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Line 
1MODULE sbcblk
2   !!======================================================================
3   !!                       ***  MODULE  sbcblk  ***
4   !! Ocean forcing:  momentum, heat and freshwater flux formulation
5   !!                         Aerodynamic Bulk Formulas
6   !!                        SUCCESSOR OF "sbcblk_core"
7   !!=====================================================================
8   !! History :  1.0  !  2004-08  (U. Schweckendiek)  Original CORE code
9   !!            2.0  !  2005-04  (L. Brodeau, A.M. Treguier)  improved CORE bulk and its user interface
10   !!            3.0  !  2006-06  (G. Madec)  sbc rewritting
11   !!             -   !  2006-12  (L. Brodeau)  Original code for turb_core
12   !!            3.2  !  2009-04  (B. Lemaire)  Introduce iom_put
13   !!            3.3  !  2010-10  (S. Masson)  add diurnal cycle
14   !!            3.4  !  2011-11  (C. Harris)  Fill arrays required by CICE
15   !!            3.7  !  2014-06  (L. Brodeau)  simplification and optimization of CORE bulk
16   !!            4.0  !  2016-06  (L. Brodeau)  sbcblk_core becomes sbcblk and is not restricted to the CORE algorithm anymore
17   !!                 !                        ==> based on AeroBulk (https://github.com/brodeau/aerobulk/)
18   !!            4.0  !  2016-10  (G. Madec)  introduce a sbc_blk_init routine
19   !!            4.0  !  2016-10  (M. Vancoppenolle)  Introduce conduction flux emulator (M. Vancoppenolle)
20   !!            4.0  !  2019-03  (F. Lemarié & G. Samson)  add ABL compatibility (ln_abl=TRUE)
21   !!----------------------------------------------------------------------
22
23   !!----------------------------------------------------------------------
24   !!   sbc_blk_init  : initialisation of the chosen bulk formulation as ocean surface boundary condition
25   !!   sbc_blk       : bulk formulation as ocean surface boundary condition
26   !!   blk_oce_1     : computes pieces of momentum, heat and freshwater fluxes over ocean for ABL model  (ln_abl=TRUE)
27   !!   blk_oce_2     : finalizes momentum, heat and freshwater fluxes computation over ocean after the ABL step  (ln_abl=TRUE)
28   !!             sea-ice case only :
29   !!   blk_ice_1   : provide the air-ice stress
30   !!   blk_ice_2   : provide the heat and mass fluxes at air-ice interface
31   !!   blk_ice_qcn   : provide ice surface temperature and snow/ice conduction flux (emulating conduction flux)
32   !!   Cdn10_Lupkes2012 : Lupkes et al. (2012) air-ice drag
33   !!   Cdn10_Lupkes2015 : Lupkes et al. (2015) air-ice drag
34   !!----------------------------------------------------------------------
35   USE oce            ! ocean dynamics and tracers
36   USE dom_oce        ! ocean space and time domain
37   USE phycst         ! physical constants
38   USE fldread        ! read input fields
39   USE sbc_oce        ! Surface boundary condition: ocean fields
40   USE cyclone        ! Cyclone 10m wind form trac of cyclone centres
41   USE sbcdcy         ! surface boundary condition: diurnal cycle
42   USE sbcwave , ONLY :   cdn_wave ! wave module
43   USE sbc_ice        ! Surface boundary condition: ice fields
44   USE lib_fortran    ! to use key_nosignedzero
45#if defined key_si3
46   USE ice     , ONLY :   jpl, a_i_b, at_i_b, rn_cnd_s, hfx_err_dif
47   USE icethd_dh      ! for CALL ice_thd_snwblow
48#endif
49   USE sbcblk_algo_ncar     ! => turb_ncar     : NCAR - CORE (Large & Yeager, 2009)
50   USE sbcblk_algo_coare3p0 ! => turb_coare3p0 : COAREv3.0 (Fairall et al. 2003)
51   USE sbcblk_algo_coare3p6 ! => turb_coare3p6 : COAREv3.6 (Fairall et al. 2018 + Edson et al. 2013)
52   USE sbcblk_algo_ecmwf    ! => turb_ecmwf    : ECMWF (IFS cycle 45r1)
53   !
54   USE iom            ! I/O manager library
55   USE in_out_manager ! I/O manager
56   USE lib_mpp        ! distribued memory computing library
57   USE lbclnk         ! ocean lateral boundary conditions (or mpp link)
58   USE prtctl         ! Print control
59
60   USE sbcblk_phy     ! a catalog of functions for physical/meteorological parameters in the marine boundary layer, rho_air, q_sat, etc...
61
62
63   IMPLICIT NONE
64   PRIVATE
65
66   PUBLIC   sbc_blk_init  ! called in sbcmod
67   PUBLIC   sbc_blk       ! called in sbcmod
68   PUBLIC   blk_oce_1     ! called in sbcabl
69   PUBLIC   blk_oce_2     ! called in sbcabl
70#if defined key_si3
71   PUBLIC   blk_ice_1     ! routine called in icesbc
72   PUBLIC   blk_ice_2     ! routine called in icesbc
73   PUBLIC   blk_ice_qcn   ! routine called in icesbc
74#endif
75
76   INTEGER , PUBLIC            ::   jpfld         ! maximum number of files to read
77   INTEGER , PUBLIC, PARAMETER ::   jp_wndi = 1   ! index of 10m wind velocity (i-component) (m/s)    at T-point
78   INTEGER , PUBLIC, PARAMETER ::   jp_wndj = 2   ! index of 10m wind velocity (j-component) (m/s)    at T-point
79   INTEGER , PUBLIC, PARAMETER ::   jp_tair = 3   ! index of 10m air temperature             (Kelvin)
80   INTEGER , PUBLIC, PARAMETER ::   jp_humi = 4   ! index of specific humidity               ( % )
81   INTEGER , PUBLIC, PARAMETER ::   jp_qsr  = 5   ! index of solar heat                      (W/m2)
82   INTEGER , PUBLIC, PARAMETER ::   jp_qlw  = 6   ! index of Long wave                       (W/m2)
83   INTEGER , PUBLIC, PARAMETER ::   jp_prec = 7   ! index of total precipitation (rain+snow) (Kg/m2/s)
84   INTEGER , PUBLIC, PARAMETER ::   jp_snow = 8   ! index of snow (solid prcipitation)       (kg/m2/s)
85   INTEGER , PUBLIC, PARAMETER ::   jp_slp  = 9   ! index of sea level pressure              (Pa)
86   INTEGER , PUBLIC, PARAMETER ::   jp_hpgi =10   ! index of ABL geostrophic wind or hpg (i-component) (m/s) at T-point
87   INTEGER , PUBLIC, PARAMETER ::   jp_hpgj =11   ! index of ABL geostrophic wind or hpg (j-component) (m/s) at T-point
88
89   TYPE(FLD), PUBLIC, ALLOCATABLE, DIMENSION(:) ::   sf   ! structure of input atmospheric fields (file informations, fields read)
90
91   !                           !!* Namelist namsbc_blk : bulk parameters
92   LOGICAL  ::   ln_NCAR        ! "NCAR"      algorithm   (Large and Yeager 2008)
93   LOGICAL  ::   ln_COARE_3p0   ! "COARE 3.0" algorithm   (Fairall et al. 2003)
94   LOGICAL  ::   ln_COARE_3p6   ! "COARE 3.6" algorithm   (Edson et al. 2013)
95   LOGICAL  ::   ln_ECMWF       ! "ECMWF"     algorithm   (IFS cycle 45r1)
96   !
97   LOGICAL  ::   ln_Cd_L12      ! ice-atm drag = F( ice concentration )                        (Lupkes et al. JGR2012)
98   LOGICAL  ::   ln_Cd_L15      ! ice-atm drag = F( ice concentration, atmospheric stability ) (Lupkes et al. JGR2015)
99   !
100   REAL(wp)         ::   rn_pfac   ! multiplication factor for precipitation
101   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_efac   ! multiplication factor for evaporation
102   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_vfac   ! multiplication factor for ice/ocean velocity in the calculation of wind stress
103   REAL(wp)         ::   rn_zqt    ! z(q,t) : height of humidity and temperature measurements
104   REAL(wp)         ::   rn_zu     ! z(u)   : height of wind measurements
105   !
106   REAL(wp), ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:) ::   Cd_ice , Ch_ice , Ce_ice   ! transfert coefficients over ice
107   REAL(wp), ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:) ::   Cdn_oce, Chn_oce, Cen_oce  ! neutral coeffs over ocean (L15 bulk scheme)
108   REAL(wp), ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:) ::   t_zu, q_zu                 ! air temp. and spec. hum. at wind speed height (L15 bulk scheme)
109
110   LOGICAL  ::   ln_skin_cs     ! use the cool-skin (only available in ECMWF and COARE algorithms) !LB
111   LOGICAL  ::   ln_skin_wl     ! use the warm-layer parameterization (only available in ECMWF and COARE algorithms) !LB
112   LOGICAL  ::   ln_humi_sph    ! humidity read in files ("sn_humi") is specific humidity [kg/kg] if .true. !LB
113   LOGICAL  ::   ln_humi_dpt    ! humidity read in files ("sn_humi") is dew-point temperature [K] if .true. !LB
114   LOGICAL  ::   ln_humi_rlh    ! humidity read in files ("sn_humi") is relative humidity     [%] if .true. !LB
115   !
116   INTEGER  ::   nhumi          ! choice of the bulk algorithm
117   !                            ! associated indices:
118   INTEGER, PARAMETER :: np_humi_sph = 1
119   INTEGER, PARAMETER :: np_humi_dpt = 2
120   INTEGER, PARAMETER :: np_humi_rlh = 3
121
122   INTEGER  ::   nblk           ! choice of the bulk algorithm
123   !                            ! associated indices:
124   INTEGER, PARAMETER ::   np_NCAR      = 1   ! "NCAR" algorithm        (Large and Yeager 2008)
125   INTEGER, PARAMETER ::   np_COARE_3p0 = 2   ! "COARE 3.0" algorithm   (Fairall et al. 2003)
126   INTEGER, PARAMETER ::   np_COARE_3p6 = 3   ! "COARE 3.6" algorithm   (Edson et al. 2013)
127   INTEGER, PARAMETER ::   np_ECMWF     = 4   ! "ECMWF" algorithm       (IFS cycle 45r1)
128
129   !! * Substitutions
130#  include "do_loop_substitute.h90"
131   !!----------------------------------------------------------------------
132   !! NEMO/OCE 4.0 , NEMO Consortium (2018)
133   !! $Id$
134   !! Software governed by the CeCILL license (see ./LICENSE)
135   !!----------------------------------------------------------------------
136CONTAINS
137
138   INTEGER FUNCTION sbc_blk_alloc()
139      !!-------------------------------------------------------------------
140      !!             ***  ROUTINE sbc_blk_alloc ***
141      !!-------------------------------------------------------------------
142      ALLOCATE( t_zu(jpi,jpj)   , q_zu(jpi,jpj)   ,                                      &
143         &      Cdn_oce(jpi,jpj), Chn_oce(jpi,jpj), Cen_oce(jpi,jpj),                    &
144         &      Cd_ice (jpi,jpj), Ch_ice (jpi,jpj), Ce_ice (jpi,jpj), STAT=sbc_blk_alloc )
145      !
146      CALL mpp_sum ( 'sbcblk', sbc_blk_alloc )
147      IF( sbc_blk_alloc /= 0 )   CALL ctl_stop( 'STOP', 'sbc_blk_alloc: failed to allocate arrays' )
148   END FUNCTION sbc_blk_alloc
149
150
151   SUBROUTINE sbc_blk_init
152      !!---------------------------------------------------------------------
153      !!                    ***  ROUTINE sbc_blk_init  ***
154      !!
155      !! ** Purpose :   choose and initialize a bulk formulae formulation
156      !!
157      !! ** Method  :
158      !!
159      !!----------------------------------------------------------------------
160      INTEGER  ::   jfpr                  ! dummy loop indice and argument
161      INTEGER  ::   ios, ierror, ioptio   ! Local integer
162      !!
