source: branches/UKMO/dev_r5518_GO6_package/NEMOGCM/NEMO/OPA_SRC/TRA/traqsr.F90 @ 6486

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1MODULE traqsr
2   !!======================================================================
3   !!                       ***  MODULE  traqsr  ***
4   !! Ocean physics: solar radiation penetration in the top ocean levels
5   !!======================================================================
6   !! History :  OPA  !  1990-10  (B. Blanke)  Original code
7   !!            7.0  !  1991-11  (G. Madec)
8   !!                 !  1996-01  (G. Madec)  s-coordinates
9   !!   NEMO     1.0  !  2002-06  (G. Madec)  F90: Free form and module
10   !!             -   !  2005-11  (G. Madec) zco, zps, sco coordinate
11   !!            3.2  !  2009-04  (G. Madec & NEMO team)
12   !!            4.0  !  2012-05  (C. Rousset) store attenuation coef for use in ice model
13   !!----------------------------------------------------------------------
14
15   !!----------------------------------------------------------------------
16   !!   tra_qsr      : trend due to the solar radiation penetration
17   !!   tra_qsr_init : solar radiation penetration initialization
18   !!----------------------------------------------------------------------
19   USE oce             ! ocean dynamics and active tracers
20   USE dom_oce         ! ocean space and time domain
21   USE sbc_oce         ! surface boundary condition: ocean
22   USE trc_oce         ! share SMS/Ocean variables
23   USE trd_oce        ! trends: ocean variables
24   USE trdtra         ! trends manager: tracers
25   USE in_out_manager  ! I/O manager
26   USE phycst          ! physical constants
27   USE prtctl          ! Print control
28   USE iom             ! I/O manager
29   USE fldread         ! read input fields
30   USE restart         ! ocean restart
31   USE lib_mpp         ! MPP library
32   USE wrk_nemo       ! Memory Allocation
33   USE timing         ! Timing
34
35   IMPLICIT NONE
36   PRIVATE
37
38   PUBLIC   tra_qsr       ! routine called by step.F90 (ln_traqsr=T)
39   PUBLIC   tra_qsr_init  ! routine called by nemogcm.F90
40
41   !                                 !!* Namelist namtra_qsr: penetrative solar radiation
42   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_traqsr    !: light absorption (qsr) flag
43   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_qsr_rgb   !: Red-Green-Blue light absorption flag 
44   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_qsr_2bd   !: 2 band         light absorption flag
45   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_qsr_bio   !: bio-model      light absorption flag
46   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_qsr_ice   !: light penetration for ice-model LIM3 (clem)
47   INTEGER , PUBLIC ::   nn_chldta    !: use Chlorophyll data (=1) or not (=0)
48   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_abs       !: fraction absorbed in the very near surface (RGB & 2 bands)
49   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_si0       !: very near surface depth of extinction      (RGB & 2 bands)
50   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_si1       !: deepest depth of extinction (water type I)       (2 bands)
51 
52   ! Module variables
53   REAL(wp) ::   xsi0r                           !: inverse of rn_si0
54   REAL(wp) ::   xsi1r                           !: inverse of rn_si1
55   TYPE(FLD), ALLOCATABLE, DIMENSION(:) ::   sf_chl   ! structure of input Chl (file informations, fields read)
56   INTEGER, PUBLIC ::   nksr              ! levels below which the light cannot penetrate ( depth larger than 391 m)
57   REAL(wp), DIMENSION(3,61) ::   rkrgb   !: tabulated attenuation coefficients for RGB absorption
58
59   !! * Substitutions
60#  include "domzgr_substitute.h90"
61#  include "vectopt_loop_substitute.h90"
62   !!----------------------------------------------------------------------
63   !! NEMO/OPA 3.3 , NEMO Consortium (2010)
64   !! $Id$
65   !! Software governed by the CeCILL licence     (NEMOGCM/NEMO_CeCILL.txt)
66   !!----------------------------------------------------------------------
67CONTAINS
68
69   SUBROUTINE tra_qsr( kt )
70      !!----------------------------------------------------------------------
71      !!                  ***  ROUTINE tra_qsr  ***
72      !!
73      !! ** Purpose :   Compute the temperature trend due to the solar radiation
74      !!      penetration and add it to the general temperature trend.
75      !!
