source: NEMO/releases/r4.0/r4.0-HEAD/src/ICE/icedyn_rdgrft.F90 @ 13284

Last change on this file since 13284 was 13284, checked in by smasson, 9 months ago

4.0-HEAD: merge 4.0-HEAD_r12713_clem_dan_fixcpl into 4.0-HEAD

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 52.4 KB
Line 
1MODULE icedyn_rdgrft
2   !!======================================================================
3   !!                       ***  MODULE icedyn_rdgrft ***
4   !!    sea-ice : Mechanical impact on ice thickness distribution     
5   !!======================================================================
6   !! History :       !  2006-02  (M. Vancoppenolle) Original code
7   !!            4.0  !  2018     (many people)      SI3 [aka Sea Ice cube]
8   !!----------------------------------------------------------------------
9#if defined key_si3
10   !!----------------------------------------------------------------------
11   !!   'key_si3'                                       SI3 sea-ice model
12   !!----------------------------------------------------------------------
13   !!   ice_dyn_rdgrft       : ridging/rafting of sea ice
14   !!   ice_dyn_rdgrft_init  : initialization of ridging/rafting of sea ice
15   !!   ice_strength         : ice strength calculation
16   !!----------------------------------------------------------------------
17   USE dom_oce        ! ocean domain
18   USE phycst         ! physical constants (ocean directory)
19   USE sbc_oce , ONLY : sss_m, sst_m   ! surface boundary condition: ocean fields
20   USE ice1D          ! sea-ice: thermodynamics
21   USE ice            ! sea-ice: variables
22   USE icetab         ! sea-ice: 1D <==> 2D transformation
23   USE icevar         ! sea-ice: operations
24   USE icectl         ! sea-ice: control prints
25   !
26   USE in_out_manager ! I/O manager
27   USE iom            ! I/O manager library
28   USE lib_mpp        ! MPP library
29   USE lib_fortran    ! fortran utilities (glob_sum + no signed zero)
30   USE lbclnk         ! lateral boundary conditions (or mpp links)
31   USE timing         ! Timing
32
33   IMPLICIT NONE
34   PRIVATE
35
36   PUBLIC   ice_dyn_rdgrft        ! called by icestp
37   PUBLIC   ice_dyn_rdgrft_init   ! called by icedyn
38   PUBLIC   ice_strength          ! called by icedyn_rhg_evp
39
40   ! Variables shared among ridging subroutines
41   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:)     ::   closing_net     ! net rate at which area is removed    (1/s)
42      !                                                               ! (ridging ice area - area of new ridges) / dt
43   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:)     ::   opning          ! rate of opening due to divergence/shear
44   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:)     ::   closing_gross   ! rate at which area removed, not counting area of new ridges
45   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   apartf          ! participation function; fraction of ridging/closing associated w/ category n
46   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   hrmin           ! minimum ridge thickness
47   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   hrmax           ! maximum ridge thickness
48   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   hraft           ! thickness of rafted ice
49   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   hi_hrdg         ! thickness of ridging ice / mean ridge thickness
50   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   aridge          ! participating ice ridging
51   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   araft           ! participating ice rafting
52   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   ze_i_2d
53   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   ze_s_2d
54   !
55   REAL(wp), PARAMETER ::   hrdg_hi_min = 1.1_wp    ! min ridge thickness multiplier: min(hrdg/hi)
56   REAL(wp), PARAMETER ::   hi_hrft     = 0.5_wp    ! rafting multipliyer: (hi/hraft)
57   !
