New URL for NEMO forge!   http://forge.nemo-ocean.eu

Since March 2022 along with NEMO 4.2 release, the code development moved to a self-hosted GitLab.
This present forge is now archived and remained online for history.
icedyn_rdgrft.F90 in NEMO/branches/2018/dev_r9947_SI3_advection/src/ICE – NEMO

source: NEMO/branches/2018/dev_r9947_SI3_advection/src/ICE/icedyn_rdgrft.F90 @ 10312

Last change on this file since 10312 was 10312, checked in by clem, 5 years ago

add the parameterization of landfast ice from Lemieux2015 and 2016 with the addition of isotropic tensile strength

File size: 50.9 KB
Line 
1MODULE icedyn_rdgrft
2   !!======================================================================
3   !!                       ***  MODULE icedyn_rdgrft ***
4   !!    sea-ice : Mechanical impact on ice thickness distribution     
5   !!======================================================================
6   !! History :       !  2006-02  (M. Vancoppenolle) Original code
7   !!            4.0  !  2018     (many people)      SI3 [aka Sea Ice cube]
8   !!----------------------------------------------------------------------
9#if defined key_si3
10   !!----------------------------------------------------------------------
11   !!   'key_si3'                                       SI3 sea-ice model
12   !!----------------------------------------------------------------------
13   !!   ice_dyn_rdgrft       : ridging/rafting of sea ice
14   !!   ice_dyn_rdgrft_init  : initialization of ridging/rafting of sea ice
15   !!   ice_strength         : ice strength calculation
16   !!----------------------------------------------------------------------
17   USE dom_oce        ! ocean domain
18   USE phycst         ! physical constants (ocean directory)
19   USE sbc_oce , ONLY : sss_m, sst_m   ! surface boundary condition: ocean fields
20   USE ice1D          ! sea-ice: thermodynamics
21   USE ice            ! sea-ice: variables
22   USE icetab         ! sea-ice: 1D <==> 2D transformation
23   USE icevar         ! sea-ice: operations
24   USE icectl         ! sea-ice: control prints
25   !
26   USE in_out_manager ! I/O manager
27   USE iom            ! I/O manager library
28   USE lib_mpp        ! MPP library
29   USE lib_fortran    ! fortran utilities (glob_sum + no signed zero)
30   USE lbclnk         ! lateral boundary conditions (or mpp links)
31   USE timing         ! Timing
32
33   IMPLICIT NONE
34   PRIVATE
35
36   PUBLIC   ice_dyn_rdgrft        ! called by icestp
37   PUBLIC   ice_dyn_rdgrft_init   ! called by icedyn
38   PUBLIC   ice_strength          ! called by icedyn_rhg_evp
39
40   ! Variables shared among ridging subroutines
41   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:)     ::   closing_net     ! net rate at which area is removed    (1/s)
42      !                                                               ! (ridging ice area - area of new ridges) / dt
43   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:)     ::   opning          ! rate of opening due to divergence/shear
44   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:)     ::   closing_gross   ! rate at which area removed, not counting area of new ridges
45   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   apartf          ! participation function; fraction of ridging/closing associated w/ category n
46   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   hrmin           ! minimum ridge thickness
47   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   hrmax           ! maximum ridge thickness
48   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   hraft           ! thickness of rafted ice
49   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   hi_hrdg         ! thickness of ridging ice / mean ridge thickness
50   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   aridge          ! participating ice ridging
51   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   araft           ! participating ice rafting
52   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   ze_i_2d
53   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   ze_s_2d
54   !
55   REAL(wp), PARAMETER ::   hrdg_hi_min = 1.1_wp    ! min ridge thickness multiplier: min(hrdg/hi)
56   REAL(wp), PARAMETER ::   hi_hrft     = 0.5_wp    ! rafting multipliyer: (hi/hraft)
57   !
58   ! ** namelist (namdyn_rdgrft) **
59   LOGICAL  ::   ln_str_H79       ! ice strength parameterization (Hibler79)
60   REAL(wp) ::   rn_pstar         ! determines ice strength, Hibler JPO79
61   REAL(wp) ::   rn_csrdg         ! fraction of shearing energy contributing to ridging           
62   LOGICAL  ::   ln_partf_lin     ! participation function linear (Thorndike et al. (1975))
63   REAL(wp) ::   rn_gstar         !    fractional area of young ice contributing to ridging
64   LOGICAL  ::   ln_partf_exp     ! participation function exponential (Lipscomb et al. (2007))
65   REAL(wp) ::   rn_astar         !    equivalent of G* for an exponential participation function
66   LOGICAL  ::   ln_ridging       ! ridging of ice or not                       
67   REAL(wp) ::   rn_hstar         !    thickness that determines the maximal thickness of ridged ice
68   REAL(wp) ::   rn_porordg       !    initial porosity of ridges (0.3 regular value)
69   REAL(wp) ::   rn_fsnwrdg       !    fractional snow loss to the ocean during ridging
70   REAL(wp) ::   rn_fpndrdg       !    fractional pond loss to the ocean during ridging
71   LOGICAL  ::   ln_rafting       ! rafting of ice or not                       
72   REAL(wp) ::   rn_hraft         !    threshold thickness (m) for rafting / ridging
73   REAL(wp) ::   rn_craft         !    coefficient for smoothness of the hyperbolic tangent in rafting
74   REAL(wp) ::   rn_fsnwrft       !    fractional snow loss to the ocean during rafting
75   REAL(wp) ::   rn_fpndrft       !    fractional pond loss to the ocean during rafting
76   !
77   !!----------------------------------------------------------------------
78   !! NEMO/ICE 4.0 , NEMO Consortium (2018)
79   !! $Id: icedyn_rdgrft.F90 8378 2017-07-26 13:55:59Z clem $
80   !! Software governed by the CeCILL licence     (./LICENSE)
81   !!----------------------------------------------------------------------
82CONTAINS
83
84   INTEGER FUNCTION ice_dyn_rdgrft_alloc()
85      !!-------------------------------------------------------------------
86      !!                ***  ROUTINE ice_dyn_rdgrft_alloc ***
87      !!-------------------------------------------------------------------
88      ALLOCATE( closing_net(jpij), opning(jpij)   , closing_gross(jpij),   &
89         &      apartf(jpij,0:jpl), hrmin(jpij,jpl), hraft(jpij,jpl)    , aridge(jpij,jpl),   &
90         &      hrmax(jpij,jpl), hi_hrdg(jpij,jpl)  , araft (jpij,jpl),  &
91         &      ze_i_2d(jpij,nlay_i,jpl), ze_s_2d(jpij,nlay_s,jpl), STAT=ice_dyn_rdgrft_alloc )
92
93      IF( lk_mpp                    )   CALL mpp_sum ( ice_dyn_rdgrft_alloc )
94      IF( ice_dyn_rdgrft_alloc /= 0 )   CALL ctl_warn( 'ice_dyn_rdgrft_alloc: failed to allocate arrays' )
95      !
96   END FUNCTION ice_dyn_rdgrft_alloc
97
98
99   SUBROUTINE ice_dyn_rdgrft( kt )
100      !!-------------------------------------------------------------------
101      !!                ***  ROUTINE ice_dyn_rdgrft ***
102      !!
103      !! ** Purpose :   computes the mechanical redistribution of ice thickness
104      !!
