source: NEMO/trunk/src/TOP/CFC/trcsms_cfc.F90 @ 10068

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First part of modifications to have a common default header : fix typos and SVN keywords properties

  • Property svn:keywords set to Id
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RevLine 
[933]1MODULE trcsms_cfc
2   !!======================================================================
3   !!                      ***  MODULE trcsms_cfc  ***
4   !! TOP : CFC main model
5   !!======================================================================
[2715]6   !! History :  OPA  !  1999-10  (JC. Dutay)  original code
7   !!  NEMO      1.0  !  2004-03  (C. Ethe) free form + modularity
8   !!            2.0  !  2007-12  (C. Ethe, G. Madec)  reorganisation
[7646]9   !!            4.0  !  2016-11  (T. Lovato) Add SF6, Update Schmidt number
[933]10   !!----------------------------------------------------------------------
[2715]11   !!   trc_sms_cfc  :  compute and add CFC suface forcing to CFC trends
[3680]12   !!   cfc_init     :  sets constants for CFC surface forcing computation
[933]13   !!----------------------------------------------------------------------
[2715]14   USE oce_trc       ! Ocean variables
15   USE par_trc       ! TOP parameters
16   USE trc           ! TOP variables
[4990]17   USE trd_oce
18   USE trdtrc
[2715]19   USE iom           ! I/O library
[933]20
21   IMPLICIT NONE
22   PRIVATE
23
[2715]24   PUBLIC   trc_sms_cfc         ! called in ???   
25   PUBLIC   trc_sms_cfc_alloc   ! called in trcini_cfc.F90
[933]26
27   INTEGER , PUBLIC, PARAMETER ::   jphem  =   2   ! parameter for the 2 hemispheres
[7646]28   INTEGER , PUBLIC            ::   jpyear         ! Number of years read in input data file (in trcini_cfc)
[3294]29   INTEGER , PUBLIC            ::   ndate_beg      ! initial calendar date (aammjj) for CFC
30   INTEGER , PUBLIC            ::   nyear_res      ! restoring time constant (year)
31   INTEGER , PUBLIC            ::   nyear_beg      ! initial year (aa)
[933]32   
[7646]33   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   p_cfc    ! partial hemispheric pressure for all CFC
[2715]34   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   xphem    ! spatial interpolation factor for patm
35   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   qtr_cfc  ! flux at surface
36   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   qint_cfc ! cumulative flux
[7646]37   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   atm_cfc  ! partial hemispheric pressure for used CFC
[3294]38   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   patm     ! atmospheric function
[933]39
[7646]40   REAL(wp),         ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   soa      ! coefficient for solubility of CFC [mol/l/atm]
41   REAL(wp),         ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   sob      !    "               "
42   REAL(wp),         ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   sca      ! coefficients for schmidt number in degrees Celsius
[933]43   !                          ! coefficients for conversion
44   REAL(wp) ::   xconv1 = 1.0          ! conversion from to
45   REAL(wp) ::   xconv2 = 0.01/3600.   ! conversion from cm/h to m/s:
46   REAL(wp) ::   xconv3 = 1.0e+3       ! conversion from mol/l/atm to mol/m3/atm
47   REAL(wp) ::   xconv4 = 1.0e-12      ! conversion from mol/m3/atm to mol/m3/pptv
48
49   !!----------------------------------------------------------------------
[10067]50   !! NEMO/TOP 4.0 , NEMO Consortium (2018)
[1146]51   !! $Id$
[10068]52   !! Software governed by the CeCILL license (see ./LICENSE)
[933]53   !!----------------------------------------------------------------------
54CONTAINS
55
56   SUBROUTINE trc_sms_cfc( kt )
57      !!----------------------------------------------------------------------
58      !!                     ***  ROUTINE trc_sms_cfc  ***
59      !!
60      !! ** Purpose :   Compute the surface boundary contition on CFC 11
61      !!             passive tracer associated with air-mer fluxes and add it
62      !!             to the general trend of tracers equations.
63      !!