58   ! ** namelist (namdyn_rdgrft) **
59   LOGICAL  ::   ln_str_H79       ! ice strength parameterization (Hibler79)
60   REAL(wp) ::   rn_pstar         ! determines ice strength, Hibler JPO79
61   REAL(wp) ::   rn_csrdg         ! fraction of shearing energy contributing to ridging           
62   LOGICAL  ::   ln_partf_lin     ! participation function linear (Thorndike et al. (1975))
63   REAL(wp) ::   rn_gstar         !    fractional area of young ice contributing to ridging
64   LOGICAL  ::   ln_partf_exp     ! participation function exponential (Lipscomb et al. (2007))
65   REAL(wp) ::   rn_astar         !    equivalent of G* for an exponential participation function
66   LOGICAL  ::   ln_ridging       ! ridging of ice or not                       
67   REAL(wp) ::   rn_hstar         !    thickness that determines the maximal thickness of ridged ice
68   REAL(wp) ::   rn_porordg       !    initial porosity of ridges (0.3 regular value)
69   REAL(wp) ::   rn_fsnwrdg       !    fractional snow loss to the ocean during ridging
70   REAL(wp) ::   rn_fpndrdg       !    fractional pond loss to the ocean during ridging
71   LOGICAL  ::   ln_rafting       ! rafting of ice or not                       
72   REAL(wp) ::   rn_hraft         !    threshold thickness (m) for rafting / ridging
73   REAL(wp) ::   rn_craft         !    coefficient for smoothness of the hyperbolic tangent in rafting
74   REAL(wp) ::   rn_fsnwrft       !    fractional snow loss to the ocean during rafting
75   REAL(wp) ::   rn_fpndrft       !    fractional pond loss to the ocean during rafting
76   !
77   !!----------------------------------------------------------------------
78   !! NEMO/ICE 4.0 , NEMO Consortium (2018)
79   !! $Id$
80   !! Software governed by the CeCILL licence     (./LICENSE)
81   !!----------------------------------------------------------------------
82CONTAINS
83
84   INTEGER FUNCTION ice_dyn_rdgrft_alloc()
85      !!-------------------------------------------------------------------
86      !!                ***  ROUTINE ice_dyn_rdgrft_alloc ***
87      !!-------------------------------------------------------------------
88      ALLOCATE( closing_net(jpij)  , opning(jpij)      , closing_gross(jpij) ,               &
89         &      apartf(jpij,0:jpl) , hrmin  (jpij,jpl) , hraft(jpij,jpl) , aridge(jpij,jpl), &
90         &      hrmax (jpij,jpl)   , hi_hrdg(jpij,jpl) , araft(jpij,jpl) ,                   &
91         &      ze_i_2d(jpij,nlay_i,jpl), ze_s_2d(jpij,nlay_s,jpl), STAT=ice_dyn_rdgrft_alloc )
92
93      CALL mpp_sum ( 'icedyn_rdgrft', ice_dyn_rdgrft_alloc )
94      IF( ice_dyn_rdgrft_alloc /= 0 )   CALL ctl_stop( 'STOP',  'ice_dyn_rdgrft_alloc: failed to allocate arrays'  )
95      !
96   END FUNCTION ice_dyn_rdgrft_alloc
97
98
99   SUBROUTINE ice_dyn_rdgrft( kt )
100      !!-------------------------------------------------------------------
101      !!                ***  ROUTINE ice_dyn_rdgrft ***
102      !!
103      !! ** Purpose :   computes the mechanical redistribution of ice thickness
104      !!
105      !! ** Method  :   Steps :
106      !!       0) Identify grid cells with ice
107      !!       1) Calculate closing rate, divergence and opening
108      !!       2) Identify grid cells with ridging
109      !!       3) Start ridging iterations
110      !!          - prep = ridged and rafted ice + closing_gross
111      !!          - shift = move ice from one category to another
112      !!
113      !! ** Details
114      !!    step1: The net rate of closing is due to convergence and shear, based on Flato and Hibler (1995).
115      !!           The energy dissipation rate is equal to the net closing rate times the ice strength.
116      !!
117      !!    step3: The gross closing rate is equal to the first two terms (open
118      !!           water closing and thin ice ridging) without the third term
119      !!           (thick, newly ridged ice).
120      !!
121      !! References :   Flato, G. M., and W. D. Hibler III, 1995, JGR, 100, 18,611-18,626.
122      !!                Hibler, W. D. III, 1980, MWR, 108, 1943-1973, 1980.
123      !!                Rothrock, D. A., 1975: JGR, 80, 4514-4519.
124      !!                Thorndike et al., 1975, JGR, 80, 4501-4513.
125      !!                Bitz et al., JGR, 2001
126      !!                Amundrud and Melling, JGR 2005
127      !!                Babko et al., JGR 2002
128      !!
