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sbcmod.F90 in NEMO/branches/2019/UKMO_MERGE_2019/src/OCE/SBC – NEMO

source: NEMO/branches/2019/UKMO_MERGE_2019/src/OCE/SBC/sbcmod.F90 @ 12068

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2019/UKMO_MERGE_2019 : Merging in changes from ENHANCE-02_ISF_nemo.

  • Property svn:keywords set to Id
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RevLine 
[888]1MODULE sbcmod
2   !!======================================================================
3   !!                       ***  MODULE  sbcmod  ***
4   !! Surface module :  provide to the ocean its surface boundary condition
5   !!======================================================================
[2528]6   !! History :  3.0  ! 2006-07  (G. Madec)  Original code
7   !!            3.1  ! 2008-08  (S. Masson, A. Caubel, E. Maisonnave, G. Madec) coupled interface
8   !!            3.3  ! 2010-04  (M. Leclair, G. Madec)  Forcing averaged over 2 time steps
9   !!            3.3  ! 2010-10  (S. Masson)  add diurnal cycle
10   !!            3.3  ! 2010-09  (D. Storkey) add ice boundary conditions (BDY)
11   !!             -   ! 2010-11  (G. Madec) ice-ocean stress always computed at each ocean time-step
12   !!             -   ! 2010-10  (J. Chanut, C. Bricaud, G. Madec)  add the surface pressure forcing
[3294]13   !!            3.4  ! 2011-11  (C. Harris) CICE added as an option
[3625]14   !!            3.5  ! 2012-11  (A. Coward, G. Madec) Rethink of heat, mass and salt surface fluxes
[7646]15   !!            3.6  ! 2014-11  (P. Mathiot, C. Harris) add ice shelves melting
16   !!            4.0  ! 2016-06  (L. Brodeau) new general bulk formulation
[888]17   !!----------------------------------------------------------------------
18
19   !!----------------------------------------------------------------------
[6140]20   !!   sbc_init      : read namsbc namelist
21   !!   sbc           : surface ocean momentum, heat and freshwater boundary conditions
[7646]22   !!   sbc_final     : Finalize CICE ice model (if used)
[888]23   !!----------------------------------------------------------------------
[6140]24   USE oce            ! ocean dynamics and tracers
25   USE dom_oce        ! ocean space and time domain
26   USE phycst         ! physical constants
27   USE sbc_oce        ! Surface boundary condition: ocean fields
28   USE trc_oce        ! shared ocean-passive tracers variables
29   USE sbc_ice        ! Surface boundary condition: ice fields
30   USE sbcdcy         ! surface boundary condition: diurnal cycle
31   USE sbcssm         ! surface boundary condition: sea-surface mean variables
32   USE sbcflx         ! surface boundary condition: flux formulation
[7646]33   USE sbcblk         ! surface boundary condition: bulk formulation
[6140]34   USE sbcice_if      ! surface boundary condition: ice-if sea-ice model
[9570]35#if defined key_si3
[9656]36   USE icestp         ! surface boundary condition: SI3 sea-ice model
[9019]37#endif
[9656]38   USE sbcice_cice    ! surface boundary condition: CICE sea-ice model
[7646]39   USE sbccpl         ! surface boundary condition: coupled formulation
[6140]40   USE cpl_oasis3     ! OASIS routines for coupling
41   USE sbcssr         ! surface boundary condition: sea surface restoring
42   USE sbcrnf         ! surface boundary condition: runoffs
[8524]43   USE sbcapr         ! surface boundary condition: atmo pressure
[6140]44   USE sbcfwb         ! surface boundary condition: freshwater budget
45   USE icbstp         ! Icebergs
[9940]46   USE icb_oce  , ONLY : ln_passive_mode      ! iceberg interaction mode
[6140]47   USE traqsr         ! active tracers: light penetration
48   USE sbcwave        ! Wave module
[7646]49   USE bdy_oce   , ONLY: ln_bdy
50   USE usrdef_sbc     ! user defined: surface boundary condition
[9161]51   USE closea         ! closed sea
[6140]52   !
53   USE prtctl         ! Print control                    (prt_ctl routine)
54   USE iom            ! IOM library
55   USE in_out_manager ! I/O manager
56   USE lib_mpp        ! MPP library
57   USE timing         ! Timing
[10499]58   USE wet_dry
[10989]59   USE diu_bulk, ONLY:   ln_diurnal_only   ! diurnal SST diagnostic
[888]60
61   IMPLICIT NONE
62   PRIVATE
63
64   PUBLIC   sbc        ! routine called by step.F90
[1725]65   PUBLIC   sbc_init   ! routine called by opa.F90
[7646]66
[888]67   INTEGER ::   nsbc   ! type of surface boundary condition (deduced from namsbc informations)
[7646]68
[888]69   !!----------------------------------------------------------------------
[10068]70   !! NEMO/OCE 4.0 , NEMO Consortium (2018)
[1146]71   !! $Id$
[10068]72   !! Software governed by the CeCILL license (see ./LICENSE)
[888]73   !!----------------------------------------------------------------------
74CONTAINS
75
[10998]76   SUBROUTINE sbc_init( Kbb, Kmm, Kaa )
[888]77      !!---------------------------------------------------------------------
78      !!                    ***  ROUTINE sbc_init ***
79      !!
80      !! ** Purpose :   Initialisation of the ocean surface boundary computation
81      !!