76      !! ** Method  : The profile of the solar radiation within the ocean is defined
77      !!      through 2 wavebands (rn_si0,rn_si1) or 3 wavebands (RGB) and a ratio rn_abs
78      !!      Considering the 2 wavebands case:
79      !!         I(k) = Qsr*( rn_abs*EXP(z(k)/rn_si0) + (1.-rn_abs)*EXP(z(k)/rn_si1) )
80      !!         The temperature trend associated with the solar radiation penetration
81      !!         is given by : zta = 1/e3t dk[ I ] / (rau0*Cp)
82      !!         At the bottom, boudary condition for the radiation is no flux :
83      !!      all heat which has not been absorbed in the above levels is put
84      !!      in the last ocean level.
85      !!         In z-coordinate case, the computation is only done down to the
86      !!      level where I(k) < 1.e-15 W/m2. In addition, the coefficients
87      !!      used for the computation are calculated one for once as they
88      !!      depends on k only.
89      !!
90      !! ** Action  : - update ta with the penetrative solar radiation trend
91      !!              - save the trend in ttrd ('key_trdtra')
92      !!
93      !! Reference  : Jerlov, N. G., 1968 Optical Oceanography, Elsevier, 194pp.
94      !!              Lengaigne et al. 2007, Clim. Dyn., V28, 5, 503-516.
95      !!----------------------------------------------------------------------
96      !
97      INTEGER, INTENT(in) ::   kt     ! ocean time-step
98      !
99      INTEGER  ::   ji, jj, jk           ! dummy loop indices
100      INTEGER  ::   irgb                 ! local integers
101      REAL(wp) ::   zchl, zcoef, zfact   ! local scalars
102      REAL(wp) ::   zc0, zc1, zc2, zc3   !    -         -
103      REAL(wp) ::   zzc0, zzc1, zzc2, zzc3   !    -         -
104      REAL(wp) ::   zz0, zz1, z1_e3t     !    -         -
105      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:  ) :: zekb, zekg, zekr
106      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:,:) :: ze0, ze1, ze2, ze3, zea, ztrdt
107      !!----------------------------------------------------------------------
108      !
109      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_start('tra_qsr')
110      !
111      CALL wrk_alloc( jpi, jpj,      zekb, zekg, zekr        ) 
112      CALL wrk_alloc( jpi, jpj, jpk, ze0, ze1, ze2, ze3, zea ) 
113      !
114      IF( kt == nit000 ) THEN
115         IF(lwp) WRITE(numout,*)
116         IF(lwp) WRITE(numout,*) 'tra_qsr : penetration of the surface solar radiation'
117         IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~~~~'
118         IF( .NOT.ln_traqsr )   RETURN
119      ENDIF
120
121      IF( l_trdtra ) THEN      ! Save ta and sa trends
122         CALL wrk_alloc( jpi, jpj, jpk, ztrdt ) 
123         ztrdt(:,:,:) = tsa(:,:,:,jp_tem)
124      ENDIF
125
126      !                                        Set before qsr tracer content field
127      !                                        ***********************************
128      IF( kt == nit000 ) THEN                     ! Set the forcing field at nit000 - 1
129         !                                        ! -----------------------------------
130         qsr_hc(:,:,:) = 0.e0
131         !
132         IF( ln_rstart .AND.    &                    ! Restart: read in restart file
133              & iom_varid( numror, 'qsr_hc_b', ldstop = .FALSE. ) > 0 ) THEN
134            IF(lwp) WRITE(numout,*) '          nit000-1 qsr tracer content forcing field red in the restart file'
135            zfact = 0.5e0
136            CALL iom_get( numror, jpdom_autoglo, 'qsr_hc_b', qsr_hc_b )   ! before heat content trend due to Qsr flux
137         ELSE                                           ! No restart or restart not found: Euler forward time stepping
138            zfact = 1.e0
139            qsr_hc_b(:,:,:) = 0.e0
140         ENDIF
141      ELSE                                        ! Swap of forcing field
142         !                                        ! ---------------------
143         zfact = 0.5e0
144         qsr_hc_b(:,:,:) = qsr_hc(:,:,:)
145      ENDIF
146      !                                        Compute now qsr tracer content field
147      !                                        ************************************
148     
149      !                                           ! ============================================== !
150      IF( lk_qsr_bio .AND. ln_qsr_bio ) THEN      !  bio-model fluxes  : all vertical coordinates  !
151         !                                        ! ============================================== !
