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trcsms_cfc.F90 in branches/2011/dev_r2787_LOCEAN3_TRA_TRP/NEMOGCM/NEMO/TOP_SRC/CFC – NEMO

source: branches/2011/dev_r2787_LOCEAN3_TRA_TRP/NEMOGCM/NEMO/TOP_SRC/CFC/trcsms_cfc.F90 @ 2819

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Improvment of branch dev_r2787_LOCEAN3_TRA_TRP

  • Property svn:keywords set to Id
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Line 
1MODULE trcsms_cfc
2   !!======================================================================
3   !!                      ***  MODULE trcsms_cfc  ***
4   !! TOP : CFC main model
5   !!======================================================================
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
9   !!----------------------------------------------------------------------
10#if defined key_cfc
11   !!----------------------------------------------------------------------
12   !!   'key_cfc'                                               CFC tracers
13   !!----------------------------------------------------------------------
14   !!   trc_sms_cfc  :  compute and add CFC suface forcing to CFC trends
15   !!   trc_cfc_cst  :  sets constants for CFC surface forcing computation
16   !!----------------------------------------------------------------------
17   USE oce_trc       ! Ocean variables
18   USE par_trc       ! TOP parameters
19   USE trc           ! TOP variables
20   USE trdmod_oce
21   USE trdmod_trc
22   USE iom           ! I/O library
23
24   IMPLICIT NONE
25   PRIVATE
26
27   PUBLIC   trc_sms_cfc         ! called in ???   
28   PUBLIC   trc_sms_cfc_alloc   ! called in trcini_cfc.F90
29
30   INTEGER , PUBLIC, PARAMETER ::   jphem  =   2   ! parameter for the 2 hemispheres
31   INTEGER , PUBLIC            ::   jpyear         ! Number of years read in CFC1112 file
32   INTEGER , PUBLIC            ::   ndate_beg      ! initial calendar date (aammjj) for CFC
33   INTEGER , PUBLIC            ::   nyear_res      ! restoring time constant (year)
34   INTEGER , PUBLIC            ::   nyear_beg      ! initial year (aa)
35   
36   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   p_cfc    ! partial hemispheric pressure for CFC
37   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   xphem    ! spatial interpolation factor for patm
38   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   qtr_cfc  ! flux at surface
39   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   qint_cfc ! cumulative flux
40   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   patm     ! atmospheric function
41
42   REAL(wp), DIMENSION(4,2) ::   soa   ! coefficient for solubility of CFC [mol/l/atm]
43   REAL(wp), DIMENSION(3,2) ::   sob   !    "               "
44   REAL(wp), DIMENSION(4,2) ::   sca   ! coefficients for schmidt number in degre Celcius
45     
46   !                          ! coefficients for conversion
47   REAL(wp) ::   xconv1 = 1.0          ! conversion from to
48   REAL(wp) ::   xconv2 = 0.01/3600.   ! conversion from cm/h to m/s:
49   REAL(wp) ::   xconv3 = 1.0e+3       ! conversion from mol/l/atm to mol/m3/atm
50   REAL(wp) ::   xconv4 = 1.0e-12      ! conversion from mol/m3/atm to mol/m3/pptv
51
52   !! * Substitutions
53#  include "top_substitute.h90"
54   !!----------------------------------------------------------------------
55   !! NEMO/TOP 3.3 , NEMO Consortium (2010)
56   !! $Id$
57   !! Software governed by the CeCILL licence     (NEMOGCM/NEMO_CeCILL.txt)
58   !!----------------------------------------------------------------------
59CONTAINS
60
61   SUBROUTINE trc_sms_cfc( kt )
62      !!----------------------------------------------------------------------
63      !!                     ***  ROUTINE trc_sms_cfc  ***
64      !!
65      !! ** Purpose :   Compute the surface boundary contition on CFC 11
66      !!             passive tracer associated with air-mer fluxes and add it
67      !!             to the general trend of tracers equations.
68      !!
69      !! ** Method  : - get the atmospheric partial pressure - given in pico -
70      !!              - computation of solubility ( in 1.e-12 mol/l then in 1.e-9 mol/m3)
71      !!              - computation of transfert speed ( given in cm/hour ----> cm/s )
72      !!              - the input function is given by :
73      !!                speed * ( concentration at equilibrium - concentration at surface )
74      !!              - the input function is in pico-mol/m3/s and the
75      !!                CFC concentration in pico-mol/m3
76      !!----------------------------------------------------------------------
77      !
