source: NEMO/branches/2019/fix_sn_cfctl_ticket2328/src/ICE/icedyn_rdgrft.F90 @ 11872

Last change on this file since 11872 was 11872, checked in by acc, 11 months ago

Branch 2019/fix_sn_cfctl_ticket2328. See #2328. Replacement of ln_ctl and activation of full functionality with
sn_cfctl structure. These changes rename structure components l_mppout and l_mpptop as l_prtctl and l_prttrc
and introduce l_glochk to activate former ln_ctl code in stpctl.F90 to perform global location of min and max
checks. Also added is l_allon which can be used to activate all output (much like the former ln_ctl). If l_allon
is .false. then l_config decides whether or not the suboptions are used.

   sn_cfctl%l_glochk = .FALSE.    ! Range sanity checks are local (F) or global (T). Set T for debugging only
   sn_cfctl%l_allon  = .FALSE.    ! IF T activate all options. If F deactivate all unless l_config is T
   sn_cfctl%l_config = .TRUE.     ! IF .true. then control which reports are written with the remaining options

Note, these changes pass SETTE tests but all references to ln_ctl need to be removed from the sette scripts.

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 51.6 KB
Line 
1MODULE icedyn_rdgrft
2   !!======================================================================
3   !!                       ***  MODULE icedyn_rdgrft ***
4   !!    sea-ice : Mechanical impact on ice thickness distribution     
5   !!======================================================================
6   !! History :       !  2006-02  (M. Vancoppenolle) Original code
7   !!            4.0  !  2018     (many people)      SI3 [aka Sea Ice cube]
8   !!----------------------------------------------------------------------
9#if defined key_si3
10   !!----------------------------------------------------------------------
11   !!   'key_si3'                                       SI3 sea-ice model
12   !!----------------------------------------------------------------------
13   !!   ice_dyn_rdgrft       : ridging/rafting of sea ice
14   !!   ice_dyn_rdgrft_init  : initialization of ridging/rafting of sea ice
15   !!   ice_strength         : ice strength calculation
16   !!----------------------------------------------------------------------
17   USE dom_oce        ! ocean domain
18   USE phycst         ! physical constants (ocean directory)
19   USE sbc_oce , ONLY : sss_m, sst_m   ! surface boundary condition: ocean fields
20   USE ice1D          ! sea-ice: thermodynamics
21   USE ice            ! sea-ice: variables
22   USE icetab         ! sea-ice: 1D <==> 2D transformation
23   USE icevar         ! sea-ice: operations
24   USE icectl         ! sea-ice: control prints
25   !
26   USE in_out_manager ! I/O manager
27   USE iom            ! I/O manager library
28   USE lib_mpp        ! MPP library
29   USE lib_fortran    ! fortran utilities (glob_sum + no signed zero)
30   USE lbclnk         ! lateral boundary conditions (or mpp links)
31   USE timing         ! Timing
32
33   IMPLICIT NONE
34   PRIVATE
35
36   PUBLIC   ice_dyn_rdgrft        ! called by icestp
37   PUBLIC   ice_dyn_rdgrft_init   ! called by icedyn
38   PUBLIC   ice_strength          ! called by icedyn_rhg_evp
39
40   ! Variables shared among ridging subroutines
41   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:)     ::   closing_net     ! net rate at which area is removed    (1/s)
42      !                                                               ! (ridging ice area - area of new ridges) / dt
43   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:)     ::   opning          ! rate of opening due to divergence/shear
44   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:)     ::   closing_gross   ! rate at which area removed, not counting area of new ridges
45   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   apartf          ! participation function; fraction of ridging/closing associated w/ category n
46   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   hrmin           ! minimum ridge thickness
47   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   hrmax           ! maximum ridge thickness
48   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   hraft           ! thickness of rafted ice
49   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   hi_hrdg         ! thickness of ridging ice / mean ridge thickness
50   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   aridge          ! participating ice ridging
51   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   araft           ! participating ice rafting
52   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   ze_i_2d
53   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   ze_s_2d
54   !
55   REAL(wp), PARAMETER ::   hrdg_hi_min = 1.1_wp    ! min ridge thickness multiplier: min(hrdg/hi)
56   REAL(wp), PARAMETER ::   hi_hrft     = 0.5_wp    ! rafting multipliyer: (hi/hraft)
57   !
58   ! ** namelist (namdyn_rdgrft) **
59   LOGICAL  ::   ln_str_H79       ! ice strength parameterization (Hibler79)
60   REAL(wp) ::   rn_pstar         ! determines ice strength, Hibler JPO79
61   REAL(wp) ::   rn_csrdg         ! fraction of shearing energy contributing to ridging           
62   LOGICAL  ::   ln_partf_lin     ! participation function linear (Thorndike et al. (1975))
63   REAL(wp) ::   rn_gstar         !    fractional area of young ice contributing to ridging
64   LOGICAL  ::   ln_partf_exp     ! participation function exponential (Lipscomb et al. (2007))
65   REAL(wp) ::   rn_astar         !    equivalent of G* for an exponential participation function
66   LOGICAL  ::   ln_ridging       ! ridging of ice or not                       
67   REAL(wp) ::   rn_hstar         !    thickness that determines the maximal thickness of ridged ice
68   REAL(wp) ::   rn_porordg       !    initial porosity of ridges (0.3 regular value)
69   REAL(wp) ::   rn_fsnwrdg       !    fractional snow loss to the ocean during ridging
70   REAL(wp) ::   rn_fpndrdg       !    fractional pond loss to the ocean during ridging
71   LOGICAL  ::   ln_rafting       ! rafting of ice or not                       
72   REAL(wp) ::   rn_hraft         !    threshold thickness (m) for rafting / ridging
73   REAL(wp) ::   rn_craft         !    coefficient for smoothness of the hyperbolic tangent in rafting
74   REAL(wp) ::   rn_fsnwrft       !    fractional snow loss to the ocean during rafting
75   REAL(wp) ::   rn_fpndrft       !    fractional pond loss to the ocean during rafting
76   !
77   !!----------------------------------------------------------------------
78   !! NEMO/ICE 4.0 , NEMO Consortium (2018)
79   !! $Id$
80   !! Software governed by the CeCILL licence     (./LICENSE)
81   !!----------------------------------------------------------------------
82CONTAINS
83
84   INTEGER FUNCTION ice_dyn_rdgrft_alloc()
85      !!-------------------------------------------------------------------
86      !!                ***  ROUTINE ice_dyn_rdgrft_alloc ***
87      !!-------------------------------------------------------------------
88      ALLOCATE( closing_net(jpij)  , opning(jpij)      , closing_gross(jpij) ,               &
89         &      apartf(jpij,0:jpl) , hrmin  (jpij,jpl) , hraft(jpij,jpl) , aridge(jpij,jpl), &
90         &      hrmax (jpij,jpl)   , hi_hrdg(jpij,jpl) , araft(jpij,jpl) ,                   &
91         &      ze_i_2d(jpij,nlay_i,jpl), ze_s_2d(jpij,nlay_s,jpl), STAT=ice_dyn_rdgrft_alloc )
92
93      CALL mpp_sum ( 'icedyn_rdgrft', ice_dyn_rdgrft_alloc )
94      IF( ice_dyn_rdgrft_alloc /= 0 )   CALL ctl_stop( 'STOP',  'ice_dyn_rdgrft_alloc: failed to allocate arrays'  )
95      !
96   END FUNCTION ice_dyn_rdgrft_alloc
97
98
99   SUBROUTINE ice_dyn_rdgrft( kt )
100      !!-------------------------------------------------------------------
101      !!                ***  ROUTINE ice_dyn_rdgrft ***
102      !!
