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trcsbc.F90 in branches/2016/dev_r6519_HPC_4/NEMOGCM/NEMO/TOP_SRC/TRP – NEMO

source: branches/2016/dev_r6519_HPC_4/NEMOGCM/NEMO/TOP_SRC/TRP/trcsbc.F90 @ 7525

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RevLine 
[941]1MODULE trcsbc
2   !!==============================================================================
3   !!                       ***  MODULE  trcsbc  ***
4   !! Ocean passive tracers:  surface boundary condition
[1175]5   !!======================================================================
[2528]6   !! History :  8.2  !  1998-10  (G. Madec, G. Roullet, M. Imbard)  Original code
7   !!            8.2  !  2001-02  (D. Ludicone)  sea ice and free surface
8   !!            8.5  !  2002-06  (G. Madec)  F90: Free form and module
9   !!            9.0  !  2004-03  (C. Ethe)  adapted for passive tracers
10   !!                 !  2006-08  (C. Deltel) Diagnose ML trends for passive tracers
[941]11   !!==============================================================================
12#if defined key_top
13   !!----------------------------------------------------------------------
14   !!   'key_top'                                                TOP models
15   !!----------------------------------------------------------------------
16   !!   trc_sbc      : update the tracer trend at ocean surface
17   !!----------------------------------------------------------------------
[2715]18   USE oce_trc         ! ocean dynamics and active tracers variables
19   USE trc             ! ocean  passive tracers variables
20   USE prtctl_trc      ! Print control for debbuging
[5385]21   USE iom
[4990]22   USE trd_oce
[2528]23   USE trdtra
[941]24
25   IMPLICIT NONE
26   PRIVATE
27
[2715]28   PUBLIC   trc_sbc   ! routine called by step.F90
[941]29
30   !! * Substitutions
[5836]31#  include "vectopt_loop_substitute.h90"
[941]32   !!----------------------------------------------------------------------
[2528]33   !! NEMO/TOP 3.3 , NEMO Consortium (2010)
[1152]34   !! $Id$
[2715]35   !! Software governed by the CeCILL licence     (NEMOGCM/NEMO_CeCILL.txt)
[941]36   !!----------------------------------------------------------------------
37CONTAINS
38
39   SUBROUTINE trc_sbc ( kt )
40      !!----------------------------------------------------------------------
41      !!                  ***  ROUTINE trc_sbc  ***
42      !!                   
43      !! ** Purpose :   Compute the tracer surface boundary condition trend of
44      !!      (concentration/dilution effect) and add it to the general
45      !!       trend of tracer equations.
46      !!
47      !! ** Method :
48      !!      * concentration/dilution effect:
49      !!            The surface freshwater flux modify the ocean volume
50      !!         and thus the concentration of a tracer as :
51      !!            tra = tra + emp * trn / e3t   for k=1
52      !!         where emp, the surface freshwater budget (evaporation minus
[3680]53      !!         precipitation ) given in kg/m2/s is divided
[1739]54      !!         by 1035 kg/m3 (density of ocean water) to obtain m/s.
[941]55      !!
56      !! ** Action  : - Update the 1st level of tra with the trend associated
57      !!                with the tracer surface boundary condition
58      !!
59      !!----------------------------------------------------------------------
[2715]60      !
[941]61      INTEGER, INTENT( in ) ::   kt          ! ocean time-step index
[2715]62      !
[7508]63      INTEGER  ::   ji, jj, jk, jn                                     ! dummy loop indices
[5385]64      REAL(wp) ::   zse3t, zrtrn, zratio, zfact                    ! temporary scalars
65      REAL(wp) ::   zswitch, zftra, zcd, zdtra, ztfx, ztra         ! temporary scalars
[941]66      CHARACTER (len=22) :: charout
[3625]67      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:  ) :: zsfx
[3294]68      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:,:) :: ztrtrd
[5385]69
[3294]70      !!---------------------------------------------------------------------
71      !
72      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_start('trc_sbc')
73      !
74      ! Allocate temporary workspace
[6140]75                      CALL wrk_alloc( jpi,jpj,       zsfx   )
76      IF( l_trdtrc )  CALL wrk_alloc( jpi,jpj,jpk,   ztrtrd )
[5385]77      !
