source: palm/trunk/SOURCE/eqn_state_seawater.f90 @ 336

Last change on this file since 336 was 336, checked in by raasch, 12 years ago

several small bugfixes; some more dvrp changes

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 7.6 KB
Line 
1 MODULE eqn_state_seawater_mod
2
3!------------------------------------------------------------------------------!
4! Actual revisions:
5! -----------------
6! First constant in array den also defined as type double
7!
8! Former revisions:
9! -----------------
10! $Id: eqn_state_seawater.f90 336 2009-06-10 11:19:35Z raasch $
11!
12! 97 2007-06-21 08:23:15Z raasch
13! Initial revision
14!
15!
16! Description:
17! ------------
18! Equation of state for seawater as a function of potential temperature,
19! salinity, and pressure.
20! For coefficients see Jackett et al., 2006: J. Atm. Ocean Tech.
21! eqn_state_seawater calculates the potential density referred at hyp(0).
22! eqn_state_seawater_func calculates density.
23!------------------------------------------------------------------------------!
24
25    IMPLICIT NONE
26
27    PRIVATE
28    PUBLIC eqn_state_seawater, eqn_state_seawater_func
29
30    REAL, DIMENSION(12), PARAMETER ::  nom =                             &
31                      (/ 9.9984085444849347D2,   7.3471625860981584D0,   &
32                        -5.3211231792841769D-2,  3.6492439109814549D-4,  &
33                         2.5880571023991390D0,  -6.7168282786692354D-3,  &
34                         1.9203202055760151D-3,  1.1798263740430364D-2,  &
35                         9.8920219266399117D-8,  4.6996642771754730D-6,  &
36                        -2.5862187075154352D-8, -3.2921414007960662D-12 /)
37
38    REAL, DIMENSION(13), PARAMETER ::  den =                             &
39                      (/ 1.0D0,                  7.2815210113327091D-3,  &
40                        -4.4787265461983921D-5,  3.3851002965802430D-7,  &
41                         1.3651202389758572D-10, 1.7632126669040377D-3,  &
42                        -8.8066583251206474D-6, -1.8832689434804897D-10, &
43                         5.7463776745432097D-6,  1.4716275472242334D-9,  &
44                         6.7103246285651894D-6, -2.4461698007024582D-17, &
45                        -9.1534417604289062D-18 /)
46
47    INTERFACE eqn_state_seawater
48       MODULE PROCEDURE eqn_state_seawater
49       MODULE PROCEDURE eqn_state_seawater_ij
50    END INTERFACE eqn_state_seawater
51 
52    INTERFACE eqn_state_seawater_func
53       MODULE PROCEDURE eqn_state_seawater_func
54    END INTERFACE eqn_state_seawater_func
55 
56 CONTAINS
57
58
59!------------------------------------------------------------------------------!
60! Call for all grid points
61!------------------------------------------------------------------------------!
62    SUBROUTINE eqn_state_seawater
63
64       USE arrays_3d
65       USE indices
66
67       IMPLICIT NONE
68
69       INTEGER ::  i, j, k
70
71       REAL ::  p1, p2, p3, pt1, pt2, pt3, pt4, sa1, sa15, sa2
72
73       DO  i = nxl, nxr
74          DO  j = nys, nyn
75             DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
76!
77!--             Pressure is needed in dbar
78!                p1 = hyp(0) * 1E-4
79!                p1 = 0.0
80                p1 = hyp(k) * 1E-4
81                p2 = p1 * p1
82                p3 = p2 * p1
83
84!
85!--             Temperature needed in degree Celsius
86                pt1 = pt_p(k,j,i) - 273.15
87                pt2 = pt1 * pt1
88                pt3 = pt1 * pt2
89                pt4 = pt2 * pt2
90
91                sa1  = sa_p(k,j,i)
92                sa15 = sa1 * SQRT( sa1 )
93                sa2  = sa1 * sa1
94
95                rho(k,j,i) =                                                   &
96                        ( nom(1)           + nom(2)*pt1     + nom(3)*pt2     + &
97                          nom(4)*pt3       + nom(5)*sa1     + nom(6)*sa1*pt1 + &
98                          nom(7)*sa2       + nom(8)*p1      + nom(9)*p1*pt2  + &
99                          nom(10)*p1*sa1   + nom(11)*p2     + nom(12)*p2*pt2   &
100                        ) /                                                    &
101                        ( den(1)           + den(2)*pt1     + den(3)*pt2     + &
102                          den(4)*pt3       + den(5)*pt4     + den(6)*sa1     + &