103      !! ** Purpose :   computes the mechanical redistribution of ice thickness
104      !!
105      !! ** Method  :   Steps :
106      !!       0) Identify grid cells with ice
107      !!       1) Calculate closing rate, divergence and opening
108      !!       2) Identify grid cells with ridging
109      !!       3) Start ridging iterations
110      !!          - prep = ridged and rafted ice + closing_gross
111      !!          - shift = move ice from one category to another
112      !!
113      !! ** Details
114      !!    step1: The net rate of closing is due to convergence and shear, based on Flato and Hibler (1995).
115      !!           The energy dissipation rate is equal to the net closing rate times the ice strength.
116      !!
117      !!    step3: The gross closing rate is equal to the first two terms (open
118      !!           water closing and thin ice ridging) without the third term
119      !!           (thick, newly ridged ice).
120      !!
121      !! References :   Flato, G. M., and W. D. Hibler III, 1995, JGR, 100, 18,611-18,626.
122      !!                Hibler, W. D. III, 1980, MWR, 108, 1943-1973, 1980.
123      !!                Rothrock, D. A., 1975: JGR, 80, 4514-4519.
124      !!                Thorndike et al., 1975, JGR, 80, 4501-4513.
125      !!                Bitz et al., JGR, 2001
126      !!                Amundrud and Melling, JGR 2005
127      !!                Babko et al., JGR 2002
128      !!
129      !!     This routine is based on CICE code and authors William H. Lipscomb,
130      !!     and Elizabeth C. Hunke, LANL are gratefully acknowledged
131      !!-------------------------------------------------------------------
132      INTEGER, INTENT(in) ::   kt     ! number of iteration
133      !!
134      INTEGER  ::   ji, jj, jk, jl             ! dummy loop index
135      INTEGER  ::   iter, iterate_ridging      ! local integer
136      INTEGER  ::   ipti                       ! local integer
137      REAL(wp) ::   zfac                       ! local scalar
138      INTEGER , DIMENSION(jpij) ::   iptidx        ! compute ridge/raft or not
139      REAL(wp), DIMENSION(jpij) ::   zdivu, zdelt  ! 1D divu_i & delta_i
140      !
141      INTEGER, PARAMETER ::   jp_itermax = 20   
142      !!-------------------------------------------------------------------
143      ! controls
144      IF( ln_timing    )   CALL timing_start('icedyn_rdgrft')                                                             ! timing
145      IF( ln_icediachk )   CALL ice_cons_hsm(0, 'icedyn_rdgrft', rdiag_v, rdiag_s, rdiag_t, rdiag_fv, rdiag_fs, rdiag_ft) ! conservation
146      IF( ln_icediachk )   CALL ice_cons2D  (0, 'icedyn_rdgrft',  diag_v,  diag_s,  diag_t,  diag_fv,  diag_fs,  diag_ft) ! conservation
147
148      IF( kt == nit000 ) THEN
149         IF(lwp) WRITE(numout,*)
150         IF(lwp) WRITE(numout,*)'ice_dyn_rdgrft: ice ridging and rafting'
151         IF(lwp) WRITE(numout,*)'~~~~~~~~~~~~~~'
152      ENDIF     
153
154      !--------------------------------
155      ! 0) Identify grid cells with ice
156      !--------------------------------
157      at_i(:,:) = SUM( a_i, dim=3 )
158      !
159      npti = 0   ;   nptidx(:) = 0
160      ipti = 0   ;   iptidx(:) = 0
161      DO jj = 1, jpj
162         DO ji = 1, jpi
163            IF ( at_i(ji,jj) > epsi10 ) THEN
164               npti           = npti + 1
165               nptidx( npti ) = (jj - 1) * jpi + ji
166            ENDIF
167         END DO
168      END DO
169     
170      !--------------------------------------------------------
171      ! 1) Dynamical inputs (closing rate, divergence, opening)
172      !--------------------------------------------------------
173      IF( npti > 0 ) THEN
174       
175         ! just needed here
176         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), zdelt   (1:npti)      , delta_i )
177         ! needed here and in the iteration loop
178         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), zdivu   (1:npti)      , divu_i) ! zdivu is used as a work array here (no change in divu_i)
179         CALL tab_3d_2d( npti, nptidx(1:npti), a_i_2d  (1:npti,1:jpl), a_i   )
180         CALL tab_3d_2d( npti, nptidx(1:npti), v_i_2d  (1:npti,1:jpl), v_i   )
181         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), ato_i_1d(1:npti)      , ato_i )
182
183         DO ji = 1, npti
184            ! closing_net = rate at which open water area is removed + ice area removed by ridging
185            !                                                        - ice area added in new ridges
186            closing_net(ji) = rn_csrdg * 0.5_wp * ( zdelt(ji) - ABS( zdivu(ji) ) ) - MIN( zdivu(ji), 0._wp )
187            !
188            IF( zdivu(ji) < 0._wp )   closing_net(ji) = MAX( closing_net(ji), -zdivu(ji) )   ! make sure the closing rate is large enough
189            !                                                                                ! to give asum = 1.0 after ridging
190            ! Opening rate (non-negative) that will give asum = 1.0 after ridging.
191            opning(ji) = closing_net(ji) + zdivu(ji)
192         END DO
193         !
194         !------------------------------------
195         ! 2) Identify grid cells with ridging
196         !------------------------------------
197         CALL rdgrft_prep( a_i_2d, v_i_2d, ato_i_1d, closing_net )
198
199         DO ji = 1, npti
200            IF( SUM( apartf(ji,1:jpl) ) > 0._wp .AND. closing_gross(ji) > 0._wp ) THEN
201               ipti = ipti + 1
202               iptidx     (ipti)   = nptidx     (ji)
203               ! adjust to new indices
204               a_i_2d     (ipti,:) = a_i_2d     (ji,:)
205               v_i_2d     (ipti,:) = v_i_2d     (ji,:)
206               ato_i_1d   (ipti)   = ato_i_1d   (ji)
207               closing_net(ipti)   = closing_net(ji)
208               zdivu      (ipti)   = zdivu      (ji)
209               opning     (ipti)   = opning     (ji)
210            ENDIF
211         END DO
212
213      ENDIF
214
215      ! grid cells with ridging
216      nptidx(:) = iptidx(:)
217      npti      = ipti
218
219      !-----------------
220      ! 3) Start ridging
221      !-----------------
222      IF( npti > 0 ) THEN
223         
224         CALL ice_dyn_1d2d( 1 )            ! --- Move to 1D arrays --- !
225
226         iter            = 1
227         iterate_ridging = 1     
228         !                                                        !----------------------!
229         DO WHILE( iterate_ridging > 0 .AND. iter < jp_itermax )  !  ridging iterations  !
230            !                                                     !----------------------!
231            ! Calculate participation function (apartf)
232            !       and transfer      function
233            !       and closing_gross (+correction on opening)
234            CALL rdgrft_prep( a_i_2d, v_i_2d, ato_i_1d, closing_net )
235
236            ! Redistribute area, volume, and energy between categories
237            CALL rdgrft_shift
238
239            ! Do we keep on iterating?
240            !-------------------------
241            ! Check whether a_i + ato_i = 0
242            ! If not, because the closing and opening rates were reduced above, ridge again with new rates
243            iterate_ridging = 0
244            DO ji = 1, npti
245               zfac = 1._wp - ( ato_i_1d(ji) + SUM( a_i_2d(ji,:) ) )
246               IF( ABS( zfac ) < epsi10 ) THEN
247                  closing_net(ji) = 0._wp
248                  opning     (ji) = 0._wp
249                  ato_i_1d   (ji) = MAX( 0._wp, 1._wp - SUM( a_i_2d(ji,:) ) )
250               ELSE
251                  iterate_ridging  = 1
252                  zdivu      (ji) = zfac * r1_rdtice
253                  closing_net(ji) = MAX( 0._wp, -zdivu(ji) )
254                  opning     (ji) = MAX( 0._wp,  zdivu(ji) )
255               ENDIF
256            END DO
257            !
