source: NEMO/branches/2020/r4.0-HEAD_r12713_clem_dan_fixcpl/src/ICE/icethd.F90 @ 12734

Last change on this file since 12734 was 12734, checked in by clem, 8 months ago

add the possibility to not use the heat contained in the leads to melt sea ice but wait for the ocean to warm up first (ln_leadhfx)

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 34.3 KB
Line 
1MODULE icethd
2   !!======================================================================
3   !!                  ***  MODULE icethd   ***
4   !!   sea-ice : master routine for thermodynamics
5   !!======================================================================
6   !! History :  1.0  !  2000-01  (M.A. Morales Maqueda, H. Goosse, T. Fichefet) original code 1D
7   !!            4.0  !  2018     (many people)       SI3 [aka Sea Ice cube]
8   !!----------------------------------------------------------------------
9#if defined key_si3
10   !!----------------------------------------------------------------------
11   !!   'key_si3'                                       SI3 sea-ice model
12   !!----------------------------------------------------------------------
13   !!   ice_thd       : thermodynamics of sea ice
14   !!   ice_thd_init  : initialisation of sea-ice thermodynamics
15   !!----------------------------------------------------------------------
16   USE phycst         ! physical constants
17   USE dom_oce        ! ocean space and time domain variables
18   USE ice            ! sea-ice: variables
19!!gm list trop longue ==>>> why not passage en argument d'appel ?
20   USE sbc_oce , ONLY : sss_m, sst_m, e3t_m, utau, vtau, ssu_m, ssv_m, frq_m, qns_tot, qsr_tot, sprecip, ln_cpl
21   USE sbc_ice , ONLY : qsr_oce, qns_oce, qemp_oce, qsr_ice, qns_ice, dqns_ice, evap_ice, qprec_ice, qevap_ice, &
22      &                 qml_ice, qcn_ice, qtr_ice_top
23   USE ice1D          ! sea-ice: thermodynamics variables
24   USE icethd_zdf     ! sea-ice: vertical heat diffusion
25   USE icethd_dh      ! sea-ice: ice-snow growth and melt
26   USE icethd_da      ! sea-ice: lateral melting
27   USE icethd_sal     ! sea-ice: salinity
28   USE icethd_ent     ! sea-ice: enthalpy redistribution
29   USE icethd_do      ! sea-ice: growth in open water
30   USE icethd_pnd     ! sea-ice: melt ponds
31   USE iceitd         ! sea-ice: remapping thickness distribution
32   USE icetab         ! sea-ice: 1D <==> 2D transformation
33   USE icevar         ! sea-ice: operations
34   USE icectl         ! sea-ice: control print
35   !
36   USE in_out_manager ! I/O manager
37   USE lib_mpp        ! MPP library
38   USE lib_fortran    ! fortran utilities (glob_sum + no signed zero)
39   USE lbclnk         ! lateral boundary conditions (or mpp links)
40   USE timing         ! Timing
41
42   IMPLICIT NONE
43   PRIVATE
44
45   PUBLIC   ice_thd         ! called by limstp module
46   PUBLIC   ice_thd_init    ! called by ice_init
47
48   !!** namelist (namthd) **
49   LOGICAL ::   ln_icedH         ! activate ice thickness change from growing/melting (T) or not (F)
50   LOGICAL ::   ln_icedA         ! activate lateral melting param. (T) or not (F)
51   LOGICAL ::   ln_icedO         ! activate ice growth in open-water (T) or not (F)
52   LOGICAL ::   ln_icedS         ! activate gravity drainage and flushing (T) or not (F)
53   LOGICAL ::   ln_leadhfx       !  heat in the leads is used to melt sea-ice before warming the ocean
54
55   !! * Substitutions
56#  include "vectopt_loop_substitute.h90"
57   !!----------------------------------------------------------------------
58   !! NEMO/ICE 4.0 , NEMO Consortium (2018)
59   !! $Id$
60   !! Software governed by the CeCILL license (see ./LICENSE)
61   !!----------------------------------------------------------------------
62CONTAINS
63
64   SUBROUTINE ice_thd( kt )
65      !!-------------------------------------------------------------------
66      !!                ***  ROUTINE ice_thd  ***       
67      !! 
68      !! ** Purpose : This routine manages ice thermodynamics
69      !!         
