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sbcblk_mfs.F90 in branches/UKMO/2014_Surge_Modelling/NEMOGCM/NEMO/OPA_SRC/SBC – NEMO

source: branches/UKMO/2014_Surge_Modelling/NEMOGCM/NEMO/OPA_SRC/SBC/sbcblk_mfs.F90 @ 5728

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#1305. Fix slow start-up problems on some systems by introducing and using lwm logical to restrict output of merged namelists to the first (or only) processor. lwm is true only on the first processor regardless of ln_ctl. Small changes to all flavours of nemogcm.F90 are also required to write namctl and namcfg after the call to mynode which now opens output.namelist.dyn and writes nammpp.

File size: 29.6 KB
Line 
1MODULE sbcblk_mfs
2   !!======================================================================
3   !!                       ***  MODULE  sbcblk_mfs  ***
4   !! Ocean forcing:  momentum, heat and freshwater flux formulation
5   !!=====================================================================
6   !! History :  3.3  !   2010-05 (P. Oddo) Original Code
7   !!----------------------------------------------------------------------
8
9   !!----------------------------------------------------------------------
10   !!   sbc_blk_mfs  : bulk formulation as ocean surface boundary condition
11   !!                   (forced mode, mfs bulk formulae)
12   !!   blk_oce_mfs  : ocean: computes momentum, heat and freshwater fluxes
13   !!----------------------------------------------------------------------
14   USE oce             ! ocean dynamics and tracers
15   USE dom_oce         ! ocean space and time domain
16   USE phycst          ! physical constants
17   USE fldread         ! read input fields
18   USE sbc_oce         ! Surface boundary condition: ocean fields
19   USE iom             ! I/O manager library
20   USE in_out_manager  ! I/O manager
21   USE lib_mpp         ! distribued memory computing library
22   USE wrk_nemo        ! work arrays
23   USE timing          ! Timing
24   USE lbclnk          ! ocean lateral boundary conditions (or mpp link)
25   USE prtctl          ! Print control
26   USE sbcwave,ONLY : cdn_wave !wave module
27
28   IMPLICIT NONE
29   PRIVATE
30
31   PUBLIC   sbc_blk_mfs       ! routine called in sbcmod module
32     
33   INTEGER , PARAMETER ::   jpfld   = 7         ! maximum number of files to read
34   INTEGER , PARAMETER ::   jp_wndi = 1         ! index of 10m wind velocity (i-component) (m/s) at T-point
35   INTEGER , PARAMETER ::   jp_wndj = 2         ! index of 10m wind velocity (j-component) (m/s) at T-point
36   INTEGER , PARAMETER ::   jp_clc  = 3         ! index of total cloud cover               ( % )
37   INTEGER , PARAMETER ::   jp_msl  = 4         ! index of mean sea level pressure         (Pa)
38   INTEGER , PARAMETER ::   jp_tair = 5         ! index of 10m air temperature             (Kelvin)
39   INTEGER , PARAMETER ::   jp_rhm  = 6         ! index of dew point temperature           (Kelvin)
40   INTEGER , PARAMETER ::   jp_prec = 7         ! index of total precipitation (rain+snow) (Kg/m2/s)
41   TYPE(FLD), ALLOCATABLE, DIMENSION(:) ::   sf ! structure of input fields (file informations, fields read)
42         
43   !! * Substitutions
44#  include "domzgr_substitute.h90"
45#  include "vectopt_loop_substitute.h90"
46   !!----------------------------------------------------------------------
47   !! NEMO/OPA 3.2 , LOCEAN-IPSL (2009)
48   !! $Id: sbcblk_mfs.F90 1730 2009-11-16 14:34:19Z poddo $
49   !! Software governed by the CeCILL licence (modipsl/doc/NEMO_CeCILL.txt)
50   !!----------------------------------------------------------------------
51
52CONTAINS
53
54
55   SUBROUTINE sbc_blk_mfs( kt )
56      !!---------------------------------------------------------------------
57      !!                    ***  ROUTINE sbc_blk_mfs  ***
58      !!                   
59      !! ** Purpose :   provide at each time step the surface ocean fluxes
60      !!      (momentum, heat, freshwater, runoff is added later in the code)
61      !!
