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sbc_ice.F90 in NEMO/branches/UKMO/NEMO_4.0.1_fix_cpl/src/OCE/SBC – NEMO

source: NEMO/branches/UKMO/NEMO_4.0.1_fix_cpl/src/OCE/SBC/sbc_ice.F90 @ 11916

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Line 
1MODULE sbc_ice
2   !!======================================================================
3   !!                 ***  MODULE  sbc_ice  ***
4   !! Surface module - SI3 & CICE: parameters & variables defined in memory
5   !!======================================================================
6   !! History :  3.0   !  2006-08  (G. Madec)        Surface module
7   !!            3.2   !  2009-06  (S. Masson)       merge with ice_oce
8   !!            3.3.1 !  2011-01  (A. R. Porter, STFC Daresbury) dynamical allocation
9   !!            3.4   !  2011-11  (C. Harris)       CICE added as an option
10   !!            4.0   !  2018     (many people)     SI3 compatibility
11   !!----------------------------------------------------------------------
12#if defined key_si3 || defined key_cice
13   !!----------------------------------------------------------------------
14   !!   'key_si3' or 'key_cice' :              SI3 or CICE sea-ice model
15   !!----------------------------------------------------------------------
16   USE par_oce          ! ocean parameters
17   USE sbc_oce          ! surface boundary condition: ocean
18# if defined key_si3
19   USE ice              ! SI3 parameters
20# endif
21# if defined key_cice
22   USE ice_domain_size, only: ncat 
23#endif
24   USE lib_mpp          ! MPP library
25   USE in_out_manager   ! I/O manager
26
27   IMPLICIT NONE
28   PRIVATE
29
30   PUBLIC   sbc_ice_alloc   ! called in sbcmod.F90 or sbcice_cice.F90
31
32# if defined  key_si3
33   LOGICAL         , PUBLIC, PARAMETER ::   lk_si3     = .TRUE.   !: SI3 ice model
34   LOGICAL         , PUBLIC, PARAMETER ::   lk_cice    = .FALSE.  !: no CICE
35# endif
36# if defined  key_cice
37   LOGICAL         , PUBLIC, PARAMETER ::   lk_si3     = .FALSE.  !: no SI3
38   LOGICAL         , PUBLIC, PARAMETER ::   lk_cice    = .TRUE.   !: CICE ice model
39# endif
40
41   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   qns_ice        !: non solar heat flux over ice                  [W/m2]
42   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   qsr_ice        !: solar heat flux over ice                      [W/m2]
43   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   qla_ice        !: latent flux over ice                          [W/m2]
44   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   dqla_ice       !: latent sensibility over ice                 [W/m2/K]
45   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   dqns_ice       !: non solar heat flux over ice (LW+SEN+LA)    [W/m2/K]
46   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   tn_ice         !: ice surface temperature                          [K]
47   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   alb_ice        !: ice albedo                                       [-]
48
49   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   qml_ice        !: heat available for snow / ice surface melting     [W/m2]
50   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   qcn_ice        !: heat conduction flux in the layer below surface   [W/m2]
51   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   qtr_ice_top    !: solar flux transmitted below the ice surface      [W/m2]
52
53   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   utau_ice       !: atmos-ice u-stress. VP: I-pt ; EVP: U,V-pts   [N/m2]
54   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   vtau_ice       !: atmos-ice v-stress. VP: I-pt ; EVP: U,V-pts   [N/m2]
55   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   emp_ice        !: sublimation - precip over sea ice          [kg/m2/s]
56
57   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   topmelt            !: category topmelt
58   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   botmelt            !: category botmelt
59
60#if defined  key_si3
61   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   evap_ice       !: sublimation                              [kg/m2/s]
62   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   devap_ice      !: sublimation sensitivity                [kg/m2/s/K]
63   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   qns_oce        !: non solar heat flux over ocean              [W/m2]
64   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   qsr_oce        !: non solar heat flux over ocean              [W/m2]
65   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   qemp_oce       !: heat flux of precip and evap over ocean     [W/m2]
66   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   qemp_ice       !: heat flux of precip and evap over ice       [W/m2]
67   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   qevap_ice      !: heat flux of evap over ice                  [W/m2]
68   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   qprec_ice      !: enthalpy of precip over ice                 [J/m3]
69   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   emp_oce        !: evap - precip over ocean                 [kg/m2/s]
70   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   wndm_ice       !: wind speed module at T-point                 [m/s]
71   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   sstfrz         !: wind speed module at T-point                 [m/s]
72   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   tsfc_ice       !: sea ice surface skin temperature (on categories)
73#endif
74
75#if defined key_cice
76   !
