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/2017/dev_merge_2017/NEMOGCM/NEMO/OPA_SRC/ZDF – NEMO

source: branches/2017/dev_merge_2017/NEMOGCM/NEMO/OPA_SRC/ZDF/zdfmxl.F90 @ 9019

Last change on this file since 9019 was 9019, checked in by timgraham, 6 years ago

Merge of dev_CNRS_2017 into branch

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 7.2 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 trc_oce  , ONLY: l_offline         ! ocean space and time domain variables
16   USE zdf_oce        ! ocean vertical physics
17   USE in_out_manager ! I/O manager
18   USE prtctl         ! Print control
19   USE phycst         ! physical constants
20   USE iom            ! I/O library
21   USE lib_mpp        ! MPP library
22   USE timing         ! Timing
23
24   IMPLICIT NONE
25   PRIVATE
26
27   PUBLIC   zdf_mxl   ! called by zdfphy.F90
28
29   INTEGER , PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   nmln    !: number of level in the mixed layer (used by LDF, ZDF, TRD, TOP)
30   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hmld    !: mixing layer depth (turbocline)      [m]   (used by TOP)
31   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hmlp    !: mixed layer depth  (rho=rho0+zdcrit) [m]   (used by LDF)
32   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hmlpt   !: depth of the last T-point inside the mixed layer [m] (used by LDF)
33
34   REAL(wp), PUBLIC ::   rho_c = 0.01_wp    !: density criterion for mixed layer depth
35   REAL(wp)         ::   avt_c = 5.e-4_wp   ! Kz criterion for the turbocline depth
36
37   !!----------------------------------------------------------------------
38   !! NEMO/OPA 4.0 , NEMO Consortium (2017)
39   !! $Id$
40   !! Software governed by the CeCILL licence     (NEMOGCM/NEMO_CeCILL.txt)
41   !!----------------------------------------------------------------------
42CONTAINS
43
44   INTEGER FUNCTION zdf_mxl_alloc()
45      !!----------------------------------------------------------------------
46      !!               ***  FUNCTION zdf_mxl_alloc  ***
47      !!----------------------------------------------------------------------
48      zdf_mxl_alloc = 0      ! set to zero if no array to be allocated
49      IF( .NOT. ALLOCATED( nmln ) ) THEN
50         ALLOCATE( nmln(jpi,jpj), hmld(jpi,jpj), hmlp(jpi,jpj), hmlpt(jpi,jpj), STAT= zdf_mxl_alloc )
51         !
52         IF( lk_mpp             )   CALL mpp_sum ( zdf_mxl_alloc )
53         IF( zdf_mxl_alloc /= 0 )   CALL ctl_warn('zdf_mxl_alloc: failed to allocate arrays.')
54         !
55      ENDIF
56   END FUNCTION zdf_mxl_alloc
57
58
59   SUBROUTINE zdf_mxl( kt )
60      !!----------------------------------------------------------------------
61      !!                  ***  ROUTINE zdfmxl  ***
62      !!                   
63      !! ** Purpose :   Compute the turbocline depth and the mixed layer depth
64      !!              with density criteria.
65      !!
66      !! ** Method  :   The mixed layer depth is the shallowest W depth with
67      !!      the density of the corresponding T point (just bellow) bellow a
68      !!      given value defined locally as rho(10m) + rho_c
69      !!               The turbocline depth is the depth at which the vertical
70      !!      eddy diffusivity coefficient (resulting from the vertical physics
71      !!      alone, not the isopycnal part, see trazdf.F) fall below a given
72      !!      value defined locally (avt_c here taken equal to 5 cm/s2 by default)
73      !!
74      !! ** Action  :   nmln, hmld, hmlp, hmlpt
75      !!----------------------------------------------------------------------