62      !! ** Method  : (1) READ Atmospheric data from NetCDF files:
63      !!      the 10m wind velocity (i-component) (m/s) at T-point
64      !!      the 10m wind velocity (j-component) (m/s) at T-point
65      !!      the 2m Dew point Temperature        (k)
66      !!      the Cloud COver                     (%)
67      !!      the 2m air temperature              (Kelvin)
68      !!      the Mean Sea Level Preesure         (hPa)
69      !!      the Climatological Precipitation    (kg/m2/s)
70      !!              (2) CALL blk_oce_mfs
71      !!
72      !!      Computes:
73      !!      Solar Radiation using Reed formula (1975, 1977)
74      !!      Net Long wave radiation using Bignami et al. (1995)
75      !!      Latent and Sensible heat using Kondo (1975)
76      !!      Drag coeff using Hllerman and Rosenstein (1983)
77      !!      C A U T I O N : never mask the surface stress fields
78      !!                      the stress is assumed to be in the mesh referential
79      !!                      i.e. the (i,j) referential
80      !!
81      !! ** Action  :   defined at each time-step at the air-sea interface
82      !!              - utau, vtau  i- and j-component of the wind stress
83      !!              - taum        wind stress module at T-point
84      !!              - wndm        10m wind module at T-point
85      !!              - qns, qsr    non-slor and solar heat flux
86      !!              - emp         evaporation minus precipitation
87      !!----------------------------------------------------------------------
88      REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::  sh_now   ! specific humidity at T-point
89      REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::  catm     ! Cover
90      REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::  alonl    ! Lon
91      REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::  alatl    ! Lat
92      REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::  gsst     ! SST
93      !!---------------------------------------------------------------------
94      !! Local fluxes variables
95      !!---------------------------------------------------------------------
96      REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::  qbw     ! Net Long wave
97      REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::  ha      ! Sesnible
98      REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::  elat    ! Latent
99      REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::  evap    ! evaporation rate
100
101      INTEGER, INTENT( in  ) ::   kt   ! ocean time step
102      !!
103      INTEGER  :: ierror                          ! return error code
104      INTEGER  :: ifpr     ! dummy loop indice
105      INTEGER  :: jj,ji    ! dummy loop arguments
106      INTEGER  ::   ios    ! Local integer output status for namelist read
107      REAL(wp) :: act_hour
108      !!--------------------------------------------------------------------
109      !! Variables for specific humidity computation
110      !!--------------------------------------------------------------------
111      REAL(wp) :: onsea,par1,par2
112      DATA onsea,par1,par2 / 0.98, 640380., -5107.4 /
113      !!                      par1 [Kg/m3], par2 [K]
114
115      CHARACTER(len=100) ::  cn_dir                           ! Root directory for location of Atmospheric forcing files
116      TYPE(FLD_N), DIMENSION(jpfld) ::   slf_i                ! array of namelist informations on the fields to read
117      TYPE(FLD_N) ::   sn_wndi, sn_wndj, sn_clc, sn_msl       ! informations about the fields to be read
118      TYPE(FLD_N) ::   sn_tair , sn_rhm, sn_prec              !   "                                 "
119      !!---------------------------------------------------------------------
120      NAMELIST/namsbc_mfs/ cn_dir ,                                          &
121         &                  sn_wndi , sn_wndj, sn_clc   , sn_msl ,           &
122         &                  sn_tair , sn_rhm , sn_prec 
123      !!---------------------------------------------------------------------
124      !
125      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_start('sbc_blk_mfs')
126      !
127      !                                         ! ====================== !
128      IF( kt == nit000 ) THEN                   !  First call kt=nit000  !
129         !                                      ! ====================== !
130         ALLOCATE( sh_now(jpi,jpj), catm(jpi,jpj), alonl(jpi,jpj), alatl(jpi,jpj),     &
131         &        gsst(jpi,jpj),  qbw(jpi,jpj),    ha(jpi,jpj),  elat(jpi,jpj),     &
132         &        evap(jpi,jpj), STAT=ierror )
133
134         IF( ierror /= 0 )   CALL ctl_warn('sbc_blk_mfs: failed to allocate arrays')
135
136         REWIND( numnam_ref )              ! Namelist namsbc_msf in reference namelist : MFS files
137         READ  ( numnam_ref, namsbc_mfs, IOSTAT = ios, ERR = 901)
138901      IF( ios /= 0 ) CALL ctl_nam ( ios , 'namsbc_mfs in reference namelist', lwp )
139
140         REWIND( numnam_cfg )              ! Namelist namsbc_msf in configuration namelist : MFS files
141         READ  ( numnam_cfg, namsbc_mfs, IOSTAT = ios, ERR = 902 )
142902      IF( ios /= 0 ) CALL ctl_nam ( ios , 'namsbc_mfs in configuration namelist', lwp )
143         IF(lwm) WRITE ( numond, namsbc_mfs )
144         !