163      CHARACTER(len=100)            ::   cn_dir                ! Root directory for location of atmospheric forcing files
164      TYPE(FLD_N), ALLOCATABLE, DIMENSION(:) ::   slf_i        ! array of namelist informations on the fields to read
165      TYPE(FLD_N) ::   sn_wndi, sn_wndj, sn_humi, sn_qsr       ! informations about the fields to be read
166      TYPE(FLD_N) ::   sn_qlw , sn_tair, sn_prec, sn_snow      !       "                        "
167      TYPE(FLD_N) ::   sn_slp , sn_hpgi, sn_hpgj               !       "                        "
168      NAMELIST/namsbc_blk/ sn_wndi, sn_wndj, sn_humi, sn_qsr, sn_qlw ,                &   ! input fields
169         &                 sn_tair, sn_prec, sn_snow, sn_slp, sn_hpgi, sn_hpgj,       &
170         &                 ln_NCAR, ln_COARE_3p0, ln_COARE_3p6, ln_ECMWF,             &   ! bulk algorithm
171         &                 cn_dir , rn_zqt, rn_zu,                                    &
172         &                 rn_pfac, rn_efac, rn_vfac, ln_Cd_L12, ln_Cd_L15,           &
173         &                 ln_skin_cs, ln_skin_wl, ln_humi_sph, ln_humi_dpt, ln_humi_rlh  ! cool-skin / warm-layer !LB
174      !!---------------------------------------------------------------------
175      !
176      !                                      ! allocate sbc_blk_core array
177      IF( sbc_blk_alloc() /= 0 )   CALL ctl_stop( 'STOP', 'sbc_blk : unable to allocate standard arrays' )
178      !
179      !                             !** read bulk namelist
180      READ  ( numnam_ref, namsbc_blk, IOSTAT = ios, ERR = 901)
181901   IF( ios /= 0 )   CALL ctl_nam ( ios , 'namsbc_blk in reference namelist' )
182      !
183      READ  ( numnam_cfg, namsbc_blk, IOSTAT = ios, ERR = 902 )
184902   IF( ios >  0 )   CALL ctl_nam ( ios , 'namsbc_blk in configuration namelist' )
185      !
186      IF(lwm) WRITE( numond, namsbc_blk )
187      !
188      !                             !** initialization of the chosen bulk formulae (+ check)
189      !                                   !* select the bulk chosen in the namelist and check the choice
190      ioptio = 0
191      IF( ln_NCAR      ) THEN
192         nblk =  np_NCAR        ;   ioptio = ioptio + 1
193      ENDIF
194      IF( ln_COARE_3p0 ) THEN
195         nblk =  np_COARE_3p0   ;   ioptio = ioptio + 1
196      ENDIF
197      IF( ln_COARE_3p6 ) THEN
198         nblk =  np_COARE_3p6   ;   ioptio = ioptio + 1
199      ENDIF
200      IF( ln_ECMWF     ) THEN
201         nblk =  np_ECMWF       ;   ioptio = ioptio + 1
202      ENDIF
203      IF( ioptio /= 1 )   CALL ctl_stop( 'sbc_blk_init: Choose one and only one bulk algorithm' )
204
205      !                             !** initialization of the cool-skin / warm-layer parametrization
206      IF( ln_skin_cs .OR. ln_skin_wl ) THEN
207         !! Some namelist sanity tests:
208         IF( ln_NCAR )      &
209            & CALL ctl_stop( 'sbc_blk_init: Cool-skin/warm-layer param. not compatible with NCAR algorithm' )
210         IF( nn_fsbc /= 1 ) &
211            & CALL ctl_stop( 'sbc_blk_init: Please set "nn_fsbc" to 1 when using cool-skin/warm-layer param.')
212      END IF
213
214      IF( ln_skin_wl ) THEN
215         !! Check if the frequency of downwelling solar flux input makes sense and if ln_dm2dc=T if it is daily!
216         IF( (sn_qsr%freqh  < 0.).OR.(sn_qsr%freqh  > 24.) ) &
217            & CALL ctl_stop( 'sbc_blk_init: Warm-layer param. (ln_skin_wl) not compatible with freq. of solar flux > daily' )
218         IF( (sn_qsr%freqh == 24.).AND.(.NOT. ln_dm2dc) ) &
219            & CALL ctl_stop( 'sbc_blk_init: Please set ln_dm2dc=T for warm-layer param. (ln_skin_wl) to work properly' )
220      END IF
221
222      ioptio = 0
223      IF( ln_humi_sph ) THEN
224         nhumi =  np_humi_sph    ;   ioptio = ioptio + 1
225      ENDIF
226      IF( ln_humi_dpt ) THEN
227         nhumi =  np_humi_dpt    ;   ioptio = ioptio + 1
228      ENDIF
229      IF( ln_humi_rlh ) THEN
230         nhumi =  np_humi_rlh    ;   ioptio = ioptio + 1
231      ENDIF
232      IF( ioptio /= 1 )   CALL ctl_stop( 'sbc_blk_init: Choose one and only one type of air humidity' )
233      !
234      IF( ln_dm2dc ) THEN                 !* check: diurnal cycle on Qsr
235         IF( sn_qsr%freqh /= 24. )   CALL ctl_stop( 'sbc_blk_init: ln_dm2dc=T only with daily short-wave input' )
236         IF( sn_qsr%ln_tint ) THEN
237            CALL ctl_warn( 'sbc_blk_init: ln_dm2dc=T daily qsr time interpolation done by sbcdcy module',   &
238               &           '              ==> We force time interpolation = .false. for qsr' )
239            sn_qsr%ln_tint = .false.
240         ENDIF
241      ENDIF
242      !                                   !* set the bulk structure
243      !                                      !- store namelist information in an array
244      IF( ln_blk ) jpfld = 9
245      IF( ln_abl ) jpfld = 11
246      ALLOCATE( slf_i(jpfld) )
247      !
248      slf_i(jp_wndi) = sn_wndi   ;   slf_i(jp_wndj) = sn_wndj
249      slf_i(jp_qsr ) = sn_qsr    ;   slf_i(jp_qlw ) = sn_qlw
250      slf_i(jp_tair) = sn_tair   ;   slf_i(jp_humi) = sn_humi
251      slf_i(jp_prec) = sn_prec   ;   slf_i(jp_snow) = sn_snow
252      slf_i(jp_slp ) = sn_slp
253      IF( ln_abl ) THEN
254         slf_i(jp_hpgi) = sn_hpgi   ;   slf_i(jp_hpgj) = sn_hpgj
255      END IF
256      !
257      !                                      !- allocate the bulk structure
258      ALLOCATE( sf(jpfld), STAT=ierror )
259      IF( ierror > 0 )   CALL ctl_stop( 'STOP', 'sbc_blk_init: unable to allocate sf structure' )
260      !
261      !                                      !- fill the bulk structure with namelist informations
262      CALL fld_fill( sf, slf_i, cn_dir, 'sbc_blk_init', 'surface boundary condition -- bulk formulae', 'namsbc_blk' )
263      !
264      DO jfpr= 1, jpfld
265         !
266         IF( TRIM(sf(jfpr)%clrootname) == 'NOT USED' ) THEN    !--  not used field  --!   (only now allocated and set to zero)
267            ALLOCATE( sf(jfpr)%fnow(jpi,jpj,1) )
268            sf(jfpr)%fnow(:,:,1) = 0._wp
269         ELSE                                                  !-- used field  --!
270            IF(   ln_abl    .AND.                                                      &
271               &    ( jfpr == jp_wndi .OR. jfpr == jp_wndj .OR. jfpr == jp_humi .OR.   &
272               &      jfpr == jp_hpgi .OR. jfpr == jp_hpgj .OR. jfpr == jp_tair     )  ) THEN   ! ABL: some fields are 3D input
273               ALLOCATE( sf(jfpr)%fnow(jpi,jpj,jpka) )
274               IF( sf(jfpr)%ln_tint )   ALLOCATE( sf(jfpr)%fdta(jpi,jpj,jpka,2) )
275            ELSE                                                                                ! others or Bulk fields are 2D fiels
276               ALLOCATE( sf(jfpr)%fnow(jpi,jpj,1) )
277               IF( sf(jfpr)%ln_tint )   ALLOCATE( sf(jfpr)%fdta(jpi,jpj,1,2) )
278            ENDIF
279            !
280            IF( sf(jfpr)%freqh > 0. .AND. MOD( NINT(3600. * sf(jfpr)%freqh), nn_fsbc * NINT(rn_Dt) ) /= 0 )   &
281               &  CALL ctl_warn( 'sbc_blk_init: sbcmod timestep rn_Dt*nn_fsbc is NOT a submultiple of atmospheric forcing frequency.',   &
282               &                 '               This is not ideal. You should consider changing either rn_Dt or nn_fsbc value...' )
283         ENDIF
284      END DO
285      !
286      IF( ln_wave ) THEN
287         !Activated wave module but neither drag nor stokes drift activated
288         IF( .NOT.(ln_cdgw .OR. ln_sdw .OR. ln_tauwoc .OR. ln_stcor ) )   THEN
289            CALL ctl_stop( 'STOP',  'Ask for wave coupling but ln_cdgw=F, ln_sdw=F, ln_tauwoc=F, ln_stcor=F' )
290            !drag coefficient read from wave model definable only with mfs bulk formulae and core
291         ELSEIF(ln_cdgw .AND. .NOT. ln_NCAR )       THEN
292            CALL ctl_stop( 'drag coefficient read from wave model definable only with NCAR and CORE bulk formulae')
293         ELSEIF(ln_stcor .AND. .NOT. ln_sdw)                             THEN
294            CALL ctl_stop( 'Stokes-Coriolis term calculated only if activated Stokes Drift ln_sdw=T')
295         ENDIF
296      ELSE
297         IF( ln_cdgw .OR. ln_sdw .OR. ln_tauwoc .OR. ln_stcor )                &
298            &   CALL ctl_stop( 'Not Activated Wave Module (ln_wave=F) but asked coupling ',    &
299            &                  'with drag coefficient (ln_cdgw =T) '  ,                        &
300            &                  'or Stokes Drift (ln_sdw=T) ' ,                                 &
301            &                  'or ocean stress modification due to waves (ln_tauwoc=T) ',      &
302            &                  'or Stokes-Coriolis term (ln_stcori=T)'  )
303      ENDIF
304      !
305      IF( ln_abl ) THEN       ! ABL: read 3D fields for wind, temperature, humidity and pressure gradient
306         rn_zqt = ght_abl(2)          ! set the bulk altitude to ABL first level
307         rn_zu  = ght_abl(2)
308         IF(lwp) WRITE(numout,*)
309         IF(lwp) WRITE(numout,*) '   ABL formulation: overwrite rn_zqt & rn_zu with ABL first level altitude'
310      ENDIF
311      !
312      ! set transfer coefficients to default sea-ice values
313      Cd_ice(:,:) = rCd_ice
314      Ch_ice(:,:) = rCd_ice
315      Ce_ice(:,:) = rCd_ice
316      !
317      IF(lwp) THEN                     !** Control print
318         !
319         WRITE(numout,*)                  !* namelist
320         WRITE(numout,*) '   Namelist namsbc_blk (other than data information):'
321         WRITE(numout,*) '      "NCAR"      algorithm   (Large and Yeager 2008)     ln_NCAR      = ', ln_NCAR
322         WRITE(numout,*) '      "COARE 3.0" algorithm   (Fairall et al. 2003)       ln_COARE_3p0 = ', ln_COARE_3p0
323         WRITE(numout,*) '      "COARE 3.6" algorithm (Fairall 2018 + Edson al 2013)ln_COARE_3p6 = ', ln_COARE_3p6
324         WRITE(numout,*) '      "ECMWF"     algorithm   (IFS cycle 45r1)            ln_ECMWF     = ', ln_ECMWF
325         WRITE(numout,*) '      Air temperature and humidity reference height (m)   rn_zqt       = ', rn_zqt
326         WRITE(numout,*) '      Wind vector reference height (m)                    rn_zu        = ', rn_zu
327         WRITE(numout,*) '      factor applied on precipitation (total & snow)      rn_pfac      = ', rn_pfac
328         WRITE(numout,*) '      factor applied on evaporation                       rn_efac      = ', rn_efac
329         WRITE(numout,*) '      factor applied on ocean/ice velocity                rn_vfac      = ', rn_vfac
330         WRITE(numout,*) '         (form absolute (=0) to relative winds(=1))'
331         WRITE(numout,*) '      use ice-atm drag from Lupkes2012                    ln_Cd_L12    = ', ln_Cd_L12
332         WRITE(numout,*) '      use ice-atm drag from Lupkes2015                    ln_Cd_L15    = ', ln_Cd_L15
333         !
334         WRITE(numout,*)
335         SELECT CASE( nblk )              !* Print the choice of bulk algorithm
336         CASE( np_NCAR      )   ;   WRITE(numout,*) '   ==>>>   "NCAR" algorithm        (Large and Yeager 2008)'
337         CASE( np_COARE_3p0 )   ;   WRITE(numout,*) '   ==>>>   "COARE 3.0" algorithm   (Fairall et al. 2003)'
338         CASE( np_COARE_3p6 )   ;   WRITE(numout,*) '   ==>>>   "COARE 3.6" algorithm (Fairall 2018+Edson et al. 2013)'
339         CASE( np_ECMWF     )   ;   WRITE(numout,*) '   ==>>>   "ECMWF" algorithm       (IFS cycle 45r1)'
340         END SELECT
341         !
