source: NEMO/branches/2018/dev_r10164_HPC09_ESIWACE_PREP_MERGE/src/OCE/USR/usrdef_sbc.F90 @ 10170

Last change on this file since 10170 was 10170, checked in by smasson, 2 years ago

dev_r10164_HPC09_ESIWACE_PREP_MERGE: action 2a: add report calls of lbc_lnk, see #2133

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 11.9 KB
Line 
1MODULE usrdef_sbc
2   !!======================================================================
3   !!                     ***  MODULE  usrdef_sbc  ***
4   !!
5   !!                     ===  GYRE configuration  ===
6   !!
7   !! User defined :   surface forcing of a user configuration
8   !!======================================================================
9   !! History :  4.0   ! 2016-03  (S. Flavoni, G. Madec)  user defined interface
10   !!----------------------------------------------------------------------
11
12   !!----------------------------------------------------------------------
13   !!   usrdef_sbc    : user defined surface bounday conditions in GYRE case
14   !!----------------------------------------------------------------------
15   USE oce            ! ocean dynamics and tracers
16   USE dom_oce        ! ocean space and time domain
17   USE sbc_oce        ! Surface boundary condition: ocean fields
18   USE phycst         ! physical constants
19   !
20   USE in_out_manager ! I/O manager
21   USE lib_mpp        ! distribued memory computing library
22   USE lbclnk         ! ocean lateral boundary conditions (or mpp link)
23   USE lib_fortran    !
24
25   IMPLICIT NONE
26   PRIVATE
27
28   PUBLIC   usrdef_sbc_oce       ! routine called in sbcmod module
29   PUBLIC   usrdef_sbc_ice_tau   ! routine called by icestp.F90 for ice dynamics
30   PUBLIC   usrdef_sbc_ice_flx   ! routine called by icestp.F90 for ice thermo
31
32   !! * Substitutions
33#  include "vectopt_loop_substitute.h90"
34   !!----------------------------------------------------------------------
35   !! NEMO/OCE 4.0 , NEMO Consortium (2018)
36   !! $Id$
37   !! Software governed by the CeCILL license (see ./LICENSE)
38   !!----------------------------------------------------------------------
39CONTAINS
40
41   SUBROUTINE usrdef_sbc_oce( kt )
42      !!---------------------------------------------------------------------
43      !!                    ***  ROUTINE usrdef_sbc  ***
44      !!             
45      !! ** Purpose :   provide at each time-step the GYRE surface boundary
46      !!              condition, i.e. the momentum, heat and freshwater fluxes.
47      !!
48      !! ** Method  :   analytical seasonal cycle for GYRE configuration.
49      !!                CAUTION : never mask the surface stress field !
50      !!
51      !! ** Action  : - set the ocean surface boundary condition, i.e.   
52      !!                   utau, vtau, taum, wndm, qns, qsr, emp, sfx
53      !!
54      !! Reference : Hazeleger, W., and S. Drijfhout, JPO, 30, 677-695, 2000.
55      !!----------------------------------------------------------------------
56      INTEGER, INTENT(in) ::   kt   ! ocean time step
57      !!
58      INTEGER  ::   ji, jj                 ! dummy loop indices
59      INTEGER  ::   zyear0                 ! initial year
60      INTEGER  ::   zmonth0                ! initial month
61      INTEGER  ::   zday0                  ! initial day
62      INTEGER  ::   zday_year0             ! initial day since january 1st
63      REAL(wp) ::   ztau     , ztau_sais   ! wind intensity and of the seasonal cycle
64      REAL(wp) ::   ztime                  ! time in hour
65      REAL(wp) ::   ztimemax , ztimemin    ! 21th June, and 21th decem. if date0 = 1st january
66      REAL(wp) ::   ztimemax1, ztimemin1   ! 21th June, and 21th decem. if date0 = 1st january
67      REAL(wp) ::   ztimemax2, ztimemin2   ! 21th June, and 21th decem. if date0 = 1st january
68      REAL(wp) ::   ztaun                  ! intensity
69      REAL(wp) ::   zemp_s, zemp_n, zemp_sais, ztstar
70      REAL(wp) ::   zcos_sais1, zcos_sais2, ztrp, zconv, t_star
71      REAL(wp) ::   zsumemp, zsurf
72      REAL(wp) ::   zrhoa  = 1.22         ! Air density kg/m3
73      REAL(wp) ::   zcdrag = 1.5e-3       ! drag coefficient
74      REAL(wp) ::   ztx, zty, zmod, zcoef ! temporary variables
75      REAL(wp) ::   zyydd                 ! number of days in one year
76      !!---------------------------------------------------------------------
77      zyydd = REAL(nyear_len(1),wp)
78
79      ! ---------------------------- !
80      !  heat and freshwater fluxes  !
81      ! ---------------------------- !
