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Since March 2022 along with NEMO 4.2 release, the code development moved to a self-hosted GitLab.
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sbcblk.F90 in NEMO/branches/2020/dev_r13648_ASINTER-04_laurent_bulk_ice/src/OCE/SBC – NEMO

source: NEMO/branches/2020/dev_r13648_ASINTER-04_laurent_bulk_ice/src/OCE/SBC/sbcblk.F90 @ 13719

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Keep up with trunk r13718 + figure generation for STATION_ASF (ocean & ice).

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 78.8 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   !!----------------------------------------------------------------------
33   USE oce            ! ocean dynamics and tracers
34   USE dom_oce        ! ocean space and time domain
35   USE phycst         ! physical constants
36   USE fldread        ! read input fields
37   USE sbc_oce        ! Surface boundary condition: ocean fields
38   USE cyclone        ! Cyclone 10m wind form trac of cyclone centres
39   USE sbcdcy         ! surface boundary condition: diurnal cycle
40   USE sbcwave , ONLY :   cdn_wave ! wave module
41   USE lib_fortran    ! to use key_nosignedzero
42   !
43#if defined key_si3
44   USE sbc_ice        ! Surface boundary condition: ice fields #LB? ok to be in 'key_si3' ???
45   USE ice     , ONLY :   u_ice, v_ice, jpl, a_i_b, at_i_b, t_su, rn_cnd_s, hfx_err_dif, nn_qtrice
46   USE icevar         ! for CALL ice_var_snwblow
47   USE sbcblk_algo_ice_lu12
48   USE sbcblk_algo_ice_lg15
49#endif
50   USE sbcblk_algo_ncar     ! => turb_ncar     : NCAR - (formerly known as CORE, Large & Yeager, 2009)
51   USE sbcblk_algo_coare3p0 ! => turb_coare3p0 : COAREv3.0 (Fairall et al. 2003)
52   USE sbcblk_algo_coare3p6 ! => turb_coare3p6 : COAREv3.6 (Fairall et al. 2018 + Edson et al. 2013)
53   USE sbcblk_algo_ecmwf    ! => turb_ecmwf    : ECMWF (IFS cycle 45r1)
54   USE sbcblk_algo_andreas  ! => turb_andreas  : Andreas et al. 2015
55   !
56
57   !
58   USE iom            ! I/O manager library
59   USE in_out_manager ! I/O manager
60   USE lib_mpp        ! distribued memory computing library
61   USE lbclnk         ! ocean lateral boundary conditions (or mpp link)
62   USE prtctl         ! Print control
63
64   USE sbc_phy        ! Catalog of functions for physical/meteorological parameters in the marine boundary layer
65
66
67   IMPLICIT NONE
68   PRIVATE
69
70   PUBLIC   sbc_blk_init  ! called in sbcmod
71   PUBLIC   sbc_blk       ! called in sbcmod
72   PUBLIC   blk_oce_1     ! called in sbcabl
73   PUBLIC   blk_oce_2     ! called in sbcabl
74#if defined key_si3
75   PUBLIC   blk_ice_1     ! routine called in icesbc
76   PUBLIC   blk_ice_2     ! routine called in icesbc
77   PUBLIC   blk_ice_qcn   ! routine called in icesbc
78#endif
79
80   INTEGER , PUBLIC, PARAMETER ::   jp_wndi  =  1   ! index of 10m wind velocity (i-component) (m/s)    at T-point
81   INTEGER , PUBLIC, PARAMETER ::   jp_wndj  =  2   ! index of 10m wind velocity (j-component) (m/s)    at T-point
82   INTEGER , PUBLIC, PARAMETER ::   jp_tair  =  3   ! index of 10m air temperature             (Kelvin)
83   INTEGER , PUBLIC, PARAMETER ::   jp_humi  =  4   ! index of specific humidity               ( % )
84   INTEGER , PUBLIC, PARAMETER ::   jp_qsr   =  5   ! index of solar heat                      (W/m2)
85   INTEGER , PUBLIC, PARAMETER ::   jp_qlw   =  6   ! index of Long wave                       (W/m2)
86   INTEGER , PUBLIC, PARAMETER ::   jp_prec  =  7   ! index of total precipitation (rain+snow) (Kg/m2/s)
87   INTEGER , PUBLIC, PARAMETER ::   jp_snow  =  8   ! index of snow (solid prcipitation)       (kg/m2/s)
88   INTEGER , PUBLIC, PARAMETER ::   jp_slp   =  9   ! index of sea level pressure              (Pa)
89   INTEGER , PUBLIC, PARAMETER ::   jp_uoatm = 10   ! index of surface current (i-component)
90   !                                                !          seen by the atmospheric forcing (m/s) at T-point
91   INTEGER , PUBLIC, PARAMETER ::   jp_voatm = 11   ! index of surface current (j-component)
92   !                                                !          seen by the atmospheric forcing (m/s) at T-point
93   INTEGER , PUBLIC, PARAMETER ::   jp_cc    = 12   ! index of cloud cover                     (-)      range:0-1
94   INTEGER , PUBLIC, PARAMETER ::   jp_hpgi  = 13   ! index of ABL geostrophic wind or hpg (i-component) (m/s) at T-point
95   INTEGER , PUBLIC, PARAMETER ::   jp_hpgj  = 14   ! index of ABL geostrophic wind or hpg (j-component) (m/s) at T-point
96   INTEGER , PUBLIC, PARAMETER ::   jpfld    = 14   ! maximum number of files to read
97
98   ! Warning: keep this structure allocatable for Agrif...
99   TYPE(FLD), PUBLIC, ALLOCATABLE, DIMENSION(:) ::   sf   ! structure of input atmospheric fields (file informations, fields read)
100
101   !                           !!* Namelist namsbc_blk : bulk parameters
102   LOGICAL  ::   ln_NCAR        ! "NCAR"      algorithm   (Large and Yeager 2008)
103   LOGICAL  ::   ln_COARE_3p0   ! "COARE 3.0" algorithm   (Fairall et al. 2003)
104   LOGICAL  ::   ln_COARE_3p6   ! "COARE 3.6" algorithm   (Edson et al. 2013)
105   LOGICAL  ::   ln_ECMWF       ! "ECMWF"     algorithm   (IFS cycle 45r1)
106   LOGICAL  ::   ln_ANDREAS     ! "ANDREAS"   algorithm   (Andreas et al. 2015)
107   !
108   !#LB:
109   LOGICAL  ::   ln_Cx_ice_cst      ! use constant ice-air bulk transfer coefficients (value given in namelist's rn_Cd_i, rn_Ce_i & rn_Ch_i)
110   REAL(wp) ::   rn_Cd_i, rn_Ce_i, rn_Ch_i
111   LOGICAL  ::   ln_Cx_ice_LU12      ! ice-atm drag = F( ice concentration )                        (Lupkes et al. JGR2012)
112   LOGICAL  ::   ln_Cx_ice_LG15      ! ice-atm drag = F( ice concentration, atmospheric stability ) (Lupkes et al. JGR2015)
113   !#LB.
114   !
115   LOGICAL  ::   ln_crt_fbk     ! Add surface current feedback to the wind stress computation  (Renault et al. 2020)
116   REAL(wp) ::   rn_stau_a      ! Alpha and Beta coefficients of Renault et al. 2020, eq. 10: Stau = Alpha * Wnd + Beta
117   REAL(wp) ::   rn_stau_b      !
118   !
119   REAL(wp)         ::   rn_pfac   ! multiplication factor for precipitation
120   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_efac   ! multiplication factor for evaporation
121   REAL(wp)         ::   rn_zqt    ! z(q,t) : height of humidity and temperature measurements
122   REAL(wp)         ::   rn_zu     ! z(u)   : height of wind measurements
123   !
124   INTEGER          :: nn_iter_algo   !  Number of iterations in bulk param. algo ("stable ABL + weak wind" requires more)
125
126   REAL(wp),         ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:) ::   theta_zu, q_zu                 ! air temp. and spec. hum. at wind speed height (L15 bulk scheme)
127
128#if defined key_si3
129   REAL(wp), ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:) :: Cd_ice , Ch_ice , Ce_ice   !#LB transfert coefficients over ice
130   REAL(wp), ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:) :: theta_zu_i, q_zu_i         !#LB fixme ! air temp. and spec. hum. over ice at wind speed height (L15 bulk scheme)
131#endif
132
133
134   LOGICAL  ::   ln_skin_cs     ! use the cool-skin (only available in ECMWF and COARE algorithms) !LB
135   LOGICAL  ::   ln_skin_wl     ! use the warm-layer parameterization (only available in ECMWF and COARE algorithms) !LB
136   LOGICAL  ::   ln_humi_sph    ! humidity read in files ("sn_humi") is specific humidity [kg/kg] if .true. !LB
137   LOGICAL  ::   ln_humi_dpt    ! humidity read in files ("sn_humi") is dew-point temperature [K] if .true. !LB
138   LOGICAL  ::   ln_humi_rlh    ! humidity read in files ("sn_humi") is relative humidity     [%] if .true. !LB
139   LOGICAL  ::   ln_tpot        !!GS: flag to compute or not potential temperature
140   !
141   INTEGER  ::   nhumi          ! choice of the bulk algorithm
142   !                            ! associated indices:
143   INTEGER, PARAMETER :: np_humi_sph = 1
144   INTEGER, PARAMETER :: np_humi_dpt = 2
145   INTEGER, PARAMETER :: np_humi_rlh = 3
146
147   INTEGER  ::   nblk           ! choice of the bulk algorithm
148   !                            ! associated indices:
149   INTEGER, PARAMETER ::   np_NCAR      = 1   ! "NCAR" algorithm        (Large and Yeager 2008)
150   INTEGER, PARAMETER ::   np_COARE_3p0 = 2   ! "COARE 3.0" algorithm   (Fairall et al. 2003)
151   INTEGER, PARAMETER ::   np_COARE_3p6 = 3   ! "COARE 3.6" algorithm   (Edson et al. 2013)
152   INTEGER, PARAMETER ::   np_ECMWF     = 4   ! "ECMWF" algorithm       (IFS cycle 45r1)
153   INTEGER, PARAMETER ::   np_ANDREAS   = 5   ! "ANDREAS" algorithm       (Andreas et al. 2015)
154
155   !#LB:
156#if defined key_si3
157   ! Same, over sea-ice:
158   INTEGER  ::   nblk_ice           ! choice of the bulk algorithm
159   !                            ! associated indices:
160   INTEGER, PARAMETER ::   np_ice_cst  = 1   ! constant transfer coefficients
161   INTEGER, PARAMETER ::   np_ice_lu12 = 2   ! Lupkes, 2012
162   INTEGER, PARAMETER ::   np_ice_lg15 = 3   ! Lupkes & Gryanik, 2015
163#endif
164   !LB.
165
166
167
168   !! * Substitutions
169#  include "do_loop_substitute.h90"
170   !!----------------------------------------------------------------------
171   !! NEMO/OCE 4.0 , NEMO Consortium (2018)
172   !! $Id$
173   !! Software governed by the CeCILL license (see ./LICENSE)
174   !!----------------------------------------------------------------------
175CONTAINS
176
177   INTEGER FUNCTION sbc_blk_alloc()
178      !!-------------------------------------------------------------------
179      !!             ***  ROUTINE sbc_blk_alloc ***
180      !!-------------------------------------------------------------------
181      ALLOCATE( theta_zu(jpi,jpj), q_zu(jpi,jpj),  STAT=sbc_blk_alloc )
182      CALL mpp_sum ( 'sbcblk', sbc_blk_alloc )
183      IF( sbc_blk_alloc /= 0 )   CALL ctl_stop( 'STOP', 'sbc_blk_alloc: failed to allocate arrays' )
184   END FUNCTION sbc_blk_alloc
185   
186#if defined key_si3
187   INTEGER FUNCTION sbc_blk_ice_alloc()
188      !!-------------------------------------------------------------------
189      !!             ***  ROUTINE sbc_blk_ice_alloc ***
190      !!-------------------------------------------------------------------
191      ALLOCATE( Cd_ice (jpi,jpj), Ch_ice (jpi,jpj), Ce_ice (jpi,jpj),         &
192         &      theta_zu_i(jpi,jpj), q_zu_i(jpi,jpj),  STAT=sbc_blk_ice_alloc )
193      CALL mpp_sum ( 'sbcblk', sbc_blk_ice_alloc )
194      IF( sbc_blk_ice_alloc /= 0 )   CALL ctl_stop( 'STOP', 'sbc_blk_ice_alloc: failed to allocate arrays' )
195   END FUNCTION sbc_blk_ice_alloc
196#endif
197
198
199   SUBROUTINE sbc_blk_init
200      !!---------------------------------------------------------------------
201      !!                    ***  ROUTINE sbc_blk_init  ***
202      !!
