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Since March 2022 along with NEMO 4.2 release, the code development moved to a self-hosted GitLab.
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sbcmod.F90 in branches/2012/dev_r3322_NOCS09_SAS/NEMOGCM/NEMO/SAS_SRC – NEMO

source: branches/2012/dev_r3322_NOCS09_SAS/NEMOGCM/NEMO/SAS_SRC/sbcmod.F90 @ 3334

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NEMO 2012 development branch dev_r3322_NOCS09_SAS: add some lines from rst_opn in order to allow correct ice restart creation;

and a little bit of light dusting.

File size: 20.4 KB
Line 
1MODULE sbcmod
2   !!======================================================================
3   !!                       ***  MODULE  sbcmod  ***
4   !! Surface module :  provide to the ocean its surface boundary condition
5   !!======================================================================
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
13   !!            3.4  ! 2011-11  (C. Harris) CICE added as an option
14   !!----------------------------------------------------------------------
15
16   !!----------------------------------------------------------------------
17   !!   sbc_init       : read namsbc namelist
18   !!   sbc            : surface ocean momentum, heat and freshwater boundary conditions
19   !!----------------------------------------------------------------------
20   USE oce              ! ocean dynamics and tracers
21   USE dom_oce          ! ocean space and time domain
22   USE phycst           ! physical constants
23   USE sbc_oce          ! Surface boundary condition: ocean fields
24   USE sbc_ice          ! Surface boundary condition: ice fields
25   USE sbcdcy           ! surface boundary condition: diurnal cycle
26   USE sbcssm           ! surface boundary condition: sea-surface mean variables
27   USE sbcapr           ! surface boundary condition: atmospheric pressure
28   USE sbcana           ! surface boundary condition: analytical formulation
29   USE sbcflx           ! surface boundary condition: flux formulation
30   USE sbcblk_clio      ! surface boundary condition: bulk formulation : CLIO
31   USE sbcblk_core      ! surface boundary condition: bulk formulation : CORE
32   USE sbcblk_mfs       ! surface boundary condition: bulk formulation : MFS
33   USE sbcice_if        ! surface boundary condition: ice-if sea-ice model
34   USE sbcice_lim       ! surface boundary condition: LIM 3.0 sea-ice model
35   USE sbcice_lim_2     ! surface boundary condition: LIM 2.0 sea-ice model
36   USE sbcice_cice      ! surface boundary condition: CICE    sea-ice model
37   USE sbccpl           ! surface boundary condition: coupled florulation
38   USE cpl_oasis3, ONLY:lk_cpl      ! are we in coupled mode?
39   USE sbcssr           ! surface boundary condition: sea surface restoring
40   USE sbcrnf           ! surface boundary condition: runoffs
41   USE sbcfwb           ! surface boundary condition: freshwater budget
42   USE closea           ! closed sea
43
44   USE prtctl           ! Print control                    (prt_ctl routine)
45   USE restart          ! ocean restart
46   USE iom              ! IOM library
47   USE in_out_manager   ! I/O manager
48   USE lib_mpp          ! MPP library
49   USE timing           ! Timing
50   USE sbcwave          ! Wave module
51   USE sbcsas
52
53   IMPLICIT NONE
54   PRIVATE
55
56   PUBLIC   sbc        ! routine called by step.F90
57   PUBLIC   sbc_init   ! routine called by opa.F90
58   
59   INTEGER ::   nsbc   ! type of surface boundary condition (deduced from namsbc informations)
60     
61   !! * Substitutions
62#  include "domzgr_substitute.h90"
63   !!----------------------------------------------------------------------
64   !! NEMO/OPA 4.0 , NEMO-consortium (2011)
65   !! $Id: sbcmod.F90 3294 2012-01-28 16:44:18Z rblod $
66   !! Software governed by the CeCILL licence     (NEMOGCM/NEMO_CeCILL.txt)
67   !!----------------------------------------------------------------------
68CONTAINS
69
70   SUBROUTINE sbc_init
71      !!---------------------------------------------------------------------
72      !!                    ***  ROUTINE sbc_init ***
73      !!
74      !! ** Purpose :   Initialisation of the ocean surface boundary computation
75      !!
76      !! ** Method  :   Read the namsbc namelist and set derived parameters
77      !!
78      !! ** Action  : - read namsbc parameters
79      !!              - nsbc: type of sbc
80      !!----------------------------------------------------------------------
81      INTEGER ::   icpt   ! local integer
82      !!