258            iter = iter + 1
259            IF( iter  >  jp_itermax )    CALL ctl_stop( 'STOP',  'icedyn_rdgrft: non-converging ridging scheme'  )
260            !
261         END DO
262
263         CALL ice_dyn_1d2d( 2 )            ! --- Move to 2D arrays --- !
264
265      ENDIF
266   
267      CALL ice_var_agg( 1 ) 
268
269      ! controls
270      IF( sn_cfctl%l_prtctl )   CALL ice_prt3D   ('icedyn_rdgrft')                                                        ! prints
271      IF( ln_icectl    )   CALL ice_prt     (kt, iiceprt, jiceprt,-1, ' - ice dyn rdgrft - ')                             ! prints
272      IF( ln_icediachk )   CALL ice_cons_hsm(1, 'icedyn_rdgrft', rdiag_v, rdiag_s, rdiag_t, rdiag_fv, rdiag_fs, rdiag_ft) ! conservation
273      IF( ln_icediachk )   CALL ice_cons2D  (1, 'icedyn_rdgrft',  diag_v,  diag_s,  diag_t,  diag_fv,  diag_fs,  diag_ft) ! conservation
274      IF( ln_timing    )   CALL timing_stop ('icedyn_rdgrft')                                                             ! timing
275      !
276   END SUBROUTINE ice_dyn_rdgrft
277
278
279   SUBROUTINE rdgrft_prep( pa_i, pv_i, pato_i, pclosing_net )
280      !!-------------------------------------------------------------------
281      !!                ***  ROUTINE rdgrft_prep ***
282      !!
283      !! ** Purpose :   preparation for ridging calculations
284      !!
285      !! ** Method  :   Compute the thickness distribution of the ice and open water
286      !!                participating in ridging and of the resulting ridges.
287      !!-------------------------------------------------------------------
288      REAL(wp), DIMENSION(:)  , INTENT(in) ::   pato_i, pclosing_net 
289      REAL(wp), DIMENSION(:,:), INTENT(in) ::   pa_i, pv_i 
290      !!
291      INTEGER  ::   ji, jl                     ! dummy loop indices
292      REAL(wp) ::   z1_gstar, z1_astar, zhmean, zfac   ! local scalar
293      REAL(wp), DIMENSION(jpij)        ::   zasum, z1_asum, zaksum   ! sum of a_i+ato_i and reverse
294      REAL(wp), DIMENSION(jpij,jpl)    ::   zhi                      ! ice thickness
295      REAL(wp), DIMENSION(jpij,-1:jpl) ::   zGsum                    ! zGsum(n) = sum of areas in categories 0 to n
296      !--------------------------------------------------------------------
297
298      z1_gstar = 1._wp / rn_gstar
299      z1_astar = 1._wp / rn_astar
300
301      !                       ! Ice thickness needed for rafting
302      WHERE( pa_i(1:npti,:) > epsi10 )   ;   zhi(1:npti,:) = pv_i(1:npti,:) / pa_i(1:npti,:)
303      ELSEWHERE                          ;   zhi(1:npti,:) = 0._wp
304      END WHERE
305
306      ! 1) Participation function (apartf): a(h) = b(h).g(h)
307      !-----------------------------------------------------------------
308      ! Compute the participation function = total area lost due to ridging/closing
309      ! This is analogous to
310      !   a(h) = b(h)g(h) as defined in Thorndike et al. (1975).
311      !   assuming b(h) = (2/Gstar) * (1 - G(h)/Gstar).
312      !
313      ! apartf = integrating b(h)g(h) between the category boundaries
314      ! apartf is always >= 0 and SUM(apartf(0:jpl))=1
315      !-----------------------------------------------------------------
316      !
317      ! Compute total area of ice plus open water.
318      ! This is in general not equal to one because of divergence during transport
319      zasum(1:npti) = pato_i(1:npti) + SUM( pa_i(1:npti,:), dim=2 )
320      !
321      WHERE( zasum(1:npti) > epsi10 )   ;   z1_asum(1:npti) = 1._wp / zasum(1:npti)
322      ELSEWHERE                         ;   z1_asum(1:npti) = 0._wp
323      END WHERE
324      !
325      ! Compute cumulative thickness distribution function
326      ! Compute the cumulative thickness distribution function zGsum,
327      ! where zGsum(n) is the fractional area in categories 0 to n.
328      ! initial value (in h = 0) = open water area
329      zGsum(1:npti,-1) = 0._wp
330      zGsum(1:npti,0 ) = pato_i(1:npti) * z1_asum(1:npti)
331      DO jl = 1, jpl
332         zGsum(1:npti,jl) = ( pato_i(1:npti) + SUM( pa_i(1:npti,1:jl), dim=2 ) ) * z1_asum(1:npti)  ! sum(1:jl) is ok (and not jpl)
333      END DO
334      !
335      IF( ln_partf_lin ) THEN          !--- Linear formulation (Thorndike et al., 1975)
336         DO jl = 0, jpl   
337            DO ji = 1, npti
338               IF    ( zGsum(ji,jl)   < rn_gstar ) THEN
339                  apartf(ji,jl) = z1_gstar * ( zGsum(ji,jl) - zGsum(ji,jl-1) ) * &
340                     &                       ( 2._wp - ( zGsum(ji,jl-1) + zGsum(ji,jl) ) * z1_gstar )
341               ELSEIF( zGsum(ji,jl-1) < rn_gstar ) THEN
342                  apartf(ji,jl) = z1_gstar * ( rn_gstar     - zGsum(ji,jl-1) ) *  &
343                     &                       ( 2._wp - ( zGsum(ji,jl-1) + rn_gstar        ) * z1_gstar )
344               ELSE
345                  apartf(ji,jl) = 0._wp
346               ENDIF
347            END DO
348         END DO
349         !
350      ELSEIF( ln_partf_exp ) THEN      !--- Exponential, more stable formulation (Lipscomb et al, 2007)
351         !                       
352         zfac = 1._wp / ( 1._wp - EXP(-z1_astar) )
353         DO jl = -1, jpl
354            DO ji = 1, npti
355               zGsum(ji,jl) = EXP( -zGsum(ji,jl) * z1_astar ) * zfac
356            END DO
357         END DO
358         DO jl = 0, jpl
359            DO ji = 1, npti
360               apartf(ji,jl) = zGsum(ji,jl-1) - zGsum(ji,jl)
361            END DO
362         END DO
363         !
364      ENDIF
365
366      !                                !--- Ridging and rafting participation concentrations
367      IF( ln_rafting .AND. ln_ridging ) THEN             !- ridging & rafting
368         DO jl = 1, jpl
369            DO ji = 1, npti
370               aridge(ji,jl) = ( 1._wp + TANH ( rn_craft * ( zhi(ji,jl) - rn_hraft ) ) ) * 0.5_wp * apartf(ji,jl)
371               araft (ji,jl) = apartf(ji,jl) - aridge(ji,jl)
372            END DO
373         END DO
374      ELSEIF( ln_ridging .AND. .NOT. ln_rafting ) THEN   !- ridging alone
375         DO jl = 1, jpl
376            DO ji = 1, npti
377               aridge(ji,jl) = apartf(ji,jl)
378               araft (ji,jl) = 0._wp
379            END DO
380         END DO
381      ELSEIF( ln_rafting .AND. .NOT. ln_ridging ) THEN   !- rafting alone   
382         DO jl = 1, jpl
383            DO ji = 1, npti
384               aridge(ji,jl) = 0._wp
385               araft (ji,jl) = apartf(ji,jl)
386            END DO
387         END DO
388      ELSE                                               !- no ridging & no rafting
389         DO jl = 1, jpl
390            DO ji = 1, npti
391               aridge(ji,jl) = 0._wp
392               araft (ji,jl) = 0._wp         
393            END DO
394         END DO
395      ENDIF
396
397      ! 2) Transfer function
398      !-----------------------------------------------------------------
399      ! Compute max and min ridged ice thickness for each ridging category.