145         ! store namelist information in an array
146         slf_i(jp_wndi) = sn_wndi   ;   slf_i(jp_wndj) = sn_wndj
147         slf_i(jp_clc ) = sn_clc    ;   slf_i(jp_msl ) = sn_msl
148         slf_i(jp_tair) = sn_tair   ;   slf_i(jp_rhm)  = sn_rhm
149         slf_i(jp_prec) = sn_prec   ; 
150         !
151         ALLOCATE( sf(jpfld), STAT=ierror )         ! set sf structure
152         IF( ierror > 0 ) THEN
153            CALL ctl_stop( 'sbc_blk_mfs: unable to allocate sf structure' )   ;   RETURN
154         ENDIF
155         DO ifpr= 1, jpfld
156            ALLOCATE( sf(ifpr)%fnow(jpi,jpj,1) )
157            IF( slf_i(ifpr)%ln_tint ) ALLOCATE( sf(ifpr)%fdta(jpi,jpj,1,2) )
158         END DO
159         ! fill sf with slf_i and control print
160         CALL fld_fill( sf, slf_i, cn_dir,'sbc_blk_mfs','bulk formulation for ocean SBC', 'namsbc_mfs' )
161            !
162      ENDIF
163
164         CALL fld_read( kt, nn_fsbc, sf )                   ! input fields provided at the current time-step
165
166         catm(:,:)   = 0.0    ! initializze cloud cover variable
167         sh_now(:,:) = 0.0    ! initializze specifif humidity variable
168
169         DO jj = 2, jpjm1
170            DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
171
172         ! Calculate Specific Humidity
173         !-------------------------------------------------
174            sh_now(ji,jj) = (1/1.22) * onsea * par1 * EXP(par2/sf(jp_rhm)%fnow(ji,jj,1))
175
176         ! Normalize Clouds
177         !-------------------------------------------------
178            catm(ji,jj)   = max(0.0,min(1.0,sf(jp_clc)%fnow(ji,jj,1)*0.01))
179
180            END DO
181         END DO
182
183         ! wind module at 10m
184         !--------------------------------------------------
185         wndm(:,:) = SQRT(  sf(jp_wndi)%fnow(:,:,1) * sf(jp_wndi)%fnow(:,:,1)   &
186              &             + sf(jp_wndj)%fnow(:,:,1) * sf(jp_wndj)%fnow(:,:,1)  )
187
188         ! Some conv for fluxes computation
189         !-------------------------------------------------
190         alonl(:,:) = glamt(:,:) * rad
191         alatl(:,:) = gphit(:,:) * rad
192         gsst(:,:)  = tsn(:,:,1,jp_tem)  * tmask(:,:,1)
193
194         IF( MOD( kt - 1, nn_fsbc ) == 0 ) THEN
195
196         ! Force to zero the output of fluxes
197         !-------------------------------------------------
198          qsr(:,:)  = 0.0 ; qbw(:,:)  = 0.0 ; 
199          ha(:,:)   = 0.0 ; elat(:,:) = 0.0 ; 
200          evap(:,:) = 0.0 ; utau(:,:) = 0.0 ; 
201          vtau(:,:) = 0.0
202
203          CALL lbc_lnk( sf(jp_wndi)%fnow(:,:,1), 'T', -1. )
204          CALL lbc_lnk( sf(jp_wndj)%fnow(:,:,1), 'T', -1. )
205
206          act_hour = (( nsec_year / rday ) - INT (nsec_year / rday)) * rjjhh
207
208          CALL fluxes_mfs(alatl,alonl,act_hour,                                &     ! input static
209                            gsst(:,:),sf(jp_tair)%fnow(:,:,1),sh_now(:,:),     &     ! input dynamic
210                            sf(jp_wndi)%fnow(:,:,1), sf(jp_wndj)%fnow(:,:,1),  &     ! input dynamic
211                            sf(jp_msl)%fnow(:,:,1) , catm(:,:) ,               &     ! input dynamic
212                            qsr,qbw,ha,elat,evap,utau,vtau)                          ! output