78      INTEGER, INTENT(in) ::   kt    ! ocean time-step index
79      !
80      INTEGER  ::   ji, jj, jn, jl, jm, js
81      INTEGER  ::   iyear_beg, iyear_end
82      INTEGER  ::   im1, im2, ierr
83      REAL(wp) ::   ztap, zdtap       
84      REAL(wp) ::   zt1, zt2, zt3, zv2
85      REAL(wp) ::   zsol      ! solubility
86      REAL(wp) ::   zsch      ! schmidt number
87      REAL(wp) ::   zpp_cfc   ! atmospheric partial pressure of CFC
88      REAL(wp) ::   zca_cfc   ! concentration at equilibrium
89      REAL(wp) ::   zak_cfc   ! transfert coefficients
90      REAL(wp), ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)  ::   zpatm     ! atmospheric function
91      !!----------------------------------------------------------------------
92      !
93      ALLOCATE( zpatm(jphem,jp_cfc), STAT=ierr )
94      IF( ierr > 0 ) THEN
95         CALL ctl_stop( 'trc_sms_cfc: unable to allocate zpatm array' )   ;   RETURN
96      ENDIF
97
98      IF( kt == nit000 )   CALL trc_cfc_cst
99
100      ! Temporal interpolation
101      ! ----------------------
102      iyear_beg = nyear - 1900
103      IF ( nmonth <= 6 ) THEN
104         iyear_beg = iyear_beg - 1
105         im1       =  6 - nmonth + 1
106         im2       =  6 + nmonth - 1
107      ELSE
108         im1       = 12 - nmonth + 7
109         im2       =      nmonth - 7
110      ENDIF
111      iyear_end = iyear_beg + 1
112
113      !                                                  !------------!
114      DO jl = 1, jp_cfc                                  !  CFC loop  !
115         !                                               !------------!
116         jn = jp_cfc0 + jl - 1
117         ! time interpolation at time kt
118         DO jm = 1, jphem
119            zpatm(jm,jl) = (  p_cfc(iyear_beg, jm, jl) * FLOAT (im1)  &
120               &           +  p_cfc(iyear_end, jm, jl) * FLOAT (im2) ) / 12.
121         END DO
122         
123         !                                                         !------------!
124         DO jj = 1, jpj                                            !  i-j loop  !
125            DO ji = 1, jpi                                         !------------!
126 
127               ! space interpolation
128               zpp_cfc  =       xphem(ji,jj)   * zpatm(1,jl)   &
129                  &     + ( 1.- xphem(ji,jj) ) * zpatm(2,jl)
130
131               ! Computation of concentration at equilibrium : in picomol/l
132               ! coefficient for solubility for CFC-11/12 in  mol/l/atm
133               IF( tmask(ji,jj,1) .GE. 0.5 ) THEN
134                  ztap  = ( tsn(ji,jj,1,jp_tem) + 273.16 ) * 0.01
135                  zdtap = sob(1,jl) + ztap * ( sob(2,jl) + ztap * sob(3,jl) ) 
136                  zsol  =  EXP( soa(1,jl) + soa(2,jl) / ztap + soa(3,jl) * LOG( ztap )   &
137                     &                    + soa(4,jl) * ztap * ztap + tsn(ji,jj,1,jp_sal) * zdtap ) 
138               ELSE
139                  zsol  = 0.e0
140               ENDIF
141               ! conversion from mol/l/atm to mol/m3/atm and from mol/m3/atm to mol/m3/pptv   
142               zsol = xconv4 * xconv3 * zsol * tmask(ji,jj,1) 
143               ! concentration at equilibrium
144               zca_cfc = xconv1 * zpp_cfc * zsol * tmask(ji,jj,1)             
145 
146               ! Computation of speed transfert
147               !    Schmidt number
148               zt1  = tsn(ji,jj,1,jp_tem)
149               zt2  = zt1 * zt1 
150               zt3  = zt1 * zt2
151               zsch = sca(1,jl) + sca(2,jl) * zt1 + sca(3,jl) * zt2 + sca(4,jl) * zt3
152
153               !    speed transfert : formulae of wanninkhof 1992
154               zv2     = wndm(ji,jj) * wndm(ji,jj)
155               zsch    = zsch / 660.