70      !! ** Action : - computation of oceanic sensible heat flux at the ice base
71      !!                              energy budget in the leads
72      !!                              net fluxes on top of ice and of ocean
73      !!             - selection of grid cells with ice
74      !!                - call ice_thd_zdf  for vertical heat diffusion
75      !!                - call ice_thd_dh   for vertical ice growth and melt
76      !!                - call ice_thd_pnd  for melt ponds
77      !!                - call ice_thd_ent  for enthalpy remapping
78      !!                - call ice_thd_sal  for ice desalination
79      !!                - call ice_thd_temp to  retrieve temperature from ice enthalpy
80      !!                - call ice_thd_mono for extra lateral ice melt if active virtual thickness distribution
81      !!                - call ice_thd_da   for lateral ice melt
82      !!             - back to the geographic grid
83      !!                - call ice_thd_rem  for remapping thickness distribution
84      !!                - call ice_thd_do   for ice growth in leads
85      !!-------------------------------------------------------------------
86      INTEGER, INTENT(in) :: kt    ! number of iteration
87      !
88      INTEGER  :: ji, jj, jk, jl   ! dummy loop indices
89      REAL(wp) :: zfric_u, zqld, zqfr, zqfr_neg
90      REAL(wp), PARAMETER :: zfric_umin = 0._wp           ! lower bound for the friction velocity (cice value=5.e-04)
91      REAL(wp), PARAMETER :: zch        = 0.0057_wp       ! heat transfer coefficient
92      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj) ::   zu_io, zv_io, zfric   ! ice-ocean velocity (m/s) and frictional velocity (m2/s2)
93      !
94      !!-------------------------------------------------------------------
95      ! controls
96      IF( ln_timing    )   CALL timing_start('icethd')                                                             ! timing
97      IF( ln_icediachk )   CALL ice_cons_hsm(0, 'icethd', rdiag_v, rdiag_s, rdiag_t, rdiag_fv, rdiag_fs, rdiag_ft) ! conservation
98      IF( ln_icediachk )   CALL ice_cons2D  (0, 'icethd',  diag_v,  diag_s,  diag_t,  diag_fv,  diag_fs,  diag_ft) ! conservation
99
100      IF( kt == nit000 .AND. lwp ) THEN
101         WRITE(numout,*)
102         WRITE(numout,*) 'ice_thd: sea-ice thermodynamics'
103         WRITE(numout,*) '~~~~~~~'
104      ENDIF
105     
106      !---------------------------------------------!
107      ! computation of friction velocity at T points
108      !---------------------------------------------!
109      IF( ln_icedyn ) THEN
110         zu_io(:,:) = u_ice(:,:) - ssu_m(:,:)
111         zv_io(:,:) = v_ice(:,:) - ssv_m(:,:)
112         DO jj = 2, jpjm1 
113            DO ji = fs_2, fs_jpim1
114               zfric(ji,jj) = rn_cio * ( 0.5_wp *  &
115                  &                    (  zu_io(ji,jj) * zu_io(ji,jj) + zu_io(ji-1,jj) * zu_io(ji-1,jj)   &
116                  &                     + zv_io(ji,jj) * zv_io(ji,jj) + zv_io(ji,jj-1) * zv_io(ji,jj-1) ) ) * tmask(ji,jj,1)
117            END DO
118         END DO
119      ELSE      !  if no ice dynamics => transmit directly the atmospheric stress to the ocean
120         DO jj = 2, jpjm1
121            DO ji = fs_2, fs_jpim1
122               zfric(ji,jj) = r1_rau0 * SQRT( 0.5_wp *  &
123                  &                         (  utau(ji,jj) * utau(ji,jj) + utau(ji-1,jj) * utau(ji-1,jj)   &
124                  &                          + vtau(ji,jj) * vtau(ji,jj) + vtau(ji,jj-1) * vtau(ji,jj-1) ) ) * tmask(ji,jj,1)
125            END DO
126         END DO
127      ENDIF
128      CALL lbc_lnk( 'icethd', zfric, 'T',  1. )
129      !
130      !--------------------------------------------------------------------!
131      ! Partial computation of forcing for the thermodynamic sea ice model
132      !--------------------------------------------------------------------!
133      DO jj = 1, jpj
134         DO ji = 1, jpi
135            rswitch  = tmask(ji,jj,1) * MAX( 0._wp , SIGN( 1._wp , at_i(ji,jj) - epsi10 ) ) ! 0 if no ice
136            !
137            !           !  solar irradiance transmission at the mixed layer bottom and used in the lead heat budget
138            !           !  practically no "direct lateral ablation"
139            !           
140            !           !  net downward heat flux from the ice to the ocean, expressed as a function of ocean
141            !           !  temperature and turbulent mixing (McPhee, 1992)
142            !
143            ! --- Energy received in the lead from atm-oce exchanges, zqld is defined everywhere (J.m-2) --- !
