New URL for NEMO forge!   http://forge.nemo-ocean.eu

Since March 2022 along with NEMO 4.2 release, the code development moved to a self-hosted GitLab.
This present forge is now archived and remained online for history.
traqsr.F90 in branches/2014/dev_r4621_NOC4_BDY_VERT_INTERP/NEMOGCM/NEMO/OPA_SRC/TRA – NEMO

source: branches/2014/dev_r4621_NOC4_BDY_VERT_INTERP/NEMOGCM/NEMO/OPA_SRC/TRA/traqsr.F90 @ 4792

Last change on this file since 4792 was 4792, checked in by jamesharle, 10 years ago

Updates to code after first successful test + merge with HEAD of trunk
  • Property svn:keywords set to Id
File size: 29.9 KB
Line 
1MODULE traqsr
2   !!======================================================================
3   !!                       ***  MODULE  traqsr  ***
4   !! Ocean physics: solar radiation penetration in the top ocean levels
5   !!======================================================================
6   !! History :  OPA  !  1990-10  (B. Blanke)  Original code
7   !!            7.0  !  1991-11  (G. Madec)
8   !!                 !  1996-01  (G. Madec)  s-coordinates
9   !!   NEMO     1.0  !  2002-06  (G. Madec)  F90: Free form and module
10   !!             -   !  2005-11  (G. Madec) zco, zps, sco coordinate
11   !!            3.2  !  2009-04  (G. Madec & NEMO team)
12   !!            4.0  !  2012-05  (C. Rousset) store attenuation coef for use in ice model
13   !!----------------------------------------------------------------------
14
15   !!----------------------------------------------------------------------
16   !!   tra_qsr      : trend due to the solar radiation penetration
17   !!   tra_qsr_init : solar radiation penetration initialization
18   !!----------------------------------------------------------------------
19   USE oce             ! ocean dynamics and active tracers
20   USE dom_oce         ! ocean space and time domain
21   USE sbc_oce         ! surface boundary condition: ocean
22   USE trc_oce         ! share SMS/Ocean variables
23   USE trdmod_oce      ! ocean variables trends
24   USE trdtra          ! ocean active tracers trends
25   USE in_out_manager  ! I/O manager
26   USE phycst          ! physical constants
27   USE prtctl          ! Print control
28   USE iom             ! I/O manager
29   USE fldread         ! read input fields
30   USE restart         ! ocean restart
31   USE lib_mpp         ! MPP library
32   USE wrk_nemo       ! Memory Allocation
33   USE timing         ! Timing
34   USE sbc_ice, ONLY : lk_lim3
35
36   IMPLICIT NONE
37   PRIVATE
38
39   PUBLIC   tra_qsr       ! routine called by step.F90 (ln_traqsr=T)
40   PUBLIC   tra_qsr_init  ! routine called by opa.F90
41
42   !                                 !!* Namelist namtra_qsr: penetrative solar radiation
43   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_traqsr    !: light absorption (qsr) flag
44   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_qsr_rgb   !: Red-Green-Blue light absorption flag 
45   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_qsr_2bd   !: 2 band         light absorption flag
46   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_qsr_bio   !: bio-model      light absorption flag
47   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_qsr_ice   !: light penetration for ice-model LIM3 (clem)
48   INTEGER , PUBLIC ::   nn_chldta    !: use Chlorophyll data (=1) or not (=0)
49   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_abs       !: fraction absorbed in the very near surface (RGB & 2 bands)
50   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_si0       !: very near surface depth of extinction      (RGB & 2 bands)
51   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_si1       !: deepest depth of extinction (water type I)       (2 bands)
52   
53   ! Module variables
54   REAL(wp) ::   xsi0r                           !: inverse of rn_si0
55   REAL(wp) ::   xsi1r                           !: inverse of rn_si1
56   TYPE(FLD), ALLOCATABLE, DIMENSION(:) ::   sf_chl   ! structure of input Chl (file informations, fields read)
57   INTEGER, PUBLIC ::   nksr              ! levels below which the light cannot penetrate ( depth larger than 391 m)
58   REAL(wp), DIMENSION(3,61) ::   rkrgb   !: tabulated attenuation coefficients for RGB absorption
59
60   !! * Substitutions
61#  include "domzgr_substitute.h90"
62#  include "vectopt_loop_substitute.h90"
63   !!----------------------------------------------------------------------
64   !! NEMO/OPA 3.3 , NEMO Consortium (2010)
65   !! $Id$
66   !! Software governed by the CeCILL licence     (NEMOGCM/NEMO_CeCILL.txt)
67   !!----------------------------------------------------------------------
68CONTAINS
69
70   SUBROUTINE tra_qsr( kt )
71      !!----------------------------------------------------------------------
72      !!                  ***  ROUTINE tra_qsr  ***
73      !!
