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.
sbcblk.F90 in NEMO/branches/2019/dev_r11943_MERGE_2019/src/OCE/SBC – NEMO

source: NEMO/branches/2019/dev_r11943_MERGE_2019/src/OCE/SBC/sbcblk.F90 @ 12193

Last change on this file since 12193 was 12193, checked in by davestorkey, 4 years ago

2019/dev_r11943_MERGE_2019: Merge in dev_r12072_TOP-01_ENHANCE-11_cethe

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 80.2 KB
Line 
1MODULE sbcblk
2   !!======================================================================
3   !!                       ***  MODULE  sbcblk  ***
4   !! Ocean forcing:  momentum, heat and freshwater flux formulation
5   !!                         Aerodynamic Bulk Formulas
6   !!                        SUCCESSOR OF "sbcblk_core"
7   !!=====================================================================
8   !! History :  1.0  !  2004-08  (U. Schweckendiek)  Original CORE code
9   !!            2.0  !  2005-04  (L. Brodeau, A.M. Treguier)  improved CORE bulk and its user interface
10   !!            3.0  !  2006-06  (G. Madec)  sbc rewritting
11   !!             -   !  2006-12  (L. Brodeau)  Original code for turb_core
12   !!            3.2  !  2009-04  (B. Lemaire)  Introduce iom_put
13   !!            3.3  !  2010-10  (S. Masson)  add diurnal cycle
14   !!            3.4  !  2011-11  (C. Harris)  Fill arrays required by CICE
15   !!            3.7  !  2014-06  (L. Brodeau)  simplification and optimization of CORE bulk
16   !!            4.0  !  2016-06  (L. Brodeau)  sbcblk_core becomes sbcblk and is not restricted to the CORE algorithm anymore
17   !!                 !                        ==> based on AeroBulk (https://github.com/brodeau/aerobulk/)
18   !!            4.0  !  2016-10  (G. Madec)  introduce a sbc_blk_init routine
19   !!            4.0  !  2016-10  (M. Vancoppenolle)  Introduce conduction flux emulator (M. Vancoppenolle)
20   !!            4.0  !  2019-03  (F. Lemarié & G. Samson)  add ABL compatibility (ln_abl=TRUE)
21   !!----------------------------------------------------------------------
22
23   !!----------------------------------------------------------------------
24   !!   sbc_blk_init  : initialisation of the chosen bulk formulation as ocean surface boundary condition
25   !!   sbc_blk       : bulk formulation as ocean surface boundary condition
26   !!   blk_oce_1     : computes pieces of momentum, heat and freshwater fluxes over ocean for ABL model  (ln_abl=TRUE)
27   !!   blk_oce_2     : finalizes momentum, heat and freshwater fluxes computation over ocean after the ABL step  (ln_abl=TRUE)
28   !!             sea-ice case only :
29   !!   blk_ice_1   : provide the air-ice stress
30   !!   blk_ice_2   : provide the heat and mass fluxes at air-ice interface
31   !!   blk_ice_qcn   : provide ice surface temperature and snow/ice conduction flux (emulating conduction flux)
32   !!   Cdn10_Lupkes2012 : Lupkes et al. (2012) air-ice drag
33   !!   Cdn10_Lupkes2015 : Lupkes et al. (2015) air-ice drag
34   !!----------------------------------------------------------------------
35   USE oce            ! ocean dynamics and tracers
36   USE dom_oce        ! ocean space and time domain
37   USE phycst         ! physical constants
38   USE fldread        ! read input fields
39   USE sbc_oce        ! Surface boundary condition: ocean fields
40   USE cyclone        ! Cyclone 10m wind form trac of cyclone centres
41   USE sbcdcy         ! surface boundary condition: diurnal cycle
42   USE sbcwave , ONLY :   cdn_wave ! wave module
43   USE sbc_ice        ! Surface boundary condition: ice fields
44   USE lib_fortran    ! to use key_nosignedzero
45#if defined key_si3
46   USE ice     , ONLY :   jpl, a_i_b, at_i_b, rn_cnd_s, hfx_err_dif
47   USE icethd_dh      ! for CALL ice_thd_snwblow
48#endif
49   USE sbcblk_algo_ncar     ! => turb_ncar     : NCAR - CORE (Large & Yeager, 2009)
50   USE sbcblk_algo_coare3p0 ! => turb_coare3p0 : COAREv3.0 (Fairall et al. 2003)
51   USE sbcblk_algo_coare3p6 ! => turb_coare3p6 : COAREv3.6 (Fairall et al. 2018 + Edson et al. 2013)
52   USE sbcblk_algo_ecmwf    ! => turb_ecmwf    : ECMWF (IFS cycle 45r1)
53   !
54   USE iom            ! I/O manager library
55   USE in_out_manager ! I/O manager
56   USE lib_mpp        ! distribued memory computing library
57   USE lbclnk         ! ocean lateral boundary conditions (or mpp link)
58   USE prtctl         ! Print control
59
60   USE sbcblk_phy     ! a catalog of functions for physical/meteorological parameters in the marine boundary layer, rho_air, q_sat, etc...
61
62
63   IMPLICIT NONE
64   PRIVATE
65
66   PUBLIC   sbc_blk_init  ! called in sbcmod
67   PUBLIC   sbc_blk       ! called in sbcmod
68   PUBLIC   blk_oce_1     ! called in sbcabl
69   PUBLIC   blk_oce_2     ! called in sbcabl
70#if defined key_si3
71   PUBLIC   blk_ice_1     ! routine called in icesbc
72   PUBLIC   blk_ice_2     ! routine called in icesbc
73   PUBLIC   blk_ice_qcn   ! routine called in icesbc
74#endif
75
76   INTEGER , PUBLIC            ::   jpfld         ! maximum number of files to read
77   INTEGER , PUBLIC, PARAMETER ::   jp_wndi = 1   ! index of 10m wind velocity (i-component) (m/s)    at T-point
78   INTEGER , PUBLIC, PARAMETER ::   jp_wndj = 2   ! index of 10m wind velocity (j-component) (m/s)    at T-point
79   INTEGER , PUBLIC, PARAMETER ::   jp_tair = 3   ! index of 10m air temperature             (Kelvin)
80   INTEGER , PUBLIC, PARAMETER ::   jp_humi = 4   ! index of specific humidity               ( % )
81   INTEGER , PUBLIC, PARAMETER ::   jp_qsr  = 5   ! index of solar heat                      (W/m2)
82   INTEGER , PUBLIC, PARAMETER ::   jp_qlw  = 6   ! index of Long wave                       (W/m2)
83   INTEGER , PUBLIC, PARAMETER ::   jp_prec = 7   ! index of total precipitation (rain+snow) (Kg/m2/s)
84   INTEGER , PUBLIC, PARAMETER ::   jp_snow = 8   ! index of snow (solid prcipitation)       (kg/m2/s)
85   INTEGER , PUBLIC, PARAMETER ::   jp_slp  = 9   ! index of sea level pressure              (Pa)
86   INTEGER , PUBLIC, PARAMETER ::   jp_hpgi =10   ! index of ABL geostrophic wind or hpg (i-component) (m/s) at T-point
87   INTEGER , PUBLIC, PARAMETER ::   jp_hpgj =11   ! index of ABL geostrophic wind or hpg (j-component) (m/s) at T-point
88
89   TYPE(FLD), PUBLIC, ALLOCATABLE, DIMENSION(:) ::   sf   ! structure of input atmospheric fields (file informations, fields read)
90
91   !                           !!* Namelist namsbc_blk : bulk parameters
92   LOGICAL  ::   ln_NCAR        ! "NCAR"      algorithm   (Large and Yeager 2008)
93   LOGICAL  ::   ln_COARE_3p0   ! "COARE 3.0" algorithm   (Fairall et al. 2003)
94   LOGICAL  ::   ln_COARE_3p6   ! "COARE 3.6" algorithm   (Edson et al. 2013)
95   LOGICAL  ::   ln_ECMWF       ! "ECMWF"     algorithm   (IFS cycle 45r1)
96   !
97   LOGICAL  ::   ln_Cd_L12      ! ice-atm drag = F( ice concentration )                        (Lupkes et al. JGR2012)
98   LOGICAL  ::   ln_Cd_L15      ! ice-atm drag = F( ice concentration, atmospheric stability ) (Lupkes et al. JGR2015)
99   !
100   REAL(wp)         ::   rn_pfac   ! multiplication factor for precipitation
101   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_efac   ! multiplication factor for evaporation
102   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_vfac   ! multiplication factor for ice/ocean velocity in the calculation of wind stress
103   REAL(wp)         ::   rn_zqt    ! z(q,t) : height of humidity and temperature measurements
104   REAL(wp)         ::   rn_zu     ! z(u)   : height of wind measurements
105   !
106   REAL(wp), ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:) ::   Cd_ice , Ch_ice , Ce_ice   ! transfert coefficients over ice
107   REAL(wp), ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:) ::   Cdn_oce, Chn_oce, Cen_oce  ! neutral coeffs over ocean (L15 bulk scheme)
108   REAL(wp), ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:) ::   t_zu, q_zu                 ! air temp. and spec. hum. at wind speed height (L15 bulk scheme)
109
110   LOGICAL  ::   ln_skin_cs     ! use the cool-skin (only available in ECMWF and COARE algorithms) !LB
111   LOGICAL  ::   ln_skin_wl     ! use the warm-layer parameterization (only available in ECMWF and COARE algorithms) !LB
112   LOGICAL  ::   ln_humi_sph    ! humidity read in files ("sn_humi") is specific humidity [kg/kg] if .true. !LB
113   LOGICAL  ::   ln_humi_dpt    ! humidity read in files ("sn_humi") is dew-point temperature [K] if .true. !LB
114   LOGICAL  ::   ln_humi_rlh    ! humidity read in files ("sn_humi") is relative humidity     [%] if .true. !LB
115   !
116   INTEGER  ::   nhumi          ! choice of the bulk algorithm
117   !                            ! associated indices:
118   INTEGER, PARAMETER :: np_humi_sph = 1
119   INTEGER, PARAMETER :: np_humi_dpt = 2
120   INTEGER, PARAMETER :: np_humi_rlh = 3
121
122   INTEGER  ::   nblk           ! choice of the bulk algorithm
123   !                            ! associated indices:
124   INTEGER, PARAMETER ::   np_NCAR      = 1   ! "NCAR" algorithm        (Large and Yeager 2008)
125   INTEGER, PARAMETER ::   np_COARE_3p0 = 2   ! "COARE 3.0" algorithm   (Fairall et al. 2003)
126   INTEGER, PARAMETER ::   np_COARE_3p6 = 3   ! "COARE 3.6" algorithm   (Edson et al. 2013)
127   INTEGER, PARAMETER ::   np_ECMWF     = 4   ! "ECMWF" algorithm       (IFS cycle 45r1)
128
129   !! * Substitutions
130#  include "vectopt_loop_substitute.h90"
131   !!----------------------------------------------------------------------
132   !! NEMO/OCE 4.0 , NEMO Consortium (2018)
133   !! $Id$
134   !! Software governed by the CeCILL license (see ./LICENSE)
135   !!----------------------------------------------------------------------
136CONTAINS
137
138   INTEGER FUNCTION sbc_blk_alloc()
139      !!-------------------------------------------------------------------
140      !!             ***  ROUTINE sbc_blk_alloc ***
141      !!-------------------------------------------------------------------
142      ALLOCATE( t_zu(jpi,jpj)   , q_zu(jpi,jpj)   ,                                      &
143         &      Cdn_oce(jpi,jpj), Chn_oce(jpi,jpj), Cen_oce(jpi,jpj),                    &
144         &      Cd_ice (jpi,jpj), Ch_ice (jpi,jpj), Ce_ice (jpi,jpj), STAT=sbc_blk_alloc )
145      !
146      CALL mpp_sum ( 'sbcblk', sbc_blk_alloc )
147      IF( sbc_blk_alloc /= 0 )   CALL ctl_stop( 'STOP', 'sbc_blk_alloc: failed to allocate arrays' )
148   END FUNCTION sbc_blk_alloc
149
150
151   SUBROUTINE sbc_blk_init
152      !!---------------------------------------------------------------------
153      !!                    ***  ROUTINE sbc_blk_init  ***
154      !!
155      !! ** Purpose :   choose and initialize a bulk formulae formulation
156      !!
157      !! ** Method  :
158      !!
159      !!----------------------------------------------------------------------
160      INTEGER  ::   jfpr                  ! dummy loop indice and argument
161      INTEGER  ::   ios, ierror, ioptio   ! Local integer
162      !!