203      !! ** Purpose :   choose and initialize a bulk formulae formulation
204      !!
205      !! ** Method  :
206      !!
207      !!----------------------------------------------------------------------
208      INTEGER  ::   jfpr                  ! dummy loop indice and argument
209      INTEGER  ::   ios, ierror, ioptio   ! Local integer
210      !!
211      CHARACTER(len=100)            ::   cn_dir                ! Root directory for location of atmospheric forcing files
212      TYPE(FLD_N), DIMENSION(jpfld) ::   slf_i                 ! array of namelist informations on the fields to read
213      TYPE(FLD_N) ::   sn_wndi, sn_wndj , sn_humi, sn_qsr      ! informations about the fields to be read
214      TYPE(FLD_N) ::   sn_qlw , sn_tair , sn_prec, sn_snow     !       "                        "
215      TYPE(FLD_N) ::   sn_slp , sn_uoatm, sn_voatm             !       "                        "
216      TYPE(FLD_N) ::   sn_cc, sn_hpgi, sn_hpgj                 !       "                        "
217      INTEGER     ::   ipka                                    ! number of levels in the atmospheric variable
218      NAMELIST/namsbc_blk/ ln_NCAR, ln_COARE_3p0, ln_COARE_3p6, ln_ECMWF, ln_ANDREAS, &   ! bulk algorithm
219         &                 rn_zqt, rn_zu, nn_iter_algo, ln_skin_cs, ln_skin_wl,       &
220         &                 rn_pfac, rn_efac,                                &
221         &                 ln_crt_fbk, rn_stau_a, rn_stau_b,                &   ! current feedback
222         &                 ln_humi_sph, ln_humi_dpt, ln_humi_rlh, ln_tpot,  &
223         &                 ln_Cx_ice_cst, rn_Cd_i, rn_Ce_i, rn_Ch_i,        &
224         &                 ln_Cx_ice_LU12, ln_Cx_ice_LG15,                  &
225         &                 cn_dir,                                          &
226         &                 sn_wndi, sn_wndj, sn_qsr, sn_qlw ,               &   ! input fields
227         &                 sn_tair, sn_humi, sn_prec, sn_snow, sn_slp,      &
228         &                 sn_uoatm, sn_voatm, sn_cc, sn_hpgi, sn_hpgj
229
230      ! cool-skin / warm-layer !LB
231      !!---------------------------------------------------------------------
232      !
233      !                                      ! allocate sbc_blk_core array
234      IF( sbc_blk_alloc()     /= 0 )   CALL ctl_stop( 'STOP', 'sbc_blk : unable to allocate standard arrays' )
235      !
236#if defined key_si3
237      IF( sbc_blk_ice_alloc() /= 0 )   CALL ctl_stop( 'STOP', 'sbc_blk : unable to allocate standard ice arrays' )
238#endif
239      !
240      !                             !** read bulk namelist
241      READ  ( numnam_ref, namsbc_blk, IOSTAT = ios, ERR = 901)
242901   IF( ios /= 0 )   CALL ctl_nam ( ios , 'namsbc_blk in reference namelist' )
243      !
244      READ  ( numnam_cfg, namsbc_blk, IOSTAT = ios, ERR = 902 )
245902   IF( ios >  0 )   CALL ctl_nam ( ios , 'namsbc_blk in configuration namelist' )
246      !
247      IF(lwm) WRITE( numond, namsbc_blk )
248      !
249      !                             !** initialization of the chosen bulk formulae (+ check)
250      !                                   !* select the bulk chosen in the namelist and check the choice
251      ioptio = 0
252      IF( ln_NCAR      ) THEN
253         nblk =  np_NCAR        ;   ioptio = ioptio + 1
254      ENDIF
255      IF( ln_COARE_3p0 ) THEN
256         nblk =  np_COARE_3p0   ;   ioptio = ioptio + 1
257      ENDIF
258      IF( ln_COARE_3p6 ) THEN
259         nblk =  np_COARE_3p6   ;   ioptio = ioptio + 1
260      ENDIF
261      IF( ln_ECMWF     ) THEN
262         nblk =  np_ECMWF       ;   ioptio = ioptio + 1
263      ENDIF
264      IF( ln_ANDREAS     ) THEN
265         nblk =  np_ANDREAS       ;   ioptio = ioptio + 1
266      ENDIF
267      IF( ioptio /= 1 )   CALL ctl_stop( 'sbc_blk_init: Choose one and only one bulk algorithm' )
268
269      !                             !** initialization of the cool-skin / warm-layer parametrization
270      IF( ln_skin_cs .OR. ln_skin_wl ) THEN
271         !! Some namelist sanity tests:
272         IF( ln_NCAR )      &
273            & CALL ctl_stop( 'sbc_blk_init: Cool-skin/warm-layer param. not compatible with NCAR algorithm' )
274         IF( ln_ANDREAS )      &
275            & CALL ctl_stop( 'sbc_blk_init: Cool-skin/warm-layer param. not compatible with ANDREAS algorithm' )
276         IF( nn_fsbc /= 1 ) &
277            & CALL ctl_stop( 'sbc_blk_init: Please set "nn_fsbc" to 1 when using cool-skin/warm-layer param.')
278      END IF
279
280      IF( ln_skin_wl ) THEN
281         !! Check if the frequency of downwelling solar flux input makes sense and if ln_dm2dc=T if it is daily!
282         IF( (sn_qsr%freqh  < 0.).OR.(sn_qsr%freqh  > 24.) ) &
283            & CALL ctl_stop( 'sbc_blk_init: Warm-layer param. (ln_skin_wl) not compatible with freq. of solar flux > daily' )
284         IF( (sn_qsr%freqh == 24.).AND.(.NOT. ln_dm2dc) ) &
285            & CALL ctl_stop( 'sbc_blk_init: Please set ln_dm2dc=T for warm-layer param. (ln_skin_wl) to work properly' )
286      END IF
287
288      ioptio = 0
289      IF( ln_humi_sph ) THEN
290         nhumi =  np_humi_sph    ;   ioptio = ioptio + 1
291      ENDIF
292      IF( ln_humi_dpt ) THEN
293         nhumi =  np_humi_dpt    ;   ioptio = ioptio + 1
294      ENDIF
295      IF( ln_humi_rlh ) THEN
296         nhumi =  np_humi_rlh    ;   ioptio = ioptio + 1
297      ENDIF
298      IF( ioptio /= 1 )   CALL ctl_stop( 'sbc_blk_init: Choose one and only one type of air humidity' )
299      !
300      IF( ln_dm2dc ) THEN                 !* check: diurnal cycle on Qsr
301         IF( sn_qsr%freqh /= 24. )   CALL ctl_stop( 'sbc_blk_init: ln_dm2dc=T only with daily short-wave input' )
302         IF( sn_qsr%ln_tint ) THEN
303            CALL ctl_warn( 'sbc_blk_init: ln_dm2dc=T daily qsr time interpolation done by sbcdcy module',   &
304               &           '              ==> We force time interpolation = .false. for qsr' )
305            sn_qsr%ln_tint = .false.
306         ENDIF
307      ENDIF
308
309#if defined key_si3
310      ioptio = 0
311      IF( ln_Cx_ice_cst ) THEN
312         nblk_ice =  np_ice_cst     ;   ioptio = ioptio + 1
313      ENDIF
314      IF( ln_Cx_ice_LU12 ) THEN
315         nblk_ice =  np_ice_lu12    ;   ioptio = ioptio + 1
316      ENDIF
317      IF( ln_Cx_ice_LG15 ) THEN
318         nblk_ice =  np_ice_lg15   ;   ioptio = ioptio + 1
319      ENDIF
320      IF( ioptio /= 1 )   CALL ctl_stop( 'sbc_blk_init: Choose one and only one ice-atm bulk algorithm' )
321#endif
322
323
324      !                                   !* set the bulk structure
325      !                                      !- store namelist information in an array
326      !
327      slf_i(jp_wndi ) = sn_wndi    ;   slf_i(jp_wndj ) = sn_wndj
328      slf_i(jp_qsr  ) = sn_qsr     ;   slf_i(jp_qlw  ) = sn_qlw
329      slf_i(jp_tair ) = sn_tair    ;   slf_i(jp_humi ) = sn_humi
330      slf_i(jp_prec ) = sn_prec    ;   slf_i(jp_snow ) = sn_snow
331      slf_i(jp_slp  ) = sn_slp     ;   slf_i(jp_cc   ) = sn_cc
332      slf_i(jp_uoatm) = sn_uoatm   ;   slf_i(jp_voatm) = sn_voatm
333      slf_i(jp_hpgi ) = sn_hpgi    ;   slf_i(jp_hpgj ) = sn_hpgj
334      !
335      IF( .NOT. ln_abl ) THEN   ! force to not use jp_hpgi and jp_hpgj, should already be done in namelist_* but we never know...
336         slf_i(jp_hpgi)%clname = 'NOT USED'
337         slf_i(jp_hpgj)%clname = 'NOT USED'
338      ENDIF
339      !
340      !                                      !- allocate the bulk structure
341      ALLOCATE( sf(jpfld), STAT=ierror )
342      IF( ierror > 0 )   CALL ctl_stop( 'STOP', 'sbc_blk_init: unable to allocate sf structure' )
343      !
344      !                                      !- fill the bulk structure with namelist informations
345      CALL fld_fill( sf, slf_i, cn_dir, 'sbc_blk_init', 'surface boundary condition -- bulk formulae', 'namsbc_blk' )
346      !
347      DO jfpr= 1, jpfld
348         !
349         IF(   ln_abl    .AND.                                                      &
350            &    ( jfpr == jp_wndi .OR. jfpr == jp_wndj .OR. jfpr == jp_humi .OR.   &
351            &      jfpr == jp_hpgi .OR. jfpr == jp_hpgj .OR. jfpr == jp_tair     )  ) THEN
352            ipka = jpka   ! ABL: some fields are 3D input
353         ELSE
354            ipka = 1
355         ENDIF
356         !
357         ALLOCATE( sf(jfpr)%fnow(jpi,jpj,ipka) )
358         !
359         IF( TRIM(sf(jfpr)%clrootname) == 'NOT USED' ) THEN    !--  not used field  --!   (only now allocated and set to default)
360            IF(     jfpr == jp_slp ) THEN
361               sf(jfpr)%fnow(:,:,1:ipka) = 101325._wp   ! use standard pressure in Pa
362            ELSEIF( jfpr == jp_prec .OR. jfpr == jp_snow .OR. jfpr == jp_uoatm .OR. jfpr == jp_voatm ) THEN
363               sf(jfpr)%fnow(:,:,1:ipka) = 0._wp        ! no precip or no snow or no surface currents
364            ELSEIF( jfpr == jp_hpgi .OR. jfpr == jp_hpgj ) THEN
365               IF( .NOT. ln_abl ) THEN
366                  DEALLOCATE( sf(jfpr)%fnow )   ! deallocate as not used in this case
367               ELSE
368                  sf(jfpr)%fnow(:,:,1:ipka) = 0._wp
369               ENDIF
370            ELSEIF( jfpr == jp_cc  ) THEN
371               sf(jp_cc)%fnow(:,:,1:ipka) = pp_cldf
372            ELSE
373               WRITE(ctmp1,*) 'sbc_blk_init: no default value defined for field number', jfpr
374               CALL ctl_stop( ctmp1 )
375            ENDIF
376         ELSE                                                  !-- used field  --!
377            IF( sf(jfpr)%ln_tint )   ALLOCATE( sf(jfpr)%fdta(jpi,jpj,ipka,2) )   ! allocate array for temporal interpolation
378            !
379            IF( sf(jfpr)%freqh > 0. .AND. MOD( NINT(3600. * sf(jfpr)%freqh), nn_fsbc * NINT(rn_Dt) ) /= 0 )   &
380               &  CALL ctl_warn( 'sbc_blk_init: sbcmod timestep rn_Dt*nn_fsbc is NOT a submultiple of atmospheric forcing frequency.',   &
381               &                 '               This is not ideal. You should consider changing either rn_Dt or nn_fsbc value...' )
382         ENDIF
383      END DO
384      !