83      NAMELIST/namsbc/ nn_fsbc   , ln_ana , ln_flx  , ln_blk_clio, ln_blk_core, ln_cpl,   &
84         &             ln_blk_mfs, ln_apr_dyn, nn_ice , ln_dm2dc, ln_rnf, ln_ssr     , nn_fwb, ln_cdgw
85      !!----------------------------------------------------------------------
86
87      IF(lwp) THEN
88         WRITE(numout,*)
89         WRITE(numout,*) 'sbc_init : surface boundary condition setting'
90         WRITE(numout,*) '~~~~~~~~ '
91      ENDIF
92
93      REWIND( numnam )           ! Read Namelist namsbc
94      READ  ( numnam, namsbc )
95
96      !                          ! overwrite namelist parameter using CPP key information
97      IF( Agrif_Root() ) THEN                ! AGRIF zoom
98        IF( lk_lim2 )   nn_ice      = 2
99        IF( lk_lim3 )   nn_ice      = 3
100        IF( lk_cice )   nn_ice      = 4
101      ENDIF
102      IF( cp_cfg == 'gyre' ) THEN            ! GYRE configuration
103          ln_ana      = .TRUE.   
104          nn_ice      =   0
105      ENDIF
106      IF( ln_cpl ) THEN
107         IF( lwp ) WRITE(numout,*) 'Coupled mode not sensible with StandAlone Surface scheme'
108         ln_cpl = .FALSE.
109      ENDIF
110      IF( ln_apr_dyn ) THEN
111         IF( lwp ) WRITE(numout,*) 'No atmospheric gradient needed with StandAlone Surface scheme'
112         ln_apr_dyn = .FALSE.
113      ENDIF
114      IF( ln_dm2dc ) THEN
115         IF( lwp ) WRITE(numout,*) 'No diurnal cycle needed with StandAlone Surface scheme'
116         ln_dm2dc = .FALSE.
117      ENDIF
118      IF( ln_rnf ) THEN
119         IF( lwp ) WRITE(numout,*) 'No runoff needed with StandAlone Surface scheme'
120         ln_rnf = .FALSE.
121      ENDIF
122      IF( ln_ssr ) THEN
123         IF( lwp ) WRITE(numout,*) 'No surface relaxation needed with StandAlone Surface scheme'
124         ln_ssr = .FALSE.
125      ENDIF
126      IF( nn_fwb > 0 ) THEN
127         IF( lwp ) WRITE(numout,*) 'No freshwater budget adjustment needed with StandAlone Surface scheme'
128         nn_fwb = 0
129      ENDIF
130      IF( nn_closea > 0 ) THEN
131         IF( lwp ) WRITE(numout,*) 'No closed seas adjustment needed with StandAlone Surface scheme'
132         nn_closea = 0
133      ENDIF
134     
135      IF(lwp) THEN               ! Control print
136         WRITE(numout,*) '        Namelist namsbc (partly overwritten with CPP key setting)'
137         WRITE(numout,*) '           frequency update of sbc (and ice)             nn_fsbc     = ', nn_fsbc
138         WRITE(numout,*) '           Type of sbc : '
139         WRITE(numout,*) '              analytical formulation                     ln_ana      = ', ln_ana
140         WRITE(numout,*) '              flux       formulation                     ln_flx      = ', ln_flx
141         WRITE(numout,*) '              CLIO bulk  formulation                     ln_blk_clio = ', ln_blk_clio
142         WRITE(numout,*) '              CORE bulk  formulation                     ln_blk_core = ', ln_blk_core
143         WRITE(numout,*) '              MFS  bulk  formulation                     ln_blk_mfs  = ', ln_blk_mfs
144         WRITE(numout,*) '              coupled    formulation (T if key_sbc_cpl)  ln_cpl      = ', ln_cpl
145         WRITE(numout,*) '           Misc. options of sbc : '
146         WRITE(numout,*) '              Patm gradient added in ocean & ice Eqs.    ln_apr_dyn  = ', ln_apr_dyn
147         WRITE(numout,*) '              ice management in the sbc (=0/1/2/3)       nn_ice      = ', nn_ice 
148         WRITE(numout,*) '              daily mean to diurnal cycle qsr            ln_dm2dc    = ', ln_dm2dc 
149         WRITE(numout,*) '              runoff / runoff mouths                     ln_rnf      = ', ln_rnf
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,*) '              closed sea (=0/1) (set in namdom)          nn_closea   = ', nn_closea
153      ENDIF
154
155      !                              ! allocate sbc arrays
156      IF( sbc_oce_alloc() /= 0 )   CALL ctl_stop( 'STOP', 'sbc_init : unable to allocate sbc_oce arrays' )
157
158      !                          ! Checks:
159      IF( .NOT. ln_rnf ) THEN                      ! no specific treatment in vicinity of river mouths
160         ln_rnf_mouth  = .false.                     