77   ! for consistency with SI3, these are declared with three dimensions
78   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   qlw_ice            !: incoming long-wave
79   !
80   ! other forcing arrays are two dimensional
81   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   ss_iou             !: x ice-ocean surface stress at NEMO U point
82   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   ss_iov             !: y ice-ocean surface stress at NEMO V point
83   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   qatm_ice           !: specific humidity
84   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   wndi_ice           !: i wind at T point
85   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   wndj_ice           !: j wind at T point
86   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   nfrzmlt            !: NEMO frzmlt
87   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   fr_iu              !: ice fraction at NEMO U point
88   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   fr_iv              !: ice fraction at NEMO V point
89   
90   ! variables used in the coupled interface
91   INTEGER , PUBLIC, PARAMETER ::   jpl = ncat
92   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   u_ice, v_ice          ! jpi, jpj
93   
94   ! already defined in ice.F90 for SI3
95   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::  a_i               ! Sea ice fraction on categories
96   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::  a_i_last_couple   ! Sea ice fraction on categories at the last coupling point
97   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::  h_i, h_s
98
99   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   tatm_ice       !: air temperature [K]
100#endif
101
102   REAL(wp), PUBLIC, SAVE ::   cldf_ice = 0.81    !: cloud fraction over sea ice, summer CLIO value   [-]
103
104   !! arrays relating to embedding ice in the ocean
105   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   snwice_mass        !: mass of snow and ice at current  ice time step   [Kg/m2]
106   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   snwice_mass_b      !: mass of snow and ice at previous ice time step   [Kg/m2]
107   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   snwice_fmass       !: time evolution of mass of snow+ice               [Kg/m2/s]
108
109   !!----------------------------------------------------------------------
110   !! NEMO/OCE 4.0 , NEMO Consortium (2018)
111   !! $Id$
112   !! Software governed by the CeCILL license (see ./LICENSE)
113   !!----------------------------------------------------------------------
114CONTAINS
115
116   INTEGER FUNCTION sbc_ice_alloc()
117      !!----------------------------------------------------------------------
118      !!                     ***  FUNCTION sbc_ice_alloc  ***
119      !!----------------------------------------------------------------------
120      INTEGER :: ierr(4)
121      !!----------------------------------------------------------------------
122      ierr(:) = 0
123
124      ALLOCATE( snwice_mass(jpi,jpj) , snwice_mass_b(jpi,jpj), snwice_fmass(jpi,jpj) , STAT=ierr(1) )
125
126#if defined key_si3
127      ALLOCATE( qns_ice (jpi,jpj,jpl) , qsr_ice  (jpi,jpj,jpl) ,     &
128         &      qla_ice (jpi,jpj,jpl) , dqla_ice (jpi,jpj,jpl) ,     &
129         &      dqns_ice(jpi,jpj,jpl) , tn_ice   (jpi,jpj,jpl) , alb_ice    (jpi,jpj,jpl) ,   &
130         &      qml_ice (jpi,jpj,jpl) , qcn_ice  (jpi,jpj,jpl) , qtr_ice_top(jpi,jpj,jpl) ,   &
131         &      utau_ice(jpi,jpj)     , vtau_ice (jpi,jpj)     , wndm_ice   (jpi,jpj)     ,   &
132         &      evap_ice(jpi,jpj,jpl) , devap_ice(jpi,jpj,jpl) , qprec_ice  (jpi,jpj)     ,   &
133         &      qemp_ice(jpi,jpj)     , qevap_ice(jpi,jpj,jpl) , qemp_oce   (jpi,jpj)     ,   &
134         &      qns_oce (jpi,jpj)     , qsr_oce  (jpi,jpj)     , emp_oce    (jpi,jpj)     ,   &
135         &      emp_ice (jpi,jpj)     , tsfc_ice (jpi,jpj,jpl) , sstfrz     (jpi,jpj)     , STAT= ierr(2) )
136#endif
137
138#if defined key_cice
