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trasbc.F90 in NEMO/branches/UKMO/NEMO_4.0_mirror_text_diagnostics/src/OCE/TRA – NEMO

source: NEMO/branches/UKMO/NEMO_4.0_mirror_text_diagnostics/src/OCE/TRA/trasbc.F90 @ 10986

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GMED 462 add flush

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Line 
1MODULE trasbc
2   !!==============================================================================
3   !!                       ***  MODULE  trasbc  ***
4   !! Ocean active tracers:  surface boundary condition
5   !!==============================================================================
6   !! History :  OPA  !  1998-10  (G. Madec, G. Roullet, M. Imbard)  Original code
7   !!            8.2  !  2001-02  (D. Ludicone)  sea ice and free surface
8   !!  NEMO      1.0  !  2002-06  (G. Madec)  F90: Free form and module
9   !!            3.3  !  2010-04  (M. Leclair, G. Madec)  Forcing averaged over 2 time steps
10   !!             -   !  2010-09  (C. Ethe, G. Madec) Merge TRA-TRC
11   !!            3.6  !  2014-11  (P. Mathiot) isf melting forcing
12   !!----------------------------------------------------------------------
13
14   !!----------------------------------------------------------------------
15   !!   tra_sbc       : update the tracer trend at ocean surface
16   !!----------------------------------------------------------------------
17   USE oce            ! ocean dynamics and active tracers
18   USE sbc_oce        ! surface boundary condition: ocean
19   USE dom_oce        ! ocean space domain variables
20   USE phycst         ! physical constant
21   USE eosbn2         ! Equation Of State
22   USE sbcmod         ! ln_rnf 
23   USE sbcrnf         ! River runoff 
24   USE sbcisf         ! Ice shelf   
25   USE iscplini       ! Ice sheet coupling
26   USE traqsr         ! solar radiation penetration
27   USE trd_oce        ! trends: ocean variables
28   USE trdtra         ! trends manager: tracers
29#if defined key_asminc   
30   USE asminc         ! Assimilation increment
31#endif
32   !
33   USE in_out_manager ! I/O manager
34   USE prtctl         ! Print control
35   USE iom            ! xIOS server
36   USE lbclnk         ! ocean lateral boundary conditions (or mpp link)
37   USE timing         ! Timing
38
39   IMPLICIT NONE
40   PRIVATE
41
42   PUBLIC   tra_sbc   ! routine called by step.F90
43
44   !! * Substitutions
45#  include "vectopt_loop_substitute.h90"
46   !!----------------------------------------------------------------------
47   !! NEMO/OCE 4.0 , NEMO Consortium (2018)
48   !! $Id$
49   !! Software governed by the CeCILL license (see ./LICENSE)
50   !!----------------------------------------------------------------------
51CONTAINS
52
53   SUBROUTINE tra_sbc ( kt )
54      !!----------------------------------------------------------------------
55      !!                  ***  ROUTINE tra_sbc  ***
56      !!                   
57      !! ** Purpose :   Compute the tracer surface boundary condition trend of
58      !!      (flux through the interface, concentration/dilution effect)
59      !!      and add it to the general trend of tracer equations.
60      !!
61      !! ** Method :   The (air+ice)-sea flux has two components:
62      !!      (1) Fext, external forcing (i.e. flux through the (air+ice)-sea interface);
63      !!      (2) Fwe , tracer carried with the water that is exchanged with air+ice.
64      !!               The input forcing fields (emp, rnf, sfx, isf) contain Fext+Fwe,
65      !!             they are simply added to the tracer trend (tsa).
66      !!               In linear free surface case (ln_linssh=T), the volume of the
67      !!             ocean does not change with the water exchanges at the (air+ice)-sea
68      !!             interface. Therefore another term has to be added, to mimic the
69      !!             concentration/dilution effect associated with water exchanges.
70      !!
71      !! ** Action  : - Update tsa with the surface boundary condition trend
72      !!              - send trends to trdtra module for further diagnostics(l_trdtra=T)
73      !!----------------------------------------------------------------------
74      INTEGER, INTENT(in) ::   kt   ! ocean time-step index
75      !