74      !! ** Purpose :   Compute the temperature trend due to the solar radiation
75      !!      penetration and add it to the general temperature trend.
76      !!
77      !! ** Method  : The profile of the solar radiation within the ocean is defined
78      !!      through 2 wavebands (rn_si0,rn_si1) or 3 wavebands (RGB) and a ratio rn_abs
79      !!      Considering the 2 wavebands case:
80      !!         I(k) = Qsr*( rn_abs*EXP(z(k)/rn_si0) + (1.-rn_abs)*EXP(z(k)/rn_si1) )
81      !!         The temperature trend associated with the solar radiation penetration
82      !!         is given by : zta = 1/e3t dk[ I ] / (rau0*Cp)
83      !!         At the bottom, boudary condition for the radiation is no flux :
84      !!      all heat which has not been absorbed in the above levels is put
85      !!      in the last ocean level.
86      !!         In z-coordinate case, the computation is only done down to the
87      !!      level where I(k) < 1.e-15 W/m2. In addition, the coefficients
88      !!      used for the computation are calculated one for once as they
89      !!      depends on k only.
90      !!
91      !! ** Action  : - update ta with the penetrative solar radiation trend
92      !!              - save the trend in ttrd ('key_trdtra')
93      !!
94      !! Reference  : Jerlov, N. G., 1968 Optical Oceanography, Elsevier, 194pp.
95      !!              Lengaigne et al. 2007, Clim. Dyn., V28, 5, 503-516.
96      !!----------------------------------------------------------------------
97      !
98      INTEGER, INTENT(in) ::   kt     ! ocean time-step
99      !
100      INTEGER  ::   ji, jj, jk           ! dummy loop indices
101      INTEGER  ::   irgb                 ! local integers
102      REAL(wp) ::   zchl, zcoef, zfact   ! local scalars
103      REAL(wp) ::   zc0, zc1, zc2, zc3   !    -         -
104      REAL(wp) ::   zzc0, zzc1, zzc2, zzc3   !    -         -
105      REAL(wp) ::   zz0, zz1, z1_e3t     !    -         -
106      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:  ) :: zekb, zekg, zekr
107      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:,:) :: ze0, ze1, ze2, ze3, zea, ztrdt
108      !!----------------------------------------------------------------------
109      !
110      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_start('tra_qsr')
111      !
112      CALL wrk_alloc( jpi, jpj,      zekb, zekg, zekr        ) 
113      CALL wrk_alloc( jpi, jpj, jpk, ze0, ze1, ze2, ze3, zea ) 
114      !
115      IF( kt == nit000 ) THEN
116         IF(lwp) WRITE(numout,*)
117         IF(lwp) WRITE(numout,*) 'tra_qsr : penetration of the surface solar radiation'
118         IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~~~~'
119         IF( .NOT.ln_traqsr )   RETURN
120      ENDIF
121
122      IF( l_trdtra ) THEN      ! Save ta and sa trends
123         CALL wrk_alloc( jpi, jpj, jpk, ztrdt ) 
124         ztrdt(:,:,:) = tsa(:,:,:,jp_tem)
125      ENDIF
126
127      !                                        Set before qsr tracer content field
128      !                                        ***********************************
129      IF( kt == nit000 ) THEN                     ! Set the forcing field at nit000 - 1
130         !                                        ! -----------------------------------
131         IF( ln_rstart .AND.    &                    ! Restart: read in restart file
132              & iom_varid( numror, 'qsr_hc_b', ldstop = .FALSE. ) > 0 ) THEN
133            IF(lwp) WRITE(numout,*) '          nit000-1 qsr tracer content forcing field red in the restart file'
134            zfact = 0.5e0
135            CALL iom_get( numror, jpdom_autoglo, 'qsr_hc_b', qsr_hc_b )   ! before heat content trend due to Qsr flux
136         ELSE                                           ! No restart or restart not found: Euler forward time stepping
137            zfact = 1.e0
138            qsr_hc_b(:,:,:) = 0.e0
139         ENDIF
140      ELSE                                        ! Swap of forcing field
141         !                                        ! ---------------------
142         zfact = 0.5e0
143         qsr_hc_b(:,:,:) = qsr_hc(:,:,:)
144      ENDIF
145      !                                        Compute now qsr tracer content field
146      !                                        ************************************
147     
148      !                                           ! ============================================== !