161         IF( sbc_rnf_alloc() /= 0 )   CALL ctl_stop( 'STOP', 'sbc_init : unable to allocate sbc_rnf arrays' )
162         nkrnf         = 0
163         rnf     (:,:) = 0.e0
164         rnfmsk  (:,:) = 0.e0
165         rnfmsk_z(:)   = 0.e0
166      ENDIF
167      IF( nn_ice == 0  )   fr_i(:,:) = 0.e0        ! no ice in the domain, ice fraction is always zero
168
169      !                                            ! restartability   
170      IF( MOD( rday, REAL(nn_fsbc, wp) * rdt ) /= 0 )   &
171         &  CALL ctl_warn( 'nn_fsbc is NOT a multiple of the number of time steps in a day' )
172      !
173      IF( ( nn_ice == 2 .OR. nn_ice ==3 ) .AND. .NOT.( ln_blk_clio .OR. ln_blk_core .OR. lk_cpl ) )   &
174         &   CALL ctl_stop( 'LIM sea-ice model requires a bulk formulation or coupled configuration' )
175      IF( nn_ice == 4 .AND. .NOT.( ln_blk_core .OR. lk_cpl ) )   &
176         &   CALL ctl_stop( 'CICE sea-ice model requires ln_blk_core or lk_cpl' )
177      IF( nn_ice == 4 .AND. ( .NOT. ( cp_cfg == 'orca' ) .OR. lk_agrif ) )   &
178         &   CALL ctl_stop( 'CICE sea-ice model currently only available in a global ORCA configuration without AGRIF' )
179     
180       !drag coefficient read from wave model definable only with mfs bulk formulae and core
181       IF(ln_cdgw .AND. .NOT.(ln_blk_mfs .OR. ln_blk_core) )              &
182          &   CALL ctl_stop( 'drag coefficient read from wave model definable only with mfs bulk formulae and core')
183     
184      !                          ! Choice of the Surface Boudary Condition (set nsbc)
185      icpt = 0
186      IF( ln_ana          ) THEN   ;   nsbc =  1   ; icpt = icpt + 1   ;   ENDIF       ! analytical      formulation
187      IF( ln_flx          ) THEN   ;   nsbc =  2   ; icpt = icpt + 1   ;   ENDIF       ! flux            formulation
188      IF( ln_blk_clio     ) THEN   ;   nsbc =  3   ; icpt = icpt + 1   ;   ENDIF       ! CLIO bulk       formulation
189      IF( ln_blk_core     ) THEN   ;   nsbc =  4   ; icpt = icpt + 1   ;   ENDIF       ! CORE bulk       formulation
190      IF( ln_blk_mfs      ) THEN   ;   nsbc =  6   ; icpt = icpt + 1   ;   ENDIF       ! MFS  bulk       formulation
191      IF( ln_cpl          ) THEN   ;   nsbc =  5   ; icpt = icpt + 1   ;   ENDIF       ! Coupled         formulation
192      IF( cp_cfg == 'gyre') THEN   ;   nsbc =  0                       ;   ENDIF       ! GYRE analytical formulation
193      IF( lk_esopa        )            nsbc = -1                                       ! esopa test, ALL formulations
194      !
195      IF( icpt /= 1 .AND. .NOT.lk_esopa ) THEN
196         WRITE(numout,*)
197         WRITE(numout,*) '           E R R O R in setting the sbc, one and only one namelist/CPP key option '
198         WRITE(numout,*) '                     must be choosen. You choose ', icpt, ' option(s)'
199         WRITE(numout,*) '                     We stop'
200         nstop = nstop + 1
201      ENDIF
202      IF(lwp) THEN
203         WRITE(numout,*)
204         IF( nsbc == -1 )   WRITE(numout,*) '              ESOPA test All surface boundary conditions'
205         IF( nsbc ==  0 )   WRITE(numout,*) '              GYRE analytical formulation'
206         IF( nsbc ==  1 )   WRITE(numout,*) '              analytical formulation'
207         IF( nsbc ==  2 )   WRITE(numout,*) '              flux formulation'
208         IF( nsbc ==  3 )   WRITE(numout,*) '              CLIO bulk formulation'
209         IF( nsbc ==  4 )   WRITE(numout,*) '              CORE bulk formulation'
210         IF( nsbc ==  5 )   WRITE(numout,*) '              coupled formulation'
211         IF( nsbc ==  6 )   WRITE(numout,*) '              MFS Bulk formulation'
212      ENDIF
213
214      IF( nn_ice == 4 )   CALL cice_sbc_init (nsbc)
215      !