385      IF( ln_wave ) THEN
386         !Activated wave module but neither drag nor stokes drift activated
387         IF( .NOT.(ln_cdgw .OR. ln_sdw .OR. ln_tauwoc .OR. ln_stcor ) )   THEN
388            CALL ctl_stop( 'STOP',  'Ask for wave coupling but ln_cdgw=F, ln_sdw=F, ln_tauwoc=F, ln_stcor=F' )
389            !drag coefficient read from wave model definable only with mfs bulk formulae and core
390         ELSEIF(ln_cdgw .AND. .NOT. ln_NCAR )       THEN
391            CALL ctl_stop( 'drag coefficient read from wave model definable only with NCAR bulk formulae')
392         ELSEIF(ln_stcor .AND. .NOT. ln_sdw)                             THEN
393            CALL ctl_stop( 'Stokes-Coriolis term calculated only if activated Stokes Drift ln_sdw=T')
394         ENDIF
395      ELSE
396         IF( ln_cdgw .OR. ln_sdw .OR. ln_tauwoc .OR. ln_stcor )                &
397            &   CALL ctl_stop( 'Not Activated Wave Module (ln_wave=F) but asked coupling ',    &
398            &                  'with drag coefficient (ln_cdgw =T) '  ,                        &
399            &                  'or Stokes Drift (ln_sdw=T) ' ,                                 &
400            &                  'or ocean stress modification due to waves (ln_tauwoc=T) ',      &
401            &                  'or Stokes-Coriolis term (ln_stcori=T)'  )
402      ENDIF
403      !
404      IF( ln_abl ) THEN       ! ABL: read 3D fields for wind, temperature, humidity and pressure gradient
405         rn_zqt = ght_abl(2)          ! set the bulk altitude to ABL first level
406         rn_zu  = ght_abl(2)
407         IF(lwp) WRITE(numout,*)
408         IF(lwp) WRITE(numout,*) '   ABL formulation: overwrite rn_zqt & rn_zu with ABL first level altitude'
409      ENDIF
410      !
411      !
412      IF(lwp) THEN                     !** Control print
413         !
414         WRITE(numout,*)                  !* namelist
415         WRITE(numout,*) '   Namelist namsbc_blk (other than data information):'
416         WRITE(numout,*) '      "NCAR"      algorithm   (Large and Yeager 2008)      ln_NCAR      = ', ln_NCAR
417         WRITE(numout,*) '      "COARE 3.0" algorithm   (Fairall et al. 2003)       ln_COARE_3p0 = ', ln_COARE_3p0
418         WRITE(numout,*) '      "COARE 3.6" algorithm (Fairall 2018 + Edson al 2013) ln_COARE_3p6 = ', ln_COARE_3p6
419         WRITE(numout,*) '      "ECMWF"     algorithm   (IFS cycle 45r1)             ln_ECMWF     = ', ln_ECMWF
420         WRITE(numout,*) '      "ANDREAS"   algorithm   (Andreas et al. 2015)       ln_ANDREAS   = ', ln_ANDREAS
421         WRITE(numout,*) '      Air temperature and humidity reference height (m)   rn_zqt       = ', rn_zqt
422         WRITE(numout,*) '      Wind vector reference height (m)                    rn_zu        = ', rn_zu
423         WRITE(numout,*) '      factor applied on precipitation (total & snow)      rn_pfac      = ', rn_pfac
424         WRITE(numout,*) '      factor applied on evaporation                       rn_efac      = ', rn_efac
425         WRITE(numout,*) '         (form absolute (=0) to relative winds(=1))'
426         WRITE(numout,*) '      use surface current feedback on wind stress         ln_crt_fbk   = ', ln_crt_fbk
427         IF(ln_crt_fbk) THEN
428            WRITE(numout,*) '         Renault et al. 2020, eq. 10: Stau = Alpha * Wnd + Beta'
429            WRITE(numout,*) '            Alpha                                         rn_stau_a    = ', rn_stau_a
430            WRITE(numout,*) '            Beta                                          rn_stau_b    = ', rn_stau_b
431         ENDIF
432         !
433         WRITE(numout,*)
434         SELECT CASE( nblk )              !* Print the choice of bulk algorithm
435         CASE( np_NCAR      )   ;   WRITE(numout,*) '   ==>>>   "NCAR" algorithm        (Large and Yeager 2008)'
436         CASE( np_COARE_3p0 )   ;   WRITE(numout,*) '   ==>>>   "COARE 3.0" algorithm   (Fairall et al. 2003)'
437         CASE( np_COARE_3p6 )   ;   WRITE(numout,*) '   ==>>>   "COARE 3.6" algorithm (Fairall 2018+Edson et al. 2013)'
438         CASE( np_ECMWF     )   ;   WRITE(numout,*) '   ==>>>   "ECMWF" algorithm       (IFS cycle 45r1)'
439         CASE( np_ANDREAS   )   ;   WRITE(numout,*) '   ==>>>   "ANDREAS" algorithm (Andreas et al. 2015)'
440         END SELECT
441         !
442         WRITE(numout,*)
443         WRITE(numout,*) '      use cool-skin  parameterization (SSST)  ln_skin_cs  = ', ln_skin_cs
444         WRITE(numout,*) '      use warm-layer parameterization (SSST)  ln_skin_wl  = ', ln_skin_wl
445         !
446         WRITE(numout,*)
447         SELECT CASE( nhumi )              !* Print the choice of air humidity
448         CASE( np_humi_sph )   ;   WRITE(numout,*) '   ==>>>   air humidity is SPECIFIC HUMIDITY     [kg/kg]'
449         CASE( np_humi_dpt )   ;   WRITE(numout,*) '   ==>>>   air humidity is DEW-POINT TEMPERATURE [K]'
450         CASE( np_humi_rlh )   ;   WRITE(numout,*) '   ==>>>   air humidity is RELATIVE HUMIDITY     [%]'
451         END SELECT
452         !
453         !#LB:
454#if defined key_si3
455         IF( nn_ice > 0 ) THEN
456            WRITE(numout,*)
457            WRITE(numout,*) '      use constant ice-atm bulk transfer coeff.           ln_Cx_ice_cst  = ', ln_Cx_ice_cst
458            WRITE(numout,*) '      use ice-atm bulk coeff. from Lupkes, 2012           ln_Cx_ice_LU12 = ', ln_Cx_ice_LU12
459            WRITE(numout,*) '      use ice-atm bulk coeff. from Lupkes & Gryanik, 2015 ln_Cx_ice_LG15 = ', ln_Cx_ice_LG15
460         ENDIF
461         WRITE(numout,*)
462         SELECT CASE( nblk_ice )              !* Print the choice of bulk algorithm
463         CASE( np_ice_cst  )
464            WRITE(numout,*) '   ==>>>   Constant bulk transfer coefficients over sea-ice:'
465            WRITE(numout,*) '      => Cd_ice, Ce_ice, Ch_ice =', REAL(rn_Cd_i,4), REAL(rn_Ce_i,4), REAL(rn_Ch_i,4)
466            IF( (rn_Cd_i<0._wp).OR.(rn_Cd_i>1.E-2_wp).OR.(rn_Ce_i<0._wp).OR.(rn_Ce_i>1.E-2_wp).OR.(rn_Ch_i<0._wp).OR.(rn_Ch_i>1.E-2_wp) ) &
467               & CALL ctl_stop( 'Be realistic in your pick of Cd_ice, Ce_ice & Ch_ice ! (0 < Cx < 1.E-2)')
468         CASE( np_ice_lu12 )   ;   WRITE(numout,*) '   ==>>> bulk algo over ice: Lupkes et al, 2012'
469         CASE( np_ice_lg15 )   ;   WRITE(numout,*) '   ==>>> bulk algo over ice: Lupkes & Gryanik, 2015'
470         END SELECT
471#endif
472         !#LB.
473         !
474      ENDIF
475      !
476   END SUBROUTINE sbc_blk_init
477
478
479   SUBROUTINE sbc_blk( kt )
480      !!---------------------------------------------------------------------
481      !!                    ***  ROUTINE sbc_blk  ***
482      !!
483      !! ** Purpose :   provide at each time step the surface ocean fluxes
484      !!              (momentum, heat, freshwater and runoff)
485      !!
486      !! ** Method  :
487      !!              (1) READ each fluxes in NetCDF files:
488      !!      the wind velocity (i-component) at z=rn_zu  (m/s) at T-point
489      !!      the wind velocity (j-component) at z=rn_zu  (m/s) at T-point
490      !!      the specific humidity           at z=rn_zqt (kg/kg)
491      !!      the air temperature             at z=rn_zqt (Kelvin)
492      !!      the solar heat                              (W/m2)
493      !!      the Long wave                               (W/m2)
494      !!      the total precipitation (rain+snow)         (Kg/m2/s)
495      !!      the snow (solid precipitation)              (kg/m2/s)
496      !!      ABL dynamical forcing (i/j-components of either hpg or geostrophic winds)
497      !!              (2) CALL blk_oce_1 and blk_oce_2
498      !!
499      !!      C A U T I O N : never mask the surface stress fields
500      !!                      the stress is assumed to be in the (i,j) mesh referential
501      !!
502      !! ** Action  :   defined at each time-step at the air-sea interface
503      !!              - utau, vtau  i- and j-component of the wind stress
504      !!              - taum        wind stress module at T-point
505      !!              - wndm        wind speed  module at T-point over free ocean or leads in presence of sea-ice
506      !!              - qns, qsr    non-solar and solar heat fluxes
507      !!              - emp         upward mass flux (evapo. - precip.)
508      !!              - sfx         salt flux due to freezing/melting (non-zero only if ice is present)
509      !!
510      !! ** References :   Large & Yeager, 2004 / Large & Yeager, 2008
511      !!                   Brodeau et al. Ocean Modelling 2010
512      !!----------------------------------------------------------------------
513      INTEGER, INTENT(in) ::   kt   ! ocean time step
514      !!----------------------------------------------------------------------
515      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj) ::   zssq, zcd_du, zsen, zlat, zevp
516      REAL(wp) :: ztmp
517      !!----------------------------------------------------------------------
518      !
519      CALL fld_read( kt, nn_fsbc, sf )             ! input fields provided at the current time-step
520
521      ! Sanity/consistence test on humidity at first time step to detect potential screw-up:
522      IF( kt == nit000 ) THEN
523         IF(lwp) WRITE(numout,*) ''
524#if defined key_agrif
525         IF(lwp) WRITE(numout,*) ' === AGRIF => Sanity/consistence test on air humidity SKIPPED! :( ==='
526#else
527         ztmp = SUM(tmask(:,:,1)) ! number of ocean points on local proc domain
528         IF( ztmp > 8._wp ) THEN ! test only on proc domains with at least 8 ocean points!
529            ztmp = SUM(sf(jp_humi)%fnow(:,:,1)*tmask(:,:,1))/ztmp ! mean humidity over ocean on proc
530            SELECT CASE( nhumi )
531            CASE( np_humi_sph ) ! specific humidity => expect: 0. <= something < 0.065 [kg/kg] (0.061 is saturation at 45degC !!!)
532               IF(  (ztmp < 0._wp) .OR. (ztmp > 0.065)  ) ztmp = -1._wp
533            CASE( np_humi_dpt ) ! dew-point temperature => expect: 110. <= something < 320. [K]
534               IF( (ztmp < 110._wp).OR.(ztmp > 320._wp) ) ztmp = -1._wp
535            CASE( np_humi_rlh ) ! relative humidity => expect: 0. <= something < 100. [%]
536               IF(  (ztmp < 0._wp) .OR.(ztmp > 100._wp) ) ztmp = -1._wp
537            END SELECT
538            IF(ztmp < 0._wp) THEN
539               IF (lwp) WRITE(numout,'("   Mean humidity value found on proc #",i6.6," is: ",f10.5)') narea, ztmp
540               CALL ctl_stop( 'STOP', 'Something is wrong with air humidity!!!', &
541                  &   ' ==> check the unit in your input files'       , &
542                  &   ' ==> check consistence of namelist choice: specific? relative? dew-point?', &
543                  &   ' ==> ln_humi_sph -> [kg/kg] | ln_humi_rlh -> [%] | ln_humi_dpt -> [K] !!!' )
544            END IF
545         END IF
546         IF(lwp) WRITE(numout,*) ' === Sanity/consistence test on air humidity sucessfuly passed! ==='
547#endif
548         IF(lwp) WRITE(numout,*) ''
549      END IF !IF( kt == nit000 )
550      !                                            ! compute the surface ocean fluxes using bulk formulea
551      IF( MOD( kt - 1, nn_fsbc ) == 0 ) THEN
552
553         ! Specific humidity of air at z=rn_zqt !
