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traqsr.F90 in branches/2014/dev_r4650_UKMO2_ice_shelves/NEMOGCM/NEMO/OPA_SRC/TRA – NEMO

source: branches/2014/dev_r4650_UKMO2_ice_shelves/NEMOGCM/NEMO/OPA_SRC/TRA/traqsr.F90 @ 4924

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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         qsr_hc(:,:,:) = 0.e0
132         !
133         IF( ln_rstart .AND.    &                    ! Restart: read in restart file
134              & iom_varid( numror, 'qsr_hc_b', ldstop = .FALSE. ) > 0 ) THEN
135            IF(lwp) WRITE(numout,*) '          nit000-1 qsr tracer content forcing field red in the restart file'
136            zfact = 0.5e0
137            CALL iom_get( numror, jpdom_autoglo, 'qsr_hc_b', qsr_hc_b )   ! before heat content trend due to Qsr flux
138         ELSE                                           ! No restart or restart not found: Euler forward time stepping
139            zfact = 1.e0
140            qsr_hc_b(:,:,:) = 0.e0
141         ENDIF
142      ELSE                                        ! Swap of forcing field
143         !                                        ! ---------------------
144         zfact = 0.5e0
145         qsr_hc_b(:,:,:) = qsr_hc(:,:,:)
146      ENDIF
147      !                                        Compute now qsr tracer content field
148      !                                        ************************************
149     
150      !                                           ! ============================================== !
151      IF( lk_qsr_bio .AND. ln_qsr_bio ) THEN      !  bio-model fluxes  : all vertical coordinates  !
152         !                                        ! ============================================== !
153         DO jk = 1, jpkm1
154            qsr_hc(:,:,jk) = r1_rau0_rcp * ( etot3(:,:,jk) - etot3(:,:,jk+1) )
155         END DO
156         !                                        Add to the general trend
157         DO jk = 1, jpkm1
158            DO jj = 2, jpjm1 
159               DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
160                  z1_e3t = zfact / fse3t(ji,jj,jk)
161                  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
162               END DO
163            END DO
164         END DO
165         CALL iom_put( 'qsr3d', etot3 )   ! Shortwave Radiation 3D distribution
166         ! clem: store attenuation coefficient of the first ocean level
167         IF ( lk_lim3 .AND. ln_qsr_ice ) THEN
168            DO jj = 1, jpj
169               DO ji = 1, jpi
170                  IF ( qsr(ji,jj) /= 0._wp ) THEN
171                     oatte(ji,jj) = ( qsr_hc(ji,jj,1) / ( r1_rau0_rcp * qsr(ji,jj) ) )
172                     iatte(ji,jj) = oatte(ji,jj)
173                  ENDIF
174               END DO
175            END DO
176         ENDIF
177         !                                        ! ============================================== !
178      ELSE                                        !  Ocean alone :
179         !                                        ! ============================================== !
180         !
181         !                                                ! ------------------------- !
182         IF( ln_qsr_rgb) THEN                             !  R-G-B  light penetration !
183            !                                             ! ------------------------- !
184            ! Set chlorophyl concentration
185            IF( nn_chldta == 1 .OR. lk_vvl ) THEN            !*  Variable Chlorophyll or ocean volume
186               !
187               IF( nn_chldta == 1 ) THEN                             !*  Variable Chlorophyll
188                  !
189                  CALL fld_read( kt, 1, sf_chl )                         ! Read Chl data and provides it at the current time step
190                  !         
