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.
zdfmxl.F90 in branches/2015/dev_r5003_MERCATOR6_CRS/NEMOGCM/NEMO/OPA_SRC/ZDF – NEMO

source: branches/2015/dev_r5003_MERCATOR6_CRS/NEMOGCM/NEMO/OPA_SRC/ZDF/zdfmxl.F90 @ 5601

Last change on this file since 5601 was 5601, checked in by cbricaud, 9 years ago

commit changes/bugfix/... for crs ; ok with time-splitting/fixed volume

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 7.3 KB
Line 
1MODULE zdfmxl
2   !!======================================================================
3   !!                       ***  MODULE  zdfmxl  ***
4   !! Ocean physics: mixed layer depth
5   !!======================================================================
6   !! History :  1.0  ! 2003-08  (G. Madec)  original code
7   !!            3.2  ! 2009-07  (S. Masson, G. Madec)  IOM + merge of DO-loop
8   !!            3.7  ! 2012-03  (G. Madec)  make public the density criteria for trdmxl
9   !!             -   ! 2014-02  (F. Roquet)  mixed layer depth calculated using N2 instead of rhop
10   !!----------------------------------------------------------------------
11   !!   zdf_mxl      : Compute the turbocline and mixed layer depths.
12   !!----------------------------------------------------------------------
13   USE oce             ! ocean dynamics and tracers variables
14   USE dom_oce         ! ocean space and time domain variables
15   USE zdf_oce         ! ocean vertical physics
16   USE in_out_manager  ! I/O manager
17   USE prtctl          ! Print control
18   USE phycst          ! physical constants
19   USE iom             ! I/O library
20   USE lib_mpp         ! MPP library
21   USE wrk_nemo        ! work arrays
22   USE timing          ! Timing
23   USE trc_oce, ONLY : lk_offline ! offline flag
24
25   IMPLICIT NONE
26   PRIVATE
27
28   PUBLIC   zdf_mxl       ! called by step.F90
29
30   INTEGER , PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   nmln    !: number of level in the mixed layer (used by TOP)
31   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hmld    !: mixing layer depth (turbocline)      [m]
32   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hmlp    !: mixed layer depth  (rho=rho0+zdcrit) [m]
33   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hmlpt   !: mixed layer depth at t-points        [m]
34
35   REAL(wp), PUBLIC ::   rho_c = 0.01_wp    !: density criterion for mixed layer depth
36   REAL(wp)         ::   avt_c = 5.e-4_wp   ! Kz criterion for the turbocline depth
37
38   !! * Substitutions
39#  include "domzgr_substitute.h90"
40   !!----------------------------------------------------------------------
41   !! NEMO/OPA 4.0 , NEMO Consortium (2011)
42   !! $Id$
43   !! Software governed by the CeCILL licence     (NEMOGCM/NEMO_CeCILL.txt)
44   !!----------------------------------------------------------------------
45CONTAINS
46
47   INTEGER FUNCTION zdf_mxl_alloc()
48      !!----------------------------------------------------------------------
49      !!               ***  FUNCTION zdf_mxl_alloc  ***
50      !!----------------------------------------------------------------------
51      zdf_mxl_alloc = 0      ! set to zero if no array to be allocated
52      IF( .NOT. ALLOCATED( nmln ) ) THEN
53         ALLOCATE( nmln(jpi,jpj), hmld(jpi,jpj), hmlp(jpi,jpj), hmlpt(jpi,jpj), STAT= zdf_mxl_alloc )
54         !
55         IF( lk_mpp             )   CALL mpp_sum ( zdf_mxl_alloc )
56         IF( zdf_mxl_alloc /= 0 )   CALL ctl_warn('zdf_mxl_alloc: failed to allocate arrays.')
57         !
58      ENDIF
59   END FUNCTION zdf_mxl_alloc
60
61
62   SUBROUTINE zdf_mxl( kt )
63      !!----------------------------------------------------------------------
64      !!                  ***  ROUTINE zdfmxl  ***
65      !!                   
66      !! ** Purpose :   Compute the turbocline depth and the mixed layer depth
67      !!              with density criteria.
68      !!
69      !! ** Method  :   The mixed layer depth is the shallowest W depth with
70      !!      the density of the corresponding T point (just bellow) bellow a
71      !!      given value defined locally as rho(10m) + rho_c