152         DO jk = 1, jpkm1
153            qsr_hc(:,:,jk) = r1_rau0_rcp * ( etot3(:,:,jk) - etot3(:,:,jk+1) )
154         END DO
155         !                                        Add to the general trend
156         DO jk = 1, jpkm1
157            DO jj = 2, jpjm1 
158               DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
159                  z1_e3t = zfact / fse3t(ji,jj,jk)
160                  tsa(ji,jj,jk,jp_tem) = tsa(ji,jj,jk,jp_tem) + ( qsr_hc_b(ji,jj,jk) + qsr_hc(ji,jj,jk) ) * z1_e3t
161               END DO
162            END DO
163         END DO
164         CALL iom_put( 'qsr3d', etot3 )   ! Shortwave Radiation 3D distribution
165         ! clem: store attenuation coefficient of the first ocean level
166         IF ( ln_qsr_ice ) THEN
167            DO jj = 1, jpj
168               DO ji = 1, jpi
169                  IF ( qsr(ji,jj) /= 0._wp ) THEN
170                     fraqsr_1lev(ji,jj) = ( qsr_hc(ji,jj,1) / ( r1_rau0_rcp * qsr(ji,jj) ) )
171                  ELSE
172                     fraqsr_1lev(ji,jj) = 1.
173                  ENDIF
174               END DO
175            END DO
176         ENDIF
177         !                                        ! ============================================== !
178      ELSE                                        !  Ocean alone :
179         !                                        ! ============================================== !
180         !
181         !                                                ! ------------------------- !
182         IF( ln_qsr_rgb) THEN                             !  R-G-B  light penetration !
183            !                                             ! ------------------------- !
184            ! Set chlorophyl concentration
185            IF( nn_chldta == 1 .OR. lk_vvl ) THEN            !*  Variable Chlorophyll or ocean volume
186               !
187               IF( nn_chldta == 1 ) THEN                             !*  Variable Chlorophyll
188                  !
189                  CALL fld_read( kt, 1, sf_chl )                         ! Read Chl data and provides it at the current time step
190                  !         
191!CDIR COLLAPSE
192!CDIR NOVERRCHK
193                  DO jj = 1, jpj                                         ! Separation in R-G-B depending of the surface Chl
194!CDIR NOVERRCHK
195                     DO ji = 1, jpi
196                        zchl = MIN( 10. , MAX( 0.03, sf_chl(1)%fnow(ji,jj,1) ) )
197                        irgb = NINT( 41 + 20.*LOG10(zchl) + 1.e-15 )
198                        zekb(ji,jj) = rkrgb(1,irgb)
199                        zekg(ji,jj) = rkrgb(2,irgb)
200                        zekr(ji,jj) = rkrgb(3,irgb)
201                     END DO
202                  END DO
203               ELSE                                            ! Variable ocean volume but constant chrlorophyll
204                  zchl = 0.05                                     ! constant chlorophyll
205                  irgb = NINT( 41 + 20.*LOG10( zchl ) + 1.e-15 )
206                  zekb(:,:) = rkrgb(1,irgb)                       ! Separation in R-G-B depending of the chlorophyll
207                  zekg(:,:) = rkrgb(2,irgb)
208                  zekr(:,:) = rkrgb(3,irgb)
209               ENDIF
210               !
211               zcoef  = ( 1. - rn_abs ) / 3.e0                        ! equi-partition in R-G-B
212               ze0(:,:,1) = rn_abs  * qsr(:,:)
213               ze1(:,:,1) = zcoef * qsr(:,:)
214               ze2(:,:,1) = zcoef * qsr(:,:)
215               ze3(:,:,1) = zcoef * qsr(:,:)
216               zea(:,:,1) =         qsr(:,:)
217               !