191!CDIR COLLAPSE
192!CDIR NOVERRCHK
193                  DO jj = 1, jpj                                         ! Separation in R-G-B depending of the surface Chl
194!CDIR NOVERRCHK
195                     DO ji = 1, jpi
196                        zchl = MIN( 10. , MAX( 0.03, sf_chl(1)%fnow(ji,jj,1) ) )
197                        irgb = NINT( 41 + 20.*LOG10(zchl) + 1.e-15 )
198                        zekb(ji,jj) = rkrgb(1,irgb)
199                        zekg(ji,jj) = rkrgb(2,irgb)
200                        zekr(ji,jj) = rkrgb(3,irgb)
201                     END DO
202                  END DO
203               ELSE                                            ! Variable ocean volume but constant chrlorophyll
204                  zchl = 0.05                                     ! constant chlorophyll
205                  irgb = NINT( 41 + 20.*LOG10( zchl ) + 1.e-15 )
206                  zekb(:,:) = rkrgb(1,irgb)                       ! Separation in R-G-B depending of the chlorophyll
207                  zekg(:,:) = rkrgb(2,irgb)
208                  zekr(:,:) = rkrgb(3,irgb)
209               ENDIF
210               !
211               zcoef  = ( 1. - rn_abs ) / 3.e0                        ! equi-partition in R-G-B
212               ze0(:,:,1) = rn_abs  * qsr(:,:)
213               ze1(:,:,1) = zcoef * qsr(:,:)
214               ze2(:,:,1) = zcoef * qsr(:,:)
215               ze3(:,:,1) = zcoef * qsr(:,:)
216               zea(:,:,1) =         qsr(:,:)
217               !
218               DO jk = 2, nksr+1
219!CDIR NOVERRCHK
220                  DO jj = 1, jpj
221!CDIR NOVERRCHK   
222                     DO ji = 1, jpi
223                        zc0 = ze0(ji,jj,jk-1) * EXP( - fse3t(ji,jj,jk-1) * xsi0r     )
224                        zc1 = ze1(ji,jj,jk-1) * EXP( - fse3t(ji,jj,jk-1) * zekb(ji,jj) )
225                        zc2 = ze2(ji,jj,jk-1) * EXP( - fse3t(ji,jj,jk-1) * zekg(ji,jj) )
226                        zc3 = ze3(ji,jj,jk-1) * EXP( - fse3t(ji,jj,jk-1) * zekr(ji,jj) )
227                        ze0(ji,jj,jk) = zc0
228                        ze1(ji,jj,jk) = zc1
229                        ze2(ji,jj,jk) = zc2
230                        ze3(ji,jj,jk) = zc3
231                        zea(ji,jj,jk) = ( zc0 + zc1 + zc2 + zc3 ) * tmask(ji,jj,jk)
232                     END DO
233                  END DO
234               END DO
235               ! clem: store attenuation coefficient of the first ocean level
236               IF ( lk_lim3 .AND. ln_qsr_ice ) THEN
237                  DO jj = 1, jpj
238                     DO ji = 1, jpi
239                        zzc0 = rn_abs * EXP( - fse3t(ji,jj,1) * xsi0r     )
240                        zzc1 = zcoef  * EXP( - fse3t(ji,jj,1) * zekb(ji,jj) )
241                        zzc2 = zcoef  * EXP( - fse3t(ji,jj,1) * zekg(ji,jj) )
242                        zzc3 = zcoef  * EXP( - fse3t(ji,jj,1) * zekr(ji,jj) )
243                        oatte(ji,jj) = 1.0 - ( zzc0 + zzc1 + zzc2  + zzc3  ) * tmask(ji,jj,2) 
244                        iatte(ji,jj) = 1.0 - ( zzc0 + zzc1 + zcoef + zcoef ) * tmask(ji,jj,2)
245                     END DO
246                  END DO
247               ENDIF
248               !
249               DO jk = 1, nksr                                        ! compute and add qsr trend to ta
250                  qsr_hc(:,:,jk) = r1_rau0_rcp * ( zea(:,:,jk) - zea(:,:,jk+1) )
251               END DO
252               zea(:,:,nksr+1:jpk) = 0.e0     ! below 400m set to zero
253               CALL iom_put( 'qsr3d', zea )   ! Shortwave Radiation 3D distribution
254               !