78      zrtrn = 1.e-15_wp
[941]79
[5385]80      SELECT CASE( nn_ice_embd )         ! levitating or embedded sea-ice option
81         CASE( 0    )   ;   zswitch = 1  ! (0) standard levitating sea-ice : salt exchange only
82         CASE( 1, 2 )   ;   zswitch = 0  ! (1) levitating sea-ice: salt and volume exchange but no pressure effect                               
[5836]83      !                                  ! (2) embedded sea-ice : salt and volume fluxes and pressure
[5385]84      END SELECT
85
86      IF( ln_top_euler) THEN
[6140]87         r2dt =  rdttrc              ! = rdttrc (use Euler time stepping)
[5385]88      ELSE
89         IF( neuler == 0 .AND. kt == nittrc000 ) THEN     ! at nittrc000
[6140]90            r2dt = rdttrc            ! = rdttrc (restarting with Euler time stepping)
[5385]91         ELSEIF( kt <= nittrc000 + nn_dttrc ) THEN          ! at nittrc000 or nittrc000+1
[6140]92            r2dt = 2. * rdttrc       ! = 2 rdttrc (leapfrog)
[5385]93         ENDIF
94      ENDIF
95
96
[3294]97      IF( kt == nittrc000 ) THEN
[941]98         IF(lwp) WRITE(numout,*)
99         IF(lwp) WRITE(numout,*) 'trc_sbc : Passive tracers surface boundary condition'
100         IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~~~~ '
[5385]101
102         IF( ln_rsttr .AND.    &                     ! Restart: read in restart  file
103            iom_varid( numrtr, 'sbc_'//TRIM(ctrcnm(1))//'_b', ldstop = .FALSE. ) > 0 ) THEN
104            IF(lwp) WRITE(numout,*) '          nittrc000-nn_dttrc surface tracer content forcing fields red in the restart file'
105            zfact = 0.5_wp
106            DO jn = 1, jptra
107               CALL iom_get( numrtr, jpdom_autoglo, 'sbc_'//TRIM(ctrcnm(jn))//'_b', sbc_trc_b(:,:,jn) )   ! before tracer content sbc
108            END DO
109         ELSE                                         ! No restart or restart not found: Euler forward time stepping
110           zfact = 1._wp
[7525]111!$OMP PARALLEL DO schedule(static) private(jn,jj,ji)
[7508]112           DO jn = 1, jptra
113              DO jj = 1, jpj
114                 DO ji = 1, jpi
115                    sbc_trc_b(ji,jj,jn) = 0._wp
116                 END DO
117              END DO
118           END DO
[5385]119         ENDIF
120      ELSE                                         ! Swap of forcing fields
121         IF( ln_top_euler ) THEN
122            zfact = 1._wp
[7525]123!$OMP PARALLEL DO schedule(static) private(jn,jj,ji)
[7508]124           DO jn = 1, jptra
125              DO jj = 1, jpj
126                 DO ji = 1, jpi
127                    sbc_trc_b(ji,jj,jn) = 0._wp
128                 END DO
129              END DO
130           END DO
[5385]131         ELSE
132            zfact = 0.5_wp
[7525]133!$OMP PARALLEL DO schedule(static) private(jn,jj,ji)
[7508]134           DO jn = 1, jptra
135              DO jj = 1, jpj
136                 DO ji = 1, jpi
137                    sbc_trc_b(ji,jj,jn) = sbc_trc(ji,jj,jn)
138                 END DO
139              END DO
140           END DO
[5385]141         ENDIF
142         !
[941]143      ENDIF
144
[3680]145      ! Coupling online : river runoff is added to the horizontal divergence (hdivn) in the subroutine sbc_rnf_div
146      ! one only consider the concentration/dilution effect due to evaporation minus precipitation + freezing/melting of sea-ice
[3719]147      ! Coupling offline : runoff are in emp which contains E-P-R
148      !
[6140]149      IF( .NOT. lk_offline .AND. .NOT.ln_linssh ) THEN  ! online coupling with vvl
[7508]150!$OMP PARALLEL DO schedule(static) private(jj,ji)
151         DO jj = 1, jpj
152            DO ji = 1, jpi
153               zsfx(ji,jj) = 0._wp
154            END DO
155         END DO
[3719]156      ELSE                                      ! online coupling free surface or offline with free surface
[7508]157!$OMP PARALLEL DO schedule(static) private(jj,ji)
158         DO jj = 1, jpj
159            DO ji = 1, jpi
160               zsfx(ji,jj) = emp(ji,jj)
161            END DO
162         END DO
[3680]163      ENDIF
[2528]164
[941]165      ! 0. initialization
166      DO jn = 1, jptra
[2528]167         !