342         WRITE(numout,*)
343         WRITE(numout,*) '      use cool-skin  parameterization (SSST)  ln_skin_cs  = ', ln_skin_cs
344         WRITE(numout,*) '      use warm-layer parameterization (SSST)  ln_skin_wl  = ', ln_skin_wl
345         !
346         WRITE(numout,*)
347         SELECT CASE( nhumi )              !* Print the choice of air humidity
348         CASE( np_humi_sph )   ;   WRITE(numout,*) '   ==>>>   air humidity is SPECIFIC HUMIDITY     [kg/kg]'
349         CASE( np_humi_dpt )   ;   WRITE(numout,*) '   ==>>>   air humidity is DEW-POINT TEMPERATURE [K]'
350         CASE( np_humi_rlh )   ;   WRITE(numout,*) '   ==>>>   air humidity is RELATIVE HUMIDITY     [%]'
351         END SELECT
352         !
353      ENDIF
354      !
355   END SUBROUTINE sbc_blk_init
356
357
358   SUBROUTINE sbc_blk( kt )
359      !!---------------------------------------------------------------------
360      !!                    ***  ROUTINE sbc_blk  ***
361      !!
362      !! ** Purpose :   provide at each time step the surface ocean fluxes
363      !!              (momentum, heat, freshwater and runoff)
364      !!
365      !! ** Method  :
366      !!              (1) READ each fluxes in NetCDF files:
367      !!      the wind velocity (i-component) at z=rn_zu  (m/s) at T-point
368      !!      the wind velocity (j-component) at z=rn_zu  (m/s) at T-point
369      !!      the specific humidity           at z=rn_zqt (kg/kg)
370      !!      the air temperature             at z=rn_zqt (Kelvin)
371      !!      the solar heat                              (W/m2)
372      !!      the Long wave                               (W/m2)
373      !!      the total precipitation (rain+snow)         (Kg/m2/s)
374      !!      the snow (solid precipitation)              (kg/m2/s)
375      !!      ABL dynamical forcing (i/j-components of either hpg or geostrophic winds)
376      !!              (2) CALL blk_oce_1 and blk_oce_2
377      !!
378      !!      C A U T I O N : never mask the surface stress fields
379      !!                      the stress is assumed to be in the (i,j) mesh referential
380      !!
381      !! ** Action  :   defined at each time-step at the air-sea interface
382      !!              - utau, vtau  i- and j-component of the wind stress
383      !!              - taum        wind stress module at T-point
384      !!              - wndm        wind speed  module at T-point over free ocean or leads in presence of sea-ice
385      !!              - qns, qsr    non-solar and solar heat fluxes
386      !!              - emp         upward mass flux (evapo. - precip.)
387      !!              - sfx         salt flux due to freezing/melting (non-zero only if ice is present)
388      !!
389      !! ** References :   Large & Yeager, 2004 / Large & Yeager, 2008
390      !!                   Brodeau et al. Ocean Modelling 2010
391      !!----------------------------------------------------------------------
392      INTEGER, INTENT(in) ::   kt   ! ocean time step
393      !!----------------------------------------------------------------------
394      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj) ::   zssq, zcd_du, zsen, zevp
395      REAL(wp) :: ztmp
396      !!----------------------------------------------------------------------
397      !
398      CALL fld_read( kt, nn_fsbc, sf )             ! input fields provided at the current time-step
399
400      ! Sanity/consistence test on humidity at first time step to detect potential screw-up:
401      IF( kt == nit000 ) THEN
402         IF(lwp) WRITE(numout,*) ''
403#if defined key_agrif
404         IF(lwp) WRITE(numout,*) ' === AGRIF => Sanity/consistence test on air humidity SKIPPED! :( ==='
405#else
406         ztmp = SUM(tmask(:,:,1)) ! number of ocean points on local proc domain
407         IF( ztmp > 8._wp ) THEN ! test only on proc domains with at least 8 ocean points!
408            ztmp = SUM(sf(jp_humi)%fnow(:,:,1)*tmask(:,:,1))/ztmp ! mean humidity over ocean on proc
409            SELECT CASE( nhumi )
410            CASE( np_humi_sph ) ! specific humidity => expect: 0. <= something < 0.065 [kg/kg] (0.061 is saturation at 45degC !!!)
411               IF(  (ztmp < 0._wp) .OR. (ztmp > 0.065)  ) ztmp = -1._wp
412            CASE( np_humi_dpt ) ! dew-point temperature => expect: 110. <= something < 320. [K]
413               IF( (ztmp < 110._wp).OR.(ztmp > 320._wp) ) ztmp = -1._wp
414            CASE( np_humi_rlh ) ! relative humidity => expect: 0. <= something < 100. [%]
415               IF(  (ztmp < 0._wp) .OR.(ztmp > 100._wp) ) ztmp = -1._wp
416            END SELECT
417            IF(ztmp < 0._wp) THEN
418               IF (lwp) WRITE(numout,'("   Mean humidity value found on proc #",i6.6," is: ",f10.5)') narea, ztmp
419               CALL ctl_stop( 'STOP', 'Something is wrong with air humidity!!!', &
420                  &   ' ==> check the unit in your input files'       , &
421                  &   ' ==> check consistence of namelist choice: specific? relative? dew-point?', &
422                  &   ' ==> ln_humi_sph -> [kg/kg] | ln_humi_rlh -> [%] | ln_humi_dpt -> [K] !!!' )
423            END IF
424         END IF
425         IF(lwp) WRITE(numout,*) ' === Sanity/consistence test on air humidity sucessfuly passed! ==='
426#endif
427         IF(lwp) WRITE(numout,*) ''
428      END IF !IF( kt == nit000 )
429      !                                            ! compute the surface ocean fluxes using bulk formulea
430      IF( MOD( kt - 1, nn_fsbc ) == 0 ) THEN
431         CALL blk_oce_1( kt, sf(jp_wndi)%fnow(:,:,1), sf(jp_wndj)%fnow(:,:,1),   &   !   <<= in
432            &                sf(jp_tair)%fnow(:,:,1), sf(jp_humi)%fnow(:,:,1),   &   !   <<= in
433            &                sf(jp_slp )%fnow(:,:,1), sst_m, ssu_m, ssv_m,       &   !   <<= in
434            &                sf(jp_qsr )%fnow(:,:,1), sf(jp_qlw )%fnow(:,:,1),   &   !   <<= in (wl/cs)
435            &                tsk_m, zssq, zcd_du, zsen, zevp )                       !   =>> out
436
437         CALL blk_oce_2(     sf(jp_tair)%fnow(:,:,1), sf(jp_qsr )%fnow(:,:,1),   &   !   <<= in
438            &                sf(jp_qlw )%fnow(:,:,1), sf(jp_prec)%fnow(:,:,1),   &   !   <<= in
439            &                sf(jp_snow)%fnow(:,:,1), tsk_m,                     &   !   <<= in
440            &                zsen, zevp )                                            !   <=> in out
441      ENDIF
442      !
443#if defined key_cice
444      IF( MOD( kt - 1, nn_fsbc ) == 0 )   THEN
445         qlw_ice(:,:,1)   = sf(jp_qlw )%fnow(:,:,1)
446         IF( ln_dm2dc ) THEN
447            qsr_ice(:,:,1) = sbc_dcy( sf(jp_qsr)%fnow(:,:,1) )
448         ELSE
449            qsr_ice(:,:,1) =          sf(jp_qsr)%fnow(:,:,1)
450         ENDIF
451         tatm_ice(:,:)    = sf(jp_tair)%fnow(:,:,1)
452
453         SELECT CASE( nhumi )
454         CASE( np_humi_sph )
455            qatm_ice(:,:) =           sf(jp_humi)%fnow(:,:,1)
456         CASE( np_humi_dpt )
457            qatm_ice(:,:) = q_sat(    sf(jp_humi)%fnow(:,:,1), sf(jp_slp)%fnow(:,:,1) )
458         CASE( np_humi_rlh )
459            qatm_ice(:,:) = q_air_rh( 0.01_wp*sf(jp_humi)%fnow(:,:,1), sf(jp_tair)%fnow(:,:,1), sf(jp_slp)%fnow(:,:,1)) !LB: 0.01 => RH is % percent in file
460         END SELECT
461
462         tprecip(:,:)     = sf(jp_prec)%fnow(:,:,1) * rn_pfac
463         sprecip(:,:)     = sf(jp_snow)%fnow(:,:,1) * rn_pfac
464         wndi_ice(:,:)    = sf(jp_wndi)%fnow(:,:,1)
465         wndj_ice(:,:)    = sf(jp_wndj)%fnow(:,:,1)
466      ENDIF
467#endif
468      !
469   END SUBROUTINE sbc_blk
470
471
472   SUBROUTINE blk_oce_1( kt, pwndi, pwndj , ptair, phumi, &  ! inp
473      &                  pslp , pst   , pu   , pv,        &  ! inp
474      &                  pqsr , pqlw  ,                   &  ! inp
475      &                  ptsk, pssq , pcd_du, psen , pevp   )  ! out
476      !!---------------------------------------------------------------------
477      !!                     ***  ROUTINE blk_oce_1  ***
478      !!
479      !! ** Purpose :   if ln_blk=T, computes surface momentum, heat and freshwater fluxes
480      !!                if ln_abl=T, computes Cd x |U|, Ch x |U|, Ce x |U| for ABL integration
481      !!
482      !! ** Method  :   bulk formulae using atmospheric fields from :
483      !!                if ln_blk=T, atmospheric fields read in sbc_read
484      !!                if ln_abl=T, the ABL model at previous time-step
485      !!
486      !! ** Outputs : - pssq    : surface humidity used to compute latent heat flux (kg/kg)
487      !!              - pcd_du  : Cd x |dU| at T-points  (m/s)
488      !!              - psen    : Ch x |dU| at T-points  (m/s)
489      !!              - pevp    : Ce x |dU| at T-points  (m/s)
490      !!---------------------------------------------------------------------
491      INTEGER , INTENT(in   )                 ::   kt     ! time step index
492      REAL(wp), INTENT(in   ), DIMENSION(:,:) ::   pwndi  ! atmospheric wind at U-point              [m/s]
493      REAL(wp), INTENT(in   ), DIMENSION(:,:) ::   pwndj  ! atmospheric wind at V-point              [m/s]
494      REAL(wp), INTENT(in   ), DIMENSION(:,:) ::   phumi  ! specific humidity at T-points            [kg/kg]
495      REAL(wp), INTENT(in   ), DIMENSION(:,:) ::   ptair  ! potential temperature at T-points        [Kelvin]
496      REAL(wp), INTENT(in   ), DIMENSION(:,:) ::   pslp   ! sea-level pressure                       [Pa]
497      REAL(wp), INTENT(in   ), DIMENSION(:,:) ::   pst    ! surface temperature                      [Celsius]
498      REAL(wp), INTENT(in   ), DIMENSION(:,:) ::   pu     ! surface current at U-point (i-component) [m/s]
499      REAL(wp), INTENT(in   ), DIMENSION(:,:) ::   pv     ! surface current at V-point (j-component) [m/s]
500      REAL(wp), INTENT(in   ), DIMENSION(:,:) ::   pqsr   !
501      REAL(wp), INTENT(in   ), DIMENSION(:,:) ::   pqlw   !
502      REAL(wp), INTENT(  out), DIMENSION(:,:) ::   ptsk   ! skin temp. (or SST if CS & WL not used)  [Celsius]
503      REAL(wp), INTENT(  out), DIMENSION(:,:) ::   pssq   ! specific humidity at pst                 [kg/kg]
504      REAL(wp), INTENT(  out), DIMENSION(:,:) ::   pcd_du ! Cd x |dU| at T-points                    [m/s]
505      REAL(wp), INTENT(  out), DIMENSION(:,:) ::   psen   ! Ch x |dU| at T-points                    [m/s]
506      REAL(wp), INTENT(  out), DIMENSION(:,:) ::   pevp   ! Ce x |dU| at T-points                    [m/s]
507      !