255            ELSE                                                 !*  Constant Chlorophyll
256               DO jk = 1, nksr
257                  qsr_hc(:,:,jk) =  etot3(:,:,jk) * qsr(:,:)
258               END DO
259               ! clem: store attenuation coefficient of the first ocean level
260               IF ( lk_lim3 .AND. ln_qsr_ice ) THEN
261                  oatte(:,:) = etot3(:,:,1) / r1_rau0_rcp
262                  iatte(:,:) = oatte(:,:)
263               ENDIF
264           ENDIF
265
266         ENDIF
267         !                                                ! ------------------------- !
268         IF( ln_qsr_2bd ) THEN                            !  2 band light penetration !
269            !                                             ! ------------------------- !
270            !
271            IF( lk_vvl ) THEN                                  !* variable volume
272               zz0   =        rn_abs   * r1_rau0_rcp
273               zz1   = ( 1. - rn_abs ) * r1_rau0_rcp
274               DO jk = 1, nksr                    ! solar heat absorbed at T-point in the top 400m
275                  DO jj = 1, jpj
276                     DO ji = 1, jpi
277                        zc0 = zz0 * EXP( -fsdepw(ji,jj,jk  )*xsi0r ) + zz1 * EXP( -fsdepw(ji,jj,jk  )*xsi1r )
278                        zc1 = zz0 * EXP( -fsdepw(ji,jj,jk+1)*xsi0r ) + zz1 * EXP( -fsdepw(ji,jj,jk+1)*xsi1r )
279                        qsr_hc(ji,jj,jk) = qsr(ji,jj) * ( zc0*tmask(ji,jj,jk) - zc1*tmask(ji,jj,jk+1) ) 
280                     END DO
281                  END DO
282               END DO
283               ! clem: store attenuation coefficient of the first ocean level
284               IF ( lk_lim3 .AND. ln_qsr_ice ) THEN
285                  DO jj = 1, jpj
286                     DO ji = 1, jpi
287                        zc0 = zz0 * EXP( -fsdepw(ji,jj,1)*xsi0r ) + zz1 * EXP( -fsdepw(ji,jj,1)*xsi1r )
288                        zc1 = zz0 * EXP( -fsdepw(ji,jj,2)*xsi0r ) + zz1 * EXP( -fsdepw(ji,jj,2)*xsi1r )
289                        oatte(ji,jj) = ( zc0*tmask(ji,jj,1) - zc1*tmask(ji,jj,2) ) / r1_rau0_rcp
290                        iatte(ji,jj) = oatte(ji,jj)
291                     END DO
292                  END DO
293               ENDIF
294            ELSE                                               !* constant volume: coef. computed one for all
295               DO jk = 1, nksr
296                  DO jj = 2, jpjm1
297                     DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
298                        ! (ISF) no light penetration below the ice shelves         
299                        qsr_hc(ji,jj,jk) =  etot3(ji,jj,jk) * qsr(ji,jj) * tmask(ji,jj,1)
300                     END DO
301                  END DO
302               END DO
303               ! clem: store attenuation coefficient of the first ocean level
304               IF ( lk_lim3 .AND. ln_qsr_ice ) THEN
305                  oatte(:,:) = etot3(:,:,1) / r1_rau0_rcp
306                  iatte(:,:) = oatte(:,:)
307               ENDIF
308               !
309            ENDIF
310            !
311         ENDIF
312         !
313         !                                        Add to the general trend
314         DO jk = 1, nksr
315            DO jj = 2, jpjm1 
316               DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
317                  z1_e3t = zfact / fse3t(ji,jj,jk)
318                  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
319               END DO
320            END DO
321         END DO
322         !
323      ENDIF
324      !
325      IF( lrst_oce ) THEN   !                  Write in the ocean restart file
326         !                                     *******************************
327         IF(lwp) WRITE(numout,*)
328         IF(lwp) WRITE(numout,*) 'qsr tracer content forcing field written in ocean restart file ',   &
329            &                    'at it= ', kt,' date= ', ndastp
330         IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~'
331         CALL iom_rstput( kt, nitrst, numrow, 'qsr_hc_b', qsr_hc )
332         !