218               DO jk = 2, nksr+1
219!CDIR NOVERRCHK
220                  DO jj = 1, jpj
221!CDIR NOVERRCHK   
222                     DO ji = 1, jpi
223                        zc0 = ze0(ji,jj,jk-1) * EXP( - fse3t(ji,jj,jk-1) * xsi0r     )
224                        zc1 = ze1(ji,jj,jk-1) * EXP( - fse3t(ji,jj,jk-1) * zekb(ji,jj) )
225                        zc2 = ze2(ji,jj,jk-1) * EXP( - fse3t(ji,jj,jk-1) * zekg(ji,jj) )
226                        zc3 = ze3(ji,jj,jk-1) * EXP( - fse3t(ji,jj,jk-1) * zekr(ji,jj) )
227                        ze0(ji,jj,jk) = zc0
228                        ze1(ji,jj,jk) = zc1
229                        ze2(ji,jj,jk) = zc2
230                        ze3(ji,jj,jk) = zc3
231                        zea(ji,jj,jk) = ( zc0 + zc1 + zc2 + zc3 ) * tmask(ji,jj,jk)
232                     END DO
233                  END DO
234               END DO
235               ! clem: store attenuation coefficient of the first ocean level
236               IF ( ln_qsr_ice ) THEN
237                  DO jj = 1, jpj
238                     DO ji = 1, jpi
239                        zzc0 = rn_abs * EXP( - fse3t(ji,jj,1) * xsi0r     )
240                        zzc1 = zcoef  * EXP( - fse3t(ji,jj,1) * zekb(ji,jj) )
241                        zzc2 = zcoef  * EXP( - fse3t(ji,jj,1) * zekg(ji,jj) )
242                        zzc3 = zcoef  * EXP( - fse3t(ji,jj,1) * zekr(ji,jj) )
243                        fraqsr_1lev(ji,jj) = 1.0 - ( zzc0 + zzc1 + zzc2  + zzc3  ) * tmask(ji,jj,2) 
244                     END DO
245                  END DO
246               ENDIF
247               !
248               DO jk = 1, nksr                                        ! compute and add qsr trend to ta
249                  qsr_hc(:,:,jk) = r1_rau0_rcp * ( zea(:,:,jk) - zea(:,:,jk+1) )
250               END DO
251               zea(:,:,nksr+1:jpk) = 0.e0     ! below 400m set to zero
252               CALL iom_put( 'qsr3d', zea )   ! Shortwave Radiation 3D distribution
253               !
254            ELSE                                                 !*  Constant Chlorophyll
255               DO jk = 1, nksr
256                  qsr_hc(:,:,jk) =  etot3(:,:,jk) * qsr(:,:)
257               END DO
258               ! clem: store attenuation coefficient of the first ocean level
259               IF ( ln_qsr_ice ) THEN
260                  fraqsr_1lev(:,:) = etot3(:,:,1) / r1_rau0_rcp
261               ENDIF
262           ENDIF
263
264         ENDIF
265         !                                                ! ------------------------- !
266         IF( ln_qsr_2bd ) THEN                            !  2 band light penetration !
267            !                                             ! ------------------------- !
268            !
269            IF( lk_vvl ) THEN                                  !* variable volume
270               zz0   =        rn_abs   * r1_rau0_rcp
271               zz1   = ( 1. - rn_abs ) * r1_rau0_rcp
272               DO jk = 1, nksr                    ! solar heat absorbed at T-point in the top 400m
273                  DO jj = 1, jpj
274                     DO ji = 1, jpi
275                        zc0 = zz0 * EXP( -fsdepw(ji,jj,jk  )*xsi0r ) + zz1 * EXP( -fsdepw(ji,jj,jk  )*xsi1r )
276                        zc1 = zz0 * EXP( -fsdepw(ji,jj,jk+1)*xsi0r ) + zz1 * EXP( -fsdepw(ji,jj,jk+1)*xsi1r )
277                        qsr_hc(ji,jj,jk) = qsr(ji,jj) * ( zc0*tmask(ji,jj,jk) - zc1*tmask(ji,jj,jk+1) ) 
278                     END DO
279                  END DO
280               END DO
281               ! clem: store attenuation coefficient of the first ocean level
282               IF ( ln_qsr_ice ) THEN
283                  DO jj = 1, jpj
284                     DO ji = 1, jpi
285                        zc0 = zz0 * EXP( -fsdepw(ji,jj,1)*xsi0r ) + zz1 * EXP( -fsdepw(ji,jj,1)*xsi1r )
286                        zc1 = zz0 * EXP( -fsdepw(ji,jj,2)*xsi0r ) + zz1 * EXP( -fsdepw(ji,jj,2)*xsi1r )
287                        fraqsr_1lev(ji,jj) = ( zc0*tmask(ji,jj,1) - zc1*tmask(ji,jj,2) ) / r1_rau0_rcp
288                     END DO
289                  END DO
290               ENDIF
291            ELSE                                               !* constant volume: coef. computed one for all
292               DO jk = 1, nksr
293                  DO jj = 2, jpjm1
294                     DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
295                        ! (ISF) no light penetration below the ice shelves         
296                        qsr_hc(ji,jj,jk) =  etot3(ji,jj,jk) * qsr(ji,jj) * tmask(ji,jj,1)
297                     END DO
298                  END DO
299               END DO
300               ! clem: store attenuation coefficient of the first ocean level
301               IF ( ln_qsr_ice ) THEN
302                  fraqsr_1lev(:,:) = etot3(:,:,1) / r1_rau0_rcp
303               ENDIF
304               !