82      !same temperature, E-P as in HAZELEGER 2000
83
84      zyear0     =   ndate0 / 10000                             ! initial year
85      zmonth0    = ( ndate0 - zyear0 * 10000 ) / 100            ! initial month
86      zday0      =   ndate0 - zyear0 * 10000 - zmonth0 * 100    ! initial day betwen 1 and 30
87      zday_year0 = ( zmonth0 - 1 ) * 30.+zday0                  ! initial day betwen 1 and 360
88
89      ! current day (in hours) since january the 1st of the current year
90      ztime = REAL( kt ) * rdt / (rmmss * rhhmm)   &       !  total incrementation (in hours)
91         &      - (nyear  - 1) * rjjhh * zyydd             !  minus years since beginning of experiment (in hours)
92
93      ztimemax1 = ((5.*30.)+21.)* 24.                      ! 21th june     at 24h in hours
94      ztimemin1 = ztimemax1 + rjjhh * zyydd / 2            ! 21th december        in hours
95      ztimemax2 = ((6.*30.)+21.)* 24.                      ! 21th july     at 24h in hours
96      ztimemin2 = ztimemax2 - rjjhh * zyydd / 2            ! 21th january         in hours
97      !                                                    ! NB: rjjhh * zyydd / 4 = one seasonal cycle in hours
98
99      ! amplitudes
100      zemp_S    = 0.7       ! intensity of COS in the South
101      zemp_N    = 0.8       ! intensity of COS in the North
102      zemp_sais = 0.1
103      zTstar    = 28.3      ! intemsity from 28.3 a -5 deg
104
105      ! 1/2 period between 21th June and 21th December and between 21th July and 21th January
106      zcos_sais1 = COS( (ztime - ztimemax1) / (ztimemin1 - ztimemax1) * rpi ) 
107      zcos_sais2 = COS( (ztime - ztimemax2) / (ztimemax2 - ztimemin2) * rpi )
108
109      ztrp= - 40.e0        ! retroaction term on heat fluxes (W/m2/K)
110      zconv = 3.16e-5      ! convertion factor: 1 m/yr => 3.16e-5 mm/s
111      DO jj = 1, jpj
112         DO ji = 1, jpi
113            ! domain from 15 deg to 50 deg between 27 and 28  degC at 15N, -3
114            ! and 13 degC at 50N 53.5 + or - 11 = 1/4 period :
115            ! 64.5 in summer, 42.5 in winter
116            t_star = zTstar * ( 1. + 1. / 50. * zcos_sais2 )                &
117               &                    * COS( rpi * (gphit(ji,jj) - 5.)               &
118               &                    / ( 53.5 * ( 1 + 11 / 53.5 * zcos_sais2 ) * 2.) )
119            ! 23.5 deg : tropics
120            qsr (ji,jj) =  230 * COS( 3.1415 * ( gphit(ji,jj) - 23.5 * zcos_sais1 ) / ( 0.9 * 180 ) )
121            qns (ji,jj) = ztrp * ( tsb(ji,jj,1,jp_tem) - t_star ) - qsr(ji,jj)
122            IF( gphit(ji,jj) >= 14.845 .AND. 37.2 >= gphit(ji,jj) ) THEN    ! zero at 37.8 deg, max at 24.6 deg
123               emp  (ji,jj) =   zemp_S * zconv   &
124                  &         * SIN( rpi / 2 * (gphit(ji,jj) - 37.2) / (24.6 - 37.2) )  &
125                  &         * ( 1 - zemp_sais / zemp_S * zcos_sais1)
126            ELSE
127               emp (ji,jj) =  - zemp_N * zconv   &
128                  &         * SIN( rpi / 2 * (gphit(ji,jj) - 37.2) / (46.8 - 37.2) )  &
129                  &         * ( 1 - zemp_sais / zemp_N * zcos_sais1 )
130            ENDIF
131         END DO
132      END DO
133
134      zsumemp = GLOB_SUM( emp  (:,:)   ) 
135      zsurf   = GLOB_SUM( tmask(:,:,1) ) 
136      zsumemp = zsumemp / zsurf         ! Default GYRE configuration
137
138      ! freshwater (mass flux) and update of qns with heat content of emp
139      emp (:,:) = emp(:,:) - zsumemp * tmask(:,:,1)        ! freshwater flux (=0 in domain average)
140      sfx (:,:) = 0.0_wp                                   ! no salt flux
141      qns (:,:) = qns(:,:) - emp(:,:) * sst_m(:,:) * rcp   ! evap and precip are at SST
142
143
144      ! ---------------------------- !
145      !       momentum fluxes        !
146      ! ---------------------------- !