82      !! ** Method  :   Read the namsbc namelist and set derived parameters
[3607]83      !!                Call init routines for all other SBC modules that have one
[888]84      !!
85      !! ** Action  : - read namsbc parameters
86      !!              - nsbc: type of sbc
87      !!----------------------------------------------------------------------
[10998]88      INTEGER, INTENT(in) ::   Kbb, Kmm, Kaa         ! ocean time level indices
[7646]89      INTEGER ::   ios, icpt                         ! local integer
90      LOGICAL ::   ll_purecpl, ll_opa, ll_not_nemo   ! local logical
[1037]91      !!
[12068]92      NAMELIST/namsbc/ nn_fsbc  ,                                                  &
93         &             ln_usr   , ln_flx     , ln_blk       ,                      &
94         &             ln_cpl   , ln_mixcpl  , nn_components,                      &
95         &             nn_ice   , ln_ice_embd,                                     &
96         &             ln_traqsr, ln_dm2dc   ,                                     &
97         &             ln_rnf   , nn_fwb     , ln_ssr   , ln_apr_dyn,              &
98         &             ln_wave  , ln_cdgw    , ln_sdw   , ln_tauwoc , ln_stcor,    &
99         &             ln_tauw  , nn_lsm     , nn_sdrift
[1037]100      !!----------------------------------------------------------------------
[6140]101      !
[888]102      IF(lwp) THEN
103         WRITE(numout,*)
104         WRITE(numout,*) 'sbc_init : surface boundary condition setting'
105         WRITE(numout,*) '~~~~~~~~ '
106      ENDIF
[6140]107      !
[7646]108      !                       !**  read Surface Module namelist
109      REWIND( numnam_ref )          !* Namelist namsbc in reference namelist : Surface boundary
[4147]110      READ  ( numnam_ref, namsbc, IOSTAT = ios, ERR = 901)
[11822]111901   IF( ios /= 0 )   CALL ctl_nam ( ios , 'namsbc in reference namelist' )
[7646]112      REWIND( numnam_cfg )          !* Namelist namsbc in configuration namelist : Parameters of the run
[4147]113      READ  ( numnam_cfg, namsbc, IOSTAT = ios, ERR = 902 )
[11822]114902   IF( ios >  0 )   CALL ctl_nam ( ios , 'namsbc in configuration namelist' )
[6140]115      IF(lwm) WRITE( numond, namsbc )
116      !
[10425]117#if defined key_mpp_mpi
118      ncom_fsbc = nn_fsbc    ! make nn_fsbc available for lib_mpp
119#endif
[7646]120      !                             !* overwrite namelist parameter using CPP key information
121#if defined key_agrif
122      IF( Agrif_Root() ) THEN                ! AGRIF zoom (cf r1242: possibility to run without ice in fine grid)
[9654]123         IF( lk_si3  )   nn_ice      = 2
[9019]124         IF( lk_cice )   nn_ice      = 3
[1242]125      ENDIF
[7646]126#else
[9654]127      IF( lk_si3  )   nn_ice      = 2
[9019]128      IF( lk_cice )   nn_ice      = 3
[7646]129#endif
130      !
131      IF(lwp) THEN                  !* Control print
132         WRITE(numout,*) '   Namelist namsbc (partly overwritten with CPP key setting)'
133         WRITE(numout,*) '      frequency update of sbc (and ice)             nn_fsbc       = ', nn_fsbc
134         WRITE(numout,*) '      Type of air-sea fluxes : '
135         WRITE(numout,*) '         user defined formulation                   ln_usr        = ', ln_usr
136         WRITE(numout,*) '         flux         formulation                   ln_flx        = ', ln_flx
137         WRITE(numout,*) '         bulk         formulation                   ln_blk        = ', ln_blk
138         WRITE(numout,*) '      Type of coupling (Ocean/Ice/Atmosphere) : '
139         WRITE(numout,*) '         ocean-atmosphere coupled formulation       ln_cpl        = ', ln_cpl
140         WRITE(numout,*) '         mixed forced-coupled     formulation       ln_mixcpl     = ', ln_mixcpl
141!!gm  lk_oasis is controlled by key_oasis3  ===>>>  It shoud be removed from the namelist
142         WRITE(numout,*) '         OASIS coupling (with atm or sas)           lk_oasis      = ', lk_oasis
143         WRITE(numout,*) '         components of your executable              nn_components = ', nn_components
144         WRITE(numout,*) '      Sea-ice : '
145         WRITE(numout,*) '         ice management in the sbc (=0/1/2/3)       nn_ice        = ', nn_ice
[9019]146         WRITE(numout,*) '         ice embedded into ocean                    ln_ice_embd   = ', ln_ice_embd
[7646]147         WRITE(numout,*) '      Misc. options of sbc : '
148         WRITE(numout,*) '         Light penetration in temperature Eq.       ln_traqsr     = ', ln_traqsr
149         WRITE(numout,*) '            daily mean to diurnal cycle qsr            ln_dm2dc   = ', ln_dm2dc
150         WRITE(numout,*) '         Sea Surface Restoring on SST and/or SSS    ln_ssr        = ', ln_ssr
151         WRITE(numout,*) '         FreshWater Budget control  (=0/1/2)        nn_fwb        = ', nn_fwb
152         WRITE(numout,*) '         Patm gradient added in ocean & ice Eqs.    ln_apr_dyn    = ', ln_apr_dyn
153         WRITE(numout,*) '         runoff / runoff mouths                     ln_rnf        = ', ln_rnf
154         WRITE(numout,*) '         nb of iterations if land-sea-mask applied  nn_lsm        = ', nn_lsm
155         WRITE(numout,*) '         surface wave                               ln_wave       = ', ln_wave
156         WRITE(numout,*) '               Stokes drift corr. to vert. velocity ln_sdw        = ', ln_sdw
[9023]157         WRITE(numout,*) '                  vertical parametrization          nn_sdrift     = ', nn_sdrift
[9169]158         WRITE(numout,*) '               wave modified ocean stress           ln_tauwoc     = ', ln_tauwoc
[9023]159         WRITE(numout,*) '               wave modified ocean stress component ln_tauw       = ', ln_tauw
[7646]160         WRITE(numout,*) '               Stokes coriolis term                 ln_stcor      = ', ln_stcor
[10190]161         WRITE(numout,*) '               neutral drag coefficient (CORE,NCAR) ln_cdgw       = ', ln_cdgw
[888]162      ENDIF
[6140]163      !