144            zqld =  tmask(ji,jj,1) * rdt_ice *  &
145               &    ( ( 1._wp - at_i_b(ji,jj) ) * qsr_oce(ji,jj) * frq_m(ji,jj) +  &
146               &      ( 1._wp - at_i_b(ji,jj) ) * qns_oce(ji,jj) + qemp_oce(ji,jj) )
147
148            ! --- Energy needed to bring ocean surface layer until its freezing (mostly<0 but >0 if supercooling, J.m-2) --- !
149            zqfr     = rau0 * rcp * e3t_m(ji,jj) * ( t_bo(ji,jj) - ( sst_m(ji,jj) + rt0 ) ) * tmask(ji,jj,1)  ! both < 0 (t_bo < sst) and > 0 (t_bo > sst)
150            zqfr_neg = MIN( zqfr , 0._wp )                                                                    ! only < 0
151
152            ! --- Sensible ocean-to-ice heat flux (mostly>0 but <0 if supercooling, W/m2)
153            zfric_u            = MAX( SQRT( zfric(ji,jj) ), zfric_umin ) 
154            qsb_ice_bot(ji,jj) = rswitch * rau0 * rcp * zch * zfric_u * ( ( sst_m(ji,jj) + rt0 ) - t_bo(ji,jj) ) ! W.m-2
155
156            qsb_ice_bot(ji,jj) = rswitch * MIN( qsb_ice_bot(ji,jj), - zqfr_neg * r1_rdtice / MAX( at_i(ji,jj), epsi10 ) )
157            ! upper bound for qsb_ice_bot: the heat retrieved from the ocean must be smaller than the heat necessary to reach
158            !                              the freezing point, so that we do not have SST < T_freeze
159            !                              This implies: - ( qsb_ice_bot(ji,jj) * at_i(ji,jj) * rtdice ) - zqfr >= 0
160
161            !-- Energy Budget of the leads (J.m-2), source of ice growth in open water. Must be < 0 to form ice
162            qlead(ji,jj) = MIN( 0._wp , zqld - ( qsb_ice_bot(ji,jj) * at_i(ji,jj) * rdt_ice ) - zqfr )
163
164            ! If there is ice and leads are warming => transfer energy from the lead budget and use it for bottom melting
165            ! If the grid cell is fully covered by ice (no leads) => transfer energy from the lead budget to the ice bottom budget
166            IF( ( zqld >= 0._wp .AND. at_i(ji,jj) > 0._wp ) .OR. at_i(ji,jj) >= (1._wp - epsi10) ) THEN
167               IF( ln_leadhfx ) THEN   ;   fhld(ji,jj) = rswitch * zqld * r1_rdtice / MAX( at_i(ji,jj), epsi10 ) ! divided by at_i since this is (re)multiplied by a_i in icethd_dh.F90
168               ELSE                    ;   fhld(ji,jj) = 0._wp
169               ENDIF
170               qlead(ji,jj) = 0._wp
171            ELSE
172               fhld (ji,jj) = 0._wp
173            ENDIF
174            !
175            ! Net heat flux on top of the ice-ocean [W.m-2]
176            ! ---------------------------------------------
177            qt_atm_oi(ji,jj) = qns_tot(ji,jj) + qsr_tot(ji,jj) 
178         END DO
179      END DO
180     
181      ! In case we bypass open-water ice formation
182      IF( .NOT. ln_icedO )  qlead(:,:) = 0._wp
183      ! In case we bypass growing/melting from top and bottom
184      IF( .NOT. ln_icedH ) THEN
185         qsb_ice_bot(:,:) = 0._wp
186         fhld       (:,:) = 0._wp
187      ENDIF
188
189      ! ---------------------------------------------------------------------
190      ! Net heat flux on top of the ocean after ice thermo (1st step) [W.m-2]
191      ! ---------------------------------------------------------------------
192      !     First  step here              :  non solar + precip - qlead - qsensible
193      !     Second step in icethd_dh      :  heat remaining if total melt (zq_rema)
194      !     Third  step in iceupdate.F90  :  heat from ice-ocean mass exchange (zf_mass) + solar
195      qt_oce_ai(:,:) = ( 1._wp - at_i_b(:,:) ) * qns_oce(:,:) + qemp_oce(:,:)  &  ! Non solar heat flux received by the ocean               
196         &             - qlead(:,:) * r1_rdtice                                &  ! heat flux taken from the ocean where there is open water ice formation
197         &             - at_i (:,:) * qsb_ice_bot(:,:)                         &  ! heat flux taken by sensible flux
198         &             - at_i (:,:) * fhld       (:,:)                            ! heat flux taken during bottom growth/melt
199      !                                                                           !    (fhld should be 0 while bott growth)
200      !-------------------------------------------------------------------------------------------!
201      ! Thermodynamic computation (only on grid points covered by ice) => loop over ice categories
202      !-------------------------------------------------------------------------------------------!