554         SELECT CASE( nhumi )
555         CASE( np_humi_sph )
556            q_air_zt(:,:) = sf(jp_humi )%fnow(:,:,1)      ! what we read in file is already a spec. humidity!
557         CASE( np_humi_dpt )
558            IF((kt==nit000).AND.lwp) WRITE(numout,*) ' *** sbc_blk() => computing q_air out of dew-point and P !'
559            q_air_zt(:,:) = q_sat( sf(jp_humi )%fnow(:,:,1), sf(jp_slp  )%fnow(:,:,1) )
560         CASE( np_humi_rlh )
561            IF((kt==nit000).AND.lwp) WRITE(numout,*) ' *** sbc_blk() => computing q_air out of RH, t_air and slp !' !LBrm
562            q_air_zt(:,:) = q_air_rh( 0.01_wp*sf(jp_humi )%fnow(:,:,1), &
563               &                      sf(jp_tair )%fnow(:,:,1), sf(jp_slp  )%fnow(:,:,1) ) !#LB: 0.01 => RH is % percent in file
564         END SELECT
565
566         ! POTENTIAL temperature of air at z=rn_zqt
567         !      based on adiabatic lapse-rate (see Josey, Gulev & Yu, 2013) / doi=10.1016/B978-0-12-391851-2.00005-2
568         !      (most reanalysis products provide absolute temp., not potential temp.)
569         IF( ln_tpot ) THEN
570            ! temperature read into file is ABSOLUTE temperature (that's the case for ECMWF products for example...)
571            IF((kt==nit000).AND.lwp) WRITE(numout,*) ' *** sbc_blk() => computing air POTENTIAL temperature out of ABSOLUTE temperature!'
572            theta_air_zt(:,:) = sf(jp_tair )%fnow(:,:,1) + gamma_moist( sf(jp_tair )%fnow(:,:,1), q_air_zt(:,:) ) * rn_zqt
573         ELSE
574            ! temperature read into file is already potential temperature
575            theta_air_zt(:,:) = sf(jp_tair )%fnow(:,:,1)
576         ENDIF
577         !
578         CALL blk_oce_1( kt, sf(jp_wndi )%fnow(:,:,1), sf(jp_wndj )%fnow(:,:,1),   &   !   <<= in
579            &                theta_air_zt(:,:), q_air_zt(:,:),                     &   !   <<= in
580            &                sf(jp_slp  )%fnow(:,:,1), sst_m, ssu_m, ssv_m,        &   !   <<= in
581            &                sf(jp_uoatm)%fnow(:,:,1), sf(jp_voatm)%fnow(:,:,1),   &   !   <<= in
582            &                sf(jp_qsr  )%fnow(:,:,1), sf(jp_qlw  )%fnow(:,:,1),   &   !   <<= in (wl/cs)
583            &                tsk_m, zssq, zcd_du, zsen, zlat, zevp )                   !   =>> out
584         
585         CALL blk_oce_2(     theta_air_zt(:,:),                                    &   !   <<= in
586            &                sf(jp_qlw  )%fnow(:,:,1), sf(jp_prec )%fnow(:,:,1),   &   !   <<= in
587            &                sf(jp_snow )%fnow(:,:,1), tsk_m,                      &   !   <<= in
588            &                zsen, zlat, zevp )                                        !   <=> in out
589      ENDIF
590      !
591#if defined key_cice
592      IF( MOD( kt - 1, nn_fsbc ) == 0 )   THEN
593         qlw_ice(:,:,1)   = sf(jp_qlw )%fnow(:,:,1)
594         IF( ln_dm2dc ) THEN
595            qsr_ice(:,:,1) = sbc_dcy( sf(jp_qsr)%fnow(:,:,1) )
596         ELSE
597            qsr_ice(:,:,1) =          sf(jp_qsr)%fnow(:,:,1)
598         ENDIF
599         tatm_ice(:,:) = sf(jp_tair)%fnow(:,:,1)    !#LB: should it be POTENTIAL temperature instead ????
600         !tatm_ice(:,:) = theta_air_zt(:,:)         !#LB: THIS! ?
601
602         qatm_ice(:,:) = q_air_zt(:,:) !#LB:
603
604         tprecip(:,:)     = sf(jp_prec)%fnow(:,:,1) * rn_pfac
605         sprecip(:,:)     = sf(jp_snow)%fnow(:,:,1) * rn_pfac
606         wndi_ice(:,:)    = sf(jp_wndi)%fnow(:,:,1)
607         wndj_ice(:,:)    = sf(jp_wndj)%fnow(:,:,1)
608      ENDIF
609#endif
610      !
611   END SUBROUTINE sbc_blk
612
613
614   SUBROUTINE blk_oce_1( kt, pwndi, pwndj, ptair, pqair,         &  ! inp
615      &                      pslp , pst  , pu   , pv,            &  ! inp
616      &                      puatm, pvatm, pdqsr , pdqlw ,       &  ! inp
617      &                      ptsk , pssq , pcd_du, psen, plat, pevp ) ! out
618      !!---------------------------------------------------------------------
619      !!                     ***  ROUTINE blk_oce_1  ***
620      !!
621      !! ** Purpose :   if ln_blk=T, computes surface momentum, heat and freshwater fluxes
622      !!                if ln_abl=T, computes Cd x |U|, Ch x |U|, Ce x |U| for ABL integration
623      !!
624      !! ** Method  :   bulk formulae using atmospheric fields from :
625      !!                if ln_blk=T, atmospheric fields read in sbc_read
626      !!                if ln_abl=T, the ABL model at previous time-step
627      !!
628      !! ** Outputs : - pssq    : surface humidity used to compute latent heat flux (kg/kg)
629      !!              - pcd_du  : Cd x |dU| at T-points  (m/s)
630      !!              - psen    : sensible heat flux (W/m^2)
631      !!              - plat    : latent heat flux   (W/m^2)
632      !!              - pevp    : evaporation        (mm/s) #lolo
633      !!---------------------------------------------------------------------
634      INTEGER , INTENT(in   )                 ::   kt     ! time step index
635      REAL(wp), INTENT(in   ), DIMENSION(:,:) ::   pwndi  ! atmospheric wind at U-point              [m/s]
636      REAL(wp), INTENT(in   ), DIMENSION(:,:) ::   pwndj  ! atmospheric wind at V-point              [m/s]
637      REAL(wp), INTENT(in   ), DIMENSION(:,:) ::   pqair  ! specific humidity at T-points            [kg/kg]
638      REAL(wp), INTENT(in   ), DIMENSION(:,:) ::   ptair  ! potential temperature at T-points        [Kelvin]
639      REAL(wp), INTENT(in   ), DIMENSION(:,:) ::   pslp   ! sea-level pressure                       [Pa]
640      REAL(wp), INTENT(in   ), DIMENSION(:,:) ::   pst    ! surface temperature                      [Celsius]
641      REAL(wp), INTENT(in   ), DIMENSION(:,:) ::   pu     ! surface current at U-point (i-component) [m/s]
642      REAL(wp), INTENT(in   ), DIMENSION(:,:) ::   pv     ! surface current at V-point (j-component) [m/s]
643      REAL(wp), INTENT(in   ), DIMENSION(:,:) ::   puatm  ! surface current seen by the atm at T-point (i-component) [m/s]
644      REAL(wp), INTENT(in   ), DIMENSION(:,:) ::   pvatm  ! surface current seen by the atm at T-point (j-component) [m/s]
645      REAL(wp), INTENT(in   ), DIMENSION(:,:) ::   pdqsr  ! downwelling solar (shortwave) radiation at surface [W/m^2]
646      REAL(wp), INTENT(in   ), DIMENSION(:,:) ::   pdqlw  ! downwelling longwave radiation at surface [W/m^2]
647      REAL(wp), INTENT(  out), DIMENSION(:,:) ::   ptsk   ! skin temp. (or SST if CS & WL not used)  [Celsius]
648      REAL(wp), INTENT(  out), DIMENSION(:,:) ::   pssq   ! specific humidity at pst                 [kg/kg]
649      REAL(wp), INTENT(  out), DIMENSION(:,:) ::   pcd_du
650      REAL(wp), INTENT(  out), DIMENSION(:,:) ::   psen
651      REAL(wp), INTENT(  out), DIMENSION(:,:) ::   plat
652      REAL(wp), INTENT(  out), DIMENSION(:,:) ::   pevp
653      !
654      INTEGER  ::   ji, jj               ! dummy loop indices
655      REAL(wp) ::   zztmp                ! local variable
656      REAL(wp) ::   zstmax, zstau
657#if defined key_cyclone
658      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj) ::   zwnd_i, zwnd_j    ! wind speed components at T-point
659#endif
660      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj) ::   ztau_i, ztau_j    ! wind stress components at T-point
661      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj) ::   zU_zu             ! bulk wind speed at height zu  [m/s]
662      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj) ::   zcd_oce           ! momentum transfert coefficient over ocean
663      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj) ::   zch_oce           ! sensible heat transfert coefficient over ocean
664      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj) ::   zce_oce           ! latent   heat transfert coefficient over ocean
665      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj) ::   zztmp1, zztmp2
666      !!---------------------------------------------------------------------
667      !
668      ! local scalars ( place there for vector optimisation purposes)
669      !                           ! Temporary conversion from Celcius to Kelvin (and set minimum value far above 0 K)
670      ptsk(:,:) = pst(:,:) + rt0  ! by default: skin temperature = "bulk SST" (will remain this way if NCAR algorithm used!)
671
672      ! --- cloud cover --- !
673      cloud_fra(:,:) = sf(jp_cc)%fnow(:,:,1)
674
675      ! ----------------------------------------------------------------------------- !
676      !      0   Wind components and module at T-point relative to the moving ocean   !
677      ! ----------------------------------------------------------------------------- !
678
679      ! ... components ( U10m - U_oce ) at T-point (unmasked)
680#if defined key_cyclone
681      zwnd_i(:,:) = 0._wp
682      zwnd_j(:,:) = 0._wp
683      CALL wnd_cyc( kt, zwnd_i, zwnd_j )    ! add analytical tropical cyclone (Vincent et al. JGR 2012)
684      DO_2D( nn_hls, nn_hls, nn_hls, nn_hls )
685      zwnd_i(ji,jj) = pwndi(ji,jj) + zwnd_i(ji,jj)
686      zwnd_j(ji,jj) = pwndj(ji,jj) + zwnd_j(ji,jj)
687      ! ... scalar wind at T-point (not masked)
688      wndm(ji,jj) = SQRT( zwnd_i(ji,jj) * zwnd_i(ji,jj) + zwnd_j(ji,jj) * zwnd_j(ji,jj) )
689      END_2D
690#else
691      ! ... scalar wind module at T-point (not masked)
692      DO_2D( nn_hls, nn_hls, nn_hls, nn_hls )
693      wndm(ji,jj) = SQRT(  pwndi(ji,jj) * pwndi(ji,jj) + pwndj(ji,jj) * pwndj(ji,jj)  )
694      END_2D
695#endif
696      ! ----------------------------------------------------------------------------- !
697      !      I   Solar FLUX                                                           !
698      ! ----------------------------------------------------------------------------- !
699
700      ! ocean albedo assumed to be constant + modify now Qsr to include the diurnal cycle                    ! Short Wave
701      zztmp = 1. - albo
702      IF( ln_dm2dc ) THEN
703         qsr(:,:) = zztmp * sbc_dcy( pdqsr(:,:) ) * tmask(:,:,1)
704      ELSE
705         qsr(:,:) = zztmp *          pdqsr(:,:)   * tmask(:,:,1)
706      ENDIF
707
708
709      ! ----------------------------------------------------------------------------- !
710      !     II   Turbulent FLUXES                                                     !
711      ! ----------------------------------------------------------------------------- !
712
713      ! specific humidity at SST
714      pssq(:,:) = rdct_qsat_salt * q_sat( ptsk(:,:), pslp(:,:) )
715
716      IF( ln_skin_cs .OR. ln_skin_wl ) THEN
717         !! Backup "bulk SST" and associated spec. hum.