213
214         ! Shortwave radiation
215         !--------------------------------------------------
216          qsr(:,:) = qsr(:,:) * tmask(:,:,1)
217
218         ! total non solar heat flux over water
219         !--------------------------------------------------
220          qns(:,:) = -1. * ( qbw(:,:) + ha(:,:) + elat(:,:) )
221          qns(:,:) = qns(:,:)*tmask(:,:,1)
222
223         ! mask the wind module at 10m
224         !--------------------------------------------------
225          wndm(:,:) = wndm(:,:) * tmask(:,:,1)
226
227         !   wind stress module (taum) into T-grid
228         !--------------------------------------------------
229          taum(:,:) = SQRT( utau(:,:) * utau(:,:) + vtau(:,:) * vtau(:,:) ) * tmask(:,:,1)
230
231          CALL lbc_lnk( taum, 'T', 1. )
232
233         ! Interpolate utau, vtau into the grid_V and grid_V
234         !-------------------------------------------------
235
236         DO jj = 1, jpjm1
237            DO ji = 1, fs_jpim1
238               utau(ji,jj) = 0.5 * ( 2. - umask(ji,jj,1) ) * ( utau(ji,jj) * tmask(ji,jj,1) &
239               &                                + utau(ji+1,jj) * tmask(ji+1,jj,1) )
240               vtau(ji,jj) = 0.5 * ( 2. - vmask(ji,jj,1) ) * ( vtau(ji,jj) * tmask(ji,jj,1) &
241               &                                + vtau(ji,jj+1) * tmask(ji,jj+1,1) )
242            END DO
243         END DO
244
245         CALL lbc_lnk( utau(:,:), 'U', -1. )
246         CALL lbc_lnk( vtau(:,:), 'V', -1. )
247
248         ! for basin budget and cooerence
249         !--------------------------------------------------
250!CDIR COLLAPSE
251           emp (:,:) = evap(:,:) - sf(jp_prec)%fnow(:,:,1) * tmask(:,:,1)
252!CDIR COLLAPSE
253
254         CALL iom_put( "qlw_oce",   qbw  )                 ! output downward longwave heat over the ocean
255         CALL iom_put( "qsb_oce", - ha   )                 ! output downward sensible heat over the ocean
256         CALL iom_put( "qla_oce", - elat )                 ! output downward latent   heat over the ocean
257         CALL iom_put( "qns_oce",   qns  )                 ! output downward non solar heat over the ocean
258
259      ENDIF
260      !
261      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_stop('sbc_blk_mfs')
262      !
263   END SUBROUTINE sbc_blk_mfs
264 
265 
266   SUBROUTINE fluxes_mfs(alat,alon,hour,                               &
267        sst,tnow,shnow,unow,vnow,mslnow,cldnow,qsw,qbw,ha,elat,        &
268        evap,taux,tauy)
269      !!----------------------------------------------------------------------
270      !!                    ***  ROUTINE fluxes_mfs  ***
271      !!
272      !! --- it provides SURFACE HEAT and MOMENTUM FLUXES in MKS :
273      !!
274      !!  1)   Water flux (WFLUX)                 [ watt/m*m ]
275      !!  2)   Short wave flux (QSW)              [ watt/m*m ] Reed 1977
276      !!  3)   Long wave flux backward (QBW)      [ watt/m*m ]
277      !!  4)   Latent heat of evaporation (ELAT)  [ watt/m*m ]
278      !!  5)   Sensible heat flux   (HA)          [ watt/m*m ]
279      !!  6)   Wind stress x-component   (TAUX)   [ newton/m*m ]
280      !!  7)   Wind stress y-component   (TAUY)   [ newton/m*m ]
281      !!
