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sbc_oce.F90 in branches/2014/dev_r4822_INGV_WAVE/NEMOGCM/NEMO/OPA_SRC/SBC – NEMO

source: branches/2014/dev_r4822_INGV_WAVE/NEMOGCM/NEMO/OPA_SRC/SBC/sbc_oce.F90 @ 5457

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#1544: Wave-current developments: Tracer advection & surface stress
  • Property svn:keywords set to Id
File size: 11.9 KB
Line 
1MODULE sbc_oce
2   !!======================================================================
3   !!                       ***  MODULE  sbc_oce  ***
4   !! Surface module :   variables defined in core memory
5   !!======================================================================
6   !! History :  3.0  ! 2006-06  (G. Madec)  Original code
7   !!             -   ! 2008-08  (G. Madec)  namsbc moved from sbcmod
8   !!            3.3  ! 2010-04  (M. Leclair, G. Madec)  Forcing averaged over 2 time steps
9   !!             -   ! 2010-11  (G. Madec) ice-ocean stress always computed at each ocean time-step
10   !!            3.3  ! 2010-10  (J. Chanut, C. Bricaud)  add the surface pressure forcing
11   !!            4.0  ! 2012-05  (C. Rousset) add attenuation coef for use in ice model
12   !!----------------------------------------------------------------------
13
14   !!----------------------------------------------------------------------
15   !!   sbc_oce_alloc : allocation of sbc arrays
16   !!   sbc_tau2wnd   : wind speed estimated from wind stress
17   !!----------------------------------------------------------------------
18   USE par_oce        ! ocean parameters
19   USE in_out_manager ! I/O manager
20   USE lib_mpp        ! MPP library
21
22   IMPLICIT NONE
23   PRIVATE
24
25   PUBLIC   sbc_oce_alloc   ! routine called in sbcmod.F90
26   PUBLIC   sbc_tau2wnd     ! routine called in several sbc modules
27   
28   !!----------------------------------------------------------------------
29   !!           Namelist for the Ocean Surface Boundary Condition
30   !!----------------------------------------------------------------------
31   !                                   !!* namsbc namelist *
32   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_ana         !: analytical boundary condition flag
33   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_flx         !: flux      formulation
34   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_blk_clio    !: CLIO bulk formulation
35   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_blk_core    !: CORE bulk formulation
36   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_blk_mfs     !: MFS  bulk formulation
37   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_cpl         !: coupled   formulation (overwritten by key_sbc_coupled )
38   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_dm2dc       !: Daily mean to Diurnal Cycle short wave (qsr)
39   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_rnf         !: runoffs / runoff mouths
40   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_ssr         !: Sea Surface restoring on SST and/or SSS     
41   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_apr_dyn     !: Atmospheric pressure forcing used on dynamics (ocean & ice)
42   INTEGER , PUBLIC ::   nn_ice         !: flag for ice in the surface boundary condition (=0/1/2/3)
43   INTEGER , PUBLIC ::   nn_ice_embd    !: flag for levitating/embedding sea-ice in the ocean
44   !                                             !: =0 levitating ice (no mass exchange, concentration/dilution effect)
45   !                                             !: =1 levitating ice with mass and salt exchange but no presure effect
46   !                                             !: =2 embedded sea-ice (full salt and mass exchanges and pressure)
47   INTEGER , PUBLIC ::   nn_fwb         !: FreshWater Budget:
48   !                                             !:  = 0 unchecked
49   !                                             !:  = 1 global mean of e-p-r set to zero at each nn_fsbc time step
50   !                                             !:  = 2 annual global mean of e-p-r set to zero
51   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_wave        !: true if some coupling with wave model
52   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_cdgw        !: true if neutral drag coefficient from wave model
53   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_sdw         !: true if 3d stokes drift from wave model
54   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_tauoc         !: true if normalized stress from wave is used
55   !
56   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_icebergs    !: Icebergs
57   !
58   CHARACTER (len=8), PUBLIC :: cn_iceflx  !: Flux handling over ice categories
59   LOGICAL, PUBLIC :: ln_iceflx_ave     ! Average heat fluxes over all ice categories
60   LOGICAL, PUBLIC :: ln_iceflx_linear  ! Redistribute mean heat fluxes over all ice categories, using ice temperature and albedo
61   !