76      INTEGER  ::   ji, jj, jk, jn              ! dummy loop indices 
77      INTEGER  ::   ikt, ikb                    ! local integers
78      REAL(wp) ::   zfact, z1_e3t, zdep, ztim   ! local scalar
79      REAL(wp), ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:,:) ::  ztrdt, ztrds
80      !!----------------------------------------------------------------------
81      !
82      IF( ln_timing )   CALL timing_start('tra_sbc')
83      !
84      IF( kt == nit000 .AND. lwp) THEN
85         WRITE(numout,*)
86         WRITE(numout,*) 'tra_sbc : TRAcer Surface Boundary Condition'
87         WRITE(numout,*) '~~~~~~~ '
88         IF(lflush) CALL FLUSH(numout)
89      ENDIF
90      !
91      IF( l_trdtra ) THEN                    !* Save ta and sa trends
92         ALLOCATE( ztrdt(jpi,jpj,jpk) , ztrds(jpi,jpj,jpk) ) 
93         ztrdt(:,:,:) = tsa(:,:,:,jp_tem)
94         ztrds(:,:,:) = tsa(:,:,:,jp_sal)
95      ENDIF
96      !
97!!gm  This should be moved into sbcmod.F90 module ? (especially now that ln_traqsr is read in namsbc namelist)
98      IF( .NOT.ln_traqsr ) THEN     ! no solar radiation penetration
99         qns(:,:) = qns(:,:) + qsr(:,:)      ! total heat flux in qns
100         qsr(:,:) = 0._wp                     ! qsr set to zero
101      ENDIF
102
103      !----------------------------------------
104      !        EMP, SFX and QNS effects
105      !----------------------------------------
106      !                             !==  Set before sbc tracer content fields  ==!
107      IF( kt == nit000 ) THEN             !* 1st time-step
108         IF( ln_rstart .AND.    &               ! Restart: read in restart file
109              & iom_varid( numror, 'sbc_hc_b', ldstop = .FALSE. ) > 0 ) THEN
110            IF(lwp .AND. nprint > 0) THEN
111               WRITE(numout,*) '          nit000-1 sbc tracer content field read in the restart file'
112               IF(lflush) CALL FLUSH(numout)
113            ENDIF
114            zfact = 0.5_wp
115            sbc_tsc(:,:,:) = 0._wp
116            CALL iom_get( numror, jpdom_autoglo, 'sbc_hc_b', sbc_tsc_b(:,:,jp_tem), ldxios = lrxios )   ! before heat content sbc trend
117            CALL iom_get( numror, jpdom_autoglo, 'sbc_sc_b', sbc_tsc_b(:,:,jp_sal), ldxios = lrxios )   ! before salt content sbc trend
118         ELSE                                   ! No restart or restart not found: Euler forward time stepping
119            zfact = 1._wp
120            sbc_tsc(:,:,:) = 0._wp
121            sbc_tsc_b(:,:,:) = 0._wp
122         ENDIF
123      ELSE                                !* other time-steps: swap of forcing fields
124         zfact = 0.5_wp
125         sbc_tsc_b(:,:,:) = sbc_tsc(:,:,:)
126      ENDIF
127      !                             !==  Now sbc tracer content fields  ==!
128      DO jj = 2, jpj
129         DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
130            sbc_tsc(ji,jj,jp_tem) = r1_rau0_rcp * qns(ji,jj)   ! non solar heat flux
131            sbc_tsc(ji,jj,jp_sal) = r1_rau0     * sfx(ji,jj)   ! salt flux due to freezing/melting
132         END DO
133      END DO
134      IF( ln_linssh ) THEN                !* linear free surface 
135         DO jj = 2, jpj                         !==>> add concentration/dilution effect due to constant volume cell
136            DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
137               sbc_tsc(ji,jj,jp_tem) = sbc_tsc(ji,jj,jp_tem) + r1_rau0 * emp(ji,jj) * tsn(ji,jj,1,jp_tem)
138               sbc_tsc(ji,jj,jp_sal) = sbc_tsc(ji,jj,jp_sal) + r1_rau0 * emp(ji,jj) * tsn(ji,jj,1,jp_sal)
139            END DO
140         END DO                                 !==>> output c./d. term
141         IF( iom_use('emp_x_sst') )   CALL iom_put( "emp_x_sst", emp (:,:) * tsn(:,:,1,jp_tem) )
142         IF( iom_use('emp_x_sss') )   CALL iom_put( "emp_x_sss", emp (:,:) * tsn(:,:,1,jp_sal) )
143      ENDIF
144      !