333      ENDIF
334
335      IF( l_trdtra ) THEN     ! qsr tracers trends saved for diagnostics
336         ztrdt(:,:,:) = tsa(:,:,:,jp_tem) - ztrdt(:,:,:)
337         CALL trd_tra( kt, 'TRA', jp_tem, jptra_trd_qsr, ztrdt )
338         CALL wrk_dealloc( jpi, jpj, jpk, ztrdt ) 
339      ENDIF
340      !                       ! print mean trends (used for debugging)
341      IF(ln_ctl)   CALL prt_ctl( tab3d_1=tsa(:,:,:,jp_tem), clinfo1=' qsr  - Ta: ', mask1=tmask, clinfo3='tra-ta' )
342      !
343      CALL wrk_dealloc( jpi, jpj,      zekb, zekg, zekr        ) 
344      CALL wrk_dealloc( jpi, jpj, jpk, ze0, ze1, ze2, ze3, zea ) 
345      !
346      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_stop('tra_qsr')
347      !
348   END SUBROUTINE tra_qsr
349
350
351   SUBROUTINE tra_qsr_init
352      !!----------------------------------------------------------------------
353      !!                  ***  ROUTINE tra_qsr_init  ***
354      !!
355      !! ** Purpose :   Initialization for the penetrative solar radiation
356      !!
357      !! ** Method  :   The profile of solar radiation within the ocean is set
358      !!      from two length scale of penetration (rn_si0,rn_si1) and a ratio
359      !!      (rn_abs). These parameters are read in the namtra_qsr namelist. The
360      !!      default values correspond to clear water (type I in Jerlov'
361      !!      (1968) classification.
362      !!         called by tra_qsr at the first timestep (nit000)
363      !!
364      !! ** Action  : - initialize rn_si0, rn_si1 and rn_abs
365      !!
366      !! Reference : Jerlov, N. G., 1968 Optical Oceanography, Elsevier, 194pp.
367      !!----------------------------------------------------------------------
368      !
369      INTEGER  ::   ji, jj, jk                   ! dummy loop indices
370      INTEGER  ::   irgb, ierror, ioptio, nqsr   ! local integer
371      INTEGER  ::   ios                          ! Local integer output status for namelist read
372      REAL(wp) ::   zz0, zc0  , zc1, zcoef       ! local scalars
373      REAL(wp) ::   zz1, zc2  , zc3, zchl        !   -      -
374      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:  ) :: zekb, zekg, zekr
375      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:,:) :: ze0, ze1, ze2, ze3, zea
376      !
377      CHARACTER(len=100) ::   cn_dir   ! Root directory for location of ssr files
378      TYPE(FLD_N)        ::   sn_chl   ! informations about the chlorofyl field to be read
379      !!
380      NAMELIST/namtra_qsr/  sn_chl, cn_dir, ln_traqsr, ln_qsr_rgb, ln_qsr_2bd, ln_qsr_bio, ln_qsr_ice,  &
381         &                  nn_chldta, rn_abs, rn_si0, rn_si1
382      !!----------------------------------------------------------------------
383
384      !
385      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_start('tra_qsr_init')
386      !
387      ! clem init for oatte and iatte
388      IF( .NOT. ln_rstart ) THEN
389         oatte(:,:) = 1._wp
390         iatte(:,:) = 1._wp
391      ENDIF
392      !
393      CALL wrk_alloc( jpi, jpj,      zekb, zekg, zekr        ) 
394      CALL wrk_alloc( jpi, jpj, jpk, ze0, ze1, ze2, ze3, zea ) 
395      !