216   END SUBROUTINE sbc_init
217
218
219   SUBROUTINE sbc( kt )
220      !!---------------------------------------------------------------------
221      !!                    ***  ROUTINE sbc  ***
222      !!             
223      !! ** Purpose :   provide at each time-step the ocean surface boundary
224      !!                condition (momentum, heat and freshwater fluxes)
225      !!
226      !! ** Method  :   blah blah  to be written ?????????
227      !!                CAUTION : never mask the surface stress field (tke sbc)
228      !!
229      !! ** Action  : - set the ocean surface boundary condition at before and now
230      !!                time step, i.e. 
231      !!                utau_b, vtau_b, qns_b, qsr_b, emp_n, emps_b, qrp_b, erp_b
232      !!                utau  , vtau  , qns  , qsr  , emp  , emps  , qrp  , erp
233      !!              - updte the ice fraction : fr_i
234      !!----------------------------------------------------------------------
235      INTEGER, INTENT(in) ::   kt       ! ocean time step
236      !!---------------------------------------------------------------------
237      !
238      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_start('sbc')
239      !
240      !                                            ! ---------------------------------------- !
241      IF( kt /= nit000 ) THEN                      !          Swap of forcing fields          !
242         !                                         ! ---------------------------------------- !
243         utau_b(:,:) = utau(:,:)                         ! Swap the ocean forcing fields
244         vtau_b(:,:) = vtau(:,:)                         ! (except at nit000 where before fields
245         qns_b (:,:) = qns (:,:)                         !  are set at the end of the routine)
246         ! The 3D heat content due to qsr forcing is treated in traqsr
247         ! qsr_b (:,:) = qsr (:,:)
248         emp_b (:,:) = emp (:,:)
249         emps_b(:,:) = emps(:,:)
250      ENDIF
251      !                                            ! ---------------------------------------- !
252      !                                            !        forcing field computation         !
253      !                                            ! ---------------------------------------- !
254
255      CALL iom_setkt( kt + nn_fsbc - 1 )                 ! in sbc, iom_put is called every nn_fsbc time step
256      !
257      CALL sbc_sas( kt )                                 ! ocean sea surface variables (sst_m, sss_m, ssu_m, ssv_m)
258      !                                                  ! averaged over nf_sbc time-step
259
260      IF (ln_cdgw) CALL sbc_wave( kt )
261                                                   !==  sbc formulation  ==!
262                                                           
263      SELECT CASE( nsbc )                                ! Compute ocean surface boundary condition
264      !                                                  ! (i.e. utau,vtau, qns, qsr, emp, emps)
265      CASE(  0 )   ;   CALL sbc_gyre    ( kt )                    ! analytical formulation : GYRE configuration
266      CASE(  1 )   ;   CALL sbc_ana     ( kt )                    ! analytical formulation : uniform sbc
267      CASE(  2 )   ;   CALL sbc_flx     ( kt )                    ! flux formulation
268      CASE(  3 )   ;   CALL sbc_blk_clio( kt )                    ! bulk formulation : CLIO for the ocean
269      CASE(  4 )   ;   CALL sbc_blk_core( kt )                    ! bulk formulation : CORE for the ocean
270      CASE(  5 )   ;   CALL sbc_cpl_rcv ( kt, nn_fsbc, nn_ice )   ! coupled formulation
271      CASE(  6 )   ;   CALL sbc_blk_mfs ( kt )                    ! bulk formulation : MFS for the ocean
272      CASE( -1 )                               
273                       CALL sbc_ana     ( kt )                    ! ESOPA, test ALL the formulations
274                       CALL sbc_gyre    ( kt )                    !
275                       CALL sbc_flx     ( kt )                    !
276                       CALL sbc_blk_clio( kt )                    !
277                       CALL sbc_blk_core( kt )                    !
278                       CALL sbc_cpl_rcv ( kt, nn_fsbc, nn_ice )   !
279      END SELECT
280
281      !                                            !==  Misc. Options  ==!
282     
283      SELECT CASE( nn_ice )                                     ! Update heat and freshwater fluxes over sea-ice areas
284      CASE(  1 )   ;       CALL sbc_ice_if   ( kt )                  ! Ice-cover climatology ("Ice-if" model)
285         !                                                     
286      CASE(  2 )   ;       CALL sbc_ice_lim_2( kt, nsbc )            ! LIM-2 ice model
287         !                                                     
288      CASE(  3 )   ;       CALL sbc_ice_lim  ( kt, nsbc )            ! LIM-3 ice model
289         !
