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trasbc.F90 in branches/2015/dev_merge_2015/NEMOGCM/NEMO/OPA_SRC/TRA – NEMO

source: branches/2015/dev_merge_2015/NEMOGCM/NEMO/OPA_SRC/TRA/trasbc.F90 @ 6060

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Line 
1MODULE trasbc
2   !!==============================================================================
3   !!                       ***  MODULE  trasbc  ***
4   !! Ocean active tracers:  surface boundary condition
5   !!==============================================================================
6   !! History :  OPA  !  1998-10  (G. Madec, G. Roullet, M. Imbard)  Original code
7   !!            8.2  !  2001-02  (D. Ludicone)  sea ice and free surface
8   !!  NEMO      1.0  !  2002-06  (G. Madec)  F90: Free form and module
9   !!            3.3  !  2010-04  (M. Leclair, G. Madec)  Forcing averaged over 2 time steps
10   !!             -   !  2010-09  (C. Ethe, G. Madec) Merge TRA-TRC
11   !!            3.6  !  2014-11  (P. Mathiot) isf melting forcing
12   !!----------------------------------------------------------------------
13
14   !!----------------------------------------------------------------------
15   !!   tra_sbc       : update the tracer trend at ocean surface
16   !!----------------------------------------------------------------------
17   USE oce            ! ocean dynamics and active tracers
18   USE sbc_oce        ! surface boundary condition: ocean
19   USE dom_oce        ! ocean space domain variables
20   USE phycst         ! physical constant
21   USE eosbn2         ! Equation Of State
22   USE sbcmod         ! ln_rnf 
23   USE sbcrnf         ! River runoff 
24   USE sbcisf         ! Ice shelf   
25   USE traqsr         ! solar radiation penetration
26   USE trd_oce        ! trends: ocean variables
27   USE trdtra         ! trends manager: tracers
28   !
29   USE in_out_manager ! I/O manager
30   USE prtctl         ! Print control
31   USE iom            ! xIOS server
32   USE lbclnk         ! ocean lateral boundary conditions (or mpp link)
33   USE wrk_nemo       ! Memory Allocation
34   USE timing         ! Timing
35
36   IMPLICIT NONE
37   PRIVATE
38
39   PUBLIC   tra_sbc   ! routine called by step.F90
40
41   !! * Substitutions
42#  include "vectopt_loop_substitute.h90"
43   !!----------------------------------------------------------------------
44   !! NEMO/OPA 3.7 , NEMO Consortium (2014)
45   !! $Id$
46   !! Software governed by the CeCILL licence     (NEMOGCM/NEMO_CeCILL.txt)
47   !!----------------------------------------------------------------------
48CONTAINS
49
50   SUBROUTINE tra_sbc ( kt )
51      !!----------------------------------------------------------------------
52      !!                  ***  ROUTINE tra_sbc  ***
53      !!                   
54      !! ** Purpose :   Compute the tracer surface boundary condition trend of
55      !!      (flux through the interface, concentration/dilution effect)
56      !!      and add it to the general trend of tracer equations.
57      !!
58      !! ** Method :   The (air+ice)-sea flux has two components:
59      !!      (1) Fext, external forcing (i.e. flux through the (air+ice)-sea interface);
60      !!      (2) Fwe , tracer carried with the water that is exchanged with air+ice.
61      !!               The input forcing fields (emp, rnf, sfx, isf) contain Fext+Fwe,
62      !!             they are simply added to the tracer trend (tsa).
63      !!               In linear free surface case (ln_linssh=T), the volume of the
64      !!             ocean does not change with the water exchanges at the (air+ice)-sea
65      !!             interface. Therefore another term has to be added, to mimic the
66      !!             concentration/dilution effect associated with water exchanges.
67      !!
68      !! ** Action  : - Update tsa with the surface boundary condition trend
69      !!              - send trends to trdtra module for further diagnostics(l_trdtra=T)
70      !!----------------------------------------------------------------------
71      INTEGER, INTENT(in) ::   kt   ! ocean time-step index
72      !
73      INTEGER  ::   ji, jj, jk, jn        ! dummy loop indices 
74      INTEGER  ::   ikt, ikb              ! local integers
75      REAL(wp) ::   zfact, z1_e3t, zdep   ! local scalar
76      REAL(wp) ::   zalpha, zhk           !   -      -
77      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:,:) ::  ztrdt, ztrds
78      !!----------------------------------------------------------------------
79      !
80      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_start('tra_sbc')
81      !
82      IF( kt == nit000 ) THEN
83         IF(lwp) WRITE(numout,*)
84         IF(lwp) WRITE(numout,*) 'tra_sbc : TRAcer Surface Boundary Condition'
85         IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~~~~ '
86      ENDIF
87      !
