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sbcmod.F90 in branches/nemo_v3_3_beta/NEMOGCM/NEMO/OPA_SRC/SBC – NEMO

source: branches/nemo_v3_3_beta/NEMOGCM/NEMO/OPA_SRC/SBC/sbcmod.F90 @ 2396

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add modifications for atmopheric pressure forcing

  • Property svn:keywords set to Id
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Line 
1MODULE sbcmod
2   !!======================================================================
3   !!                       ***  MODULE  sbcmod  ***
4   !! Surface module :  provide to the ocean its surface boundary condition
5   !!======================================================================
6   !! History :  3.0  ! 2006-07  (G. Madec)  Original code
7   !!            3.1  ! 2008-08  (S. Masson, A. Caubel, E. Maisonnave, G. Madec) coupled interface
8   !!            3.3  ! 2010-04  (M. Leclair, G. Madec)  Forcing averaged over 2 time steps
9   !!            3.3  ! 2010-10  (S. Masson)  add diurnal cycle
10   !!            3.3  ! 2010-09  (D. Storkey) add ice boundary conditions (BDY)
11   !!             -   ! 2010-11  (G. Madec) ice-ocean stress always computed at each ocean time-step
12   !!             -   ! 2010-10  (J. Chanut, C. Bricaud, G. Madec)  add the surface pressure forcing
13   !!----------------------------------------------------------------------
14
15   !!----------------------------------------------------------------------
16   !!   sbc_init       : read namsbc namelist
17   !!   sbc            : surface ocean momentum, heat and freshwater boundary conditions
18   !!----------------------------------------------------------------------
19   USE oce              ! ocean dynamics and tracers
20   USE dom_oce          ! ocean space and time domain
21   USE phycst           ! physical constants
22   USE sbc_oce          ! Surface boundary condition: ocean fields
23   USE sbc_ice          ! Surface boundary condition: ice fields
24   USE sbcdcy           ! surface boundary condition: diurnal cycle
25   USE sbcssm           ! surface boundary condition: sea-surface mean variables
26   USE sbcapr           ! surface boundary condition: atmospheric pressure
27   USE sbcana           ! surface boundary condition: analytical formulation
28   USE sbcflx           ! surface boundary condition: flux formulation
29   USE sbcblk_clio      ! surface boundary condition: bulk formulation : CLIO
30   USE sbcblk_core      ! surface boundary condition: bulk formulation : CORE
31   USE sbcice_if        ! surface boundary condition: ice-if sea-ice model
32   USE sbcice_lim       ! surface boundary condition: LIM 3.0 sea-ice model
33   USE sbcice_lim_2     ! surface boundary condition: LIM 2.0 sea-ice model
34   USE sbccpl           ! surface boundary condition: coupled florulation
35   USE cpl_oasis3, ONLY:lk_cpl      ! are we in coupled mode?
36   USE sbcssr           ! surface boundary condition: sea surface restoring
37   USE sbcrnf           ! surface boundary condition: runoffs
38   USE sbcfwb           ! surface boundary condition: freshwater budget
39   USE closea           ! closed sea
40   USE bdy_par         ! unstructured open boundary data variables
41   USE bdyice          ! unstructured open boundary data  (bdy_ice_frs routine)
42
43   USE prtctl           ! Print control                    (prt_ctl routine)
44   USE restart          ! ocean restart
45   USE iom              ! IOM library
46   USE in_out_manager   ! I/O manager
47
48   IMPLICIT NONE
49   PRIVATE
50
51   PUBLIC   sbc        ! routine called by step.F90
52   PUBLIC   sbc_init   ! routine called by opa.F90
53   
54   INTEGER ::   nsbc   ! type of surface boundary condition (deduced from namsbc informations)
55     
56   !! * Substitutions
57#  include "domzgr_substitute.h90"
58   !!----------------------------------------------------------------------
59   !! NEMO/OPA 3.3 , NEMO-consortium (2010)
60   !! $Id$
61   !! Software governed by the CeCILL licence (NEMOGCM/NEMO_CeCILL.txt)
62   !!----------------------------------------------------------------------
63CONTAINS
64
65   SUBROUTINE sbc_init
66      !!---------------------------------------------------------------------
67      !!                    ***  ROUTINE sbc_init ***
68      !!
69      !! ** Purpose :   Initialisation of the ocean surface boundary computation
70      !!
71      !! ** Method  :   Read the namsbc namelist and set derived parameters
72      !!
73      !! ** Action  : - read namsbc parameters
74      !!              - nsbc: type of sbc
75      !!----------------------------------------------------------------------
76      INTEGER ::   icpt      ! temporary integer
77      !!