[10190]164      IF( .NOT.ln_wave ) THEN
165         ln_sdw = .false. ; ln_cdgw = .false. ; ln_tauwoc = .false. ; ln_tauw = .false. ; ln_stcor = .false.
166      ENDIF
[9023]167      IF( ln_sdw ) THEN
[9115]168         IF( .NOT.(nn_sdrift==jp_breivik_2014 .OR. nn_sdrift==jp_li_2017 .OR. nn_sdrift==jp_peakfr) ) &
[9023]169            CALL ctl_stop( 'The chosen nn_sdrift for Stokes drift vertical velocity must be 0, 1, or 2' )
170      ENDIF
[9115]171      ll_st_bv2014  = ( nn_sdrift==jp_breivik_2014 )
172      ll_st_li2017  = ( nn_sdrift==jp_li_2017 )
173      ll_st_bv_li   = ( ll_st_bv2014 .OR. ll_st_li2017 )
174      ll_st_peakfr  = ( nn_sdrift==jp_peakfr )
[9033]175      IF( ln_tauwoc .AND. ln_tauw ) &
[9023]176         CALL ctl_stop( 'More than one method for modifying the ocean stress has been selected ', &
[9033]177                                  '(ln_tauwoc=.true. and ln_tauw=.true.)' )
178      IF( ln_tauwoc ) &
179         CALL ctl_warn( 'You are subtracting the wave stress to the ocean (ln_tauwoc=.true.)' )
[9023]180      IF( ln_tauw ) &
181         CALL ctl_warn( 'The wave modified ocean stress components are used (ln_tauw=.true.) ', &
182                              'This will override any other specification of the ocean stress' )
183      !
[7646]184      IF( .NOT.ln_usr ) THEN     ! the model calendar needs some specificities (except in user defined case)
185         IF( MOD( rday , rdt ) /= 0. )   CALL ctl_stop( 'the time step must devide the number of second of in a day' )
186         IF( MOD( rday , 2.  ) /= 0. )   CALL ctl_stop( 'the number of second of in a day must be an even number'    )
187         IF( MOD( rdt  , 2.  ) /= 0. )   CALL ctl_stop( 'the time step (in second) must be an even number'           )
[888]188      ENDIF
[7646]189      !                       !**  check option consistency
[4161]190      !
[7646]191      IF(lwp) WRITE(numout,*)       !* Single / Multi - executable (NEMO / OPA+SAS)
192      SELECT CASE( nn_components )
193      CASE( jp_iam_nemo )
[9190]194         IF(lwp) WRITE(numout,*) '   ==>>>   NEMO configured as a single executable (i.e. including both OPA and Surface module)'
[7646]195      CASE( jp_iam_opa  )
[9190]196         IF(lwp) WRITE(numout,*) '   ==>>>   Multi executable configuration. Here, OPA component'
[7646]197         IF( .NOT.lk_oasis )   CALL ctl_stop( 'sbc_init : OPA-SAS coupled via OASIS, but key_oasis3 disabled' )
198         IF( ln_cpl        )   CALL ctl_stop( 'sbc_init : OPA-SAS coupled via OASIS, but ln_cpl = T in OPA'   )
199         IF( ln_mixcpl     )   CALL ctl_stop( 'sbc_init : OPA-SAS coupled via OASIS, but ln_mixcpl = T in OPA' )
200      CASE( jp_iam_sas  )
[9190]201         IF(lwp) WRITE(numout,*) '   ==>>>   Multi executable configuration. Here, SAS component'
[7646]202         IF( .NOT.lk_oasis )   CALL ctl_stop( 'sbc_init : OPA-SAS coupled via OASIS, but key_oasis3 disabled' )
203         IF( ln_mixcpl     )   CALL ctl_stop( 'sbc_init : OPA-SAS coupled via OASIS, but ln_mixcpl = T in OPA' )
204      CASE DEFAULT
205         CALL ctl_stop( 'sbc_init : unsupported value for nn_components' )
206      END SELECT
207      !                             !* coupled options
208      IF( ln_cpl ) THEN
209         IF( .NOT. lk_oasis )   CALL ctl_stop( 'sbc_init : coupled mode with an atmosphere model (ln_cpl=T)',   &
210            &                                  '           required to defined key_oasis3' )
211      ENDIF
212      IF( ln_mixcpl ) THEN
213         IF( .NOT. lk_oasis )   CALL ctl_stop( 'sbc_init : mixed forced-coupled mode (ln_mixcpl=T) ',   &
214            &                                  '           required to defined key_oasis3' )
215         IF( .NOT.ln_cpl    )   CALL ctl_stop( 'sbc_init : mixed forced-coupled mode (ln_mixcpl=T) requires ln_cpl = T' )
216         IF( nn_components /= jp_iam_nemo )    &
217            &                   CALL ctl_stop( 'sbc_init : the mixed forced-coupled mode (ln_mixcpl=T) ',   &
218            &                                   '          not yet working with sas-opa coupling via oasis' )
219      ENDIF
220      !                             !* sea-ice
221      SELECT CASE( nn_ice )
222      CASE( 0 )                        !- no ice in the domain
223      CASE( 1 )                        !- Ice-cover climatology ("Ice-if" model) 
[9656]224      CASE( 2 )                        !- SI3  ice model
[9019]225      CASE( 3 )                        !- CICE ice model
[7646]226         IF( .NOT.( ln_blk .OR. ln_cpl ) )   CALL ctl_stop( 'sbc_init : CICE sea-ice model requires ln_blk or ln_cpl = T' )
227         IF( lk_agrif                    )   CALL ctl_stop( 'sbc_init : CICE sea-ice model not currently available with AGRIF' ) 
228      CASE DEFAULT                     !- not supported
229      END SELECT
[10927]230      IF( ln_diurnal .AND. .NOT. ln_blk  )   CALL ctl_stop( "sbc_init: diurnal flux processing only implemented for bulk forcing" )
[7646]231      !