163      CHARACTER(len=100)            ::   cn_dir                ! Root directory for location of atmospheric forcing files
164      TYPE(FLD_N), ALLOCATABLE, DIMENSION(:) ::   slf_i        ! array of namelist informations on the fields to read
165      TYPE(FLD_N) ::   sn_wndi, sn_wndj, sn_humi, sn_qsr       ! informations about the fields to be read
166      TYPE(FLD_N) ::   sn_qlw , sn_tair, sn_prec, sn_snow      !       "                        "
167      TYPE(FLD_N) ::   sn_slp , sn_hpgi, sn_hpgj               !       "                        "
168      NAMELIST/namsbc_blk/ sn_wndi, sn_wndj, sn_humi, sn_qsr, sn_qlw ,                &   ! input fields
169         &                 sn_tair, sn_prec, sn_snow, sn_slp, sn_hpgi, sn_hpgj,       &
170         &                 ln_NCAR, ln_COARE_3p0, ln_COARE_3p6, ln_ECMWF,             &   ! bulk algorithm
171         &                 cn_dir , rn_zqt, rn_zu,                                    &
172         &                 rn_pfac, rn_efac, rn_vfac, ln_Cd_L12, ln_Cd_L15,           &
173         &                 ln_skin_cs, ln_skin_wl, ln_humi_sph, ln_humi_dpt, ln_humi_rlh  ! cool-skin / warm-layer !LB
174      !!---------------------------------------------------------------------
175      !
176      !                                      ! allocate sbc_blk_core array
177      IF( sbc_blk_alloc() /= 0 )   CALL ctl_stop( 'STOP', 'sbc_blk : unable to allocate standard arrays' )
178      !
179      !                             !** read bulk namelist
180      READ  ( numnam_ref, namsbc_blk, IOSTAT = ios, ERR = 901)
181901   IF( ios /= 0 )   CALL ctl_nam ( ios , 'namsbc_blk in reference namelist' )
182      !
183      READ  ( numnam_cfg, namsbc_blk, IOSTAT = ios, ERR = 902 )
184902   IF( ios >  0 )   CALL ctl_nam ( ios , 'namsbc_blk in configuration namelist' )
185      !
186      IF(lwm) WRITE( numond, namsbc_blk )
187      !
188      !                             !** initialization of the chosen bulk formulae (+ check)
189      !                                   !* select the bulk chosen in the namelist and check the choice
190      ioptio = 0
191      IF( ln_NCAR      ) THEN
192         nblk =  np_NCAR        ;   ioptio = ioptio + 1
193      ENDIF
194      IF( ln_COARE_3p0 ) THEN
195         nblk =  np_COARE_3p0   ;   ioptio = ioptio + 1
196      ENDIF
197      IF( ln_COARE_3p6 ) THEN
198         nblk =  np_COARE_3p6   ;   ioptio = ioptio + 1
199      ENDIF
200      IF( ln_ECMWF     ) THEN
201         nblk =  np_ECMWF       ;   ioptio = ioptio + 1
202      ENDIF
203      IF( ioptio /= 1 )   CALL ctl_stop( 'sbc_blk_init: Choose one and only one bulk algorithm' )
204
205      !                             !** initialization of the cool-skin / warm-layer parametrization
206      IF( ln_skin_cs .OR. ln_skin_wl ) THEN
207         !! Some namelist sanity tests:
208         IF( ln_NCAR )      &
209            & CALL ctl_stop( 'sbc_blk_init: Cool-skin/warm-layer param. not compatible with NCAR algorithm' )
210         IF( nn_fsbc /= 1 ) &
211            & CALL ctl_stop( 'sbc_blk_init: Please set "nn_fsbc" to 1 when using cool-skin/warm-layer param.')
212      END IF
213
214      IF( ln_skin_wl ) THEN
215         !! Check if the frequency of downwelling solar flux input makes sense and if ln_dm2dc=T if it is daily!
216         IF( (sn_qsr%freqh  < 0.).OR.(sn_qsr%freqh  > 24.) ) &
217            & CALL ctl_stop( 'sbc_blk_init: Warm-layer param. (ln_skin_wl) not compatible with freq. of solar flux > daily' )
218         IF( (sn_qsr%freqh == 24.).AND.(.NOT. ln_dm2dc) ) &
219            & CALL ctl_stop( 'sbc_blk_init: Please set ln_dm2dc=T for warm-layer param. (ln_skin_wl) to work properly' )
220      END IF
221
222      ioptio = 0
223      IF( ln_humi_sph ) THEN
224         nhumi =  np_humi_sph    ;   ioptio = ioptio + 1
225      ENDIF
226      IF( ln_humi_dpt ) THEN
227         nhumi =  np_humi_dpt    ;   ioptio = ioptio + 1
228      ENDIF
229      IF( ln_humi_rlh ) THEN
230         nhumi =  np_humi_rlh    ;   ioptio = ioptio + 1
231      ENDIF
232      IF( ioptio /= 1 )   CALL ctl_stop( 'sbc_blk_init: Choose one and only one type of air humidity' )
233      !
234      IF( ln_dm2dc ) THEN                 !* check: diurnal cycle on Qsr
235         IF( sn_qsr%freqh /= 24. )   CALL ctl_stop( 'sbc_blk_init: ln_dm2dc=T only with daily short-wave input' )
236         IF( sn_qsr%ln_tint ) THEN
237            CALL ctl_warn( 'sbc_blk_init: ln_dm2dc=T daily qsr time interpolation done by sbcdcy module',   &
238               &           '              ==> We force time interpolation = .false. for qsr' )
239            sn_qsr%ln_tint = .false.
240         ENDIF
241      ENDIF
242      !                                   !* set the bulk structure
243      !                                      !- store namelist information in an array
244      IF( ln_blk ) jpfld = 9
245      IF( ln_abl ) jpfld = 11
246      ALLOCATE( slf_i(jpfld) )
247      !
248      slf_i(jp_wndi) = sn_wndi   ;   slf_i(jp_wndj) = sn_wndj
249      slf_i(jp_qsr ) = sn_qsr    ;   slf_i(jp_qlw ) = sn_qlw
250      slf_i(jp_tair) = sn_tair   ;   slf_i(jp_humi) = sn_humi
251      slf_i(jp_prec) = sn_prec   ;   slf_i(jp_snow) = sn_snow
252      slf_i(jp_slp ) = sn_slp
253      IF( ln_abl ) THEN
254         slf_i(jp_hpgi) = sn_hpgi   ;   slf_i(jp_hpgj) = sn_hpgj
255      END IF
256      !
257      !                                      !- allocate the bulk structure
258      ALLOCATE( sf(jpfld), STAT=ierror )
259      IF( ierror > 0 )   CALL ctl_stop( 'STOP', 'sbc_blk_init: unable to allocate sf structure' )
260      !
261      DO jfpr= 1, jpfld
262         !
263         IF( TRIM(sf(jfpr)%clrootname) == 'NOT USED' ) THEN    !--  not used field  --!   (only now allocated and set to zero)
264            ALLOCATE( sf(jfpr)%fnow(jpi,jpj,1) )
265            sf(jfpr)%fnow(:,:,1) = 0._wp
266         ELSE                                                  !-- used field  --!
267            IF(   ln_abl    .AND.                                                      &
268               &    ( jfpr == jp_wndi .OR. jfpr == jp_wndj .OR. jfpr == jp_humi .OR.   &
269               &      jfpr == jp_hpgi .OR. jfpr == jp_hpgj .OR. jfpr == jp_tair     )  ) THEN   ! ABL: some fields are 3D input
270               ALLOCATE( sf(jfpr)%fnow(jpi,jpj,jpka) )
271               IF( slf_i(jfpr)%ln_tint )   ALLOCATE( sf(jfpr)%fdta(jpi,jpj,jpka,2) )
272            ELSE                                                                                ! others or Bulk fields are 2D fiels
273               ALLOCATE( sf(jfpr)%fnow(jpi,jpj,1) )
274               IF( slf_i(jfpr)%ln_tint )   ALLOCATE( sf(jfpr)%fdta(jpi,jpj,1,2) )
275            ENDIF
276            !
277            IF( slf_i(jfpr)%freqh > 0. .AND. MOD( NINT(3600. * slf_i(jfpr)%freqh), nn_fsbc * NINT(rdt) ) /= 0 )   &
278               &  CALL ctl_warn( 'sbc_blk_init: sbcmod timestep rdt*nn_fsbc is NOT a submultiple of atmospheric forcing frequency.',   &
279               &                 '               This is not ideal. You should consider changing either rdt or nn_fsbc value...' )
280         ENDIF
281      END DO
282      !                                      !- fill the bulk structure with namelist informations
283      CALL fld_fill( sf, slf_i, cn_dir, 'sbc_blk_init', 'surface boundary condition -- bulk formulae', 'namsbc_blk' )
284      !
285      IF( ln_wave ) THEN
286         !Activated wave module but neither drag nor stokes drift activated
287         IF( .NOT.(ln_cdgw .OR. ln_sdw .OR. ln_tauwoc .OR. ln_stcor ) )   THEN
288            CALL ctl_stop( 'STOP',  'Ask for wave coupling but ln_cdgw=F, ln_sdw=F, ln_tauwoc=F, ln_stcor=F' )
289            !drag coefficient read from wave model definable only with mfs bulk formulae and core
290         ELSEIF(ln_cdgw .AND. .NOT. ln_NCAR )       THEN
291            CALL ctl_stop( 'drag coefficient read from wave model definable only with NCAR and CORE bulk formulae')
292         ELSEIF(ln_stcor .AND. .NOT. ln_sdw)                             THEN
293            CALL ctl_stop( 'Stokes-Coriolis term calculated only if activated Stokes Drift ln_sdw=T')
294         ENDIF
295      ELSE
296         IF( ln_cdgw .OR. ln_sdw .OR. ln_tauwoc .OR. ln_stcor )                &
297            &   CALL ctl_stop( 'Not Activated Wave Module (ln_wave=F) but asked coupling ',    &
298            &                  'with drag coefficient (ln_cdgw =T) '  ,                        &
299            &                  'or Stokes Drift (ln_sdw=T) ' ,                                 &
300            &                  'or ocean stress modification due to waves (ln_tauwoc=T) ',      &
301            &                  'or Stokes-Coriolis term (ln_stcori=T)'  )
302      ENDIF
303      !
304      IF( ln_abl ) THEN       ! ABL: read 3D fields for wind, temperature, humidity and pressure gradient
305         rn_zqt = ght_abl(2)          ! set the bulk altitude to ABL first level
306         rn_zu  = ght_abl(2)
307         IF(lwp) WRITE(numout,*)
308         IF(lwp) WRITE(numout,*) '   ABL formulation: overwrite rn_zqt & rn_zu with ABL first level altitude'
309      ENDIF
310      !
311      ! set transfer coefficients to default sea-ice values
312      Cd_ice(:,:) = rCd_ice
313      Ch_ice(:,:) = rCd_ice
314      Ce_ice(:,:) = rCd_ice
315      !
316      IF(lwp) THEN                     !** Control print
317         !
318         WRITE(numout,*)                  !* namelist
319         WRITE(numout,*) '   Namelist namsbc_blk (other than data information):'
320         WRITE(numout,*) '      "NCAR"      algorithm   (Large and Yeager 2008)     ln_NCAR      = ', ln_NCAR
321         WRITE(numout,*) '      "COARE 3.0" algorithm   (Fairall et al. 2003)       ln_COARE_3p0 = ', ln_COARE_3p0
322         WRITE(numout,*) '      "COARE 3.6" algorithm (Fairall 2018 + Edson al 2013)ln_COARE_3p6 = ', ln_COARE_3p6
323         WRITE(numout,*) '      "ECMWF"     algorithm   (IFS cycle 45r1)            ln_ECMWF     = ', ln_ECMWF
324         WRITE(numout,*) '      Air temperature and humidity reference height (m)   rn_zqt       = ', rn_zqt
325         WRITE(numout,*) '      Wind vector reference height (m)                    rn_zu        = ', rn_zu
326         WRITE(numout,*) '      factor applied on precipitation (total & snow)      rn_pfac      = ', rn_pfac
327         WRITE(numout,*) '      factor applied on evaporation                       rn_efac      = ', rn_efac
328         WRITE(numout,*) '      factor applied on ocean/ice velocity                rn_vfac      = ', rn_vfac
329         WRITE(numout,*) '         (form absolute (=0) to relative winds(=1))'
330         WRITE(numout,*) '      use ice-atm drag from Lupkes2012                    ln_Cd_L12    = ', ln_Cd_L12
331         WRITE(numout,*) '      use ice-atm drag from Lupkes2015                    ln_Cd_L15    = ', ln_Cd_L15
332         !