396
397      REWIND( numnam_ref )              ! Namelist namtra_qsr in reference namelist : Ratio and length of penetration
398      READ  ( numnam_ref, namtra_qsr, IOSTAT = ios, ERR = 901)
399901   IF( ios /= 0 ) CALL ctl_nam ( ios , 'namtra_qsr in reference namelist', lwp )
400
401      REWIND( numnam_cfg )              !  Namelist namtra_qsr in configuration namelist : Ratio and length of penetration
402      READ  ( numnam_cfg, namtra_qsr, IOSTAT = ios, ERR = 902 )
403902   IF( ios /= 0 ) CALL ctl_nam ( ios , 'namtra_qsr in configuration namelist', lwp )
404      IF(lwm) WRITE ( numond, namtra_qsr )
405      !
406      IF(lwp) THEN                ! control print
407         WRITE(numout,*)
408         WRITE(numout,*) 'tra_qsr_init : penetration of the surface solar radiation'
409         WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~~'
410         WRITE(numout,*) '   Namelist namtra_qsr : set the parameter of penetration'
411         WRITE(numout,*) '      Light penetration (T) or not (F)         ln_traqsr  = ', ln_traqsr
412         WRITE(numout,*) '      RGB (Red-Green-Blue) light penetration   ln_qsr_rgb = ', ln_qsr_rgb
413         WRITE(numout,*) '      2 band               light penetration   ln_qsr_2bd = ', ln_qsr_2bd
414         WRITE(numout,*) '      bio-model            light penetration   ln_qsr_bio = ', ln_qsr_bio
415         WRITE(numout,*) '      light penetration for ice-model LIM3     ln_qsr_ice = ', ln_qsr_ice
416         WRITE(numout,*) '      RGB : Chl data (=1) or cst value (=0)    nn_chldta  = ', nn_chldta
417         WRITE(numout,*) '      RGB & 2 bands: fraction of light (rn_si1)    rn_abs = ', rn_abs
418         WRITE(numout,*) '      RGB & 2 bands: shortess depth of extinction  rn_si0 = ', rn_si0
419         WRITE(numout,*) '      2 bands: longest depth of extinction         rn_si1 = ', rn_si1
420         WRITE(numout,*) '      light penetration for ice-model LIM3     ln_qsr_ice = ', ln_qsr_ice   
421      ENDIF
422
423      IF( ln_traqsr ) THEN     ! control consistency
424         !                     
425         IF( .NOT.lk_qsr_bio .AND. ln_qsr_bio )   THEN
426            CALL ctl_warn( 'No bio model : force ln_qsr_bio = FALSE ' )
427            ln_qsr_bio = .FALSE.
428         ENDIF
429         !
430         ioptio = 0                      ! Parameter control
431         IF( ln_qsr_rgb  )   ioptio = ioptio + 1
432         IF( ln_qsr_2bd  )   ioptio = ioptio + 1
433         IF( ln_qsr_bio  )   ioptio = ioptio + 1
434         !
435         IF( ioptio /= 1 ) &
436            CALL ctl_stop( '          Choose ONE type of light penetration in namelist namtra_qsr',  &
437            &              ' 2 bands, 3 RGB bands or bio-model light penetration' )
438         !
439         IF( ln_qsr_rgb .AND. nn_chldta == 0 )   nqsr =  1 
440         IF( ln_qsr_rgb .AND. nn_chldta == 1 )   nqsr =  2
441         IF( ln_qsr_2bd                      )   nqsr =  3
442         IF( ln_qsr_bio                      )   nqsr =  4
443         !
444         IF(lwp) THEN                   ! Print the choice
445            WRITE(numout,*)
446            IF( nqsr ==  1 )   WRITE(numout,*) '         R-G-B   light penetration - Constant Chlorophyll'
447            IF( nqsr ==  2 )   WRITE(numout,*) '         R-G-B   light penetration - Chl data '
448            IF( nqsr ==  3 )   WRITE(numout,*) '         2 bands light penetration'
449            IF( nqsr ==  4 )   WRITE(numout,*) '         bio-model light penetration'
450         ENDIF
451         !