149      IF( lk_qsr_bio .AND. ln_qsr_bio ) THEN      !  bio-model fluxes  : all vertical coordinates  !
150         !                                        ! ============================================== !
151         DO jk = 1, jpkm1
152            qsr_hc(:,:,jk) = r1_rau0_rcp * ( etot3(:,:,jk) - etot3(:,:,jk+1) )
153         END DO
154         !                                        Add to the general trend
155         DO jk = 1, jpkm1
156            DO jj = 2, jpjm1 
157               DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
158                  z1_e3t = zfact / fse3t(ji,jj,jk)
159                  tsa(ji,jj,jk,jp_tem) = tsa(ji,jj,jk,jp_tem) + ( qsr_hc_b(ji,jj,jk) + qsr_hc(ji,jj,jk) ) * z1_e3t
160               END DO
161            END DO
162         END DO
163         CALL iom_put( 'qsr3d', etot3 )   ! Shortwave Radiation 3D distribution
164         ! clem: store attenuation coefficient of the first ocean level
165         IF ( lk_lim3 .AND. ln_qsr_ice ) THEN
166            DO jj = 1, jpj
167               DO ji = 1, jpi
168                  IF ( qsr(ji,jj) /= 0._wp ) THEN
169                     oatte(ji,jj) = ( qsr_hc(ji,jj,1) / ( r1_rau0_rcp * qsr(ji,jj) ) )
170                     iatte(ji,jj) = oatte(ji,jj)
171                  ENDIF
172               END DO
173            END DO
174         ENDIF
175         !                                        ! ============================================== !
176      ELSE                                        !  Ocean alone :
177         !                                        ! ============================================== !
178         !
179         !                                                ! ------------------------- !
180         IF( ln_qsr_rgb) THEN                             !  R-G-B  light penetration !
181            !                                             ! ------------------------- !
182            ! Set chlorophyl concentration
183            IF( nn_chldta == 1 .OR. lk_vvl ) THEN            !*  Variable Chlorophyll or ocean volume
184               !
185               IF( nn_chldta == 1 ) THEN                             !*  Variable Chlorophyll
186                  !
187                  CALL fld_read( kt, 1, sf_chl )                         ! Read Chl data and provides it at the current time step
188                  !         
189!CDIR COLLAPSE
190!CDIR NOVERRCHK
191                  DO jj = 1, jpj                                         ! Separation in R-G-B depending of the surface Chl
192!CDIR NOVERRCHK
193                     DO ji = 1, jpi
194                        zchl = MIN( 10. , MAX( 0.03, sf_chl(1)%fnow(ji,jj,1) ) )
195                        irgb = NINT( 41 + 20.*LOG10(zchl) + 1.e-15 )
196                        zekb(ji,jj) = rkrgb(1,irgb)
197                        zekg(ji,jj) = rkrgb(2,irgb)
198                        zekr(ji,jj) = rkrgb(3,irgb)
199                     END DO
200                  END DO
201               ELSE                                            ! Variable ocean volume but constant chrlorophyll
202                  zchl = 0.05                                     ! constant chlorophyll
203                  irgb = NINT( 41 + 20.*LOG10( zchl ) + 1.e-15 )
204                  zekb(:,:) = rkrgb(1,irgb)                       ! Separation in R-G-B depending of the chlorophyll
205                  zekg(:,:) = rkrgb(2,irgb)
206                  zekr(:,:) = rkrgb(3,irgb)
207               ENDIF
208               !
209               zcoef  = ( 1. - rn_abs ) / 3.e0                        ! equi-partition in R-G-B
210               ze0(:,:,1) = rn_abs  * qsr(:,:)
211               ze1(:,:,1) = zcoef * qsr(:,:)
212               ze2(:,:,1) = zcoef * qsr(:,:)
213               ze3(:,:,1) = zcoef * qsr(:,:)
214               zea(:,:,1) =         qsr(:,:)
215               !