305            ENDIF
306            !
307         ENDIF
308         !
309         !                                        Add to the general trend
310         DO jk = 1, nksr
311            DO jj = 2, jpjm1 
312               DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
313                  z1_e3t = zfact / fse3t(ji,jj,jk)
314                  tsa(ji,jj,jk,jp_tem) = tsa(ji,jj,jk,jp_tem) + ( qsr_hc_b(ji,jj,jk) + qsr_hc(ji,jj,jk) ) * z1_e3t
315               END DO
316            END DO
317         END DO
318         !
319      ENDIF
320      !
321      IF( lrst_oce ) THEN   !                  Write in the ocean restart file
322         !                                     *******************************
323         IF(lwp) WRITE(numout,*)
324         IF(lwp) WRITE(numout,*) 'qsr tracer content forcing field written in ocean restart file ',   &
325            &                    'at it= ', kt,' date= ', ndastp
326         IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~'
327         CALL iom_rstput( kt, nitrst, numrow, 'qsr_hc_b'   , qsr_hc      )
328         CALL iom_rstput( kt, nitrst, numrow, 'fraqsr_1lev', fraqsr_1lev )   ! default definition in sbcssm
329         !
330      ENDIF
331
332      IF( l_trdtra ) THEN     ! qsr tracers trends saved for diagnostics
333         ztrdt(:,:,:) = tsa(:,:,:,jp_tem) - ztrdt(:,:,:)
334         CALL trd_tra( kt, 'TRA', jp_tem, jptra_qsr, ztrdt )
335         CALL wrk_dealloc( jpi, jpj, jpk, ztrdt ) 
336      ENDIF
337      !                       ! print mean trends (used for debugging)
338      IF(ln_ctl)   CALL prt_ctl( tab3d_1=tsa(:,:,:,jp_tem), clinfo1=' qsr  - Ta: ', mask1=tmask, clinfo3='tra-ta' )
339      !
340      CALL wrk_dealloc( jpi, jpj,      zekb, zekg, zekr        ) 
341      CALL wrk_dealloc( jpi, jpj, jpk, ze0, ze1, ze2, ze3, zea ) 
342      !
343      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_stop('tra_qsr')
344      !
345   END SUBROUTINE tra_qsr
346
347
348   SUBROUTINE tra_qsr_init
349      !!----------------------------------------------------------------------
350      !!                  ***  ROUTINE tra_qsr_init  ***
351      !!
352      !! ** Purpose :   Initialization for the penetrative solar radiation
353      !!
354      !! ** Method  :   The profile of solar radiation within the ocean is set
355      !!      from two length scale of penetration (rn_si0,rn_si1) and a ratio
356      !!      (rn_abs). These parameters are read in the namtra_qsr namelist. The
357      !!      default values correspond to clear water (type I in Jerlov'
358      !!      (1968) classification.
359      !!         called by tra_qsr at the first timestep (nit000)
360      !!
361      !! ** Action  : - initialize rn_si0, rn_si1 and rn_abs
362      !!
363      !! Reference : Jerlov, N. G., 1968 Optical Oceanography, Elsevier, 194pp.
364      !!----------------------------------------------------------------------
365      !
366      INTEGER  ::   ji, jj, jk                   ! dummy loop indices
367      INTEGER  ::   irgb, ierror, ioptio, nqsr   ! local integer
368      INTEGER  ::   ios                          ! Local integer output status for namelist read
369      REAL(wp) ::   zz0, zc0  , zc1, zcoef       ! local scalars
370      REAL(wp) ::   zz1, zc2  , zc3, zchl        !   -      -
371      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:  ) :: zekb, zekg, zekr
372      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:,:) :: ze0, ze1, ze2, ze3, zea
373      !