156               zak_cfc = ( 0.39 * xconv2 * zv2 / SQRT(zsch) ) * tmask(ji,jj,1)
157
158               ! Input function  : speed *( conc. at equil - concen at surface )
159               ! trn in pico-mol/l idem qtr; ak in en m/a
160               qtr_cfc(ji,jj,jl) = -zak_cfc * ( trb(ji,jj,1,jn) - zca_cfc )   &
161#if defined key_degrad
162                  &                         * facvol(ji,jj,1)                           &
163#endif
164                  &                         * tmask(ji,jj,1) * ( 1. - fr_i(ji,jj) )
165               ! Add the surface flux to the trend
166               tra(ji,jj,1,jn) = tra(ji,jj,1,jn) + qtr_cfc(ji,jj,jl) / fse3t(ji,jj,1) 
167
168               ! cumulation of surface flux at each time step
169               qint_cfc(ji,jj,jl) = qint_cfc(ji,jj,jl) + qtr_cfc(ji,jj,jl) * rdt
170               !                                               !----------------!
171            END DO                                             !  end i-j loop  !
172         END DO                                                !----------------!
173         !                                                  !----------------!
174      END DO                                                !  end CFC loop  !
175      !                                                     !----------------!
176      IF( ln_diatrc ) THEN
177        !
178        IF( lk_iomput ) THEN
179           CALL iom_put( "qtrCFC11"  , qtr_cfc (:,:,1) )
180           CALL iom_put( "qintCFC11" , qint_cfc(:,:,1) )
181        ELSE
182           trc2d(:,:,jp_cfc0_2d    ) = qtr_cfc (:,:,1)
183           trc2d(:,:,jp_cfc0_2d + 1) = qint_cfc(:,:,1)
184        END IF
185        !
186      END IF
187 
188      IF( l_trdtrc ) THEN
189          DO jn = jp_cfc0, jp_cfc1
190            CALL trd_mod_trc( tra(:,:,:,jn), jn, jptra_trd_sms, kt )   ! save trends
191          END DO
192      END IF
193      !
194   END SUBROUTINE trc_sms_cfc
195
196
197   SUBROUTINE trc_cfc_cst
198      !!---------------------------------------------------------------------
199      !!                     ***  trc_cfc_cst  *** 
200      !!
201      !! ** Purpose : sets constants for CFC model
202      !!---------------------------------------------------------------------
203
204      ! coefficient for CFC11
205      !----------------------
206
207      ! Solubility
208      soa(1,1) = -229.9261 
209      soa(2,1) =  319.6552
210      soa(3,1) =  119.4471
211      soa(4,1) =  -1.39165
212
213      sob(1,1) =  -0.142382
214      sob(2,1) =   0.091459
215      sob(3,1) =  -0.0157274
216
217      ! Schmidt number
218      sca(1,1) = 3501.8
219      sca(2,1) = -210.31
220      sca(3,1) =  6.1851
221      sca(4,1) = -0.07513
222
223      ! coefficient for CFC12
224      !----------------------
225
226      ! Solubility
227      soa(1,2) = -218.0971
228      soa(2,2) =  298.9702
229      soa(3,2) =  113.8049
230      soa(4,2) =  -1.39165
231
232      sob(1,2) =  -0.143566
233      sob(2,2) =   0.091015
234      sob(3,2) =  -0.0153924
235
236      ! schmidt number
237      sca(1,2) =  3845.4 
238      sca(2,2) =  -228.95
239      sca(3,2) =  6.1908 
240      sca(4,2) =  -0.067430
241
242   END SUBROUTINE trc_cfc_cst
243
244
245   INTEGER FUNCTION trc_sms_cfc_alloc()
246      !!----------------------------------------------------------------------
247      !!                     ***  ROUTINE trc_sms_cfc_alloc  ***
248      !!----------------------------------------------------------------------
249      ALLOCATE( xphem   (jpi,jpj)        ,     &
250         &      qtr_cfc (jpi,jpj,jp_cfc) ,     &
251         &      qint_cfc(jpi,jpj,jp_cfc) , STAT=trc_sms_cfc_alloc )
252         !
253      IF( trc_sms_cfc_alloc /= 0 ) CALL ctl_warn('trc_sms_cfc_alloc : failed to allocate arrays.')
254      !
255   END FUNCTION trc_sms_cfc_alloc
256
257#else
258   !!----------------------------------------------------------------------
259   !!   Dummy module                                         No CFC tracers
260   !!----------------------------------------------------------------------
261CONTAINS
262   SUBROUTINE trc_sms_cfc( kt )       ! Empty routine
263      WRITE(*,*) 'trc_sms_cfc: You should not have seen this print! error?', kt
264   END SUBROUTINE trc_sms_cfc
265#endif
266
267   !!======================================================================
268END MODULE trcsms_cfc
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.