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 @ 7332

Last change on this file since 7332 was 7332, checked in by cbricaud, 7 years ago

crs branch cleaning

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 7.4 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   PUBLIC   zdf_mxl_alloc ! Used in zdf_tke_init
30
31   INTEGER , PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   nmln    !: number of level in the mixed layer (used by TOP)
32   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hmld    !: mixing layer depth (turbocline)      [m]
33   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hmlp    !: mixed layer depth  (rho=rho0+zdcrit) [m]
34   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hmlpt   !: mixed layer depth at t-points        [m]
35
36   REAL(wp), PUBLIC ::   rho_c = 0.01_wp    !: density criterion for mixed layer depth
37   REAL(wp)         ::   avt_c = 5.e-4_wp   ! Kz criterion for the turbocline depth
38
39   !! * Substitutions
40#  include "domzgr_substitute.h90"
41   !!----------------------------------------------------------------------
42   !! NEMO/OPA 4.0 , NEMO Consortium (2011)
43   !! $Id$
44   !! Software governed by the CeCILL licence     (NEMOGCM/NEMO_CeCILL.txt)
45   !!----------------------------------------------------------------------
46CONTAINS
47
48   INTEGER FUNCTION zdf_mxl_alloc()
49      !!----------------------------------------------------------------------
50      !!               ***  FUNCTION zdf_mxl_alloc  ***
51      !!----------------------------------------------------------------------
52      zdf_mxl_alloc = 0      ! set to zero if no array to be allocated
53      IF( .NOT. ALLOCATED( nmln ) ) THEN
54         ALLOCATE( nmln(jpi,jpj), hmld(jpi,jpj), hmlp(jpi,jpj), hmlpt(jpi,jpj), STAT= zdf_mxl_alloc )
55         !
56         IF( lk_mpp             )   CALL mpp_sum ( zdf_mxl_alloc )
57         IF( zdf_mxl_alloc /= 0 )   CALL ctl_warn('zdf_mxl_alloc: failed to allocate arrays.')
58         !
59      ENDIF
60   END FUNCTION zdf_mxl_alloc
61
62
63   SUBROUTINE zdf_mxl( kt )
64      !!----------------------------------------------------------------------
65      !!                  ***  ROUTINE zdfmxl  ***
66      !!                   
67      !! ** Purpose :   Compute the turbocline depth and the mixed layer depth
68      !!              with density criteria.
69      !!
70      !! ** Method  :   The mixed layer depth is the shallowest W depth with
71      !!      the density of the corresponding T point (just bellow) bellow a
72      !!      given value defined locally as rho(10m) + rho_c
73      !!               The turbocline depth is the depth at which the vertical
74      !!      eddy diffusivity coefficient (resulting from the vertical physics
75      !!      alone, not the isopycnal part, see trazdf.F) fall below a given
76      !!      value defined locally (avt_c here taken equal to 5 cm/s2 by default)
77      !!
78      !! ** Action  :   nmln, hmld, hmlp, hmlpt
79      !!----------------------------------------------------------------------
80      INTEGER, INTENT(in) ::   kt   ! ocean time-step index
81      !
82      INTEGER  ::   ji, jj, jk      ! dummy loop indices
83      INTEGER  ::   iikn, iiki, ikt ! local integer
84      REAL(wp) ::   zN2_c           ! local scalar
85      INTEGER, POINTER, DIMENSION(:,:) ::   imld   ! 2D workspace
86      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:) ::   z2d   ! 2D workspace
87      !!----------------------------------------------------------------------
88      !
89      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_start('zdf_mxl')
90      !
91      CALL wrk_alloc( jpi,jpj, imld )
92      CALL wrk_alloc( jpi,jpj, z2d )
93
94      IF( kt == nit000 ) THEN
95         IF(lwp) WRITE(numout,*)
96         IF(lwp) WRITE(numout,*) 'zdf_mxl : mixed layer depth'
97         IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~~~~ '
98         !                             ! allocate zdfmxl 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               IF( avt (ji,jj,jk) < avt_c * wmask(ji,jj,jk) )   imld(ji,jj) = jk      ! Turbocline
121            END DO
122         END DO
123      END DO
124      ! depth of the mixing and mixed layers
125      DO jj = 1, jpj
126         DO ji = 1, jpi
127            iiki = imld(ji,jj)
128            iikn = nmln(ji,jj)
129            hmld (ji,jj) = fsdepw(ji,jj,iiki  ) * ssmask(ji,jj)    ! Turbocline depth
130            hmlp (ji,jj) = fsdepw(ji,jj,iikn  ) * ssmask(ji,jj)    ! Mixed layer depth
131            hmlpt(ji,jj) = fsdept(ji,jj,iikn-1) * ssmask(ji,jj)    ! depth of the last T-point inside the mixed layer
132         END DO
133      END DO
134      ! no need to output in offline mode
135      IF( .NOT.lk_offline ) THEN   
136         IF ( iom_use("mldr10_1") ) THEN
137            IF( ln_isfcav ) THEN
138               CALL iom_put( "mldr10_1", hmlp - risfdep)   ! mixed layer thickness
139            ELSE
140               CALL iom_put( "mldr10_1", hmlp )            ! mixed layer depth
141            END IF
142         END IF
143         IF ( iom_use("mldkz5") ) THEN
144            IF( ln_isfcav ) THEN
145               CALL iom_put( "mldkz5"  , hmld - risfdep )   ! turbocline thickness
146            ELSE
147               CALL iom_put( "mldkz5"  , hmld )             ! turbocline depth
148            END IF
149         END IF
150      ENDIF
151     
152      IF(ln_ctl)   CALL prt_ctl( tab2d_1=REAL(nmln,wp), clinfo1=' nmln : ', tab2d_2=hmlp, clinfo2=' hmlp : ', ovlap=1 )
153      !
154      CALL wrk_dealloc( jpi,jpj, imld )
155      CALL wrk_dealloc( jpi,jpj, z2d )
156      !
157      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_stop('zdf_mxl')
158      !
159   END SUBROUTINE zdf_mxl
160
161   !!======================================================================
162END MODULE zdfmxl
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.