374      CHARACTER(len=100) ::   cn_dir   ! Root directory for location of ssr files
375      TYPE(FLD_N)        ::   sn_chl   ! informations about the chlorofyl field to be read
376      !!
377      NAMELIST/namtra_qsr/  sn_chl, cn_dir, ln_traqsr, ln_qsr_rgb, ln_qsr_2bd, ln_qsr_bio, ln_qsr_ice,  &
378         &                  nn_chldta, rn_abs, rn_si0, rn_si1
379      !!----------------------------------------------------------------------
380
381      !
382      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_start('tra_qsr_init')
383      !
384      CALL wrk_alloc( jpi, jpj,      zekb, zekg, zekr        ) 
385      CALL wrk_alloc( jpi, jpj, jpk, ze0, ze1, ze2, ze3, zea ) 
386      !
387
388      REWIND( numnam_ref )              ! Namelist namtra_qsr in reference namelist : Ratio and length of penetration
389      READ  ( numnam_ref, namtra_qsr, IOSTAT = ios, ERR = 901)
390901   IF( ios /= 0 ) CALL ctl_nam ( ios , 'namtra_qsr in reference namelist', lwp )
391
392      REWIND( numnam_cfg )              !  Namelist namtra_qsr in configuration namelist : Ratio and length of penetration
393      READ  ( numnam_cfg, namtra_qsr, IOSTAT = ios, ERR = 902 )
394902   IF( ios /= 0 ) CALL ctl_nam ( ios , 'namtra_qsr in configuration namelist', lwp )
395      IF(lwm) WRITE ( numond, namtra_qsr )
396      !
397      IF(lwp) THEN                ! control print
398         WRITE(numout,*)
399         WRITE(numout,*) 'tra_qsr_init : penetration of the surface solar radiation'
400         WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~~'
401         WRITE(numout,*) '   Namelist namtra_qsr : set the parameter of penetration'
402         WRITE(numout,*) '      Light penetration (T) or not (F)         ln_traqsr  = ', ln_traqsr
403         WRITE(numout,*) '      RGB (Red-Green-Blue) light penetration   ln_qsr_rgb = ', ln_qsr_rgb
404         WRITE(numout,*) '      2 band               light penetration   ln_qsr_2bd = ', ln_qsr_2bd
405         WRITE(numout,*) '      bio-model            light penetration   ln_qsr_bio = ', ln_qsr_bio
406         WRITE(numout,*) '      light penetration for ice-model LIM3     ln_qsr_ice = ', ln_qsr_ice
407         WRITE(numout,*) '      RGB : Chl data (=1) or cst value (=0)    nn_chldta  = ', nn_chldta
408         WRITE(numout,*) '      RGB & 2 bands: fraction of light (rn_si1)    rn_abs = ', rn_abs
409         WRITE(numout,*) '      RGB & 2 bands: shortess depth of extinction  rn_si0 = ', rn_si0
410         WRITE(numout,*) '      2 bands: longest depth of extinction         rn_si1 = ', rn_si1
411      ENDIF
412
413      IF( ln_traqsr ) THEN     ! control consistency
414         !                     
415         IF( .NOT.lk_qsr_bio .AND. ln_qsr_bio )   THEN
416            CALL ctl_warn( 'No bio model : force ln_qsr_bio = FALSE ' )
417            ln_qsr_bio = .FALSE.
418         ENDIF
419         !
420         ioptio = 0                      ! Parameter control
421         IF( ln_qsr_rgb  )   ioptio = ioptio + 1
422         IF( ln_qsr_2bd  )   ioptio = ioptio + 1
423         IF( ln_qsr_bio  )   ioptio = ioptio + 1
424         !
425         IF( ioptio /= 1 ) &
426            CALL ctl_stop( '          Choose ONE type of light penetration in namelist namtra_qsr',  &
427            &              ' 2 bands, 3 RGB bands or bio-model light penetration' )
428         !
429         IF( ln_qsr_rgb .AND. nn_chldta == 0 )   nqsr =  1 
430         IF( ln_qsr_rgb .AND. nn_chldta == 1 )   nqsr =  2
431         IF( ln_qsr_2bd                      )   nqsr =  3
432         IF( ln_qsr_bio                      )   nqsr =  4
433         !