105      !! ** Method  :   Steps :
106      !!       0) Identify grid cells with ice
107      !!       1) Calculate closing rate, divergence and opening
108      !!       2) Identify grid cells with ridging
109      !!       3) Start ridging iterations
110      !!          - prep = ridged and rafted ice + closing_gross
111      !!          - shift = move ice from one category to another
112      !!
113      !! ** Details
114      !!    step1: The net rate of closing is due to convergence and shear, based on Flato and Hibler (1995).
115      !!           The energy dissipation rate is equal to the net closing rate times the ice strength.
116      !!
117      !!    step3: The gross closing rate is equal to the first two terms (open
118      !!           water closing and thin ice ridging) without the third term
119      !!           (thick, newly ridged ice).
120      !!
121      !! References :   Flato, G. M., and W. D. Hibler III, 1995, JGR, 100, 18,611-18,626.
122      !!                Hibler, W. D. III, 1980, MWR, 108, 1943-1973, 1980.
123      !!                Rothrock, D. A., 1975: JGR, 80, 4514-4519.
124      !!                Thorndike et al., 1975, JGR, 80, 4501-4513.
125      !!                Bitz et al., JGR, 2001
126      !!                Amundrud and Melling, JGR 2005
127      !!                Babko et al., JGR 2002
128      !!
129      !!     This routine is based on CICE code and authors William H. Lipscomb,
130      !!     and Elizabeth C. Hunke, LANL are gratefully acknowledged
131      !!-------------------------------------------------------------------
132      INTEGER, INTENT(in) ::   kt     ! number of iteration
133      !!
134      INTEGER  ::   ji, jj, jk, jl             ! dummy loop index
135      INTEGER  ::   iter, iterate_ridging      ! local integer
136      INTEGER  ::   ipti                       ! local integer
137      REAL(wp) ::   zfac                       ! local scalar
138      INTEGER , DIMENSION(jpij) ::   iptidx        ! compute ridge/raft or not
139      REAL(wp), DIMENSION(jpij) ::   zdivu_adv     ! divu as implied by transport scheme  (1/s)
140      REAL(wp), DIMENSION(jpij) ::   zdivu, zdelt  ! 1D divu_i & delta_i
141      !
142      INTEGER, PARAMETER ::   jp_itermax = 20   
143      !!-------------------------------------------------------------------
144      ! clem: The redistribution of ice between categories can lead to small negative values (as for the remapping in ice_itd_rem)
145      !       likely due to truncation error ( i.e. 1. - 1. /= 0 )
146      !       I do not think it should be a concern since small areas and volumes are erased (in ice_var_zapsmall.F90)
147     
148      ! controls
149      IF( ln_timing    )   CALL timing_start('icedyn_rdgrft')                                                             ! timing
150      IF( ln_icediachk )   CALL ice_cons_hsm(0, 'icedyn_rdgrft', rdiag_v, rdiag_s, rdiag_t, rdiag_fv, rdiag_fs, rdiag_ft) ! conservation
151
152      IF( kt == nit000 ) THEN
153         IF(lwp) WRITE(numout,*)
154         IF(lwp) WRITE(numout,*)'ice_dyn_rdgrft: ice ridging and rafting'
155         IF(lwp) WRITE(numout,*)'~~~~~~~~~~~~~~'
156      ENDIF     
157
158      CALL ice_var_zapsmall   ! Zero out categories with very small areas
159
160      !--------------------------------
161      ! 0) Identify grid cells with ice
162      !--------------------------------
163      npti = 0   ;   nptidx(:) = 0
164      ipti = 0   ;   iptidx(:) = 0
165      DO jj = 1, jpj
166         DO ji = 1, jpi
167            IF ( at_i(ji,jj) > 0._wp ) THEN
168               npti           = npti + 1
169               nptidx( npti ) = (jj - 1) * jpi + ji
170            ENDIF
171         END DO
172      END DO
173     
174      !--------------------------------------------------------
175      ! 1) Dynamical inputs (closing rate, divergence, opening)
176      !--------------------------------------------------------
177      IF( npti > 0 ) THEN
178       
179         ! just needed here
180         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), zdivu(1:npti), divu_i(:,:) )
181         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), zdelt(1:npti), delta_i(:,:) )
182         ! needed here and in the iteration loop
183         CALL tab_3d_2d( npti, nptidx(1:npti), a_i_2d  (1:npti,1:jpl), a_i(:,:,:) )
184         CALL tab_3d_2d( npti, nptidx(1:npti), v_i_2d  (1:npti,1:jpl), v_i(:,:,:) )
185         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), ato_i_1d(1:npti)      , ato_i(:,:) )
186
187         DO ji = 1, npti
188            ! closing_net = rate at which open water area is removed + ice area removed by ridging
189            !                                                        - ice area added in new ridges
190            closing_net(ji) = rn_csrdg * 0.5_wp * ( zdelt(ji) - ABS( zdivu(ji) ) ) - MIN( zdivu(ji), 0._wp )
191            !
192            ! divergence given by the advection scheme
193            !   (which may not be equal to divu as computed from the velocity field)
194            zdivu_adv(ji) = ( 1._wp - ato_i_1d(ji) - SUM( a_i_2d(ji,:) ) ) * r1_rdtice
195            !
196            IF( zdivu_adv(ji) < 0._wp )   closing_net(ji) = MAX( closing_net(ji), -zdivu_adv(ji) )   ! make sure the closing rate is large enough
197            !                                                                                        ! to give asum = 1.0 after ridging
198            ! Opening rate (non-negative) that will give asum = 1.0 after ridging.
199            opning(ji) = closing_net(ji) + zdivu_adv(ji)
200         END DO
201         !
202         !------------------------------------
203         ! 2) Identify grid cells with ridging
204         !------------------------------------
205         CALL rdgrft_prep( a_i_2d, v_i_2d, ato_i_1d, closing_net )
206
207         DO ji = 1, npti
208            IF( SUM( apartf(ji,1:jpl) ) > 0._wp .AND. closing_gross(ji) > 0._wp ) THEN
209               ipti = ipti + 1
210               iptidx     (ipti)   = nptidx     (ji)
211               ! adjust to new indices
212               a_i_2d     (ipti,:) = a_i_2d     (ji,:)
213               v_i_2d     (ipti,:) = v_i_2d     (ji,:)
214               ato_i_1d   (ipti)   = ato_i_1d   (ji)
215               closing_net(ipti)   = closing_net(ji)
216               zdivu_adv  (ipti)   = zdivu_adv  (ji)
217               opning     (ipti)   = opning     (ji)
218            ENDIF
219         END DO
220
221      ENDIF
222
223      ! grid cells with ridging
224      nptidx(:) = iptidx(:)
225      npti      = ipti
226
227      !-----------------
228      ! 3) Start ridging
229      !-----------------
230      IF( npti > 0 ) THEN
231         
232         CALL ice_dyn_1d2d( 1 )            ! --- Move to 1D arrays --- !
233
234         iter            = 1
235         iterate_ridging = 1     
236         !                                                        !----------------------!
237         DO WHILE( iterate_ridging > 0 .AND. iter < jp_itermax )  !  ridging iterations  !
238            !                                                     !----------------------!
239            ! Calculate participation function (apartf)
240            !       and transfer      function
241            !       and closing_gross (+correction on opening)
242            CALL rdgrft_prep( a_i_2d, v_i_2d, ato_i_1d, closing_net )
243
244            ! Redistribute area, volume, and energy between categories
245            CALL rdgrft_shift
246
247            ! Do we keep on iterating?