333         WRITE(numout,*)
334         SELECT CASE( nblk )              !* Print the choice of bulk algorithm
335         CASE( np_NCAR      )   ;   WRITE(numout,*) '   ==>>>   "NCAR" algorithm        (Large and Yeager 2008)'
336         CASE( np_COARE_3p0 )   ;   WRITE(numout,*) '   ==>>>   "COARE 3.0" algorithm   (Fairall et al. 2003)'
337         CASE( np_COARE_3p6 )   ;   WRITE(numout,*) '   ==>>>   "COARE 3.6" algorithm (Fairall 2018+Edson et al. 2013)'
338         CASE( np_ECMWF     )   ;   WRITE(numout,*) '   ==>>>   "ECMWF" algorithm       (IFS cycle 45r1)'
339         END SELECT
340         !
341         WRITE(numout,*)
342         WRITE(numout,*) '      use cool-skin  parameterization (SSST)  ln_skin_cs  = ', ln_skin_cs
343         WRITE(numout,*) '      use warm-layer parameterization (SSST)  ln_skin_wl  = ', ln_skin_wl
344         !
345         WRITE(numout,*)
346         SELECT CASE( nhumi )              !* Print the choice of air humidity
347         CASE( np_humi_sph )   ;   WRITE(numout,*) '   ==>>>   air humidity is SPECIFIC HUMIDITY     [kg/kg]'
348         CASE( np_humi_dpt )   ;   WRITE(numout,*) '   ==>>>   air humidity is DEW-POINT TEMPERATURE [K]'
349         CASE( np_humi_rlh )   ;   WRITE(numout,*) '   ==>>>   air humidity is RELATIVE HUMIDITY     [%]'
350         END SELECT
351         !
352      ENDIF
353      !
354   END SUBROUTINE sbc_blk_init
355
356
357   SUBROUTINE sbc_blk( kt )
358      !!---------------------------------------------------------------------
359      !!                    ***  ROUTINE sbc_blk  ***
360      !!
361      !! ** Purpose :   provide at each time step the surface ocean fluxes
362      !!              (momentum, heat, freshwater and runoff)
363      !!
364      !! ** Method  :
365      !!              (1) READ each fluxes in NetCDF files:
366      !!      the wind velocity (i-component) at z=rn_zu  (m/s) at T-point
367      !!      the wind velocity (j-component) at z=rn_zu  (m/s) at T-point
368      !!      the specific humidity           at z=rn_zqt (kg/kg)
369      !!      the air temperature             at z=rn_zqt (Kelvin)
370      !!      the solar heat                              (W/m2)
371      !!      the Long wave                               (W/m2)
372      !!      the total precipitation (rain+snow)         (Kg/m2/s)
373      !!      the snow (solid precipitation)              (kg/m2/s)
374      !!      ABL dynamical forcing (i/j-components of either hpg or geostrophic winds)
375      !!              (2) CALL blk_oce_1 and blk_oce_2
376      !!
377      !!      C A U T I O N : never mask the surface stress fields
378      !!                      the stress is assumed to be in the (i,j) mesh referential
379      !!
380      !! ** Action  :   defined at each time-step at the air-sea interface
381      !!              - utau, vtau  i- and j-component of the wind stress
382      !!              - taum        wind stress module at T-point
383      !!              - wndm        wind speed  module at T-point over free ocean or leads in presence of sea-ice
384      !!              - qns, qsr    non-solar and solar heat fluxes
385      !!              - emp         upward mass flux (evapo. - precip.)
386      !!              - sfx         salt flux due to freezing/melting (non-zero only if ice is present)
387      !!
388      !! ** References :   Large & Yeager, 2004 / Large & Yeager, 2008
389      !!                   Brodeau et al. Ocean Modelling 2010
390      !!----------------------------------------------------------------------
391      INTEGER, INTENT(in) ::   kt   ! ocean time step
392      !!----------------------------------------------------------------------
393      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj) ::   zssq, zcd_du, zsen, zevp
394      REAL(wp) :: ztmp
395      !!----------------------------------------------------------------------
396      !
397      CALL fld_read( kt, nn_fsbc, sf )             ! input fields provided at the current time-step
398
399      ! Sanity/consistence test on humidity at first time step to detect potential screw-up:
400      IF( kt == nit000 ) THEN
401         WRITE(numout,*) ''
402#if defined key_agrif
403         WRITE(numout,*) ' === AGRIF => Sanity/consistence test on air humidity SKIPPED! :( ==='
404#else
405         ztmp = SUM(tmask(:,:,1)) ! number of ocean points on local proc domain
406         IF( ztmp > 8._wp ) THEN ! test only on proc domains with at least 8 ocean points!
407            ztmp = SUM(sf(jp_humi)%fnow(:,:,1)*tmask(:,:,1))/ztmp ! mean humidity over ocean on proc
408            SELECT CASE( nhumi )
409            CASE( np_humi_sph ) ! specific humidity => expect: 0. <= something < 0.065 [kg/kg] (0.061 is saturation at 45degC !!!)
410               IF(  (ztmp < 0._wp) .OR. (ztmp > 0.065)  ) ztmp = -1._wp
411            CASE( np_humi_dpt ) ! dew-point temperature => expect: 110. <= something < 320. [K]
412               IF( (ztmp < 110._wp).OR.(ztmp > 320._wp) ) ztmp = -1._wp
413            CASE( np_humi_rlh ) ! relative humidity => expect: 0. <= something < 100. [%]
414               IF(  (ztmp < 0._wp) .OR.(ztmp > 100._wp) ) ztmp = -1._wp
415            END SELECT
416            IF(ztmp < 0._wp) THEN
417               WRITE(numout,'("   Mean humidity value found on proc #",i5.5," is: ",f)') narea, ztmp
418               CALL ctl_stop( 'STOP', 'Something is wrong with air humidity!!!', &
419                  &   ' ==> check the unit in your input files'       , &
420                  &   ' ==> check consistence of namelist choice: specific? relative? dew-point?', &
421                  &   ' ==> ln_humi_sph -> [kg/kg] | ln_humi_rlh -> [%] | ln_humi_dpt -> [K] !!!' )
422            END IF
423         END IF
424         WRITE(numout,*) ' === Sanity/consistence test on air humidity sucessfuly passed! ==='
425#endif
426         WRITE(numout,*) ''
427      END IF !IF( kt == nit000 )
428      !                                            ! compute the surface ocean fluxes using bulk formulea
429      IF( MOD( kt - 1, nn_fsbc ) == 0 ) THEN
430         CALL blk_oce_1( kt, sf(jp_wndi)%fnow(:,:,1), sf(jp_wndj)%fnow(:,:,1),   &   !   <<= in
431            &                sf(jp_tair)%fnow(:,:,1), sf(jp_humi)%fnow(:,:,1),   &   !   <<= in
432            &                sf(jp_slp )%fnow(:,:,1), sst_m, ssu_m, ssv_m,       &   !   <<= in
433            &                sf(jp_qsr )%fnow(:,:,1), sf(jp_qlw )%fnow(:,:,1),   &   !   <<= in (wl/cs)
434            &                zssq, zcd_du, zsen, zevp )                              !   =>> out
435
436         CALL blk_oce_2(     sf(jp_tair)%fnow(:,:,1), sf(jp_qsr )%fnow(:,:,1),   &   !   <<= in
437            &                sf(jp_qlw )%fnow(:,:,1), sf(jp_prec)%fnow(:,:,1),   &   !   <<= in
438            &                sf(jp_snow)%fnow(:,:,1), sst_m,                     &   !   <<= in
439            &                zsen, zevp )                                            !   <=> in out
440      ENDIF
441      !
442#if defined key_cice
443      IF( MOD( kt - 1, nn_fsbc ) == 0 )   THEN
444         qlw_ice(:,:,1)   = sf(jp_qlw )%fnow(:,:,1)
445         IF( ln_dm2dc ) THEN
446            qsr_ice(:,:,1) = sbc_dcy( sf(jp_qsr)%fnow(:,:,1) )
447         ELSE
448            qsr_ice(:,:,1) =          sf(jp_qsr)%fnow(:,:,1)
449         ENDIF
450         tatm_ice(:,:)    = sf(jp_tair)%fnow(:,:,1)
451
452         SELECT CASE( nhumi )
453         CASE( np_humi_sph )
454            qatm_ice(:,:) =           sf(jp_humi)%fnow(:,:,1)
455         CASE( np_humi_dpt )
456            qatm_ice(:,:) = q_sat(    sf(jp_humi)%fnow(:,:,1), sf(jp_slp)%fnow(:,:,1) )
457         CASE( np_humi_rlh )
458            qatm_ice(:,:) = q_air_rh( 0.01_wp*sf(jp_humi)%fnow(:,:,1), sf(jp_tair)%fnow(:,:,1), sf(jp_slp)%fnow(:,:,1)) !LB: 0.01 => RH is % percent in file
459         END SELECT
460
461         tprecip(:,:)     = sf(jp_prec)%fnow(:,:,1) * rn_pfac
462         sprecip(:,:)     = sf(jp_snow)%fnow(:,:,1) * rn_pfac
463         wndi_ice(:,:)    = sf(jp_wndi)%fnow(:,:,1)
464         wndj_ice(:,:)    = sf(jp_wndj)%fnow(:,:,1)
465      ENDIF
466#endif
467      !
468   END SUBROUTINE sbc_blk
469
470
471   SUBROUTINE blk_oce_1( kt, pwndi, pwndj , ptair, phumi, &  ! inp
472      &              pslp , pst   , pu   , pv,    &  ! inp
473      &              pqsr , pqlw  ,               &  ! inp
474      &              pssq , pcd_du, psen , pevp   )  ! out
475      !!---------------------------------------------------------------------
476      !!                     ***  ROUTINE blk_oce_1  ***
477      !!
478      !! ** Purpose :   if ln_blk=T, computes surface momentum, heat and freshwater fluxes
479      !!                if ln_abl=T, computes Cd x |U|, Ch x |U|, Ce x |U| for ABL integration
480      !!
481      !! ** Method  :   bulk formulae using atmospheric fields from :
482      !!                if ln_blk=T, atmospheric fields read in sbc_read
483      !!                if ln_abl=T, the ABL model at previous time-step
484      !!
485      !! ** Outputs : - pssq    : surface humidity used to compute latent heat flux (kg/kg)
486      !!              - pcd_du  : Cd x |dU| at T-points  (m/s)
487      !!              - psen    : Ch x |dU| at T-points  (m/s)
488      !!              - pevp    : Ce x |dU| at T-points  (m/s)
489      !!---------------------------------------------------------------------
490      INTEGER , INTENT(in   )                 ::   kt     ! time step index
491      REAL(wp), INTENT(in   ), DIMENSION(:,:) ::   pwndi  ! atmospheric wind at U-point              [m/s]
492      REAL(wp), INTENT(in   ), DIMENSION(:,:) ::   pwndj  ! atmospheric wind at V-point              [m/s]
493      REAL(wp), INTENT(in   ), DIMENSION(:,:) ::   phumi  ! specific humidity at T-points            [kg/kg]
494      REAL(wp), INTENT(in   ), DIMENSION(:,:) ::   ptair  ! potential temperature at T-points        [Kelvin]
495      REAL(wp), INTENT(in   ), DIMENSION(:,:) ::   pslp   ! sea-level pressure                       [Pa]
496      REAL(wp), INTENT(in   ), DIMENSION(:,:) ::   pst    ! surface temperature                      [Celcius]
497      REAL(wp), INTENT(in   ), DIMENSION(:,:) ::   pu     ! surface current at U-point (i-component) [m/s]
498      REAL(wp), INTENT(in   ), DIMENSION(:,:) ::   pv     ! surface current at V-point (j-component) [m/s]
499      REAL(wp), INTENT(in   ), DIMENSION(:,:) ::   pqsr   !
500      REAL(wp), INTENT(in   ), DIMENSION(:,:) ::   pqlw   !
501      REAL(wp), INTENT(  out), DIMENSION(:,:) ::   pssq   ! specific humidity at pst                 [kg/kg]
502      REAL(wp), INTENT(  out), DIMENSION(:,:) ::   pcd_du ! Cd x |dU| at T-points                    [m/s]
503      REAL(wp), INTENT(  out), DIMENSION(:,:) ::   psen   ! Ch x |dU| at T-points                    [m/s]
504      REAL(wp), INTENT(  out), DIMENSION(:,:) ::   pevp   ! Ce x |dU| at T-points                    [m/s]
505      !
506      INTEGER  ::   ji, jj               ! dummy loop indices
507      REAL(wp) ::   zztmp                ! local variable
508      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj) ::   zwnd_i, zwnd_j    ! wind speed components at T-point
509      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj) ::   zst               ! surface temperature in Kelvin
510      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj) ::   zU_zu             ! bulk wind speed at height zu  [m/s]
511      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj) ::   ztpot             ! potential temperature of air at z=rn_zqt [K]
512      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj) ::   zqair             ! specific humidity     of air at z=rn_zqt [kg/kg]
513      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj) ::   zcd_oce           ! momentum transfert coefficient over ocean
514      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj) ::   zch_oce           ! sensible heat transfert coefficient over ocean
515      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj) ::   zce_oce           ! latent   heat transfert coefficient over ocean
516      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj) ::   zqla              ! latent heat flux
517      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj) ::   zztmp1, zztmp2
518      !!---------------------------------------------------------------------
519      !