434         IF(lwp) THEN                   ! Print the choice
435            WRITE(numout,*)
436            IF( nqsr ==  1 )   WRITE(numout,*) '         R-G-B   light penetration - Constant Chlorophyll'
437            IF( nqsr ==  2 )   WRITE(numout,*) '         R-G-B   light penetration - Chl data '
438            IF( nqsr ==  3 )   WRITE(numout,*) '         2 bands light penetration'
439            IF( nqsr ==  4 )   WRITE(numout,*) '         bio-model light penetration'
440         ENDIF
441         !
442      ENDIF
443      !                          ! ===================================== !
444      IF( ln_traqsr  ) THEN      !  Initialisation of Light Penetration  ! 
445         !                       ! ===================================== !
446         !
447         xsi0r = 1.e0 / rn_si0
448         xsi1r = 1.e0 / rn_si1
449         !                                ! ---------------------------------- !
450         IF( ln_qsr_rgb ) THEN            !  Red-Green-Blue light penetration  !
451            !                             ! ---------------------------------- !
452            !
453            CALL trc_oce_rgb( rkrgb )           !* tabulated attenuation coef.
454            !
455            !                                   !* level of light extinction
456            IF(  ln_sco ) THEN   ;   nksr = jpkm1
457            ELSE                 ;   nksr = trc_oce_ext_lev( r_si2, 0.33e2 )
458            ENDIF
459
460            IF(lwp) WRITE(numout,*) '        level of light extinction = ', nksr, ' ref depth = ', gdepw_1d(nksr+1), ' m'
461            !
462            IF( nn_chldta == 1 ) THEN           !* Chl data : set sf_chl structure
463               IF(lwp) WRITE(numout,*)
464               IF(lwp) WRITE(numout,*) '        Chlorophyll read in a file'
465               ALLOCATE( sf_chl(1), STAT=ierror )
466               IF( ierror > 0 ) THEN
467                  CALL ctl_stop( 'tra_qsr_init: unable to allocate sf_chl structure' )   ;   RETURN
468               ENDIF
469               ALLOCATE( sf_chl(1)%fnow(jpi,jpj,1)   )
470               IF( sn_chl%ln_tint )ALLOCATE( sf_chl(1)%fdta(jpi,jpj,1,2) )
471               !                                        ! fill sf_chl with sn_chl and control print
472               CALL fld_fill( sf_chl, (/ sn_chl /), cn_dir, 'tra_qsr_init',   &
473                  &                                         'Solar penetration function of read chlorophyll', 'namtra_qsr' )
474               !
475            ELSE                                !* constant Chl : compute once for all the distribution of light (etot3)
476               IF(lwp) WRITE(numout,*)
477               IF(lwp) WRITE(numout,*) '        Constant Chlorophyll concentration = 0.05'
478               IF( lk_vvl ) THEN                   ! variable volume
479                  IF(lwp) WRITE(numout,*) '        key_vvl: light distribution will be computed at each time step'
480               ELSE                                ! constant volume: computes one for all
481                  IF(lwp) WRITE(numout,*) '        fixed volume: light distribution computed one for all'
482                  !
483                  zchl = 0.05                                 ! constant chlorophyll
484                  irgb = NINT( 41 + 20.*LOG10(zchl) + 1.e-15 )
485                  zekb(:,:) = rkrgb(1,irgb)                   ! Separation in R-G-B depending of the chlorophyll
486                  zekg(:,:) = rkrgb(2,irgb)
487                  zekr(:,:) = rkrgb(3,irgb)
488                  !