203      DO jl = 1, jpl
204
205         ! select ice covered grid points
206         npti = 0 ; nptidx(:) = 0
207         DO jj = 1, jpj
208            DO ji = 1, jpi
209               IF ( a_i(ji,jj,jl) > epsi10 ) THEN     
210                  npti         = npti  + 1
211                  nptidx(npti) = (jj - 1) * jpi + ji
212               ENDIF
213            END DO
214         END DO
215
216         IF( npti > 0 ) THEN  ! If there is no ice, do nothing.
217            !                                                               
218                              CALL ice_thd_1d2d( jl, 1 )            ! --- Move to 1D arrays --- !
219            !                                                       ! --- & Change units of e_i, e_s from J/m2 to J/m3 --- !
220            !
221            s_i_new   (1:npti) = 0._wp ; dh_s_tot(1:npti) = 0._wp  ! --- some init --- !  (important to have them here)
222            dh_i_sum  (1:npti) = 0._wp ; dh_i_bom(1:npti) = 0._wp ; dh_i_itm  (1:npti) = 0._wp 
223            dh_i_sub  (1:npti) = 0._wp ; dh_i_bog(1:npti) = 0._wp
224            dh_snowice(1:npti) = 0._wp ; dh_s_mlt(1:npti) = 0._wp
225            !                                     
226                              CALL ice_thd_zdf                      ! --- Ice-Snow temperature --- !
227            !
228            IF( ln_icedH ) THEN                                     ! --- Growing/Melting --- !
229                              CALL ice_thd_dh                           ! Ice-Snow thickness   
230                              CALL ice_thd_pnd                          ! Melt ponds formation
231                              CALL ice_thd_ent( e_i_1d(1:npti,:) )      ! Ice enthalpy remapping
232            ENDIF
233                              CALL ice_thd_sal( ln_icedS )          ! --- Ice salinity --- !   
234            !
235                              CALL ice_thd_temp                     ! --- Temperature update --- !
236            !
237            IF( ln_icedH .AND. ln_virtual_itd ) &
238               &              CALL ice_thd_mono                     ! --- Extra lateral melting if virtual_itd --- !
239            !
240            IF( ln_icedA )    CALL ice_thd_da                       ! --- Lateral melting --- !
241            !
242                              CALL ice_thd_1d2d( jl, 2 )            ! --- Change units of e_i, e_s from J/m3 to J/m2 --- !
243            !                                                       ! --- & Move to 2D arrays --- !
244         ENDIF
245         !
246      END DO
247      !
248      IF( ln_icediachk )   CALL ice_cons_hsm(1, 'icethd', rdiag_v, rdiag_s, rdiag_t, rdiag_fv, rdiag_fs, rdiag_ft)
249      IF( ln_icediachk )   CALL ice_cons2D  (1, 'icethd',  diag_v,  diag_s,  diag_t,  diag_fv,  diag_fs,  diag_ft)
250      !                   
251      IF( jpl > 1  )          CALL ice_itd_rem( kt )                ! --- Transport ice between thickness categories --- !
252      !
253      IF( ln_icedO )          CALL ice_thd_do                       ! --- Frazil ice growth in leads --- !
254      !
255      ! controls
256      IF( ln_icectl )   CALL ice_prt    (kt, iiceprt, jiceprt, 1, ' - ice thermodyn. - ') ! prints
257      IF( ln_ctl    )   CALL ice_prt3D  ('icethd')                                        ! prints
258      IF( ln_timing )   CALL timing_stop('icethd')                                        ! timing
259      !
260   END SUBROUTINE ice_thd 
261
262 
263   SUBROUTINE ice_thd_temp
264      !!-----------------------------------------------------------------------
265      !!                   ***  ROUTINE ice_thd_temp ***
266      !!                 
267      !! ** Purpose :   Computes sea ice temperature (Kelvin) from enthalpy
268      !!
269      !! ** Method  :   Formula (Bitz and Lipscomb, 1999)
270      !!-------------------------------------------------------------------
271      INTEGER  ::   ji, jk   ! dummy loop indices
272      REAL(wp) ::   ztmelts, zbbb, zccc  ! local scalar
273      !!-------------------------------------------------------------------
274      ! Recover ice temperature
275      DO jk = 1, nlay_i
276         DO ji = 1, npti
277            ztmelts       = -rTmlt * sz_i_1d(ji,jk)
278            ! Conversion q(S,T) -> T (second order equation)
279            zbbb          = ( rcp - rcpi ) * ztmelts + e_i_1d(ji,jk) * r1_rhoi - rLfus
280            zccc          = SQRT( MAX( zbbb * zbbb - 4._wp * rcpi * rLfus * ztmelts, 0._wp ) )
281            t_i_1d(ji,jk) = rt0 - ( zbbb + zccc ) * 0.5_wp * r1_rcpi
282           
283            ! mask temperature
284            rswitch       = 1._wp - MAX( 0._wp , SIGN( 1._wp , - h_i_1d(ji) ) ) 
285            t_i_1d(ji,jk) = rswitch * t_i_1d(ji,jk) + ( 1._wp - rswitch ) * rt0
286         END DO
287      END DO 
288      !