88      IF( l_trdtra ) THEN                    !* Save ta and sa trends
89         CALL wrk_alloc( jpi, jpj, jpk, ztrdt, ztrds ) 
90         ztrdt(:,:,:) = tsa(:,:,:,jp_tem)
91         ztrds(:,:,:) = tsa(:,:,:,jp_sal)
92      ENDIF
93      !
94!!gm  This should be moved into sbcmod.F90 module ? (especially now that ln_traqsr is read in namsbc namelist)
95      IF( .NOT.ln_traqsr ) THEN     ! no solar radiation penetration
96         qns(:,:) = qns(:,:) + qsr(:,:)      ! total heat flux in qns
97         qsr(:,:) = 0._wp                     ! qsr set to zero
98      ENDIF
99
100      !----------------------------------------
101      !        EMP, SFX and QNS effects
102      !----------------------------------------
103      !                             !==  Set before sbc tracer content fields  ==!
104      IF( kt == nit000 ) THEN             !* 1st time-step
105         IF( ln_rstart .AND.    &               ! Restart: read in restart file
106              & iom_varid( numror, 'sbc_hc_b', ldstop = .FALSE. ) > 0 ) THEN
107            IF(lwp) WRITE(numout,*) '          nit000-1 sbc tracer content field read in the restart file'
108            zfact = 0.5_wp
109            CALL iom_get( numror, jpdom_autoglo, 'sbc_hc_b', sbc_tsc_b(:,:,jp_tem) )   ! before heat content sbc trend
110            CALL iom_get( numror, jpdom_autoglo, 'sbc_sc_b', sbc_tsc_b(:,:,jp_sal) )   ! before salt content sbc trend
111         ELSE                                   ! No restart or restart not found: Euler forward time stepping
112            zfact = 1._wp
113            sbc_tsc_b(:,:,:) = 0._wp
114         ENDIF
115      ELSE                                !* other time-steps: swap of forcing fields
116         zfact = 0.5_wp
117         sbc_tsc_b(:,:,:) = sbc_tsc(:,:,:)
118      ENDIF
119      !                             !==  Now sbc tracer content fields  ==!
120      DO jj = 2, jpj
121         DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
122            sbc_tsc(ji,jj,jp_tem) = r1_rau0_rcp * qns(ji,jj)   ! non solar heat flux
123            sbc_tsc(ji,jj,jp_sal) = r1_rau0     * sfx(ji,jj)   ! salt flux due to freezing/melting
124         END DO
125      END DO
126      IF( ln_linssh ) THEN                !* linear free surface 
127         DO jj = 2, jpj                         !==>> add concentration/dilution effect due to constant volume cell
128            DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
129               sbc_tsc(ji,jj,jp_tem) = sbc_tsc(ji,jj,jp_tem) + r1_rau0 * emp(ji,jj) * tsn(ji,jj,1,jp_tem)
130               sbc_tsc(ji,jj,jp_sal) = sbc_tsc(ji,jj,jp_sal) + r1_rau0 * emp(ji,jj) * tsn(ji,jj,1,jp_sal)
131            END DO
132         END DO                                 !==>> output c./d. term
133         IF( iom_use('emp_x_sst') )   CALL iom_put( "emp_x_sst", emp (:,:) * tsn(:,:,1,jp_tem) )
134         IF( iom_use('emp_x_sss') )   CALL iom_put( "emp_x_sss", emp (:,:) * tsn(:,:,1,jp_sal) )
135      ENDIF
136      !
137      DO jn = 1, jpts               !==  update tracer trend  ==!
138         DO jj = 2, jpj
139            DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt. 
140               tsa(ji,jj,1,jn) = tsa(ji,jj,1,jn) + zfact * ( sbc_tsc_b(ji,jj,jn) + sbc_tsc(ji,jj,jn) ) / e3t_n(ji,jj,1)
141            END DO
142         END DO
143      END DO
144      !                 
145      IF( lrst_oce ) THEN           !==  write sbc_tsc in the ocean restart file  ==!
146         CALL iom_rstput( kt, nitrst, numrow, 'sbc_hc_b', sbc_tsc(:,:,jp_tem) )
147         CALL iom_rstput( kt, nitrst, numrow, 'sbc_sc_b', sbc_tsc(:,:,jp_sal) )
148      ENDIF
149      !
150      !----------------------------------------
151      !       Ice Shelf effects (ISF)
152      !     tbl treated as in Losh (2008) JGR
153      !----------------------------------------
154      !
155!!gm BUG ?   Why no differences between non-linear and linear free surface ?
156!!gm         probably taken into account in r1_hisf_tbl : to be verified
157      !
158      IF( nn_isf > 0 ) THEN
159         zfact = 0.5_wp
160         DO jj = 2, jpj
161            DO ji = fs_2, fs_jpim1
162               !