290      CASE(  4 )   ;       CALL sbc_ice_cice ( kt, nsbc )            ! CICE ice model
291      END SELECT                                             
292
293!RBbug do not understand why see ticket 667
294      CALL lbc_lnk( emp, 'T', 1. )
295      !
296      IF( kt == nit000 ) THEN                          !   set the forcing field at nit000 - 1    !
297         !                                             ! ---------------------------------------- !
298         IF(lwp) WRITE(numout,*) '          nit000-1 surface forcing fields set to nit000'
299         utau_b(:,:) = utau(:,:) 
300         vtau_b(:,:) = vtau(:,:)
301         qns_b (:,:) = qns (:,:)
302         ! qsr_b (:,:) = qsr (:,:)
303         emp_b (:,:) = emp (:,:)
304         emps_b(:,:) = emps(:,:)
305      ENDIF
306      !                                                ! ---------------------------------------- !
307      !                                                !        Outputs and control print         !
308      !                                                ! ---------------------------------------- !
309      IF( MOD( kt-1, nn_fsbc ) == 0 ) THEN
310         CALL iom_put( "empmr" , emp  - rnf )                   ! upward water flux
311         CALL iom_put( "empsmr", emps - rnf )                   ! c/d water flux
312         CALL iom_put( "qt"    , qns  + qsr )                   ! total heat flux
313         CALL iom_put( "qns"   , qns        )                   ! solar heat flux
314         CALL iom_put( "qsr"   ,       qsr  )                   ! solar heat flux
315         IF( nn_ice > 0 )   CALL iom_put( "ice_cover", fr_i )   ! ice fraction
316      ENDIF
317      !
318      CALL iom_setkt( kt )           ! iom_put outside of sbc is called at every time step
319      !
320      CALL iom_put( "utau", utau )   ! i-wind stress   (stress can be updated at
321      CALL iom_put( "vtau", vtau )   ! j-wind stress    each time step in sea-ice)
322      CALL iom_put( "taum", taum )   ! wind stress module
323      CALL iom_put( "wspd", wndm )   ! wind speed  module
324      !
325      IF(ln_ctl) THEN         ! print mean trends (used for debugging)
326         CALL prt_ctl(tab2d_1=fr_i             , clinfo1=' fr_i     - : ', mask1=tmask, ovlap=1 )
327         CALL prt_ctl(tab2d_1=(emp-rnf)        , clinfo1=' emp-rnf  - : ', mask1=tmask, ovlap=1 )
328         CALL prt_ctl(tab2d_1=(emps-rnf)       , clinfo1=' emps-rnf - : ', mask1=tmask, ovlap=1 )
329         CALL prt_ctl(tab2d_1=qns              , clinfo1=' qns      - : ', mask1=tmask, ovlap=1 )
330         CALL prt_ctl(tab2d_1=qsr              , clinfo1=' qsr      - : ', mask1=tmask, ovlap=1 )
331         CALL prt_ctl(tab3d_1=tmask            , clinfo1=' tmask    - : ', mask1=tmask, ovlap=1, kdim=jpk )
332         CALL prt_ctl(tab3d_1=tsn(:,:,:,jp_tem), clinfo1=' sst      - : ', mask1=tmask, ovlap=1, kdim=1   )
333         CALL prt_ctl(tab3d_1=tsn(:,:,:,jp_sal), clinfo1=' sss      - : ', mask1=tmask, ovlap=1, kdim=1   )
334         CALL prt_ctl(tab2d_1=utau             , clinfo1=' utau     - : ', mask1=umask,                      &
335            &         tab2d_2=vtau             , clinfo2=' vtau     - : ', mask2=vmask, ovlap=1 )
336      ENDIF
337
338      IF( kt == nitend )   CALL sbc_final         ! Close down surface module if necessary
339      !
340      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_stop('sbc')
341      !
342   END SUBROUTINE sbc
343
344   SUBROUTINE sbc_final
345      !!---------------------------------------------------------------------
346      !!                    ***  ROUTINE sbc_final  ***
347      !!---------------------------------------------------------------------
348
349      !-----------------------------------------------------------------
350      ! Finalize CICE (if used)
351      !-----------------------------------------------------------------
352
353      IF( nn_ice == 4 )   CALL cice_sbc_final
354      !
355   END SUBROUTINE sbc_final
356
357   !!======================================================================
358END MODULE sbcmod
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.