129      !!     This routine is based on CICE code and authors William H. Lipscomb,
130      !!     and Elizabeth C. Hunke, LANL are gratefully acknowledged
131      !!-------------------------------------------------------------------
132      INTEGER, INTENT(in) ::   kt     ! number of iteration
133      !!
134      INTEGER  ::   ji, jj, jk, jl             ! dummy loop index
135      INTEGER  ::   iter, iterate_ridging      ! local integer
136      INTEGER  ::   ipti                       ! local integer
137      REAL(wp) ::   zfac                       ! local scalar
138      INTEGER , DIMENSION(jpij) ::   iptidx        ! compute ridge/raft or not
139      REAL(wp), DIMENSION(jpij) ::   zdivu, zdelt  ! 1D divu_i & delta_i
140      !
141      INTEGER, PARAMETER ::   jp_itermax = 20   
142      !!-------------------------------------------------------------------
143      ! controls
144      IF( ln_timing    )   CALL timing_start('icedyn_rdgrft')                                                             ! timing
145      IF( ln_icediachk )   CALL ice_cons_hsm(0, 'icedyn_rdgrft', rdiag_v, rdiag_s, rdiag_t, rdiag_fv, rdiag_fs, rdiag_ft) ! conservation
146      IF( ln_icediachk )   CALL ice_cons2D  (0, 'icedyn_rdgrft',  diag_v,  diag_s,  diag_t,  diag_fv,  diag_fs,  diag_ft) ! conservation
147
148      IF( kt == nit000 ) THEN
149         IF(lwp) WRITE(numout,*)
150         IF(lwp) WRITE(numout,*)'ice_dyn_rdgrft: ice ridging and rafting'
151         IF(lwp) WRITE(numout,*)'~~~~~~~~~~~~~~'
152      ENDIF     
153
154      !--------------------------------
155      ! 0) Identify grid cells with ice
156      !--------------------------------
157      at_i(:,:) = SUM( a_i, dim=3 )
158      !
159      npti = 0   ;   nptidx(:) = 0
160      ipti = 0   ;   iptidx(:) = 0
161      DO jj = 1, jpj
162         DO ji = 1, jpi
163            IF ( at_i(ji,jj) > epsi10 ) THEN
164               npti           = npti + 1
165               nptidx( npti ) = (jj - 1) * jpi + ji
166            ENDIF
167         END DO
168      END DO
169     
170      !--------------------------------------------------------
171      ! 1) Dynamical inputs (closing rate, divergence, opening)
172      !--------------------------------------------------------
173      IF( npti > 0 ) THEN
174       
175         ! just needed here
176         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), zdelt   (1:npti)      , delta_i )
177         ! needed here and in the iteration loop
178         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), zdivu   (1:npti)      , divu_i) ! zdivu is used as a work array here (no change in divu_i)
179         CALL tab_3d_2d( npti, nptidx(1:npti), a_i_2d  (1:npti,1:jpl), a_i   )
180         CALL tab_3d_2d( npti, nptidx(1:npti), v_i_2d  (1:npti,1:jpl), v_i   )
181         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), ato_i_1d(1:npti)      , ato_i )
182
183         DO ji = 1, npti
184            ! closing_net = rate at which open water area is removed + ice area removed by ridging
185            !                                                        - ice area added in new ridges
186            closing_net(ji) = rn_csrdg * 0.5_wp * ( zdelt(ji) - ABS( zdivu(ji) ) ) - MIN( zdivu(ji), 0._wp )
187            !
188            IF( zdivu(ji) < 0._wp )   closing_net(ji) = MAX( closing_net(ji), -zdivu(ji) )   ! make sure the closing rate is large enough
189            !                                                                                ! to give asum = 1.0 after ridging
190            ! Opening rate (non-negative) that will give asum = 1.0 after ridging.
191            opning(ji) = closing_net(ji) + zdivu(ji)
192         END DO
193         !
