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ENHANCE-02_ISF_nemo : add UKESM ice sheet coupling method (ticket #2142)

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Line 
1MODULE isfcav
2   !!======================================================================
3   !!                       ***  MODULE  sbcisf  ***
4   !! Surface module :  update surface ocean boundary condition under ice
5   !!                   shelf
6   !!======================================================================
7   !! History :  3.2  !  2011-02  (C.Harris  ) Original code isf cav
8   !!            X.X  !  2006-02  (C. Wang   ) Original code bg03
9   !!            3.4  !  2013-03  (P. Mathiot) Merging + parametrization
10   !!----------------------------------------------------------------------
11
12   !!----------------------------------------------------------------------
13   !!   sbc_isf       : update sbc under ice shelf
14   !!----------------------------------------------------------------------
15   USE oce            ! ocean dynamics and tracers
16   USE isf            !
17   USE isftbl         !
18   USE isfcavmlt
19   USE isfcavgam
20   USE isfdiags
21   USE dom_oce        ! ocean space and time domain
22   USE phycst         ! physical constants
23   USE eosbn2         ! l_useCT
24   !
25   USE in_out_manager ! I/O manager
26   USE iom            ! I/O library
27   USE fldread        ! read input field at current time step
28   USE lbclnk         !
29
30   IMPLICIT NONE
31
32   PRIVATE
33
34   PUBLIC   isf_cav, isf_cav_init ! routine called in isfmlt
35
36   !!----------------------------------------------------------------------
37   !! NEMO/OCE 4.0 , NEMO Consortium (2018)
38   !! $Id: sbcisf.F90 10536 2019-01-16 19:21:09Z mathiot $
39   !! Software governed by the CeCILL license (see ./LICENSE)
40   !!----------------------------------------------------------------------
41CONTAINS
42
43   SUBROUTINE isf_cav( kt, ptsc, pqfwf )
44      !!---------------------------------------------------------------------
45      !!                     ***  ROUTINE sbc_isf_cav  ***
46      !!
47      !! ** Purpose :   handle surface boundary condition under ice shelf
48      !!
49      !! ** Method  : -
50      !!
51      !! ** Action  :   utau, vtau : remain unchanged
52      !!                taum, wndm : remain unchanged
53      !!                qns        : update heat flux below ice shelf
54      !!                emp, emps  : update freshwater flux below ice shelf
55      !!---------------------------------------------------------------------
56      !!-------------------------- OUT --------------------------------------
57      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj)     , INTENT(inout) :: pqfwf
58      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpts), INTENT(inout) :: ptsc
59      !!-------------------------- IN  --------------------------------------
60      INTEGER, INTENT(in) ::   kt   ! ocean time step
61      !!---------------------------------------------------------------------
62      LOGICAL :: lit
63      INTEGER :: nit
64      REAL(wp) :: zerr
65      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj) :: zqlat, zqoce, zqhc, zqh
66      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj) :: zqoce_b
67      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj) :: zgammat, zgammas
68      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj) :: zttbl, zstbl
69      !!---------------------------------------------------------------------
70      !
71      ! compute misfkb_par, rhisf_tbl
72      rhisf_tbl_cav(:,:) = rn_htbl
73      CALL isf_tbl_lvl( ht_n, e3t_n, misfkt_cav, misfkb_cav, rhisf_tbl_cav, rfrac_tbl_cav )
74      !
75      ! compute T/S/U/V for the top boundary layer
76      CALL isf_tbl(tsn(:,:,:,jp_tem),zttbl(:,:),'T', misfkt_cav, misfkb_cav, rhisf_tbl_cav, rfrac_tbl_cav )
77      CALL isf_tbl(tsn(:,:,:,jp_sal),zstbl(:,:),'T', misfkt_cav, misfkb_cav, rhisf_tbl_cav, rfrac_tbl_cav )
78      !
79      ! output T/S/U/V for the top boundary layer
80      CALL iom_put('ttbl_cav',zttbl(:,:))
81      CALL iom_put('stbl'    ,zstbl(:,:))
82      !
83      ! initialisation
84      IF (TRIM(cn_gammablk) == 'HJ99' ) zqoce_b (:,:) = ptsc(:,:,jp_tem) * rau0_rcp ! last time step total heat fluxes (to speed up convergence)
85      !
86      ! compute ice shelf melting
87      nit = 1 ; lit = .TRUE.
88      DO WHILE ( lit )    ! maybe just a constant number of iteration as in blk_core is fine
89         !
90         ! compute gammat every where (2d)
91         ! useless if melt specified
92         IF ( TRIM(cn_isfcav_mlt) .NE. 'spe' ) THEN
93            CALL isfcav_gammats( zttbl, zstbl, zqoce  , pqfwf,  &
94               &                               zgammat, zgammas )
95         END IF
96         !   
97         ! compute tfrz, latent heat and melt (2d)
98         CALL isfcav_mlt(kt, zgammat, zgammas, zttbl, zstbl, &
99            &                         zqhc   , zqoce, pqfwf  )
100         !