508      INTEGER  ::   ji, jj               ! dummy loop indices
509      REAL(wp) ::   zztmp                ! local variable
510      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj) ::   zwnd_i, zwnd_j    ! wind speed components at T-point
511      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj) ::   zU_zu             ! bulk wind speed at height zu  [m/s]
512      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj) ::   ztpot             ! potential temperature of air at z=rn_zqt [K]
513      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj) ::   zqair             ! specific humidity     of air at z=rn_zqt [kg/kg]
514      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj) ::   zcd_oce           ! momentum transfert coefficient over ocean
515      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj) ::   zch_oce           ! sensible heat transfert coefficient over ocean
516      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj) ::   zce_oce           ! latent   heat transfert coefficient over ocean
517      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj) ::   zqla              ! latent heat flux
518      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj) ::   zztmp1, zztmp2
519      !!---------------------------------------------------------------------
520      !
521      ! local scalars ( place there for vector optimisation purposes)
522      !                           ! Temporary conversion from Celcius to Kelvin (and set minimum value far above 0 K)
523      ptsk(:,:) = pst(:,:) + rt0  ! by default: skin temperature = "bulk SST" (will remain this way if NCAR algorithm used!)
524
525      ! ----------------------------------------------------------------------------- !
526      !      0   Wind components and module at T-point relative to the moving ocean   !
527      ! ----------------------------------------------------------------------------- !
528
529      ! ... components ( U10m - U_oce ) at T-point (unmasked)
530#if defined key_cyclone
531      zwnd_i(:,:) = 0._wp
532      zwnd_j(:,:) = 0._wp
533      CALL wnd_cyc( kt, zwnd_i, zwnd_j )    ! add analytical tropical cyclone (Vincent et al. JGR 2012)
534      DO_2D_00_00
535         pwndi(ji,jj) = pwndi(ji,jj) + zwnd_i(ji,jj)
536         pwndj(ji,jj) = pwndj(ji,jj) + zwnd_j(ji,jj)
537      END_2D
538#endif
539      DO_2D_00_00
540         zwnd_i(ji,jj) = (  pwndi(ji,jj) - rn_vfac * 0.5 * ( pu(ji-1,jj  ) + pu(ji,jj) )  )
541         zwnd_j(ji,jj) = (  pwndj(ji,jj) - rn_vfac * 0.5 * ( pv(ji  ,jj-1) + pv(ji,jj) )  )
542      END_2D
543      CALL lbc_lnk_multi( 'sbcblk', zwnd_i, 'T', -1., zwnd_j, 'T', -1. )
544      ! ... scalar wind ( = | U10m - U_oce | ) at T-point (masked)
545      wndm(:,:) = SQRT(  zwnd_i(:,:) * zwnd_i(:,:)   &
546         &             + zwnd_j(:,:) * zwnd_j(:,:)  ) * tmask(:,:,1)
547
548      ! ----------------------------------------------------------------------------- !
549      !      I   Solar FLUX                                                           !
550      ! ----------------------------------------------------------------------------- !
551
552      ! ocean albedo assumed to be constant + modify now Qsr to include the diurnal cycle                    ! Short Wave
553      zztmp = 1. - albo
554      IF( ln_dm2dc ) THEN
555         qsr(:,:) = zztmp * sbc_dcy( sf(jp_qsr)%fnow(:,:,1) ) * tmask(:,:,1)
556      ELSE
557         qsr(:,:) = zztmp *          sf(jp_qsr)%fnow(:,:,1)   * tmask(:,:,1)
558      ENDIF
559
560
561      ! ----------------------------------------------------------------------------- !
562      !     II   Turbulent FLUXES                                                     !
563      ! ----------------------------------------------------------------------------- !
564
565      ! specific humidity at SST
566      pssq(:,:) = rdct_qsat_salt * q_sat( ptsk(:,:), pslp(:,:) )
567
568      IF( ln_skin_cs .OR. ln_skin_wl ) THEN
569         !! Backup "bulk SST" and associated spec. hum.
570         zztmp1(:,:) = ptsk(:,:)
571         zztmp2(:,:) = pssq(:,:)
572      ENDIF
573
574      ! specific humidity of air at "rn_zqt" m above the sea
575      SELECT CASE( nhumi )
576      CASE( np_humi_sph )
577         zqair(:,:) = phumi(:,:)      ! what we read in file is already a spec. humidity!
578      CASE( np_humi_dpt )
579         !IF(lwp) WRITE(numout,*) ' *** blk_oce => computing q_air out of d_air and slp !' !LBrm
580         zqair(:,:) = q_sat( phumi(:,:), pslp(:,:) )
581      CASE( np_humi_rlh )
582         !IF(lwp) WRITE(numout,*) ' *** blk_oce => computing q_air out of RH, t_air and slp !' !LBrm
583         zqair(:,:) = q_air_rh( 0.01_wp*phumi(:,:), ptair(:,:), pslp(:,:) ) !LB: 0.01 => RH is % percent in file
584      END SELECT
585      !
586      ! potential temperature of air at "rn_zqt" m above the sea
587      IF( ln_abl ) THEN
588         ztpot = ptair(:,:)
589      ELSE
590         ! Estimate of potential temperature at z=rn_zqt, based on adiabatic lapse-rate
591         !    (see Josey, Gulev & Yu, 2013) / doi=10.1016/B978-0-12-391851-2.00005-2
592         !    (since reanalysis products provide T at z, not theta !)
593         !#LB: because AGRIF hates functions that return something else than a scalar, need to
594         !     use scalar version of gamma_moist() ...
595         DO_2D_11_11
596            ztpot(ji,jj) = ptair(ji,jj) + gamma_moist( ptair(ji,jj), zqair(ji,jj) ) * rn_zqt
597         END_2D
598      ENDIF
599
600
601
602      !! Time to call the user-selected bulk parameterization for
603      !!  ==  transfer coefficients  ==!   Cd, Ch, Ce at T-point, and more...
604      SELECT CASE( nblk )
605
606      CASE( np_NCAR      )
607         CALL turb_ncar    ( rn_zqt, rn_zu, ptsk, ztpot, pssq, zqair, wndm,                              &
608            &                zcd_oce, zch_oce, zce_oce, t_zu, q_zu, zU_zu, cdn_oce, chn_oce, cen_oce )
609
610      CASE( np_COARE_3p0 )
611         CALL turb_coare3p0 ( kt, rn_zqt, rn_zu, ptsk, ztpot, pssq, zqair, wndm, ln_skin_cs, ln_skin_wl, &
612            &                zcd_oce, zch_oce, zce_oce, t_zu, q_zu, zU_zu, cdn_oce, chn_oce, cen_oce,   &
613            &                Qsw=qsr(:,:), rad_lw=pqlw(:,:), slp=pslp(:,:) )
614
615      CASE( np_COARE_3p6 )
616         CALL turb_coare3p6 ( kt, rn_zqt, rn_zu, ptsk, ztpot, pssq, zqair, wndm, ln_skin_cs, ln_skin_wl, &
617            &                zcd_oce, zch_oce, zce_oce, t_zu, q_zu, zU_zu, cdn_oce, chn_oce, cen_oce,   &
618            &                Qsw=qsr(:,:), rad_lw=pqlw(:,:), slp=pslp(:,:) )
619
620      CASE( np_ECMWF     )
621         CALL turb_ecmwf   ( kt, rn_zqt, rn_zu, ptsk, ztpot, pssq, zqair, wndm, ln_skin_cs, ln_skin_wl,  &
622            &                zcd_oce, zch_oce, zce_oce, t_zu, q_zu, zU_zu, cdn_oce, chn_oce, cen_oce,   &
623            &                Qsw=qsr(:,:), rad_lw=pqlw(:,:), slp=pslp(:,:) )
624
625      CASE DEFAULT
626         CALL ctl_stop( 'STOP', 'sbc_oce: non-existing bulk formula selected' )
627
628      END SELECT
629
630      IF( ln_skin_cs .OR. ln_skin_wl ) THEN
631         !! ptsk and pssq have been updated!!!
632         !!
633         !! In the presence of sea-ice we forget about the cool-skin/warm-layer update of ptsk and pssq:
634         WHERE ( fr_i(:,:) > 0.001_wp )
635            ! sea-ice present, we forget about the update, using what we backed up before call to turb_*()
636            ptsk(:,:) = zztmp1(:,:)
637            pssq(:,:) = zztmp2(:,:)
638         END WHERE
639      END IF
640
641      !  Turbulent fluxes over ocean  => BULK_FORMULA @ sbcblk_phy.F90
642      ! -------------------------------------------------------------
643
644      IF( ln_abl ) THEN         !==  ABL formulation  ==!   multiplication by rho_air and turbulent fluxes computation done in ablstp
645         !! FL do we need this multiplication by tmask ... ???
646         DO_2D_11_11
647            zztmp = zU_zu(ji,jj) !* tmask(ji,jj,1)
648            wndm(ji,jj)   = zztmp                   ! Store zU_zu in wndm to compute ustar2 in ablmod
649            pcd_du(ji,jj) = zztmp * zcd_oce(ji,jj)
650            psen(ji,jj)   = zztmp * zch_oce(ji,jj)
651            pevp(ji,jj)   = zztmp * zce_oce(ji,jj)
652         END_2D
653      ELSE                      !==  BLK formulation  ==!   turbulent fluxes computation
654         CALL BULK_FORMULA( rn_zu, ptsk(:,:), pssq(:,:), t_zu(:,:), q_zu(:,:), &
655            &               zcd_oce(:,:), zch_oce(:,:), zce_oce(:,:),          &
656            &               wndm(:,:), zU_zu(:,:), pslp(:,:),                  &
657            &               taum(:,:), psen(:,:), zqla(:,:),                   &
658            &               pEvap=pevp(:,:), prhoa=rhoa(:,:), pfact_evap=rn_efac )
659
660         zqla(:,:) = zqla(:,:) * tmask(:,:,1)
661         psen(:,:) = psen(:,:) * tmask(:,:,1)
662         taum(:,:) = taum(:,:) * tmask(:,:,1)
663         pevp(:,:) = pevp(:,:) * tmask(:,:,1)
664
665         ! Tau i and j component on T-grid points, using array "zcd_oce" as a temporary array...
666         zcd_oce = 0._wp
667         WHERE ( wndm > 0._wp ) zcd_oce = taum / wndm
668         zwnd_i = zcd_oce * zwnd_i
669         zwnd_j = zcd_oce * zwnd_j
670
671         CALL iom_put( "taum_oce", taum )   ! output wind stress module
672
673         ! ... utau, vtau at U- and V_points, resp.
674         !     Note the use of 0.5*(2-umask) in order to unmask the stress along coastlines
675         !     Note the use of MAX(tmask(i,j),tmask(i+1,j) is to mask tau over ice shelves
676         DO_2D_10_10
677            utau(ji,jj) = 0.5 * ( 2. - umask(ji,jj,1) ) * ( zwnd_i(ji,jj) + zwnd_i(ji+1,jj  ) ) &
678               &          * MAX(tmask(ji,jj,1),tmask(ji+1,jj,1))
679            vtau(ji,jj) = 0.5 * ( 2. - vmask(ji,jj,1) ) * ( zwnd_j(ji,jj) + zwnd_j(ji  ,jj+1) ) &
680               &          * MAX(tmask(ji,jj,1),tmask(ji,jj+1,1))
681         END_2D
682         CALL lbc_lnk_multi( 'sbcblk', utau, 'U', -1., vtau, 'V', -1. )
683
684         IF(sn_cfctl%l_prtctl) THEN
685            CALL prt_ctl( tab2d_1=wndm  , clinfo1=' blk_oce_1: wndm   : ')
686            CALL prt_ctl( tab2d_1=utau  , clinfo1=' blk_oce_1: utau   : ', mask1=umask,   &
687               &          tab2d_2=vtau  , clinfo2='            vtau   : ', mask2=vmask )
688         ENDIF
689         !
690      ENDIF !IF( ln_abl )
691     
692      ptsk(:,:) = ( ptsk(:,:) - rt0 ) * tmask(:,:,1)  ! Back to Celsius
693           
694      IF( ln_skin_cs .OR. ln_skin_wl ) THEN
695         CALL iom_put( "t_skin" ,  ptsk        )  ! T_skin in Celsius
696         CALL iom_put( "dt_skin" , ptsk - pst  )  ! T_skin - SST temperature difference...
697      ENDIF
698
699      IF(sn_cfctl%l_prtctl) THEN
700         CALL prt_ctl( tab2d_1=pevp  , clinfo1=' blk_oce_1: pevp   : ' )
701         CALL prt_ctl( tab2d_1=psen  , clinfo1=' blk_oce_1: psen   : ' )
702         CALL prt_ctl( tab2d_1=pssq  , clinfo1=' blk_oce_1: pssq   : ' )
703      ENDIF
704      !