64      !! ** Method  : - get the atmospheric partial pressure - given in pico -
65      !!              - computation of solubility ( in 1.e-12 mol/l then in 1.e-9 mol/m3)
66      !!              - computation of transfert speed ( given in cm/hour ----> cm/s )
67      !!              - the input function is given by :
68      !!                speed * ( concentration at equilibrium - concentration at surface )
69      !!              - the input function is in pico-mol/m3/s and the
70      !!                CFC concentration in pico-mol/m3
71      !!----------------------------------------------------------------------
[2715]72      INTEGER, INTENT(in) ::   kt    ! ocean time-step index
73      !
[9456]74      INTEGER  ::   ji, jj, jn, jl, jm
[2715]75      INTEGER  ::   iyear_beg, iyear_end
[3294]76      INTEGER  ::   im1, im2, ierr
[933]77      REAL(wp) ::   ztap, zdtap       
[7646]78      REAL(wp) ::   zt1, zt2, zt3, zt4, zv2
[933]79      REAL(wp) ::   zsol      ! solubility
80      REAL(wp) ::   zsch      ! schmidt number
81      REAL(wp) ::   zpp_cfc   ! atmospheric partial pressure of CFC
82      REAL(wp) ::   zca_cfc   ! concentration at equilibrium
83      REAL(wp) ::   zak_cfc   ! transfert coefficients
[3294]84      REAL(wp), ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)  ::   zpatm     ! atmospheric function
[933]85      !!----------------------------------------------------------------------
[2715]86      !
[9124]87      IF( ln_timing )   CALL timing_start('trc_sms_cfc')
[3294]88      !
89      ALLOCATE( zpatm(jphem,jp_cfc), STAT=ierr )
90      IF( ierr > 0 ) THEN
91         CALL ctl_stop( 'trc_sms_cfc: unable to allocate zpatm array' )   ;   RETURN
[2715]92      ENDIF
[933]93
[3680]94      IF( kt == nittrc000 )   CALL cfc_init
[933]95
96      ! Temporal interpolation
97      ! ----------------------
[2047]98      iyear_beg = nyear - 1900
[933]99      IF ( nmonth <= 6 ) THEN
[2047]100         iyear_beg = iyear_beg - 1
[933]101         im1       =  6 - nmonth + 1
102         im2       =  6 + nmonth - 1
103      ELSE
104         im1       = 12 - nmonth + 7
105         im2       =      nmonth - 7
106      ENDIF
107      iyear_end = iyear_beg + 1
108
[1255]109      !                                                  !------------!
110      DO jl = 1, jp_cfc                                  !  CFC loop  !
111         !                                               !------------!
112         jn = jp_cfc0 + jl - 1
[933]113         ! time interpolation at time kt
114         DO jm = 1, jphem
[7646]115            zpatm(jm,jl) = (  atm_cfc(iyear_beg, jm, jl) * REAL(im1, wp)  &
116               &           +  atm_cfc(iyear_end, jm, jl) * REAL(im2, wp) ) / 12.
[933]117         END DO
118         
119         !                                                         !------------!
120         DO jj = 1, jpj                                            !  i-j loop  !
121            DO ji = 1, jpi                                         !------------!
122 
123               ! space interpolation
[1255]124               zpp_cfc  =       xphem(ji,jj)   * zpatm(1,jl)   &
125                  &     + ( 1.- xphem(ji,jj) ) * zpatm(2,jl)
[933]126
127               ! Computation of concentration at equilibrium : in picomol/l
128               ! coefficient for solubility for CFC-11/12 in  mol/l/atm
129               IF( tmask(ji,jj,1) .GE. 0.5 ) THEN
[2528]130                  ztap  = ( tsn(ji,jj,1,jp_tem) + 273.16 ) * 0.01
[1255]131                  zdtap = sob(1,jl) + ztap * ( sob(2,jl) + ztap * sob(3,jl) ) 
132                  zsol  =  EXP( soa(1,jl) + soa(2,jl) / ztap + soa(3,jl) * LOG( ztap )   &
[2528]133                     &                    + soa(4,jl) * ztap * ztap + tsn(ji,jj,1,jp_sal) * zdtap ) 
[933]134               ELSE
135                  zsol  = 0.e0
136               ENDIF
137               ! conversion from mol/l/atm to mol/m3/atm and from mol/m3/atm to mol/m3/pptv   
138               zsol = xconv4 * xconv3 * zsol * tmask(ji,jj,1) 
139               ! concentration at equilibrium
140               zca_cfc = xconv1 * zpp_cfc * zsol * tmask(ji,jj,1)             
141 
142               ! Computation of speed transfert
[7646]143               !    Schmidt number revised in Wanninkhof (2014)
[2528]144               zt1  = tsn(ji,jj,1,jp_tem)
[933]145               zt2  = zt1 * zt1 
146               zt3  = zt1 * zt2
[7646]147               zt4  = zt2 * zt2
148               zsch = sca(1,jl) + sca(2,jl) * zt1 + sca(3,jl) * zt2 + sca(4,jl) * zt3 + sca(5,jl) * zt4
[933]149
[7646]150               !    speed transfert : formulae revised in Wanninkhof (2014)
[1004]151               zv2     = wndm(ji,jj) * wndm(ji,jj)
[933]152               zsch    = zsch / 660.
