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Since March 2022 along with NEMO 4.2 release, the code development moved to a self-hosted GitLab.
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usrdef_sbc.F90 in trunk/NEMOGCM/NEMO/OPA_SRC/USR – NEMO

source: trunk/NEMOGCM/NEMO/OPA_SRC/USR/usrdef_sbc.F90 @ 7698

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update trunk with OpenMP parallelization

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Line 
1MODULE usrdef_sbc
2   !!======================================================================
3   !!                     ***  MODULE  usrdef_sbc  ***
4   !!
5   !!                     ===  GYRE configuration  ===
6   !!
7   !! User defined :   surface forcing of a user configuration
8   !!======================================================================
9   !! History :  4.0   ! 2016-03  (S. Flavoni, G. Madec)  user defined interface
10   !!----------------------------------------------------------------------
11
12   !!----------------------------------------------------------------------
13   !!   usrdef_sbc    : user defined surface bounday conditions in GYRE case
14   !!----------------------------------------------------------------------
15   USE oce             ! ocean dynamics and tracers
16   USE dom_oce         ! ocean space and time domain
17   USE sbc_oce         ! Surface boundary condition: ocean fields
18   USE phycst          ! physical constants
19   !
20   USE in_out_manager  ! I/O manager
21   USE lib_mpp         ! distribued memory computing library
22   USE lbclnk          ! ocean lateral boundary conditions (or mpp link)
23   USE lib_fortran     !
24
25   IMPLICIT NONE
26   PRIVATE
27
28   PUBLIC   usrdef_sbc_oce    ! routine called in sbcmod module
29   PUBLIC   usrdef_sbc_ice_tau  ! routine called by sbcice_lim.F90 for ice dynamics
30   PUBLIC   usrdef_sbc_ice_flx  ! routine called by sbcice_lim.F90 for ice thermo
31
32   !! * Substitutions
33#  include "vectopt_loop_substitute.h90"
34   !!----------------------------------------------------------------------
35   !! NEMO/OPA 4.0 , NEMO Consortium (2016)
36   !! $Id$
37   !! Software governed by the CeCILL licence     (NEMOGCM/NEMO_CeCILL.txt)
38   !!----------------------------------------------------------------------
39CONTAINS
40
41   SUBROUTINE usrdef_sbc_oce( kt )
42      !!---------------------------------------------------------------------
43      !!                    ***  ROUTINE usrdef_sbc  ***
44      !!             
45      !! ** Purpose :   provide at each time-step the GYRE surface boundary
46      !!              condition, i.e. the momentum, heat and freshwater fluxes.
47      !!
48      !! ** Method  :   analytical seasonal cycle for GYRE configuration.
49      !!                CAUTION : never mask the surface stress field !
50      !!
51      !! ** Action  : - set the ocean surface boundary condition, i.e.   
52      !!                   utau, vtau, taum, wndm, qns, qsr, emp, sfx
53      !!
54      !! Reference : Hazeleger, W., and S. Drijfhout, JPO, 30, 677-695, 2000.
55      !!----------------------------------------------------------------------
56      INTEGER, INTENT(in) ::   kt   ! ocean time step
57      !!
58      INTEGER  ::   ji, jj                 ! dummy loop indices
59      INTEGER  ::   zyear0                 ! initial year
60      INTEGER  ::   zmonth0                ! initial month
61      INTEGER  ::   zday0                  ! initial day
62      INTEGER  ::   zday_year0             ! initial day since january 1st
63      REAL(wp) ::   ztau     , ztau_sais   ! wind intensity and of the seasonal cycle
64      REAL(wp) ::   ztime                  ! time in hour
65      REAL(wp) ::   ztimemax , ztimemin    ! 21th June, and 21th decem. if date0 = 1st january
66      REAL(wp) ::   ztimemax1, ztimemin1   ! 21th June, and 21th decem. if date0 = 1st january
67      REAL(wp) ::   ztimemax2, ztimemin2   ! 21th June, and 21th decem. if date0 = 1st january
68      REAL(wp) ::   ztaun                  ! intensity
69      REAL(wp) ::   zemp_s, zemp_n, zemp_sais, ztstar
70      REAL(wp) ::   zcos_sais1, zcos_sais2, ztrp, zconv, t_star
71      REAL(wp) ::   zsumemp, zsurf
72      REAL(wp) ::   zrhoa  = 1.22         ! Air density kg/m3
73      REAL(wp) ::   zcdrag = 1.5e-3       ! drag coefficient
74      REAL(wp) ::   ztx, zty, zmod, zcoef ! temporary variables
75      REAL(wp) ::   zyydd                 ! number of days in one year
76      !!---------------------------------------------------------------------
77      zyydd = REAL(nyear_len(1),wp)
78
79      ! ---------------------------- !
80      !  heat and freshwater fluxes  !
81      ! ---------------------------- !