705   END SUBROUTINE blk_oce_1
706
707
708   SUBROUTINE blk_oce_2( ptair, pqsr, pqlw, pprec,   &   ! <<= in
709      &                  psnow, ptsk, psen, pevp     )   ! <<= in
710      !!---------------------------------------------------------------------
711      !!                     ***  ROUTINE blk_oce_2  ***
712      !!
713      !! ** Purpose :   finalize the momentum, heat and freshwater fluxes computation
714      !!                at the ocean surface at each time step knowing Cd, Ch, Ce and
715      !!                atmospheric variables (from ABL or external data)
716      !!
717      !! ** Outputs : - utau    : i-component of the stress at U-point  (N/m2)
718      !!              - vtau    : j-component of the stress at V-point  (N/m2)
719      !!              - taum    : Wind stress module at T-point         (N/m2)
720      !!              - wndm    : Wind speed module at T-point          (m/s)
721      !!              - qsr     : Solar heat flux over the ocean        (W/m2)
722      !!              - qns     : Non Solar heat flux over the ocean    (W/m2)
723      !!              - emp     : evaporation minus precipitation       (kg/m2/s)
724      !!---------------------------------------------------------------------
725      REAL(wp), INTENT(in), DIMENSION(:,:) ::   ptair
726      REAL(wp), INTENT(in), DIMENSION(:,:) ::   pqsr
727      REAL(wp), INTENT(in), DIMENSION(:,:) ::   pqlw
728      REAL(wp), INTENT(in), DIMENSION(:,:) ::   pprec
729      REAL(wp), INTENT(in), DIMENSION(:,:) ::   psnow
730      REAL(wp), INTENT(in), DIMENSION(:,:) ::   ptsk   ! SKIN surface temperature   [Celsius]
731      REAL(wp), INTENT(in), DIMENSION(:,:) ::   psen
732      REAL(wp), INTENT(in), DIMENSION(:,:) ::   pevp
733      !
734      INTEGER  ::   ji, jj               ! dummy loop indices
735      REAL(wp) ::   zztmp,zz1,zz2,zz3    ! local variable
736      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj) ::   ztskk             ! skin temp. in Kelvin
737      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj) ::   zqlw              ! long wave and sensible heat fluxes     
738      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj) ::   zqla              ! latent heat fluxes and evaporation
739      !!---------------------------------------------------------------------
740      !
741      ! local scalars ( place there for vector optimisation purposes)
742
743
744      ztskk(:,:) = ptsk(:,:) + rt0  ! => ptsk in Kelvin rather than Celsius
745     
746      ! ----------------------------------------------------------------------------- !
747      !     III    Net longwave radiative FLUX                                        !
748      ! ----------------------------------------------------------------------------- !
749
750      !! LB: now moved after Turbulent fluxes because must use the skin temperature rather that the SST
751      !! (ztskk is skin temperature if ln_skin_cs==.TRUE. .OR. ln_skin_wl==.TRUE.)
752      zqlw(:,:) = emiss_w * ( pqlw(:,:) - stefan*ztskk(:,:)*ztskk(:,:)*ztskk(:,:)*ztskk(:,:) ) * tmask(:,:,1)   ! Net radiative longwave flux
753
754      !  Latent flux over ocean
755      ! -----------------------
756
757      ! use scalar version of L_vap() for AGRIF compatibility
758      DO_2D_11_11
759         zqla(ji,jj) = - L_vap( ztskk(ji,jj) ) * pevp(ji,jj)    ! Latent Heat flux !!GS: possibility to add a global qla to avoid recomputation after abl update
760      END_2D
761
762      IF(sn_cfctl%l_prtctl) THEN
763         CALL prt_ctl( tab2d_1=zqla  , clinfo1=' blk_oce_2: zqla   : ' )
764         CALL prt_ctl( tab2d_1=zqlw  , clinfo1=' blk_oce_2: zqlw   : ', tab2d_2=qsr, clinfo2=' qsr : ' )
765
766      ENDIF
767
768      ! ----------------------------------------------------------------------------- !
769      !     IV    Total FLUXES                                                       !
770      ! ----------------------------------------------------------------------------- !
771      !
772      emp (:,:) = (  pevp(:,:)                                       &   ! mass flux (evap. - precip.)
773         &         - pprec(:,:) * rn_pfac  ) * tmask(:,:,1)
774      !
775      qns(:,:) = zqlw(:,:) + psen(:,:) + zqla(:,:)                   &   ! Downward Non Solar
776         &     - psnow(:,:) * rn_pfac * rLfus                        &   ! remove latent melting heat for solid precip
777         &     - pevp(:,:) * ptsk(:,:) * rcp                         &   ! remove evap heat content at SST
778         &     + ( pprec(:,:) - psnow(:,:) ) * rn_pfac               &   ! add liquid precip heat content at Tair
779         &     * ( ptair(:,:) - rt0 ) * rcp                          &
780         &     + psnow(:,:) * rn_pfac                                &   ! add solid  precip heat content at min(Tair,Tsnow)
781         &     * ( MIN( ptair(:,:), rt0 ) - rt0 ) * rcpi
782      qns(:,:) = qns(:,:) * tmask(:,:,1)
783      !
784#if defined key_si3
785      qns_oce(:,:) = zqlw(:,:) + psen(:,:) + zqla(:,:)                             ! non solar without emp (only needed by SI3)
786      qsr_oce(:,:) = qsr(:,:)
787#endif
788      !
789      CALL iom_put( "rho_air"  , rhoa*tmask(:,:,1) )       ! output air density [kg/m^3]
790      CALL iom_put( "evap_oce" , pevp )                    ! evaporation
791      CALL iom_put( "qlw_oce"  , zqlw )                    ! output downward longwave heat over the ocean
792      CALL iom_put( "qsb_oce"  , psen )                    ! output downward sensible heat over the ocean
793      CALL iom_put( "qla_oce"  , zqla )                    ! output downward latent   heat over the ocean
794      tprecip(:,:) = pprec(:,:) * rn_pfac * tmask(:,:,1)   ! output total precipitation [kg/m2/s]
795      sprecip(:,:) = psnow(:,:) * rn_pfac * tmask(:,:,1)   ! output solid precipitation [kg/m2/s]
796      CALL iom_put( 'snowpre', sprecip )                   ! Snow
797      CALL iom_put( 'precip' , tprecip )                   ! Total precipitation
798      !
799      IF ( nn_ice == 0 ) THEN
800         CALL iom_put( "qemp_oce" , qns-zqlw-psen-zqla )   ! output downward heat content of E-P over the ocean
801         CALL iom_put( "qns_oce"  ,   qns  )               ! output downward non solar heat over the ocean
802         CALL iom_put( "qsr_oce"  ,   qsr  )               ! output downward solar heat over the ocean
803         CALL iom_put( "qt_oce"   ,   qns+qsr )            ! output total downward heat over the ocean
804      ENDIF
805      !
806      IF(sn_cfctl%l_prtctl) THEN
807         CALL prt_ctl(tab2d_1=zqlw , clinfo1=' blk_oce_2: zqlw  : ')
808         CALL prt_ctl(tab2d_1=zqla , clinfo1=' blk_oce_2: zqla  : ', tab2d_2=qsr  , clinfo2=' qsr   : ')
809         CALL prt_ctl(tab2d_1=emp  , clinfo1=' blk_oce_2: emp   : ')
810      ENDIF
811      !
812   END SUBROUTINE blk_oce_2
813
814
815#if defined key_si3
816   !!----------------------------------------------------------------------
817   !!   'key_si3'                                       SI3 sea-ice model
818   !!----------------------------------------------------------------------
819   !!   blk_ice_1   : provide the air-ice stress
820   !!   blk_ice_2   : provide the heat and mass fluxes at air-ice interface
821   !!   blk_ice_qcn : provide ice surface temperature and snow/ice conduction flux (emulating conduction flux)
822   !!   Cdn10_Lupkes2012 : Lupkes et al. (2012) air-ice drag
823   !!   Cdn10_Lupkes2015 : Lupkes et al. (2015) air-ice drag
824   !!----------------------------------------------------------------------
825
826   SUBROUTINE blk_ice_1( pwndi, pwndj, ptair, phumi, pslp , puice, pvice, ptsui,  &   ! inputs
827      &                  putaui, pvtaui, pseni, pevpi, pssqi, pcd_dui             )   ! optional outputs
828      !!---------------------------------------------------------------------
829      !!                     ***  ROUTINE blk_ice_1  ***
830      !!
831      !! ** Purpose :   provide the surface boundary condition over sea-ice
832      !!
833      !! ** Method  :   compute momentum using bulk formulation
834      !!                formulea, ice variables and read atmospheric fields.
835      !!                NB: ice drag coefficient is assumed to be a constant
836      !!---------------------------------------------------------------------
837      REAL(wp) , INTENT(in   ), DIMENSION(:,:  ) ::   pslp    ! sea-level pressure [Pa]
838      REAL(wp) , INTENT(in   ), DIMENSION(:,:  ) ::   pwndi   ! atmospheric wind at T-point [m/s]
839      REAL(wp) , INTENT(in   ), DIMENSION(:,:  ) ::   pwndj   ! atmospheric wind at T-point [m/s]
840      REAL(wp) , INTENT(in   ), DIMENSION(:,:  ) ::   ptair   ! atmospheric wind at T-point [m/s]
841      REAL(wp) , INTENT(in   ), DIMENSION(:,:  ) ::   phumi   ! atmospheric wind at T-point [m/s]
842      REAL(wp) , INTENT(in   ), DIMENSION(:,:  ) ::   puice   ! sea-ice velocity on I or C grid [m/s]
843      REAL(wp) , INTENT(in   ), DIMENSION(:,:  ) ::   pvice   ! "
844      REAL(wp) , INTENT(in   ), DIMENSION(:,:  ) ::   ptsui   ! sea-ice surface temperature [K]
845      REAL(wp) , INTENT(  out), DIMENSION(:,:  ), OPTIONAL ::   putaui  ! if ln_blk
846      REAL(wp) , INTENT(  out), DIMENSION(:,:  ), OPTIONAL ::   pvtaui  ! if ln_blk
847      REAL(wp) , INTENT(  out), DIMENSION(:,:  ), OPTIONAL ::   pseni   ! if ln_abl
848      REAL(wp) , INTENT(  out), DIMENSION(:,:  ), OPTIONAL ::   pevpi   ! if ln_abl
849      REAL(wp) , INTENT(  out), DIMENSION(:,:  ), OPTIONAL ::   pssqi   ! if ln_abl
850      REAL(wp) , INTENT(  out), DIMENSION(:,:  ), OPTIONAL ::   pcd_dui ! if ln_abl
851      !
852      INTEGER  ::   ji, jj    ! dummy loop indices
853      REAL(wp) ::   zwndi_t , zwndj_t             ! relative wind components at T-point
854      REAL(wp) ::   zootm_su                      ! sea-ice surface mean temperature
855      REAL(wp) ::   zztmp1, zztmp2                ! temporary arrays
856      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj) ::   zcd_dui   ! transfer coefficient for momentum      (tau)
857      !!---------------------------------------------------------------------
858      !
859
860      ! ------------------------------------------------------------ !
861      !    Wind module relative to the moving ice ( U10m - U_ice )   !
862      ! ------------------------------------------------------------ !
863      ! C-grid ice dynamics :   U & V-points (same as ocean)
864      DO_2D_00_00
865         zwndi_t = (  pwndi(ji,jj) - rn_vfac * 0.5_wp * ( puice(ji-1,jj  ) + puice(ji,jj) )  )
866         zwndj_t = (  pwndj(ji,jj) - rn_vfac * 0.5_wp * ( pvice(ji  ,jj-1) + pvice(ji,jj) )  )
867         wndm_ice(ji,jj) = SQRT( zwndi_t * zwndi_t + zwndj_t * zwndj_t ) * tmask(ji,jj,1)
868      END_2D
869      CALL lbc_lnk( 'sbcblk', wndm_ice, 'T',  1. )
870      !
871      ! Make ice-atm. drag dependent on ice concentration
872      IF    ( ln_Cd_L12 ) THEN   ! calculate new drag from Lupkes(2012) equations
873         CALL Cdn10_Lupkes2012( Cd_ice )
874         Ch_ice(:,:) = Cd_ice(:,:)       ! momentum and heat transfer coef. are considered identical
875         Ce_ice(:,:) = Cd_ice(:,:)
876      ELSEIF( ln_Cd_L15 ) THEN   ! calculate new drag from Lupkes(2015) equations
877         CALL Cdn10_Lupkes2015( ptsui, pslp, Cd_ice, Ch_ice )
878         Ce_ice(:,:) = Ch_ice(:,:)       ! sensible and latent heat transfer coef. are considered identical
879      ENDIF
880
881      !! IF ( iom_use("Cd_ice") ) CALL iom_put("Cd_ice", Cd_ice)   ! output value of pure ice-atm. transfer coef.