400      ! Assume ridged ice is uniformly distributed between hrmin and hrmax.
401      !
402      ! This parameterization is a modified version of Hibler (1980).
403      ! The mean ridging thickness, zhmean, is proportional to hi^(0.5)
404      !  and for very thick ridging ice must be >= hrdg_hi_min*hi
405      !
406      ! The minimum ridging thickness, hrmin, is equal to 2*hi
407      !  (i.e., rafting) and for very thick ridging ice is
408      !  constrained by hrmin <= (zhmean + hi)/2.
409      !
410      ! The maximum ridging thickness, hrmax, is determined by zhmean and hrmin.
411      !
412      ! These modifications have the effect of reducing the ice strength
413      ! (relative to the Hibler formulation) when very thick ice is ridging.
414      !
415      ! zaksum = net area removed/ total area removed
416      ! where total area removed = area of ice that ridges
417      !         net area removed = total area removed - area of new ridges
418      !-----------------------------------------------------------------
419      zfac = 1._wp / hi_hrft
420      zaksum(1:npti) = apartf(1:npti,0)
421      !
422      DO jl = 1, jpl
423         DO ji = 1, npti
424            IF ( apartf(ji,jl) > 0._wp ) THEN
425               zhmean         = MAX( SQRT( rn_hstar * zhi(ji,jl) ), zhi(ji,jl) * hrdg_hi_min )
426               hrmin  (ji,jl) = MIN( 2._wp * zhi(ji,jl), 0.5_wp * ( zhmean + zhi(ji,jl) ) )
427               hrmax  (ji,jl) = 2._wp * zhmean - hrmin(ji,jl)
428               hraft  (ji,jl) = zhi(ji,jl) * zfac
429               hi_hrdg(ji,jl) = zhi(ji,jl) / MAX( zhmean, epsi20 )
430               !
431               ! Normalization factor : zaksum, ensures mass conservation
432               zaksum(ji) = zaksum(ji) + aridge(ji,jl) * ( 1._wp - hi_hrdg(ji,jl) )    &
433                  &                    + araft (ji,jl) * ( 1._wp - hi_hrft )
434            ELSE
435               hrmin  (ji,jl) = 0._wp 
436               hrmax  (ji,jl) = 0._wp 
437               hraft  (ji,jl) = 0._wp 
438               hi_hrdg(ji,jl) = 1._wp
439            ENDIF
440         END DO
441      END DO
442      !
443      ! 3) closing_gross
444      !-----------------
445      ! Based on the ITD of ridging and ridged ice, convert the net closing rate to a gross closing rate. 
446      ! NOTE: 0 < aksum <= 1
447      WHERE( zaksum(1:npti) > epsi10 )   ;   closing_gross(1:npti) = pclosing_net(1:npti) / zaksum(1:npti)
448      ELSEWHERE                          ;   closing_gross(1:npti) = 0._wp
449      END WHERE
450     
451      ! correction to closing rate if excessive ice removal
452      !----------------------------------------------------
453      ! Reduce the closing rate if more than 100% of any ice category would be removed
454      ! Reduce the opening rate in proportion
455      DO jl = 1, jpl
456         DO ji = 1, npti
457            zfac = apartf(ji,jl) * closing_gross(ji) * rdt_ice
458            IF( zfac > pa_i(ji,jl) .AND. apartf(ji,jl) /= 0._wp ) THEN
459               closing_gross(ji) = pa_i(ji,jl) / apartf(ji,jl) * r1_rdtice
460            ENDIF
461         END DO
462      END DO     
463
464      ! 4) correction to opening if excessive open water removal
465      !---------------------------------------------------------
466      ! Reduce the closing rate if more than 100% of the open water would be removed
467      ! Reduce the opening rate in proportion
468      DO ji = 1, npti 
469         zfac = pato_i(ji) + ( opning(ji) - apartf(ji,0) * closing_gross(ji) ) * rdt_ice
470         IF( zfac < 0._wp ) THEN           ! would lead to negative ato_i
471            opning(ji) = apartf(ji,0) * closing_gross(ji) - pato_i(ji) * r1_rdtice 
472         ELSEIF( zfac > zasum(ji) ) THEN   ! would lead to ato_i > asum
473            opning(ji) = apartf(ji,0) * closing_gross(ji) + ( zasum(ji) - pato_i(ji) ) * r1_rdtice 
474         ENDIF
475      END DO
476      !
477   END SUBROUTINE rdgrft_prep
478
479
480   SUBROUTINE rdgrft_shift
481      !!-------------------------------------------------------------------
482      !!                ***  ROUTINE rdgrft_shift ***
483      !!
484      !! ** Purpose :   shift ridging ice among thickness categories of ice thickness
485      !!
486      !! ** Method  :   Remove area, volume, and energy from each ridging category
487      !!                and add to thicker ice categories.
488      !!-------------------------------------------------------------------
489      !
490      INTEGER  ::   ji, jj, jl, jl1, jl2, jk   ! dummy loop indices
491      REAL(wp) ::   hL, hR, farea              ! left and right limits of integration and new area going to jl2
492      REAL(wp) ::   vsw                        ! vol of water trapped into ridges
493      REAL(wp) ::   afrdg, afrft               ! fraction of category area ridged/rafted
494      REAL(wp)                  ::   airdg1, oirdg1, aprdg1, virdg1, sirdg1
495      REAL(wp)                  ::   airft1, oirft1, aprft1
496      REAL(wp), DIMENSION(jpij) ::   airdg2, oirdg2, aprdg2, virdg2, sirdg2, vsrdg, vprdg  ! area etc of new ridges
497      REAL(wp), DIMENSION(jpij) ::   airft2, oirft2, aprft2, virft , sirft , vsrft, vprft  ! area etc of rafted ice
498      !
499      REAL(wp), DIMENSION(jpij) ::   ersw             ! enth of water trapped into ridges
500      REAL(wp), DIMENSION(jpij) ::   zswitch, fvol    ! new ridge volume going to jl2
501      REAL(wp), DIMENSION(jpij) ::   z1_ai            ! 1 / a
502      REAL(wp), DIMENSION(jpij) ::   zvti             ! sum(v_i)
503      !
504      REAL(wp), DIMENSION(jpij,nlay_s) ::   esrft     ! snow energy of rafting ice
505      REAL(wp), DIMENSION(jpij,nlay_i) ::   eirft     ! ice  energy of rafting ice
506      REAL(wp), DIMENSION(jpij,nlay_s) ::   esrdg     ! enth*volume of new ridges     
507      REAL(wp), DIMENSION(jpij,nlay_i) ::   eirdg     ! enth*volume of new ridges
508      !
509      INTEGER , DIMENSION(jpij) ::   itest_rdg, itest_rft   ! test for conservation
510      !!-------------------------------------------------------------------
511      !
512      zvti(1:npti) = SUM( v_i_2d(1:npti,:), dim=2 )   ! total ice volume
513      !