216               DO jk = 2, nksr+1
217!CDIR NOVERRCHK
218                  DO jj = 1, jpj
219!CDIR NOVERRCHK   
220                     DO ji = 1, jpi
221                        zc0 = ze0(ji,jj,jk-1) * EXP( - fse3t(ji,jj,jk-1) * xsi0r     )
222                        zc1 = ze1(ji,jj,jk-1) * EXP( - fse3t(ji,jj,jk-1) * zekb(ji,jj) )
223                        zc2 = ze2(ji,jj,jk-1) * EXP( - fse3t(ji,jj,jk-1) * zekg(ji,jj) )
224                        zc3 = ze3(ji,jj,jk-1) * EXP( - fse3t(ji,jj,jk-1) * zekr(ji,jj) )
225                        ze0(ji,jj,jk) = zc0
226                        ze1(ji,jj,jk) = zc1
227                        ze2(ji,jj,jk) = zc2
228                        ze3(ji,jj,jk) = zc3
229                        zea(ji,jj,jk) = ( zc0 + zc1 + zc2 + zc3 ) * tmask(ji,jj,jk)
230                     END DO
231                  END DO
232               END DO
233               ! clem: store attenuation coefficient of the first ocean level
234               IF ( lk_lim3 .AND. ln_qsr_ice ) THEN
235                  DO jj = 1, jpj
236                     DO ji = 1, jpi
237                        zzc0 = rn_abs * EXP( - fse3t(ji,jj,1) * xsi0r     )
238                        zzc1 = zcoef  * EXP( - fse3t(ji,jj,1) * zekb(ji,jj) )
239                        zzc2 = zcoef  * EXP( - fse3t(ji,jj,1) * zekg(ji,jj) )
240                        zzc3 = zcoef  * EXP( - fse3t(ji,jj,1) * zekr(ji,jj) )
241                        oatte(ji,jj) = 1.0 - ( zzc0 + zzc1 + zzc2  + zzc3  ) * tmask(ji,jj,2) 
242                        iatte(ji,jj) = 1.0 - ( zzc0 + zzc1 + zcoef + zcoef ) * tmask(ji,jj,2)
243                     END DO
244                  END DO
245               ENDIF
246               !
247               DO jk = 1, nksr                                        ! compute and add qsr trend to ta
248                  qsr_hc(:,:,jk) = r1_rau0_rcp * ( zea(:,:,jk) - zea(:,:,jk+1) )
249               END DO
250               zea(:,:,nksr+1:jpk) = 0.e0     ! below 400m set to zero
251               CALL iom_put( 'qsr3d', zea )   ! Shortwave Radiation 3D distribution
252               !
253            ELSE                                                 !*  Constant Chlorophyll
254               DO jk = 1, nksr
255                  qsr_hc(:,:,jk) =  etot3(:,:,jk) * qsr(:,:)
256               END DO
257               ! clem: store attenuation coefficient of the first ocean level
258               IF ( lk_lim3 .AND. ln_qsr_ice ) THEN
259                  oatte(:,:) = etot3(:,:,1) / r1_rau0_rcp
260                  iatte(:,:) = oatte(:,:)
261               ENDIF
262           ENDIF
263
264         ENDIF
265         !                                                ! ------------------------- !
266         IF( ln_qsr_2bd ) THEN                            !  2 band light penetration !
267            !                                             ! ------------------------- !
268            !