452      ENDIF
453      !                          ! ===================================== !
454      IF( ln_traqsr  ) THEN      !  Initialisation of Light Penetration  ! 
455         !                       ! ===================================== !
456         !
457         xsi0r = 1.e0 / rn_si0
458         xsi1r = 1.e0 / rn_si1
459         !                                ! ---------------------------------- !
460         IF( ln_qsr_rgb ) THEN            !  Red-Green-Blue light penetration  !
461            !                             ! ---------------------------------- !
462            !
463            CALL trc_oce_rgb( rkrgb )           !* tabulated attenuation coef.
464            !
465            !                                   !* level of light extinction
466            IF(  ln_sco ) THEN   ;   nksr = jpkm1
467            ELSE                 ;   nksr = trc_oce_ext_lev( r_si2, 0.33e2 )
468            ENDIF
469
470            IF(lwp) WRITE(numout,*) '        level of light extinction = ', nksr, ' ref depth = ', gdepw_1d(nksr+1), ' m'
471            !
472            IF( nn_chldta == 1 ) THEN           !* Chl data : set sf_chl structure
473               IF(lwp) WRITE(numout,*)
474               IF(lwp) WRITE(numout,*) '        Chlorophyll read in a file'
475               ALLOCATE( sf_chl(1), STAT=ierror )
476               IF( ierror > 0 ) THEN
477                  CALL ctl_stop( 'tra_qsr_init: unable to allocate sf_chl structure' )   ;   RETURN
478               ENDIF
479               ALLOCATE( sf_chl(1)%fnow(jpi,jpj,1)   )
480               IF( sn_chl%ln_tint )ALLOCATE( sf_chl(1)%fdta(jpi,jpj,1,2) )
481               !                                        ! fill sf_chl with sn_chl and control print
482               CALL fld_fill( sf_chl, (/ sn_chl /), cn_dir, 'tra_qsr_init',   &
483                  &                                         'Solar penetration function of read chlorophyll', 'namtra_qsr' )
484               !
485            ELSE                                !* constant Chl : compute once for all the distribution of light (etot3)
486               IF(lwp) WRITE(numout,*)
487               IF(lwp) WRITE(numout,*) '        Constant Chlorophyll concentration = 0.05'
488               IF( lk_vvl ) THEN                   ! variable volume
489                  IF(lwp) WRITE(numout,*) '        key_vvl: light distribution will be computed at each time step'
490               ELSE                                ! constant volume: computes one for all
491                  IF(lwp) WRITE(numout,*) '        fixed volume: light distribution computed one for all'
492                  !
493                  zchl = 0.05                                 ! constant chlorophyll
494                  irgb = NINT( 41 + 20.*LOG10(zchl) + 1.e-15 )
495                  zekb(:,:) = rkrgb(1,irgb)                   ! Separation in R-G-B depending of the chlorophyll
496                  zekg(:,:) = rkrgb(2,irgb)
497                  zekr(:,:) = rkrgb(3,irgb)
498                  !