194         !------------------------------------
195         ! 2) Identify grid cells with ridging
196         !------------------------------------
197         CALL rdgrft_prep( a_i_2d, v_i_2d, ato_i_1d, closing_net )
198
199         DO ji = 1, npti
200            IF( SUM( apartf(ji,1:jpl) ) > 0._wp .AND. closing_gross(ji) > 0._wp ) THEN
201               ipti = ipti + 1
202               iptidx     (ipti)   = nptidx     (ji)
203               ! adjust to new indices
204               a_i_2d     (ipti,:) = a_i_2d     (ji,:)
205               v_i_2d     (ipti,:) = v_i_2d     (ji,:)
206               ato_i_1d   (ipti)   = ato_i_1d   (ji)
207               closing_net(ipti)   = closing_net(ji)
208               zdivu      (ipti)   = zdivu      (ji)
209               opning     (ipti)   = opning     (ji)
210            ENDIF
211         END DO
212
213      ENDIF
214
215      ! grid cells with ridging
216      nptidx(:) = iptidx(:)
217      npti      = ipti
218
219      !-----------------
220      ! 3) Start ridging
221      !-----------------
222      IF( npti > 0 ) THEN
223         
224         CALL ice_dyn_1d2d( 1 )            ! --- Move to 1D arrays --- !
225
226         iter            = 1
227         iterate_ridging = 1     
228         !                                                        !----------------------!
229         DO WHILE( iterate_ridging > 0 .AND. iter < jp_itermax )  !  ridging iterations  !
230            !                                                     !----------------------!
231            ! Calculate participation function (apartf)
232            !       and transfer      function
233            !       and closing_gross (+correction on opening)
234            CALL rdgrft_prep( a_i_2d, v_i_2d, ato_i_1d, closing_net )
235
236            ! Redistribute area, volume, and energy between categories
237            CALL rdgrft_shift
238
239            ! Do we keep on iterating?
240            !-------------------------
241            ! Check whether a_i + ato_i = 0
242            ! If not, because the closing and opening rates were reduced above, ridge again with new rates
243            iterate_ridging = 0
244            DO ji = 1, npti
245               zfac = 1._wp - ( ato_i_1d(ji) + SUM( a_i_2d(ji,:) ) )
246               IF( ABS( zfac ) < epsi10 ) THEN
247                  closing_net(ji) = 0._wp
248                  opning     (ji) = 0._wp
249                  ato_i_1d   (ji) = MAX( 0._wp, 1._wp - SUM( a_i_2d(ji,:) ) )
250               ELSE
251                  iterate_ridging  = 1
252                  zdivu      (ji) = zfac * r1_rdtice
253                  closing_net(ji) = MAX( 0._wp, -zdivu(ji) )
254                  opning     (ji) = MAX( 0._wp,  zdivu(ji) )
255               ENDIF
256            END DO
257            !
258            iter = iter + 1
259            IF( iter  >  jp_itermax )    CALL ctl_stop( 'STOP',  'icedyn_rdgrft: non-converging ridging scheme'  )
260            !
261         END DO
262
263         CALL ice_dyn_1d2d( 2 )            ! --- Move to 2D arrays --- !
264
265      ENDIF
266   
267      CALL ice_var_agg( 1 ) 
268
269      ! controls
270      IF( ln_ctl       )   CALL ice_prt3D   ('icedyn_rdgrft')                                                             ! prints
271      IF( ln_icectl    )   CALL ice_prt     (kt, iiceprt, jiceprt,-1, ' - ice dyn rdgrft - ')                             ! prints
272      IF( ln_icediachk )   CALL ice_cons_hsm(1, 'icedyn_rdgrft', rdiag_v, rdiag_s, rdiag_t, rdiag_fv, rdiag_fs, rdiag_ft) ! conservation
273      IF( ln_icediachk )   CALL ice_cons2D  (1, 'icedyn_rdgrft',  diag_v,  diag_s,  diag_t,  diag_fv,  diag_fs,  diag_ft) ! conservation
274      IF( ln_timing    )   CALL timing_stop ('icedyn_rdgrft')                                                             ! timing
275      !
276   END SUBROUTINE ice_dyn_rdgrft
277
278
279   SUBROUTINE rdgrft_prep( pa_i, pv_i, pato_i, pclosing_net )
280      !!-------------------------------------------------------------------
281      !!                ***  ROUTINE rdgrft_prep ***
282      !!
283      !! ** Purpose :   preparation for ridging calculations
284      !!