269            IF( lk_vvl ) THEN                                  !* variable volume
270               zz0   =        rn_abs   * r1_rau0_rcp
271               zz1   = ( 1. - rn_abs ) * r1_rau0_rcp
272               DO jk = 1, nksr                    ! solar heat absorbed at T-point in the top 400m
273                  DO jj = 1, jpj
274                     DO ji = 1, jpi
275                        zc0 = zz0 * EXP( -fsdepw(ji,jj,jk  )*xsi0r ) + zz1 * EXP( -fsdepw(ji,jj,jk  )*xsi1r )
276                        zc1 = zz0 * EXP( -fsdepw(ji,jj,jk+1)*xsi0r ) + zz1 * EXP( -fsdepw(ji,jj,jk+1)*xsi1r )
277                        qsr_hc(ji,jj,jk) = qsr(ji,jj) * ( zc0*tmask(ji,jj,jk) - zc1*tmask(ji,jj,jk+1) ) 
278                     END DO
279                  END DO
280               END DO
281               ! clem: store attenuation coefficient of the first ocean level
282               IF ( lk_lim3 .AND. ln_qsr_ice ) THEN
283                  DO jj = 1, jpj
284                     DO ji = 1, jpi
285                        zc0 = zz0 * EXP( -fsdepw(ji,jj,1)*xsi0r ) + zz1 * EXP( -fsdepw(ji,jj,1)*xsi1r )
286                        zc1 = zz0 * EXP( -fsdepw(ji,jj,2)*xsi0r ) + zz1 * EXP( -fsdepw(ji,jj,2)*xsi1r )
287                        oatte(ji,jj) = ( zc0*tmask(ji,jj,1) - zc1*tmask(ji,jj,2) ) / r1_rau0_rcp
288                        iatte(ji,jj) = oatte(ji,jj)
289                     END DO
290                  END DO
291               ENDIF
292            ELSE                                               !* constant volume: coef. computed one for all
293               DO jk = 1, nksr
294                  DO jj = 2, jpjm1
295                     DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
296                        qsr_hc(ji,jj,jk) =  etot3(ji,jj,jk) * qsr(ji,jj)
297                     END DO
298                  END DO
299               END DO
300               ! clem: store attenuation coefficient of the first ocean level
301               IF ( lk_lim3 .AND. ln_qsr_ice ) THEN
302                  oatte(:,:) = etot3(:,:,1) / r1_rau0_rcp
303                  iatte(:,:) = oatte(:,:)
304               ENDIF
305               !
306            ENDIF
307            !
308         ENDIF
309         !
310         !                                        Add to the general trend
311         DO jk = 1, nksr
312            DO jj = 2, jpjm1 
313               DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
314                  z1_e3t = zfact / fse3t(ji,jj,jk)
315                  tsa(ji,jj,jk,jp_tem) = tsa(ji,jj,jk,jp_tem) + ( qsr_hc_b(ji,jj,jk) + qsr_hc(ji,jj,jk) ) * z1_e3t
316               END DO
317            END DO
318         END DO
319         !
320      ENDIF
321      !
322      IF( lrst_oce ) THEN   !                  Write in the ocean restart file
323         !                                     *******************************
324         IF(lwp) WRITE(numout,*)
325         IF(lwp) WRITE(numout,*) 'qsr tracer content forcing field written in ocean restart file ',   &
326            &                    'at it= ', kt,' date= ', ndastp
327         IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~'
328         CALL iom_rstput( kt, nitrst, numrow, 'qsr_hc_b', qsr_hc )
329         !
330      ENDIF
331
332      IF( l_trdtra ) THEN     ! qsr tracers trends saved for diagnostics
333         ztrdt(:,:,:) = tsa(:,:,:,jp_tem) - ztrdt(:,:,:)
334         CALL trd_tra( kt, 'TRA', jp_tem, jptra_trd_qsr, ztrdt )
335         CALL wrk_dealloc( jpi, jpj, jpk, ztrdt ) 
336      ENDIF
337      !                       ! print mean trends (used for debugging)
338      IF(ln_ctl)   CALL prt_ctl( tab3d_1=tsa(:,:,:,jp_tem), clinfo1=' qsr  - Ta: ', mask1=tmask, clinfo3='tra-ta' )
339      !
340      CALL wrk_dealloc( jpi, jpj,      zekb, zekg, zekr        ) 
341      CALL wrk_dealloc( jpi, jpj, jpk, ze0, ze1, ze2, ze3, zea ) 
342      !
343      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_stop('tra_qsr')
344      !
345   END SUBROUTINE tra_qsr
346
347
348   SUBROUTINE tra_qsr_init
349      !!----------------------------------------------------------------------
350      !!                  ***  ROUTINE tra_qsr_init  ***
351      !!
352      !! ** Purpose :   Initialization for the penetrative solar radiation
353      !!
354      !! ** Method  :   The profile of solar radiation within the ocean is set
355      !!      from two length scale of penetration (rn_si0,rn_si1) and a ratio
356      !!      (rn_abs). These parameters are read in the namtra_qsr namelist. The
357      !!      default values correspond to clear water (type I in Jerlov'
358      !!      (1968) classification.
359      !!         called by tra_qsr at the first timestep (nit000)
360      !!
361      !! ** Action  : - initialize rn_si0, rn_si1 and rn_abs
362      !!
363      !! Reference : Jerlov, N. G., 1968 Optical Oceanography, Elsevier, 194pp.
364      !!----------------------------------------------------------------------
365      !