103                          den(7)*sa1*pt1   + den(8)*sa1*pt3 + den(9)*sa15    + &
104                          den(10)*sa15*pt2 + den(11)*p1     + den(12)*p2*pt3 + &
105                          den(13)*p3*pt1                                       &
106                        )
107
108             ENDDO
109!
110!--          Neumann conditions are assumed at bottom and top boundary
111             rho(nzt+1,j,i)            = rho(nzt,j,i)
112             rho(nzb_s_inner(j,i),j,i) = rho(nzb_s_inner(j,i)+1,j,i)
113          ENDDO
114       ENDDO
115
116    END SUBROUTINE eqn_state_seawater
117
118
119!------------------------------------------------------------------------------!
120! Call for grid point i,j
121!------------------------------------------------------------------------------!
122    SUBROUTINE eqn_state_seawater_ij( i, j )
123
124       USE arrays_3d
125       USE indices
126
127       IMPLICIT NONE
128
129       INTEGER ::  i, j, k
130
131       REAL ::  p1, p2, p3, pt1, pt2, pt3, pt4, sa1, sa15, sa2
132
133       DO  k = nzb_s_inner(j,i)+1, nzt
134!
135!--       Pressure is needed in dbar
136!          p1 = hyp(0) * 1E-4
137!          p1 = 0.0
138          p1 = hyp(k) * 1E-4
139          p2 = p1 * p1
140          p3 = p2 * p1
141
142!
143!--       Temperature needed in degree Celsius
144          pt1 = pt_p(k,j,i) - 273.15
145          pt2 = pt1 * pt1
146          pt3 = pt1 * pt2
147          pt4 = pt2 * pt2
148
149          sa1  = sa_p(k,j,i)
150          sa15 = sa1 * SQRT( sa1 )
151          sa2  = sa1 * sa1
152
153          rho(k,j,i) = ( nom(1)           + nom(2)*pt1     + nom(3)*pt2     + &
154                         nom(4)*pt3       + nom(5)*sa1     + nom(6)*sa1*pt1 + &
155                         nom(7)*sa2       + nom(8)*p1      + nom(9)*p1*pt2  + &
156                         nom(10)*p1*sa1   + nom(11)*p2     + nom(12)*p2*pt2   &
157                       ) /                                                    &
158                       ( den(1)           + den(2)*pt1     + den(3)*pt2     + &
159                         den(4)*pt3       + den(5)*pt4     + den(6)*sa1     + &
160                         den(7)*sa1*pt1   + den(8)*sa1*pt3 + den(9)*sa15    + &
161                         den(10)*sa15*pt2 + den(11)*p1     + den(12)*p2*pt3 + &
162                         den(13)*p3*pt1                                       &
163                       )
164       ENDDO
165!
166!--    Neumann conditions are assumed at bottom and top boundary
167       rho(nzt+1,j,i)            = rho(nzt,j,i)
168       rho(nzb_s_inner(j,i),j,i) = rho(nzb_s_inner(j,i)+1,j,i)
169
170    END SUBROUTINE eqn_state_seawater_ij
171
172
173!------------------------------------------------------------------------------!
174! Equation of state as a function
175!------------------------------------------------------------------------------!
176    REAL FUNCTION eqn_state_seawater_func( p, pt, sa )
177
178       IMPLICIT NONE
179
180       REAL ::  p, p1, p2, p3, pt, pt1, pt2, pt3, pt4, sa, sa15, sa2
181
182!
183!--    Pressure is needed in dbar
184       p1 = p  * 1E-4
185       p2 = p1 * p1
186       p3 = p2 * p1
187
188!
189!--    Temperature needed in degree Celsius
190       pt1 = pt - 273.15
191       pt2 = pt1 * pt1
192       pt3 = pt1 * pt2
193       pt4 = pt2 * pt2
194
195       sa15 = sa * SQRT( sa )
196       sa2  = sa * sa
197
198
199       eqn_state_seawater_func =                                               &
200         ( nom(1)        + nom(2)*pt1       + nom(3)*pt2    + nom(4)*pt3     + &
201           nom(5)*sa     + nom(6)*sa*pt1    + nom(7)*sa2    + nom(8)*p1      + &
202           nom(9)*p1*pt2 + nom(10)*p1*sa    + nom(11)*p2    + nom(12)*p2*pt2   &
203         ) /                                                                   &
204         ( den(1)        + den(2)*pt1       + den(3)*pt2    + den(4)*pt3     + &
205           den(5)*pt4    + den(6)*sa        + den(7)*sa*pt1 + den(8)*sa*pt3  + &
206           den(9)*sa15   + den(10)*sa15*pt2 + den(11)*p1    + den(12)*p2*pt3 + &
207           den(13)*p3*pt1                                                      &
208         )
209
210
211    END FUNCTION eqn_state_seawater_func
212
213 END MODULE eqn_state_seawater_mod
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.