520      ! local scalars ( place there for vector optimisation purposes)
521      zst(:,:) = pst(:,:) + rt0      ! convert SST from Celcius to Kelvin (and set minimum value far above 0 K)
522
523      ! ----------------------------------------------------------------------------- !
524      !      0   Wind components and module at T-point relative to the moving ocean   !
525      ! ----------------------------------------------------------------------------- !
526
527      ! ... components ( U10m - U_oce ) at T-point (unmasked)
528#if defined key_cyclone
529      zwnd_i(:,:) = 0._wp
530      zwnd_j(:,:) = 0._wp
531      CALL wnd_cyc( kt, zwnd_i, zwnd_j )    ! add analytical tropical cyclone (Vincent et al. JGR 2012)
532      DO jj = 2, jpjm1
533         DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vect. opt.
534            pwndi(ji,jj) = pwndi(ji,jj) + zwnd_i(ji,jj)
535            pwndj(ji,jj) = pwndj(ji,jj) + zwnd_j(ji,jj)
536         END DO
537      END DO
538#endif
539      DO jj = 2, jpjm1
540         DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vect. opt.
541            zwnd_i(ji,jj) = (  pwndi(ji,jj) - rn_vfac * 0.5 * ( pu(ji-1,jj  ) + pu(ji,jj) )  )
542            zwnd_j(ji,jj) = (  pwndj(ji,jj) - rn_vfac * 0.5 * ( pv(ji  ,jj-1) + pv(ji,jj) )  )
543         END DO
544      END DO
545      CALL lbc_lnk_multi( 'sbcblk', zwnd_i, 'T', -1., zwnd_j, 'T', -1. )
546      ! ... scalar wind ( = | U10m - U_oce | ) at T-point (masked)
547      wndm(:,:) = SQRT(  zwnd_i(:,:) * zwnd_i(:,:)   &
548         &             + zwnd_j(:,:) * zwnd_j(:,:)  ) * tmask(:,:,1)
549
550      ! ----------------------------------------------------------------------------- !
551      !      I   Solar FLUX                                                           !
552      ! ----------------------------------------------------------------------------- !
553
554      ! ocean albedo assumed to be constant + modify now Qsr to include the diurnal cycle                    ! Short Wave
555      zztmp = 1. - albo
556      IF( ln_dm2dc ) THEN
557         qsr(:,:) = zztmp * sbc_dcy( sf(jp_qsr)%fnow(:,:,1) ) * tmask(:,:,1)
558      ELSE
559         qsr(:,:) = zztmp *          sf(jp_qsr)%fnow(:,:,1)   * tmask(:,:,1)
560      ENDIF
561
562
563      ! ----------------------------------------------------------------------------- !
564      !     II   Turbulent FLUXES                                                     !
565      ! ----------------------------------------------------------------------------- !
566
567      ! specific humidity at SST
568      pssq(:,:) = rdct_qsat_salt * q_sat( zst(:,:), pslp(:,:) )
569
570      IF( ln_skin_cs .OR. ln_skin_wl ) THEN
571         zztmp1(:,:) = zst(:,:)
572         zztmp2(:,:) = pssq(:,:)
573      ENDIF
574
575      ! specific humidity of air at "rn_zqt" m above the sea
576      SELECT CASE( nhumi )
577      CASE( np_humi_sph )
578         zqair(:,:) = phumi(:,:)      ! what we read in file is already a spec. humidity!
579      CASE( np_humi_dpt )
580         !IF(lwp) WRITE(numout,*) ' *** blk_oce => computing q_air out of d_air and slp !' !LBrm
581         zqair(:,:) = q_sat( phumi(:,:), pslp(:,:) )
582      CASE( np_humi_rlh )
583         !IF(lwp) WRITE(numout,*) ' *** blk_oce => computing q_air out of RH, t_air and slp !' !LBrm
584         zqair(:,:) = q_air_rh( 0.01_wp*phumi(:,:), ptair(:,:), pslp(:,:) ) !LB: 0.01 => RH is % percent in file
585      END SELECT
586      !
587      ! potential temperature of air at "rn_zqt" m above the sea
588      IF( ln_abl ) THEN
589         ztpot = ptair(:,:)
590      ELSE
591         ! Estimate of potential temperature at z=rn_zqt, based on adiabatic lapse-rate
592         !    (see Josey, Gulev & Yu, 2013) / doi=10.1016/B978-0-12-391851-2.00005-2
593         !    (since reanalysis products provide T at z, not theta !)
594         !#LB: because AGRIF hates functions that return something else than a scalar, need to
595         !     use scalar version of gamma_moist() ...
596         DO jj = 1, jpj
597            DO ji = 1, jpi
598               ztpot(ji,jj) = ptair(ji,jj) + gamma_moist( ptair(ji,jj), zqair(ji,jj) ) * rn_zqt
599            END DO
600         END DO
601      ENDIF
602
603
604
605      !! Time to call the user-selected bulk parameterization for
606      !!  ==  transfer coefficients  ==!   Cd, Ch, Ce at T-point, and more...
607      SELECT CASE( nblk )
608
609      CASE( np_NCAR      )
610         CALL turb_ncar    ( rn_zqt, rn_zu, zst, ztpot, pssq, zqair, wndm,                              &
611            &                zcd_oce, zch_oce, zce_oce, t_zu, q_zu, zU_zu, cdn_oce, chn_oce, cen_oce )
612
613      CASE( np_COARE_3p0 )
614         CALL turb_coare3p0 ( kt, rn_zqt, rn_zu, zst, ztpot, pssq, zqair, wndm, ln_skin_cs, ln_skin_wl, &
615            &                zcd_oce, zch_oce, zce_oce, t_zu, q_zu, zU_zu, cdn_oce, chn_oce, cen_oce,   &
616            &                Qsw=qsr(:,:), rad_lw=pqlw(:,:), slp=pslp(:,:) )
617
618      CASE( np_COARE_3p6 )
619         CALL turb_coare3p6 ( kt, rn_zqt, rn_zu, zst, ztpot, pssq, zqair, wndm, ln_skin_cs, ln_skin_wl, &
620            &                zcd_oce, zch_oce, zce_oce, t_zu, q_zu, zU_zu, cdn_oce, chn_oce, cen_oce,   &
621            &                Qsw=qsr(:,:), rad_lw=pqlw(:,:), slp=pslp(:,:) )
622
623      CASE( np_ECMWF     )
624         CALL turb_ecmwf   ( kt, rn_zqt, rn_zu, zst, ztpot, pssq, zqair, wndm, ln_skin_cs, ln_skin_wl,  &
625            &                zcd_oce, zch_oce, zce_oce, t_zu, q_zu, zU_zu, cdn_oce, chn_oce, cen_oce,   &
626            &                Qsw=qsr(:,:), rad_lw=pqlw(:,:), slp=pslp(:,:) )
627
628      CASE DEFAULT
629         CALL ctl_stop( 'STOP', 'sbc_oce: non-existing bulk formula selected' )
630
631      END SELECT
632
633      IF( ln_skin_cs .OR. ln_skin_wl ) THEN
634         !! In the presence of sea-ice we forget about the cool-skin/warm-layer update of zst and pssq:
635         WHERE ( fr_i < 0.001_wp )
636            ! zst and pssq have been updated by cool-skin/warm-layer scheme and we keep it!!!
637            zst(:,:)  =  zst(:,:)*tmask(:,:,1)
638            pssq(:,:) = pssq(:,:)*tmask(:,:,1)
639         ELSEWHERE
640            ! we forget about the update...
641            zst(:,:)  = zztmp1(:,:) !#LB: using what we backed up before skin-algo
642            pssq(:,:) = zztmp2(:,:) !#LB:  "   "   "
643         END WHERE
644      END IF
645
646      !!      CALL iom_put( "Cd_oce", zcd_oce)  ! output value of pure ocean-atm. transfer coef.
647      !!      CALL iom_put( "Ch_oce", zch_oce)  ! output value of pure ocean-atm. transfer coef.
648
649      IF( ABS(rn_zu - rn_zqt) < 0.1_wp ) THEN
650         !! If zu == zt, then ensuring once for all that:
651         t_zu(:,:) = ztpot(:,:)
652         q_zu(:,:) = zqair(:,:)
653      ENDIF
654
655
656      !  Turbulent fluxes over ocean  => BULK_FORMULA @ sbcblk_phy.F90
657      ! -------------------------------------------------------------
658
659      IF( ln_abl ) THEN         !==  ABL formulation  ==!   multiplication by rho_air and turbulent fluxes computation done in ablstp
660         !! FL do we need this multiplication by tmask ... ???
661         DO jj = 1, jpj
662            DO ji = 1, jpi
663               zztmp = zU_zu(ji,jj) !* tmask(ji,jj,1)
664               wndm(ji,jj)   = zztmp                   ! Store zU_zu in wndm to compute ustar2 in ablmod
665               pcd_du(ji,jj) = zztmp * zcd_oce(ji,jj)
666               psen(ji,jj)   = zztmp * zch_oce(ji,jj)
667               pevp(ji,jj)   = zztmp * zce_oce(ji,jj)
668            END DO
669         END DO
670      ELSE                      !==  BLK formulation  ==!   turbulent fluxes computation
671         CALL BULK_FORMULA( rn_zu, zst(:,:), pssq(:,:), t_zu(:,:), q_zu(:,:), &
672            &               zcd_oce(:,:), zch_oce(:,:), zce_oce(:,:),         &
673            &               wndm(:,:), zU_zu(:,:), pslp(:,:),                 &
674            &               taum(:,:), psen(:,:), zqla(:,:),                  &
675            &               pEvap=pevp(:,:), prhoa=rhoa(:,:) )
676
677         zqla(:,:) = zqla(:,:) * tmask(:,:,1)
678         psen(:,:) = psen(:,:) * tmask(:,:,1)
679         taum(:,:) = taum(:,:) * tmask(:,:,1)
680         pevp(:,:) = pevp(:,:) * tmask(:,:,1)
681
682         ! Tau i and j component on T-grid points, using array "zcd_oce" as a temporary array...
683         zcd_oce = 0._wp
684         WHERE ( wndm > 0._wp ) zcd_oce = taum / wndm
685         zwnd_i = zcd_oce * zwnd_i
686         zwnd_j = zcd_oce * zwnd_j
687
688         CALL iom_put( "taum_oce", taum )   ! output wind stress module
689
690         ! ... utau, vtau at U- and V_points, resp.
691         !     Note the use of 0.5*(2-umask) in order to unmask the stress along coastlines
692         !     Note the use of MAX(tmask(i,j),tmask(i+1,j) is to mask tau over ice shelves
693         DO jj = 1, jpjm1
694            DO ji = 1, fs_jpim1
695               utau(ji,jj) = 0.5 * ( 2. - umask(ji,jj,1) ) * ( zwnd_i(ji,jj) + zwnd_i(ji+1,jj  ) ) &
696                  &          * MAX(tmask(ji,jj,1),tmask(ji+1,jj,1))
697               vtau(ji,jj) = 0.5 * ( 2. - vmask(ji,jj,1) ) * ( zwnd_j(ji,jj) + zwnd_j(ji  ,jj+1) ) &
698                  &          * MAX(tmask(ji,jj,1),tmask(ji,jj+1,1))
699            END DO
700         END DO
701         CALL lbc_lnk_multi( 'sbcblk', utau, 'U', -1., vtau, 'V', -1. )
702
703         IF(ln_ctl) THEN
704            CALL prt_ctl( tab2d_1=wndm  , clinfo1=' blk_oce_1: wndm   : ')
705            CALL prt_ctl( tab2d_1=utau  , clinfo1=' blk_oce_1: utau   : ', mask1=umask,   &
706               &          tab2d_2=vtau  , clinfo2='            vtau   : ', mask2=vmask )
707         ENDIF
708         !
709      ENDIF
710      !
711      IF(ln_ctl) THEN
712         CALL prt_ctl( tab2d_1=pevp  , clinfo1=' blk_oce_1: pevp   : ' )
713         CALL prt_ctl( tab2d_1=psen  , clinfo1=' blk_oce_1: psen   : ' )
714         CALL prt_ctl( tab2d_1=pssq  , clinfo1=' blk_oce_1: pssq   : ' )
715      ENDIF
716      !
717   END SUBROUTINE blk_oce_1
718
719
720   SUBROUTINE blk_oce_2( ptair, pqsr, pqlw, pprec,   &   ! <<= in
721      &          psnow, pst , psen, pevp     )   ! <<= in
722      !!---------------------------------------------------------------------
723      !!                     ***  ROUTINE blk_oce_2  ***
724      !!