718         zztmp1(:,:) = ptsk(:,:)
719         zztmp2(:,:) = pssq(:,:)
720      ENDIF
721
722      !! Time to call the user-selected bulk parameterization for
723      !!  ==  transfer coefficients  ==!   Cd, Ch, Ce at T-point, and more...
724      SELECT CASE( nblk )
725
726      CASE( np_NCAR      )
727         CALL turb_ncar    (     rn_zqt, rn_zu, ptsk, ptair, pssq, pqair, wndm, &
728            &                zcd_oce, zch_oce, zce_oce, theta_zu, q_zu, zU_zu , &
729            &                nb_iter=nn_iter_algo )
730         !
731      CASE( np_COARE_3p0 )
732         CALL turb_coare3p0( kt, rn_zqt, rn_zu, ptsk, ptair, pssq, pqair, wndm, &
733            &                ln_skin_cs, ln_skin_wl,                            &
734            &                zcd_oce, zch_oce, zce_oce, theta_zu, q_zu, zU_zu,  &
735            &                nb_iter=nn_iter_algo,                              &
736            &                Qsw=qsr(:,:), rad_lw=pdqlw(:,:), slp=pslp(:,:) )
737         !
738      CASE( np_COARE_3p6 )
739         CALL turb_coare3p6( kt, rn_zqt, rn_zu, ptsk, ptair, pssq, pqair, wndm, &
740            &                ln_skin_cs, ln_skin_wl,                            &
741            &                zcd_oce, zch_oce, zce_oce, theta_zu, q_zu, zU_zu,  &
742            &                nb_iter=nn_iter_algo,                              &
743            &                Qsw=qsr(:,:), rad_lw=pdqlw(:,:), slp=pslp(:,:) )
744         !
745      CASE( np_ECMWF     )
746         CALL turb_ecmwf   ( kt, rn_zqt, rn_zu, ptsk, ptair, pssq, pqair, wndm, &
747            &                ln_skin_cs, ln_skin_wl,                            &
748            &                zcd_oce, zch_oce, zce_oce, theta_zu, q_zu, zU_zu,  &
749            &                nb_iter=nn_iter_algo,                              &
750            &                Qsw=qsr(:,:), rad_lw=pdqlw(:,:), slp=pslp(:,:) )
751         !
752      CASE( np_ANDREAS   )
753         CALL turb_andreas (     rn_zqt, rn_zu, ptsk, ptair, pssq, pqair, wndm, &
754            &                zcd_oce, zch_oce, zce_oce, theta_zu, q_zu, zU_zu , &
755            &                nb_iter=nn_iter_algo   )
756         !
757      CASE DEFAULT
758         CALL ctl_stop( 'STOP', 'sbc_oce: non-existing bulk parameterizaton selected' )
759         !
760      END SELECT
761
762      IF( iom_use('Cd_oce') )   CALL iom_put("Cd_oce",   zcd_oce * tmask(:,:,1))
763      IF( iom_use('Ce_oce') )   CALL iom_put("Ce_oce",   zce_oce * tmask(:,:,1))
764      IF( iom_use('Ch_oce') )   CALL iom_put("Ch_oce",   zch_oce * tmask(:,:,1))
765      !! LB: mainly here for debugging purpose:
766      IF( iom_use('theta_zt') ) CALL iom_put("theta_zt", (ptair-rt0) * tmask(:,:,1)) ! potential temperature at z=zt
767      IF( iom_use('q_zt') )     CALL iom_put("q_zt",     pqair       * tmask(:,:,1)) ! specific humidity       "
768      IF( iom_use('theta_zu') ) CALL iom_put("theta_zu", (theta_zu -rt0) * tmask(:,:,1)) ! potential temperature at z=zu
769      IF( iom_use('q_zu') )     CALL iom_put("q_zu",     q_zu        * tmask(:,:,1)) ! specific humidity       "
770      IF( iom_use('ssq') )      CALL iom_put("ssq",      pssq        * tmask(:,:,1)) ! saturation specific humidity at z=0
771      IF( iom_use('wspd_blk') ) CALL iom_put("wspd_blk", zU_zu       * tmask(:,:,1)) ! bulk wind speed at z=zu
772
773      IF( ln_skin_cs .OR. ln_skin_wl ) THEN
774         !! ptsk and pssq have been updated!!!
775         !!
776         !! In the presence of sea-ice we forget about the cool-skin/warm-layer update of ptsk and pssq:
777         WHERE ( fr_i(:,:) > 0.001_wp )
778            ! sea-ice present, we forget about the update, using what we backed up before call to turb_*()
779            ptsk(:,:) = zztmp1(:,:)
780            pssq(:,:) = zztmp2(:,:)
781         END WHERE
782      END IF
783
784      !  Turbulent fluxes over ocean  => BULK_FORMULA @ sbc_phy.F90
785      ! -------------------------------------------------------------
786
787      IF( ln_abl ) THEN         !==  ABL formulation  ==!   multiplication by rho_air and turbulent fluxes computation done in ablstp
788         DO_2D( nn_hls, nn_hls, nn_hls, nn_hls )
789         zztmp = zU_zu(ji,jj)
790         wndm(ji,jj)   = zztmp                   ! Store zU_zu in wndm to compute ustar2 in ablmod
791         pcd_du(ji,jj) = zztmp * zcd_oce(ji,jj)
792         psen(ji,jj)   = zztmp * zch_oce(ji,jj)
793         pevp(ji,jj)   = zztmp * zce_oce(ji,jj)
794         rhoa(ji,jj)   = rho_air( ptair(ji,jj), pqair(ji,jj), pslp(ji,jj) )
795         END_2D
796      ELSE                      !==  BLK formulation  ==!   turbulent fluxes computation
797         CALL BULK_FORMULA( rn_zu, ptsk(:,:), pssq(:,:), theta_zu(:,:), q_zu(:,:), &
798            &               zcd_oce(:,:), zch_oce(:,:), zce_oce(:,:),          &
799            &               wndm(:,:), zU_zu(:,:), pslp(:,:),                  &
800            &               taum(:,:), psen(:,:), plat(:,:),                   &
801            &               pEvap=pevp(:,:), prhoa=rhoa(:,:), pfact_evap=rn_efac )
802
803         psen(:,:) = psen(:,:) * tmask(:,:,1)
804         plat(:,:) = plat(:,:) * tmask(:,:,1)
805         taum(:,:) = taum(:,:) * tmask(:,:,1)
806         pevp(:,:) = pevp(:,:) * tmask(:,:,1)
807
808         DO_2D( nn_hls, nn_hls, nn_hls, nn_hls )
809         IF( wndm(ji,jj) > 0._wp ) THEN
810            zztmp = taum(ji,jj) / wndm(ji,jj)
811#if defined key_cyclone
812            ztau_i(ji,jj) = zztmp * zwnd_i(ji,jj)
813            ztau_j(ji,jj) = zztmp * zwnd_j(ji,jj)
814#else
815            ztau_i(ji,jj) = zztmp * pwndi(ji,jj)
816            ztau_j(ji,jj) = zztmp * pwndj(ji,jj)
817#endif
818         ELSE
819            ztau_i(ji,jj) = 0._wp
820            ztau_j(ji,jj) = 0._wp
821         ENDIF
822         END_2D
823
824         IF( ln_crt_fbk ) THEN   ! aply eq. 10 and 11 of Renault et al. 2020 (doi: 10.1029/2019MS001715)
825            zstmax = MIN( rn_stau_a * 3._wp + rn_stau_b, 0._wp )   ! set the max value of Stau corresponding to a wind of 3 m/s (<0)
826            DO_2D( 0, 1, 0, 1 )   ! end at jpj and jpi, as ztau_j(ji,jj+1) ztau_i(ji+1,jj) used in the next loop
827            zstau = MIN( rn_stau_a * wndm(ji,jj) + rn_stau_b, zstmax )   ! stau (<0) must be smaller than zstmax
828            ztau_i(ji,jj) = ztau_i(ji,jj) + zstau * ( 0.5_wp * ( pu(ji-1,jj  ) + pu(ji,jj) ) - puatm(ji,jj) )
829            ztau_j(ji,jj) = ztau_j(ji,jj) + zstau * ( 0.5_wp * ( pv(ji  ,jj-1) + pv(ji,jj) ) - pvatm(ji,jj) )
830            taum(ji,jj) = SQRT( ztau_i(ji,jj) * ztau_i(ji,jj) + ztau_j(ji,jj) * ztau_j(ji,jj) )
831            END_2D
832         ENDIF
833
834         ! ... utau, vtau at U- and V_points, resp.
835         !     Note the use of 0.5*(2-umask) in order to unmask the stress along coastlines
836         !     Note that coastal wind stress is not used in the code... so this extra care has no effect
837         DO_2D( 0, 0, 0, 0 )              ! start loop at 2, in case ln_crt_fbk = T
838         utau(ji,jj) = 0.5 * ( 2. - umask(ji,jj,1) ) * ( ztau_i(ji,jj) + ztau_i(ji+1,jj  ) ) &
839            &              * MAX(tmask(ji,jj,1),tmask(ji+1,jj,1))
840         vtau(ji,jj) = 0.5 * ( 2. - vmask(ji,jj,1) ) * ( ztau_j(ji,jj) + ztau_j(ji  ,jj+1) ) &
841            &              * MAX(tmask(ji,jj,1),tmask(ji,jj+1,1))
842         END_2D
843
844
845         IF( ln_crt_fbk ) THEN
846            CALL lbc_lnk_multi( 'sbcblk', utau, 'U', -1., vtau, 'V', -1., taum, 'T', -1. )
847         ELSE
848            CALL lbc_lnk_multi( 'sbcblk', utau, 'U', -1., vtau, 'V', -1. )
849         ENDIF
850
851         CALL iom_put( "taum_oce", taum*tmask(:,:,1) )   ! output wind stress module
852
853         IF(sn_cfctl%l_prtctl) THEN
854            CALL prt_ctl( tab2d_1=pssq   , clinfo1=' blk_oce_1: pssq   : ')
855            CALL prt_ctl( tab2d_1=wndm   , clinfo1=' blk_oce_1: wndm   : ')
856            CALL prt_ctl( tab2d_1=utau   , clinfo1=' blk_oce_1: utau   : ', mask1=umask,   &
857               &          tab2d_2=vtau   , clinfo2='            vtau   : ', mask2=vmask )
858            CALL prt_ctl( tab2d_1=zcd_oce, clinfo1=' blk_oce_1: Cd     : ')
859         ENDIF
860         !
861      ENDIF !IF( ln_abl )
862
863      ptsk(:,:) = ( ptsk(:,:) - rt0 ) * tmask(:,:,1)  ! Back to Celsius
864
865      IF( ln_skin_cs .OR. ln_skin_wl ) THEN
866         CALL iom_put( "t_skin" ,  ptsk        )  ! T_skin in Celsius
867         CALL iom_put( "dt_skin" , ptsk - pst  )  ! T_skin - SST temperature difference...
868      ENDIF
869      !
870   END SUBROUTINE blk_oce_1
871
872   
873   SUBROUTINE blk_oce_2( ptair, pdqlw, pprec, psnow, &   ! <<= in
874      &                   ptsk, psen, plat, pevp     )   ! <<= in
875      !!---------------------------------------------------------------------
876      !!                     ***  ROUTINE blk_oce_2  ***
877      !!
878      !! ** Purpose :   finalize the momentum, heat and freshwater fluxes computation
879      !!                at the ocean surface at each time step knowing Cd, Ch, Ce and
880      !!                atmospheric variables (from ABL or external data)
881      !!
882      !! ** Outputs : - utau    : i-component of the stress at U-point  (N/m2)
883      !!              - vtau    : j-component of the stress at V-point  (N/m2)
884      !!              - taum    : Wind stress module at T-point         (N/m2)
885      !!              - wndm    : Wind speed module at T-point          (m/s)
886      !!              - qsr     : Solar heat flux over the ocean        (W/m2)
887      !!              - qns     : Non Solar heat flux over the ocean    (W/m2)
888      !!              - emp     : evaporation minus precipitation       (kg/m2/s)
889      !!---------------------------------------------------------------------
890      REAL(wp), INTENT(in), DIMENSION(:,:) ::   ptair   ! potential temperature of air #LB: confirm!
891      REAL(wp), INTENT(in), DIMENSION(:,:) ::   pdqlw   ! downwelling longwave radiation at surface [W/m^2]
892      REAL(wp), INTENT(in), DIMENSION(:,:) ::   pprec
893      REAL(wp), INTENT(in), DIMENSION(:,:) ::   psnow
894      REAL(wp), INTENT(in), DIMENSION(:,:) ::   ptsk   ! SKIN surface temperature   [Celsius]
895      REAL(wp), INTENT(in), DIMENSION(:,:) ::   psen
896      REAL(wp), INTENT(in), DIMENSION(:,:) ::   plat
897      REAL(wp), INTENT(in), DIMENSION(:,:) ::   pevp
898      !