[7037]168         IF( l_trdtrc ) THEN
[7508]169!$OMP PARALLEL DO schedule(static) private(jk,jj,ji)
170           DO jk = 1, jpk
171              DO jj = 1, jpj
172                 DO ji = 1, jpi
173                    ztrtrd(ji,jj,jk) = tra(ji,jj,jk,jn)  ! save trends
174                 END DO
175              END DO
176           END DO                                      ! online coupling free surface or offline with free surface
[7037]177         END IF
[5385]178         IF ( nn_ice_tr == -1 ) THEN  ! No tracers in sea ice (null concentration in sea ice)
179
[7037]180!$OMP PARALLEL DO schedule(static) private(jj, ji)
[5385]181            DO jj = 2, jpj
182               DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
183                  sbc_trc(ji,jj,jn) = zsfx(ji,jj) * r1_rau0 * trn(ji,jj,1,jn)
184               END DO
185            END DO
186
187         ELSE
[7037]188!$OMP PARALLEL DO schedule(static) private(jj,ji,zse3t,zftra,zcd,ztfx,zdtra,zratio)
[5385]189            DO jj = 2, jpj
190               DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
[6140]191                  zse3t = 1. / e3t_n(ji,jj,1)
[5385]192                  ! tracer flux at the ice/ocean interface (tracer/m2/s)
193                  zftra = - trc_i(ji,jj,jn) * fmmflx(ji,jj) ! uptake of tracer in the sea ice
194                  zcd   =   trc_o(ji,jj,jn) * fmmflx(ji,jj) ! concentration dilution due to freezing-melting,
195                                                               ! only used in the levitating sea ice case
196                  ! tracer flux only       : add concentration dilution term in net tracer flux, no F-M in volume flux
197                  ! tracer and mass fluxes : no concentration dilution term in net tracer flux, F-M term in volume flux
198                  ztfx  = zftra + zswitch * zcd                ! net tracer flux (+C/D if no ice/ocean mass exchange)
199   
200                  zdtra = r1_rau0 * ( ztfx + zsfx(ji,jj) * trn(ji,jj,1,jn) ) 
201                  IF ( zdtra < 0. ) THEN
202                     zratio = -zdtra * zse3t * r2dt / ( trn(ji,jj,1,jn) + zrtrn )
203                     zdtra = MIN(1.0, zratio) * zdtra ! avoid negative concentrations to arise
204                  ENDIF
205                  sbc_trc(ji,jj,jn) =  zdtra 
206               END DO
207            END DO
208         ENDIF
[6309]209         !
210         CALL lbc_lnk( sbc_trc(:,:,jn), 'T', 1. )
[5385]211         !                                       Concentration dilution effect on tracers due to evaporation & precipitation
[7037]212!$OMP PARALLEL DO schedule(static) private(jj,ji,zse3t)
[941]213         DO jj = 2, jpj
214            DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
[6140]215               zse3t = zfact / e3t_n(ji,jj,1)
[5385]216               tra(ji,jj,1,jn) = tra(ji,jj,1,jn) + ( sbc_trc_b(ji,jj,jn) + sbc_trc(ji,jj,jn) ) * zse3t
[941]217            END DO
218         END DO
[5385]219         !
[1175]220         IF( l_trdtrc ) THEN
[7508]221!$OMP PARALLEL DO schedule(static) private(jk,jj,ji)
[7525]222            DO jk = 1, jpk
223               DO jj = 1, jpj
224                  DO ji = 1, jpi
225                     ztrtrd(ji,jj,jk) = tra(ji,jj,jk,jn) - ztrtrd(ji,jj,jk)
226                  END DO
227               END DO
228            END DO                                      ! online coupling free surface or offline with free surface
[4990]229            CALL trd_tra( kt, 'TRC', jn, jptra_nsr, ztrtrd )
[1175]230         END IF
231         !                                                       ! ===========
232      END DO                                                     ! tracer loop
233      !                                                          ! ===========
[5385]234
235      !                                           Write in the tracer restar  file
236      !                                          *******************************
237      IF( lrst_trc ) THEN
238         IF(lwp) WRITE(numout,*)
239         IF(lwp) WRITE(numout,*) 'sbc : ocean surface tracer content forcing fields written in tracer restart file ',   &
240            &                    'at it= ', kt,' date= ', ndastp
241         IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~'
242         DO jn = 1, jptra
243            CALL iom_rstput( kt, nitrst, numrtw, 'sbc_'//TRIM(ctrcnm(jn))//'_b', sbc_trc(:,:,jn) )
244         END DO
245      ENDIF
246      !
[2528]247      IF( ln_ctl )   THEN
248         WRITE(charout, FMT="('sbc ')") ;  CALL prt_ctl_trc_info(charout)
249                                           CALL prt_ctl_trc( tab4d=tra, mask=tmask, clinfo=ctrcnm, clinfo2='trd' )
[941]250      ENDIF
[6140]251                      CALL wrk_dealloc( jpi,jpj,       zsfx   )
252      IF( l_trdtrc )  CALL wrk_dealloc( jpi,jpj,jpk,   ztrtrd )
[3294]253      !
254      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_stop('trc_sbc')
255      !
[941]256   END SUBROUTINE trc_sbc
257
258#else
259   !!----------------------------------------------------------------------
260   !!   Dummy module :                      NO passive tracer
261   !!----------------------------------------------------------------------
262CONTAINS
263   SUBROUTINE trc_sbc (kt)              ! Empty routine
264      INTEGER, INTENT(in) :: kt
265      WRITE(*,*) 'trc_sbc: You should not have seen this print! error?', kt
266   END SUBROUTINE trc_sbc
267#endif
268   
269   !!======================================================================
270END MODULE trcsbc
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.