76      INTEGER, INTENT(in) ::   kt   ! ocean time-step index
77      !
78      INTEGER  ::   ji, jj, jk      ! dummy loop indices
79      INTEGER  ::   iikn, iiki, ikt ! local integer
80      REAL(wp) ::   zN2_c           ! local scalar
81      INTEGER, DIMENSION(jpi,jpj) ::   imld   ! 2D workspace
82      !!----------------------------------------------------------------------
83      !
84      IF( ln_timing )   CALL timing_start('zdf_mxl')
85      !
86      IF( kt == nit000 ) THEN
87         IF(lwp) WRITE(numout,*)
88         IF(lwp) WRITE(numout,*) 'zdf_mxl : mixed layer depth'
89         IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~~~~ '
90         !                             ! allocate zdfmxl arrays
91         IF( zdf_mxl_alloc() /= 0 )   CALL ctl_stop( 'STOP', 'zdf_mxl : unable to allocate arrays' )
92      ENDIF
93
94      ! w-level of the mixing and mixed layers
95      nmln(:,:)  = nlb10               ! Initialization to the number of w ocean point
96      hmlp(:,:)  = 0._wp               ! here hmlp used as a dummy variable, integrating vertically N^2
97      zN2_c = grav * rho_c * r1_rau0   ! convert density criteria into N^2 criteria
98      DO jk = nlb10, jpkm1
99         DO jj = 1, jpj                ! Mixed layer level: w-level
100            DO ji = 1, jpi
101               ikt = mbkt(ji,jj)
102               hmlp(ji,jj) = hmlp(ji,jj) + MAX( rn2b(ji,jj,jk) , 0._wp ) * e3w_n(ji,jj,jk)
103               IF( hmlp(ji,jj) < zN2_c )   nmln(ji,jj) = MIN( jk , ikt ) + 1   ! Mixed layer level
104            END DO
105         END DO
106      END DO
107      !
108      ! w-level of the turbocline and mixing layer (iom_use)
109      imld(:,:) = mbkt(:,:) + 1        ! Initialization to the number of w ocean point
110      DO jk = jpkm1, nlb10, -1         ! from the bottom to nlb10
111         DO jj = 1, jpj
112            DO ji = 1, jpi
113               IF( avt (ji,jj,jk) < avt_c * wmask(ji,jj,jk) )   imld(ji,jj) = jk      ! Turbocline
114            END DO
115         END DO
116      END DO
117      ! depth of the mixing and mixed layers
118      DO jj = 1, jpj
119         DO ji = 1, jpi
120            iiki = imld(ji,jj)
121            iikn = nmln(ji,jj)
122            hmld (ji,jj) = gdepw_n(ji,jj,iiki  ) * ssmask(ji,jj)    ! Turbocline depth
123            hmlp (ji,jj) = gdepw_n(ji,jj,iikn  ) * ssmask(ji,jj)    ! Mixed layer depth
124            hmlpt(ji,jj) = gdept_n(ji,jj,iikn-1) * ssmask(ji,jj)    ! depth of the last T-point inside the mixed layer
125         END DO
126      END DO
127      !
128      IF( .NOT.l_offline ) THEN
129         IF( iom_use("mldr10_1") ) THEN
130            IF( ln_isfcav ) THEN  ;  CALL iom_put( "mldr10_1", hmlp - risfdep)   ! mixed layer thickness
131            ELSE                  ;  CALL iom_put( "mldr10_1", hmlp )            ! mixed layer depth
132            END IF
133         END IF
134         IF( iom_use("mldkz5") ) THEN
135            IF( ln_isfcav ) THEN  ;  CALL iom_put( "mldkz5"  , hmld - risfdep )   ! turbocline thickness
136            ELSE                  ;  CALL iom_put( "mldkz5"  , hmld )             ! turbocline depth
137            END IF
138         ENDIF
139      ENDIF
140     
141      IF(ln_ctl)   CALL prt_ctl( tab2d_1=REAL(nmln,wp), clinfo1=' nmln : ', tab2d_2=hmlp, clinfo2=' hmlp : ', ovlap=1 )
142      !
143      IF( ln_timing )   CALL timing_stop('zdf_mxl')
144      !
145   END SUBROUTINE zdf_mxl
146
147   !!======================================================================
148END MODULE zdfmxl
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.