282      !!----------------------------------------------------------------------
283      USE sbcblk_core, ONLY: turb_core_2z ! For wave coupling and Tair/rh from 2 to 10m
284
285      REAL(wp), INTENT(in   ) :: hour
286      REAL(wp), INTENT(in   ), DIMENSION (:,:) :: sst, unow, alat , alon
287      REAL(wp), INTENT(in   ), DIMENSION (:,:) :: vnow, cldnow, mslnow
288      REAL(wp), INTENT(out  ), DIMENSION (:,:) :: qsw, qbw, ha, elat
289      REAL(wp), INTENT(out  ), DIMENSION (:,:) :: evap,taux,tauy
290      REAL(wp), INTENT(inout), DIMENSION (:,:) :: tnow , shnow
291
292      INTEGER :: ji,jj 
293      REAL(wp)  :: wair, vtnow, ea, deltemp, s, stp , fh , fe
294      REAL(wp)  :: esre, cseep
295
296      REAL(wp), DIMENSION (:,:), POINTER ::   rspeed, sh10now, t10now, cdx, ce, shms
297      REAL(wp), DIMENSION (:,:), POINTER ::   rhom, sstk, ch, rel_windu, rel_windv
298      !!----------------------------------------------------------------------
299      !!     coefficients ( in MKS )  :
300      !!----------------------------------------------------------------------
301
302      REAL(wp), PARAMETER ::  ps = 1013.    ! --- surface air pressure
303      REAL(wp), PARAMETER ::  expsi=0.622   ! --- expsi
304      REAL(wp), PARAMETER ::  rd=287.       ! --- dry air gas constant
305      REAL(wp), PARAMETER ::  cp=1005.      ! --- specific heat capacity
306      REAL(wp), PARAMETER ::  onsea=0.98    ! --- specific humidity factors
307      REAL(wp), PARAMETER ::  par1=640380.  ! [Kg/m3]
308      REAL(wp), PARAMETER ::  par2=-5107.4  ! [K]
309
310      !---------------------------------------------------------------------
311      !--- define Kondo parameters
312      !---------------------------------------------------------------------
313
314      REAL(wp), DIMENSION(5) :: a_h = (/0.0,0.927,1.15,1.17,1.652/)
315      REAL(wp), DIMENSION(5) :: a_e = (/0.0,0.969,1.18,1.196,1.68/)
316      REAL(wp), DIMENSION(5) :: b_h = (/1.185,0.0546,0.01,0.0075,-0.017/)
317      REAL(wp), DIMENSION(5) :: b_e = (/1.23,0.0521,0.01,0.008,-0.016/)
318      REAL(wp), DIMENSION(5) :: c_h = (/0.0,0.0,0.0,-0.00045,0.0/)
319      REAL(wp), DIMENSION(5) :: c_e = (/0.0,0.0,0.0,-0.0004,0.0/)
320      REAL(wp), DIMENSION(5) :: p_h = (/-0.157,1.0,1.0,1.0,1.0/)
321      REAL(wp), DIMENSION(5) :: p_e = (/-0.16,1.0,1.0,1.0,1.0/)
322      INTEGER :: kku                        !index varing with wind speed
323      !
324      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_start('fluxes_mfs')
325      !
326      CALL wrk_alloc( jpi,jpj, rspeed, sh10now, t10now, cdx, ce, shms )
327      CALL wrk_alloc( jpi,jpj, rhom, sstk, ch, rel_windu, rel_windv )
328
329      !!----------------------------------------------------------------------
330      !! ------------------ (i)      short wave
331      !!----------------------------------------------------------------------
332
333       CALL qshort(hour,alat,alon,cldnow,qsw)
334
335          rel_windu(:,:) = 0.0_wp
336          rel_windv(:,:) = 0.0_wp
337
338       DO jj = 2, jpj
339          DO ji = fs_2, jpi
340           rel_windu(ji,jj) = unow(ji,jj) - 0.5_wp * ( ssu_m(ji-1,jj) + ssu_m(ji,jj) )
341           rel_windv(ji,jj) = vnow(ji,jj) - 0.5_wp * ( ssv_m(ji,jj-1) + ssv_m(ji,jj) )
342          END DO
343       END DO
344
345       rspeed(:,:)= SQRT(rel_windu(:,:)*rel_windu(:,:)   &
346         &                   + rel_windv(:,:)*rel_windv(:,:)) 
347
348       sstk(:,:) = sst(:,:) + rtt                          !- SST data in Kelvin degrees
349       shms(:,:) = (1/1.22)*onsea*par1*EXP(par2/sstk(:,:)) !- Saturation Specific Humidity
350
351      ! --- Transport temperature and humidity from 2m to 10m
352      !----------------------------------------------------------------------
353
354      t10now(:,:) = 0.0           ;   sh10now(:,:)= 0.0
355      ! Note that air temp is converted in potential temp
356      CALL turb_core_2z(2.,10.,sstk,tnow+2*0.0098,shms,shnow,rspeed,        &
357         &              Cdx,Ch,Ce,t10now,sh10now )
358      tnow(:,:)  = t10now(:,:)    ;    shnow(:,:) = sh10now(:,:)
359
360      !!----------------------------------------------------------------------
361      !! ------------------ (ii)    net long wave
362      !!----------------------------------------------------------------------
363
364      DO jj = 1, jpj
365         DO ji = 1, jpi
366            wair = shnow(ji,jj) / (1 - shnow(ji,jj))    ! mixing ratio of the air (Wallace and Hobbs)
367            vtnow = (tnow(ji,jj)*(expsi+wair))/(expsi*(1.+wair))   ! virtual temperature of air
368            rhom(ji,jj) = 100.*(ps/rd)/vtnow                       ! density of the moist air
369            ea   = (wair  / (wair  + 0.622 )) * mslnow(ji,jj)
370
371            qbw(ji,jj) = emic*stefan*( sstk(ji,jj)**4. )                    &
372                 - ( stefan*( tnow(ji,jj)**4. ) * ( 0.653 + 0.00535*ea ) )  &
373                   * ( 1. + 0.1762*( cldnow(ji,jj)**2. ) )
374
375         END DO
376      END DO
377
378      DO jj = 1, jpj
379         DO ji = 1, jpi
380      !!----------------------------------------------------------------------
381      !! ------------------ (iii)   sensible heat
382      !!----------------------------------------------------------------------
383
384      !! --- calculates the term :      ( Ts - Ta )
385      !!----------------------------------------------------------------------
386            deltemp = sstk(ji,jj) - tnow (ji,jj)
387
388      !!----------------------------------------------------------------------
389      !! --- variable turbulent exchange coefficients ( from Kondo 1975 )
390      !! --- calculate the Neutral Transfer Coefficent using an empiric formula
391      !! --- by Kondo et al. Then it applies the diabatic approximation.