289   END SUBROUTINE ice_thd_temp
290
291
292   SUBROUTINE ice_thd_mono
293      !!-----------------------------------------------------------------------
294      !!                   ***  ROUTINE ice_thd_mono ***
295      !!                 
296      !! ** Purpose :   Lateral melting in case virtual_itd
297      !!                          ( dA = A/2h dh )
298      !!-----------------------------------------------------------------------
299      INTEGER  ::   ji                 ! dummy loop indices
300      REAL(wp) ::   zhi_bef            ! ice thickness before thermo
301      REAL(wp) ::   zdh_mel, zda_mel   ! net melting
302      REAL(wp) ::   zvi, zvs           ! ice/snow volumes
303      !!-----------------------------------------------------------------------
304      !
305      DO ji = 1, npti
306         zdh_mel = MIN( 0._wp, dh_i_itm(ji) + dh_i_sum(ji) + dh_i_bom(ji) + dh_snowice(ji) + dh_i_sub(ji) )
307         IF( zdh_mel < 0._wp .AND. a_i_1d(ji) > 0._wp )  THEN
308            zvi          = a_i_1d(ji) * h_i_1d(ji)
309            zvs          = a_i_1d(ji) * h_s_1d(ji)
310            ! lateral melting = concentration change
311            zhi_bef     = h_i_1d(ji) - zdh_mel
312            rswitch     = MAX( 0._wp , SIGN( 1._wp , zhi_bef - epsi20 ) )
313            zda_mel     = rswitch * a_i_1d(ji) * zdh_mel / ( 2._wp * MAX( zhi_bef, epsi20 ) )
314            a_i_1d(ji)  = MAX( epsi20, a_i_1d(ji) + zda_mel ) 
315            ! adjust thickness
316            h_i_1d(ji) = zvi / a_i_1d(ji)           
317            h_s_1d(ji) = zvs / a_i_1d(ji)           
318            ! retrieve total concentration
319            at_i_1d(ji) = a_i_1d(ji)
320         END IF
321      END DO
322      !
323   END SUBROUTINE ice_thd_mono
324
325
326   SUBROUTINE ice_thd_1d2d( kl, kn )
327      !!-----------------------------------------------------------------------
328      !!                   ***  ROUTINE ice_thd_1d2d ***
329      !!                 
330      !! ** Purpose :   move arrays from 1d to 2d and the reverse
331      !!-----------------------------------------------------------------------
332      INTEGER, INTENT(in) ::   kl   ! index of the ice category
333      INTEGER, INTENT(in) ::   kn   ! 1= from 2D to 1D   ;   2= from 1D to 2D
334      !
335      INTEGER ::   jk   ! dummy loop indices
336      !!-----------------------------------------------------------------------
337      !
338      SELECT CASE( kn )
339      !                    !---------------------!
340      CASE( 1 )            !==  from 2D to 1D  ==!
341         !                 !---------------------!
342         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), at_i_1d(1:npti), at_i             )
343         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), a_i_1d (1:npti), a_i (:,:,kl)     )
344         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), h_i_1d (1:npti), h_i (:,:,kl)     )
345         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), h_s_1d (1:npti), h_s (:,:,kl)     )
346         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), t_su_1d(1:npti), t_su(:,:,kl)     )
347         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), s_i_1d (1:npti), s_i (:,:,kl)     )
348         DO jk = 1, nlay_s
349            CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), t_s_1d(1:npti,jk), t_s(:,:,jk,kl)    )
350            CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), e_s_1d(1:npti,jk), e_s(:,:,jk,kl)    )
351         END DO
352         DO jk = 1, nlay_i
353            CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), t_i_1d (1:npti,jk), t_i (:,:,jk,kl)  )
354            CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), e_i_1d (1:npti,jk), e_i (:,:,jk,kl)  )
355            CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), sz_i_1d(1:npti,jk), sz_i(:,:,jk,kl)  )
356         END DO
357         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), a_ip_1d     (1:npti), a_ip     (:,:,kl) )
358         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), h_ip_1d     (1:npti), h_ip     (:,:,kl) )
359         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), h_il_1d     (1:npti), h_il     (:,:,kl) )
360         !