514      ! 1) Change in open water area due to closing and opening
515      !--------------------------------------------------------
516      DO ji = 1, npti
517         ato_i_1d(ji) = MAX( 0._wp, ato_i_1d(ji) + ( opning(ji) - apartf(ji,0) * closing_gross(ji) ) * rdt_ice )
518      END DO
519     
520      ! 2) compute categories in which ice is removed (jl1)
521      !----------------------------------------------------
522      DO jl1 = 1, jpl
523
524         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), s_i_1d(1:npti), s_i(:,:,jl1) )
525
526         DO ji = 1, npti
527
528            IF( apartf(ji,jl1) > 0._wp .AND. closing_gross(ji) > 0._wp ) THEN   ! only if ice is ridging
529
530               IF( a_i_2d(ji,jl1) > epsi10 ) THEN   ;   z1_ai(ji) = 1._wp / a_i_2d(ji,jl1)
531               ELSE                                 ;   z1_ai(ji) = 0._wp
532               ENDIF
533               
534               ! area of ridging / rafting ice (airdg1) and of new ridge (airdg2)
535               airdg1 = aridge(ji,jl1) * closing_gross(ji) * rdt_ice
536               airft1 = araft (ji,jl1) * closing_gross(ji) * rdt_ice
537
538               airdg2(ji) = airdg1 * hi_hrdg(ji,jl1)
539               airft2(ji) = airft1 * hi_hrft
540
541               ! ridging /rafting fractions
542               afrdg = airdg1 * z1_ai(ji)
543               afrft = airft1 * z1_ai(ji)
544
545               ! volume and enthalpy (J/m2, >0) of seawater trapped into ridges
546               IF    ( zvti(ji) <= 10. ) THEN ; vsw = v_i_2d(ji,jl1) * afrdg * rn_porordg                                           ! v <= 10m then porosity = rn_porordg
547               ELSEIF( zvti(ji) >= 20. ) THEN ; vsw = 0._wp                                                                         ! v >= 20m then porosity = 0
548               ELSE                           ; vsw = v_i_2d(ji,jl1) * afrdg * rn_porordg * MAX( 0._wp, 2._wp - 0.1_wp * zvti(ji) ) ! v > 10m and v < 20m then porosity = linear transition to 0
549               ENDIF
550               ersw(ji) = -rhoi * vsw * rcp * sst_1d(ji)   ! clem: if sst>0, then ersw <0 (is that possible?)
551
552               ! volume etc of ridging / rafting ice and new ridges (vi, vs, sm, oi, es, ei)
553               virdg1     = v_i_2d (ji,jl1)   * afrdg
554               virdg2(ji) = v_i_2d (ji,jl1)   * afrdg + vsw
555               vsrdg(ji)  = v_s_2d (ji,jl1)   * afrdg
556               sirdg1     = sv_i_2d(ji,jl1)   * afrdg
557               sirdg2(ji) = sv_i_2d(ji,jl1)   * afrdg + vsw * sss_1d(ji)
558               oirdg1     = oa_i_2d(ji,jl1)   * afrdg
559               oirdg2(ji) = oa_i_2d(ji,jl1)   * afrdg * hi_hrdg(ji,jl1) 
560
561               virft(ji)  = v_i_2d (ji,jl1)   * afrft
562               vsrft(ji)  = v_s_2d (ji,jl1)   * afrft
563               sirft(ji)  = sv_i_2d(ji,jl1)   * afrft 
564               oirft1     = oa_i_2d(ji,jl1)   * afrft 
565               oirft2(ji) = oa_i_2d(ji,jl1)   * afrft * hi_hrft 
566
567               IF ( ln_pnd_H12 ) THEN
568                  aprdg1     = a_ip_2d(ji,jl1) * afrdg
569                  aprdg2(ji) = a_ip_2d(ji,jl1) * afrdg * hi_hrdg(ji,jl1)
570                  vprdg (ji) = v_ip_2d(ji,jl1) * afrdg
571                  aprft1     = a_ip_2d(ji,jl1) * afrft
572                  aprft2(ji) = a_ip_2d(ji,jl1) * afrft * hi_hrft
573                  vprft (ji) = v_ip_2d(ji,jl1) * afrft
574               ENDIF
575
576               ! Ice-ocean exchanges associated with ice porosity
577               wfx_dyn_1d(ji) = wfx_dyn_1d(ji) - vsw * rhoi * r1_rdtice   ! increase in ice volume due to seawater frozen in voids
578               sfx_dyn_1d(ji) = sfx_dyn_1d(ji) - vsw * sss_1d(ji) * rhoi * r1_rdtice
579               hfx_dyn_1d(ji) = hfx_dyn_1d(ji) + ersw(ji) * r1_rdtice          ! > 0 [W.m-2]
580
581               ! Put the snow lost by ridging into the ocean
582               !  Note that esrdg > 0; the ocean must cool to melt snow. If the ocean temp = Tf already, new ice must grow.
583               wfx_snw_dyn_1d(ji) = wfx_snw_dyn_1d(ji) + ( rhos * vsrdg(ji) * ( 1._wp - rn_fsnwrdg )   &   ! fresh water source for ocean
584                  &                                      + rhos * vsrft(ji) * ( 1._wp - rn_fsnwrft ) ) * r1_rdtice
585
586               ! virtual salt flux to keep salinity constant
587               IF( nn_icesal /= 2 )  THEN
588                  sirdg2(ji)     = sirdg2(ji)     - vsw * ( sss_1d(ji) - s_i_1d(ji) )       ! ridge salinity = s_i
589                  sfx_bri_1d(ji) = sfx_bri_1d(ji) + sss_1d(ji) * vsw * rhoi * r1_rdtice  &  ! put back sss_m into the ocean
590                     &                            - s_i_1d(ji) * vsw * rhoi * r1_rdtice     ! and get  s_i  from the ocean
591               ENDIF
592
593               ! Remove area, volume of new ridge to each category jl1
594               !------------------------------------------------------
595               a_i_2d (ji,jl1) = a_i_2d (ji,jl1) - airdg1    - airft1
596               v_i_2d (ji,jl1) = v_i_2d (ji,jl1) - virdg1    - virft(ji)
597               v_s_2d (ji,jl1) = v_s_2d (ji,jl1) - vsrdg(ji) - vsrft(ji)
598               sv_i_2d(ji,jl1) = sv_i_2d(ji,jl1) - sirdg1    - sirft(ji)
599               oa_i_2d(ji,jl1) = oa_i_2d(ji,jl1) - oirdg1    - oirft1
600               IF ( ln_pnd_H12 ) THEN
601                  a_ip_2d(ji,jl1) = a_ip_2d(ji,jl1) - aprdg1    - aprft1
602                  v_ip_2d(ji,jl1) = v_ip_2d(ji,jl1) - vprdg(ji) - vprft(ji)
603               ENDIF
604            ENDIF
605
606         END DO ! ji
607
608         ! special loop for e_s because of layers jk
609         DO jk = 1, nlay_s
610            DO ji = 1, npti
611               IF( apartf(ji,jl1) > 0._wp .AND. closing_gross(ji) > 0._wp ) THEN
612                  ! Compute ridging /rafting fractions
613                  afrdg = aridge(ji,jl1) * closing_gross(ji) * rdt_ice * z1_ai(ji)
614                  afrft = araft (ji,jl1) * closing_gross(ji) * rdt_ice * z1_ai(ji)
615                  ! Compute ridging /rafting ice and new ridges for es
616                  esrdg(ji,jk) = ze_s_2d (ji,jk,jl1) * afrdg
617                  esrft(ji,jk) = ze_s_2d (ji,jk,jl1) * afrft
618                  ! Put the snow lost by ridging into the ocean
619                  hfx_dyn_1d(ji) = hfx_dyn_1d(ji) + ( - esrdg(ji,jk) * ( 1._wp - rn_fsnwrdg )   &                 ! heat sink for ocean (<0, W.m-2)
620                     &                                - esrft(ji,jk) * ( 1._wp - rn_fsnwrft ) ) * r1_rdtice
621                  !