285      !! ** Method  :   Compute the thickness distribution of the ice and open water
286      !!                participating in ridging and of the resulting ridges.
287      !!-------------------------------------------------------------------
288      REAL(wp), DIMENSION(:)  , INTENT(in) ::   pato_i, pclosing_net 
289      REAL(wp), DIMENSION(:,:), INTENT(in) ::   pa_i, pv_i 
290      !!
291      INTEGER  ::   ji, jl                     ! dummy loop indices
292      REAL(wp) ::   z1_gstar, z1_astar, zhmean, zfac   ! local scalar
293      REAL(wp), DIMENSION(jpij)        ::   zasum, z1_asum, zaksum   ! sum of a_i+ato_i and reverse
294      REAL(wp), DIMENSION(jpij,jpl)    ::   zhi                      ! ice thickness
295      REAL(wp), DIMENSION(jpij,-1:jpl) ::   zGsum                    ! zGsum(n) = sum of areas in categories 0 to n
296      !--------------------------------------------------------------------
297
298      z1_gstar = 1._wp / rn_gstar
299      z1_astar = 1._wp / rn_astar
300
301      !                       ! Ice thickness needed for rafting
302      WHERE( pa_i(1:npti,:) > epsi10 )   ;   zhi(1:npti,:) = pv_i(1:npti,:) / pa_i(1:npti,:)
303      ELSEWHERE                          ;   zhi(1:npti,:) = 0._wp
304      END WHERE
305
306      ! 1) Participation function (apartf): a(h) = b(h).g(h)
307      !-----------------------------------------------------------------
308      ! Compute the participation function = total area lost due to ridging/closing
309      ! This is analogous to
310      !   a(h) = b(h)g(h) as defined in Thorndike et al. (1975).
311      !   assuming b(h) = (2/Gstar) * (1 - G(h)/Gstar).
312      !
313      ! apartf = integrating b(h)g(h) between the category boundaries
314      ! apartf is always >= 0 and SUM(apartf(0:jpl))=1
315      !-----------------------------------------------------------------
316      !
317      ! Compute total area of ice plus open water.
318      ! This is in general not equal to one because of divergence during transport
319      zasum(1:npti) = pato_i(1:npti) + SUM( pa_i(1:npti,:), dim=2 )
320      !
321      WHERE( zasum(1:npti) > epsi10 )   ;   z1_asum(1:npti) = 1._wp / zasum(1:npti)
322      ELSEWHERE                         ;   z1_asum(1:npti) = 0._wp
323      END WHERE
324      !
325      ! Compute cumulative thickness distribution function
326      ! Compute the cumulative thickness distribution function zGsum,
327      ! where zGsum(n) is the fractional area in categories 0 to n.
328      ! initial value (in h = 0) = open water area
329      zGsum(1:npti,-1) = 0._wp
330      zGsum(1:npti,0 ) = pato_i(1:npti) * z1_asum(1:npti)
331      DO jl = 1, jpl
332         zGsum(1:npti,jl) = ( pato_i(1:npti) + SUM( pa_i(1:npti,1:jl), dim=2 ) ) * z1_asum(1:npti)  ! sum(1:jl) is ok (and not jpl)
333      END DO
334      !
335      IF( ln_partf_lin ) THEN          !--- Linear formulation (Thorndike et al., 1975)
336         DO jl = 0, jpl   
337            DO ji = 1, npti
338               IF    ( zGsum(ji,jl)   < rn_gstar ) THEN
339                  apartf(ji,jl) = z1_gstar * ( zGsum(ji,jl) - zGsum(ji,jl-1) ) * &
340                     &                       ( 2._wp - ( zGsum(ji,jl-1) + zGsum(ji,jl) ) * z1_gstar )
341               ELSEIF( zGsum(ji,jl-1) < rn_gstar ) THEN
342                  apartf(ji,jl) = z1_gstar * ( rn_gstar     - zGsum(ji,jl-1) ) *  &
343                     &                       ( 2._wp - ( zGsum(ji,jl-1) + rn_gstar        ) * z1_gstar )
344               ELSE
345                  apartf(ji,jl) = 0._wp
346               ENDIF
347            END DO
348         END DO
349         !