145      DO jn = 1, jpts               !==  update tracer trend  ==!
146         DO jj = 2, jpj
147            DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt. 
148               tsa(ji,jj,1,jn) = tsa(ji,jj,1,jn) + zfact * ( sbc_tsc_b(ji,jj,jn) + sbc_tsc(ji,jj,jn) ) / e3t_n(ji,jj,1)
149            END DO
150         END DO
151      END DO
152      !                 
153      IF( lrst_oce ) THEN           !==  write sbc_tsc in the ocean restart file  ==!
154         IF( lwxios ) CALL iom_swap(      cwxios_context          )
155         CALL iom_rstput( kt, nitrst, numrow, 'sbc_hc_b', sbc_tsc(:,:,jp_tem), ldxios = lwxios )
156         CALL iom_rstput( kt, nitrst, numrow, 'sbc_sc_b', sbc_tsc(:,:,jp_sal), ldxios = lwxios )
157         IF( lwxios ) CALL iom_swap(      cxios_context          )
158      ENDIF
159      !
160      !----------------------------------------
161      !       Ice Shelf effects (ISF)
162      !     tbl treated as in Losh (2008) JGR
163      !----------------------------------------
164      !
165!!gm BUG ?   Why no differences between non-linear and linear free surface ?
166!!gm         probably taken into account in r1_hisf_tbl : to be verified
167      IF( ln_isf ) THEN
168         zfact = 0.5_wp
169         DO jj = 2, jpj
170            DO ji = fs_2, fs_jpim1
171               !
172               ikt = misfkt(ji,jj)
173               ikb = misfkb(ji,jj)
174               !
175               ! level fully include in the ice shelf boundary layer
176               ! sign - because fwf sign of evapo (rnf sign of precip)
177               DO jk = ikt, ikb - 1
178               ! compute trend
179                  tsa(ji,jj,jk,jp_tem) = tsa(ji,jj,jk,jp_tem)                                                &
180                     &           + zfact * ( risf_tsc_b(ji,jj,jp_tem) + risf_tsc(ji,jj,jp_tem) )             &
181                     &           * r1_hisf_tbl(ji,jj)
182               END DO
183   
184               ! level partially include in ice shelf boundary layer
185               ! compute trend
186               tsa(ji,jj,ikb,jp_tem) = tsa(ji,jj,ikb,jp_tem)                                                 &
187                  &              + zfact * ( risf_tsc_b(ji,jj,jp_tem) + risf_tsc(ji,jj,jp_tem) )             &
188                  &              * r1_hisf_tbl(ji,jj) * ralpha(ji,jj)
189
190            END DO
191         END DO
192      END IF
193      !
194      !----------------------------------------
195      !        River Runoff effects
196      !----------------------------------------
197      !
198      IF( ln_rnf ) THEN         ! input of heat and salt due to river runoff
199         zfact = 0.5_wp
200         DO jj = 2, jpj 
201            DO ji = fs_2, fs_jpim1
202               IF( rnf(ji,jj) /= 0._wp ) THEN
203                  zdep = zfact / h_rnf(ji,jj)
204                  DO jk = 1, nk_rnf(ji,jj)
205                                        tsa(ji,jj,jk,jp_tem) = tsa(ji,jj,jk,jp_tem)                                 &
206                                           &                 +  ( rnf_tsc_b(ji,jj,jp_tem) + rnf_tsc(ji,jj,jp_tem) ) * zdep
207                     IF( ln_rnf_sal )   tsa(ji,jj,jk,jp_sal) = tsa(ji,jj,jk,jp_sal)                                 &
208                                           &                 +  ( rnf_tsc_b(ji,jj,jp_sal) + rnf_tsc(ji,jj,jp_sal) ) * zdep 
209                  END DO
210               ENDIF
211            END DO 
212         END DO 
213      ENDIF
214
215      IF( iom_use('rnf_x_sst') )   CALL iom_put( "rnf_x_sst", rnf*tsn(:,:,1,jp_tem) )   ! runoff term on sst
216      IF( iom_use('rnf_x_sss') )   CALL iom_put( "rnf_x_sss", rnf*tsn(:,:,1,jp_sal) )   ! runoff term on sss
217
218#if defined key_asminc
219      !