78      NAMELIST/namsbc/ nn_fsbc, ln_ana  , ln_flx, ln_blk_clio, ln_blk_core, ln_cpl    ,   &
79         &             ln_apr_dyn, nn_ice , ln_dm2dc, ln_rnf, ln_ssr     , nn_fwb
80      !!----------------------------------------------------------------------
81
82      IF(lwp) THEN
83         WRITE(numout,*)
84         WRITE(numout,*) 'sbc_init : surface boundary condition setting'
85         WRITE(numout,*) '~~~~~~~~ '
86      ENDIF
87
88      REWIND( numnam )           ! Read Namelist namsbc
89      READ  ( numnam, namsbc )
90
91      !                          ! overwrite namelist parameter using CPP key information
92      IF( Agrif_Root() ) THEN                ! AGRIF zoom
93        IF( lk_lim2 )   nn_ice      = 2
94        IF( lk_lim3 )   nn_ice      = 3
95      ENDIF
96      IF( cp_cfg == 'gyre' ) THEN            ! GYRE configuration
97          ln_ana      = .TRUE.   
98          nn_ice      =   0
99      ENDIF
100     
101      IF(lwp) THEN               ! Control print
102         WRITE(numout,*) '        Namelist namsbc (partly overwritten with CPP key setting)'
103         WRITE(numout,*) '           frequency update of sbc (and ice)             nn_fsbc     = ', nn_fsbc
104         WRITE(numout,*) '           Type of sbc : '
105         WRITE(numout,*) '              analytical formulation                     ln_ana      = ', ln_ana
106         WRITE(numout,*) '              flux       formulation                     ln_flx      = ', ln_flx
107         WRITE(numout,*) '              CLIO bulk  formulation                     ln_blk_clio = ', ln_blk_clio
108         WRITE(numout,*) '              CLIO bulk  formulation                     ln_blk_core = ', ln_blk_core
109         WRITE(numout,*) '              coupled    formulation (T if key_sbc_cpl)  ln_cpl      = ', ln_cpl
110         WRITE(numout,*) '           Misc. options of sbc : '
111         WRITE(numout,*) '              Patm gradient added in ocean & ice Eqs.    ln_apr_dyn  = ', ln_apr_dyn
112         WRITE(numout,*) '              ice management in the sbc (=0/1/2/3)       nn_ice      = ', nn_ice 
113         WRITE(numout,*) '              daily mean to diurnal cycle qsr            ln_dm2dc    = ', ln_dm2dc 
114         WRITE(numout,*) '              runoff / runoff mouths                     ln_rnf      = ', ln_rnf
115         WRITE(numout,*) '              Sea Surface Restoring on SST and/or SSS    ln_ssr      = ', ln_ssr
116         WRITE(numout,*) '              FreshWater Budget control  (=0/1/2)        nn_fwb      = ', nn_fwb
117         WRITE(numout,*) '              closed sea (=0/1) (set in namdom)          nn_closea   = ', nn_closea
118      ENDIF
119
120      !                          ! Checks:
121      IF( .NOT. ln_rnf ) THEN                      ! no specific treatment in vicinity of river mouths
122         ln_rnf_mouth  = .false.                     
123         nkrnf         = 0
124         rnf     (:,:) = 0.e0
125         rnfmsk  (:,:) = 0.e0
126         rnfmsk_z(:)   = 0.e0
127      ENDIF
128      IF( nn_ice == 0  )   fr_i(:,:) = 0.e0        ! no ice in the domain, ice fraction is always zero
129
130      !                                            ! restartability   
131      IF( MOD( nitend - nit000 + 1, nn_fsbc) /= 0 .OR.   &
132          MOD( nstock             , nn_fsbc) /= 0 ) THEN
133         WRITE(ctmp1,*) 'experiment length (', nitend - nit000 + 1, ') or nstock (', nstock,   &
134            &           ' is NOT a multiple of nn_fsbc (', nn_fsbc, ')'
135         CALL ctl_stop( ctmp1, 'Impossible to properly do model restart' )
136      ENDIF
137      !
138      IF( MOD( rday, REAL(nn_fsbc, wp) * rdt ) /= 0 )   &
139         &  CALL ctl_warn( 'nn_fsbc is NOT a multiple of the number of time steps in a day' )
140      !