361         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), qprec_ice_1d  (1:npti), qprec_ice            )
362         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), qsr_ice_1d    (1:npti), qsr_ice (:,:,kl)     )
363         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), qns_ice_1d    (1:npti), qns_ice (:,:,kl)     )
364         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), evap_ice_1d   (1:npti), evap_ice(:,:,kl)     )
365         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), dqns_ice_1d   (1:npti), dqns_ice(:,:,kl)     )
366         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), t_bo_1d       (1:npti), t_bo                 )
367         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), sprecip_1d    (1:npti), sprecip              ) 
368         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), qsb_ice_bot_1d(1:npti), qsb_ice_bot          )
369         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), fhld_1d       (1:npti), fhld                 )
370         
371         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), qml_ice_1d    (1:npti), qml_ice    (:,:,kl) )
372         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), qcn_ice_1d    (1:npti), qcn_ice    (:,:,kl) )
373         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), qtr_ice_top_1d(1:npti), qtr_ice_top(:,:,kl) )
374         !
375         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), wfx_snw_sni_1d(1:npti), wfx_snw_sni   )
376         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), wfx_snw_sum_1d(1:npti), wfx_snw_sum   )
377         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), wfx_sub_1d    (1:npti), wfx_sub       )
378         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), wfx_snw_sub_1d(1:npti), wfx_snw_sub   )
379         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), wfx_ice_sub_1d(1:npti), wfx_ice_sub   )
380         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), wfx_err_sub_1d(1:npti), wfx_err_sub   )
381         !
382         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), wfx_bog_1d (1:npti), wfx_bog          )
383         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), wfx_bom_1d (1:npti), wfx_bom          )
384         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), wfx_sum_1d (1:npti), wfx_sum          )
385         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), wfx_sni_1d (1:npti), wfx_sni          )
386         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), wfx_res_1d (1:npti), wfx_res          )
387         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), wfx_spr_1d (1:npti), wfx_spr          )
388         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), wfx_lam_1d (1:npti), wfx_lam          )
389         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), wfx_pnd_1d (1:npti), wfx_pnd          )
390         !
391         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), sfx_bog_1d (1:npti), sfx_bog          )
392         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), sfx_bom_1d (1:npti), sfx_bom          )
393         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), sfx_sum_1d (1:npti), sfx_sum          )
394         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), sfx_sni_1d (1:npti), sfx_sni          )
395         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), sfx_bri_1d (1:npti), sfx_bri          )
396         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), sfx_res_1d (1:npti), sfx_res          )
397         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), sfx_sub_1d (1:npti), sfx_sub          )
398         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), sfx_lam_1d (1:npti), sfx_lam          )
399         !
400         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), hfx_thd_1d    (1:npti), hfx_thd       )
401         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), hfx_spr_1d    (1:npti), hfx_spr       )
402         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), hfx_sum_1d    (1:npti), hfx_sum       )
403         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), hfx_bom_1d    (1:npti), hfx_bom       )
404         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), hfx_bog_1d    (1:npti), hfx_bog       )
405         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), hfx_dif_1d    (1:npti), hfx_dif       )
406         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), hfx_opw_1d    (1:npti), hfx_opw       )
407         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), hfx_snw_1d    (1:npti), hfx_snw       )
408         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), hfx_sub_1d    (1:npti), hfx_sub       )
409         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), hfx_res_1d    (1:npti), hfx_res       )
410         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), hfx_err_dif_1d(1:npti), hfx_err_dif   )
411         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), qt_oce_ai_1d  (1:npti), qt_oce_ai     )
412         !
413         ! ocean surface fields
414         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), sst_1d(1:npti), sst_m )
415         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), sss_1d(1:npti), sss_m )
416         !
417         ! to update ice age
418         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), o_i_1d (1:npti), o_i (:,:,kl) )
419         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), oa_i_1d(1:npti), oa_i(:,:,kl) )
420         !
421         ! --- Change units of e_i, e_s from J/m2 to J/m3 --- !
422         DO jk = 1, nlay_i
423            WHERE( h_i_1d(1:npti)>0._wp ) e_i_1d(1:npti,jk) = e_i_1d(1:npti,jk) / (h_i_1d(1:npti) * a_i_1d(1:npti)) * nlay_i
424         END DO
425         DO jk = 1, nlay_s
426            WHERE( h_s_1d(1:npti)>0._wp ) e_s_1d(1:npti,jk) = e_s_1d(1:npti,jk) / (h_s_1d(1:npti) * a_i_1d(1:npti)) * nlay_s
427         END DO
428         !
429         !                 !---------------------!
430      CASE( 2 )            !==  from 1D to 2D  ==!
431         !                 !---------------------!
432         ! --- Change units of e_i, e_s from J/m3 to J/m2 --- !