725      !! ** Purpose :   finalize the momentum, heat and freshwater fluxes computation
726      !!                at the ocean surface at each time step knowing Cd, Ch, Ce and
727      !!                atmospheric variables (from ABL or external data)
728      !!
729      !! ** Outputs : - utau    : i-component of the stress at U-point  (N/m2)
730      !!              - vtau    : j-component of the stress at V-point  (N/m2)
731      !!              - taum    : Wind stress module at T-point         (N/m2)
732      !!              - wndm    : Wind speed module at T-point          (m/s)
733      !!              - qsr     : Solar heat flux over the ocean        (W/m2)
734      !!              - qns     : Non Solar heat flux over the ocean    (W/m2)
735      !!              - emp     : evaporation minus precipitation       (kg/m2/s)
736      !!---------------------------------------------------------------------
737      REAL(wp), INTENT(in), DIMENSION(:,:) ::   ptair
738      REAL(wp), INTENT(in), DIMENSION(:,:) ::   pqsr
739      REAL(wp), INTENT(in), DIMENSION(:,:) ::   pqlw
740      REAL(wp), INTENT(in), DIMENSION(:,:) ::   pprec
741      REAL(wp), INTENT(in), DIMENSION(:,:) ::   psnow
742      REAL(wp), INTENT(in), DIMENSION(:,:) ::   pst   ! surface temperature                      [Celcius]
743      REAL(wp), INTENT(in), DIMENSION(:,:) ::   psen
744      REAL(wp), INTENT(in), DIMENSION(:,:) ::   pevp
745      !
746      INTEGER  ::   ji, jj               ! dummy loop indices
747      REAL(wp) ::   zztmp,zz1,zz2,zz3    ! local variable
748      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj) ::   zqlw              ! long wave and sensible heat fluxes
749      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj) ::   zqla              ! latent heat fluxes and evaporation
750      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj) ::   zst               ! surface temperature in Kelvin
751      !!---------------------------------------------------------------------
752      !
753      ! local scalars ( place there for vector optimisation purposes)
754      zst(:,:) = pst(:,:) + rt0      ! convert SST from Celcius to Kelvin (and set minimum value far above 0 K)
755
756
757      ! ----------------------------------------------------------------------------- !
758      !     III    Net longwave radiative FLUX                                        !
759      ! ----------------------------------------------------------------------------- !
760
761      !! LB: now moved after Turbulent fluxes because must use the skin temperature rather that the SST
762      !! (zst is skin temperature if ln_skin_cs==.TRUE. .OR. ln_skin_wl==.TRUE.)
763      zqlw(:,:) = emiss_w * ( pqlw(:,:) - stefan*zst(:,:)*zst(:,:)*zst(:,:)*zst(:,:) ) * tmask(:,:,1)   ! Net radiative longwave flux
764
765      !  Turbulent fluxes over ocean
766      ! -----------------------------
767
768      ! use scalar version of L_vap() for AGRIF compatibility
769      DO jj = 1, jpj
770         DO ji = 1, jpi
771            zqla(ji,jj) = -1._wp * L_vap( zst(ji,jj) ) * pevp(ji,jj)    ! Latent Heat flux !!GS: possibility to add a global qla to avoid recomputation after abl update
772         ENDDO
773      ENDDO
774
775      IF(ln_ctl) THEN
776         CALL prt_ctl( tab2d_1=zqla  , clinfo1=' blk_oce_2: zqla   : ' )
777         CALL prt_ctl( tab2d_1=zqlw  , clinfo1=' blk_oce_2: zqlw   : ', tab2d_2=qsr, clinfo2=' qsr : ' )
778
779      ENDIF
780
781      ! ----------------------------------------------------------------------------- !
782      !     IV    Total FLUXES                                                       !
783      ! ----------------------------------------------------------------------------- !
784      !
785      emp (:,:) = (  pevp(:,:)                                       &   ! mass flux (evap. - precip.)
786         &         - pprec(:,:) * rn_pfac  ) * tmask(:,:,1)
787      !
788      qns(:,:) = zqlw(:,:) + psen(:,:) + zqla(:,:)                   &   ! Downward Non Solar
789         &     - psnow(:,:) * rn_pfac * rLfus                        &   ! remove latent melting heat for solid precip
790         &     - pevp(:,:) * pst(:,:) * rcp                          &   ! remove evap heat content at SST !LB??? pst is Celsius !?
791         &     + ( pprec(:,:) - psnow(:,:) ) * rn_pfac               &   ! add liquid precip heat content at Tair
792         &     * ( ptair(:,:) - rt0 ) * rcp                          &
793         &     + psnow(:,:) * rn_pfac                                &   ! add solid  precip heat content at min(Tair,Tsnow)
794         &     * ( MIN( ptair(:,:), rt0 ) - rt0 ) * rcpi
795      qns(:,:) = qns(:,:) * tmask(:,:,1)
796      !
797#if defined key_si3
798      qns_oce(:,:) = zqlw(:,:) + psen(:,:) + zqla(:,:)                             ! non solar without emp (only needed by SI3)
799      qsr_oce(:,:) = qsr(:,:)
800#endif
801      !
802      CALL iom_put( "rho_air"  , rhoa*tmask(:,:,1) )       ! output air density [kg/m^3]
803      CALL iom_put( "evap_oce" , pevp )                    ! evaporation
804      CALL iom_put( "qlw_oce"  , zqlw )                    ! output downward longwave heat over the ocean
805      CALL iom_put( "qsb_oce"  , psen )                    ! output downward sensible heat over the ocean
806      CALL iom_put( "qla_oce"  , zqla )                    ! output downward latent   heat over the ocean
807      tprecip(:,:) = pprec(:,:) * rn_pfac * tmask(:,:,1)   ! output total precipitation [kg/m2/s]
808      sprecip(:,:) = psnow(:,:) * rn_pfac * tmask(:,:,1)   ! output solid precipitation [kg/m2/s]
809      CALL iom_put( 'snowpre', sprecip )                   ! Snow
810      CALL iom_put( 'precip' , tprecip )                   ! Total precipitation
811      !
812      IF ( nn_ice == 0 ) THEN
813         CALL iom_put( "qemp_oce" , qns-zqlw-psen-zqla )   ! output downward heat content of E-P over the ocean
814         CALL iom_put( "qns_oce"  ,   qns  )               ! output downward non solar heat over the ocean
815         CALL iom_put( "qsr_oce"  ,   qsr  )               ! output downward solar heat over the ocean
816         CALL iom_put( "qt_oce"   ,   qns+qsr )            ! output total downward heat over the ocean
817      ENDIF
818      !
819      IF( ln_skin_cs .OR. ln_skin_wl ) THEN
820         CALL iom_put( "t_skin" ,  (zst - rt0) * tmask(:,:,1) )           ! T_skin in Celsius
821         CALL iom_put( "dt_skin" , (zst - pst - rt0) * tmask(:,:,1) )     ! T_skin - SST temperature difference...
822      ENDIF
823      !
824      IF(ln_ctl) THEN
825         CALL prt_ctl(tab2d_1=zqlw , clinfo1=' blk_oce_2: zqlw  : ')
826         CALL prt_ctl(tab2d_1=zqla , clinfo1=' blk_oce_2: zqla  : ', tab2d_2=qsr  , clinfo2=' qsr   : ')
827         CALL prt_ctl(tab2d_1=emp  , clinfo1=' blk_oce_2: emp   : ')
828      ENDIF
829      !
830   END SUBROUTINE blk_oce_2
831
832
833#if defined key_si3
834   !!----------------------------------------------------------------------
835   !!   'key_si3'                                       SI3 sea-ice model
836   !!----------------------------------------------------------------------
837   !!   blk_ice_1   : provide the air-ice stress
838   !!   blk_ice_2   : provide the heat and mass fluxes at air-ice interface
839   !!   blk_ice_qcn : provide ice surface temperature and snow/ice conduction flux (emulating conduction flux)
840   !!   Cdn10_Lupkes2012 : Lupkes et al. (2012) air-ice drag
841   !!   Cdn10_Lupkes2015 : Lupkes et al. (2015) air-ice drag
842   !!----------------------------------------------------------------------
843
844   SUBROUTINE blk_ice_1( pwndi, pwndj, ptair, phumi, pslp , puice, pvice, ptsui,  &   ! inputs
845      &                  putaui, pvtaui, pseni, pevpi, pssqi, pcd_dui             )   ! optional outputs
846      !!---------------------------------------------------------------------
847      !!                     ***  ROUTINE blk_ice_1  ***
848      !!
849      !! ** Purpose :   provide the surface boundary condition over sea-ice
850      !!
851      !! ** Method  :   compute momentum using bulk formulation
852      !!                formulea, ice variables and read atmospheric fields.
853      !!                NB: ice drag coefficient is assumed to be a constant
854      !!---------------------------------------------------------------------
855      REAL(wp) , INTENT(in   ), DIMENSION(:,:  ) ::   pslp    ! sea-level pressure [Pa]
856      REAL(wp) , INTENT(in   ), DIMENSION(:,:  ) ::   pwndi   ! atmospheric wind at T-point [m/s]
857      REAL(wp) , INTENT(in   ), DIMENSION(:,:  ) ::   pwndj   ! atmospheric wind at T-point [m/s]
858      REAL(wp) , INTENT(in   ), DIMENSION(:,:  ) ::   ptair   ! atmospheric wind at T-point [m/s]
859      REAL(wp) , INTENT(in   ), DIMENSION(:,:  ) ::   phumi   ! atmospheric wind at T-point [m/s]
860      REAL(wp) , INTENT(in   ), DIMENSION(:,:  ) ::   puice   ! sea-ice velocity on I or C grid [m/s]
861      REAL(wp) , INTENT(in   ), DIMENSION(:,:  ) ::   pvice   ! "
862      REAL(wp) , INTENT(in   ), DIMENSION(:,:  ) ::   ptsui   ! sea-ice surface temperature [K]
863      REAL(wp) , INTENT(  out), DIMENSION(:,:  ), OPTIONAL ::   putaui  ! if ln_blk
864      REAL(wp) , INTENT(  out), DIMENSION(:,:  ), OPTIONAL ::   pvtaui  ! if ln_blk
865      REAL(wp) , INTENT(  out), DIMENSION(:,:  ), OPTIONAL ::   pseni   ! if ln_abl
866      REAL(wp) , INTENT(  out), DIMENSION(:,:  ), OPTIONAL ::   pevpi   ! if ln_abl
867      REAL(wp) , INTENT(  out), DIMENSION(:,:  ), OPTIONAL ::   pssqi   ! if ln_abl
868      REAL(wp) , INTENT(  out), DIMENSION(:,:  ), OPTIONAL ::   pcd_dui ! if ln_abl
869      !
870      INTEGER  ::   ji, jj    ! dummy loop indices
871      REAL(wp) ::   zwndi_t , zwndj_t             ! relative wind components at T-point
872      REAL(wp) ::   zootm_su                      ! sea-ice surface mean temperature
873      REAL(wp) ::   zztmp1, zztmp2                ! temporary arrays
874      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj) ::   zcd_dui   ! transfer coefficient for momentum      (tau)
875      !!---------------------------------------------------------------------
876      !
877
878      ! ------------------------------------------------------------ !
879      !    Wind module relative to the moving ice ( U10m - U_ice )   !
880      ! ------------------------------------------------------------ !
881      ! C-grid ice dynamics :   U & V-points (same as ocean)
882      DO jj = 2, jpjm1
883         DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vect. opt.
884            zwndi_t = (  pwndi(ji,jj) - rn_vfac * 0.5_wp * ( puice(ji-1,jj  ) + puice(ji,jj) )  )
885            zwndj_t = (  pwndj(ji,jj) - rn_vfac * 0.5_wp * ( pvice(ji  ,jj-1) + pvice(ji,jj) )  )
886            wndm_ice(ji,jj) = SQRT( zwndi_t * zwndi_t + zwndj_t * zwndj_t ) * tmask(ji,jj,1)
887         END DO
888      END DO
889      CALL lbc_lnk( 'sbcblk', wndm_ice, 'T',  1. )
890      !
891      ! Make ice-atm. drag dependent on ice concentration
892      IF    ( ln_Cd_L12 ) THEN   ! calculate new drag from Lupkes(2012) equations
893         CALL Cdn10_Lupkes2012( Cd_ice )
894         Ch_ice(:,:) = Cd_ice(:,:)       ! momentum and heat transfer coef. are considered identical
895         Ce_ice(:,:) = Cd_ice(:,:)
896      ELSEIF( ln_Cd_L15 ) THEN   ! calculate new drag from Lupkes(2015) equations
897         CALL Cdn10_Lupkes2015( ptsui, pslp, Cd_ice, Ch_ice )
898         Ce_ice(:,:) = Ch_ice(:,:)       ! sensible and latent heat transfer coef. are considered identical
899      ENDIF
900
901      !! IF ( iom_use("Cd_ice") ) CALL iom_put("Cd_ice", Cd_ice)   ! output value of pure ice-atm. transfer coef.