248            !-------------------------
249            ! Check whether a_i + ato_i = 0
250            ! If not, because the closing and opening rates were reduced above, ridge again with new rates
251            iterate_ridging = 0
252            DO ji = 1, npti
253               zfac = 1._wp - ( ato_i_1d(ji) + SUM( a_i_2d(ji,:) ) )
254               IF( ABS( zfac ) < epsi10 ) THEN
255                  closing_net(ji) = 0._wp
256                  opning     (ji) = 0._wp
257                  ato_i_1d   (ji) = MAX( 0._wp, 1._wp - SUM( a_i_2d(ji,:) ) )
258               ELSE
259                  iterate_ridging  = 1
260                  zdivu_adv  (ji) = zfac * r1_rdtice
261                  closing_net(ji) = MAX( 0._wp, -zdivu_adv(ji) )
262                  opning     (ji) = MAX( 0._wp,  zdivu_adv(ji) )
263               ENDIF
264            END DO
265            !
266            iter = iter + 1
267            IF( iter  >  jp_itermax )    CALL ctl_warn( 'icedyn_rdgrft: non-converging ridging scheme' )
268            !
269         END DO
270
271         CALL ice_dyn_1d2d( 2 )            ! --- Move to 2D arrays --- !
272
273      ENDIF
274   
275      CALL ice_var_agg( 1 ) 
276
277      ! controls
278      IF( ln_icediachk )   CALL ice_cons_hsm(1, 'icedyn_rdgrft', rdiag_v, rdiag_s, rdiag_t, rdiag_fv, rdiag_fs, rdiag_ft) ! conservation
279      IF( ln_ctl       )   CALL ice_prt3D   ('icedyn_rdgrft')                                                             ! prints
280      IF( ln_timing    )   CALL timing_stop ('icedyn_rdgrft')                                                             ! timing
281      !
282   END SUBROUTINE ice_dyn_rdgrft
283
284
285   SUBROUTINE rdgrft_prep( pa_i, pv_i, pato_i, pclosing_net )
286      !!-------------------------------------------------------------------
287      !!                ***  ROUTINE rdgrft_prep ***
288      !!
289      !! ** Purpose :   preparation for ridging calculations
290      !!
291      !! ** Method  :   Compute the thickness distribution of the ice and open water
292      !!                participating in ridging and of the resulting ridges.
293      !!-------------------------------------------------------------------
294      REAL(wp), DIMENSION(:)  , INTENT(in) ::   pato_i, pclosing_net 
295      REAL(wp), DIMENSION(:,:), INTENT(in) ::   pa_i, pv_i 
296      !!
297      INTEGER  ::   ji, jl                     ! dummy loop indices
298      REAL(wp) ::   z1_gstar, z1_astar, zhmean, zfac   ! local scalar
299      REAL(wp), DIMENSION(jpij)        ::   zasum, z1_asum, zaksum   ! sum of a_i+ato_i and reverse
300      REAL(wp), DIMENSION(jpij,jpl)    ::   zhi                      ! ice thickness
301      REAL(wp), DIMENSION(jpij,-1:jpl) ::   zGsum                    ! zGsum(n) = sum of areas in categories 0 to n
302      !--------------------------------------------------------------------
303
304      z1_gstar = 1._wp / rn_gstar
305      z1_astar = 1._wp / rn_astar
306
307      !                       ! Ice thickness needed for rafting
308      WHERE( pa_i(1:npti,:) > 0._wp )   ;   zhi(1:npti,:) = pv_i(1:npti,:) / pa_i(1:npti,:)
309      ELSEWHERE                         ;   zhi(1:npti,:) = 0._wp
310      END WHERE
311
312      ! 1) Participation function (apartf): a(h) = b(h).g(h)
313      !-----------------------------------------------------------------
314      ! Compute the participation function = total area lost due to ridging/closing
315      ! This is analogous to
316      !   a(h) = b(h)g(h) as defined in Thorndike et al. (1975).
317      !   assuming b(h) = (2/Gstar) * (1 - G(h)/Gstar).
318      !
319      ! apartf = integrating b(h)g(h) between the category boundaries
320      ! apartf is always >= 0 and SUM(apartf(0:jpl))=1
321      !-----------------------------------------------------------------
322      !
323      ! Compute total area of ice plus open water.
324      ! This is in general not equal to one because of divergence during transport
325      zasum(1:npti) = pato_i(1:npti) + SUM( pa_i(1:npti,:), dim=2 )
326      !
327      WHERE( zasum(1:npti) > 0._wp )   ;   z1_asum(1:npti) = 1._wp / zasum(1:npti)
328      ELSEWHERE                        ;   z1_asum(1:npti) = 0._wp
329      END WHERE
330      !
331      ! Compute cumulative thickness distribution function
332      ! Compute the cumulative thickness distribution function zGsum,
333      ! where zGsum(n) is the fractional area in categories 0 to n.
334      ! initial value (in h = 0) = open water area
335      zGsum(1:npti,-1) = 0._wp
336      zGsum(1:npti,0 ) = pato_i(1:npti) * z1_asum(1:npti)
337      DO jl = 1, jpl
338         zGsum(1:npti,jl) = ( pato_i(1:npti) + SUM( pa_i(1:npti,1:jl), dim=2 ) ) * z1_asum(1:npti)  ! sum(1:jl) is ok (and not jpl)
339      END DO
340      !
341      IF( ln_partf_lin ) THEN          !--- Linear formulation (Thorndike et al., 1975)
342         DO jl = 0, jpl   
343            DO ji = 1, npti
344               IF    ( zGsum(ji,jl)   < rn_gstar ) THEN
345                  apartf(ji,jl) = z1_gstar * ( zGsum(ji,jl) - zGsum(ji,jl-1) ) * &
346                     &                       ( 2._wp - ( zGsum(ji,jl-1) + zGsum(ji,jl) ) * z1_gstar )
347               ELSEIF( zGsum(ji,jl-1) < rn_gstar ) THEN
348                  apartf(ji,jl) = z1_gstar * ( rn_gstar     - zGsum(ji,jl-1) ) *  &
349                     &                       ( 2._wp - ( zGsum(ji,jl-1) + rn_gstar        ) * z1_gstar )
350               ELSE
351                  apartf(ji,jl) = 0._wp
352               ENDIF
353            END DO
354         END DO
355         !
356      ELSEIF( ln_partf_exp ) THEN      !--- Exponential, more stable formulation (Lipscomb et al, 2007)
357         !                       
358         zfac = 1._wp / ( 1._wp - EXP(-z1_astar) )
359         DO jl = -1, jpl
360            DO ji = 1, npti
361               zGsum(ji,jl) = EXP( -zGsum(ji,jl) * z1_astar ) * zfac
362            END DO
363         END DO
364         DO jl = 0, jpl
365            DO ji = 1, npti
366               apartf(ji,jl) = zGsum(ji,jl-1) - zGsum(ji,jl)
367            END DO
368         END DO
369         !