139      ALLOCATE( qla_ice(jpi,jpj,1)    , qlw_ice(jpi,jpj,1)    , qsr_ice(jpi,jpj,1)    , &
140                wndi_ice(jpi,jpj)     , tatm_ice(jpi,jpj)     , qatm_ice(jpi,jpj)     , &
141                wndj_ice(jpi,jpj)     , nfrzmlt(jpi,jpj)      , ss_iou(jpi,jpj)       , &
142                ss_iov(jpi,jpj)       , fr_iu(jpi,jpj)        , fr_iv(jpi,jpj)        , &
143                a_i(jpi,jpj,ncat)     , topmelt(jpi,jpj,ncat) , botmelt(jpi,jpj,ncat) , &
144                STAT= ierr(2) )
145      IF( ln_cpl )   ALLOCATE( u_ice(jpi,jpj)        , tn_ice (jpi,jpj,1)    , &
146         &                     v_ice(jpi,jpj)        , alb_ice(jpi,jpj,1)    , &
147         &                     emp_ice(jpi,jpj)      , qns_ice(jpi,jpj,1)    , dqns_ice(jpi,jpj,1)   , &
148         &                     STAT= ierr(3) )     
149      IF( ln_cpl )   ALLOCATE( h_i(jpi,jpj,jpl) , h_s(jpi,jpj,jpl) , STAT=ierr(4) )
150#endif
151
152      sbc_ice_alloc = MAXVAL( ierr )
153      CALL mpp_sum ( 'sbc_ice', sbc_ice_alloc )
154      IF( sbc_ice_alloc > 0 )   CALL ctl_warn('sbc_ice_alloc: allocation of arrays failed')
155   END FUNCTION sbc_ice_alloc
156
157#else
158   !!----------------------------------------------------------------------
159   !!   Default option                      NO SI3 or CICE sea-ice model
160   !!----------------------------------------------------------------------
161   USE lib_mpp          ! MPP library
162   USE in_out_manager   ! I/O manager
163
164   IMPLICIT NONE
165   PRIVATE
166
167   PUBLIC   sbc_ice_alloc   !
168
169   LOGICAL         , PUBLIC, PARAMETER ::   lk_si3     = .FALSE.  !: no SI3 ice model
170   LOGICAL         , PUBLIC, PARAMETER ::   lk_cice    = .FALSE.  !: no CICE ice model
171   REAL(wp)        , PUBLIC, PARAMETER ::   cldf_ice = 0.81       !: cloud fraction over sea ice, summer CLIO value   [-]
172   INTEGER         , PUBLIC, PARAMETER ::   jpl = 1 
173   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   u_ice, v_ice                        ! jpi, jpj
174   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   tn_ice, alb_ice, qns_ice, dqns_ice  ! (jpi,jpj,jpl)
175   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   a_i
176   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   emp_ice
177   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   qsr_ice
178   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   h_i, h_s
179   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   topmelt, botmelt
180   !
181   !! arrays related to embedding ice in the ocean.
182   !! These arrays need to be declared even if no ice model is required.
183   !! In the no ice model or traditional levitating ice cases they contain only zeros
184   !! ---------------------
185   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   snwice_mass        !: mass of snow and ice at current  ice time step   [Kg/m2]
186   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   snwice_mass_b      !: mass of snow and ice at previous ice time step   [Kg/m2]
187   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   snwice_fmass       !: time evolution of mass of snow+ice               [Kg/m2/s]
188   !!----------------------------------------------------------------------
189CONTAINS
190
191   INTEGER FUNCTION sbc_ice_alloc()
192      !!----------------------------------------------------------------------
193      !!                     ***  FUNCTION sbc_ice_alloc  ***
194      !!----------------------------------------------------------------------
195      INTEGER :: ierr(1)
196      !!----------------------------------------------------------------------
197      ierr(:) = 0
198      ALLOCATE( snwice_mass(jpi,jpj) , snwice_mass_b(jpi,jpj), snwice_fmass(jpi,jpj) , STAT=ierr(1) )
199      sbc_ice_alloc = MAXVAL( ierr )
200      CALL mpp_sum ( 'sbc_ice', sbc_ice_alloc )
201      IF( sbc_ice_alloc > 0 )   CALL ctl_warn('sbc_ice_alloc: allocation of arrays failed')
202   END FUNCTION sbc_ice_alloc
203#endif
204
205   !!======================================================================
206END MODULE sbc_ice
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.