366      INTEGER  ::   ji, jj, jk                   ! dummy loop indices
367      INTEGER  ::   irgb, ierror, ioptio, nqsr   ! local integer
368      INTEGER  ::   ios                          ! Local integer output status for namelist read
369      REAL(wp) ::   zz0, zc0  , zc1, zcoef       ! local scalars
370      REAL(wp) ::   zz1, zc2  , zc3, zchl        !   -      -
371      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:  ) :: zekb, zekg, zekr
372      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:,:) :: ze0, ze1, ze2, ze3, zea
373      !
374      CHARACTER(len=100) ::   cn_dir   ! Root directory for location of ssr files
375      TYPE(FLD_N)        ::   sn_chl   ! informations about the chlorofyl field to be read
376      !!
377      NAMELIST/namtra_qsr/  sn_chl, cn_dir, ln_traqsr, ln_qsr_rgb, ln_qsr_2bd, ln_qsr_bio, ln_qsr_ice,  &
378         &                  nn_chldta, rn_abs, rn_si0, rn_si1
379      !!----------------------------------------------------------------------
380
381      !
382      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_start('tra_qsr_init')
383      !
384      ! clem init for oatte and iatte
385      IF( .NOT. ln_rstart ) THEN
386         oatte(:,:) = 1._wp
387         iatte(:,:) = 1._wp
388      ENDIF
389      !
390      CALL wrk_alloc( jpi, jpj,      zekb, zekg, zekr        ) 
391      CALL wrk_alloc( jpi, jpj, jpk, ze0, ze1, ze2, ze3, zea ) 
392      !
393
394      REWIND( numnam_ref )              ! Namelist namtra_qsr in reference namelist : Ratio and length of penetration
395      READ  ( numnam_ref, namtra_qsr, IOSTAT = ios, ERR = 901)
396901   IF( ios /= 0 ) CALL ctl_nam ( ios , 'namtra_qsr in reference namelist', lwp )
397
398      REWIND( numnam_cfg )              !  Namelist namtra_qsr in configuration namelist : Ratio and length of penetration
399      READ  ( numnam_cfg, namtra_qsr, IOSTAT = ios, ERR = 902 )
400902   IF( ios /= 0 ) CALL ctl_nam ( ios , 'namtra_qsr in configuration namelist', lwp )
401      IF(lwm) WRITE ( numond, namtra_qsr )
402      !
403      IF(lwp) THEN                ! control print
404         WRITE(numout,*)
405         WRITE(numout,*) 'tra_qsr_init : penetration of the surface solar radiation'
406         WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~~'
407         WRITE(numout,*) '   Namelist namtra_qsr : set the parameter of penetration'
408         WRITE(numout,*) '      Light penetration (T) or not (F)         ln_traqsr  = ', ln_traqsr
409         WRITE(numout,*) '      RGB (Red-Green-Blue) light penetration   ln_qsr_rgb = ', ln_qsr_rgb
410         WRITE(numout,*) '      2 band               light penetration   ln_qsr_2bd = ', ln_qsr_2bd
411         WRITE(numout,*) '      bio-model            light penetration   ln_qsr_bio = ', ln_qsr_bio
412         WRITE(numout,*) '      light penetration for ice-model LIM3     ln_qsr_ice = ', ln_qsr_ice
413         WRITE(numout,*) '      RGB : Chl data (=1) or cst value (=0)    nn_chldta  = ', nn_chldta
414         WRITE(numout,*) '      RGB & 2 bands: fraction of light (rn_si1)    rn_abs = ', rn_abs
415         WRITE(numout,*) '      RGB & 2 bands: shortess depth of extinction  rn_si0 = ', rn_si0
416         WRITE(numout,*) '      2 bands: longest depth of extinction         rn_si1 = ', rn_si1
417         WRITE(numout,*) '      light penetration for ice-model LIM3     ln_qsr_ice = ', ln_qsr_ice   
418      ENDIF
419
420      IF( ln_traqsr ) THEN     ! control consistency
421         !                     
422         IF( .NOT.lk_qsr_bio .AND. ln_qsr_bio )   THEN
423            CALL ctl_warn( 'No bio model : force ln_qsr_bio = FALSE ' )
424            ln_qsr_bio = .FALSE.
425         ENDIF
426         !
427         ioptio = 0                      ! Parameter control
428         IF( ln_qsr_rgb  )   ioptio = ioptio + 1
429         IF( ln_qsr_2bd  )   ioptio = ioptio + 1
430         IF( ln_qsr_bio  )   ioptio = ioptio + 1
431         !