370      ENDIF
371
372      !                                !--- Ridging and rafting participation concentrations
373      IF( ln_rafting .AND. ln_ridging ) THEN             !- ridging & rafting
374         DO jl = 1, jpl
375            DO ji = 1, npti
376               aridge(ji,jl) = ( 1._wp + TANH ( rn_craft * ( zhi(ji,jl) - rn_hraft ) ) ) * 0.5_wp * apartf(ji,jl)
377               araft (ji,jl) = apartf(ji,jl) - aridge(ji,jl)
378            END DO
379         END DO
380      ELSEIF( ln_ridging .AND. .NOT. ln_rafting ) THEN   !- ridging alone
381         DO jl = 1, jpl
382            DO ji = 1, npti
383               aridge(ji,jl) = apartf(ji,jl)
384               araft (ji,jl) = 0._wp
385            END DO
386         END DO
387      ELSEIF( ln_rafting .AND. .NOT. ln_ridging ) THEN   !- rafting alone   
388         DO jl = 1, jpl
389            DO ji = 1, npti
390               aridge(ji,jl) = 0._wp
391               araft (ji,jl) = apartf(ji,jl)
392            END DO
393         END DO
394      ELSE                                               !- no ridging & no rafting
395         DO jl = 1, jpl
396            DO ji = 1, npti
397               aridge(ji,jl) = 0._wp
398               araft (ji,jl) = 0._wp         
399            END DO
400         END DO
401      ENDIF
402
403      ! 2) Transfer function
404      !-----------------------------------------------------------------
405      ! Compute max and min ridged ice thickness for each ridging category.
406      ! Assume ridged ice is uniformly distributed between hrmin and hrmax.
407      !
408      ! This parameterization is a modified version of Hibler (1980).
409      ! The mean ridging thickness, zhmean, is proportional to hi^(0.5)
410      !  and for very thick ridging ice must be >= hrdg_hi_min*hi
411      !
412      ! The minimum ridging thickness, hrmin, is equal to 2*hi
413      !  (i.e., rafting) and for very thick ridging ice is
414      !  constrained by hrmin <= (zhmean + hi)/2.
415      !
416      ! The maximum ridging thickness, hrmax, is determined by zhmean and hrmin.
417      !
418      ! These modifications have the effect of reducing the ice strength
419      ! (relative to the Hibler formulation) when very thick ice is ridging.
420      !
421      ! zaksum = net area removed/ total area removed
422      ! where total area removed = area of ice that ridges
423      !         net area removed = total area removed - area of new ridges
424      !-----------------------------------------------------------------
425      zfac = 1._wp / hi_hrft
426      zaksum(1:npti) = apartf(1:npti,0)
427      !
428      DO jl = 1, jpl
429         DO ji = 1, npti
430            IF ( apartf(ji,jl) > 0._wp ) THEN
431               zhmean         = MAX( SQRT( rn_hstar * zhi(ji,jl) ), zhi(ji,jl) * hrdg_hi_min )
432               hrmin  (ji,jl) = MIN( 2._wp * zhi(ji,jl), 0.5_wp * ( zhmean + zhi(ji,jl) ) )
433               hrmax  (ji,jl) = 2._wp * zhmean - hrmin(ji,jl)
434               hraft  (ji,jl) = zhi(ji,jl) * zfac
435               hi_hrdg(ji,jl) = zhi(ji,jl) / MAX( zhmean, epsi20 )
436               !
437               ! Normalization factor : zaksum, ensures mass conservation
438               zaksum(ji) = zaksum(ji) + aridge(ji,jl) * ( 1._wp - hi_hrdg(ji,jl) )    &
439                  &                    + araft (ji,jl) * ( 1._wp - hi_hrft )
440            ELSE
441               hrmin  (ji,jl) = 0._wp 
442               hrmax  (ji,jl) = 0._wp 
443               hraft  (ji,jl) = 0._wp 
444               hi_hrdg(ji,jl) = 1._wp
445            ENDIF
446         END DO
447      END DO
448      !
449      ! 3) closing_gross
450      !-----------------
451      ! Based on the ITD of ridging and ridged ice, convert the net closing rate to a gross closing rate. 
452      ! NOTE: 0 < aksum <= 1
453      WHERE( zaksum(1:npti) > 0._wp )   ;   closing_gross(1:npti) = pclosing_net(1:npti) / zaksum(1:npti)
454      ELSEWHERE                         ;   closing_gross(1:npti) = 0._wp
455      END WHERE
456     
457      ! correction to closing rate if excessive ice removal
458      !----------------------------------------------------
459      ! Reduce the closing rate if more than 100% of any ice category would be removed
460      ! Reduce the opening rate in proportion
461      DO jl = 1, jpl
462         DO ji = 1, npti
463            zfac = apartf(ji,jl) * closing_gross(ji) * rdt_ice
464            IF( zfac > pa_i(ji,jl) ) THEN
465               closing_gross(ji) = pa_i(ji,jl) / apartf(ji,jl) * r1_rdtice
466            ENDIF
467         END DO
468      END DO     
469
470      ! 4) correction to opening if excessive open water removal
471      !---------------------------------------------------------
472      ! Reduce the closing rate if more than 100% of the open water would be removed
473      ! Reduce the opening rate in proportion
474      DO ji = 1, npti 
475         zfac = pato_i(ji) + ( opning(ji) - apartf(ji,0) * closing_gross(ji) ) * rdt_ice
476         IF( zfac < 0._wp ) THEN           ! would lead to negative ato_i
477            opning(ji) = apartf(ji,0) * closing_gross(ji) - pato_i(ji) * r1_rdtice 
478         ELSEIF( zfac > zasum(ji) ) THEN   ! would lead to ato_i > asum
479            opning(ji) = apartf(ji,0) * closing_gross(ji) + ( zasum(ji) - pato_i(ji) ) * r1_rdtice 
480         ENDIF
481      END DO
482      !
483   END SUBROUTINE rdgrft_prep
484
485
486   SUBROUTINE rdgrft_shift
487      !!-------------------------------------------------------------------
488      !!                ***  ROUTINE rdgrft_shift ***
489      !!
490      !! ** Purpose :   shift ridging ice among thickness categories of ice thickness
491      !!
492      !! ** Method  :   Remove area, volume, and energy from each ridging category
493      !!                and add to thicker ice categories.
494      !!-------------------------------------------------------------------
495      !
496      INTEGER  ::   ji, jj, jl, jl1, jl2, jk   ! dummy loop indices
497      REAL(wp) ::   hL, hR, farea              ! left and right limits of integration and new area going to jl2
498      REAL(wp) ::   vsw                        ! vol of water trapped into ridges
499      REAL(wp) ::   afrdg, afrft               ! fraction of category area ridged/rafted
500      REAL(wp)                  ::   airdg1, oirdg1, aprdg1, virdg1, sirdg1
501      REAL(wp)                  ::   airft1, oirft1, aprft1
502      REAL(wp), DIMENSION(jpij) ::   airdg2, oirdg2, aprdg2, virdg2, sirdg2, vsrdg, vprdg  ! area etc of new ridges
503      REAL(wp), DIMENSION(jpij) ::   airft2, oirft2, aprft2, virft , sirft , vsrft, vprft  ! area etc of rafted ice
504      !
505      REAL(wp), DIMENSION(jpij) ::   ersw             ! enth of water trapped into ridges
506      REAL(wp), DIMENSION(jpij) ::   zswitch, fvol    ! new ridge volume going to jl2
507      REAL(wp), DIMENSION(jpij) ::   z1_ai            ! 1 / a
508      !
509      REAL(wp), DIMENSION(jpij,nlay_s) ::   esrft     ! snow energy of rafting ice
510      REAL(wp), DIMENSION(jpij,nlay_i) ::   eirft     ! ice  energy of rafting ice
511      REAL(wp), DIMENSION(jpij,nlay_s) ::   esrdg     ! enth*volume of new ridges     
512      REAL(wp), DIMENSION(jpij,nlay_i) ::   eirdg     ! enth*volume of new ridges
513      !