82      !same temperature, E-P as in HAZELEGER 2000
83
84      zyear0     =   ndate0 / 10000                             ! initial year
85      zmonth0    = ( ndate0 - zyear0 * 10000 ) / 100            ! initial month
86      zday0      =   ndate0 - zyear0 * 10000 - zmonth0 * 100    ! initial day betwen 1 and 30
87      zday_year0 = ( zmonth0 - 1 ) * 30.+zday0                  ! initial day betwen 1 and 360
88
89      ! current day (in hours) since january the 1st of the current year
90      ztime = REAL( kt ) * rdt / (rmmss * rhhmm)   &       !  total incrementation (in hours)
91         &      - (nyear  - 1) * rjjhh * zyydd             !  minus years since beginning of experiment (in hours)
92
93      ztimemax1 = ((5.*30.)+21.)* 24.                      ! 21th june     at 24h in hours
94      ztimemin1 = ztimemax1 + rjjhh * zyydd / 2            ! 21th december        in hours
95      ztimemax2 = ((6.*30.)+21.)* 24.                      ! 21th july     at 24h in hours
96      ztimemin2 = ztimemax2 - rjjhh * zyydd / 2            ! 21th january         in hours
97      !                                                    ! NB: rjjhh * zyydd / 4 = one seasonal cycle in hours
98
99      ! amplitudes
100      zemp_S    = 0.7       ! intensity of COS in the South
101      zemp_N    = 0.8       ! intensity of COS in the North
102      zemp_sais = 0.1
103      zTstar    = 28.3      ! intemsity from 28.3 a -5 deg
104
105      ! 1/2 period between 21th June and 21th December and between 21th July and 21th January
106      zcos_sais1 = COS( (ztime - ztimemax1) / (ztimemin1 - ztimemax1) * rpi ) 
107      zcos_sais2 = COS( (ztime - ztimemax2) / (ztimemax2 - ztimemin2) * rpi )
108
109      ztrp= - 40.e0        ! retroaction term on heat fluxes (W/m2/K)
110      zconv = 3.16e-5      ! convertion factor: 1 m/yr => 3.16e-5 mm/s
111!$OMP PARALLEL DO schedule(static) private(jj, ji, t_star)
112      DO jj = 1, jpj
113         DO ji = 1, jpi
114            ! domain from 15 deg to 50 deg between 27 and 28  degC at 15N, -3
115            ! and 13 degC at 50N 53.5 + or - 11 = 1/4 period :
116            ! 64.5 in summer, 42.5 in winter
117            t_star = zTstar * ( 1. + 1. / 50. * zcos_sais2 )                &
118               &                    * COS( rpi * (gphit(ji,jj) - 5.)               &
119               &                    / ( 53.5 * ( 1 + 11 / 53.5 * zcos_sais2 ) * 2.) )
120            ! 23.5 deg : tropics
121            qsr (ji,jj) =  230 * COS( 3.1415 * ( gphit(ji,jj) - 23.5 * zcos_sais1 ) / ( 0.9 * 180 ) )
122            qns (ji,jj) = ztrp * ( tsb(ji,jj,1,jp_tem) - t_star ) - qsr(ji,jj)
123            IF( gphit(ji,jj) >= 14.845 .AND. 37.2 >= gphit(ji,jj) ) THEN    ! zero at 37.8 deg, max at 24.6 deg
124               emp  (ji,jj) =   zemp_S * zconv   &
125                  &         * SIN( rpi / 2 * (gphit(ji,jj) - 37.2) / (24.6 - 37.2) )  &
126                  &         * ( 1 - zemp_sais / zemp_S * zcos_sais1)
127            ELSE
128               emp (ji,jj) =  - zemp_N * zconv   &
129                  &         * SIN( rpi / 2 * (gphit(ji,jj) - 37.2) / (46.8 - 37.2) )  &
130                  &         * ( 1 - zemp_sais / zemp_N * zcos_sais1 )
131            ENDIF
132         END DO
133      END DO
134
135      zsumemp = GLOB_SUM( emp  (:,:)   ) 
136      zsurf   = GLOB_SUM( tmask(:,:,1) ) 
137      zsumemp = zsumemp / zsurf         ! Default GYRE configuration
138
139      ! freshwater (mass flux) and update of qns with heat content of emp
140!$OMP PARALLEL DO schedule(static) private(jj, ji)
141      DO jj = 1, jpj
142         DO ji = 1, jpi
143            emp (ji,jj) = emp(ji,jj) - zsumemp * tmask(ji,jj,1)          ! freshwater flux (=0 in domain average)
144            sfx (ji,jj) = 0.0_wp                                         ! no salt flux
145            qns (ji,jj) = qns(ji,jj) - emp(ji,jj) * sst_m(ji,jj) * rcp   ! evap and precip are at SST
146         END DO
147      END DO
148
149
150      ! ---------------------------- !
151      !       momentum fluxes        !
152      ! ---------------------------- !