882      !! IF ( iom_use("Ch_ice") ) CALL iom_put("Ch_ice", Ch_ice)   ! output value of pure ice-atm. transfer coef.
883
884      ! local scalars ( place there for vector optimisation purposes)
885      !IF (ln_abl) rhoa  (:,:)  = rho_air( ptair(:,:), phumi(:,:), pslp(:,:) ) !!GS: rhoa must be (re)computed here with ABL to avoid division by zero after (TBI)
886      zcd_dui(:,:) = wndm_ice(:,:) * Cd_ice(:,:)
887
888      IF( ln_blk ) THEN
889         ! ------------------------------------------------------------ !
890         !    Wind stress relative to the moving ice ( U10m - U_ice )   !
891         ! ------------------------------------------------------------ !
892         ! C-grid ice dynamics :   U & V-points (same as ocean)
893         DO_2D_00_00
894            putaui(ji,jj) = 0.5_wp * (  rhoa(ji+1,jj) * zcd_dui(ji+1,jj)             &
895               &                      + rhoa(ji  ,jj) * zcd_dui(ji  ,jj)  )          &
896               &         * ( 0.5_wp * ( pwndi(ji+1,jj) + pwndi(ji,jj) ) - rn_vfac * puice(ji,jj) )
897            pvtaui(ji,jj) = 0.5_wp * (  rhoa(ji,jj+1) * zcd_dui(ji,jj+1)             &
898               &                      + rhoa(ji,jj  ) * zcd_dui(ji,jj  )  )          &
899               &         * ( 0.5_wp * ( pwndj(ji,jj+1) + pwndj(ji,jj) ) - rn_vfac * pvice(ji,jj) )
900         END_2D
901         CALL lbc_lnk_multi( 'sbcblk', putaui, 'U', -1., pvtaui, 'V', -1. )
902         !
903         IF(sn_cfctl%l_prtctl)  CALL prt_ctl( tab2d_1=putaui  , clinfo1=' blk_ice: putaui : '   &
904            &                               , tab2d_2=pvtaui  , clinfo2='          pvtaui : ' )
905      ELSE
906         zztmp1 = 11637800.0_wp
907         zztmp2 =    -5897.8_wp
908         DO_2D_11_11
909            pcd_dui(ji,jj) = zcd_dui (ji,jj)
910            pseni  (ji,jj) = wndm_ice(ji,jj) * Ch_ice(ji,jj)
911            pevpi  (ji,jj) = wndm_ice(ji,jj) * Ce_ice(ji,jj)
912            zootm_su       = zztmp2 / ptsui(ji,jj)   ! ptsui is in K (it can't be zero ??)
913            pssqi  (ji,jj) = zztmp1 * EXP( zootm_su ) / rhoa(ji,jj)
914         END_2D
915      ENDIF
916      !
917      IF(sn_cfctl%l_prtctl)  CALL prt_ctl(tab2d_1=wndm_ice  , clinfo1=' blk_ice: wndm_ice : ')
918      !
919   END SUBROUTINE blk_ice_1
920
921
922   SUBROUTINE blk_ice_2( ptsu, phs, phi, palb, ptair, phumi, pslp, pqlw, pprec, psnow  )
923      !!---------------------------------------------------------------------
924      !!                     ***  ROUTINE blk_ice_2  ***
925      !!
926      !! ** Purpose :   provide the heat and mass fluxes at air-ice interface
927      !!
928      !! ** Method  :   compute heat and freshwater exchanged
929      !!                between atmosphere and sea-ice using bulk formulation
930      !!                formulea, ice variables and read atmmospheric fields.
931      !!
932      !! caution : the net upward water flux has with mm/day unit
933      !!---------------------------------------------------------------------
934      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(in)  ::   ptsu   ! sea ice surface temperature [K]
935      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(in)  ::   phs    ! snow thickness
936      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(in)  ::   phi    ! ice thickness
937      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(in)  ::   palb   ! ice albedo (all skies)
938      REAL(wp), DIMENSION(:,:  ), INTENT(in)  ::   ptair
939      REAL(wp), DIMENSION(:,:  ), INTENT(in)  ::   phumi
940      REAL(wp), DIMENSION(:,:  ), INTENT(in)  ::   pslp
941      REAL(wp), DIMENSION(:,:  ), INTENT(in)  ::   pqlw
942      REAL(wp), DIMENSION(:,:  ), INTENT(in)  ::   pprec
943      REAL(wp), DIMENSION(:,:  ), INTENT(in)  ::   psnow
944      !!
945      INTEGER  ::   ji, jj, jl               ! dummy loop indices
946      REAL(wp) ::   zst3                     ! local variable
947      REAL(wp) ::   zcoef_dqlw, zcoef_dqla   !   -      -
948      REAL(wp) ::   zztmp, zztmp2, z1_rLsub  !   -      -
949      REAL(wp) ::   zfr1, zfr2               ! local variables
950      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpl) ::   z1_st         ! inverse of surface temperature
951      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpl) ::   z_qlw         ! long wave heat flux over ice
952      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpl) ::   z_qsb         ! sensible  heat flux over ice
953      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpl) ::   z_dqlw        ! long wave heat sensitivity over ice
954      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpl) ::   z_dqsb        ! sensible  heat sensitivity over ice
955      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj)     ::   zevap, zsnw   ! evaporation and snw distribution after wind blowing (SI3)
956      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj)     ::   zqair         ! specific humidity of air at z=rn_zqt [kg/kg] !LB
957      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj)     ::   ztmp, ztmp2
958      !!---------------------------------------------------------------------
959      !
960      zcoef_dqlw = 4._wp * 0.95_wp * stefan             ! local scalars
961      zcoef_dqla = -rLsub * 11637800._wp * (-5897.8_wp) !LB: BAD!
962      !
963      SELECT CASE( nhumi )
964      CASE( np_humi_sph )
965         zqair(:,:) =  phumi(:,:)      ! what we read in file is already a spec. humidity!
966      CASE( np_humi_dpt )
967         zqair(:,:) = q_sat( phumi(:,:), pslp )
968      CASE( np_humi_rlh )
969         zqair(:,:) = q_air_rh( 0.01_wp*phumi(:,:), ptair(:,:), pslp(:,:) ) !LB: 0.01 => RH is % percent in file
970      END SELECT
971      !
972      zztmp = 1. / ( 1. - albo )
973      WHERE( ptsu(:,:,:) /= 0._wp )
974         z1_st(:,:,:) = 1._wp / ptsu(:,:,:)
975      ELSEWHERE
976         z1_st(:,:,:) = 0._wp
977      END WHERE
978      !                                     ! ========================== !
979      DO jl = 1, jpl                        !  Loop over ice categories  !
980         !                                  ! ========================== !
981         DO jj = 1 , jpj
982            DO ji = 1, jpi
983               ! ----------------------------!
984               !      I   Radiative FLUXES   !
985               ! ----------------------------!
986               zst3 = ptsu(ji,jj,jl) * ptsu(ji,jj,jl) * ptsu(ji,jj,jl)
987               ! Short Wave (sw)
988               qsr_ice(ji,jj,jl) = zztmp * ( 1. - palb(ji,jj,jl) ) * qsr(ji,jj)
989               ! Long  Wave (lw)
990               z_qlw(ji,jj,jl) = 0.95 * ( pqlw(ji,jj) - stefan * ptsu(ji,jj,jl) * zst3 ) * tmask(ji,jj,1)
991               ! lw sensitivity
992               z_dqlw(ji,jj,jl) = zcoef_dqlw * zst3
993
994               ! ----------------------------!
995               !     II    Turbulent FLUXES  !
996               ! ----------------------------!
997
998               ! ... turbulent heat fluxes with Ch_ice recalculated in blk_ice_1
999               ! Sensible Heat
1000               z_qsb(ji,jj,jl) = rhoa(ji,jj) * rCp_air * Ch_ice(ji,jj) * wndm_ice(ji,jj) * (ptsu(ji,jj,jl) - ptair(ji,jj))
1001               ! Latent Heat
1002               zztmp2 = EXP( -5897.8 * z1_st(ji,jj,jl) )
1003               qla_ice(ji,jj,jl) = rn_efac * MAX( 0.e0, rhoa(ji,jj) * rLsub  * Ce_ice(ji,jj) * wndm_ice(ji,jj) *  &
1004                  &                ( 11637800. * zztmp2 / rhoa(ji,jj) - zqair(ji,jj) ) )
1005               ! Latent heat sensitivity for ice (Dqla/Dt)
1006               IF( qla_ice(ji,jj,jl) > 0._wp ) THEN
1007                  dqla_ice(ji,jj,jl) = rn_efac * zcoef_dqla * Ce_ice(ji,jj) * wndm_ice(ji,jj) *  &
1008                     &                 z1_st(ji,jj,jl) * z1_st(ji,jj,jl) * zztmp2
1009               ELSE
1010                  dqla_ice(ji,jj,jl) = 0._wp
1011               ENDIF
1012
1013               ! Sensible heat sensitivity (Dqsb_ice/Dtn_ice)
1014               z_dqsb(ji,jj,jl) = rhoa(ji,jj) * rCp_air * Ch_ice(ji,jj) * wndm_ice(ji,jj)
1015
1016               ! ----------------------------!
1017               !     III    Total FLUXES     !
1018               ! ----------------------------!
1019               ! Downward Non Solar flux
1020               qns_ice (ji,jj,jl) =     z_qlw (ji,jj,jl) - z_qsb (ji,jj,jl) - qla_ice (ji,jj,jl)
1021               ! Total non solar heat flux sensitivity for ice
1022               dqns_ice(ji,jj,jl) = - ( z_dqlw(ji,jj,jl) + z_dqsb(ji,jj,jl) + dqla_ice(ji,jj,jl) )
1023            END DO
1024            !
1025         END DO
1026         !
1027      END DO
1028      !
1029      tprecip(:,:) = pprec(:,:) * rn_pfac * tmask(:,:,1)  ! total precipitation [kg/m2/s]
1030      sprecip(:,:) = psnow(:,:) * rn_pfac * tmask(:,:,1)  ! solid precipitation [kg/m2/s]
1031      CALL iom_put( 'snowpre', sprecip )                  ! Snow precipitation
1032      CALL iom_put( 'precip' , tprecip )                  ! Total precipitation
1033
1034      ! --- evaporation --- !
1035      z1_rLsub = 1._wp / rLsub
1036      evap_ice (:,:,:) = rn_efac * qla_ice (:,:,:) * z1_rLsub    ! sublimation
1037      devap_ice(:,:,:) = rn_efac * dqla_ice(:,:,:) * z1_rLsub    ! d(sublimation)/dT
1038      zevap    (:,:)   = rn_efac * ( emp(:,:) + tprecip(:,:) )   ! evaporation over ocean  !LB: should we remove rn_efac here???
1039
1040      ! --- evaporation minus precipitation --- !
1041      zsnw(:,:) = 0._wp
1042      CALL ice_thd_snwblow( (1.-at_i_b(:,:)), zsnw )  ! snow distribution over ice after wind blowing
1043      emp_oce(:,:) = ( 1._wp - at_i_b(:,:) ) * zevap(:,:) - ( tprecip(:,:) - sprecip(:,:) ) - sprecip(:,:) * (1._wp - zsnw )
1044      emp_ice(:,:) = SUM( a_i_b(:,:,:) * evap_ice(:,:,:), dim=3 ) - sprecip(:,:) * zsnw
1045      emp_tot(:,:) = emp_oce(:,:) + emp_ice(:,:)
1046
1047      ! --- heat flux associated with emp --- !
1048      qemp_oce(:,:) = - ( 1._wp - at_i_b(:,:) ) * zevap(:,:) * sst_m(:,:) * rcp                  & ! evap at sst
1049         &          + ( tprecip(:,:) - sprecip(:,:) ) * ( ptair(:,:) - rt0 ) * rcp               & ! liquid precip at Tair
1050         &          +   sprecip(:,:) * ( 1._wp - zsnw ) *                                        & ! solid precip at min(Tair,Tsnow)
1051         &              ( ( MIN( ptair(:,:), rt0 ) - rt0 ) * rcpi * tmask(:,:,1) - rLfus )
1052      qemp_ice(:,:) =   sprecip(:,:) * zsnw *                                                    & ! solid precip (only)
1053         &              ( ( MIN( ptair(:,:), rt0 ) - rt0 ) * rcpi * tmask(:,:,1) - rLfus )
1054
1055      ! --- total solar and non solar fluxes --- !