[9613]153               zak_cfc = ( 0.251 * xconv2 * zv2 / SQRT(zsch) ) * tmask(ji,jj,1)
[933]154
155               ! Input function  : speed *( conc. at equil - concen at surface )
[3294]156               ! trn in pico-mol/l idem qtr; ak in en m/a
[1255]157               qtr_cfc(ji,jj,jl) = -zak_cfc * ( trb(ji,jj,1,jn) - zca_cfc )   &
158                  &                         * tmask(ji,jj,1) * ( 1. - fr_i(ji,jj) )
[933]159               ! Add the surface flux to the trend
[6140]160               tra(ji,jj,1,jn) = tra(ji,jj,1,jn) + qtr_cfc(ji,jj,jl) / e3t_n(ji,jj,1) 
[933]161
162               ! cumulation of surface flux at each time step
[1255]163               qint_cfc(ji,jj,jl) = qint_cfc(ji,jj,jl) + qtr_cfc(ji,jj,jl) * rdt
[933]164               !                                               !----------------!
165            END DO                                             !  end i-j loop  !
166         END DO                                                !----------------!
167         !                                                  !----------------!
168      END DO                                                !  end CFC loop  !
[3680]169      !
170      IF( lrst_trc ) THEN
171         IF(lwp) WRITE(numout,*)
172         IF(lwp) WRITE(numout,*) 'trc_sms_cfc : cumulated input function fields written in ocean restart file ',   &
173            &                    'at it= ', kt,' date= ', ndastp
174         IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~'
[9456]175         jl = 0
[3680]176         DO jn = jp_cfc0, jp_cfc1
[9456]177             jl = jl + 1
178            CALL iom_rstput( kt, nitrst, numrtw, 'qint_'//ctrcnm(jn), qint_cfc(:,:,jl) )
[3680]179         END DO
[4996]180      ENDIF                                           
181      !
182      IF( lk_iomput ) THEN
[8397]183         jl = 0
[7646]184         DO jn = jp_cfc0, jp_cfc1
[8397]185            jl = jl + 1
186            CALL iom_put( 'qtr_'//TRIM(ctrcnm(jn)) , qtr_cfc (:,:,jl) )
187            CALL iom_put( 'qint_'//TRIM(ctrcnm(jn)), qint_cfc(:,:,jl) )
[7646]188         ENDDO
[3294]189      END IF
[4996]190      !
[1255]191      IF( l_trdtrc ) THEN
192          DO jn = jp_cfc0, jp_cfc1
[4990]193            CALL trd_trc( tra(:,:,:,jn), jn, jptra_sms, kt )   ! save trends
[1255]194          END DO
195      END IF
[2715]196      !
[9124]197      IF( ln_timing )   CALL timing_stop('trc_sms_cfc')
[2715]198      !
[933]199   END SUBROUTINE trc_sms_cfc
200
[2715]201
[3680]202   SUBROUTINE cfc_init
[933]203      !!---------------------------------------------------------------------
[3680]204      !!                     ***  cfc_init  *** 
[933]205      !!
206      !! ** Purpose : sets constants for CFC model
207      !!---------------------------------------------------------------------
[9456]208      INTEGER ::   jn, jl   !
[7646]209      !!----------------------------------------------------------------------
210      !