622                  ! Remove energy of new ridge to each category jl1
623                  !-------------------------------------------------
624                  ze_s_2d(ji,jk,jl1) = ze_s_2d(ji,jk,jl1) * ( 1._wp - afrdg - afrft ) 
625               ENDIF
626            END DO
627         END DO
628                 
629         ! special loop for e_i because of layers jk
630         DO jk = 1, nlay_i
631            DO ji = 1, npti
632               IF( apartf(ji,jl1) > 0._wp .AND. closing_gross(ji) > 0._wp ) THEN
633                  ! Compute ridging /rafting fractions
634                  afrdg = aridge(ji,jl1) * closing_gross(ji) * rdt_ice * z1_ai(ji)
635                  afrft = araft (ji,jl1) * closing_gross(ji) * rdt_ice * z1_ai(ji)
636                  ! Compute ridging ice and new ridges for ei
637                  eirdg(ji,jk) = ze_i_2d (ji,jk,jl1) * afrdg + ersw(ji) * r1_nlay_i
638                  eirft(ji,jk) = ze_i_2d (ji,jk,jl1) * afrft
639                  !
640                  ! Remove energy of new ridge to each category jl1
641                  !-------------------------------------------------
642                  ze_i_2d(ji,jk,jl1) = ze_i_2d(ji,jk,jl1) * ( 1._wp - afrdg - afrft ) 
643               ENDIF
644            END DO
645         END DO
646         
647         ! 3) compute categories in which ice is added (jl2)
648         !--------------------------------------------------
649         itest_rdg(1:npti) = 0
650         itest_rft(1:npti) = 0
651         DO jl2  = 1, jpl 
652            !
653            DO ji = 1, npti
654
655               IF( apartf(ji,jl1) > 0._wp .AND. closing_gross(ji) > 0._wp ) THEN
656
657                  ! Compute the fraction of ridged ice area and volume going to thickness category jl2
658                  IF( hrmin(ji,jl1) <= hi_max(jl2) .AND. hrmax(ji,jl1) > hi_max(jl2-1) ) THEN
659                     hL = MAX( hrmin(ji,jl1), hi_max(jl2-1) )
660                     hR = MIN( hrmax(ji,jl1), hi_max(jl2)   )
661                     farea    = ( hR      - hL      ) / ( hrmax(ji,jl1)                 - hrmin(ji,jl1)                 )
662                     fvol(ji) = ( hR * hR - hL * hL ) / ( hrmax(ji,jl1) * hrmax(ji,jl1) - hrmin(ji,jl1) * hrmin(ji,jl1) )
663                     !
664                     itest_rdg(ji) = 1   ! test for conservation
665                  ELSE
666                     farea    = 0._wp 
667                     fvol(ji) = 0._wp                 
668                  ENDIF
669
670                  ! Compute the fraction of rafted ice area and volume going to thickness category jl2
671                  IF( hraft(ji,jl1) <= hi_max(jl2) .AND. hraft(ji,jl1) >  hi_max(jl2-1) ) THEN
672                     zswitch(ji) = 1._wp
673                     !
674                     itest_rft(ji) = 1   ! test for conservation
675                  ELSE
676                     zswitch(ji) = 0._wp
677                  ENDIF
678                  !
679                  ! Patch to ensure perfect conservation if ice thickness goes mad
680                  ! Sometimes thickness is larger than hi_max(jpl) because of advection scheme (for very small areas)
681                  ! Then ice volume is removed from one category but the ridging/rafting scheme
682                  ! does not know where to move it, leading to a conservation issue. 
683                  IF( itest_rdg(ji) == 0 .AND. jl2 == jpl ) THEN   ;   farea = 1._wp   ;   fvol(ji) = 1._wp   ;   ENDIF
684                  IF( itest_rft(ji) == 0 .AND. jl2 == jpl )      zswitch(ji) = 1._wp
685                  !
686                  ! Add area, volume of new ridge to category jl2
687                  !----------------------------------------------
688                  a_i_2d (ji,jl2) = a_i_2d (ji,jl2) + ( airdg2(ji) * farea    + airft2(ji) * zswitch(ji) )
689                  oa_i_2d(ji,jl2) = oa_i_2d(ji,jl2) + ( oirdg2(ji) * farea    + oirft2(ji) * zswitch(ji) )
690                  v_i_2d (ji,jl2) = v_i_2d (ji,jl2) + ( virdg2(ji) * fvol(ji) + virft (ji) * zswitch(ji) )
691                  sv_i_2d(ji,jl2) = sv_i_2d(ji,jl2) + ( sirdg2(ji) * fvol(ji) + sirft (ji) * zswitch(ji) )
692                  v_s_2d (ji,jl2) = v_s_2d (ji,jl2) + ( vsrdg (ji) * rn_fsnwrdg * fvol(ji)  +  &
693                     &                                  vsrft (ji) * rn_fsnwrft * zswitch(ji) )
694                  IF ( ln_pnd_H12 ) THEN
695                     v_ip_2d (ji,jl2) = v_ip_2d(ji,jl2) + (   vprdg (ji) * rn_fpndrdg * fvol   (ji)   &
696                        &                                   + vprft (ji) * rn_fpndrft * zswitch(ji)   )
697                     a_ip_2d (ji,jl2) = a_ip_2d(ji,jl2) + (   aprdg2(ji) * rn_fpndrdg * farea         & 
698                        &                                   + aprft2(ji) * rn_fpndrft * zswitch(ji)   )
699                  ENDIF
700                 
701               ENDIF
702
703            END DO
704            ! Add snow energy of new ridge to category jl2
705            !---------------------------------------------
706            DO jk = 1, nlay_s
707               DO ji = 1, npti
708                  IF( apartf(ji,jl1) > 0._wp .AND. closing_gross(ji) > 0._wp )   &
709                     &   ze_s_2d(ji,jk,jl2) = ze_s_2d(ji,jk,jl2) + ( esrdg(ji,jk) * rn_fsnwrdg * fvol(ji)  +  &
710                     &                                               esrft(ji,jk) * rn_fsnwrft * zswitch(ji) )
711               END DO
712            END DO
713            ! Add ice energy of new ridge to category jl2
714            !--------------------------------------------
715            DO jk = 1, nlay_i
716               DO ji = 1, npti
717                  IF( apartf(ji,jl1) > 0._wp .AND. closing_gross(ji) > 0._wp )   &
718                     &   ze_i_2d(ji,jk,jl2) = ze_i_2d(ji,jk,jl2) + eirdg(ji,jk) * fvol(ji) + eirft(ji,jk) * zswitch(ji)                 
719               END DO
720            END DO
721            !
722         END DO ! jl2
723         !
724      END DO ! jl1
725      !
726      ! roundoff errors
727      !----------------
728      ! In case ridging/rafting lead to very small negative values (sometimes it happens)
729      CALL ice_var_roundoff( a_i_2d, v_i_2d, v_s_2d, sv_i_2d, oa_i_2d, a_ip_2d, v_ip_2d, ze_s_2d, ze_i_2d )
730      !
731   END SUBROUTINE rdgrft_shift
732
733
734   SUBROUTINE ice_strength
735      !!----------------------------------------------------------------------
736      !!                ***  ROUTINE ice_strength ***
737      !!
738      !! ** Purpose :   computes ice strength used in dynamics routines of ice thickness
739      !!