232      !                       !**  allocate and set required variables
233      !
234      !                             !* allocate sbc arrays
[5836]235      IF( sbc_oce_alloc() /= 0 )   CALL ctl_stop( 'sbc_init : unable to allocate sbc_oce arrays' )
[9570]236#if ! defined key_si3 && ! defined key_cice
[9019]237      IF( sbc_ice_alloc() /= 0 )   CALL ctl_stop( 'sbc_init : unable to allocate sbc_ice arrays' )
238#endif
[7646]239      !
240      IF( nn_ice == 0 ) THEN        !* No sea-ice in the domain : ice fraction is always zero
[7753]241         IF( nn_components /= jp_iam_opa )   fr_i(:,:) = 0._wp    ! except for OPA in SAS-OPA coupled case
[7646]242      ENDIF
243      !
[7753]244      sfx   (:,:) = 0._wp           !* salt flux due to freezing/melting
245      fmmflx(:,:) = 0._wp           !* freezing minus melting flux
[1037]246
[7753]247      taum(:,:) = 0._wp             !* wind stress module (needed in GLS in case of reduced restart)
248
[2528]249      !                          ! Choice of the Surface Boudary Condition (set nsbc)
[7646]250      IF( ln_dm2dc ) THEN           !* daily mean to diurnal cycle
251         nday_qsr = -1   ! allow initialization at the 1st call
252         IF( .NOT.( ln_flx .OR. ln_blk ) .AND. nn_components /= jp_iam_opa )   &
253            &   CALL ctl_stop( 'qsr diurnal cycle from daily values requires a flux or bulk formulation' )
254      ENDIF
255      !                             !* Choice of the Surface Boudary Condition
256      !                             (set nsbc)
[5407]257      !
[7646]258      ll_purecpl  = ln_cpl .AND. .NOT.ln_mixcpl
259      ll_opa      = nn_components == jp_iam_opa
260      ll_not_nemo = nn_components /= jp_iam_nemo
[888]261      icpt = 0
[7646]262      !
263      IF( ln_usr          ) THEN   ;   nsbc = jp_usr     ; icpt = icpt + 1   ;   ENDIF       ! user defined         formulation
[5407]264      IF( ln_flx          ) THEN   ;   nsbc = jp_flx     ; icpt = icpt + 1   ;   ENDIF       ! flux                 formulation
[7646]265      IF( ln_blk          ) THEN   ;   nsbc = jp_blk     ; icpt = icpt + 1   ;   ENDIF       ! bulk                 formulation
[5407]266      IF( ll_purecpl      ) THEN   ;   nsbc = jp_purecpl ; icpt = icpt + 1   ;   ENDIF       ! Pure Coupled         formulation
[7646]267      IF( ll_opa          ) THEN   ;   nsbc = jp_none    ; icpt = icpt + 1   ;   ENDIF       ! opa coupling via SAS module
[2528]268      !
[7646]269      IF( icpt /= 1 )    CALL ctl_stop( 'sbc_init : choose ONE and only ONE sbc option' )
[5836]270      !
[7646]271      IF(lwp) THEN                     !- print the choice of surface flux formulation
[888]272         WRITE(numout,*)
[6140]273         SELECT CASE( nsbc )
[9190]274         CASE( jp_usr     )   ;   WRITE(numout,*) '   ==>>>   user defined forcing formulation'
275         CASE( jp_flx     )   ;   WRITE(numout,*) '   ==>>>   flux formulation'
276         CASE( jp_blk     )   ;   WRITE(numout,*) '   ==>>>   bulk formulation'
277         CASE( jp_purecpl )   ;   WRITE(numout,*) '   ==>>>   pure coupled formulation'
[7646]278!!gm abusive use of jp_none ??   ===>>> need to be check and changed by adding a jp_sas parameter
[9190]279         CASE( jp_none    )   ;   WRITE(numout,*) '   ==>>>   OPA coupled to SAS via oasis'
280            IF( ln_mixcpl )       WRITE(numout,*) '               + forced-coupled mixed formulation'
[6140]281         END SELECT
[9190]282         IF( ll_not_nemo  )       WRITE(numout,*) '               + OASIS coupled SAS'
[888]283      ENDIF
284      !