72      !!               The turbocline depth is the depth at which the vertical
73      !!      eddy diffusivity coefficient (resulting from the vertical physics
74      !!      alone, not the isopycnal part, see trazdf.F) fall below a given
75      !!      value defined locally (avt_c here taken equal to 5 cm/s2 by default)
76      !!
77      !! ** Action  :   nmln, hmld, hmlp, hmlpt
78      !!----------------------------------------------------------------------
79      INTEGER, INTENT(in) ::   kt   ! ocean time-step index
80      !
81      INTEGER  ::   ji, jj, jk   ! dummy loop indices
82      INTEGER  ::   iikn, iiki, ikt, imkt   ! local integer
83      REAL(wp) ::   zN2_c        ! local scalar
84      INTEGER, POINTER, DIMENSION(:,:) ::   imld   ! 2D workspace
85      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:) ::   z2d   ! 2D workspace
86      !!----------------------------------------------------------------------
87      !
88      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_start('zdf_mxl')
89      !
90      CALL wrk_alloc( jpi,jpj, imld )
91      CALL wrk_alloc( jpi,jpj, z2d )
92
93      IF( kt == nit000 ) THEN
94         IF(lwp) WRITE(numout,*)
95         IF(lwp) WRITE(numout,*) 'zdf_mxl : mixed layer depth'
96         IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~~~~ '
97         !                             ! allocate zdfmxl arrays
98         IF( zdf_mxl_alloc() /= 0 )   CALL ctl_stop( 'STOP', 'zdf_mxl : unable to allocate arrays' )
99      ENDIF
100
101      ! w-level of the mixing and mixed layers
102      nmln(:,:)  = nlb10               ! Initialization to the number of w ocean point
103      hmlp(:,:)  = 0._wp               ! here hmlp used as a dummy variable, integrating vertically N^2
104      zN2_c = grav * rho_c * r1_rau0   ! convert density criteria into N^2 criteria
105      DO jk = nlb10, jpkm1
106         DO jj = 1, jpj                ! Mixed layer level: w-level
107            DO ji = 1, jpi
108               ikt = mbkt(ji,jj)
109               hmlp(ji,jj) = hmlp(ji,jj) + MAX( rn2b(ji,jj,jk) , 0._wp ) * fse3w(ji,jj,jk)
110               IF( hmlp(ji,jj) < zN2_c )   nmln(ji,jj) = MIN( jk , ikt ) + 1   ! Mixed layer level
111            END DO
112         END DO
113      END DO
114      !
115      ! w-level of the turbocline
116      imld(:,:) = mbkt(:,:) + 1        ! Initialization to the number of w ocean point
117      DO jk = jpkm1, nlb10, -1         ! from the bottom to nlb10
118         DO jj = 1, jpj
119            DO ji = 1, jpi
120               imkt = mikt(ji,jj)
121               IF( avt (ji,jj,jk) < avt_c )   imld(ji,jj) = MAX( imkt, jk )      ! Turbocline
122            END DO
123         END DO
124      END DO
125      ! depth of the mixing and mixed layers
126      DO jj = 1, jpj
127         DO ji = 1, jpi
128            iiki = imld(ji,jj)
129            iikn = nmln(ji,jj)
130            imkt = mikt(ji,jj)
131            hmld (ji,jj) = ( fsdepw(ji,jj,iiki  ) - fsdepw(ji,jj,imkt )            )   * ssmask(ji,jj)    ! Turbocline depth
132            hmlp (ji,jj) = ( fsdepw(ji,jj,iikn  ) - fsdepw(ji,jj,MAX( imkt,nla10 ) ) ) * ssmask(ji,jj)    ! Mixed layer depth
133            hmlpt(ji,jj) = ( fsdept(ji,jj,iikn-1) - fsdepw(ji,jj,imkt )            )   * ssmask(ji,jj)    ! depth of the last T-point inside the mixed layer
134         END DO
135      END DO
136      IF( .NOT.lk_offline ) THEN            ! no need to output in offline mode
137         CALL iom_put( "mldr10_1", hmlp )   ! mixed layer depth
138         CALL iom_put( "mldkz5"  , hmld )   ! turbocline depth
139         z2d(:,:)=REAL(nmln,wp) 
140         CALL iom_put( "nmln"  , z2d )   ! turbocline depth
141      ENDIF
142     
143      IF(ln_ctl)   CALL prt_ctl( tab2d_1=REAL(nmln,wp), clinfo1=' nmln : ', tab2d_2=hmlp, clinfo2=' hmlp : ', ovlap=1 )
144      !
145      CALL wrk_dealloc( jpi,jpj, imld )
146      CALL wrk_dealloc( jpi,jpj, z2d )
147      !
148      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_stop('zdf_mxl')
149      !
150   END SUBROUTINE zdf_mxl
151
152   !!======================================================================
153END MODULE zdfmxl
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.