514      INTEGER , DIMENSION(jpij) ::   itest_rdg, itest_rft   ! test for conservation
515      !!-------------------------------------------------------------------
516
517      ! 1) Change in open water area due to closing and opening
518      !--------------------------------------------------------
519      DO ji = 1, npti
520         ato_i_1d(ji) = MAX( 0._wp, ato_i_1d(ji) + ( opning(ji) - apartf(ji,0) * closing_gross(ji) ) * rdt_ice )
521      END DO
522     
523      ! 2) compute categories in which ice is removed (jl1)
524      !----------------------------------------------------
525      DO jl1 = 1, jpl
526
527         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), s_i_1d(1:npti), s_i(:,:,jl1) )
528
529         DO ji = 1, npti
530
531            IF( apartf(ji,jl1) > 0._wp .AND. closing_gross(ji) > 0._wp ) THEN   ! only if ice is ridging
532
533               z1_ai(ji) = 1._wp / a_i_2d(ji,jl1)
534
535               ! area of ridging / rafting ice (airdg1) and of new ridge (airdg2)
536               airdg1 = aridge(ji,jl1) * closing_gross(ji) * rdt_ice
537               airft1 = araft (ji,jl1) * closing_gross(ji) * rdt_ice
538
539               airdg2(ji) = airdg1 * hi_hrdg(ji,jl1)
540               airft2(ji) = airft1 * hi_hrft
541
542               ! ridging /rafting fractions
543               afrdg = airdg1 * z1_ai(ji)
544               afrft = airft1 * z1_ai(ji)
545
546               ! volume and enthalpy (J/m2, >0) of seawater trapped into ridges
547               vsw = v_i_2d(ji,jl1) * afrdg * rn_porordg
548               ersw(ji) = -rhoi * vsw * rcp * sst_1d(ji)   ! clem: if sst>0, then ersw <0 (is that possible?)
549
550               ! volume etc of ridging / rafting ice and new ridges (vi, vs, sm, oi, es, ei)
551               virdg1     = v_i_2d (ji,jl1)   * afrdg
552               virdg2(ji) = v_i_2d (ji,jl1)   * afrdg * ( 1. + rn_porordg )
553               vsrdg(ji)  = v_s_2d (ji,jl1)   * afrdg
554               sirdg1     = sv_i_2d(ji,jl1)   * afrdg
555               sirdg2(ji) = sv_i_2d(ji,jl1)   * afrdg + vsw * sss_1d(ji)
556               oirdg1     = oa_i_2d(ji,jl1)   * afrdg
557               oirdg2(ji) = oa_i_2d(ji,jl1)   * afrdg * hi_hrdg(ji,jl1) 
558
559               virft(ji)  = v_i_2d (ji,jl1)   * afrft
560               vsrft(ji)  = v_s_2d (ji,jl1)   * afrft
561               sirft(ji)  = sv_i_2d(ji,jl1)   * afrft 
562               oirft1     = oa_i_2d(ji,jl1)   * afrft 
563               oirft2(ji) = oa_i_2d(ji,jl1)   * afrft * hi_hrft 
564
565               IF ( ln_pnd_H12 ) THEN
566                  aprdg1     = a_ip_2d(ji,jl1) * afrdg
567                  aprdg2(ji) = a_ip_2d(ji,jl1) * afrdg * hi_hrdg(ji,jl1)
568                  vprdg (ji) = v_ip_2d(ji,jl1) * afrdg
569                  aprft1     = a_ip_2d(ji,jl1) * afrft
570                  aprft2(ji) = a_ip_2d(ji,jl1) * afrft * hi_hrft
571                  vprft (ji) = v_ip_2d(ji,jl1) * afrft
572               ENDIF
573
574               ! Ice-ocean exchanges associated with ice porosity
575               wfx_dyn_1d(ji) = wfx_dyn_1d(ji) - vsw * rhoi * r1_rdtice   ! increase in ice volume due to seawater frozen in voids
576               sfx_dyn_1d(ji) = sfx_dyn_1d(ji) - vsw * sss_1d(ji) * rhoi * r1_rdtice
577               hfx_dyn_1d(ji) = hfx_dyn_1d(ji) + ersw(ji) * r1_rdtice          ! > 0 [W.m-2]
578
579               ! Put the snow lost by ridging into the ocean
580               !  Note that esrdg > 0; the ocean must cool to melt snow. If the ocean temp = Tf already, new ice must grow.
581               wfx_snw_dyn_1d(ji) = wfx_snw_dyn_1d(ji) + ( rhos * vsrdg(ji) * ( 1._wp - rn_fsnwrdg )   &   ! fresh water source for ocean
582                  &                                      + rhos * vsrft(ji) * ( 1._wp - rn_fsnwrft ) ) * r1_rdtice
583
584               ! Put the melt pond water into the ocean
585               ! clem: I think the following lines must be commented since there
586               !       is no net mass flux between melt ponds and the ocean (see icethd_pnd.F90 for ex.)
587               !IF ( ln_pnd_fwb ) THEN
588               !   wfx_pnd_1d(ji) = wfx_pnd_1d(ji) + ( rhow * vprdg(ji) * ( 1._wp - rn_fpndrdg )   &        ! fresh water source for ocean
589               !      &                              + rhow * vprft(ji) * ( 1._wp - rn_fpndrft ) ) * r1_rdtice
590               !ENDIF
591
592               ! virtual salt flux to keep salinity constant
593               IF( nn_icesal /= 2 )  THEN
594                  sirdg2(ji)     = sirdg2(ji)     - vsw * ( sss_1d(ji) - s_i_1d(ji) )        ! ridge salinity = s_i
595                  sfx_bri_1d(ji) = sfx_bri_1d(ji) + sss_1d(ji) * vsw * rhoi * r1_rdtice  &  ! put back sss_m into the ocean
596                     &                            - s_i_1d(ji) * vsw * rhoi * r1_rdtice     ! and get  s_i  from the ocean
597               ENDIF
598
599               ! Remove area, volume of new ridge to each category jl1
600               !------------------------------------------------------
601               a_i_2d (ji,jl1) = a_i_2d (ji,jl1) - airdg1    - airft1
602               v_i_2d (ji,jl1) = v_i_2d (ji,jl1) - virdg1    - virft(ji)
603               v_s_2d (ji,jl1) = v_s_2d (ji,jl1) - vsrdg(ji) - vsrft(ji)
604               sv_i_2d(ji,jl1) = sv_i_2d(ji,jl1) - sirdg1    - sirft(ji)
605               oa_i_2d(ji,jl1) = oa_i_2d(ji,jl1) - oirdg1    - oirft1
606               IF ( ln_pnd_H12 ) THEN
607                  a_ip_2d(ji,jl1) = a_ip_2d(ji,jl1) - aprdg1    - aprft1
608                  v_ip_2d(ji,jl1) = v_ip_2d(ji,jl1) - vprdg(ji) - vprft(ji)
609               ENDIF
610            ENDIF
611
612         END DO ! ji
613
614         ! special loop for e_s because of layers jk
615         DO jk = 1, nlay_s
616            DO ji = 1, npti
617               IF( apartf(ji,jl1) > 0._wp .AND. closing_gross(ji) > 0._wp ) THEN
618                  ! Compute ridging /rafting fractions
619                  afrdg = aridge(ji,jl1) * closing_gross(ji) * rdt_ice * z1_ai(ji)
620                  afrft = araft (ji,jl1) * closing_gross(ji) * rdt_ice * z1_ai(ji)
621                  ! Compute ridging /rafting ice and new ridges for es
622                  esrdg(ji,jk) = ze_s_2d (ji,jk,jl1) * afrdg
623                  esrft(ji,jk) = ze_s_2d (ji,jk,jl1) * afrft
624                  ! Put the snow lost by ridging into the ocean
625                  hfx_dyn_1d(ji) = hfx_dyn_1d(ji) + ( - esrdg(ji,jk) * ( 1._wp - rn_fsnwrdg )   &                 ! heat sink for ocean (<0, W.m-2)
626                     &                                - esrft(ji,jk) * ( 1._wp - rn_fsnwrft ) ) * r1_rdtice
627                  !