902      !! IF ( iom_use("Ch_ice") ) CALL iom_put("Ch_ice", Ch_ice)   ! output value of pure ice-atm. transfer coef.
903
904      ! local scalars ( place there for vector optimisation purposes)
905      !IF (ln_abl) rhoa  (:,:)  = rho_air( ptair(:,:), phumi(:,:), pslp(:,:) ) !!GS: rhoa must be (re)computed here with ABL to avoid division by zero after (TBI)
906      zcd_dui(:,:) = wndm_ice(:,:) * Cd_ice(:,:)
907
908      IF( ln_blk ) THEN
909         ! ------------------------------------------------------------ !
910         !    Wind stress relative to the moving ice ( U10m - U_ice )   !
911         ! ------------------------------------------------------------ !
912         ! C-grid ice dynamics :   U & V-points (same as ocean)
913         DO jj = 2, jpjm1
914            DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vect. opt.
915               putaui(ji,jj) = 0.5_wp * (  rhoa(ji+1,jj) * zcd_dui(ji+1,jj)             &
916                  &                      + rhoa(ji  ,jj) * zcd_dui(ji  ,jj)  )          &
917                  &         * ( 0.5_wp * ( pwndi(ji+1,jj) + pwndi(ji,jj) ) - rn_vfac * puice(ji,jj) )
918               pvtaui(ji,jj) = 0.5_wp * (  rhoa(ji,jj+1) * zcd_dui(ji,jj+1)             &
919                  &                      + rhoa(ji,jj  ) * zcd_dui(ji,jj  )  )          &
920                  &         * ( 0.5_wp * ( pwndj(ji,jj+1) + pwndj(ji,jj) ) - rn_vfac * pvice(ji,jj) )
921            END DO
922         END DO
923         CALL lbc_lnk_multi( 'sbcblk', putaui, 'U', -1., pvtaui, 'V', -1. )
924         !
925         IF(ln_ctl)   CALL prt_ctl( tab2d_1=putaui  , clinfo1=' blk_ice: putaui : '   &
926            &                     , tab2d_2=pvtaui  , clinfo2='          pvtaui : ' )
927      ELSE
928         zztmp1 = 11637800.0_wp
929         zztmp2 =    -5897.8_wp
930         DO jj = 1, jpj
931            DO ji = 1, jpi
932               pcd_dui(ji,jj) = zcd_dui (ji,jj)
933               pseni  (ji,jj) = wndm_ice(ji,jj) * Ch_ice(ji,jj)
934               pevpi  (ji,jj) = wndm_ice(ji,jj) * Ce_ice(ji,jj)
935               zootm_su       = zztmp2 / ptsui(ji,jj)   ! ptsui is in K (it can't be zero ??)
936               pssqi  (ji,jj) = zztmp1 * EXP( zootm_su ) / rhoa(ji,jj)
937            END DO
938         END DO
939      ENDIF
940      !
941      IF(ln_ctl)  CALL prt_ctl(tab2d_1=wndm_ice  , clinfo1=' blk_ice: wndm_ice : ')
942      !
943   END SUBROUTINE blk_ice_1
944
945
946   SUBROUTINE blk_ice_2( ptsu, phs, phi, palb, ptair, phumi, pslp, pqlw, pprec, psnow  )
947      !!---------------------------------------------------------------------
948      !!                     ***  ROUTINE blk_ice_2  ***
949      !!
950      !! ** Purpose :   provide the heat and mass fluxes at air-ice interface
951      !!
952      !! ** Method  :   compute heat and freshwater exchanged
953      !!                between atmosphere and sea-ice using bulk formulation
954      !!                formulea, ice variables and read atmmospheric fields.
955      !!
956      !! caution : the net upward water flux has with mm/day unit
957      !!---------------------------------------------------------------------
958      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(in)  ::   ptsu   ! sea ice surface temperature [K]
959      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(in)  ::   phs    ! snow thickness
960      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(in)  ::   phi    ! ice thickness
961      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(in)  ::   palb   ! ice albedo (all skies)
962      REAL(wp), DIMENSION(:,:  ), INTENT(in)  ::   ptair
963      REAL(wp), DIMENSION(:,:  ), INTENT(in)  ::   phumi
964      REAL(wp), DIMENSION(:,:  ), INTENT(in)  ::   pslp
965      REAL(wp), DIMENSION(:,:  ), INTENT(in)  ::   pqlw
966      REAL(wp), DIMENSION(:,:  ), INTENT(in)  ::   pprec
967      REAL(wp), DIMENSION(:,:  ), INTENT(in)  ::   psnow
968      !!
969      INTEGER  ::   ji, jj, jl               ! dummy loop indices
970      REAL(wp) ::   zst3                     ! local variable
971      REAL(wp) ::   zcoef_dqlw, zcoef_dqla   !   -      -
972      REAL(wp) ::   zztmp, zztmp2, z1_rLsub  !   -      -
973      REAL(wp) ::   zfr1, zfr2               ! local variables
974      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpl) ::   z1_st         ! inverse of surface temperature
975      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpl) ::   z_qlw         ! long wave heat flux over ice
976      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpl) ::   z_qsb         ! sensible  heat flux over ice
977      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpl) ::   z_dqlw        ! long wave heat sensitivity over ice
978      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpl) ::   z_dqsb        ! sensible  heat sensitivity over ice
979      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj)     ::   zevap, zsnw   ! evaporation and snw distribution after wind blowing (SI3)
980      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj)     ::   zqair         ! specific humidity of air at z=rn_zqt [kg/kg] !LB
981      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj)     ::   ztmp, ztmp2
982      !!---------------------------------------------------------------------
983      !
984      zcoef_dqlw = 4._wp * 0.95_wp * stefan             ! local scalars
985      zcoef_dqla = -rLsub * 11637800._wp * (-5897.8_wp) !LB: BAD!
986      !
987      SELECT CASE( nhumi )
988      CASE( np_humi_sph )
989         zqair(:,:) =  phumi(:,:)      ! what we read in file is already a spec. humidity!
990      CASE( np_humi_dpt )
991         zqair(:,:) = q_sat( phumi(:,:), pslp )
992      CASE( np_humi_rlh )
993         zqair(:,:) = q_air_rh( 0.01_wp*phumi(:,:), ptair(:,:), pslp(:,:) ) !LB: 0.01 => RH is % percent in file
994      END SELECT
995      !
996      zztmp = 1. / ( 1. - albo )
997      WHERE( ptsu(:,:,:) /= 0._wp )
998         z1_st(:,:,:) = 1._wp / ptsu(:,:,:)
999      ELSEWHERE
1000         z1_st(:,:,:) = 0._wp
1001      END WHERE
1002      !                                     ! ========================== !
1003      DO jl = 1, jpl                        !  Loop over ice categories  !
1004         !                                  ! ========================== !
1005         DO jj = 1 , jpj
1006            DO ji = 1, jpi
1007               ! ----------------------------!
1008               !      I   Radiative FLUXES   !
1009               ! ----------------------------!
1010               zst3 = ptsu(ji,jj,jl) * ptsu(ji,jj,jl) * ptsu(ji,jj,jl)
1011               ! Short Wave (sw)
1012               qsr_ice(ji,jj,jl) = zztmp * ( 1. - palb(ji,jj,jl) ) * qsr(ji,jj)
1013               ! Long  Wave (lw)
1014               z_qlw(ji,jj,jl) = 0.95 * ( pqlw(ji,jj) - stefan * ptsu(ji,jj,jl) * zst3 ) * tmask(ji,jj,1)
1015               ! lw sensitivity
1016               z_dqlw(ji,jj,jl) = zcoef_dqlw * zst3
1017
1018               ! ----------------------------!
1019               !     II    Turbulent FLUXES  !
1020               ! ----------------------------!
1021
1022               ! ... turbulent heat fluxes with Ch_ice recalculated in blk_ice_1
1023               ! Sensible Heat
1024               z_qsb(ji,jj,jl) = rhoa(ji,jj) * rCp_air * Ch_ice(ji,jj) * wndm_ice(ji,jj) * (ptsu(ji,jj,jl) - ptair(ji,jj))
1025               ! Latent Heat
1026               zztmp2 = EXP( -5897.8 * z1_st(ji,jj,jl) )
1027               qla_ice(ji,jj,jl) = rn_efac * MAX( 0.e0, rhoa(ji,jj) * rLsub  * Ce_ice(ji,jj) * wndm_ice(ji,jj) *  &
1028                  &                ( 11637800. * zztmp2 / rhoa(ji,jj) - zqair(ji,jj) ) )
1029               ! Latent heat sensitivity for ice (Dqla/Dt)
1030               IF( qla_ice(ji,jj,jl) > 0._wp ) THEN
1031                  dqla_ice(ji,jj,jl) = rn_efac * zcoef_dqla * Ce_ice(ji,jj) * wndm_ice(ji,jj) *  &
1032                     &                 z1_st(ji,jj,jl) * z1_st(ji,jj,jl) * zztmp2
1033               ELSE
1034                  dqla_ice(ji,jj,jl) = 0._wp
1035               ENDIF
1036
1037               ! Sensible heat sensitivity (Dqsb_ice/Dtn_ice)
1038               z_dqsb(ji,jj,jl) = rhoa(ji,jj) * rCp_air * Ch_ice(ji,jj) * wndm_ice(ji,jj)
1039
1040               ! ----------------------------!
1041               !     III    Total FLUXES     !
1042               ! ----------------------------!
1043               ! Downward Non Solar flux
1044               qns_ice (ji,jj,jl) =     z_qlw (ji,jj,jl) - z_qsb (ji,jj,jl) - qla_ice (ji,jj,jl)
1045               ! Total non solar heat flux sensitivity for ice
1046               dqns_ice(ji,jj,jl) = - ( z_dqlw(ji,jj,jl) + z_dqsb(ji,jj,jl) + dqla_ice(ji,jj,jl) )
1047            END DO
1048            !
1049         END DO
1050         !
1051      END DO
1052      !
1053      tprecip(:,:) = pprec(:,:) * rn_pfac * tmask(:,:,1)  ! total precipitation [kg/m2/s]
1054      sprecip(:,:) = psnow(:,:) * rn_pfac * tmask(:,:,1)  ! solid precipitation [kg/m2/s]
1055      CALL iom_put( 'snowpre', sprecip )                  ! Snow precipitation
1056      CALL iom_put( 'precip' , tprecip )                  ! Total precipitation
1057
1058      ! --- evaporation --- !
1059      z1_rLsub = 1._wp / rLsub
1060      evap_ice (:,:,:) = rn_efac * qla_ice (:,:,:) * z1_rLsub    ! sublimation
1061      devap_ice(:,:,:) = rn_efac * dqla_ice(:,:,:) * z1_rLsub    ! d(sublimation)/dT
1062      zevap    (:,:)   = rn_efac * ( emp(:,:) + tprecip(:,:) )   ! evaporation over ocean
1063
1064      ! --- evaporation minus precipitation --- !
1065      zsnw(:,:) = 0._wp
1066      CALL ice_thd_snwblow( (1.-at_i_b(:,:)), zsnw )  ! snow distribution over ice after wind blowing
1067      emp_oce(:,:) = ( 1._wp - at_i_b(:,:) ) * zevap(:,:) - ( tprecip(:,:) - sprecip(:,:) ) - sprecip(:,:) * (1._wp - zsnw )
1068      emp_ice(:,:) = SUM( a_i_b(:,:,:) * evap_ice(:,:,:), dim=3 ) - sprecip(:,:) * zsnw
1069      emp_tot(:,:) = emp_oce(:,:) + emp_ice(:,:)
1070
1071      ! --- heat flux associated with emp --- !
1072      qemp_oce(:,:) = - ( 1._wp - at_i_b(:,:) ) * zevap(:,:) * sst_m(:,:) * rcp                  & ! evap at sst
1073         &          + ( tprecip(:,:) - sprecip(:,:) ) * ( ptair(:,:) - rt0 ) * rcp               & ! liquid precip at Tair
1074         &          +   sprecip(:,:) * ( 1._wp - zsnw ) *                                        & ! solid precip at min(Tair,Tsnow)
1075         &              ( ( MIN( ptair(:,:), rt0 ) - rt0 ) * rcpi * tmask(:,:,1) - rLfus )
1076      qemp_ice(:,:) =   sprecip(:,:) * zsnw *                                                    & ! solid precip (only)
1077         &              ( ( MIN( ptair(:,:), rt0 ) - rt0 ) * rcpi * tmask(:,:,1) - rLfus )
1078
1079      ! --- total solar and non solar fluxes --- !