432         IF( ioptio /= 1 ) &
433            CALL ctl_stop( '          Choose ONE type of light penetration in namelist namtra_qsr',  &
434            &              ' 2 bands, 3 RGB bands or bio-model light penetration' )
435         !
436         IF( ln_qsr_rgb .AND. nn_chldta == 0 )   nqsr =  1 
437         IF( ln_qsr_rgb .AND. nn_chldta == 1 )   nqsr =  2
438         IF( ln_qsr_2bd                      )   nqsr =  3
439         IF( ln_qsr_bio                      )   nqsr =  4
440         !
441         IF(lwp) THEN                   ! Print the choice
442            WRITE(numout,*)
443            IF( nqsr ==  1 )   WRITE(numout,*) '         R-G-B   light penetration - Constant Chlorophyll'
444            IF( nqsr ==  2 )   WRITE(numout,*) '         R-G-B   light penetration - Chl data '
445            IF( nqsr ==  3 )   WRITE(numout,*) '         2 bands light penetration'
446            IF( nqsr ==  4 )   WRITE(numout,*) '         bio-model light penetration'
447         ENDIF
448         !
449      ENDIF
450      !                          ! ===================================== !
451      IF( ln_traqsr  ) THEN      !  Initialisation of Light Penetration  ! 
452         !                       ! ===================================== !
453         !
454         xsi0r = 1.e0 / rn_si0
455         xsi1r = 1.e0 / rn_si1
456         !                                ! ---------------------------------- !
457         IF( ln_qsr_rgb ) THEN            !  Red-Green-Blue light penetration  !
458            !                             ! ---------------------------------- !
459            !
460            CALL trc_oce_rgb( rkrgb )           !* tabulated attenuation coef.
461            !
462            !                                   !* level of light extinction
463            IF(  ln_sco ) THEN   ;   nksr = jpkm1
464            ELSE                 ;   nksr = trc_oce_ext_lev( r_si2, 0.33e2 )
465            ENDIF
466
467            IF(lwp) WRITE(numout,*) '        level of light extinction = ', nksr, ' ref depth = ', gdepw_1d(nksr+1), ' m'
468            !
469            IF( nn_chldta == 1 ) THEN           !* Chl data : set sf_chl structure
470               IF(lwp) WRITE(numout,*)
471               IF(lwp) WRITE(numout,*) '        Chlorophyll read in a file'
472               ALLOCATE( sf_chl(1), STAT=ierror )
473               IF( ierror > 0 ) THEN
474                  CALL ctl_stop( 'tra_qsr_init: unable to allocate sf_chl structure' )   ;   RETURN
475               ENDIF
476               ALLOCATE( sf_chl(1)%fnow(jpi,jpj,1)   )
477               IF( sn_chl%ln_tint )ALLOCATE( sf_chl(1)%fdta(jpi,jpj,1,2) )
478               !                                        ! fill sf_chl with sn_chl and control print
479               CALL fld_fill( sf_chl, (/ sn_chl /), cn_dir, 'tra_qsr_init',   &
480                  &                                         'Solar penetration function of read chlorophyll', 'namtra_qsr' )
481               !
482            ELSE                                !* constant Chl : compute once for all the distribution of light (etot3)
483               IF(lwp) WRITE(numout,*)
484               IF(lwp) WRITE(numout,*) '        Constant Chlorophyll concentration = 0.05'
485               IF( lk_vvl ) THEN                   ! variable volume
486                  IF(lwp) WRITE(numout,*) '        key_vvl: light distribution will be computed at each time step'
487               ELSE                                ! constant volume: computes one for all
488                  IF(lwp) WRITE(numout,*) '        fixed volume: light distribution computed one for all'
489                  !
490                  zchl = 0.05                                 ! constant chlorophyll
491                  irgb = NINT( 41 + 20.*LOG10(zchl) + 1.e-15 )
492                  zekb(:,:) = rkrgb(1,irgb)                   ! Separation in R-G-B depending of the chlorophyll
493                  zekg(:,:) = rkrgb(2,irgb)
494                  zekr(:,:) = rkrgb(3,irgb)
495                  !