141      IF( nn_ice == 2 .AND. .NOT.( ln_blk_clio .OR. ln_blk_core .OR. lk_cpl ) )   &
142         &   CALL ctl_stop( 'sea-ice model requires a bulk formulation or coupled configuration' )
143     
144      IF( ln_dm2dc )   nday_qsr = -1   ! initialisation flag
145
146      IF( ln_dm2dc .AND. .NOT.( ln_flx .OR. ln_blk_core ) )   &
147         &   CALL ctl_stop( 'diurnal cycle into qsr field from daily values requires a flux or core-bulk formulation' )
148     
149      IF( ln_dm2dc .AND. ( ( NINT(rday) / ( nn_fsbc * NINT(rdt) ) )  < 8 ) )   &
150         &   CALL ctl_warn( 'diurnal cycle for qsr: the sampling of the diurnal cycle is too small...' )
151     
152      !                          ! Choice of the Surface Boudary Condition (set nsbc)
153      icpt = 0
154      IF( ln_ana          ) THEN   ;   nsbc =  1   ; icpt = icpt + 1   ;   ENDIF       ! analytical      formulation
155      IF( ln_flx          ) THEN   ;   nsbc =  2   ; icpt = icpt + 1   ;   ENDIF       ! flux            formulation
156      IF( ln_blk_clio     ) THEN   ;   nsbc =  3   ; icpt = icpt + 1   ;   ENDIF       ! CLIO bulk       formulation
157      IF( ln_blk_core     ) THEN   ;   nsbc =  4   ; icpt = icpt + 1   ;   ENDIF       ! CORE bulk       formulation
158      IF( ln_cpl          ) THEN   ;   nsbc =  5   ; icpt = icpt + 1   ;   ENDIF       ! Coupled         formulation
159      IF( cp_cfg == 'gyre') THEN   ;   nsbc =  0                       ;   ENDIF       ! GYRE analytical formulation
160      IF( lk_esopa        )            nsbc = -1                                       ! esopa test, ALL formulations
161      !
162      IF( icpt /= 1 .AND. .NOT.lk_esopa ) THEN
163         WRITE(numout,*)
164         WRITE(numout,*) '           E R R O R in setting the sbc, one and only one namelist/CPP key option '
165         WRITE(numout,*) '                     must be choosen. You choose ', icpt, ' option(s)'
166         WRITE(numout,*) '                     We stop'
167         nstop = nstop + 1
168      ENDIF
169      IF(lwp) THEN
170         WRITE(numout,*)
171         IF( nsbc == -1 )   WRITE(numout,*) '              ESOPA test All surface boundary conditions'
172         IF( nsbc ==  0 )   WRITE(numout,*) '              GYRE analytical formulation'
173         IF( nsbc ==  1 )   WRITE(numout,*) '              analytical formulation'
174         IF( nsbc ==  2 )   WRITE(numout,*) '              flux formulation'
175         IF( nsbc ==  3 )   WRITE(numout,*) '              CLIO bulk formulation'
176         IF( nsbc ==  4 )   WRITE(numout,*) '              CORE bulk formulation'
177         IF( nsbc ==  5 )   WRITE(numout,*) '              coupled formulation'
178      ENDIF
179      !
180   END SUBROUTINE sbc_init
181
182
183   SUBROUTINE sbc( kt )
184      !!---------------------------------------------------------------------
185      !!                    ***  ROUTINE sbc  ***
186      !!             
187      !! ** Purpose :   provide at each time-step the ocean surface boundary
188      !!                condition (momentum, heat and freshwater fluxes)
189      !!
190      !! ** Method  :   blah blah  to be written ?????????
191      !!                CAUTION : never mask the surface stress field (tke sbc)
192      !!
193      !! ** Action  : - set the ocean surface boundary condition at before and now
194      !!                time step, i.e. 
195      !!                utau_b, vtau_b, qns_b, qsr_b, emp_n, emps_b, qrp_b, erp_b
196      !!                utau  , vtau  , qns  , qsr  , emp  , emps  , qrp  , erp
197      !!              - updte the ice fraction : fr_i
198      !!----------------------------------------------------------------------
199      INTEGER, INTENT(in) ::   kt       ! ocean time step
200      !!---------------------------------------------------------------------
201
202      !                                            ! ---------------------------------------- !
203      IF( kt /= nit000 ) THEN                      !          Swap of forcing fields          !
204         !                                         ! ---------------------------------------- !
205         utau_b(:,:) = utau(:,:)                         ! Swap the ocean forcing fields
206         vtau_b(:,:) = vtau(:,:)                         ! (except at nit000 where before fields
207         qns_b (:,:) = qns (:,:)                         !  are set at the end of the routine)
208         ! The 3D heat content due to qsr forcing is treated in traqsr
209         ! qsr_b (:,:) = qsr (:,:)
210         emp_b (:,:) = emp (:,:)
211         emps_b(:,:) = emps(:,:)
212      ENDIF
213      !                                            ! ---------------------------------------- !