499                  zcoef = ( 1. - rn_abs ) / 3.e0              ! equi-partition in R-G-B
500                  ze0(:,:,1) = rn_abs
501                  ze1(:,:,1) = zcoef
502                  ze2(:,:,1) = zcoef 
503                  ze3(:,:,1) = zcoef
504                  zea(:,:,1) = tmask(:,:,1)                   ! = ( ze0+ze1+z2+ze3 ) * tmask
505               
506                  DO jk = 2, nksr+1
507!CDIR NOVERRCHK
508                     DO jj = 1, jpj
509!CDIR NOVERRCHK   
510                        DO ji = 1, jpi
511                           zc0 = ze0(ji,jj,jk-1) * EXP( - e3t_0(ji,jj,jk-1) * xsi0r     )
512                           zc1 = ze1(ji,jj,jk-1) * EXP( - e3t_0(ji,jj,jk-1) * zekb(ji,jj) )
513                           zc2 = ze2(ji,jj,jk-1) * EXP( - e3t_0(ji,jj,jk-1) * zekg(ji,jj) )
514                           zc3 = ze3(ji,jj,jk-1) * EXP( - e3t_0(ji,jj,jk-1) * zekr(ji,jj) )
515                           ze0(ji,jj,jk) = zc0
516                           ze1(ji,jj,jk) = zc1
517                           ze2(ji,jj,jk) = zc2
518                           ze3(ji,jj,jk) = zc3
519                           zea(ji,jj,jk) = ( zc0 + zc1 + zc2 + zc3 ) * tmask(ji,jj,jk)
520                        END DO
521                     END DO
522                  END DO 
523                  !
524                  DO jk = 1, nksr
525                     ! (ISF) no light penetration below the ice shelves
526                     etot3(:,:,jk) = r1_rau0_rcp * ( zea(:,:,jk) - zea(:,:,jk+1) ) * tmask(:,:,1)
527                  END DO
528                  etot3(:,:,nksr+1:jpk) = 0.e0                ! below 400m set to zero
529               ENDIF
530            ENDIF
531            !
532         ENDIF
533            !                             ! ---------------------------------- !
534         IF( ln_qsr_2bd ) THEN            !    2 bands    light penetration    !
535            !                             ! ---------------------------------- !
536            !
537            !                                ! level of light extinction
538            nksr = trc_oce_ext_lev( rn_si1, 1.e2 )
539            IF(lwp) THEN
540               WRITE(numout,*)
541            IF(lwp) WRITE(numout,*) '        level of light extinction = ', nksr, ' ref depth = ', gdepw_1d(nksr+1), ' m'
542            ENDIF
543            !
544            IF( lk_vvl ) THEN                   ! variable volume
545               IF(lwp) WRITE(numout,*) '        key_vvl: light distribution will be computed at each time step'
546            ELSE                                ! constant volume: computes one for all
547               zz0 =        rn_abs   * r1_rau0_rcp
548               zz1 = ( 1. - rn_abs ) * r1_rau0_rcp
549               DO jk = 1, nksr                    !*  solar heat absorbed at T-point computed once for all
550                  DO jj = 1, jpj                              ! top 400 meters
551                     DO ji = 1, jpi
552                        zc0 = zz0 * EXP( -fsdepw(ji,jj,jk  )*xsi0r ) + zz1 * EXP( -fsdepw(ji,jj,jk  )*xsi1r )
553                        zc1 = zz0 * EXP( -fsdepw(ji,jj,jk+1)*xsi0r ) + zz1 * EXP( -fsdepw(ji,jj,jk+1)*xsi1r )
554                        etot3(ji,jj,jk) = (  zc0 * tmask(ji,jj,jk) - zc1 * tmask(ji,jj,jk+1)  ) * tmask(ji,jj,1) 
555                     END DO
556                  END DO
557               END DO
558               etot3(:,:,nksr+1:jpk) = 0.e0                   ! below 400m set to zero
559               !
560            ENDIF
561         ENDIF
562         !                       ! ===================================== !
563      ELSE                       !        No light penetration           !                   
564         !                       ! ===================================== !
565         IF(lwp) THEN
566            WRITE(numout,*)
567            WRITE(numout,*) 'tra_qsr_init : NO solar flux penetration'
568            WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~~'
569         ENDIF
570      ENDIF
571      !
572      CALL wrk_dealloc( jpi, jpj,      zekb, zekg, zekr        ) 
573      CALL wrk_dealloc( jpi, jpj, jpk, ze0, ze1, ze2, ze3, zea ) 
574      !
575      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_stop('tra_qsr_init')
576      !
577   END SUBROUTINE tra_qsr_init
578
579   !!======================================================================
580END MODULE traqsr
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.