1056      qns_tot(:,:) = ( 1._wp - at_i_b(:,:) ) * qns_oce(:,:) + SUM( a_i_b(:,:,:) * qns_ice(:,:,:), dim=3 )  &
1057         &           + qemp_ice(:,:) + qemp_oce(:,:)
1058      qsr_tot(:,:) = ( 1._wp - at_i_b(:,:) ) * qsr_oce(:,:) + SUM( a_i_b(:,:,:) * qsr_ice(:,:,:), dim=3 )
1059
1060      ! --- heat content of precip over ice in J/m3 (to be used in 1D-thermo) --- !
1061      qprec_ice(:,:) = rhos * ( ( MIN( ptair(:,:), rt0 ) - rt0 ) * rcpi * tmask(:,:,1) - rLfus )
1062
1063      ! --- heat content of evap over ice in W/m2 (to be used in 1D-thermo) ---
1064      DO jl = 1, jpl
1065         qevap_ice(:,:,jl) = 0._wp ! should be -evap_ice(:,:,jl)*( ( Tice - rt0 ) * rcpi * tmask(:,:,1) )
1066         !                         ! But we do not have Tice => consider it at 0degC => evap=0
1067      END DO
1068
1069      ! --- shortwave radiation transmitted below the surface (W/m2, see Grenfell Maykut 77) --- !
1070      zfr1 = ( 0.18 * ( 1.0 - cldf_ice ) + 0.35 * cldf_ice )            ! transmission when hi>10cm
1071      zfr2 = ( 0.82 * ( 1.0 - cldf_ice ) + 0.65 * cldf_ice )            ! zfr2 such that zfr1 + zfr2 to equal 1
1072      !
1073      WHERE    ( phs(:,:,:) <= 0._wp .AND. phi(:,:,:) <  0.1_wp )       ! linear decrease from hi=0 to 10cm
1074         qtr_ice_top(:,:,:) = qsr_ice(:,:,:) * ( zfr1 + zfr2 * ( 1._wp - phi(:,:,:) * 10._wp ) )
1075      ELSEWHERE( phs(:,:,:) <= 0._wp .AND. phi(:,:,:) >= 0.1_wp )       ! constant (zfr1) when hi>10cm
1076         qtr_ice_top(:,:,:) = qsr_ice(:,:,:) * zfr1
1077      ELSEWHERE                                                         ! zero when hs>0
1078         qtr_ice_top(:,:,:) = 0._wp
1079      END WHERE
1080      !
1081
1082      IF( iom_use('evap_ao_cea') .OR. iom_use('hflx_evap_cea') ) THEN
1083         ztmp(:,:) = zevap(:,:) * ( 1._wp - at_i_b(:,:) )
1084         IF( iom_use('evap_ao_cea'  ) )  CALL iom_put( 'evap_ao_cea'  , ztmp(:,:) * tmask(:,:,1) )   ! ice-free oce evap (cell average)
1085         IF( iom_use('hflx_evap_cea') )  CALL iom_put( 'hflx_evap_cea', ztmp(:,:) * sst_m(:,:) * rcp * tmask(:,:,1) )   ! heat flux from evap (cell average)
1086      ENDIF
1087      IF( iom_use('hflx_rain_cea') ) THEN
1088         ztmp(:,:) = rcp * ( SUM( (ptsu-rt0) * a_i_b, dim=3 ) + sst_m(:,:) * ( 1._wp - at_i_b(:,:) ) )
1089         IF( iom_use('hflx_rain_cea') )  CALL iom_put( 'hflx_rain_cea', ( tprecip(:,:) - sprecip(:,:) ) * ztmp(:,:) )   ! heat flux from rain (cell average)
1090      ENDIF
1091      IF( iom_use('hflx_snow_cea') .OR. iom_use('hflx_snow_ao_cea') .OR. iom_use('hflx_snow_ai_cea')  )  THEN
1092         WHERE( SUM( a_i_b, dim=3 ) > 1.e-10 )
1093            ztmp(:,:) = rcpi * SUM( (ptsu-rt0) * a_i_b, dim=3 ) / SUM( a_i_b, dim=3 )
1094         ELSEWHERE
1095            ztmp(:,:) = rcp * sst_m(:,:)
1096         ENDWHERE
1097         ztmp2(:,:) = sprecip(:,:) * ( ztmp(:,:) - rLfus )
1098         IF( iom_use('hflx_snow_cea')    ) CALL iom_put('hflx_snow_cea'   , ztmp2(:,:) ) ! heat flux from snow (cell average)
1099         IF( iom_use('hflx_snow_ao_cea') ) CALL iom_put('hflx_snow_ao_cea', ztmp2(:,:) * ( 1._wp - zsnw(:,:) ) ) ! heat flux from snow (over ocean)
1100         IF( iom_use('hflx_snow_ai_cea') ) CALL iom_put('hflx_snow_ai_cea', ztmp2(:,:) *           zsnw(:,:)   ) ! heat flux from snow (over ice)
1101      ENDIF
1102      !
1103      IF(sn_cfctl%l_prtctl) THEN
1104         CALL prt_ctl(tab3d_1=qla_ice , clinfo1=' blk_ice: qla_ice  : ', tab3d_2=z_qsb   , clinfo2=' z_qsb    : ', kdim=jpl)
1105         CALL prt_ctl(tab3d_1=z_qlw   , clinfo1=' blk_ice: z_qlw    : ', tab3d_2=dqla_ice, clinfo2=' dqla_ice : ', kdim=jpl)
1106         CALL prt_ctl(tab3d_1=z_dqsb  , clinfo1=' blk_ice: z_dqsb   : ', tab3d_2=z_dqlw  , clinfo2=' z_dqlw   : ', kdim=jpl)
1107         CALL prt_ctl(tab3d_1=dqns_ice, clinfo1=' blk_ice: dqns_ice : ', tab3d_2=qsr_ice , clinfo2=' qsr_ice  : ', kdim=jpl)
1108         CALL prt_ctl(tab3d_1=ptsu    , clinfo1=' blk_ice: ptsu     : ', tab3d_2=qns_ice , clinfo2=' qns_ice  : ', kdim=jpl)
1109         CALL prt_ctl(tab2d_1=tprecip , clinfo1=' blk_ice: tprecip  : ', tab2d_2=sprecip , clinfo2=' sprecip  : ')
1110      ENDIF
1111      !
1112   END SUBROUTINE blk_ice_2
1113
1114
1115   SUBROUTINE blk_ice_qcn( ld_virtual_itd, ptsu, ptb, phs, phi )
1116      !!---------------------------------------------------------------------
1117      !!                     ***  ROUTINE blk_ice_qcn  ***
1118      !!
1119      !! ** Purpose :   Compute surface temperature and snow/ice conduction flux
1120      !!                to force sea ice / snow thermodynamics
1121      !!                in the case conduction flux is emulated
1122      !!
1123      !! ** Method  :   compute surface energy balance assuming neglecting heat storage
1124      !!                following the 0-layer Semtner (1976) approach
1125      !!
1126      !! ** Outputs : - ptsu    : sea-ice / snow surface temperature (K)
1127      !!              - qcn_ice : surface inner conduction flux (W/m2)
1128      !!
1129      !!---------------------------------------------------------------------
1130      LOGICAL                   , INTENT(in   ) ::   ld_virtual_itd  ! single-category option
1131      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(inout) ::   ptsu            ! sea ice / snow surface temperature
1132      REAL(wp), DIMENSION(:,:)  , INTENT(in   ) ::   ptb             ! sea ice base temperature
1133      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(in   ) ::   phs             ! snow thickness
1134      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(in   ) ::   phi             ! sea ice thickness
1135      !
1136      INTEGER , PARAMETER ::   nit = 10                  ! number of iterations
1137      REAL(wp), PARAMETER ::   zepsilon = 0.1_wp         ! characteristic thickness for enhanced conduction
1138      !
1139      INTEGER  ::   ji, jj, jl           ! dummy loop indices
1140      INTEGER  ::   iter                 ! local integer
1141      REAL(wp) ::   zfac, zfac2, zfac3   ! local scalars
1142      REAL(wp) ::   zkeff_h, ztsu, ztsu0 !
1143      REAL(wp) ::   zqc, zqnet           !
1144      REAL(wp) ::   zhe, zqa0            !
1145      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpl) ::   zgfac   ! enhanced conduction factor
1146      !!---------------------------------------------------------------------
1147
1148      ! -------------------------------------!
1149      !      I   Enhanced conduction factor  !
1150      ! -------------------------------------!
1151      ! Emulates the enhancement of conduction by unresolved thin ice (ld_virtual_itd = T)
1152      ! Fichefet and Morales Maqueda, JGR 1997
1153      !
1154      zgfac(:,:,:) = 1._wp
1155
1156      IF( ld_virtual_itd ) THEN
1157         !
1158         zfac  = 1._wp /  ( rn_cnd_s + rcnd_i )
1159         zfac2 = EXP(1._wp) * 0.5_wp * zepsilon
1160         zfac3 = 2._wp / zepsilon
1161         !
1162         DO jl = 1, jpl
1163            DO_2D_11_11
1164               zhe = ( rn_cnd_s * phi(ji,jj,jl) + rcnd_i * phs(ji,jj,jl) ) * zfac                            ! Effective thickness
1165               IF( zhe >=  zfac2 )   zgfac(ji,jj,jl) = MIN( 2._wp, 0.5_wp * ( 1._wp + LOG( zhe * zfac3 ) ) ) ! Enhanced conduction factor
1166            END_2D
1167         END DO
1168         !
1169      ENDIF
1170
1171      ! -------------------------------------------------------------!
1172      !      II   Surface temperature and conduction flux            !
1173      ! -------------------------------------------------------------!
1174      !
1175      zfac = rcnd_i * rn_cnd_s
1176      !
1177      DO jl = 1, jpl
1178         DO_2D_11_11
1179            !
1180            zkeff_h = zfac * zgfac(ji,jj,jl) / &                                    ! Effective conductivity of the snow-ice system divided by thickness
1181               &      ( rcnd_i * phs(ji,jj,jl) + rn_cnd_s * MAX( 0.01, phi(ji,jj,jl) ) )
1182            ztsu    = ptsu(ji,jj,jl)                                                ! Store current iteration temperature
1183            ztsu0   = ptsu(ji,jj,jl)                                                ! Store initial surface temperature
1184            zqa0    = qsr_ice(ji,jj,jl) - qtr_ice_top(ji,jj,jl) + qns_ice(ji,jj,jl) ! Net initial atmospheric heat flux
1185            !
1186            DO iter = 1, nit     ! --- Iterative loop
1187               zqc   = zkeff_h * ( ztsu - ptb(ji,jj) )                              ! Conduction heat flux through snow-ice system (>0 downwards)
1188               zqnet = zqa0 + dqns_ice(ji,jj,jl) * ( ztsu - ptsu(ji,jj,jl) ) - zqc  ! Surface energy budget
1189               ztsu  = ztsu - zqnet / ( dqns_ice(ji,jj,jl) - zkeff_h )              ! Temperature update
1190            END DO
1191            !
1192            ptsu   (ji,jj,jl) = MIN( rt0, ztsu )
1193            qcn_ice(ji,jj,jl) = zkeff_h * ( ptsu(ji,jj,jl) - ptb(ji,jj) )
1194            qns_ice(ji,jj,jl) = qns_ice(ji,jj,jl) + dqns_ice(ji,jj,jl) * ( ptsu(ji,jj,jl) - ztsu0 )
1195            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) )  &
1196               &   * MAX( 0._wp , SIGN( 1._wp, ptsu(ji,jj,jl) - rt0 ) )
1197
1198            ! --- Diagnose the heat loss due to changing non-solar flux (as in icethd_zdf_bl99) --- !
1199            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)
1200
1201         END_2D
1202         !
1203      END DO
1204      !
1205   END SUBROUTINE blk_ice_qcn
1206
1207
1208   SUBROUTINE Cdn10_Lupkes2012( pcd )
1209      !!----------------------------------------------------------------------
1210      !!                      ***  ROUTINE  Cdn10_Lupkes2012  ***
1211      !!
1212      !! ** Purpose :    Recompute the neutral air-ice drag referenced at 10m
1213      !!                 to make it dependent on edges at leads, melt ponds and flows.
1214      !!                 After some approximations, this can be resumed to a dependency
1215      !!                 on ice concentration.
1216      !!
1217      !! ** Method :     The parameterization is taken from Lupkes et al. (2012) eq.(50)
1218      !!                 with the highest level of approximation: level4, eq.(59)
1219      !!                 The generic drag over a cell partly covered by ice can be re-written as follows:
1220      !!