899      INTEGER  ::   ji, jj               ! dummy loop indices
900      REAL(wp) ::   zztmp,zz1,zz2,zz3    ! local variable
901      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj) ::   zqlw              ! net long wave radiative heat flux
902      !!---------------------------------------------------------------------
903      !
904      ! local scalars ( place there for vector optimisation purposes)
905
906      ! ----------------------------------------------------------------------------- !
907      !     III    Net longwave radiative FLUX                                        !
908      ! ----------------------------------------------------------------------------- !
909      !! #LB: now moved after Turbulent fluxes because must use the skin temperature rather than bulk SST
910      !! (ptsk is skin temperature if ln_skin_cs==.TRUE. .OR. ln_skin_wl==.TRUE.)
911      zqlw(:,:) = qlw_net( pdqlw(:,:), ptsk(:,:)+rt0 )
912
913      ! ----------------------------------------------------------------------------- !
914      !     IV    Total FLUXES                                                       !
915      ! ----------------------------------------------------------------------------- !
916      !
917      emp (:,:) = (  pevp(:,:)                                       &   ! mass flux (evap. - precip.)
918         &         - pprec(:,:) * rn_pfac  ) * tmask(:,:,1)
919      !
920      qns(:,:) = zqlw(:,:) + psen(:,:) + plat(:,:)                   &   ! Downward Non Solar
921         &     - psnow(:,:) * rn_pfac * rLfus                        &   ! remove latent melting heat for solid precip
922         &     - pevp(:,:) * ptsk(:,:) * rcp                         &   ! remove evap heat content at SST
923         &     + ( pprec(:,:) - psnow(:,:) ) * rn_pfac               &   ! add liquid precip heat content at Tair
924         &     * ( ptair(:,:) - rt0 ) * rcp                          &
925         &     + psnow(:,:) * rn_pfac                                &   ! add solid  precip heat content at min(Tair,Tsnow)
926         &     * ( MIN( ptair(:,:), rt0 ) - rt0 ) * rcpi
927      qns(:,:) = qns(:,:) * tmask(:,:,1)
928      !
929#if defined key_si3
930      qns_oce(:,:) = zqlw(:,:) + psen(:,:) + plat(:,:)                             ! non solar without emp (only needed by SI3)
931      qsr_oce(:,:) = qsr(:,:)
932#endif
933      !
934      CALL iom_put( "rho_air"  , rhoa*tmask(:,:,1) )       ! output air density [kg/m^3]
935      CALL iom_put( "evap_oce" , pevp )                    ! evaporation
936      CALL iom_put( "qlw_oce"  , zqlw )                    ! output downward longwave heat over the ocean
937      CALL iom_put( "qsb_oce"  , psen )                    ! output downward sensible heat over the ocean
938      CALL iom_put( "qla_oce"  , plat )                    ! output downward latent   heat over the ocean
939      tprecip(:,:) = pprec(:,:) * rn_pfac * tmask(:,:,1)   ! output total precipitation [kg/m2/s]
940      sprecip(:,:) = psnow(:,:) * rn_pfac * tmask(:,:,1)   ! output solid precipitation [kg/m2/s]
941      CALL iom_put( 'snowpre', sprecip )                   ! Snow
942      CALL iom_put( 'precip' , tprecip )                   ! Total precipitation
943      !
944      IF ( nn_ice == 0 ) THEN
945         CALL iom_put( "qemp_oce" , qns-zqlw-psen-plat )   ! output downward heat content of E-P over the ocean
946         CALL iom_put( "qns_oce"  ,   qns  )               ! output downward non solar heat over the ocean
947         CALL iom_put( "qsr_oce"  ,   qsr  )               ! output downward solar heat over the ocean
948         CALL iom_put( "qt_oce"   ,   qns+qsr )            ! output total downward heat over the ocean
949      ENDIF
950      !
951      IF(sn_cfctl%l_prtctl) THEN
952         CALL prt_ctl(tab2d_1=zqlw , clinfo1=' blk_oce_2: zqlw  : ')
953         CALL prt_ctl(tab2d_1=psen , clinfo1=' blk_oce_2: psen  : ' )
954         CALL prt_ctl(tab2d_1=plat , clinfo1=' blk_oce_2: plat  : ' )
955         CALL prt_ctl(tab2d_1=qns  , clinfo1=' blk_oce_2: qns   : ' )
956         CALL prt_ctl(tab2d_1=emp  , clinfo1=' blk_oce_2: emp   : ')
957      ENDIF
958      !
959   END SUBROUTINE blk_oce_2
960
961
962#if defined key_si3
963   !!----------------------------------------------------------------------
964   !!   'key_si3'                                       SI3 sea-ice model
965   !!----------------------------------------------------------------------
966   !!   blk_ice_1   : provide the air-ice stress
967   !!   blk_ice_2   : provide the heat and mass fluxes at air-ice interface
968   !!   blk_ice_qcn : provide ice surface temperature and snow/ice conduction flux (emulating conduction flux)
969   !!----------------------------------------------------------------------
970
971   SUBROUTINE blk_ice_1( pwndi, pwndj, ptair, pqair, pslp , puice, pvice, ptsui,  &   ! inputs
972      &                  putaui, pvtaui, pseni, pevpi, pssqi, pcd_dui             )   ! optional outputs
973      !!---------------------------------------------------------------------
974      !!                     ***  ROUTINE blk_ice_1  ***
975      !!
976      !! ** Purpose :   provide the surface boundary condition over sea-ice
977      !!
978      !! ** Method  :   compute momentum using bulk formulation
979      !!                formulea, ice variables and read atmospheric fields.
980      !!                NB: ice drag coefficient is assumed to be a constant
981      !!---------------------------------------------------------------------
982      REAL(wp) , INTENT(in   ), DIMENSION(:,:  ) ::   pslp    ! sea-level pressure [Pa]
983      REAL(wp) , INTENT(in   ), DIMENSION(:,:  ) ::   pwndi   ! atmospheric wind at T-point [m/s]
984      REAL(wp) , INTENT(in   ), DIMENSION(:,:  ) ::   pwndj   ! atmospheric wind at T-point [m/s]
985      REAL(wp) , INTENT(in   ), DIMENSION(:,:  ) ::   ptair   ! atmospheric wind at T-point [m/s]
986      REAL(wp) , INTENT(in   ), DIMENSION(:,:  ) ::   pqair   ! atmospheric wind at T-point [m/s]
987      REAL(wp) , INTENT(in   ), DIMENSION(:,:  ) ::   puice   ! sea-ice velocity on I or C grid [m/s]
988      REAL(wp) , INTENT(in   ), DIMENSION(:,:  ) ::   pvice   ! "
989      REAL(wp) , INTENT(in   ), DIMENSION(:,:  ) ::   ptsui   ! sea-ice surface temperature [K]
990      REAL(wp) , INTENT(  out), DIMENSION(:,:  ), OPTIONAL ::   putaui  ! if ln_blk
991      REAL(wp) , INTENT(  out), DIMENSION(:,:  ), OPTIONAL ::   pvtaui  ! if ln_blk
992      REAL(wp) , INTENT(  out), DIMENSION(:,:  ), OPTIONAL ::   pseni   ! if ln_abl
993      REAL(wp) , INTENT(  out), DIMENSION(:,:  ), OPTIONAL ::   pevpi   ! if ln_abl
994      REAL(wp) , INTENT(  out), DIMENSION(:,:  ), OPTIONAL ::   pssqi   ! if ln_abl
995      REAL(wp) , INTENT(  out), DIMENSION(:,:  ), OPTIONAL ::   pcd_dui ! if ln_abl
996      !
997      INTEGER  ::   ji, jj    ! dummy loop indices
998      REAL(wp) ::   zootm_su                      ! sea-ice surface mean temperature
999      REAL(wp) ::   zztmp1, zztmp2                ! temporary scalars
1000      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj) :: ztmp        ! temporary array
1001      !!---------------------------------------------------------------------
1002      !
1003      ! LB: ptsui is in K !!!
1004      !
1005      ! ------------------------------------------------------------ !
1006      !    Wind module relative to the moving ice ( U10m - U_ice )   !
1007      ! ------------------------------------------------------------ !
1008      ! C-grid ice dynamics :   U & V-points (same as ocean)
1009      DO_2D( nn_hls, nn_hls, nn_hls, nn_hls )
1010      wndm_ice(ji,jj) = SQRT( pwndi(ji,jj) * pwndi(ji,jj) + pwndj(ji,jj) * pwndj(ji,jj) )
1011      END_2D
1012      !
1013      ! Make ice-atm. drag dependent on ice concentration
1014
1015
1016      SELECT CASE( nblk_ice )
1017
1018      CASE( np_ice_cst      )
1019         ! Constant bulk transfer coefficients over sea-ice:
1020         Cd_ice(:,:) = rn_Cd_i
1021         Ch_ice(:,:) = rn_Ch_i
1022         Ce_ice(:,:) = rn_Ce_i
1023         ! no height adjustment, keeping zt values:
1024         theta_zu_i(:,:) = ptair(:,:)
1025         q_zu_i(:,:)     = pqair(:,:)
1026
1027      CASE( np_ice_lu12 )
1028         ztmp(:,:) = q_sat( ptsui(:,:), pslp(:,:), l_ice=.TRUE. ) ! temporary array for SSQ
1029         CALL turb_ice_lu12( rn_zqt, rn_zu, ptsui, ptair, ztmp, pqair, wndm_ice, fr_i, &
1030            &                      Cd_ice, Ch_ice, Ce_ice, theta_zu_i, q_zu_i )
1031         !!
1032      CASE( np_ice_lg15 )  ! calculate new drag from Lupkes(2015) equations
1033         ztmp(:,:) = q_sat( ptsui(:,:), pslp(:,:), l_ice=.TRUE. ) ! temporary array for SSQ
1034         CALL turb_ice_lg15( rn_zqt, rn_zu, ptsui, ptair, ztmp, pqair, wndm_ice, fr_i, &
1035            &                      Cd_ice, Ch_ice, Ce_ice, theta_zu_i, q_zu_i )
1036         !!
1037      END SELECT
1038
1039      IF( iom_use('Cd_ice').OR.iom_use('Ce_ice').OR.iom_use('Ch_ice').OR.iom_use('taum_ai') ) &
1040         & ztmp(:,:) = ( 1._wp - MAX(0._wp, SIGN( 1._wp, 1.E-6_wp - fr_i )) )*tmask(:,:,1) ! mask for presence of ice !
1041
1042      IF( iom_use('Cd_ice') ) CALL iom_put("Cd_ice", Cd_ice*ztmp)
1043      IF( iom_use('Ce_ice') ) CALL iom_put("Ce_ice", Ce_ice*ztmp)
1044      IF( iom_use('Ch_ice') ) CALL iom_put("Ch_ice", Ch_ice*ztmp)
1045
1046
1047      IF( ln_blk ) THEN
1048         ! ---------------------------------------------------- !
1049         !    Wind stress relative to nonmoving ice ( U10m )    !
1050         ! ---------------------------------------------------- !
1051         ! supress moving ice in wind stress computation as we don't know how to do it properly...
1052         DO_2D( 0, 1, 0, 1 )    ! at T point
1053         zztmp1        = rhoa(ji,jj) * Cd_ice(ji,jj) * wndm_ice(ji,jj)
1054         putaui(ji,jj) =  zztmp1 * pwndi(ji,jj)
1055         pvtaui(ji,jj) =  zztmp1 * pwndj(ji,jj)
1056         END_2D
1057         !#LB: saving the module of the ai wind-stress: NOT weighted by the ice concentration !!!
1058         IF(iom_use('taum_ai')) CALL iom_put( 'taum_ai', SQRT( putaui*putaui + pvtaui*pvtaui )*ztmp )
1059         !