214      !                                            !        forcing field computation         !
215      !                                            ! ---------------------------------------- !
216
217      CALL iom_setkt( kt + nn_fsbc - 1 )                 ! in sbc, iom_put is called every nn_fsbc time step
218      !
219      IF( ln_apr_dyn ) CALL sbc_apr( kt )                ! atmospheric pressure provided at kt+0.5*nn_fsbc
220                                                         ! (caution called before sbc_ssm)
221      !
222      CALL sbc_ssm( kt )                                 ! ocean sea surface variables (sst_m, sss_m, ssu_m, ssv_m)
223      !                                                  ! averaged over nf_sbc time-step
224
225                                                   !==  sbc formulation  ==!
226                                                           
227      SELECT CASE( nsbc )                                ! Compute ocean surface boundary condition
228      !                                                  ! (i.e. utau,vtau, qns, qsr, emp, emps)
229      CASE(  0 )   ;   CALL sbc_gyre    ( kt )                    ! analytical formulation : GYRE configuration
230      CASE(  1 )   ;   CALL sbc_ana     ( kt )                    ! analytical formulation : uniform sbc
231      CASE(  2 )   ;   CALL sbc_flx     ( kt )                    ! flux formulation
232      CASE(  3 )   ;   CALL sbc_blk_clio( kt )                    ! bulk formulation : CLIO for the ocean
233      CASE(  4 )   ;   CALL sbc_blk_core( kt )                    ! bulk formulation : CORE for the ocean
234      CASE(  5 )   ;   CALL sbc_cpl_rcv ( kt, nn_fsbc, nn_ice )   ! coupled formulation
235      CASE( -1 )                               
236                       CALL sbc_ana     ( kt )                    ! ESOPA, test ALL the formulations
237                       CALL sbc_gyre    ( kt )                    !
238                       CALL sbc_flx     ( kt )                    !
239                       CALL sbc_blk_clio( kt )                    !
240                       CALL sbc_blk_core( kt )                    !
241                       CALL sbc_cpl_rcv ( kt, nn_fsbc, nn_ice )   !
242      END SELECT
243
244      !                                            !==  Misc. Options  ==!
245     
246      SELECT CASE( nn_ice )                                     ! Update heat and freshwater fluxes over sea-ice areas
247      CASE(  1 )   ;       CALL sbc_ice_if   ( kt )                  ! Ice-cover climatology ("Ice-if" model)
248         !                                                     
249      CASE(  2 )   ;       CALL sbc_ice_lim_2( kt, nsbc )            ! LIM-2 ice model
250         IF( lk_bdy )      CALL bdy_ice_frs  ( kt )                  ! BDY boundary condition
251         !                                                     
252      CASE(  3 )   ;       CALL sbc_ice_lim  ( kt, nsbc )            ! LIM-3 ice model
253      END SELECT                                             
254
255      IF( ln_rnf       )   CALL sbc_rnf( kt )                   ! add runoffs to fresh water fluxes
256 
257      IF( ln_ssr       )   CALL sbc_ssr( kt )                   ! add SST/SSS damping term
258
259      IF( nn_fwb  /= 0 )   CALL sbc_fwb( kt, nn_fwb, nn_fsbc )  ! control the freshwater budget
260
261      IF( nclosea == 1 )   CALL sbc_clo( kt )                   ! treatment of closed sea in the model domain
262      !                                                         ! (update freshwater fluxes)
263      !
264      IF( kt == nit000 ) THEN                          !   set the forcing field at nit000 - 1    !
265         !                                             ! ---------------------------------------- !
266         IF( ln_rstart .AND.    &                               !* Restart: read in restart file
267            & iom_varid( numror, 'utau_b', ldstop = .FALSE. ) > 0 ) THEN
268            IF(lwp) WRITE(numout,*) '          nit000-1 surface forcing fields red in the restart file'
269            CALL iom_get( numror, jpdom_autoglo, 'utau_b', utau_b )   ! before i-stress  (U-point)
270            CALL iom_get( numror, jpdom_autoglo, 'vtau_b', vtau_b )   ! before j-stress  (V-point)
271            CALL iom_get( numror, jpdom_autoglo, 'qns_b' , qns_b  )   ! before non solar heat flux (T-point)
272            ! The 3D heat content due to qsr forcing is treated in traqsr
273            ! CALL iom_get( numror, jpdom_autoglo, 'qsr_b' , qsr_b  )   ! before     solar heat flux (T-point)
274            CALL iom_get( numror, jpdom_autoglo, 'emp_b' , emp_b  )   ! before     freshwater flux (T-point)
275            CALL iom_get( numror, jpdom_autoglo, 'emps_b', emps_b )   ! before C/D freshwater flux (T-point)
276         ELSE                                                   !* no restart: set from nit000 values
277            IF(lwp) WRITE(numout,*) '          nit000-1 surface forcing fields set to nit000'
278            utau_b(:,:) = utau(:,:) 
279            vtau_b(:,:) = vtau(:,:)
280            qns_b (:,:) = qns (:,:)
281            ! qsr_b (:,:) = qsr (:,:)
282            emp_b (:,:) = emp (:,:)
283            emps_b(:,:) = emps(:,:)
284         ENDIF
285      ENDIF
286      !                                                ! ---------------------------------------- !