211      jn = 0 
[2715]212      ! coefficient for CFC11
213      !----------------------
[7646]214      if ( ln_cfc11 ) then
215         jn = jn + 1
216         ! Solubility
217         soa(1,jn) = -229.9261 
218         soa(2,jn) =  319.6552
219         soa(3,jn) =  119.4471
220         soa(4,jn) =  -1.39165
[933]221
[7646]222         sob(1,jn) =  -0.142382
223         sob(2,jn) =   0.091459
224         sob(3,jn) =  -0.0157274
[933]225
[7646]226         ! Schmidt number
227         sca(1,jn) = 3579.2
228         sca(2,jn) = -222.63
229         sca(3,jn) = 7.5749
230         sca(4,jn) = -0.14595
231         sca(5,jn) = 0.0011874
[933]232
[7646]233         ! atm. concentration
234         atm_cfc(:,:,jn) = p_cfc(:,:,1)
235      endif
[1004]236
[2715]237      ! coefficient for CFC12
238      !----------------------
[7646]239      if ( ln_cfc12 ) then
240         jn = jn + 1
241         ! Solubility
242         soa(1,jn) = -218.0971
243         soa(2,jn) =  298.9702
244         soa(3,jn) =  113.8049
245         soa(4,jn) =  -1.39165
[1004]246
[7646]247         sob(1,jn) =  -0.143566
248         sob(2,jn) =   0.091015
249         sob(3,jn) =  -0.0153924
[1255]250
[7646]251         ! schmidt number
252         sca(1,jn) = 3828.1
253         sca(2,jn) = -249.86
254         sca(3,jn) = 8.7603
255         sca(4,jn) = -0.1716
256         sca(5,jn) = 0.001408
[1255]257
[7646]258         ! atm. concentration
259         atm_cfc(:,:,jn) = p_cfc(:,:,2)
260      endif
[1255]261
[7646]262      ! coefficient for SF6
263      !----------------------
264      if ( ln_sf6 ) then
265         jn = jn + 1
266         ! Solubility
267         soa(1,jn) = -80.0343
268         soa(2,jn) = 117.232
269         soa(3,jn) =  29.5817
270         soa(4,jn) =   0.0
271
272         sob(1,jn) =  0.0335183 
273         sob(2,jn) = -0.0373942 
274         sob(3,jn) =  0.00774862
275
276         ! schmidt number
277         sca(1,jn) = 3177.5
278         sca(2,jn) = -200.57
279         sca(3,jn) = 6.8865
280         sca(4,jn) = -0.13335
281         sca(5,jn) = 0.0010877
282 
283         ! atm. concentration
284         atm_cfc(:,:,jn) = p_cfc(:,:,3)
285       endif
286
[3680]287      IF( ln_rsttr ) THEN
288         IF(lwp) WRITE(numout,*)
289         IF(lwp) WRITE(numout,*) ' Read specific variables from CFC model '
290         IF(lwp) WRITE(numout,*) ' ~~~~~~~~~~~~~~'
291         !
[9456]292         jl = 0
[3680]293         DO jn = jp_cfc0, jp_cfc1
[9456]294            jl = jl + 1
295            CALL iom_get( numrtr, jpdom_autoglo, 'qint_'//ctrcnm(jn), qint_cfc(:,:,jl) ) 
[3680]296         END DO
297      ENDIF
298      IF(lwp) WRITE(numout,*)
299      !
300   END SUBROUTINE cfc_init
[1255]301
[2715]302
303   INTEGER FUNCTION trc_sms_cfc_alloc()
304      !!----------------------------------------------------------------------
305      !!                     ***  ROUTINE trc_sms_cfc_alloc  ***
306      !!----------------------------------------------------------------------
[7646]307      ALLOCATE( xphem   (jpi,jpj)        , atm_cfc(jpyear,jphem,jp_cfc)  ,    &
308         &      qtr_cfc (jpi,jpj,jp_cfc) , qint_cfc(jpi,jpj,jp_cfc)      ,    &
309         &      soa(4,jp_cfc)    ,  sob(3,jp_cfc)   ,  sca(5,jp_cfc)     ,    &
310         &      STAT=trc_sms_cfc_alloc )
[2715]311         !
312      IF( trc_sms_cfc_alloc /= 0 ) CALL ctl_warn('trc_sms_cfc_alloc : failed to allocate arrays.')
313      !
314   END FUNCTION trc_sms_cfc_alloc
315
[933]316   !!======================================================================
317END MODULE trcsms_cfc
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.