1080      qns_tot(:,:) = ( 1._wp - at_i_b(:,:) ) * qns_oce(:,:) + SUM( a_i_b(:,:,:) * qns_ice(:,:,:), dim=3 )  &
1081         &           + qemp_ice(:,:) + qemp_oce(:,:)
1082      qsr_tot(:,:) = ( 1._wp - at_i_b(:,:) ) * qsr_oce(:,:) + SUM( a_i_b(:,:,:) * qsr_ice(:,:,:), dim=3 )
1083
1084      ! --- heat content of precip over ice in J/m3 (to be used in 1D-thermo) --- !
1085      qprec_ice(:,:) = rhos * ( ( MIN( ptair(:,:), rt0 ) - rt0 ) * rcpi * tmask(:,:,1) - rLfus )
1086
1087      ! --- heat content of evap over ice in W/m2 (to be used in 1D-thermo) ---
1088      DO jl = 1, jpl
1089         qevap_ice(:,:,jl) = 0._wp ! should be -evap_ice(:,:,jl)*( ( Tice - rt0 ) * rcpi * tmask(:,:,1) )
1090         !                         ! But we do not have Tice => consider it at 0degC => evap=0
1091      END DO
1092
1093      ! --- shortwave radiation transmitted below the surface (W/m2, see Grenfell Maykut 77) --- !
1094      zfr1 = ( 0.18 * ( 1.0 - cldf_ice ) + 0.35 * cldf_ice )            ! transmission when hi>10cm
1095      zfr2 = ( 0.82 * ( 1.0 - cldf_ice ) + 0.65 * cldf_ice )            ! zfr2 such that zfr1 + zfr2 to equal 1
1096      !
1097      WHERE    ( phs(:,:,:) <= 0._wp .AND. phi(:,:,:) <  0.1_wp )       ! linear decrease from hi=0 to 10cm
1098         qtr_ice_top(:,:,:) = qsr_ice(:,:,:) * ( zfr1 + zfr2 * ( 1._wp - phi(:,:,:) * 10._wp ) )
1099      ELSEWHERE( phs(:,:,:) <= 0._wp .AND. phi(:,:,:) >= 0.1_wp )       ! constant (zfr1) when hi>10cm
1100         qtr_ice_top(:,:,:) = qsr_ice(:,:,:) * zfr1
1101      ELSEWHERE                                                         ! zero when hs>0
1102         qtr_ice_top(:,:,:) = 0._wp
1103      END WHERE
1104      !
1105
1106      IF( iom_use('evap_ao_cea') .OR. iom_use('hflx_evap_cea') ) THEN
1107         ztmp(:,:) = zevap(:,:) * ( 1._wp - at_i_b(:,:) ) 
1108         IF( iom_use('evap_ao_cea'  ) )  CALL iom_put( 'evap_ao_cea'  , ztmp(:,:) * tmask(:,:,1) )   ! ice-free oce evap (cell average)
1109         IF( iom_use('hflx_evap_cea') )  CALL iom_put( 'hflx_evap_cea', ztmp(:,:) * sst_m(:,:) * rcp * tmask(:,:,1) )   ! heat flux from evap (cell average)
1110      ENDIF
1111      IF( iom_use('hflx_rain_cea') ) THEN
1112         ztmp(:,:) = rcp * ( SUM( (ptsu-rt0) * a_i_b, dim=3 ) + sst_m(:,:) * ( 1._wp - at_i_b(:,:) ) )
1113         IF( iom_use('hflx_rain_cea') )  CALL iom_put( 'hflx_rain_cea', ( tprecip(:,:) - sprecip(:,:) ) * ztmp(:,:) )   ! heat flux from rain (cell average)
1114      ENDIF
1115      IF( iom_use('hflx_snow_cea') .OR. iom_use('hflx_snow_ao_cea') .OR. iom_use('hflx_snow_ai_cea')  )  THEN
1116          WHERE( SUM( a_i_b, dim=3 ) > 1.e-10 ) ;   ztmp(:,:) = rcpi * SUM( (ptsu-rt0) * a_i_b, dim=3 ) / SUM( a_i_b, dim=3 )
1117          ELSEWHERE                             ;   ztmp(:,:) = rcp * sst_m(:,:)   
1118          ENDWHERE
1119          ztmp2(:,:) = sprecip(:,:) * ( ztmp(:,:) - rLfus ) 
1120          IF( iom_use('hflx_snow_cea')    ) CALL iom_put('hflx_snow_cea'   , ztmp2(:,:) ) ! heat flux from snow (cell average)
1121          IF( iom_use('hflx_snow_ao_cea') ) CALL iom_put('hflx_snow_ao_cea', ztmp2(:,:) * ( 1._wp - zsnw(:,:) ) ) ! heat flux from snow (over ocean)
1122          IF( iom_use('hflx_snow_ai_cea') ) CALL iom_put('hflx_snow_ai_cea', ztmp2(:,:) *           zsnw(:,:)   ) ! heat flux from snow (over ice)
1123      ENDIF
1124      !
1125      IF(ln_ctl) THEN
1126         CALL prt_ctl(tab3d_1=qla_ice , clinfo1=' blk_ice: qla_ice  : ', tab3d_2=z_qsb   , clinfo2=' z_qsb    : ', kdim=jpl)
1127         CALL prt_ctl(tab3d_1=z_qlw   , clinfo1=' blk_ice: z_qlw    : ', tab3d_2=dqla_ice, clinfo2=' dqla_ice : ', kdim=jpl)
1128         CALL prt_ctl(tab3d_1=z_dqsb  , clinfo1=' blk_ice: z_dqsb   : ', tab3d_2=z_dqlw  , clinfo2=' z_dqlw   : ', kdim=jpl)
1129         CALL prt_ctl(tab3d_1=dqns_ice, clinfo1=' blk_ice: dqns_ice : ', tab3d_2=qsr_ice , clinfo2=' qsr_ice  : ', kdim=jpl)
1130         CALL prt_ctl(tab3d_1=ptsu    , clinfo1=' blk_ice: ptsu     : ', tab3d_2=qns_ice , clinfo2=' qns_ice  : ', kdim=jpl)
1131         CALL prt_ctl(tab2d_1=tprecip , clinfo1=' blk_ice: tprecip  : ', tab2d_2=sprecip , clinfo2=' sprecip  : ')
1132      ENDIF
1133      !
1134   END SUBROUTINE blk_ice_2
1135
1136
1137   SUBROUTINE blk_ice_qcn( ld_virtual_itd, ptsu, ptb, phs, phi )
1138      !!---------------------------------------------------------------------
1139      !!                     ***  ROUTINE blk_ice_qcn  ***
1140      !!
1141      !! ** Purpose :   Compute surface temperature and snow/ice conduction flux
1142      !!                to force sea ice / snow thermodynamics
1143      !!                in the case conduction flux is emulated
1144      !!
1145      !! ** Method  :   compute surface energy balance assuming neglecting heat storage
1146      !!                following the 0-layer Semtner (1976) approach
1147      !!
1148      !! ** Outputs : - ptsu    : sea-ice / snow surface temperature (K)
1149      !!              - qcn_ice : surface inner conduction flux (W/m2)
1150      !!
1151      !!---------------------------------------------------------------------
1152      LOGICAL                   , INTENT(in   ) ::   ld_virtual_itd  ! single-category option
1153      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(inout) ::   ptsu            ! sea ice / snow surface temperature
1154      REAL(wp), DIMENSION(:,:)  , INTENT(in   ) ::   ptb             ! sea ice base temperature
1155      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(in   ) ::   phs             ! snow thickness
1156      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(in   ) ::   phi             ! sea ice thickness
1157      !
1158      INTEGER , PARAMETER ::   nit = 10                  ! number of iterations
1159      REAL(wp), PARAMETER ::   zepsilon = 0.1_wp         ! characteristic thickness for enhanced conduction
1160      !
1161      INTEGER  ::   ji, jj, jl           ! dummy loop indices
1162      INTEGER  ::   iter                 ! local integer
1163      REAL(wp) ::   zfac, zfac2, zfac3   ! local scalars
1164      REAL(wp) ::   zkeff_h, ztsu, ztsu0 !
1165      REAL(wp) ::   zqc, zqnet           !
1166      REAL(wp) ::   zhe, zqa0            !
1167      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpl) ::   zgfac   ! enhanced conduction factor
1168      !!---------------------------------------------------------------------
1169
1170      ! -------------------------------------!
1171      !      I   Enhanced conduction factor  !
1172      ! -------------------------------------!
1173      ! Emulates the enhancement of conduction by unresolved thin ice (ld_virtual_itd = T)
1174      ! Fichefet and Morales Maqueda, JGR 1997
1175      !
1176      zgfac(:,:,:) = 1._wp
1177
1178      IF( ld_virtual_itd ) THEN
1179         !
1180         zfac  = 1._wp /  ( rn_cnd_s + rcnd_i )
1181         zfac2 = EXP(1._wp) * 0.5_wp * zepsilon
1182         zfac3 = 2._wp / zepsilon
1183         !
1184         DO jl = 1, jpl
1185            DO jj = 1 , jpj
1186               DO ji = 1, jpi
1187                  zhe = ( rn_cnd_s * phi(ji,jj,jl) + rcnd_i * phs(ji,jj,jl) ) * zfac                            ! Effective thickness
1188                  IF( zhe >=  zfac2 )   zgfac(ji,jj,jl) = MIN( 2._wp, 0.5_wp * ( 1._wp + LOG( zhe * zfac3 ) ) ) ! Enhanced conduction factor
1189               END DO
1190            END DO
1191         END DO
1192         !
1193      ENDIF
1194
1195      ! -------------------------------------------------------------!
1196      !      II   Surface temperature and conduction flux            !
1197      ! -------------------------------------------------------------!
1198      !
1199      zfac = rcnd_i * rn_cnd_s
1200      !
1201      DO jl = 1, jpl
1202         DO jj = 1 , jpj
1203            DO ji = 1, jpi
1204               !
1205               zkeff_h = zfac * zgfac(ji,jj,jl) / &                                    ! Effective conductivity of the snow-ice system divided by thickness
1206                  &      ( rcnd_i * phs(ji,jj,jl) + rn_cnd_s * MAX( 0.01, phi(ji,jj,jl) ) )
1207               ztsu    = ptsu(ji,jj,jl)                                                ! Store current iteration temperature
1208               ztsu0   = ptsu(ji,jj,jl)                                                ! Store initial surface temperature
1209               zqa0    = qsr_ice(ji,jj,jl) - qtr_ice_top(ji,jj,jl) + qns_ice(ji,jj,jl) ! Net initial atmospheric heat flux
1210               !
1211               DO iter = 1, nit     ! --- Iterative loop
1212                  zqc   = zkeff_h * ( ztsu - ptb(ji,jj) )                              ! Conduction heat flux through snow-ice system (>0 downwards)
1213                  zqnet = zqa0 + dqns_ice(ji,jj,jl) * ( ztsu - ptsu(ji,jj,jl) ) - zqc  ! Surface energy budget
1214                  ztsu  = ztsu - zqnet / ( dqns_ice(ji,jj,jl) - zkeff_h )              ! Temperature update
1215               END DO
1216               !
1217               ptsu   (ji,jj,jl) = MIN( rt0, ztsu )
1218               qcn_ice(ji,jj,jl) = zkeff_h * ( ptsu(ji,jj,jl) - ptb(ji,jj) )
1219               qns_ice(ji,jj,jl) = qns_ice(ji,jj,jl) + dqns_ice(ji,jj,jl) * ( ptsu(ji,jj,jl) - ztsu0 )
1220               qml_ice(ji,jj,jl) = ( qsr_ice(ji,jj,jl) - qtr_ice_top(ji,jj,jl) + qns_ice(ji,jj,jl) - qcn_ice(ji,jj,jl) )  &
1221                  &   * MAX( 0._wp , SIGN( 1._wp, ptsu(ji,jj,jl) - rt0 ) )
1222
1223               ! --- Diagnose the heat loss due to changing non-solar flux (as in icethd_zdf_bl99) --- !
1224               hfx_err_dif(ji,jj) = hfx_err_dif(ji,jj) - ( dqns_ice(ji,jj,jl) * ( ptsu(ji,jj,jl) - ztsu0 ) ) * a_i_b(ji,jj,jl)
1225
1226            END DO
1227         END DO
1228         !
1229      END DO
1230      !
1231   END SUBROUTINE blk_ice_qcn
1232
1233
1234   SUBROUTINE Cdn10_Lupkes2012( pcd )
1235      !!----------------------------------------------------------------------
1236      !!                      ***  ROUTINE  Cdn10_Lupkes2012  ***
1237      !!
1238      !! ** Purpose :    Recompute the neutral air-ice drag referenced at 10m
1239      !!                 to make it dependent on edges at leads, melt ponds and flows.
1240      !!                 After some approximations, this can be resumed to a dependency
1241      !!                 on ice concentration.
1242      !!