153      ! same wind as in Wico
154      !test date0 : ndate0 = 010203
155      zyear0  =   ndate0 / 10000
156      zmonth0 = ( ndate0 - zyear0 * 10000 ) / 100
157      zday0   =   ndate0 - zyear0 * 10000 - zmonth0 * 100
158      !Calculates nday_year, day since january 1st
159      zday_year0 = (zmonth0-1)*30.+zday0
160
161      !accumulates days of previous months of this year
162      ! day (in hours) since january the 1st
163      ztime = FLOAT( kt ) * rdt / (rmmss * rhhmm)  &  ! incrementation in hour
164         &     - (nyear - 1) * rjjhh * zyydd          !  - nber of hours the precedent years
165      ztimemax = ((5.*30.)+21.)* 24.               ! 21th june     in hours
166      ztimemin = ztimemax + rjjhh * zyydd / 2      ! 21th december in hours
167      !                                            ! NB: rjjhh * zyydd / 4 = 1 seasonal cycle in hours
168
169      ! mean intensity at 0.105 ; srqt(2) because projected with 45deg angle
170      ztau = 0.105 / SQRT( 2. )
171      ! seasonal oscillation intensity
172      ztau_sais = 0.015
173      ztaun = ztau - ztau_sais * COS( (ztime - ztimemax) / (ztimemin - ztimemax) * rpi )
174!$OMP PARALLEL
175!$OMP DO schedule(static) private(jj, ji)
176      DO jj = 1, jpj
177         DO ji = 1, jpi
178           ! domain from 15deg to 50deg and 1/2 period along 14deg
179           ! so 5/4 of half period with seasonal cycle
180           utau(ji,jj) = - ztaun * SIN( rpi * (gphiu(ji,jj) - 15.) / (29.-15.) )
181           vtau(ji,jj) =   ztaun * SIN( rpi * (gphiv(ji,jj) - 15.) / (29.-15.) )
182         END DO
183      END DO
184
185      ! module of wind stress and wind speed at T-point
186      zcoef = 1. / ( zrhoa * zcdrag ) 
187!$OMP DO schedule(static) private(jj, ji, ztx, zty, zmod)
188      DO jj = 2, jpjm1
189         DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vect. opt.
190            ztx = utau(ji-1,jj  ) + utau(ji,jj) 
191            zty = vtau(ji  ,jj-1) + vtau(ji,jj) 
192            zmod = 0.5 * SQRT( ztx * ztx + zty * zty )
193            taum(ji,jj) = zmod
194            wndm(ji,jj) = SQRT( zmod * zcoef )
195         END DO
196      END DO
197!$OMP END PARALLEL
198      CALL lbc_lnk( taum(:,:), 'T', 1. )   ;   CALL lbc_lnk( wndm(:,:), 'T', 1. )
199
200      ! ---------------------------------- !
201      !  control print at first time-step  !
202      ! ---------------------------------- !
203      IF( kt == nit000 .AND. lwp ) THEN
204         WRITE(numout,*)
205         WRITE(numout,*)'usrdef_sbc_oce : analytical surface fluxes for GYRE configuration'               
206         WRITE(numout,*)'~~~~~~~~~~~ ' 
207         WRITE(numout,*)'           nyear      = ', nyear
208         WRITE(numout,*)'           nmonth     = ', nmonth
209         WRITE(numout,*)'           nday       = ', nday
210         WRITE(numout,*)'           nday_year  = ', nday_year
211         WRITE(numout,*)'           ztime      = ', ztime
212         WRITE(numout,*)'           ztimemax   = ', ztimemax
213         WRITE(numout,*)'           ztimemin   = ', ztimemin
214         WRITE(numout,*)'           ztimemax1  = ', ztimemax1
215         WRITE(numout,*)'           ztimemin1  = ', ztimemin1
216         WRITE(numout,*)'           ztimemax2  = ', ztimemax2
217         WRITE(numout,*)'           ztimemin2  = ', ztimemin2
218         WRITE(numout,*)'           zyear0     = ', zyear0
219         WRITE(numout,*)'           zmonth0    = ', zmonth0
220         WRITE(numout,*)'           zday0      = ', zday0
221         WRITE(numout,*)'           zday_year0 = ', zday_year0
222         WRITE(numout,*)'           zyydd      = ', zyydd
223         WRITE(numout,*)'           zemp_S     = ', zemp_S
224         WRITE(numout,*)'           zemp_N     = ', zemp_N
225         WRITE(numout,*)'           zemp_sais  = ', zemp_sais
226         WRITE(numout,*)'           zTstar     = ', zTstar
227         WRITE(numout,*)'           zsumemp    = ', zsumemp
228         WRITE(numout,*)'           zsurf      = ', zsurf
229         WRITE(numout,*)'           ztrp       = ', ztrp
230         WRITE(numout,*)'           zconv      = ', zconv
231         WRITE(numout,*)'           ndastp     = ', ndastp
232         WRITE(numout,*)'           adatrj     = ', adatrj
233      ENDIF
234      !
235   END SUBROUTINE usrdef_sbc_oce
236
237   SUBROUTINE usrdef_sbc_ice_tau( kt )
238      INTEGER, INTENT(in) ::   kt   ! ocean time step
239   END SUBROUTINE usrdef_sbc_ice_tau
240
241   SUBROUTINE usrdef_sbc_ice_flx( kt )
242      INTEGER, INTENT(in) ::   kt   ! ocean time step
243   END SUBROUTINE usrdef_sbc_ice_flx
244
245   !!======================================================================
246END MODULE usrdef_sbc
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.