392      !!----------------------------------------------------------------------
393
394            s = deltemp/(wndm(ji,jj)**2.)   !! --- calculate S
395            stp = s*abs(s)/(abs(s)+0.01)    !! --- calculate the Stability Parameter
396
397      !!----------------------------------------------------------------------
398      !! --- for stable condition (sst-t_air < 0):
399      !!----------------------------------------------------------------------
400
401            IF (s.lt.0. .and. ((stp.gt.-3.3).and.(stp.lt.0.))) THEN
402                fh = 0.1_wp+0.03_wp*stp+0.9_wp*exp(4.8_wp*stp)
403                fe = fh
404            ELSE IF (s.lt.0. .and. stp.le.-3.3) THEN
405                fh = 0._wp
406                fe = fh
407            ELSE                                       ! --- for unstable condition
408                fh = 1.0_wp+0.63_wp*sqrt(stp)
409                fe = fh
410            ENDIF
411
412      !!----------------------------------------------------------------------
413      !! --- calculate the coefficient CH,CE,CD
414      !!----------------------------------------------------------------------
415
416            IF (wndm(ji,jj) >= 0. .AND. wndm(ji,jj) <= 2.2)       THEN
417                kku=1
418            ELSE IF (wndm(ji,jj) > 2.2 .AND. wndm(ji,jj) <= 5.0)  THEN
419                kku=2
420            ELSE IF (wndm(ji,jj) > 5.0 .AND. wndm(ji,jj) <= 8.0)  THEN
421                kku=3
422            ELSE IF (wndm(ji,jj) > 8.0 .AND. wndm(ji,jj) <= 25.0) THEN
423                kku=4
424            ELSE IF (wndm(ji,jj) > 25.0 )                         THEN
425                kku=5
426            ENDIF
427
428            ch(ji,jj) = ( a_h(kku) + b_h(kku) * wndm(ji,jj) ** p_h(kku)      &
429                        + c_h(kku) * (wndm(ji,jj)-8 ) **2) * fh
430
431            ce(ji,jj) = ( a_e(kku) + b_e(kku) * wndm(ji,jj) ** p_e(kku)      &
432                        + c_e(kku) * (wndm(ji,jj)-8 ) **2) * fe
433
434            ch(ji,jj) = ch(ji,jj) / 1000.0
435            ce(ji,jj) = ce(ji,jj) / 1000.0
436
437            IF (wndm(ji,jj)<0.3) THEN
438               ch(ji,jj) = 1.3e-03 * fh
439               ce(ji,jj) = 1.5e-03 * fe
440            ELSE IF(wndm(ji,jj)>50.0) THEN
441               ch(ji,jj) = 1.25e-03 * fh
442               ce(ji,jj) = 1.30e-03 * fe
443            ENDIF
444
445      !!----------------------------------------------------------------------
446      !! --- calculates the SENSIBLE HEAT FLUX in MKS ( watt/m*m )
447      !!----------------------------------------------------------------------
448
449            HA(ji,jj) = rhom(ji,jj)*cp*ch(ji,jj)*wndm(ji,jj)*deltemp
450
451      !!----------------------------------------------------------------------
452      !! ------------------ (iv)  latent heat
453      !! --- calculates the LATENT HEAT FLUX  ( watt/m*m )
454      !! --- ELAT = L*rho*Ce*|V|*[qs(Ts)-qa(t2d)]
455      !!----------------------------------------------------------------------
456
457            esre  = shms(ji,jj) - shnow(ji,jj)   ! --- calculates the term : qs(Ta)-qa(t2d)
458
459            cseep = ce(ji,jj) * wndm(ji,jj) * esre     ! --- calculates the term : Ce*|V|*[qs(Ts)-qa(t2d)]
460
461            evap(ji,jj) = (cseep * rhom(ji,jj))  ! in [kg/m2/sec] !! --- calculates the EVAPORATION RATE [m/yr]