433         DO jk = 1, nlay_i
434            e_i_1d(1:npti,jk) = e_i_1d(1:npti,jk) * h_i_1d(1:npti) * a_i_1d(1:npti) * r1_nlay_i
435         END DO
436         DO jk = 1, nlay_s
437            e_s_1d(1:npti,jk) = e_s_1d(1:npti,jk) * h_s_1d(1:npti) * a_i_1d(1:npti) * r1_nlay_s
438         END DO
439         !
440         ! Change thickness to volume (replaces routine ice_var_eqv2glo)
441         v_i_1d (1:npti) = h_i_1d (1:npti) * a_i_1d (1:npti)
442         v_s_1d (1:npti) = h_s_1d (1:npti) * a_i_1d (1:npti)
443         sv_i_1d(1:npti) = s_i_1d (1:npti) * v_i_1d (1:npti)
444         v_ip_1d(1:npti) = h_ip_1d(1:npti) * a_ip_1d(1:npti)
445         v_il_1d(1:npti) = h_il_1d(1:npti) * a_ip_1d(1:npti)
446         oa_i_1d(1:npti) = o_i_1d (1:npti) * a_i_1d (1:npti)
447         
448         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), at_i_1d(1:npti), at_i             )
449         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), a_i_1d (1:npti), a_i (:,:,kl)     )
450         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), h_i_1d (1:npti), h_i (:,:,kl)     )
451         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), h_s_1d (1:npti), h_s (:,:,kl)     )
452         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), t_su_1d(1:npti), t_su(:,:,kl)     )
453         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), s_i_1d (1:npti), s_i (:,:,kl)     )
454         DO jk = 1, nlay_s
455            CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), t_s_1d(1:npti,jk), t_s(:,:,jk,kl)    )
456            CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), e_s_1d(1:npti,jk), e_s(:,:,jk,kl)    )
457         END DO
458         DO jk = 1, nlay_i
459            CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), t_i_1d (1:npti,jk), t_i (:,:,jk,kl)  )
460            CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), e_i_1d (1:npti,jk), e_i (:,:,jk,kl)  )
461            CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), sz_i_1d(1:npti,jk), sz_i(:,:,jk,kl)  )
462         END DO
463         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), a_ip_1d     (1:npti), a_ip     (:,:,kl) )
464         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), h_ip_1d     (1:npti), h_ip     (:,:,kl) )
465         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), h_il_1d     (1:npti), h_il     (:,:,kl) )
466         !
467         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), wfx_snw_sni_1d(1:npti), wfx_snw_sni )
468         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), wfx_snw_sum_1d(1:npti), wfx_snw_sum )
469         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), wfx_sub_1d    (1:npti), wfx_sub     )
470         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), wfx_snw_sub_1d(1:npti), wfx_snw_sub )
471         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), wfx_ice_sub_1d(1:npti), wfx_ice_sub )
472         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), wfx_err_sub_1d(1:npti), wfx_err_sub )
473         !
474         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), wfx_bog_1d (1:npti), wfx_bog        )
475         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), wfx_bom_1d (1:npti), wfx_bom        )
476         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), wfx_sum_1d (1:npti), wfx_sum        )
477         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), wfx_sni_1d (1:npti), wfx_sni        )
478         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), wfx_res_1d (1:npti), wfx_res        )
479         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), wfx_spr_1d (1:npti), wfx_spr        )
480         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), wfx_lam_1d (1:npti), wfx_lam        )
481         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), wfx_pnd_1d (1:npti), wfx_pnd        )
482         !
483         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), sfx_bog_1d (1:npti), sfx_bog        )
484         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), sfx_bom_1d (1:npti), sfx_bom        )
485         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), sfx_sum_1d (1:npti), sfx_sum        )
486         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), sfx_sni_1d (1:npti), sfx_sni        )
487         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), sfx_bri_1d (1:npti), sfx_bri        )
488         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), sfx_res_1d (1:npti), sfx_res        )
489         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), sfx_sub_1d (1:npti), sfx_sub        )
490         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), sfx_lam_1d (1:npti), sfx_lam        )
491         !
492         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), hfx_thd_1d    (1:npti), hfx_thd     )
493         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), hfx_spr_1d    (1:npti), hfx_spr     )
494         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), hfx_sum_1d    (1:npti), hfx_sum     )
495         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), hfx_bom_1d    (1:npti), hfx_bom     )
496         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), hfx_bog_1d    (1:npti), hfx_bog     )
497         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), hfx_dif_1d    (1:npti), hfx_dif     )
498         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), hfx_opw_1d    (1:npti), hfx_opw     )
499         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), hfx_snw_1d    (1:npti), hfx_snw     )
500         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), hfx_sub_1d    (1:npti), hfx_sub     )
501         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), hfx_res_1d    (1:npti), hfx_res     )
502         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), hfx_err_dif_1d(1:npti), hfx_err_dif )
503         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), qt_oce_ai_1d  (1:npti), qt_oce_ai   )
504         !