740      !! ** Method  :   Compute the strength of the ice pack, defined as the energy (J m-2)
741      !!              dissipated per unit area removed from the ice pack under compression,
742      !!              and assumed proportional to the change in potential energy caused
743      !!              by ridging. Note that only Hibler's formulation is stable and that
744      !!              ice strength has to be smoothed
745      !!----------------------------------------------------------------------
746      INTEGER             ::   ji, jj, jl  ! dummy loop indices
747      INTEGER             ::   ismooth     ! smoothing the resistance to deformation
748      INTEGER             ::   itframe     ! number of time steps for the P smoothing
749      REAL(wp)            ::   zp, z1_3    ! local scalars
750      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj) ::   zworka           ! temporary array used here
751      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj) ::   zstrp1, zstrp2   ! strength at previous time steps
752      !!----------------------------------------------------------------------
753      !                              !--------------------------------------------------!
754      IF( ln_str_H79 ) THEN          ! Ice strength => Hibler (1979) method             !
755      !                              !--------------------------------------------------!
756         strength(:,:) = rn_pstar * SUM( v_i(:,:,:), dim=3 ) * EXP( -rn_crhg * ( 1._wp - SUM( a_i(:,:,:), dim=3 ) ) )
757         ismooth = 1
758         !                           !--------------------------------------------------!
759      ELSE                           ! Zero strength                                    !
760         !                           !--------------------------------------------------!
761         strength(:,:) = 0._wp
762         ismooth = 0
763      ENDIF
764      !                              !--------------------------------------------------!
765      SELECT CASE( ismooth )         ! Smoothing ice strength                           !
766      !                              !--------------------------------------------------!
767      CASE( 1 )               !--- Spatial smoothing
768         DO jj = 2, jpjm1
769            DO ji = 2, jpim1
770               IF ( SUM( a_i(ji,jj,:) ) > 0._wp ) THEN
771                  zworka(ji,jj) = ( 4.0 * strength(ji,jj)              &
772                     &                  + strength(ji-1,jj) * tmask(ji-1,jj,1) + strength(ji+1,jj) * tmask(ji+1,jj,1) & 
773                     &                  + strength(ji,jj-1) * tmask(ji,jj-1,1) + strength(ji,jj+1) * tmask(ji,jj+1,1) &
774                     &            ) / ( 4.0 + tmask(ji-1,jj,1) + tmask(ji+1,jj,1) + tmask(ji,jj-1,1) + tmask(ji,jj+1,1) )
775               ELSE
776                  zworka(ji,jj) = 0._wp
777               ENDIF
778            END DO
779         END DO
780         
781         DO jj = 2, jpjm1
782            DO ji = 2, jpim1
783               strength(ji,jj) = zworka(ji,jj)
784            END DO
785         END DO
786         CALL lbc_lnk( 'icedyn_rdgrft', strength, 'T', 1. )
787         !
788      CASE( 2 )               !--- Temporal smoothing
789         IF ( kt_ice == nit000 ) THEN
790            zstrp1(:,:) = 0._wp
791            zstrp2(:,:) = 0._wp
792         ENDIF
793         !
794         DO jj = 2, jpjm1
795            DO ji = 2, jpim1
796               IF ( SUM( a_i(ji,jj,:) ) > 0._wp ) THEN
797                  itframe = 1 ! number of time steps for the running mean
798                  IF ( zstrp1(ji,jj) > 0._wp ) itframe = itframe + 1
799                  IF ( zstrp2(ji,jj) > 0._wp ) itframe = itframe + 1
800                  zp = ( strength(ji,jj) + zstrp1(ji,jj) + zstrp2(ji,jj) ) / itframe
801                  zstrp2  (ji,jj) = zstrp1  (ji,jj)
802                  zstrp1  (ji,jj) = strength(ji,jj)
803                  strength(ji,jj) = zp
804               ENDIF
805            END DO
806         END DO
807         CALL lbc_lnk( 'icedyn_rdgrft', strength, 'T', 1. )
808         !
809      END SELECT
810      !
811   END SUBROUTINE ice_strength
812
813   
814   SUBROUTINE ice_dyn_1d2d( kn )
815      !!-----------------------------------------------------------------------
816      !!                   ***  ROUTINE ice_dyn_1d2d ***
817      !!                 
818      !! ** Purpose :   move arrays from 1d to 2d and the reverse
819      !!-----------------------------------------------------------------------
820      INTEGER, INTENT(in) ::   kn   ! 1= from 2D to 1D   ;   2= from 1D to 2D
821      !
822      INTEGER ::   jl, jk   ! dummy loop indices
823      !!-----------------------------------------------------------------------
824      !
825      SELECT CASE( kn )
826      !                    !---------------------!
827      CASE( 1 )            !==  from 2D to 1D  ==!
828         !                 !---------------------!
829         ! fields used but not modified
830         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), sss_1d(1:npti), sss_m(:,:) )
831         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), sst_1d(1:npti), sst_m(:,:) )
832         ! the following fields are modified in this routine
833         !!CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), ato_i_1d(1:npti), ato_i(:,:) )
834         !!CALL tab_3d_2d( npti, nptidx(1:npti), a_i_2d(1:npti,1:jpl), a_i(:,:,:) )
835         !!CALL tab_3d_2d( npti, nptidx(1:npti), v_i_2d  (1:npti,1:jpl), v_i  (:,:,:) )
836         CALL tab_3d_2d( npti, nptidx(1:npti), v_s_2d (1:npti,1:jpl), v_s (:,:,:) )
837         CALL tab_3d_2d( npti, nptidx(1:npti), sv_i_2d(1:npti,1:jpl), sv_i(:,:,:) )
838         CALL tab_3d_2d( npti, nptidx(1:npti), oa_i_2d(1:npti,1:jpl), oa_i(:,:,:) )
839         CALL tab_3d_2d( npti, nptidx(1:npti), a_ip_2d(1:npti,1:jpl), a_ip(:,:,:) )
840         CALL tab_3d_2d( npti, nptidx(1:npti), v_ip_2d(1:npti,1:jpl), v_ip(:,:,:) )
841         DO jl = 1, jpl
842            DO jk = 1, nlay_s
843               CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), ze_s_2d(1:npti,jk,jl), e_s(:,:,jk,jl) )
844            END DO
845            DO jk = 1, nlay_i
846               CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), ze_i_2d(1:npti,jk,jl), e_i(:,:,jk,jl) )
847            END DO
848         END DO
849         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), sfx_dyn_1d    (1:npti), sfx_dyn    (:,:) )
850         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), sfx_bri_1d    (1:npti), sfx_bri    (:,:) )
851         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), wfx_dyn_1d    (1:npti), wfx_dyn    (:,:) )
852         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), hfx_dyn_1d    (1:npti), hfx_dyn    (:,:) )
853         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), wfx_snw_dyn_1d(1:npti), wfx_snw_dyn(:,:) )
854         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), wfx_pnd_1d    (1:npti), wfx_pnd    (:,:) )
855         !
856         !                 !---------------------!
857      CASE( 2 )            !==  from 1D to 2D  ==!
858         !                 !---------------------!