628                  ! Remove energy of new ridge to each category jl1
629                  !-------------------------------------------------
630                  ze_s_2d(ji,jk,jl1) = ze_s_2d(ji,jk,jl1) * ( 1._wp - afrdg - afrft ) 
631               ENDIF
632            END DO
633         END DO
634                 
635         ! special loop for e_i because of layers jk
636         DO jk = 1, nlay_i
637            DO ji = 1, npti
638               IF( apartf(ji,jl1) > 0._wp .AND. closing_gross(ji) > 0._wp ) THEN
639                  ! Compute ridging /rafting fractions
640                  afrdg = aridge(ji,jl1) * closing_gross(ji) * rdt_ice * z1_ai(ji)
641                  afrft = araft (ji,jl1) * closing_gross(ji) * rdt_ice * z1_ai(ji)
642                  ! Compute ridging ice and new ridges for ei
643                  eirdg(ji,jk) = ze_i_2d (ji,jk,jl1) * afrdg + ersw(ji) * r1_nlay_i
644                  eirft(ji,jk) = ze_i_2d (ji,jk,jl1) * afrft
645                  !
646                  ! Remove energy of new ridge to each category jl1
647                  !-------------------------------------------------
648                  ze_i_2d(ji,jk,jl1) = ze_i_2d(ji,jk,jl1) * ( 1._wp - afrdg - afrft ) 
649               ENDIF
650            END DO
651         END DO
652         
653         ! 3) compute categories in which ice is added (jl2)
654         !--------------------------------------------------
655         itest_rdg(1:npti) = 0
656         itest_rft(1:npti) = 0
657         DO jl2  = 1, jpl 
658            !
659            DO ji = 1, npti
660
661               IF( apartf(ji,jl1) > 0._wp .AND. closing_gross(ji) > 0._wp ) THEN
662
663                  ! Compute the fraction of ridged ice area and volume going to thickness category jl2
664                  IF( hrmin(ji,jl1) <= hi_max(jl2) .AND. hrmax(ji,jl1) > hi_max(jl2-1) ) THEN
665                     hL = MAX( hrmin(ji,jl1), hi_max(jl2-1) )
666                     hR = MIN( hrmax(ji,jl1), hi_max(jl2)   )
667                     farea    = ( hR      - hL      ) / ( hrmax(ji,jl1)                 - hrmin(ji,jl1)                 )
668                     fvol(ji) = ( hR * hR - hL * hL ) / ( hrmax(ji,jl1) * hrmax(ji,jl1) - hrmin(ji,jl1) * hrmin(ji,jl1) )
669                     !
670                     itest_rdg(ji) = 1   ! test for conservation
671                  ELSE
672                     farea    = 0._wp 
673                     fvol(ji) = 0._wp                 
674                  ENDIF
675
676                  ! Compute the fraction of rafted ice area and volume going to thickness category jl2
677                  IF( hraft(ji,jl1) <= hi_max(jl2) .AND. hraft(ji,jl1) >  hi_max(jl2-1) ) THEN
678                     zswitch(ji) = 1._wp
679                     !
680                     itest_rft(ji) = 1   ! test for conservation
681                  ELSE
682                     zswitch(ji) = 0._wp
683                  ENDIF
684                  !
685                  ! Patch to ensure perfect conservation if ice thickness goes mad
686                  ! Sometimes thickness is larger than hi_max(jpl) because of advection scheme (for very small areas)
687                  ! Then ice volume is removed from one category but the ridging/rafting scheme
688                  ! does not know where to move it, leading to a conservation issue. 
689                  IF( itest_rdg(ji) == 0 .AND. jl2 == jpl ) THEN   ;   farea = 1._wp   ;   fvol(ji) = 1._wp   ;   ENDIF
690                  IF( itest_rft(ji) == 0 .AND. jl2 == jpl )      zswitch(ji) = 1._wp
691                  !
692                  ! Add area, volume of new ridge to category jl2
693                  !----------------------------------------------
694                  a_i_2d (ji,jl2) = a_i_2d (ji,jl2) + ( airdg2(ji) * farea    + airft2(ji) * zswitch(ji) )
695                  oa_i_2d(ji,jl2) = oa_i_2d(ji,jl2) + ( oirdg2(ji) * farea    + oirft2(ji) * zswitch(ji) )
696                  v_i_2d (ji,jl2) = v_i_2d (ji,jl2) + ( virdg2(ji) * fvol(ji) + virft (ji) * zswitch(ji) )
697                  sv_i_2d(ji,jl2) = sv_i_2d(ji,jl2) + ( sirdg2(ji) * fvol(ji) + sirft (ji) * zswitch(ji) )
698                  v_s_2d (ji,jl2) = v_s_2d (ji,jl2) + ( vsrdg (ji) * rn_fsnwrdg * fvol(ji)  +  &
699                     &                                  vsrft (ji) * rn_fsnwrft * zswitch(ji) )
700                  IF ( ln_pnd_H12 ) THEN
701                     v_ip_2d (ji,jl2) = v_ip_2d(ji,jl2) + (   vprdg (ji) * rn_fpndrdg * fvol   (ji)   &
702                        &                                   + vprft (ji) * rn_fpndrft * zswitch(ji)   )
703                     a_ip_2d (ji,jl2) = a_ip_2d(ji,jl2) + (   aprdg2(ji) * rn_fpndrdg * farea         & 
704                        &                                   + aprft2(ji) * rn_fpndrft * zswitch(ji)   )
705                  ENDIF
706                 
707               ENDIF
708
709            END DO
710            ! Add snow energy of new ridge to category jl2
711            !---------------------------------------------
712            DO jk = 1, nlay_s
713               DO ji = 1, npti
714                  IF( apartf(ji,jl1) > 0._wp .AND. closing_gross(ji) > 0._wp )   &
715                     &   ze_s_2d(ji,jk,jl2) = ze_s_2d(ji,jk,jl2) + ( esrdg(ji,jk) * rn_fsnwrdg * fvol(ji)  +  &
716                     &                                               esrft(ji,jk) * rn_fsnwrft * zswitch(ji) )
717               END DO
718            END DO
719            ! Add ice energy of new ridge to category jl2
720            !--------------------------------------------
721            DO jk = 1, nlay_i
722               DO ji = 1, npti
723                  IF( apartf(ji,jl1) > 0._wp .AND. closing_gross(ji) > 0._wp )   &
724                     &   ze_i_2d(ji,jk,jl2) = ze_i_2d(ji,jk,jl2) + eirdg(ji,jk) * fvol(ji) + eirft(ji,jk) * zswitch(ji)                 
725               END DO
726            END DO
727            !
728         END DO ! jl2
729         !
730      END DO ! jl1
731      !
732      ! In case ridging/rafting lead to very small negative values (sometimes it happens)
733      WHERE( a_i_2d(1:npti,:) < 0._wp )   a_i_2d(1:npti,:) = 0._wp
734      WHERE( v_i_2d(1:npti,:) < 0._wp )   v_i_2d(1:npti,:) = 0._wp
735      !