101         ! define if we need to iterate (nn_gammablk 0/1 do not need iteration)
102         SELECT CASE ( cn_gammablk )
103         CASE ( 'spe','ad15' )
104            ! no convergence needed
105            lit = .FALSE.
106         CASE ( 'hj99' )
107            ! compute error between 2 iterations
108            zerr = MAXVAL(ABS(zqoce(:,:) - zqoce_b(:,:)))
109            !
110            ! define if iteration needed
111            IF (nit >= 100) THEN              ! too much iteration
112               CALL ctl_stop( 'STOP', 'isf_cav: HJ99 gamma formulation had too many iterations ...' )
113            ELSE IF ( zerr <= 0.01_wp ) THEN  ! convergence is achieve
114               lit = .FALSE.
115            ELSE                              ! converge is not yet achieve
116               nit = nit + 1
117               zqoce_b(:,:) = zqoce(:,:)
118            END IF
119         END SELECT
120
121      END DO
122      !
123      ! compute heat and water flux  (change signe directly in the melt subroutine)
124      pqfwf(:,:) = pqfwf(:,:) * mskisf_cav(:,:)
125      zqoce(:,:) = zqoce(:,:) * mskisf_cav(:,:)
126      zqhc (:,:) = zqhc(:,:)  * mskisf_cav(:,:)
127      !
128      ! compute heat content flux
129      zqlat(:,:) = - pqfwf(:,:) * rLfusisf    ! 2d latent heat flux (W/m2) ( > 0 out )
130      !
131      ! total heat flux ( >0 out )
132      zqh(:,:) = ( zqhc (:,:) + zqoce(:,:) )
133      !
134      ! lbclnk on melt
135      CALL lbc_lnk_multi( 'isfmlt', zqh, 'T', 1., pqfwf, 'T', 1.)
136      !
137      ! output fluxes
138      CALL isf_diags_flx( misfkt_cav, misfkb_cav, rhisf_tbl_cav, rfrac_tbl_cav, 'cav', pqfwf, zqoce, zqlat, zqhc)
139      !
140      ! set temperature content
141      ptsc(:,:,jp_tem) = - zqh(:,:) * r1_rau0_rcp
142      !
143   END SUBROUTINE isf_cav
144
145   SUBROUTINE isf_cav_init
146      !!---------------------------------------------------------------------
147      !!                  ***  ROUTINE isf_diags_2dto3d ***
148      !!
149      !! ** Purpose :
150      !!
151      !!----------------------------------------------------------------------
152      INTEGER :: ierr
153      !!---------------------------------------------------------------------
154
155      ! allocation isfcav gamtisf, gamsisf,
156      CALL isf_alloc_cav()
157      !
158      ! cav
159      misfkt_cav(:,:)     = mikt(:,:) ; misfkb_cav(:,:)       = 1
160      rhisf_tbl_cav(:,:)  = 0.0_wp    ; rfrac_tbl_cav(:,:)    = 0.0_wp
161      !
162      SELECT CASE ( TRIM(cn_isfcav_mlt) )
163      CASE( 'spe' )
164
165         ALLOCATE( sf_isfcav_fwf(1), STAT=ierr )
166         ALLOCATE( sf_isfcav_fwf(1)%fnow(jpi,jpj,1), sf_isfcav_fwf(1)%fdta(jpi,jpj,1,2) )
167         CALL fld_fill( sf_isfcav_fwf, (/ sn_isfcav_fwf /), cn_isfdir, 'isf_cav_init', 'read fresh water flux isf data', 'namisf' )
168
169         IF(lwp) WRITE(numout,*)
170         IF(lwp) WRITE(numout,*) '  ==>> The ice shelf melt inside the cavity is read from forcing files'
171
172      CASE( '2eq' )
173         IF(lwp) WRITE(numout,*)
174         IF(lwp) WRITE(numout,*) '  ==>> The original ISOMIP melt formulation is used to compute melt under the ice shelves'
175
176      CASE( '3eq' )
177         ! coeficient for linearisation of potential tfreez
178         ! Crude approximation for pressure (but commonly used)
179         IF ( l_useCT ) THEN   ! linearisation from Jourdain et al. (2017)
180            risf_lamb1 =-0.0564_wp
181            risf_lamb2 = 0.0773_wp
182            risf_lamb3 =-7.8633e-8 * grav * rau0
183         ELSE                  ! linearisation from table 4 (Asay-Davis et al., 2015)
184            risf_lamb1 =-0.0573_wp
185            risf_lamb2 = 0.0832_wp
186            risf_lamb3 =-7.5300e-8 * grav * rau0
187         ENDIF
188
189         IF(lwp) WRITE(numout,*)
190         IF(lwp) WRITE(numout,*) '  ==>> The 3 equations melt formulation is used to compute melt under the ice shelves'
191
192      CASE DEFAULT
193         CALL ctl_stop(' cn_isfcav_mlt method unknown (spe, 2eq, 3eq), check namelist')
194      END SELECT
195      !
196   END SUBROUTINE isf_cav_init
197
198END MODULE isfcav
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.