62   INTEGER , PUBLIC ::   nn_lsm        !: Number of iteration if seaoverland is applied
63   !!----------------------------------------------------------------------
64   !!              Ocean Surface Boundary Condition fields
65   !!----------------------------------------------------------------------
66   LOGICAL , PUBLIC ::   lhftau = .FALSE.        !: HF tau used in TKE: mean(stress module) - module(mean stress)
67   LOGICAL , PUBLIC ::   ltrcdm2dc               !: In case of Diurnal Cycle short wave, compute a Daily Mean short waves flux
68   !!                                   !!   now    ! before   !!
69   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   utau   , utau_b   !: sea surface i-stress (ocean referential)     [N/m2]
70   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   vtau   , vtau_b   !: sea surface j-stress (ocean referential)     [N/m2]
71   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   taum              !: module of sea surface stress (at T-point)    [N/m2]
72   !! wndm is used onmpute surface gases exchanges in ice-free ocean or leads
73   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wndm              !: wind speed module at T-point (=|U10m-Uoce|)  [m/s]
74   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   qsr               !: sea heat flux:     solar                     [W/m2]
75   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   qsr_mean          !: daily mean sea heat flux: solar              [W/m2]
76   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   qns    , qns_b    !: sea heat flux: non solar                     [W/m2]
77   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   qsr_tot           !: total     solar heat flux (over sea and ice) [W/m2]
78   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   qns_tot           !: total non solar heat flux (over sea and ice) [W/m2]
79   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   emp    , emp_b    !: freshwater budget: volume flux               [Kg/m2/s]
80   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx    , sfx_b    !: salt flux                                    [PSU/m2/s]
81   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   emp_tot           !: total E-P over ocean and ice                 [Kg/m2/s]
82   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   fmmflx            !: freshwater budget: freezing/melting          [Kg/m2/s]
83   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   rnf    , rnf_b    !: river runoff   [Kg/m2/s] 
84   !!
85   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::  sbc_tsc, sbc_tsc_b  !: sbc content trend                      [K.m/s] jpi,jpj,jpts
86   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::  qsr_hc , qsr_hc_b   !: heat content trend due to qsr flux     [K.m/s] jpi,jpj,jpk
87   !!
88   !!
89   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   tprecip           !: total precipitation                          [Kg/m2/s]
90   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sprecip           !: solid precipitation                          [Kg/m2/s]
91   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   fr_i              !: ice fraction = 1 - lead fraction      (between 0 to 1)
92#if defined key_cpl_carbon_cycle
93   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   atm_co2           !: atmospheric pCO2                             [ppm]
94#endif
95
96   !!----------------------------------------------------------------------
97   !!                     Sea Surface Mean fields
98   !!----------------------------------------------------------------------
99   INTEGER , PUBLIC                     ::   nn_fsbc   !: frequency of sbc computation (as well as sea-ice model)
100   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   ssu_m     !: mean (nn_fsbc time-step) surface sea i-current (U-point) [m/s]
101   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   ssv_m     !: mean (nn_fsbc time-step) surface sea j-current (V-point) [m/s]
102   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sst_m     !: mean (nn_fsbc time-step) surface sea temperature     [Celsius]
103   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sss_m     !: mean (nn_fsbc time-step) surface sea salinity            [psu]
104   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   ssh_m     !: mean (nn_fsbc time-step) sea surface height                [m]
105   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   e3t_m     !: mean (nn_fsbc time-step) sea surface height                [m]
106
107   !! * Substitutions
108#  include "vectopt_loop_substitute.h90"
109   !!----------------------------------------------------------------------
110   !! NEMO/OPA 4.0 , NEMO Consortium (2011)
111   !! $Id$
112   !! Software governed by the CeCILL licence     (NEMOGCM/NEMO_CeCILL.txt)
113   !!----------------------------------------------------------------------
114CONTAINS
115
116   INTEGER FUNCTION sbc_oce_alloc()
117      !!---------------------------------------------------------------------
118      !!                  ***  FUNCTION sbc_oce_alloc  ***
119      !!---------------------------------------------------------------------
120      INTEGER :: ierr(5)
121      !!---------------------------------------------------------------------
122      ierr(:) = 0
123      !