287      IF( lrst_oce ) THEN                              !      Write in the ocean restart file     !
288         !                                             ! ---------------------------------------- !
289         IF(lwp) WRITE(numout,*)
290         IF(lwp) WRITE(numout,*) 'sbc : ocean surface forcing fields written in ocean restart file ',   &
291            &                    'at it= ', kt,' date= ', ndastp
292         IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~'
293         CALL iom_rstput( kt, nitrst, numrow, 'utau_b' , utau )
294         CALL iom_rstput( kt, nitrst, numrow, 'vtau_b' , vtau )
295         CALL iom_rstput( kt, nitrst, numrow, 'qns_b'  , qns  )
296         ! The 3D heat content due to qsr forcing is treated in traqsr
297         ! CALL iom_rstput( kt, nitrst, numrow, 'qsr_b'  , qsr  )
298         CALL iom_rstput( kt, nitrst, numrow, 'emp_b'  , emp  )
299         CALL iom_rstput( kt, nitrst, numrow, 'emps_b' , emps )
300      ENDIF
301
302      !                                                ! ---------------------------------------- !
303      !                                                !        Outputs and control print         !
304      !                                                ! ---------------------------------------- !
305      IF( MOD( kt-1, nn_fsbc ) == 0 ) THEN
306         CALL iom_put( "emp-rnf" , emp  - rnf )                   ! upward water flux
307         CALL iom_put( "emps-rnf", emps - rnf )                   ! c/d water flux
308         CALL iom_put( "qns+qsr" , qns  + qsr )                   ! total heat flux
309         CALL iom_put( "qns"     , qns        )                   ! solar heat flux
310         CALL iom_put( "qsr"     ,       qsr  )                   ! solar heat flux
311         IF( nn_ice > 0 )   CALL iom_put( "ice_cover", fr_i )   ! ice fraction
312      ENDIF
313      !
314      CALL iom_setkt( kt )           ! iom_put outside of sbc is called at every time step
315      !
316      CALL iom_put( "utau", utau )   ! i-wind stress   (stress can be updated at
317      CALL iom_put( "vtau", vtau )   ! j-wind stress    each time step in sea-ice)
318      CALL iom_put( "taum", taum )   ! wind stress module
319      CALL iom_put( "wspd", wndm )   ! wind speed  module
320      !
321      IF(ln_ctl) THEN         ! print mean trends (used for debugging)
322         CALL prt_ctl(tab2d_1=fr_i      , clinfo1=' fr_i     - : ', mask1=tmask, ovlap=1 )
323         CALL prt_ctl(tab2d_1=(emp-rnf) , clinfo1=' emp-rnf  - : ', mask1=tmask, ovlap=1 )
324         CALL prt_ctl(tab2d_1=(emps-rnf), clinfo1=' emps-rnf - : ', mask1=tmask, ovlap=1 )
325         CALL prt_ctl(tab2d_1=qns       , clinfo1=' qns      - : ', mask1=tmask, ovlap=1 )
326         CALL prt_ctl(tab2d_1=qsr       , clinfo1=' qsr      - : ', mask1=tmask, ovlap=1 )
327         CALL prt_ctl(tab3d_1=tmask     , clinfo1=' tmask    - : ', mask1=tmask, ovlap=1, kdim=jpk )
328         CALL prt_ctl(tab3d_1=tn        , clinfo1=' sst      - : ', mask1=tmask, ovlap=1, kdim=1   )
329         CALL prt_ctl(tab3d_1=sn        , clinfo1=' sss      - : ', mask1=tmask, ovlap=1, kdim=1   )
330         CALL prt_ctl(tab2d_1=utau      , clinfo1=' utau     - : ', mask1=umask,                      &
331            &         tab2d_2=vtau      , clinfo2=' vtau     - : ', mask2=vmask, ovlap=1 )
332      ENDIF
333      !
334   END SUBROUTINE sbc
335
336   !!======================================================================
337END MODULE sbcmod
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.