147      ! same wind as in Wico
148      !test date0 : ndate0 = 010203
149      zyear0  =   ndate0 / 10000
150      zmonth0 = ( ndate0 - zyear0 * 10000 ) / 100
151      zday0   =   ndate0 - zyear0 * 10000 - zmonth0 * 100
152      !Calculates nday_year, day since january 1st
153      zday_year0 = (zmonth0-1)*30.+zday0
154
155      !accumulates days of previous months of this year
156      ! day (in hours) since january the 1st
157      ztime = FLOAT( kt ) * rdt / (rmmss * rhhmm)  &  ! incrementation in hour
158         &     - (nyear - 1) * rjjhh * zyydd          !  - nber of hours the precedent years
159      ztimemax = ((5.*30.)+21.)* 24.               ! 21th june     in hours
160      ztimemin = ztimemax + rjjhh * zyydd / 2      ! 21th december in hours
161      !                                            ! NB: rjjhh * zyydd / 4 = 1 seasonal cycle in hours
162
163      ! mean intensity at 0.105 ; srqt(2) because projected with 45deg angle
164      ztau = 0.105 / SQRT( 2. )
165      ! seasonal oscillation intensity
166      ztau_sais = 0.015
167      ztaun = ztau - ztau_sais * COS( (ztime - ztimemax) / (ztimemin - ztimemax) * rpi )
168      DO jj = 1, jpj
169         DO ji = 1, jpi
170           ! domain from 15deg to 50deg and 1/2 period along 14deg
171           ! so 5/4 of half period with seasonal cycle
172           utau(ji,jj) = - ztaun * SIN( rpi * (gphiu(ji,jj) - 15.) / (29.-15.) )
173           vtau(ji,jj) =   ztaun * SIN( rpi * (gphiv(ji,jj) - 15.) / (29.-15.) )
174         END DO
175      END DO
176
177      ! module of wind stress and wind speed at T-point
178      zcoef = 1. / ( zrhoa * zcdrag ) 
179      DO jj = 2, jpjm1
180         DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vect. opt.
181            ztx = utau(ji-1,jj  ) + utau(ji,jj) 
182            zty = vtau(ji  ,jj-1) + vtau(ji,jj) 
183            zmod = 0.5 * SQRT( ztx * ztx + zty * zty )
184            taum(ji,jj) = zmod
185            wndm(ji,jj) = SQRT( zmod * zcoef )
186         END DO
187      END DO
188      CALL lbc_lnk_multi( 'usrdef_sbc', taum(:,:), 'T', 1. , wndm(:,:), 'T', 1. )
189
190      ! ---------------------------------- !
191      !  control print at first time-step  !
192      ! ---------------------------------- !
193      IF( kt == nit000 .AND. lwp ) THEN
194         WRITE(numout,*)
195         WRITE(numout,*)'usrdef_sbc_oce : analytical surface fluxes for GYRE configuration'               
196         WRITE(numout,*)'~~~~~~~~~~~ ' 
197         WRITE(numout,*)'           nyear      = ', nyear
198         WRITE(numout,*)'           nmonth     = ', nmonth
199         WRITE(numout,*)'           nday       = ', nday
200         WRITE(numout,*)'           nday_year  = ', nday_year
201         WRITE(numout,*)'           ztime      = ', ztime
202         WRITE(numout,*)'           ztimemax   = ', ztimemax
203         WRITE(numout,*)'           ztimemin   = ', ztimemin
204         WRITE(numout,*)'           ztimemax1  = ', ztimemax1
205         WRITE(numout,*)'           ztimemin1  = ', ztimemin1
206         WRITE(numout,*)'           ztimemax2  = ', ztimemax2
207         WRITE(numout,*)'           ztimemin2  = ', ztimemin2
208         WRITE(numout,*)'           zyear0     = ', zyear0
209         WRITE(numout,*)'           zmonth0    = ', zmonth0
210         WRITE(numout,*)'           zday0      = ', zday0
211         WRITE(numout,*)'           zday_year0 = ', zday_year0
212         WRITE(numout,*)'           zyydd      = ', zyydd
213         WRITE(numout,*)'           zemp_S     = ', zemp_S
214         WRITE(numout,*)'           zemp_N     = ', zemp_N
215         WRITE(numout,*)'           zemp_sais  = ', zemp_sais
216         WRITE(numout,*)'           zTstar     = ', zTstar
217         WRITE(numout,*)'           zsumemp    = ', zsumemp
218         WRITE(numout,*)'           zsurf      = ', zsurf
219         WRITE(numout,*)'           ztrp       = ', ztrp
220         WRITE(numout,*)'           zconv      = ', zconv
221         WRITE(numout,*)'           ndastp     = ', ndastp
222         WRITE(numout,*)'           adatrj     = ', adatrj
223      ENDIF
224      !
225   END SUBROUTINE usrdef_sbc_oce
226
227
228   SUBROUTINE usrdef_sbc_ice_tau( kt )
229      INTEGER, INTENT(in) ::   kt   ! ocean time step
230   END SUBROUTINE usrdef_sbc_ice_tau
231
232
233   SUBROUTINE usrdef_sbc_ice_flx( kt, phs, phi )
234      INTEGER, INTENT(in) ::   kt   ! ocean time step
235      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(in)  ::   phs    ! snow thickness
236      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(in)  ::   phi    ! ice thickness
237   END SUBROUTINE usrdef_sbc_ice_flx
238
239   !!======================================================================
240END MODULE usrdef_sbc
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.