[7646]285      !                             !* OASIS initialization
286      !
287      IF( lk_oasis )   CALL sbc_cpl_init( nn_ice )   ! Must be done before: (1) first time step
288      !                                              !                      (2) the use of nn_fsbc
[6140]289      !     nn_fsbc initialization if OPA-SAS coupling via OASIS
[7646]290      !     SAS time-step has to be declared in OASIS (mandatory) -> nn_fsbc has to be modified accordingly
[6140]291      IF( nn_components /= jp_iam_nemo ) THEN
292         IF( nn_components == jp_iam_opa )   nn_fsbc = cpl_freq('O_SFLX') / NINT(rdt)
293         IF( nn_components == jp_iam_sas )   nn_fsbc = cpl_freq('I_SFLX') / NINT(rdt)
[5407]294         !
295         IF(lwp)THEN
296            WRITE(numout,*)
297            WRITE(numout,*)"   OPA-SAS coupled via OASIS : nn_fsbc re-defined from OASIS namcouple ", nn_fsbc
298            WRITE(numout,*)
299         ENDIF
300      ENDIF
[6140]301      !
[7646]302      !                             !* check consistency between model timeline and nn_fsbc
[11822]303      IF( ln_rst_list .OR. nn_stock /= -1 ) THEN   ! we will do restart files
304         IF( MOD( nitend - nit000 + 1, nn_fsbc) /= 0 ) THEN
305            WRITE(ctmp1,*) 'sbc_init : experiment length (', nitend - nit000 + 1, ') is NOT a multiple of nn_fsbc (', nn_fsbc, ')'
306            CALL ctl_stop( ctmp1, 'Impossible to properly do model restart' )
307         ENDIF
308         IF( .NOT. ln_rst_list .AND. MOD( nn_stock, nn_fsbc) /= 0 ) THEN   ! we don't use nn_stock if ln_rst_list
309            WRITE(ctmp1,*) 'sbc_init : nn_stock (', nn_stock, ') is NOT a multiple of nn_fsbc (', nn_fsbc, ')'
310            CALL ctl_stop( ctmp1, 'Impossible to properly do model restart' )
311         ENDIF
[5407]312      ENDIF
313      !
314      IF( MOD( rday, REAL(nn_fsbc, wp) * rdt ) /= 0 )   &
[7646]315         &  CALL ctl_warn( 'sbc_init : nn_fsbc is NOT a multiple of the number of time steps in a day' )
[5407]316      !
[7646]317      IF( ln_dm2dc .AND. NINT(rday) / ( nn_fsbc * NINT(rdt) ) < 8  )   &
318         &   CALL ctl_warn( 'sbc_init : diurnal cycle for qsr: the sampling of the diurnal cycle is too small...' )
[4152]319      !
[7646]320   
321      !                       !**  associated modules : initialization
[3764]322      !
[10922]323                          CALL sbc_ssm_init ( Kbb, Kmm ) ! Sea-surface mean fields initialization
[5385]324      !
[10922]325      IF( ln_blk      )   CALL sbc_blk_init              ! bulk formulae initialization
[7646]326
[10922]327      IF( ln_ssr      )   CALL sbc_ssr_init              ! Sea-Surface Restoring initialization
[6140]328      !
[7788]329      !
[10922]330                          CALL sbc_rnf_init( Kmm )       ! Runof initialization
[6140]331      !
[10922]332      IF( ln_apr_dyn )    CALL sbc_apr_init              ! Atmo Pressure Forcing initialization
[8524]333      !
[9570]334#if defined key_si3
[9019]335      IF( lk_agrif .AND. nn_ice == 0 ) THEN            ! allocate ice arrays in case agrif + ice-model + no-ice in child grid
336                          IF( sbc_ice_alloc() /= 0 )   CALL ctl_stop('STOP', 'sbc_ice_alloc : unable to allocate arrays' )
337      ELSEIF( nn_ice == 2 ) THEN
[11027]338                          CALL ice_init( Kbb, Kmm, Kaa )         ! ICE initialization
[9019]339      ENDIF
340#endif
[11027]341      IF( nn_ice == 3 )   CALL cice_sbc_init( nsbc, Kbb, Kmm )   ! CICE initialization
[6140]342      !
[11027]343      IF( ln_wave     )   CALL sbc_wave_init                     ! surface wave initialisation
[7646]344      !
[9367]345      IF( lwxios ) THEN
346         CALL iom_set_rstw_var_active('utau_b')
347         CALL iom_set_rstw_var_active('vtau_b')
348         CALL iom_set_rstw_var_active('qns_b')
349         ! The 3D heat content due to qsr forcing is treated in traqsr
350         ! CALL iom_set_rstw_var_active('qsr_b')
351         CALL iom_set_rstw_var_active('emp_b')
352         CALL iom_set_rstw_var_active('sfx_b')
353      ENDIF
354
[888]355   END SUBROUTINE sbc_init
356
357
[10922]358   SUBROUTINE sbc( kt, Kbb, Kmm )
[888]359      !!---------------------------------------------------------------------
360      !!                    ***  ROUTINE sbc  ***
[7646]361      !!