1060         DO_2D( 0, 0, 0, 0 )    ! U & V-points (same as ocean).
1061         !#LB: QUESTION?? so SI3 expects wind stress vector to be provided at U & V points? Not at T-points ?
1062         ! take care of the land-sea mask to avoid "pollution" of coastal stress. p[uv]taui used in frazil and  rheology
1063         zztmp1 = 0.5_wp * ( 2. - umask(ji,jj,1) ) * MAX( tmask(ji,jj,1),tmask(ji+1,jj  ,1) )
1064         zztmp2 = 0.5_wp * ( 2. - vmask(ji,jj,1) ) * MAX( tmask(ji,jj,1),tmask(ji  ,jj+1,1) )
1065         putaui(ji,jj) = zztmp1 * ( putaui(ji,jj) + putaui(ji+1,jj  ) )
1066         pvtaui(ji,jj) = zztmp2 * ( pvtaui(ji,jj) + pvtaui(ji  ,jj+1) )
1067         END_2D
1068         CALL lbc_lnk_multi( 'sbcblk', putaui, 'U', -1._wp, pvtaui, 'V', -1._wp )
1069         !
1070         IF(sn_cfctl%l_prtctl)  CALL prt_ctl( tab2d_1=putaui  , clinfo1=' blk_ice: putaui : '   &
1071            &                               , tab2d_2=pvtaui  , clinfo2='          pvtaui : ' )
1072      ELSE ! ln_abl
1073         DO_2D( nn_hls, nn_hls, nn_hls, nn_hls )
1074         pcd_dui(ji,jj) = wndm_ice(ji,jj) * Cd_ice(ji,jj)
1075         pseni  (ji,jj) = wndm_ice(ji,jj) * Ch_ice(ji,jj)
1076         pevpi  (ji,jj) = wndm_ice(ji,jj) * Ce_ice(ji,jj)
1077         END_2D
1078         !#LB:
1079         pssqi(:,:) = q_sat( ptsui(:,:), pslp(:,:), l_ice=.TRUE. ) ; ! more accurate way to obtain ssq !
1080         !#LB.
1081      ENDIF !IF( ln_blk )
1082      !
1083      IF(sn_cfctl%l_prtctl)  CALL prt_ctl(tab2d_1=wndm_ice  , clinfo1=' blk_ice: wndm_ice : ')
1084      !
1085   END SUBROUTINE blk_ice_1
1086
1087
1088   SUBROUTINE blk_ice_2( ptsu, phs, phi, palb, ptair, pqair, pslp, pdqlw, pprec, psnow  )
1089      !!---------------------------------------------------------------------
1090      !!                     ***  ROUTINE blk_ice_2  ***
1091      !!
1092      !! ** Purpose :   provide the heat and mass fluxes at air-ice interface
1093      !!
1094      !! ** Method  :   compute heat and freshwater exchanged
1095      !!                between atmosphere and sea-ice using bulk formulation
1096      !!                formulea, ice variables and read atmmospheric fields.
1097      !!
1098      !! caution : the net upward water flux has with mm/day unit
1099      !!---------------------------------------------------------------------
1100      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(in)  ::   ptsu   ! sea ice surface temperature [K]
1101      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(in)  ::   phs    ! snow thickness
1102      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(in)  ::   phi    ! ice thickness
1103      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(in)  ::   palb   ! ice albedo (all skies)
1104      REAL(wp), DIMENSION(:,:  ), INTENT(in)  ::   ptair  ! potential temperature of air #LB: okay ???
1105      REAL(wp), DIMENSION(:,:  ), INTENT(in)  ::   pqair  ! specific humidity of air
1106      REAL(wp), DIMENSION(:,:  ), INTENT(in)  ::   pslp
1107      REAL(wp), DIMENSION(:,:  ), INTENT(in)  ::   pdqlw
1108      REAL(wp), DIMENSION(:,:  ), INTENT(in)  ::   pprec
1109      REAL(wp), DIMENSION(:,:  ), INTENT(in)  ::   psnow
1110      !!
1111      INTEGER  ::   ji, jj, jl               ! dummy loop indices
1112      REAL(wp) ::   zst, zst3, zsq           ! local variable
1113      REAL(wp) ::   zcoef_dqlw, zcoef_dqla   !   -      -
1114      REAL(wp) ::   zztmp, zzblk, zztmp1, z1_rLsub   !   -      -
1115      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpl) ::   z_qlw         ! long wave heat flux over ice
1116      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpl) ::   z_qsb         ! sensible  heat flux over ice
1117      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpl) ::   z_dqlw        ! long wave heat sensitivity over ice
1118      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpl) ::   z_dqsb        ! sensible  heat sensitivity over ice
1119      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj)     ::   zevap, zsnw   ! evaporation and snw distribution after wind blowing (SI3)
1120      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj)     ::   ztmp, ztmp2
1121      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj)     ::   ztri
1122      !!---------------------------------------------------------------------
1123      !
1124      zcoef_dqlw = 4._wp * emiss_i * stefan             ! local scalars
1125      !
1126
1127      zztmp = 1. / ( 1. - albo )
1128      dqla_ice(:,:,:) = 0._wp
1129
1130      !                                     ! ========================== !
1131      DO jl = 1, jpl                        !  Loop over ice categories  !
1132         !                                  ! ========================== !
1133         DO_2D( nn_hls, nn_hls, nn_hls, nn_hls )
1134
1135         zst = ptsu(ji,jj,jl)                           ! surface temperature of sea-ice [K]
1136         zsq = q_sat( zst, pslp(ji,jj), l_ice=.TRUE. )  ! surface saturation specific humidity when ice present
1137
1138         ! ----------------------------!
1139         !      I   Radiative FLUXES   !
1140         ! ----------------------------!
1141         ! Short Wave (sw)
1142         qsr_ice(ji,jj,jl) = zztmp * ( 1. - palb(ji,jj,jl) ) * qsr(ji,jj)
1143
1144         ! Long  Wave (lw)
1145         zst3 = zst * zst * zst
1146         z_qlw(ji,jj,jl)   = emiss_i * ( pdqlw(ji,jj) - stefan * zst * zst3 ) * tmask(ji,jj,1)
1147         ! lw sensitivity
1148         z_dqlw(ji,jj,jl)  = zcoef_dqlw * zst3
1149
1150         ! ----------------------------!
1151         !     II    Turbulent FLUXES  !
1152         ! ----------------------------!
1153
1154         ! ... turbulent heat fluxes with Ch_ice recalculated in blk_ice_1
1155
1156         ! Common term in bulk F. equations...
1157         zzblk = rhoa(ji,jj) * wndm_ice(ji,jj)
1158
1159         ! Sensible Heat
1160         zztmp1 = zzblk * rCp_air * Ch_ice(ji,jj)
1161         z_qsb (ji,jj,jl) = zztmp1 * (zst - theta_zu_i(ji,jj))
1162         z_dqsb(ji,jj,jl) = zztmp1                        ! ==> Qsens sensitivity (Dqsb_ice/Dtn_ice)
1163
1164         ! Latent Heat
1165         zztmp1 = zzblk * rLsub * Ce_ice(ji,jj)
1166         qla_ice(ji,jj,jl) = MAX( zztmp1 * (zsq - q_zu_i(ji,jj)) , 0._wp )   ! #LB: only sublimation (and not condensation) ???
1167         IF(qla_ice(ji,jj,jl)>0._wp) dqla_ice(ji,jj,jl) = zztmp1*dq_sat_dt_ice(zst, pslp(ji,jj)) ! ==> Qlat sensitivity  (dQlat/dT)
1168         !                                                                                       !#LB: dq_sat_dt_ice() in "sbc_phy.F90"
1169         !#LB: without this unjustified "condensation sensure":
1170         !qla_ice( ji,jj,jl) = zztmp1 * (zsq - q_zu_i(ji,jj))
1171         !dqla_ice(ji,jj,jl) = zztmp1 * dq_sat_dt_ice(zst, pslp(ji,jj)) ! ==> Qlat sensitivity  (dQlat/dT)
1172
1173
1174
1175         ! ----------------------------!
1176         !     III    Total FLUXES     !
1177         ! ----------------------------!
1178
1179         ! Downward Non Solar flux
1180         qns_ice (ji,jj,jl) =     z_qlw (ji,jj,jl) - z_qsb (ji,jj,jl) - qla_ice (ji,jj,jl)
1181
1182         ! Total non solar heat flux sensitivity for ice
1183         dqns_ice(ji,jj,jl) = - ( z_dqlw(ji,jj,jl) + z_dqsb(ji,jj,jl) + dqla_ice(ji,jj,jl) ) !#LB: correct signs ????
1184
1185         END_2D
1186         !
1187      END DO
1188      !
1189      tprecip(:,:) = pprec(:,:) * rn_pfac * tmask(:,:,1)  ! total precipitation [kg/m2/s]
1190      sprecip(:,:) = psnow(:,:) * rn_pfac * tmask(:,:,1)  ! solid precipitation [kg/m2/s]
1191      CALL iom_put( 'snowpre', sprecip )                  ! Snow precipitation
1192      CALL iom_put( 'precip' , tprecip )                  ! Total precipitation
1193
1194      ! --- evaporation --- !
1195      z1_rLsub = 1._wp / rLsub
1196      evap_ice (:,:,:) = rn_efac * qla_ice (:,:,:) * z1_rLsub    ! sublimation
1197      devap_ice(:,:,:) = rn_efac * dqla_ice(:,:,:) * z1_rLsub    ! d(sublimation)/dT
1198      zevap    (:,:)   = emp(:,:) + tprecip(:,:)   ! evaporation over ocean  !LB: removed rn_efac here, correct???
1199
1200      ! --- evaporation minus precipitation --- !
1201      zsnw(:,:) = 0._wp
1202      CALL ice_var_snwblow( (1.-at_i_b(:,:)), zsnw )  ! snow distribution over ice after wind blowing
1203      emp_oce(:,:) = ( 1._wp - at_i_b(:,:) ) * zevap(:,:) - ( tprecip(:,:) - sprecip(:,:) ) - sprecip(:,:) * (1._wp - zsnw )
1204      emp_ice(:,:) = SUM( a_i_b(:,:,:) * evap_ice(:,:,:), dim=3 ) - sprecip(:,:) * zsnw
1205      emp_tot(:,:) = emp_oce(:,:) + emp_ice(:,:)
1206
1207      ! --- heat flux associated with emp --- !
1208      qemp_oce(:,:) = - ( 1._wp - at_i_b(:,:) ) * zevap(:,:) * sst_m(:,:) * rcp                  & ! evap at sst
1209         &          + ( tprecip(:,:) - sprecip(:,:) ) * ( ptair(:,:) - rt0 ) * rcp               & ! liquid precip at Tair
1210         &          +   sprecip(:,:) * ( 1._wp - zsnw ) *                                        & ! solid precip at min(Tair,Tsnow)
1211         &              ( ( MIN( ptair(:,:), rt0 ) - rt0 ) * rcpi * tmask(:,:,1) - rLfus )
1212      qemp_ice(:,:) =   sprecip(:,:) * zsnw *                                                    & ! solid precip (only)
1213         &              ( ( MIN( ptair(:,:), rt0 ) - rt0 ) * rcpi * tmask(:,:,1) - rLfus )
1214
1215      ! --- total solar and non solar fluxes --- !
1216      qns_tot(:,:) = ( 1._wp - at_i_b(:,:) ) * qns_oce(:,:) + SUM( a_i_b(:,:,:) * qns_ice(:,:,:), dim=3 )  &
1217         &           + qemp_ice(:,:) + qemp_oce(:,:)
1218      qsr_tot(:,:) = ( 1._wp - at_i_b(:,:) ) * qsr_oce(:,:) + SUM( a_i_b(:,:,:) * qsr_ice(:,:,:), dim=3 )
1219
1220      ! --- heat content of precip over ice in J/m3 (to be used in 1D-thermo) --- !
1221      qprec_ice(:,:) = rhos * ( ( MIN( ptair(:,:), rt0 ) - rt0 ) * rcpi * tmask(:,:,1) - rLfus )
1222
1223      ! --- heat content of evap over ice in W/m2 (to be used in 1D-thermo) ---
1224      DO jl = 1, jpl
1225         qevap_ice(:,:,jl) = 0._wp ! should be -evap_ice(:,:,jl)*( ( Tice - rt0 ) * rcpi * tmask(:,:,1) )
1226         !                         ! But we do not have Tice => consider it at 0degC => evap=0
1227      END DO
1228
1229      ! --- shortwave radiation transmitted thru the surface scattering layer (W/m2) --- !