1243      !! ** Method :     The parameterization is taken from Lupkes et al. (2012) eq.(50)
1244      !!                 with the highest level of approximation: level4, eq.(59)
1245      !!                 The generic drag over a cell partly covered by ice can be re-written as follows:
1246      !!
1247      !!                 Cd = Cdw * (1-A) + Cdi * A + Ce * (1-A)**(nu+1/(10*beta)) * A**mu
1248      !!
1249      !!                    Ce = 2.23e-3       , as suggested by Lupkes (eq. 59)
1250      !!                    nu = mu = beta = 1 , as suggested by Lupkes (eq. 59)
1251      !!                    A is the concentration of ice minus melt ponds (if any)
1252      !!
1253      !!                 This new drag has a parabolic shape (as a function of A) starting at
1254      !!                 Cdw(say 1.5e-3) for A=0, reaching 1.97e-3 for A~0.5
1255      !!                 and going down to Cdi(say 1.4e-3) for A=1
1256      !!
1257      !!                 It is theoretically applicable to all ice conditions (not only MIZ)
1258      !!                 => see Lupkes et al (2013)
1259      !!
1260      !! ** References : Lupkes et al. JGR 2012 (theory)
1261      !!                 Lupkes et al. GRL 2013 (application to GCM)
1262      !!
1263      !!----------------------------------------------------------------------
1264      REAL(wp), DIMENSION(:,:), INTENT(inout) ::   pcd
1265      REAL(wp), PARAMETER ::   zCe   = 2.23e-03_wp
1266      REAL(wp), PARAMETER ::   znu   = 1._wp
1267      REAL(wp), PARAMETER ::   zmu   = 1._wp
1268      REAL(wp), PARAMETER ::   zbeta = 1._wp
1269      REAL(wp)            ::   zcoef
1270      !!----------------------------------------------------------------------
1271      zcoef = znu + 1._wp / ( 10._wp * zbeta )
1272
1273      ! generic drag over a cell partly covered by ice
1274      !!Cd(:,:) = Cd_oce(:,:) * ( 1._wp - at_i_b(:,:) ) +  &                        ! pure ocean drag
1275      !!   &      Cd_ice      *           at_i_b(:,:)   +  &                        ! pure ice drag
1276      !!   &      zCe         * ( 1._wp - at_i_b(:,:) )**zcoef * at_i_b(:,:)**zmu   ! change due to sea-ice morphology
1277
1278      ! ice-atm drag
1279      pcd(:,:) = rCd_ice +  &                                                         ! pure ice drag
1280         &      zCe     * ( 1._wp - at_i_b(:,:) )**zcoef * at_i_b(:,:)**(zmu-1._wp)  ! change due to sea-ice morphology
1281
1282   END SUBROUTINE Cdn10_Lupkes2012
1283
1284
1285   SUBROUTINE Cdn10_Lupkes2015( ptm_su, pslp, pcd, pch )
1286      !!----------------------------------------------------------------------
1287      !!                      ***  ROUTINE  Cdn10_Lupkes2015  ***
1288      !!
1289      !! ** pUrpose :    Alternative turbulent transfert coefficients formulation
1290      !!                 between sea-ice and atmosphere with distinct momentum
1291      !!                 and heat coefficients depending on sea-ice concentration
1292      !!                 and atmospheric stability (no meltponds effect for now).
1293      !!
1294      !! ** Method :     The parameterization is adapted from Lupkes et al. (2015)
1295      !!                 and ECHAM6 atmospheric model. Compared to Lupkes2012 scheme,
1296      !!                 it considers specific skin and form drags (Andreas et al. 2010)
1297      !!                 to compute neutral transfert coefficients for both heat and
1298      !!                 momemtum fluxes. Atmospheric stability effect on transfert
1299      !!                 coefficient is also taken into account following Louis (1979).
1300      !!
1301      !! ** References : Lupkes et al. JGR 2015 (theory)
1302      !!                 Lupkes et al. ECHAM6 documentation 2015 (implementation)
1303      !!
1304      !!----------------------------------------------------------------------
1305      !
1306      REAL(wp), DIMENSION(:,:), INTENT(in   ) ::   ptm_su ! sea-ice surface temperature [K]
1307      REAL(wp), DIMENSION(:,:), INTENT(in   ) ::   pslp   ! sea-level pressure [Pa]
1308      REAL(wp), DIMENSION(:,:), INTENT(inout) ::   pcd    ! momentum transfert coefficient
1309      REAL(wp), DIMENSION(:,:), INTENT(inout) ::   pch    ! heat transfert coefficient
1310      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj)            ::   zst, zqo_sat, zqi_sat
1311      !
1312      ! ECHAM6 constants
1313      REAL(wp), PARAMETER ::   z0_skin_ice  = 0.69e-3_wp  ! Eq. 43 [m]
1314      REAL(wp), PARAMETER ::   z0_form_ice  = 0.57e-3_wp  ! Eq. 42 [m]
1315      REAL(wp), PARAMETER ::   z0_ice       = 1.00e-3_wp  ! Eq. 15 [m]
1316      REAL(wp), PARAMETER ::   zce10        = 2.80e-3_wp  ! Eq. 41
1317      REAL(wp), PARAMETER ::   zbeta        = 1.1_wp      ! Eq. 41
1318      REAL(wp), PARAMETER ::   zc           = 5._wp       ! Eq. 13
1319      REAL(wp), PARAMETER ::   zc2          = zc * zc
1320      REAL(wp), PARAMETER ::   zam          = 2. * zc     ! Eq. 14
1321      REAL(wp), PARAMETER ::   zah          = 3. * zc     ! Eq. 30
1322      REAL(wp), PARAMETER ::   z1_alpha     = 1._wp / 0.2_wp  ! Eq. 51
1323      REAL(wp), PARAMETER ::   z1_alphaf    = z1_alpha    ! Eq. 56
1324      REAL(wp), PARAMETER ::   zbetah       = 1.e-3_wp    ! Eq. 26
1325      REAL(wp), PARAMETER ::   zgamma       = 1.25_wp     ! Eq. 26
1326      REAL(wp), PARAMETER ::   z1_gamma     = 1._wp / zgamma
1327      REAL(wp), PARAMETER ::   r1_3         = 1._wp / 3._wp
1328      !
1329      INTEGER  ::   ji, jj         ! dummy loop indices
1330      REAL(wp) ::   zthetav_os, zthetav_is, zthetav_zu
1331      REAL(wp) ::   zrib_o, zrib_i
1332      REAL(wp) ::   zCdn_skin_ice, zCdn_form_ice, zCdn_ice
1333      REAL(wp) ::   zChn_skin_ice, zChn_form_ice
1334      REAL(wp) ::   z0w, z0i, zfmi, zfmw, zfhi, zfhw
1335      REAL(wp) ::   zCdn_form_tmp
1336      !!----------------------------------------------------------------------
1337
1338      ! Momentum Neutral Transfert Coefficients (should be a constant)
1339      zCdn_form_tmp = zce10 * ( LOG( 10._wp / z0_form_ice + 1._wp ) / LOG( rn_zu / z0_form_ice + 1._wp ) )**2   ! Eq. 40
1340      zCdn_skin_ice = ( vkarmn                                      / LOG( rn_zu / z0_skin_ice + 1._wp ) )**2   ! Eq. 7
1341      zCdn_ice      = zCdn_skin_ice   ! Eq. 7
1342      !zCdn_ice     = 1.89e-3         ! old ECHAM5 value (cf Eq. 32)
1343
1344      ! Heat Neutral Transfert Coefficients
1345      zChn_skin_ice = vkarmn**2 / ( LOG( rn_zu / z0_ice + 1._wp ) * LOG( rn_zu * z1_alpha / z0_skin_ice + 1._wp ) )   ! Eq. 50 + Eq. 52
1346
1347      ! Atmospheric and Surface Variables
1348      zst(:,:)     = sst_m(:,:) + rt0                                        ! convert SST from Celcius to Kelvin
1349      zqo_sat(:,:) = rdct_qsat_salt * q_sat( zst(:,:)   , pslp(:,:) )   ! saturation humidity over ocean [kg/kg]
1350      zqi_sat(:,:) =                  q_sat( ptm_su(:,:), pslp(:,:) )   ! saturation humidity over ice   [kg/kg]
1351      !
1352      DO jj = 2, jpjm1           ! reduced loop is necessary for reproducibility
1353         DO ji = fs_2, fs_jpim1
1354            ! Virtual potential temperature [K]
1355            zthetav_os = zst(ji,jj)    * ( 1._wp + rctv0 * zqo_sat(ji,jj) )   ! over ocean
1356            zthetav_is = ptm_su(ji,jj) * ( 1._wp + rctv0 * zqi_sat(ji,jj) )   ! ocean ice
1357            zthetav_zu = t_zu (ji,jj)  * ( 1._wp + rctv0 * q_zu(ji,jj)    )   ! at zu
1358
1359            ! Bulk Richardson Number (could use Ri_bulk function from aerobulk instead)
1360            zrib_o = grav / zthetav_os * ( zthetav_zu - zthetav_os ) * rn_zu / MAX( 0.5, wndm(ji,jj)     )**2   ! over ocean
1361            zrib_i = grav / zthetav_is * ( zthetav_zu - zthetav_is ) * rn_zu / MAX( 0.5, wndm_ice(ji,jj) )**2   ! over ice
1362
1363            ! Momentum and Heat Neutral Transfert Coefficients
1364            zCdn_form_ice = zCdn_form_tmp * at_i_b(ji,jj) * ( 1._wp - at_i_b(ji,jj) )**zbeta  ! Eq. 40
1365            zChn_form_ice = zCdn_form_ice / ( 1._wp + ( LOG( z1_alphaf ) / vkarmn ) * SQRT( zCdn_form_ice ) )               ! Eq. 53
1366
1367            ! Momentum and Heat Stability functions (possibility to use psi_m_ecmwf instead ?)
1368            z0w = rn_zu * EXP( -1._wp * vkarmn / SQRT( Cdn_oce(ji,jj) ) ) ! over water
1369            z0i = z0_skin_ice                                             ! over ice
1370            IF( zrib_o <= 0._wp ) THEN
1371               zfmw = 1._wp - zam * zrib_o / ( 1._wp + 3._wp * zc2 * Cdn_oce(ji,jj) * SQRT( -zrib_o * ( rn_zu / z0w + 1._wp ) ) )  ! Eq. 10
1372               zfhw = ( 1._wp + ( zbetah * ( zthetav_os - zthetav_zu )**r1_3 / ( Chn_oce(ji,jj) * MAX(0.01, wndm(ji,jj)) )   &     ! Eq. 26
1373                  &             )**zgamma )**z1_gamma
1374            ELSE
1375               zfmw = 1._wp / ( 1._wp + zam * zrib_o / SQRT( 1._wp + zrib_o ) )   ! Eq. 12
1376               zfhw = 1._wp / ( 1._wp + zah * zrib_o / SQRT( 1._wp + zrib_o ) )   ! Eq. 28
1377            ENDIF
1378
1379            IF( zrib_i <= 0._wp ) THEN
1380               zfmi = 1._wp - zam * zrib_i / (1._wp + 3._wp * zc2 * zCdn_ice * SQRT( -zrib_i * ( rn_zu / z0i + 1._wp)))   ! Eq.  9
1381               zfhi = 1._wp - zah * zrib_i / (1._wp + 3._wp * zc2 * zCdn_ice * SQRT( -zrib_i * ( rn_zu / z0i + 1._wp)))   ! Eq. 25
1382            ELSE
1383               zfmi = 1._wp / ( 1._wp + zam * zrib_i / SQRT( 1._wp + zrib_i ) )   ! Eq. 11
1384               zfhi = 1._wp / ( 1._wp + zah * zrib_i / SQRT( 1._wp + zrib_i ) )   ! Eq. 27
1385            ENDIF
1386
1387            ! Momentum Transfert Coefficients (Eq. 38)
1388            pcd(ji,jj) = zCdn_skin_ice *   zfmi +  &
1389               &        zCdn_form_ice * ( zfmi * at_i_b(ji,jj) + zfmw * ( 1._wp - at_i_b(ji,jj) ) ) / MAX( 1.e-06, at_i_b(ji,jj) )
1390
1391            ! Heat Transfert Coefficients (Eq. 49)
1392            pch(ji,jj) = zChn_skin_ice *   zfhi +  &
1393               &        zChn_form_ice * ( zfhi * at_i_b(ji,jj) + zfhw * ( 1._wp - at_i_b(ji,jj) ) ) / MAX( 1.e-06, at_i_b(ji,jj) )
1394            !
1395         END DO
1396      END DO
1397      CALL lbc_lnk_multi( 'sbcblk', pcd, 'T',  1., pch, 'T', 1. )
1398      !
1399   END SUBROUTINE Cdn10_Lupkes2015
1400
1401#endif
1402
1403   !!======================================================================
1404END MODULE sbcblk
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.