220      !----------------------------------------
221      !        Assmilation effects
222      !----------------------------------------
223      !
224      IF( ln_sshinc ) THEN         ! input of heat and salt due to assimilation
225          !
226         IF( ln_linssh ) THEN
227            DO jj = 2, jpj 
228               DO ji = fs_2, fs_jpim1
229                  ztim = ssh_iau(ji,jj) / e3t_n(ji,jj,1)
230                  tsa(ji,jj,1,jp_tem) = tsa(ji,jj,1,jp_tem) + tsn(ji,jj,1,jp_tem) * ztim
231                  tsa(ji,jj,1,jp_sal) = tsa(ji,jj,1,jp_sal) + tsn(ji,jj,1,jp_sal) * ztim
232               END DO
233            END DO
234         ELSE
235            DO jj = 2, jpj 
236               DO ji = fs_2, fs_jpim1
237                  ztim = ssh_iau(ji,jj) / ( ht_n(ji,jj) + 1. - ssmask(ji, jj) )
238                  tsa(ji,jj,:,jp_tem) = tsa(ji,jj,:,jp_tem) + tsn(ji,jj,:,jp_tem) * ztim
239                  tsa(ji,jj,:,jp_sal) = tsa(ji,jj,:,jp_sal) + tsn(ji,jj,:,jp_sal) * ztim
240               END DO 
241            END DO 
242         ENDIF
243         !
244      ENDIF
245      !
246#endif
247      !
248      !----------------------------------------
249      !        Ice Sheet coupling imbalance correction to have conservation
250      !----------------------------------------
251      !
252      IF( ln_iscpl .AND. ln_hsb) THEN         ! input of heat and salt due to river runoff
253         DO jk = 1,jpk
254            DO jj = 2, jpj 
255               DO ji = fs_2, fs_jpim1
256                  zdep = 1._wp / e3t_n(ji,jj,jk) 
257                  tsa(ji,jj,jk,jp_tem) = tsa(ji,jj,jk,jp_tem) - htsc_iscpl(ji,jj,jk,jp_tem) * zdep
258                  tsa(ji,jj,jk,jp_sal) = tsa(ji,jj,jk,jp_sal) - htsc_iscpl(ji,jj,jk,jp_sal) * zdep 
259               END DO 
260            END DO 
261         END DO
262      ENDIF
263
264      IF( l_trdtra )   THEN                      ! save the horizontal diffusive trends for further diagnostics
265         ztrdt(:,:,:) = tsa(:,:,:,jp_tem) - ztrdt(:,:,:)
266         ztrds(:,:,:) = tsa(:,:,:,jp_sal) - ztrds(:,:,:)
267         CALL trd_tra( kt, 'TRA', jp_tem, jptra_nsr, ztrdt )
268         CALL trd_tra( kt, 'TRA', jp_sal, jptra_nsr, ztrds )
269         DEALLOCATE( ztrdt , ztrds ) 
270      ENDIF
271      !
272      IF(ln_ctl)   CALL prt_ctl( tab3d_1=tsa(:,:,:,jp_tem), clinfo1=' sbc  - Ta: ', mask1=tmask,   &
273         &                       tab3d_2=tsa(:,:,:,jp_sal), clinfo2=       ' Sa: ', mask2=tmask, clinfo3='tra' )
274      !
275      IF( ln_timing )   CALL timing_stop('tra_sbc')
276      !
277   END SUBROUTINE tra_sbc
278
279   !!======================================================================
280END MODULE trasbc
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.