163               ikt = misfkt(ji,jj)
164               ikb = misfkb(ji,jj)
165               !
166               ! level fully include in the ice shelf boundary layer
167               ! if isfdiv, we have to remove heat flux due to inflow at 0oC (as in rnf when you add rnf at sst)
168               ! sign - because fwf sign of evapo (rnf sign of precip)
169               DO jk = ikt, ikb - 1
170               ! compute tfreez for the temperature correction (we add water at freezing temperature)
171               ! compute trend
172                  tsa(ji,jj,jk,jp_tem) = tsa(ji,jj,jk,jp_tem)                                          &
173                     &           + zfact * (risf_tsc_b(ji,jj,jp_tem) + risf_tsc(ji,jj,jp_tem)) * r1_hisf_tbl(ji,jj)
174                  tsa(ji,jj,jk,jp_sal) = tsa(ji,jj,jk,jp_sal)                                          &
175                     &           + zfact * (risf_tsc_b(ji,jj,jp_sal) + risf_tsc(ji,jj,jp_sal)) * r1_hisf_tbl(ji,jj)
176               END DO
177   
178               ! level partially include in ice shelf boundary layer
179               ! compute tfreez for the temperature correction (we add water at freezing temperature)
180               ! compute trend
181               tsa(ji,jj,ikb,jp_tem) = tsa(ji,jj,ikb,jp_tem)                                           &
182                  &              + zfact * (risf_tsc_b(ji,jj,jp_tem) + risf_tsc(ji,jj,jp_tem)) * r1_hisf_tbl(ji,jj) * ralpha(ji,jj)
183               tsa(ji,jj,ikb,jp_sal) = tsa(ji,jj,ikb,jp_sal)                                           &
184                  &              + zfact * (risf_tsc_b(ji,jj,jp_sal) + risf_tsc(ji,jj,jp_sal)) * r1_hisf_tbl(ji,jj) * ralpha(ji,jj) 
185            END DO
186         END DO
187         IF( lrst_oce ) THEN
188            CALL iom_rstput( kt, nitrst, numrow, 'fwf_isf_b', fwfisf  (:,:)        )
189            CALL iom_rstput( kt, nitrst, numrow, 'isf_hc_b' , risf_tsc(:,:,jp_tem) )
190            CALL iom_rstput( kt, nitrst, numrow, 'isf_sc_b' , risf_tsc(:,:,jp_sal) )
191         ENDIF
192      END IF
193      !
194      !----------------------------------------
195      !        River Runoff effects
196      !----------------------------------------
197      !
198      IF( ln_rnf ) THEN         ! input of heat and salt due to river runoff
199         zfact = 0.5_wp
200         DO jj = 2, jpj 
201            DO ji = fs_2, fs_jpim1
202               IF( rnf(ji,jj) /= 0._wp ) THEN
203                  zdep = zfact / h_rnf(ji,jj)
204                  DO jk = 1, nk_rnf(ji,jj)
205                                        tsa(ji,jj,jk,jp_tem) = tsa(ji,jj,jk,jp_tem)                                 &
206                                           &                 +  ( rnf_tsc_b(ji,jj,jp_tem) + rnf_tsc(ji,jj,jp_tem) ) * zdep
207                     IF( ln_rnf_sal )   tsa(ji,jj,jk,jp_sal) = tsa(ji,jj,jk,jp_sal)                                 &
208                                           &                 +  ( rnf_tsc_b(ji,jj,jp_sal) + rnf_tsc(ji,jj,jp_sal) ) * zdep 
209                  END DO
210               ENDIF
211            END DO 
212         END DO 
213      ENDIF
214      !
215      IF( l_trdtra )   THEN                      ! send trends for further diagnostics
216         ztrdt(:,:,:) = tsa(:,:,:,jp_tem) - ztrdt(:,:,:)
217         ztrds(:,:,:) = tsa(:,:,:,jp_sal) - ztrds(:,:,:)
218         CALL trd_tra( kt, 'TRA', jp_tem, jptra_nsr, ztrdt )
219         CALL trd_tra( kt, 'TRA', jp_sal, jptra_nsr, ztrds )
220         CALL wrk_dealloc( jpi, jpj, jpk, ztrdt, ztrds ) 
221      ENDIF
222      !
223      IF(ln_ctl)   CALL prt_ctl( tab3d_1=tsa(:,:,:,jp_tem), clinfo1=' sbc  - Ta: ', mask1=tmask,   &
224         &                       tab3d_2=tsa(:,:,:,jp_sal), clinfo2=       ' Sa: ', mask2=tmask, clinfo3='tra' )
225      !
226      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_stop('tra_sbc')
227      !
228   END SUBROUTINE tra_sbc
229
230   !!======================================================================
231END MODULE trasbc
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.