124      ALLOCATE( utau(jpi,jpj) , utau_b(jpi,jpj) , taum(jpi,jpj) ,     &
125         &      vtau(jpi,jpj) , vtau_b(jpi,jpj) , wndm(jpi,jpj) , STAT=ierr(1) ) 
126         !
127      ALLOCATE( qns_tot(jpi,jpj) , qns  (jpi,jpj) , qns_b(jpi,jpj),        &
128         &      qsr_tot(jpi,jpj) , qsr  (jpi,jpj) ,                        &
129         &      emp    (jpi,jpj) , emp_b(jpi,jpj) ,                        &
130         &      sfx    (jpi,jpj) , sfx_b(jpi,jpj) , emp_tot(jpi,jpj), fmmflx(jpi,jpj), STAT=ierr(2) )
131         !
132      ALLOCATE( rnf  (jpi,jpj) , sbc_tsc  (jpi,jpj,jpts) , qsr_hc  (jpi,jpj,jpk) ,     &
133         &      rnf_b(jpi,jpj) , sbc_tsc_b(jpi,jpj,jpts) , qsr_hc_b(jpi,jpj,jpk) , STAT=ierr(3) )
134         !
135      ALLOCATE( tprecip(jpi,jpj) , sprecip(jpi,jpj) , fr_i(jpi,jpj) ,     &
136#if defined key_cpl_carbon_cycle
137         &      atm_co2(jpi,jpj) ,                                        &
138#endif
139         &      ssu_m  (jpi,jpj) , sst_m(jpi,jpj) ,                       &
140         &      ssv_m  (jpi,jpj) , sss_m  (jpi,jpj), ssh_m(jpi,jpj) , STAT=ierr(4) )
141         !
142#if defined key_vvl
143      ALLOCATE( e3t_m(jpi,jpj) , STAT=ierr(5) )
144#endif
145         !
146      IF( ltrcdm2dc ) ALLOCATE( qsr_mean(jpi,jpj) , STAT=ierr(5) )
147         !
148      sbc_oce_alloc = MAXVAL( ierr )
149      IF( lk_mpp            )   CALL mpp_sum ( sbc_oce_alloc )
150      IF( sbc_oce_alloc > 0 )   CALL ctl_warn('sbc_oce_alloc: allocation of arrays failed')
151      !
152   END FUNCTION sbc_oce_alloc
153
154
155   SUBROUTINE sbc_tau2wnd
156      !!---------------------------------------------------------------------
157      !!                    ***  ROUTINE sbc_tau2wnd  ***
158      !!                   
159      !! ** Purpose : Estimation of wind speed as a function of wind stress   
160      !!
161      !! ** Method  : |tau|=rhoa*Cd*|U|^2
162      !!---------------------------------------------------------------------
163      USE dom_oce         ! ocean space and time domain
164      USE lbclnk          ! ocean lateral boundary conditions (or mpp link)
165      REAL(wp) ::   zrhoa  = 1.22         ! Air density kg/m3
166      REAL(wp) ::   zcdrag = 1.5e-3       ! drag coefficient
167      REAL(wp) ::   ztx, zty, ztau, zcoef ! temporary variables
168      INTEGER  ::   ji, jj                ! dummy indices
169      !!---------------------------------------------------------------------
170      zcoef = 0.5 / ( zrhoa * zcdrag ) 
171!CDIR NOVERRCHK
172      DO jj = 2, jpjm1
173!CDIR NOVERRCHK
174         DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vect. opt.
175            ztx = utau(ji-1,jj  ) + utau(ji,jj) 
176            zty = vtau(ji  ,jj-1) + vtau(ji,jj) 
177            ztau = SQRT( ztx * ztx + zty * zty )
178            wndm(ji,jj) = SQRT ( ztau * zcoef ) * tmask(ji,jj,1)
179         END DO
180      END DO
181      CALL lbc_lnk( wndm(:,:) , 'T', 1. )
182      !
183   END SUBROUTINE sbc_tau2wnd
184
185   !!======================================================================
186END MODULE sbc_oce
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.