736   END SUBROUTINE rdgrft_shift
737
738
739   SUBROUTINE ice_strength
740      !!----------------------------------------------------------------------
741      !!                ***  ROUTINE ice_strength ***
742      !!
743      !! ** Purpose :   computes ice strength used in dynamics routines of ice thickness
744      !!
745      !! ** Method  :   Compute the strength of the ice pack, defined as the energy (J m-2)
746      !!              dissipated per unit area removed from the ice pack under compression,
747      !!              and assumed proportional to the change in potential energy caused
748      !!              by ridging. Note that only Hibler's formulation is stable and that
749      !!              ice strength has to be smoothed
750      !!----------------------------------------------------------------------
751      INTEGER             ::   ji, jj, jl  ! dummy loop indices
752      INTEGER             ::   ismooth     ! smoothing the resistance to deformation
753      INTEGER             ::   itframe     ! number of time steps for the P smoothing
754      REAL(wp)            ::   zp, z1_3    ! local scalars
755      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj) ::   zworka           ! temporary array used here
756      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj) ::   zstrp1, zstrp2   ! strength at previous time steps
757      !!----------------------------------------------------------------------
758      !                              !--------------------------------------------------!
759      IF( ln_str_H79 ) THEN          ! Ice strength => Hibler (1979) method             !
760      !                              !--------------------------------------------------!
761         strength(:,:) = rn_pstar * SUM( v_i(:,:,:), dim=3 ) * EXP( -rn_crhg * ( 1._wp - SUM( a_i(:,:,:), dim=3 ) ) )
762         ismooth = 1
763         !                           !--------------------------------------------------!
764      ELSE                           ! Zero strength                                    !
765         !                           !--------------------------------------------------!
766         strength(:,:) = 0._wp
767         ismooth = 0
768      ENDIF
769      !                              !--------------------------------------------------!
770      SELECT CASE( ismooth )         ! Smoothing ice strength                           !
771      !                              !--------------------------------------------------!
772      CASE( 1 )               !--- Spatial smoothing
773         DO jj = 2, jpjm1
774            DO ji = 2, jpim1
775               IF ( SUM( a_i(ji,jj,:) ) > 0._wp ) THEN
776                  zworka(ji,jj) = ( 4.0 * strength(ji,jj)              &
777                     &                  + strength(ji-1,jj) * tmask(ji-1,jj,1) + strength(ji+1,jj) * tmask(ji+1,jj,1) & 
778                     &                  + strength(ji,jj-1) * tmask(ji,jj-1,1) + strength(ji,jj+1) * tmask(ji,jj+1,1) &
779                     &            ) / ( 4.0 + tmask(ji-1,jj,1) + tmask(ji+1,jj,1) + tmask(ji,jj-1,1) + tmask(ji,jj+1,1) )
780               ELSE
781                  zworka(ji,jj) = 0._wp
782               ENDIF
783            END DO
784         END DO
785         
786         DO jj = 2, jpjm1
787            DO ji = 2, jpim1
788               strength(ji,jj) = zworka(ji,jj)
789            END DO
790         END DO
791         CALL lbc_lnk( strength, 'T', 1. )
792         !
793      CASE( 2 )               !--- Temporal smoothing
794         IF ( kt_ice == nit000 ) THEN
795            zstrp1(:,:) = 0._wp
796            zstrp2(:,:) = 0._wp
797         ENDIF
798         !
799         DO jj = 2, jpjm1
800            DO ji = 2, jpim1
801               IF ( SUM( a_i(ji,jj,:) ) > 0._wp ) THEN
802                  itframe = 1 ! number of time steps for the running mean
803                  IF ( zstrp1(ji,jj) > 0._wp ) itframe = itframe + 1
804                  IF ( zstrp2(ji,jj) > 0._wp ) itframe = itframe + 1
805                  zp = ( strength(ji,jj) + zstrp1(ji,jj) + zstrp2(ji,jj) ) / itframe
806                  zstrp2  (ji,jj) = zstrp1  (ji,jj)
807                  zstrp1  (ji,jj) = strength(ji,jj)
808                  strength(ji,jj) = zp
809               ENDIF
810            END DO
811         END DO
812         CALL lbc_lnk( strength, 'T', 1. )
813         !
814      END SELECT
815      !
816   END SUBROUTINE ice_strength
817
818   
819   SUBROUTINE ice_dyn_1d2d( kn )
820      !!-----------------------------------------------------------------------
821      !!                   ***  ROUTINE ice_dyn_1d2d ***
822      !!                 
823      !! ** Purpose :   move arrays from 1d to 2d and the reverse
824      !!-----------------------------------------------------------------------
825      INTEGER, INTENT(in) ::   kn   ! 1= from 2D to 1D   ;   2= from 1D to 2D
826      !
827      INTEGER ::   jl, jk   ! dummy loop indices
828      !!-----------------------------------------------------------------------
829      !
830      SELECT CASE( kn )
831      !                    !---------------------!
832      CASE( 1 )            !==  from 2D to 1D  ==!
833         !                 !---------------------!
834         ! fields used but not modified
835         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), sss_1d(1:npti), sss_m(:,:) )
836         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), sst_1d(1:npti), sst_m(:,:) )
837         ! the following fields are modified in this routine
838         !!CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), ato_i_1d(1:npti), ato_i(:,:) )
839         !!CALL tab_3d_2d( npti, nptidx(1:npti), a_i_2d(1:npti,1:jpl), a_i(:,:,:) )
840         !!CALL tab_3d_2d( npti, nptidx(1:npti), v_i_2d  (1:npti,1:jpl), v_i  (:,:,:) )
841         CALL tab_3d_2d( npti, nptidx(1:npti), v_s_2d (1:npti,1:jpl), v_s (:,:,:) )
842         CALL tab_3d_2d( npti, nptidx(1:npti), sv_i_2d(1:npti,1:jpl), sv_i(:,:,:) )
843         CALL tab_3d_2d( npti, nptidx(1:npti), oa_i_2d(1:npti,1:jpl), oa_i(:,:,:) )
844         CALL tab_3d_2d( npti, nptidx(1:npti), a_ip_2d(1:npti,1:jpl), a_ip(:,:,:) )
845         CALL tab_3d_2d( npti, nptidx(1:npti), v_ip_2d(1:npti,1:jpl), v_ip(:,:,:) )
846         DO jl = 1, jpl
847            DO jk = 1, nlay_s
848               CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), ze_s_2d(1:npti,jk,jl), e_s(:,:,jk,jl) )
849            END DO
850            DO jk = 1, nlay_i
851               CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), ze_i_2d(1:npti,jk,jl), e_i(:,:,jk,jl) )
852            END DO
853         END DO
854         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), sfx_dyn_1d    (1:npti), sfx_dyn    (:,:) )
855         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), sfx_bri_1d    (1:npti), sfx_bri    (:,:) )
856         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), wfx_dyn_1d    (1:npti), wfx_dyn    (:,:) )
857         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), hfx_dyn_1d    (1:npti), hfx_dyn    (:,:) )
858         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), wfx_snw_dyn_1d(1:npti), wfx_snw_dyn(:,:) )
859         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), wfx_pnd_1d(1:npti), wfx_pnd(:,:) )
860
861         !                 !---------------------!
862      CASE( 2 )            !==  from 1D to 2D  ==!
863         !                 !---------------------!