1221      !!                 Cd = Cdw * (1-A) + Cdi * A + Ce * (1-A)**(nu+1/(10*beta)) * A**mu
1222      !!
1223      !!                    Ce = 2.23e-3       , as suggested by Lupkes (eq. 59)
1224      !!                    nu = mu = beta = 1 , as suggested by Lupkes (eq. 59)
1225      !!                    A is the concentration of ice minus melt ponds (if any)
1226      !!
1227      !!                 This new drag has a parabolic shape (as a function of A) starting at
1228      !!                 Cdw(say 1.5e-3) for A=0, reaching 1.97e-3 for A~0.5
1229      !!                 and going down to Cdi(say 1.4e-3) for A=1
1230      !!
1231      !!                 It is theoretically applicable to all ice conditions (not only MIZ)
1232      !!                 => see Lupkes et al (2013)
1233      !!
1234      !! ** References : Lupkes et al. JGR 2012 (theory)
1235      !!                 Lupkes et al. GRL 2013 (application to GCM)
1236      !!
1237      !!----------------------------------------------------------------------
1238      REAL(wp), DIMENSION(:,:), INTENT(inout) ::   pcd
1239      REAL(wp), PARAMETER ::   zCe   = 2.23e-03_wp
1240      REAL(wp), PARAMETER ::   znu   = 1._wp
1241      REAL(wp), PARAMETER ::   zmu   = 1._wp
1242      REAL(wp), PARAMETER ::   zbeta = 1._wp
1243      REAL(wp)            ::   zcoef
1244      !!----------------------------------------------------------------------
1245      zcoef = znu + 1._wp / ( 10._wp * zbeta )
1246
1247      ! generic drag over a cell partly covered by ice
1248      !!Cd(:,:) = Cd_oce(:,:) * ( 1._wp - at_i_b(:,:) ) +  &                        ! pure ocean drag
1249      !!   &      Cd_ice      *           at_i_b(:,:)   +  &                        ! pure ice drag
1250      !!   &      zCe         * ( 1._wp - at_i_b(:,:) )**zcoef * at_i_b(:,:)**zmu   ! change due to sea-ice morphology
1251
1252      ! ice-atm drag
1253      pcd(:,:) = rCd_ice +  &                                                         ! pure ice drag
1254         &      zCe     * ( 1._wp - at_i_b(:,:) )**zcoef * at_i_b(:,:)**(zmu-1._wp)  ! change due to sea-ice morphology
1255
1256   END SUBROUTINE Cdn10_Lupkes2012
1257
1258
1259   SUBROUTINE Cdn10_Lupkes2015( ptm_su, pslp, pcd, pch )
1260      !!----------------------------------------------------------------------
1261      !!                      ***  ROUTINE  Cdn10_Lupkes2015  ***
1262      !!
1263      !! ** pUrpose :    Alternative turbulent transfert coefficients formulation
1264      !!                 between sea-ice and atmosphere with distinct momentum
1265      !!                 and heat coefficients depending on sea-ice concentration
1266      !!                 and atmospheric stability (no meltponds effect for now).
1267      !!
1268      !! ** Method :     The parameterization is adapted from Lupkes et al. (2015)
1269      !!                 and ECHAM6 atmospheric model. Compared to Lupkes2012 scheme,
1270      !!                 it considers specific skin and form drags (Andreas et al. 2010)
1271      !!                 to compute neutral transfert coefficients for both heat and
1272      !!                 momemtum fluxes. Atmospheric stability effect on transfert
1273      !!                 coefficient is also taken into account following Louis (1979).
1274      !!
1275      !! ** References : Lupkes et al. JGR 2015 (theory)
1276      !!                 Lupkes et al. ECHAM6 documentation 2015 (implementation)
1277      !!
1278      !!----------------------------------------------------------------------
1279      !
1280      REAL(wp), DIMENSION(:,:), INTENT(in   ) ::   ptm_su ! sea-ice surface temperature [K]
1281      REAL(wp), DIMENSION(:,:), INTENT(in   ) ::   pslp   ! sea-level pressure [Pa]
1282      REAL(wp), DIMENSION(:,:), INTENT(inout) ::   pcd    ! momentum transfert coefficient
1283      REAL(wp), DIMENSION(:,:), INTENT(inout) ::   pch    ! heat transfert coefficient
1284      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj)            ::   zst, zqo_sat, zqi_sat
1285      !
1286      ! ECHAM6 constants
1287      REAL(wp), PARAMETER ::   z0_skin_ice  = 0.69e-3_wp  ! Eq. 43 [m]
1288      REAL(wp), PARAMETER ::   z0_form_ice  = 0.57e-3_wp  ! Eq. 42 [m]
1289      REAL(wp), PARAMETER ::   z0_ice       = 1.00e-3_wp  ! Eq. 15 [m]
1290      REAL(wp), PARAMETER ::   zce10        = 2.80e-3_wp  ! Eq. 41
1291      REAL(wp), PARAMETER ::   zbeta        = 1.1_wp      ! Eq. 41
1292      REAL(wp), PARAMETER ::   zc           = 5._wp       ! Eq. 13
1293      REAL(wp), PARAMETER ::   zc2          = zc * zc
1294      REAL(wp), PARAMETER ::   zam          = 2. * zc     ! Eq. 14
1295      REAL(wp), PARAMETER ::   zah          = 3. * zc     ! Eq. 30
1296      REAL(wp), PARAMETER ::   z1_alpha     = 1._wp / 0.2_wp  ! Eq. 51
1297      REAL(wp), PARAMETER ::   z1_alphaf    = z1_alpha    ! Eq. 56
1298      REAL(wp), PARAMETER ::   zbetah       = 1.e-3_wp    ! Eq. 26
1299      REAL(wp), PARAMETER ::   zgamma       = 1.25_wp     ! Eq. 26
1300      REAL(wp), PARAMETER ::   z1_gamma     = 1._wp / zgamma
1301      REAL(wp), PARAMETER ::   r1_3         = 1._wp / 3._wp
1302      !
1303      INTEGER  ::   ji, jj         ! dummy loop indices
1304      REAL(wp) ::   zthetav_os, zthetav_is, zthetav_zu
1305      REAL(wp) ::   zrib_o, zrib_i
1306      REAL(wp) ::   zCdn_skin_ice, zCdn_form_ice, zCdn_ice
1307      REAL(wp) ::   zChn_skin_ice, zChn_form_ice
1308      REAL(wp) ::   z0w, z0i, zfmi, zfmw, zfhi, zfhw
1309      REAL(wp) ::   zCdn_form_tmp
1310      !!----------------------------------------------------------------------
1311
1312      ! Momentum Neutral Transfert Coefficients (should be a constant)
1313      zCdn_form_tmp = zce10 * ( LOG( 10._wp / z0_form_ice + 1._wp ) / LOG( rn_zu / z0_form_ice + 1._wp ) )**2   ! Eq. 40
1314      zCdn_skin_ice = ( vkarmn                                      / LOG( rn_zu / z0_skin_ice + 1._wp ) )**2   ! Eq. 7
1315      zCdn_ice      = zCdn_skin_ice   ! Eq. 7
1316      !zCdn_ice     = 1.89e-3         ! old ECHAM5 value (cf Eq. 32)
1317
1318      ! Heat Neutral Transfert Coefficients
1319      zChn_skin_ice = vkarmn**2 / ( LOG( rn_zu / z0_ice + 1._wp ) * LOG( rn_zu * z1_alpha / z0_skin_ice + 1._wp ) )   ! Eq. 50 + Eq. 52
1320
1321      ! Atmospheric and Surface Variables
1322      zst(:,:)     = sst_m(:,:) + rt0                                        ! convert SST from Celcius to Kelvin
1323      zqo_sat(:,:) = rdct_qsat_salt * q_sat( zst(:,:)   , pslp(:,:) )   ! saturation humidity over ocean [kg/kg]
1324      zqi_sat(:,:) =                  q_sat( ptm_su(:,:), pslp(:,:) )   ! saturation humidity over ice   [kg/kg]
1325      !
1326      DO_2D_00_00
1327         ! Virtual potential temperature [K]
1328         zthetav_os = zst(ji,jj)    * ( 1._wp + rctv0 * zqo_sat(ji,jj) )   ! over ocean
1329         zthetav_is = ptm_su(ji,jj) * ( 1._wp + rctv0 * zqi_sat(ji,jj) )   ! ocean ice
1330         zthetav_zu = t_zu (ji,jj)  * ( 1._wp + rctv0 * q_zu(ji,jj)    )   ! at zu
1331
1332         ! Bulk Richardson Number (could use Ri_bulk function from aerobulk instead)
1333         zrib_o = grav / zthetav_os * ( zthetav_zu - zthetav_os ) * rn_zu / MAX( 0.5, wndm(ji,jj)     )**2   ! over ocean
1334         zrib_i = grav / zthetav_is * ( zthetav_zu - zthetav_is ) * rn_zu / MAX( 0.5, wndm_ice(ji,jj) )**2   ! over ice
1335
1336         ! Momentum and Heat Neutral Transfert Coefficients
1337         zCdn_form_ice = zCdn_form_tmp * at_i_b(ji,jj) * ( 1._wp - at_i_b(ji,jj) )**zbeta  ! Eq. 40
1338         zChn_form_ice = zCdn_form_ice / ( 1._wp + ( LOG( z1_alphaf ) / vkarmn ) * SQRT( zCdn_form_ice ) )               ! Eq. 53
1339
1340         ! Momentum and Heat Stability functions (possibility to use psi_m_ecmwf instead ?)
1341         z0w = rn_zu * EXP( -1._wp * vkarmn / SQRT( Cdn_oce(ji,jj) ) ) ! over water
1342         z0i = z0_skin_ice                                             ! over ice
1343         IF( zrib_o <= 0._wp ) THEN
1344            zfmw = 1._wp - zam * zrib_o / ( 1._wp + 3._wp * zc2 * Cdn_oce(ji,jj) * SQRT( -zrib_o * ( rn_zu / z0w + 1._wp ) ) )  ! Eq. 10
1345            zfhw = ( 1._wp + ( zbetah * ( zthetav_os - zthetav_zu )**r1_3 / ( Chn_oce(ji,jj) * MAX(0.01, wndm(ji,jj)) )   &     ! Eq. 26
1346               &             )**zgamma )**z1_gamma
1347         ELSE
1348            zfmw = 1._wp / ( 1._wp + zam * zrib_o / SQRT( 1._wp + zrib_o ) )   ! Eq. 12
1349            zfhw = 1._wp / ( 1._wp + zah * zrib_o / SQRT( 1._wp + zrib_o ) )   ! Eq. 28
1350         ENDIF
1351
1352         IF( zrib_i <= 0._wp ) THEN
1353            zfmi = 1._wp - zam * zrib_i / (1._wp + 3._wp * zc2 * zCdn_ice * SQRT( -zrib_i * ( rn_zu / z0i + 1._wp)))   ! Eq.  9
1354            zfhi = 1._wp - zah * zrib_i / (1._wp + 3._wp * zc2 * zCdn_ice * SQRT( -zrib_i * ( rn_zu / z0i + 1._wp)))   ! Eq. 25
1355         ELSE
1356            zfmi = 1._wp / ( 1._wp + zam * zrib_i / SQRT( 1._wp + zrib_i ) )   ! Eq. 11
1357            zfhi = 1._wp / ( 1._wp + zah * zrib_i / SQRT( 1._wp + zrib_i ) )   ! Eq. 27
1358         ENDIF
1359
1360         ! Momentum Transfert Coefficients (Eq. 38)
1361         pcd(ji,jj) = zCdn_skin_ice *   zfmi +  &
1362            &        zCdn_form_ice * ( zfmi * at_i_b(ji,jj) + zfmw * ( 1._wp - at_i_b(ji,jj) ) ) / MAX( 1.e-06, at_i_b(ji,jj) )
1363
1364         ! Heat Transfert Coefficients (Eq. 49)
1365         pch(ji,jj) = zChn_skin_ice *   zfhi +  &
1366            &        zChn_form_ice * ( zfhi * at_i_b(ji,jj) + zfhw * ( 1._wp - at_i_b(ji,jj) ) ) / MAX( 1.e-06, at_i_b(ji,jj) )
1367         !
1368      END_2D
1369      CALL lbc_lnk_multi( 'sbcblk', pcd, 'T',  1., pch, 'T', 1. )
1370      !
1371   END SUBROUTINE Cdn10_Lupkes2015
1372
1373#endif
1374
1375   !!======================================================================
1376END MODULE sbcblk
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.