[888]362      !! ** Purpose :   provide at each time-step the ocean surface boundary
363      !!                condition (momentum, heat and freshwater fluxes)
364      !!
[7646]365      !! ** Method  :   blah blah  to be written ?????????
[888]366      !!                CAUTION : never mask the surface stress field (tke sbc)
367      !!
[7646]368      !! ** Action  : - set the ocean surface boundary condition at before and now
369      !!                time step, i.e.
[3625]370      !!                utau_b, vtau_b, qns_b, qsr_b, emp_n, sfx_b, qrp_b, erp_b
371      !!                utau  , vtau  , qns  , qsr  , emp  , sfx  , qrp  , erp
[1037]372      !!              - updte the ice fraction : fr_i
[888]373      !!----------------------------------------------------------------------
[7646]374      INTEGER, INTENT(in) ::   kt   ! ocean time step
[10922]375      INTEGER, INTENT(in) ::   Kbb, Kmm   ! ocean time level indices
[7646]376      !
377      LOGICAL ::   ll_sas, ll_opa   ! local logical
[10499]378      !
379      REAL(wp) ::     zthscl        ! wd  tanh scale
380      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj) ::  zwdht, zwght  ! wd dep over wd limit, wgt 
381
[888]382      !!---------------------------------------------------------------------
[3294]383      !
[9124]384      IF( ln_timing )   CALL timing_start('sbc')
[3294]385      !
[2528]386      !                                            ! ---------------------------------------- !
387      IF( kt /= nit000 ) THEN                      !          Swap of forcing fields          !
388         !                                         ! ---------------------------------------- !
[7753]389         utau_b(:,:) = utau(:,:)                         ! Swap the ocean forcing fields
390         vtau_b(:,:) = vtau(:,:)                         ! (except at nit000 where before fields
391         qns_b (:,:) = qns (:,:)                         !  are set at the end of the routine)
392         emp_b (:,:) = emp (:,:)
393         sfx_b (:,:) = sfx (:,:)
[6460]394         IF ( ln_rnf ) THEN
[7753]395            rnf_b    (:,:  ) = rnf    (:,:  )
396            rnf_tsc_b(:,:,:) = rnf_tsc(:,:,:)
[6460]397         ENDIF
[7788]398        !
[2528]399      ENDIF
400      !                                            ! ---------------------------------------- !
401      !                                            !        forcing field computation         !
402      !                                            ! ---------------------------------------- !
[1482]403      !
[7646]404      ll_sas = nn_components == jp_iam_sas               ! component flags
405      ll_opa = nn_components == jp_iam_opa
406      !
[10922]407      IF( .NOT.ll_sas )   CALL sbc_ssm ( kt, Kbb, Kmm )  ! mean ocean sea surface variables (sst_m, sss_m, ssu_m, ssv_m)
408      IF( ln_wave     )   CALL sbc_wave( kt, Kmm )       ! surface waves
[7646]409
410      !
411      !                                            !==  sbc formulation  ==!
412      !                                                   
[2528]413      SELECT CASE( nsbc )                                ! Compute ocean surface boundary condition
[3625]414      !                                                  ! (i.e. utau,vtau, qns, qsr, emp, sfx)
[10946]415      CASE( jp_usr   )     ;   CALL usrdef_sbc_oce( kt, Kbb )                        ! user defined formulation
[10922]416      CASE( jp_flx     )   ;   CALL sbc_flx       ( kt )                             ! flux formulation
[7646]417      CASE( jp_blk     )
[10922]418         IF( ll_sas    )       CALL sbc_cpl_rcv   ( kt, nn_fsbc, nn_ice, Kbb, Kmm )  ! OPA-SAS coupling: SAS receiving fields from OPA
419                               CALL sbc_blk       ( kt )                             ! bulk formulation for the ocean
[7646]420                               !
[10922]421      CASE( jp_purecpl )   ;   CALL sbc_cpl_rcv   ( kt, nn_fsbc, nn_ice, Kbb, Kmm )  ! pure coupled formulation
[7646]422      CASE( jp_none    )
[10922]423         IF( ll_opa    )       CALL sbc_cpl_rcv   ( kt, nn_fsbc, nn_ice, Kbb, Kmm )  ! OPA-SAS coupling: OPA receiving fields from SAS
[888]424      END SELECT
[7646]425      !
[10922]426      IF( ln_mixcpl )          CALL sbc_cpl_rcv   ( kt, nn_fsbc, nn_ice, Kbb, Kmm )  ! forced-coupled mixed formulation after forcing
[6140]427      !
[10922]428      IF ( ln_wave .AND. (ln_tauwoc .OR. ln_tauw) ) CALL sbc_wstress( )              ! Wind stress provided by waves
[9023]429      !
[2528]430      !                                            !==  Misc. Options  ==!
[6140]431      !
[3632]432      SELECT CASE( nn_ice )                                       ! Update heat and freshwater fluxes over sea-ice areas
[10922]433      CASE(  1 )   ;         CALL sbc_ice_if   ( kt, Kbb, Kmm )   ! Ice-cover climatology ("Ice-if" model)
[9570]434#if defined key_si3
[11480]435      CASE(  2 )   ;         CALL ice_stp  ( kt, Kbb, Kmm, nsbc ) ! SI3 ice model
[9019]436#endif
437      CASE(  3 )   ;         CALL sbc_ice_cice ( kt, nsbc )       ! CICE ice model
[7646]438      END SELECT
[888]439
[9940]440      IF( ln_icebergs    )   THEN
441                                     CALL icb_stp( kt )           ! compute icebergs
442         ! icebergs may advect into haloes during the icb step and alter emp.