496                  zcoef = ( 1. - rn_abs ) / 3.e0              ! equi-partition in R-G-B
497                  ze0(:,:,1) = rn_abs
498                  ze1(:,:,1) = zcoef
499                  ze2(:,:,1) = zcoef 
500                  ze3(:,:,1) = zcoef
501                  zea(:,:,1) = tmask(:,:,1)                   ! = ( ze0+ze1+z2+ze3 ) * tmask
502               
503                  DO jk = 2, nksr+1
504!CDIR NOVERRCHK
505                     DO jj = 1, jpj
506!CDIR NOVERRCHK   
507                        DO ji = 1, jpi
508                           zc0 = ze0(ji,jj,jk-1) * EXP( - e3t_0(ji,jj,jk-1) * xsi0r     )
509                           zc1 = ze1(ji,jj,jk-1) * EXP( - e3t_0(ji,jj,jk-1) * zekb(ji,jj) )
510                           zc2 = ze2(ji,jj,jk-1) * EXP( - e3t_0(ji,jj,jk-1) * zekg(ji,jj) )
511                           zc3 = ze3(ji,jj,jk-1) * EXP( - e3t_0(ji,jj,jk-1) * zekr(ji,jj) )
512                           ze0(ji,jj,jk) = zc0
513                           ze1(ji,jj,jk) = zc1
514                           ze2(ji,jj,jk) = zc2
515                           ze3(ji,jj,jk) = zc3
516                           zea(ji,jj,jk) = ( zc0 + zc1 + zc2 + zc3 ) * tmask(ji,jj,jk)
517                        END DO
518                     END DO
519                  END DO 
520                  !
521                  DO jk = 1, nksr
522                     etot3(:,:,jk) = r1_rau0_rcp * ( zea(:,:,jk) - zea(:,:,jk+1) ) 
523                  END DO
524                  etot3(:,:,nksr+1:jpk) = 0.e0                ! below 400m set to zero
525               ENDIF
526            ENDIF
527            !
528         ENDIF
529            !                             ! ---------------------------------- !
530         IF( ln_qsr_2bd ) THEN            !    2 bands    light penetration    !
531            !                             ! ---------------------------------- !
532            !
533            !                                ! level of light extinction
534            nksr = trc_oce_ext_lev( rn_si1, 1.e2 )
535            IF(lwp) THEN
536               WRITE(numout,*)
537            IF(lwp) WRITE(numout,*) '        level of light extinction = ', nksr, ' ref depth = ', gdepw_1d(nksr+1), ' m'
538            ENDIF
539            !
540            IF( lk_vvl ) THEN                   ! variable volume
541               IF(lwp) WRITE(numout,*) '        key_vvl: light distribution will be computed at each time step'
542            ELSE                                ! constant volume: computes one for all
543               zz0 =        rn_abs   * r1_rau0_rcp
544               zz1 = ( 1. - rn_abs ) * r1_rau0_rcp
545               DO jk = 1, nksr                    !*  solar heat absorbed at T-point computed once for all
546                  DO jj = 1, jpj                              ! top 400 meters
547                     DO ji = 1, jpi
548                        zc0 = zz0 * EXP( -fsdepw(ji,jj,jk  )*xsi0r ) + zz1 * EXP( -fsdepw(ji,jj,jk  )*xsi1r )
549                        zc1 = zz0 * EXP( -fsdepw(ji,jj,jk+1)*xsi0r ) + zz1 * EXP( -fsdepw(ji,jj,jk+1)*xsi1r )
550                        etot3(ji,jj,jk) = (  zc0 * tmask(ji,jj,jk) - zc1 * tmask(ji,jj,jk+1)  ) 
551                     END DO
552                  END DO
553               END DO
554               etot3(:,:,nksr+1:jpk) = 0.e0                   ! below 400m set to zero
555               !
556            ENDIF
557         ENDIF
558         !                       ! ===================================== !
559      ELSE                       !        No light penetration           !                   
560         !                       ! ===================================== !
561         IF(lwp) THEN
562            WRITE(numout,*)
563            WRITE(numout,*) 'tra_qsr_init : NO solar flux penetration'
564            WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~~'
565         ENDIF
566      ENDIF
567      !
568      CALL wrk_dealloc( jpi, jpj,      zekb, zekg, zekr        ) 
569      CALL wrk_dealloc( jpi, jpj, jpk, ze0, ze1, ze2, ze3, zea ) 
570      !
571      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_stop('tra_qsr_init')
572      !
573   END SUBROUTINE tra_qsr_init
574
575   !!======================================================================
576END MODULE traqsr
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.