864         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), ato_i_1d(1:npti), ato_i(:,:) )
865         CALL tab_2d_3d( npti, nptidx(1:npti), a_i_2d (1:npti,1:jpl), a_i (:,:,:) )
866         CALL tab_2d_3d( npti, nptidx(1:npti), v_i_2d (1:npti,1:jpl), v_i (:,:,:) )
867         CALL tab_2d_3d( npti, nptidx(1:npti), v_s_2d (1:npti,1:jpl), v_s (:,:,:) )
868         CALL tab_2d_3d( npti, nptidx(1:npti), sv_i_2d(1:npti,1:jpl), sv_i(:,:,:) )
869         CALL tab_2d_3d( npti, nptidx(1:npti), oa_i_2d(1:npti,1:jpl), oa_i(:,:,:) )
870         CALL tab_2d_3d( npti, nptidx(1:npti), a_ip_2d(1:npti,1:jpl), a_ip(:,:,:) )
871         CALL tab_2d_3d( npti, nptidx(1:npti), v_ip_2d(1:npti,1:jpl), v_ip(:,:,:) )
872         DO jl = 1, jpl
873            DO jk = 1, nlay_s
874               CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), ze_s_2d(1:npti,jk,jl), e_s(:,:,jk,jl) )
875            END DO
876            DO jk = 1, nlay_i
877               CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), ze_i_2d(1:npti,jk,jl), e_i(:,:,jk,jl) )
878            END DO
879         END DO
880         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), sfx_dyn_1d    (1:npti), sfx_dyn    (:,:) )
881         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), sfx_bri_1d    (1:npti), sfx_bri    (:,:) )
882         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), wfx_dyn_1d    (1:npti), wfx_dyn    (:,:) )
883         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), hfx_dyn_1d    (1:npti), hfx_dyn    (:,:) )
884         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), wfx_snw_dyn_1d(1:npti), wfx_snw_dyn(:,:) )
885         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), wfx_pnd_1d(1:npti), wfx_pnd(:,:) )
886         !
887      END SELECT
888      !
889   END SUBROUTINE ice_dyn_1d2d
890   
891
892   SUBROUTINE ice_dyn_rdgrft_init
893      !!-------------------------------------------------------------------
894      !!                  ***  ROUTINE ice_dyn_rdgrft_init ***
895      !!
896      !! ** Purpose :   Physical constants and parameters linked
897      !!                to the mechanical ice redistribution
898      !!
899      !! ** Method  :   Read the namdyn_rdgrft namelist
900      !!                and check the parameters values
901      !!                called at the first timestep (nit000)
902      !!
903      !! ** input   :   Namelist namdyn_rdgrft
904      !!-------------------------------------------------------------------
905      INTEGER :: ios                 ! Local integer output status for namelist read
906      !!
907      NAMELIST/namdyn_rdgrft/ ln_str_H79, rn_pstar, rn_crhg, &
908         &                    rn_csrdg  ,                    &
909         &                    ln_partf_lin, rn_gstar,        &
910         &                    ln_partf_exp, rn_astar,        & 
911         &                    ln_ridging, rn_hstar, rn_porordg, rn_fsnwrdg, rn_fpndrdg,  & 
912         &                    ln_rafting, rn_hraft, rn_craft  , rn_fsnwrft, rn_fpndrft
913      !!-------------------------------------------------------------------
914      !
915      REWIND( numnam_ice_ref )              ! Namelist namicetdme in reference namelist : Ice mechanical ice redistribution
916      READ  ( numnam_ice_ref, namdyn_rdgrft, IOSTAT = ios, ERR = 901)
917901   IF( ios /= 0 )   CALL ctl_nam ( ios , 'namdyn_rdgrft in reference namelist', lwp )
918      REWIND( numnam_ice_cfg )              ! Namelist namdyn_rdgrft in configuration namelist : Ice mechanical ice redistribution
919      READ  ( numnam_ice_cfg, namdyn_rdgrft, IOSTAT = ios, ERR = 902 )
920902   IF( ios >  0 )   CALL ctl_nam ( ios , 'namdyn_rdgrft in configuration namelist', lwp )
921      IF(lwm) WRITE ( numoni, namdyn_rdgrft )
922      !
923      IF (lwp) THEN                          ! control print
924         WRITE(numout,*)
925         WRITE(numout,*) 'ice_dyn_rdgrft_init: ice parameters for ridging/rafting '
926         WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~~~~~~~~'
927         WRITE(numout,*) '   Namelist namdyn_rdgrft:'
928         WRITE(numout,*) '      ice strength parameterization Hibler (1979)              ln_str_H79   = ', ln_str_H79 
929         WRITE(numout,*) '            1st bulk-rheology parameter                        rn_pstar     = ', rn_pstar
930         WRITE(numout,*) '            2nd bulk-rhelogy parameter                         rn_crhg      = ', rn_crhg
931         WRITE(numout,*) '      Fraction of shear energy contributing to ridging         rn_csrdg     = ', rn_csrdg 
932         WRITE(numout,*) '      linear ridging participation function                    ln_partf_lin = ', ln_partf_lin
933         WRITE(numout,*) '            Fraction of ice coverage contributing to ridging   rn_gstar     = ', rn_gstar
934         WRITE(numout,*) '      Exponential ridging participation function               ln_partf_exp = ', ln_partf_exp
935         WRITE(numout,*) '            Equivalent to G* for an exponential function       rn_astar     = ', rn_astar
936         WRITE(numout,*) '      Ridging of ice sheets or not                             ln_ridging   = ', ln_ridging
937         WRITE(numout,*) '            max ridged ice thickness                           rn_hstar     = ', rn_hstar
938         WRITE(numout,*) '            Initial porosity of ridges                         rn_porordg   = ', rn_porordg
939         WRITE(numout,*) '            Fraction of snow volume conserved during ridging   rn_fsnwrdg   = ', rn_fsnwrdg 
940         WRITE(numout,*) '            Fraction of pond volume conserved during ridging   rn_fpndrdg   = ', rn_fpndrdg 
941         WRITE(numout,*) '      Rafting of ice sheets or not                             ln_rafting   = ', ln_rafting
942         WRITE(numout,*) '            Parmeter thickness (threshold between ridge-raft)  rn_hraft     = ', rn_hraft
943         WRITE(numout,*) '            Rafting hyperbolic tangent coefficient             rn_craft     = ', rn_craft 
944         WRITE(numout,*) '            Fraction of snow volume conserved during rafting   rn_fsnwrft   = ', rn_fsnwrft 
945         WRITE(numout,*) '            Fraction of pond volume conserved during rafting   rn_fpndrft   = ', rn_fpndrft 
946      ENDIF
947      !
948      IF ( ( ln_partf_lin .AND. ln_partf_exp ) .OR. ( .NOT.ln_partf_lin .AND. .NOT.ln_partf_exp ) ) THEN
949         CALL ctl_stop( 'ice_dyn_rdgrft_init: choose one and only one participation function (ln_partf_lin or ln_partf_exp)' )
950      ENDIF
951      !                              ! allocate tke arrays
952      IF( ice_dyn_rdgrft_alloc() /= 0 )   CALL ctl_stop( 'STOP', 'ice_dyn_rdgrft_init: unable to allocate arrays' )
953      !
954  END SUBROUTINE ice_dyn_rdgrft_init
955
956#else
957   !!----------------------------------------------------------------------
958   !!   Default option         Empty module           NO SI3 sea-ice model
959   !!----------------------------------------------------------------------
960#endif
961
962   !!======================================================================
963END MODULE icedyn_rdgrft
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.