443         ! A lbc_lnk is necessary here to ensure restartability (#2113)
[10425]444         IF( .NOT. ln_passive_mode ) CALL lbc_lnk( 'sbcmod', emp, 'T', 1. ) ! ensure restartability with icebergs
[9940]445      ENDIF
[3609]446
[12068]447      IF( ln_rnf         )   CALL sbc_rnf( kt )                   ! add runoffs to fresh water fluxes
[4990]448
[11027]449      IF( ln_ssr         )   CALL sbc_ssr( kt )                        ! add SST/SSS damping term
[888]450
[11027]451      IF( nn_fwb    /= 0 )   CALL sbc_fwb( kt, nn_fwb, nn_fsbc, Kmm )  ! control the freshwater budget
[888]452
[9161]453      ! Special treatment of freshwater fluxes over closed seas in the model domain
454      ! Should not be run if ln_diurnal_only
455      IF( l_sbc_clo .AND. (.NOT. ln_diurnal_only) )   CALL sbc_clo( kt )   
[6140]456
[9439]457!!$!RBbug do not understand why see ticket 667
458!!$!clem: it looks like it is necessary for the north fold (in certain circumstances). Don't know why.
[10425]459!!$      CALL lbc_lnk( 'sbcmod', emp, 'T', 1. )
[10499]460      IF ( ll_wd ) THEN     ! If near WAD point limit the flux for now
461         zthscl = atanh(rn_wd_sbcfra)                     ! taper frac default is .999
[11027]462         zwdht(:,:) = ssh(:,:,Kmm) + ht_0(:,:) - rn_wdmin1   ! do this calc of water
[10499]463                                                     ! depth above wd limit once
464         WHERE( zwdht(:,:) <= 0.0 )
465            taum(:,:) = 0.0
466            utau(:,:) = 0.0
467            vtau(:,:) = 0.0
468            qns (:,:) = 0.0
469            qsr (:,:) = 0.0
470            emp (:,:) = min(emp(:,:),0.0) !can allow puddles to grow but not shrink
471            sfx (:,:) = 0.0
472         END WHERE
473         zwght(:,:) = tanh(zthscl*zwdht(:,:))
474         WHERE( zwdht(:,:) > 0.0  .and. zwdht(:,:) < rn_wd_sbcdep ) !  5 m hard limit here is arbitrary
475            qsr  (:,:) =  qsr(:,:)  * zwght(:,:)
476            qns  (:,:) =  qns(:,:)  * zwght(:,:)
477            taum (:,:) =  taum(:,:) * zwght(:,:)
478            utau (:,:) =  utau(:,:) * zwght(:,:)
479            vtau (:,:) =  vtau(:,:) * zwght(:,:)
480            sfx  (:,:) =  sfx(:,:)  * zwght(:,:)
481            emp  (:,:) =  emp(:,:)  * zwght(:,:)
482         END WHERE
483      ENDIF
[2502]484      !
[2528]485      IF( kt == nit000 ) THEN                          !   set the forcing field at nit000 - 1    !
486         !                                             ! ---------------------------------------- !
487         IF( ln_rstart .AND.    &                               !* Restart: read in restart file
[7646]488            & iom_varid( numror, 'utau_b', ldstop = .FALSE. ) > 0 ) THEN
[2528]489            IF(lwp) WRITE(numout,*) '          nit000-1 surface forcing fields red in the restart file'
[9367]490            CALL iom_get( numror, jpdom_autoglo, 'utau_b', utau_b, ldxios = lrxios )   ! before i-stress  (U-point)
491            CALL iom_get( numror, jpdom_autoglo, 'vtau_b', vtau_b, ldxios = lrxios )   ! before j-stress  (V-point)
492            CALL iom_get( numror, jpdom_autoglo, 'qns_b' , qns_b, ldxios = lrxios  )   ! before non solar heat flux (T-point)
[2528]493            ! The 3D heat content due to qsr forcing is treated in traqsr
[9367]494            ! CALL iom_get( numror, jpdom_autoglo, 'qsr_b' , qsr_b, ldxios = lrxios  ) ! before     solar heat flux (T-point)
495            CALL iom_get( numror, jpdom_autoglo, 'emp_b', emp_b, ldxios = lrxios  )    ! before     freshwater flux (T-point)
[3625]496            ! To ensure restart capability with 3.3x/3.4 restart files    !! to be removed in v3.6
497            IF( iom_varid( numror, 'sfx_b', ldstop = .FALSE. ) > 0 ) THEN
[9367]498               CALL iom_get( numror, jpdom_autoglo, 'sfx_b', sfx_b, ldxios = lrxios )  ! before salt flux (T-point)
[3625]499            ELSE
[7753]500               sfx_b (:,:) = sfx(:,:)
[3625]501            ENDIF
[2528]502         ELSE                                                   !* no restart: set from nit000 values
503            IF(lwp) WRITE(numout,*) '          nit000-1 surface forcing fields set to nit000'
[7753]504            utau_b(:,:) = utau(:,:)
505            vtau_b(:,:) = vtau(:,:)
506            qns_b (:,:) = qns (:,:)
507            emp_b (:,:) = emp (:,:)
508            sfx_b (:,:) = sfx (:,:)
[2528]509         ENDIF
510      ENDIF
511      !                                                ! ---------------------------------------- !