505         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), qns_ice_1d    (1:npti), qns_ice    (:,:,kl) )
506         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), qtr_ice_bot_1d(1:npti), qtr_ice_bot(:,:,kl) )
507         ! effective conductivity and 1st layer temperature (ln_cndflx=T)
508         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), cnd_ice_1d(1:npti), cnd_ice(:,:,kl) )
509         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), t1_ice_1d (1:npti), t1_ice (:,:,kl) )
510         ! SIMIP diagnostics         
511         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), t_si_1d       (1:npti), t_si       (:,:,kl) )
512         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), qcn_ice_bot_1d(1:npti), qcn_ice_bot(:,:,kl) )
513         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), qcn_ice_top_1d(1:npti), qcn_ice_top(:,:,kl) )
514         ! extensive variables
515         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), v_i_1d (1:npti), v_i (:,:,kl) )
516         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), v_s_1d (1:npti), v_s (:,:,kl) )
517         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), sv_i_1d(1:npti), sv_i(:,:,kl) )
518         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), v_ip_1d(1:npti), v_ip(:,:,kl) )
519         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), v_il_1d(1:npti), v_il(:,:,kl) )
520         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), oa_i_1d(1:npti), oa_i(:,:,kl) )
521         !
522      END SELECT
523      !
524   END SUBROUTINE ice_thd_1d2d
525
526
527   SUBROUTINE ice_thd_init
528      !!-------------------------------------------------------------------
529      !!                   ***  ROUTINE ice_thd_init ***
530      !!                 
531      !! ** Purpose :   Physical constants and parameters associated with
532      !!                ice thermodynamics
533      !!
534      !! ** Method  :   Read the namthd namelist and check the parameters
535      !!                called at the first timestep (nit000)
536      !!
537      !! ** input   :   Namelist namthd
538      !!-------------------------------------------------------------------
539      INTEGER  ::   ios   ! Local integer output status for namelist read
540      !!
541      NAMELIST/namthd/ ln_icedH, ln_icedA, ln_icedO, ln_icedS, ln_leadhfx
542      !!-------------------------------------------------------------------
543      !
544      REWIND( numnam_ice_ref )              ! Namelist namthd in reference namelist : Ice thermodynamics
545      READ  ( numnam_ice_ref, namthd, IOSTAT = ios, ERR = 901)
546901   IF( ios /= 0 )   CALL ctl_nam ( ios , 'namthd in reference namelist' )
547      REWIND( numnam_ice_cfg )              ! Namelist namthd in configuration namelist : Ice thermodynamics
548      READ  ( numnam_ice_cfg, namthd, IOSTAT = ios, ERR = 902 )
549902   IF( ios >  0 )   CALL ctl_nam ( ios , 'namthd in configuration namelist' )
550      IF(lwm) WRITE( numoni, namthd )
551      !
552      IF(lwp) THEN                          ! control print
553         WRITE(numout,*)
554         WRITE(numout,*) 'ice_thd_init: Ice Thermodynamics'
555         WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~~'
556         WRITE(numout,*) '   Namelist namthd:'
557         WRITE(numout,*) '      activate ice thick change from top/bot (T) or not (F)                ln_icedH   = ', ln_icedH
558         WRITE(numout,*) '      activate lateral melting (T) or not (F)                              ln_icedA   = ', ln_icedA
559         WRITE(numout,*) '      activate ice growth in open-water (T) or not (F)                     ln_icedO   = ', ln_icedO
560         WRITE(numout,*) '      activate gravity drainage and flushing (T) or not (F)                ln_icedS   = ', ln_icedS
561         WRITE(numout,*) '      heat in the leads is used to melt sea-ice before warming the ocean   ln_leadhfx = ', ln_leadhfx
562     ENDIF
563      !
564                       CALL ice_thd_zdf_init   ! set ice heat diffusion parameters
565      IF( ln_icedA )   CALL ice_thd_da_init    ! set ice lateral melting parameters
566      IF( ln_icedO )   CALL ice_thd_do_init    ! set ice growth in open water parameters
567                       CALL ice_thd_sal_init   ! set ice salinity parameters
568                       CALL ice_thd_pnd_init   ! set melt ponds parameters
569      !
570   END SUBROUTINE ice_thd_init
571
572#else
573   !!----------------------------------------------------------------------
574   !!   Default option         Dummy module          NO  SI3 sea-ice model
575   !!----------------------------------------------------------------------
576#endif
577
578   !!======================================================================
579END MODULE icethd
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.