489                  zcoef = ( 1. - rn_abs ) / 3.e0              ! equi-partition in R-G-B
490                  ze0(:,:,1) = rn_abs
491                  ze1(:,:,1) = zcoef
492                  ze2(:,:,1) = zcoef 
493                  ze3(:,:,1) = zcoef
494                  zea(:,:,1) = tmask(:,:,1)                   ! = ( ze0+ze1+z2+ze3 ) * tmask
495               
496                  DO jk = 2, nksr+1
497!CDIR NOVERRCHK
498                     DO jj = 1, jpj
499!CDIR NOVERRCHK   
500                        DO ji = 1, jpi
501                           zc0 = ze0(ji,jj,jk-1) * EXP( - e3t_0(ji,jj,jk-1) * xsi0r     )
502                           zc1 = ze1(ji,jj,jk-1) * EXP( - e3t_0(ji,jj,jk-1) * zekb(ji,jj) )
503                           zc2 = ze2(ji,jj,jk-1) * EXP( - e3t_0(ji,jj,jk-1) * zekg(ji,jj) )
504                           zc3 = ze3(ji,jj,jk-1) * EXP( - e3t_0(ji,jj,jk-1) * zekr(ji,jj) )
505                           ze0(ji,jj,jk) = zc0
506                           ze1(ji,jj,jk) = zc1
507                           ze2(ji,jj,jk) = zc2
508                           ze3(ji,jj,jk) = zc3
509                           zea(ji,jj,jk) = ( zc0 + zc1 + zc2 + zc3 ) * tmask(ji,jj,jk)
510                        END DO
511                     END DO
512                  END DO 
513                  !
514                  DO jk = 1, nksr
515                     ! (ISF) no light penetration below the ice shelves
516                     etot3(:,:,jk) = r1_rau0_rcp * ( zea(:,:,jk) - zea(:,:,jk+1) ) * tmask(:,:,1)
517                  END DO
518                  etot3(:,:,nksr+1:jpk) = 0.e0                ! below 400m set to zero
519               ENDIF
520            ENDIF
521            !
522         ENDIF
523            !                             ! ---------------------------------- !
524         IF( ln_qsr_2bd ) THEN            !    2 bands    light penetration    !
525            !                             ! ---------------------------------- !
526            !
527            !                                ! level of light extinction
528            nksr = trc_oce_ext_lev( rn_si1, 1.e2 )
529            IF(lwp) THEN
530               WRITE(numout,*)
531            IF(lwp) WRITE(numout,*) '        level of light extinction = ', nksr, ' ref depth = ', gdepw_1d(nksr+1), ' m'
532            ENDIF
533            !
534            IF( lk_vvl ) THEN                   ! variable volume
535               IF(lwp) WRITE(numout,*) '        key_vvl: light distribution will be computed at each time step'
536            ELSE                                ! constant volume: computes one for all
537               zz0 =        rn_abs   * r1_rau0_rcp
538               zz1 = ( 1. - rn_abs ) * r1_rau0_rcp
539               DO jk = 1, nksr                    !*  solar heat absorbed at T-point computed once for all
540                  DO jj = 1, jpj                              ! top 400 meters
541                     DO ji = 1, jpi
542                        zc0 = zz0 * EXP( -fsdepw(ji,jj,jk  )*xsi0r ) + zz1 * EXP( -fsdepw(ji,jj,jk  )*xsi1r )
543                        zc1 = zz0 * EXP( -fsdepw(ji,jj,jk+1)*xsi0r ) + zz1 * EXP( -fsdepw(ji,jj,jk+1)*xsi1r )
544                        etot3(ji,jj,jk) = (  zc0 * tmask(ji,jj,jk) - zc1 * tmask(ji,jj,jk+1)  ) * tmask(ji,jj,1) 
545                     END DO
546                  END DO
547               END DO
548               etot3(:,:,nksr+1:jpk) = 0.e0                   ! below 400m set to zero
549               !
550            ENDIF
551         ENDIF
552         !                       ! ===================================== !
553      ELSE                       !        No light penetration           !                   
554         !                       ! ===================================== !
555         IF(lwp) THEN
556            WRITE(numout,*)
557            WRITE(numout,*) 'tra_qsr_init : NO solar flux penetration'
558            WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~~'
559         ENDIF
560      ENDIF
561      !
562      ! initialisation of fraqsr_1lev used in sbcssm
563      IF( iom_varid( numror, 'fraqsr_1lev', ldstop = .FALSE. ) > 0 ) THEN
564         CALL iom_get( numror, jpdom_autoglo, 'fraqsr_1lev'  , fraqsr_1lev  )
565      ELSE
566         fraqsr_1lev(:,:) = 1._wp   ! default definition
567      ENDIF
568      !
569      CALL wrk_dealloc( jpi, jpj,      zekb, zekg, zekr        ) 
570      CALL wrk_dealloc( jpi, jpj, jpk, ze0, ze1, ze2, ze3, zea ) 
571      !
572      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_stop('tra_qsr_init')
573      !
574   END SUBROUTINE tra_qsr_init
575
576   !!======================================================================
577END MODULE traqsr
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.