512      IF( lrst_oce ) THEN                              !      Write in the ocean restart file     !
513         !                                             ! ---------------------------------------- !
514         IF(lwp) WRITE(numout,*)
515         IF(lwp) WRITE(numout,*) 'sbc : ocean surface forcing fields written in ocean restart file ',   &
516            &                    'at it= ', kt,' date= ', ndastp
517         IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~'
[9367]518         IF( lwxios ) CALL iom_swap(      cwxios_context          )
519         CALL iom_rstput( kt, nitrst, numrow, 'utau_b' , utau, ldxios = lwxios )
520         CALL iom_rstput( kt, nitrst, numrow, 'vtau_b' , vtau, ldxios = lwxios )
521         CALL iom_rstput( kt, nitrst, numrow, 'qns_b'  , qns, ldxios = lwxios  )
[2528]522         ! The 3D heat content due to qsr forcing is treated in traqsr
523         ! CALL iom_rstput( kt, nitrst, numrow, 'qsr_b'  , qsr  )
[9367]524         CALL iom_rstput( kt, nitrst, numrow, 'emp_b'  , emp, ldxios = lwxios  )
525         CALL iom_rstput( kt, nitrst, numrow, 'sfx_b'  , sfx, ldxios = lwxios  )
526         IF( lwxios ) CALL iom_swap(      cxios_context          )
[2528]527      ENDIF
528      !                                                ! ---------------------------------------- !
529      !                                                !        Outputs and control print         !
530      !                                                ! ---------------------------------------- !
[1482]531      IF( MOD( kt-1, nn_fsbc ) == 0 ) THEN
[6351]532         CALL iom_put( "empmr"  , emp    - rnf )                ! upward water flux
533         CALL iom_put( "empbmr" , emp_b  - rnf )                ! before upward water flux ( needed to recalculate the time evolution of ssh in offline )
[7646]534         CALL iom_put( "saltflx", sfx  )                        ! downward salt flux (includes virtual salt flux beneath ice in linear free surface case)
[4148]535         CALL iom_put( "fmmflx", fmmflx  )                      ! Freezing-melting water flux
[7646]536         CALL iom_put( "qt"    , qns  + qsr )                   ! total heat flux
[2561]537         CALL iom_put( "qns"   , qns        )                   ! solar heat flux
538         CALL iom_put( "qsr"   ,       qsr  )                   ! solar heat flux
[7646]539         IF( nn_ice > 0 .OR. ll_opa )   CALL iom_put( "ice_cover", fr_i )   ! ice fraction
540         CALL iom_put( "taum"  , taum       )                   ! wind stress module
[4990]541         CALL iom_put( "wspd"  , wndm       )                   ! wind speed  module over free ocean or leads in presence of sea-ice
[1482]542      ENDIF
543      !
[7646]544      CALL iom_put( "utau", utau )   ! i-wind stress   (stress can be updated at each time step in sea-ice)
545      CALL iom_put( "vtau", vtau )   ! j-wind stress
[1482]546      !
[888]547      IF(ln_ctl) THEN         ! print mean trends (used for debugging)
[12068]548         CALL prt_ctl(tab2d_1=fr_i             , clinfo1=' fr_i     - : ', mask1=tmask )
549         CALL prt_ctl(tab2d_1=(emp-rnf)        , clinfo1=' emp-rnf  - : ', mask1=tmask )
550         CALL prt_ctl(tab2d_1=(sfx-rnf)        , clinfo1=' sfx-rnf  - : ', mask1=tmask )
551         CALL prt_ctl(tab2d_1=qns              , clinfo1=' qns      - : ', mask1=tmask )
552         CALL prt_ctl(tab2d_1=qsr              , clinfo1=' qsr      - : ', mask1=tmask )
553         CALL prt_ctl(tab3d_1=tmask            , clinfo1=' tmask    - : ', mask1=tmask, kdim=jpk )
[11027]554         CALL prt_ctl(tab3d_1=ts(:,:,:,jp_tem,Kmm), clinfo1=' sst      - : ', mask1=tmask, kdim=1   )
555         CALL prt_ctl(tab3d_1=ts(:,:,:,jp_sal,Kmm), clinfo1=' sss      - : ', mask1=tmask, kdim=1   )
556         CALL prt_ctl(tab2d_1=utau                , clinfo1=' utau     - : ', mask1=umask,                      &
557            &         tab2d_2=vtau                , clinfo2=' vtau     - : ', mask2=vmask )
[888]558      ENDIF
[3294]559
560      IF( kt == nitend )   CALL sbc_final         ! Close down surface module if necessary
[888]561      !
[9124]562      IF( ln_timing )   CALL timing_stop('sbc')
[3294]563      !
[888]564   END SUBROUTINE sbc
565
[3764]566
[3294]567   SUBROUTINE sbc_final
568      !!---------------------------------------------------------------------
569      !!                    ***  ROUTINE sbc_final  ***
[3764]570      !!
571      !! ** Purpose :   Finalize CICE (if used)
[3294]572      !!---------------------------------------------------------------------
[3764]573      !
[9019]574      IF( nn_ice == 3 )   CALL cice_sbc_final
[3294]575      !
576   END SUBROUTINE sbc_final
577
[888]578   !!======================================================================
579END MODULE sbcmod
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.