1230      IF( nn_qtrice == 0 ) THEN
1231         ! formulation derived from Grenfell and Maykut (1977), where transmission rate
1232         !    1) depends on cloudiness
1233         !    2) is 0 when there is any snow
1234         !    3) tends to 1 for thin ice
1235         ztri(:,:) = 0.18 * ( 1.0 - cloud_fra(:,:) ) + 0.35 * cloud_fra(:,:)  ! surface transmission when hi>10cm
1236         DO jl = 1, jpl
1237            WHERE    ( phs(:,:,jl) <= 0._wp .AND. phi(:,:,jl) <  0.1_wp )     ! linear decrease from hi=0 to 10cm
1238               qtr_ice_top(:,:,jl) = qsr_ice(:,:,jl) * ( ztri(:,:) + ( 1._wp - ztri(:,:) ) * ( 1._wp - phi(:,:,jl) * 10._wp ) )
1239            ELSEWHERE( phs(:,:,jl) <= 0._wp .AND. phi(:,:,jl) >= 0.1_wp )     ! constant (ztri) when hi>10cm
1240               qtr_ice_top(:,:,jl) = qsr_ice(:,:,jl) * ztri(:,:)
1241            ELSEWHERE                                                         ! zero when hs>0
1242               qtr_ice_top(:,:,jl) = 0._wp
1243            END WHERE
1244         ENDDO
1245      ELSEIF( nn_qtrice == 1 ) THEN
1246         ! formulation is derived from the thesis of M. Lebrun (2019).
1247         !    It represents the best fit using several sets of observations
1248         !    It comes with snow conductivities adapted to freezing/melting conditions (see icethd_zdf_bl99.F90)
1249         qtr_ice_top(:,:,:) = 0.3_wp * qsr_ice(:,:,:)
1250      ENDIF
1251      !
1252      IF( iom_use('evap_ao_cea') .OR. iom_use('hflx_evap_cea') ) THEN
1253         ztmp(:,:) = zevap(:,:) * ( 1._wp - at_i_b(:,:) )
1254         IF( iom_use('evap_ao_cea'  ) )  CALL iom_put( 'evap_ao_cea'  , ztmp(:,:) * tmask(:,:,1) )   ! ice-free oce evap (cell average)
1255         IF( iom_use('hflx_evap_cea') )  CALL iom_put( 'hflx_evap_cea', ztmp(:,:) * sst_m(:,:) * rcp * tmask(:,:,1) )   ! heat flux from evap (cell average)
1256      ENDIF
1257      IF( iom_use('hflx_rain_cea') ) THEN
1258         ztmp(:,:) = rcp * ( SUM( (ptsu-rt0) * a_i_b, dim=3 ) + sst_m(:,:) * ( 1._wp - at_i_b(:,:) ) )
1259         IF( iom_use('hflx_rain_cea') )  CALL iom_put( 'hflx_rain_cea', ( tprecip(:,:) - sprecip(:,:) ) * ztmp(:,:) )   ! heat flux from rain (cell average)
1260      ENDIF
1261      IF( iom_use('hflx_snow_cea') .OR. iom_use('hflx_snow_ao_cea') .OR. iom_use('hflx_snow_ai_cea')  )  THEN
1262         WHERE( SUM( a_i_b, dim=3 ) > 1.e-10 )
1263            ztmp(:,:) = rcpi * SUM( (ptsu-rt0) * a_i_b, dim=3 ) / SUM( a_i_b, dim=3 )
1264         ELSEWHERE
1265            ztmp(:,:) = rcp * sst_m(:,:)
1266         ENDWHERE
1267         ztmp2(:,:) = sprecip(:,:) * ( ztmp(:,:) - rLfus )
1268         IF( iom_use('hflx_snow_cea')    ) CALL iom_put('hflx_snow_cea'   , ztmp2(:,:) ) ! heat flux from snow (cell average)
1269         IF( iom_use('hflx_snow_ao_cea') ) CALL iom_put('hflx_snow_ao_cea', ztmp2(:,:) * ( 1._wp - zsnw(:,:) ) ) ! heat flux from snow (over ocean)
1270         IF( iom_use('hflx_snow_ai_cea') ) CALL iom_put('hflx_snow_ai_cea', ztmp2(:,:) *           zsnw(:,:)   ) ! heat flux from snow (over ice)
1271      ENDIF
1272      !
1273      IF(sn_cfctl%l_prtctl) THEN
1274         CALL prt_ctl(tab3d_1=qla_ice , clinfo1=' blk_ice: qla_ice  : ', tab3d_2=z_qsb   , clinfo2=' z_qsb    : ', kdim=jpl)
1275         CALL prt_ctl(tab3d_1=z_qlw   , clinfo1=' blk_ice: z_qlw    : ', tab3d_2=dqla_ice, clinfo2=' dqla_ice : ', kdim=jpl)
1276         CALL prt_ctl(tab3d_1=z_dqsb  , clinfo1=' blk_ice: z_dqsb   : ', tab3d_2=z_dqlw  , clinfo2=' z_dqlw   : ', kdim=jpl)
1277         CALL prt_ctl(tab3d_1=dqns_ice, clinfo1=' blk_ice: dqns_ice : ', tab3d_2=qsr_ice , clinfo2=' qsr_ice  : ', kdim=jpl)
1278         CALL prt_ctl(tab3d_1=ptsu    , clinfo1=' blk_ice: ptsu     : ', tab3d_2=qns_ice , clinfo2=' qns_ice  : ', kdim=jpl)
1279         CALL prt_ctl(tab2d_1=tprecip , clinfo1=' blk_ice: tprecip  : ', tab2d_2=sprecip , clinfo2=' sprecip  : ')
1280      ENDIF
1281
1282      !#LB:
1283      ! air-ice heat flux components that are not written from ice_stp()@icestp.F90:
1284      IF( iom_use('qla_ice') )  CALL iom_put( 'qla_ice', SUM( - qla_ice * a_i_b, dim=3 ) ) !#LB: sign consistent with what's done for ocean
1285      IF( iom_use('qsb_ice') )  CALL iom_put( 'qsb_ice', SUM( -   z_qsb * a_i_b, dim=3 ) ) !#LB:     ==> negative => loss of heat for sea-ice
1286      IF( iom_use('qlw_ice') )  CALL iom_put( 'qlw_ice', SUM(     z_qlw * a_i_b, dim=3 ) )
1287      !#LB.
1288
1289   END SUBROUTINE blk_ice_2
1290
1291
1292   SUBROUTINE blk_ice_qcn( ld_virtual_itd, ptsu, ptb, phs, phi )
1293      !!---------------------------------------------------------------------
1294      !!                     ***  ROUTINE blk_ice_qcn  ***
1295      !!
1296      !! ** Purpose :   Compute surface temperature and snow/ice conduction flux
1297      !!                to force sea ice / snow thermodynamics
1298      !!                in the case conduction flux is emulated
1299      !!
1300      !! ** Method  :   compute surface energy balance assuming neglecting heat storage
1301      !!                following the 0-layer Semtner (1976) approach
1302      !!
1303      !! ** Outputs : - ptsu    : sea-ice / snow surface temperature (K)
1304      !!              - qcn_ice : surface inner conduction flux (W/m2)
1305      !!
1306      !!---------------------------------------------------------------------
1307      LOGICAL                   , INTENT(in   ) ::   ld_virtual_itd  ! single-category option
1308      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(inout) ::   ptsu            ! sea ice / snow surface temperature
1309      REAL(wp), DIMENSION(:,:)  , INTENT(in   ) ::   ptb             ! sea ice base temperature
1310      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(in   ) ::   phs             ! snow thickness
1311      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(in   ) ::   phi             ! sea ice thickness
1312      !
1313      INTEGER , PARAMETER ::   nit = 10                  ! number of iterations
1314      REAL(wp), PARAMETER ::   zepsilon = 0.1_wp         ! characteristic thickness for enhanced conduction
1315      !
1316      INTEGER  ::   ji, jj, jl           ! dummy loop indices
1317      INTEGER  ::   iter                 ! local integer
1318      REAL(wp) ::   zfac, zfac2, zfac3   ! local scalars
1319      REAL(wp) ::   zkeff_h, ztsu, ztsu0 !
1320      REAL(wp) ::   zqc, zqnet           !
1321      REAL(wp) ::   zhe, zqa0            !
1322      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpl) ::   zgfac   ! enhanced conduction factor
1323      !!---------------------------------------------------------------------
1324
1325      ! -------------------------------------!
1326      !      I   Enhanced conduction factor  !
1327      ! -------------------------------------!
1328      ! Emulates the enhancement of conduction by unresolved thin ice (ld_virtual_itd = T)
1329      ! Fichefet and Morales Maqueda, JGR 1997
1330      !
1331      zgfac(:,:,:) = 1._wp
1332
1333      IF( ld_virtual_itd ) THEN
1334         !
1335         zfac  = 1._wp /  ( rn_cnd_s + rcnd_i )
1336         zfac2 = EXP(1._wp) * 0.5_wp * zepsilon
1337         zfac3 = 2._wp / zepsilon
1338         !
1339         DO jl = 1, jpl
1340            DO_2D( nn_hls, nn_hls, nn_hls, nn_hls )
1341            zhe = ( rn_cnd_s * phi(ji,jj,jl) + rcnd_i * phs(ji,jj,jl) ) * zfac                            ! Effective thickness
1342            IF( zhe >=  zfac2 )   zgfac(ji,jj,jl) = MIN( 2._wp, 0.5_wp * ( 1._wp + LOG( zhe * zfac3 ) ) ) ! Enhanced conduction factor
1343            END_2D
1344         END DO
1345         !
1346      ENDIF
1347
1348      ! -------------------------------------------------------------!
1349      !      II   Surface temperature and conduction flux            !
1350      ! -------------------------------------------------------------!
1351      !
1352      zfac = rcnd_i * rn_cnd_s
1353      !
1354      DO jl = 1, jpl
1355         DO_2D( nn_hls, nn_hls, nn_hls, nn_hls )
1356         !
1357         zkeff_h = zfac * zgfac(ji,jj,jl) / &                                    ! Effective conductivity of the snow-ice system divided by thickness
1358            &      ( rcnd_i * phs(ji,jj,jl) + rn_cnd_s * MAX( 0.01, phi(ji,jj,jl) ) )
1359         ztsu    = ptsu(ji,jj,jl)                                                ! Store current iteration temperature
1360         ztsu0   = ptsu(ji,jj,jl)                                                ! Store initial surface temperature
1361         zqa0    = qsr_ice(ji,jj,jl) - qtr_ice_top(ji,jj,jl) + qns_ice(ji,jj,jl) ! Net initial atmospheric heat flux
1362         !
1363         DO iter = 1, nit     ! --- Iterative loop
1364            zqc   = zkeff_h * ( ztsu - ptb(ji,jj) )                              ! Conduction heat flux through snow-ice system (>0 downwards)
1365            zqnet = zqa0 + dqns_ice(ji,jj,jl) * ( ztsu - ptsu(ji,jj,jl) ) - zqc  ! Surface energy budget
1366            ztsu  = ztsu - zqnet / ( dqns_ice(ji,jj,jl) - zkeff_h )              ! Temperature update
1367         END DO
1368         !
1369         ptsu   (ji,jj,jl) = MIN( rt0, ztsu )
1370         qcn_ice(ji,jj,jl) = zkeff_h * ( ptsu(ji,jj,jl) - ptb(ji,jj) )
1371         qns_ice(ji,jj,jl) = qns_ice(ji,jj,jl) + dqns_ice(ji,jj,jl) * ( ptsu(ji,jj,jl) - ztsu0 )
1372         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) )  &
1373            &   * MAX( 0._wp , SIGN( 1._wp, ptsu(ji,jj,jl) - rt0 ) )
1374
1375         ! --- Diagnose the heat loss due to changing non-solar flux (as in icethd_zdf_bl99) --- !
1376         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)
1377
1378         END_2D
1379         !
1380      END DO
1381      !
1382   END SUBROUTINE blk_ice_qcn
1383
1384#endif
1385
1386   !!======================================================================
1387END MODULE sbcblk
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.