  28   53  53  45   47  26  27    0.000    0.000       0
    210   0      9 00:03:00.00  20.0000A   0.0528D -0.0504D -0.0250  0.000  0.00   0.000E+00      0.  0.495E-04  0.463E-04  0.271E-02  0.388E-12   56  24  28   43  11  40   56  43  19    0.000    0.000       0
    211   0     10 00:03:20.00  20.0000A   0.0542   0.0496  -0.0253  0.000  0.00   0.000E+00      0.  0.489E-04  0.449E-04  0.165E-03  0.223E-13   60  48   2   57   8  30   56  43  19    0.000    0.000       0
    212   0     11 00:03:40.00  20.0000A   0.0528  -0.0523  -0.0253  0.000  0.00   0.000E+00      0.  0.481E-04  0.433E-04  0.160E-03  0.215E-13   60  48   3   43  10  40   55  51  57    0.000    0.000       0
    213   0     12 00:04:00.00  19.6000A   0.0504D -0.0575D -0.0298  0.000  0.00   0.000E+00      0.  0.595E-04  0.539E-04  0.273E-02  0.393E-12   43  42  39   57  27  20   58  20  59    0.000    0.000       0
    214   0     13 00:04:19.60  19.9000A   0.0544  -0.0566  -0.0284  0.000  0.00   0.000E+00      0.  0.581E-04  0.515E-04  0.186E-03  0.249E-13   43  42  39   57  26  20   58  20  59    0.000    0.000       0
    215   0     14 00:04:39.50  19.7000A   0.0520  -0.0572  -0.0274  0.000  0.00   0.000E+00      0.  0.565E-04  0.489E-04  0.181E-03  0.241E-13   43  42  39   57  26  20   57  20  59    0.000    0.000       0
    216   0     15 00:04:59.19  20.0000A  -0.0511  -0.0511  -0.0284  0.000  0.00   0.000E+00      0.  0.549E-04  0.462E-04  0.171E-03  0.226E-13   53  33   8   59  60  21   54  50  57    0.000    0.000       0
    217   0     16 00:05:19.19  19.9000A   0.0559D -0.0566D -0.0341  0.000  0.00   0.000E+00      0.  0.655E-04  0.556E-04  0.272E-02  0.391E-12   58  23  33   48   9   0   54  50  57    0.000    0.000       0
     195  0      0 00:00:00.00  20.0000A   0.0002D  0.0002D  0.0001  0.000  0.00   0.000E+00      0.  0.122E-08  0.122E-08  0.270E-04  0.387E-14   53   1   6   58  26  28   47   9   8    0.000    0.000       0
     196  0      1 00:00:20.00  20.0000A   0.0016  -0.0002   0.0001  0.000  0.00   0.000E+00      0.  0.401E-07  0.122E-08  0.380E-06  0.423E-16   65  55  48   60  21  57   47   9   8    0.000    0.000       0
     197  0      2 00:00:40.00  20.0000A   0.0032  -0.0002   0.0001  0.000  0.00   0.000E+00      0.  0.156E-06  0.122E-08  0.380E-06  0.422E-16   65  56  48   61  22  63   47   9   8    0.000    0.000       0
     198  0      3 00:01:00.00  20.0000A   0.0048  -0.0003   0.0001  0.000  0.00   0.000E+00      0.  0.347E-06  0.122E-08  0.380E-06  0.421E-16   65  56  48   64  54  31   47   9   8    0.000    0.000       0
     199  0      4 00:01:20.00  20.0000A   0.0063  -0.0004   0.0001  0.000  0.00   0.000E+00      0.  0.611E-06  0.122E-08  0.380E-06  0.419E-16   65  55  49   64  54  31   47   9   8    0.000    0.000       0
     200  0      5 00:01:40.00  20.0000A   0.0079  -0.0005   0.0001  0.000  0.00   0.000E+00      0.  0.945E-06  0.122E-08  0.381E-06  0.417E-16   64  55  50   65  54  31   58  16  15    0.000    0.000       0
     201  0      6 00:02:00.00  20.0000A   0.0094  -0.0007   0.0001  0.000  0.00   0.000E+00      0.  0.135E-05  0.122E-08  0.381E-06  0.415E-16   65  55  50   64  63  26   58  16  15    0.000    0.000       0
Note: See TracChangeset for help on using the changeset viewer.