462
463            elat(ji,jj) = rhom(ji,jj) * cseep * heatlat(sst(ji,jj))
464
465      !!----------------------------------------------------------------------
466      !! --- calculates the Drag Coefficient
467      !!----------------------------------------------------------------------
468
469      !!----------------------------------------------------------------------
470      !! --- deltemp should be (Ts - Ta) in the formula estimating
471      !! --- drag coefficient
472      !!----------------------------------------------------------------------
473
474              IF( .NOT. ln_cdgw ) THEN
475                 cdx(ji,jj) = cd_HR(wndm(ji,jj),deltemp)
476              ENDIF
477
478          END DO
479      END DO
480
481      !!----------------------------------------------------------------------
482      !! --- calculates the wind stresses in MKS ( newton/m*m )
483      !! ---            taux= rho*Cd*|V|u      tauy= rho*Cd*|V|v
484      !!----------------------------------------------------------------------
485
486       taux(:,:)= rhom(:,:) * cdx(:,:) * rspeed(:,:) * rel_windu(:,:)
487       tauy(:,:)= rhom(:,:) * cdx(:,:) * rspeed(:,:) * rel_windv(:,:)
488
489      CALL wrk_dealloc( jpi,jpj, rspeed, sh10now, t10now, cdx, ce, shms )
490      CALL wrk_dealloc( jpi,jpj, rhom, sstk, ch, rel_windu, rel_windv )
491      !
492      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_stop('fluxes_mfs')
493      !
494   END SUBROUTINE fluxes_mfs
495
496
497      REAL(wp) FUNCTION cd_HR(speed,delt)
498      !!----------------------------------------------------------------------
499      !! --- calculates the Drag Coefficient as a function of the abs. value
500      !! --- of the wind velocity ( Hellermann and Rosenstein )
501      !!----------------------------------------------------------------------
502
503       REAL(wp), INTENT(in) :: speed,delt
504       REAL(wp), PARAMETER  :: a1=0.934e-3 , a2=0.788e-4, a3=0.868e-4     
505       REAL(wp), PARAMETER  :: a4=-0.616e-6, a5=-.120e-5, a6=-.214e-5
506
507        cd_HR = a1 + a2*speed + a3*delt + a4*speed*speed        &
508           + a5*delt*delt  + a6*speed*delt
509
510      END FUNCTION cd_HR
511
512      REAL(wp) function HEATLAT(t)
513      !!----------------------------------------------------------------------
514      !! --- calculates the Latent Heat of Vaporization ( J/kg ) as function of
515      !! --- the temperature ( Celsius degrees )
516      !! --- ( from A. Gill  pag. 607 )
517      !!
518      !! --- Constant Latent Heat of Vaporization ( Rosati,Miyakoda 1988 )
519      !!     L = 2.501e+6  (MKS)
520      !!----------------------------------------------------------------------
521
522      REAL(wp) , intent(in) :: t
523
524      heatlat = 2.5008e+6 -2.3e+3*t
525
526      END FUNCTION HEATLAT
527
528
529   SUBROUTINE qshort(hour,alat,alon,cldnow,qsw)
530      !!----------------------------------------------------------------------
531      !!                    ***  ROUTINE qshort  ***
532      !!
533      !! ** Purpose :   Compute Solar Radiation
534      !!
535      !! ** Method  :   Compute Solar Radiation according Astronomical
536      !!                formulae
537      !!
538      !! References :   Reed RK (1975) and Reed RK (1977)
539      !!