859         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), ato_i_1d(1:npti), ato_i(:,:) )
860         CALL tab_2d_3d( npti, nptidx(1:npti), a_i_2d (1:npti,1:jpl), a_i (:,:,:) )
861         CALL tab_2d_3d( npti, nptidx(1:npti), v_i_2d (1:npti,1:jpl), v_i (:,:,:) )
862         CALL tab_2d_3d( npti, nptidx(1:npti), v_s_2d (1:npti,1:jpl), v_s (:,:,:) )
863         CALL tab_2d_3d( npti, nptidx(1:npti), sv_i_2d(1:npti,1:jpl), sv_i(:,:,:) )
864         CALL tab_2d_3d( npti, nptidx(1:npti), oa_i_2d(1:npti,1:jpl), oa_i(:,:,:) )
865         CALL tab_2d_3d( npti, nptidx(1:npti), a_ip_2d(1:npti,1:jpl), a_ip(:,:,:) )
866         CALL tab_2d_3d( npti, nptidx(1:npti), v_ip_2d(1:npti,1:jpl), v_ip(:,:,:) )
867         DO jl = 1, jpl
868            DO jk = 1, nlay_s
869               CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), ze_s_2d(1:npti,jk,jl), e_s(:,:,jk,jl) )
870            END DO
871            DO jk = 1, nlay_i
872               CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), ze_i_2d(1:npti,jk,jl), e_i(:,:,jk,jl) )
873            END DO
874         END DO
875         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), sfx_dyn_1d    (1:npti), sfx_dyn    (:,:) )
876         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), sfx_bri_1d    (1:npti), sfx_bri    (:,:) )
877         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), wfx_dyn_1d    (1:npti), wfx_dyn    (:,:) )
878         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), hfx_dyn_1d    (1:npti), hfx_dyn    (:,:) )
879         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), wfx_snw_dyn_1d(1:npti), wfx_snw_dyn(:,:) )
880         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), wfx_pnd_1d    (1:npti), wfx_pnd    (:,:) )
881         !
882      END SELECT
883      !
884   END SUBROUTINE ice_dyn_1d2d
885   
886
887   SUBROUTINE ice_dyn_rdgrft_init
888      !!-------------------------------------------------------------------
889      !!                  ***  ROUTINE ice_dyn_rdgrft_init ***
890      !!
891      !! ** Purpose :   Physical constants and parameters linked
892      !!                to the mechanical ice redistribution
893      !!
894      !! ** Method  :   Read the namdyn_rdgrft namelist
895      !!                and check the parameters values
896      !!                called at the first timestep (nit000)
897      !!
898      !! ** input   :   Namelist namdyn_rdgrft
899      !!-------------------------------------------------------------------
900      INTEGER :: ios                 ! Local integer output status for namelist read
901      !!
902      NAMELIST/namdyn_rdgrft/ ln_str_H79, rn_pstar, rn_crhg, &
903         &                    rn_csrdg  ,                    &
904         &                    ln_partf_lin, rn_gstar,        &
905         &                    ln_partf_exp, rn_astar,        & 
906         &                    ln_ridging, rn_hstar, rn_porordg, rn_fsnwrdg, rn_fpndrdg,  & 
907         &                    ln_rafting, rn_hraft, rn_craft  , rn_fsnwrft, rn_fpndrft
908      !!-------------------------------------------------------------------
909      !
910      REWIND( numnam_ice_ref )              ! Namelist namicetdme in reference namelist : Ice mechanical ice redistribution
911      READ  ( numnam_ice_ref, namdyn_rdgrft, IOSTAT = ios, ERR = 901)
912901   IF( ios /= 0 )   CALL ctl_nam ( ios , 'namdyn_rdgrft in reference namelist' )
913      REWIND( numnam_ice_cfg )              ! Namelist namdyn_rdgrft in configuration namelist : Ice mechanical ice redistribution
914      READ  ( numnam_ice_cfg, namdyn_rdgrft, IOSTAT = ios, ERR = 902 )
915902   IF( ios >  0 )   CALL ctl_nam ( ios , 'namdyn_rdgrft in configuration namelist' )
916      IF(lwm) WRITE ( numoni, namdyn_rdgrft )
917      !
918      IF (lwp) THEN                          ! control print
919         WRITE(numout,*)
920         WRITE(numout,*) 'ice_dyn_rdgrft_init: ice parameters for ridging/rafting '
921         WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~~~~~~~~'
922         WRITE(numout,*) '   Namelist namdyn_rdgrft:'
923         WRITE(numout,*) '      ice strength parameterization Hibler (1979)              ln_str_H79   = ', ln_str_H79 
924         WRITE(numout,*) '            1st bulk-rheology parameter                        rn_pstar     = ', rn_pstar
925         WRITE(numout,*) '            2nd bulk-rhelogy parameter                         rn_crhg      = ', rn_crhg
926         WRITE(numout,*) '      Fraction of shear energy contributing to ridging         rn_csrdg     = ', rn_csrdg 
927         WRITE(numout,*) '      linear ridging participation function                    ln_partf_lin = ', ln_partf_lin
928         WRITE(numout,*) '            Fraction of ice coverage contributing to ridging   rn_gstar     = ', rn_gstar
929         WRITE(numout,*) '      Exponential ridging participation function               ln_partf_exp = ', ln_partf_exp
930         WRITE(numout,*) '            Equivalent to G* for an exponential function       rn_astar     = ', rn_astar
931         WRITE(numout,*) '      Ridging of ice sheets or not                             ln_ridging   = ', ln_ridging
932         WRITE(numout,*) '            max ridged ice thickness                           rn_hstar     = ', rn_hstar
933         WRITE(numout,*) '            Initial porosity of ridges                         rn_porordg   = ', rn_porordg
934         WRITE(numout,*) '            Fraction of snow volume conserved during ridging   rn_fsnwrdg   = ', rn_fsnwrdg 
935         WRITE(numout,*) '            Fraction of pond volume conserved during ridging   rn_fpndrdg   = ', rn_fpndrdg 
936         WRITE(numout,*) '      Rafting of ice sheets or not                             ln_rafting   = ', ln_rafting
937         WRITE(numout,*) '            Parmeter thickness (threshold between ridge-raft)  rn_hraft     = ', rn_hraft
938         WRITE(numout,*) '            Rafting hyperbolic tangent coefficient             rn_craft     = ', rn_craft 
939         WRITE(numout,*) '            Fraction of snow volume conserved during rafting   rn_fsnwrft   = ', rn_fsnwrft 
940         WRITE(numout,*) '            Fraction of pond volume conserved during rafting   rn_fpndrft   = ', rn_fpndrft 
941      ENDIF
942      !
943      IF ( ( ln_partf_lin .AND. ln_partf_exp ) .OR. ( .NOT.ln_partf_lin .AND. .NOT.ln_partf_exp ) ) THEN
944         CALL ctl_stop( 'ice_dyn_rdgrft_init: choose one and only one participation function (ln_partf_lin or ln_partf_exp)' )
945      ENDIF
946      !
947      IF( .NOT. ln_icethd ) THEN
948         rn_porordg = 0._wp
949         rn_fsnwrdg = 1._wp ; rn_fsnwrft = 1._wp
950         rn_fpndrdg = 1._wp ; rn_fpndrft = 1._wp
951         IF( lwp ) THEN
952            WRITE(numout,*) '      ==> only ice dynamics is activated, thus some parameters must be changed'
953            WRITE(numout,*) '            rn_porordg   = ', rn_porordg
954            WRITE(numout,*) '            rn_fsnwrdg   = ', rn_fsnwrdg 
955            WRITE(numout,*) '            rn_fpndrdg   = ', rn_fpndrdg 
956            WRITE(numout,*) '            rn_fsnwrft   = ', rn_fsnwrft 
957            WRITE(numout,*) '            rn_fpndrft   = ', rn_fpndrft 
958         ENDIF
959      ENDIF
960      !                              ! allocate arrays
961      IF( ice_dyn_rdgrft_alloc() /= 0 )   CALL ctl_stop( 'STOP', 'ice_dyn_rdgrft_init: unable to allocate arrays' )
962      !
963  END SUBROUTINE ice_dyn_rdgrft_init
964
965#else
966   !!----------------------------------------------------------------------
967   !!   Default option         Empty module           NO SI3 sea-ice model
968   !!----------------------------------------------------------------------
969#endif
970
971   !!======================================================================
972END MODULE icedyn_rdgrft
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.