540      !! Note: alat,alon - (lat, lon)  in radians
541      !!----------------------------------------------------------------------
542        REAL(wp), INTENT (in) :: hour
543
544        REAL(wp), INTENT(in ), DIMENSION(:,:) :: alat,alon
545        REAL(wp), INTENT(in ), DIMENSION(:,:) :: cldnow
546        REAL(wp), INTENT(out), DIMENSION(:,:) :: qsw
547        REAL(wp), DIMENSION(12) :: alpham
548
549        REAL(wp), PARAMETER ::   eclips=23.439* (3.141592653589793_wp / 180._wp)
550        REAL(wp), PARAMETER ::   solar = 1350.
551        REAL(wp), PARAMETER ::   tau = 0.7
552        REAL(wp), PARAMETER ::   aozone = 0.09
553        REAL(wp), PARAMETER ::   yrdays = 360.
554        REAL(wp) :: days, th0,th02,th03, sundec, thsun, coszen, qatten
555        REAL(wp) :: qzer, qdir,qdiff,qtot,tjul,sunbet
556        REAL(wp) :: albedo
557        INTEGER :: jj, ji
558
559      !!----------------------------------------------------------------------
560      !! --- albedo monthly values from Payne (1972) as means of the values
561      !! --- at 40N and 30N for the Atlantic Ocean ( hence the same latitudinal
562      !! --- band of the Mediterranean Sea ) :
563      !!----------------------------------------------------------------------
564
565        data alpham /0.095,0.08,0.065,0.065,0.06,0.06,0.06,0.06,        &
566                    0.065,0.075,0.09,0.10/
567
568      !!----------------------------------------------------------------------
569      !!   days is the number of days elapsed until the day=nday_year
570      !!----------------------------------------------------------------------
571        days = nday_year -1.
572        th0  = 2.*rpi*days/yrdays
573        th02 = 2.*th0
574        th03 = 3.*th0
575
576      !! --- sun declination :
577      !!----------------------------------------------------------------------
578        sundec = 0.006918 - 0.399912*cos(th0) + 0.070257*sin(th0) -   &
579                          0.006758*cos(th02) + 0.000907*sin(th02) -   &
580                          0.002697*cos(th03) + 0.001480*sin(th03)
581
582      DO jj = 1, jpj
583         DO ji = 1, jpi
584
585      !! --- sun hour angle :
586      !!----------------------------------------------------------------------
587          thsun = (hour -12.)*15.*rad + alon(ji,jj)
588
589      !! --- cosine of the solar zenith angle :
590      !!----------------------------------------------------------------------
591          coszen =sin(alat(ji,jj))*sin(sundec)                 &
592                    +cos(alat(ji,jj))*cos(sundec)*cos(thsun)
593
594          IF(coszen .LE. 5.035D-04) THEN
595            coszen = 0.0
596            qatten = 0.0
597          ELSE
598            qatten = tau**(1./coszen)
599          END IF
600
601          qzer  = coszen * solar *                                 &
602                  (1.0+1.67E-2*cos(rpi*2.*(days-3.0)/365.0))**2
603          qdir  = qzer * qatten
604          qdiff = ((1.-aozone)*qzer - qdir) * 0.5
605          qtot  =  qdir + qdiff
606          tjul = (days -81.)*rad
607
608      !! --- sin of the solar noon altitude in radians :
609      !!----------------------------------------------------------------------
610          sunbet=sin(alat(ji,jj))*sin(eclips*sin(tjul)) +   &
611                 cos(alat(ji,jj))*cos(eclips*sin(tjul))
612
613      !! --- solar noon altitude in degrees :
614      !!----------------------------------------------------------------------
615
616         sunbet = asin(sunbet)/rad
617
618      !!----------------------------------------------------------------------
619      !! --- calculates the albedo according to Payne (1972)
620      !!----------------------------------------------------------------------
621
622         albedo = alpham(nmonth)
623
624      !!----------------------------------------------------------------------
625      !! --- ( radiation as from Reed(1977), Simpson and Paulson(1979) )
626      !! --- calculates SHORT WAVE FLUX ( watt/m*m )
627      !! --- ( Rosati,Miyakoda 1988 ; eq. 3.8 )
628      !!----------------------------------------------------------------------
629
630          IF(cldnow(ji,jj).LT.0.3) THEN
631             qsw(ji,jj) = qtot * (1.-albedo)
632          ELSE
633             qsw(ji,jj) = qtot*(1.-0.62*cldnow(ji,jj)              &
634                                + .0019*sunbet)*(1.-albedo)
635          ENDIF
636
637         END DO
638      END DO
639
640   END SUBROUTINE qshort
641
642
643   !!======================================================================
644
645END MODULE sbcblk_mfs
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.