350      ELSEIF( ln_partf_exp ) THEN      !--- Exponential, more stable formulation (Lipscomb et al, 2007)
351         !                       
352         zfac = 1._wp / ( 1._wp - EXP(-z1_astar) )
353         DO jl = -1, jpl
354            DO ji = 1, npti
355               zGsum(ji,jl) = EXP( -zGsum(ji,jl) * z1_astar ) * zfac
356            END DO
357         END DO
358         DO jl = 0, jpl
359            DO ji = 1, npti
360               apartf(ji,jl) = zGsum(ji,jl-1) - zGsum(ji,jl)
361            END DO
362         END DO
363         !
364      ENDIF
365
366      !                                !--- Ridging and rafting participation concentrations
367      IF( ln_rafting .AND. ln_ridging ) THEN             !- ridging & rafting
368         DO jl = 1, jpl
369            DO ji = 1, npti
370               aridge(ji,jl) = ( 1._wp + TANH ( rn_craft * ( zhi(ji,jl) - rn_hraft ) ) ) * 0.5_wp * apartf(ji,jl)
371               araft (ji,jl) = apartf(ji,jl) - aridge(ji,jl)
372            END DO
373         END DO
374      ELSEIF( ln_ridging .AND. .NOT. ln_rafting ) THEN   !- ridging alone
375         DO jl = 1, jpl
376            DO ji = 1, npti
377               aridge(ji,jl) = apartf(ji,jl)
378               araft (ji,jl) = 0._wp
379            END DO
380         END DO
381      ELSEIF( ln_rafting .AND. .NOT. ln_ridging ) THEN   !- rafting alone   
382         DO jl = 1, jpl
383            DO ji = 1, npti
384               aridge(ji,jl) = 0._wp
385               araft (ji,jl) = apartf(ji,jl)
386            END DO
387         END DO
388      ELSE                                               !- no ridging & no rafting
389         DO jl = 1, jpl
390            DO ji = 1, npti
391               aridge(ji,jl) = 0._wp
392               araft (ji,jl) = 0._wp         
393            END DO
394         END DO
395      ENDIF
396
397      ! 2) Transfer function
398      !-----------------------------------------------------------------
399      ! Compute max and min ridged ice thickness for each ridging category.
400      ! Assume ridged ice is uniformly distributed between hrmin and hrmax.
401      !
402      ! This parameterization is a modified version of Hibler (1980).
403      ! The mean ridging thickness, zhmean, is proportional to hi^(0.5)
404      !  and for very thick ridging ice must be >= hrdg_hi_min*hi
405      !
406      ! The minimum ridging thickness, hrmin, is equal to 2*hi
407      !  (i.e., rafting) and for very thick ridging ice is
408      !  constrained by hrmin <= (zhmean + hi)/2.
409      !
410      ! The maximum ridging thickness, hrmax, is determined by zhmean and hrmin.
411      !
412      ! These modifications have the effect of reducing the ice strength
413      ! (relative to the Hibler formulation) when very thick ice is ridging.
414      !
415      ! zaksum = net area removed/ total area removed
416      ! where total area removed = area of ice that ridges
417      !         net area removed = total area removed - area of new ridges
418      !-----------------------------------------------------------------
419      zfac = 1._wp / hi_hrft
420      zaksum(1:npti) = apartf(1:npti,0)
421      !
422      DO jl = 1, jpl
423         DO ji = 1, npti
424            IF ( apartf(ji,jl) > 0._wp ) THEN
425               zhmean         = MAX( SQRT( rn_hstar * zhi(ji,jl) ), zhi(ji,jl) * hrdg_hi_min )
426               hrmin  (ji,jl) = MIN( 2._wp * zhi(ji,jl), 0.5_wp * ( zhmean + zhi(ji,jl) ) )
427               hrmax  (ji,jl) = 2._wp * zhmean - hrmin(ji,jl)
428               hraft  (ji,jl) = zhi(ji,jl) * zfac
429               hi_hrdg(ji,jl) = zhi(ji,jl) / MAX( zhmean, epsi20 )
430               !
431               ! Normalization factor : zaksum, ensures mass conservation
432               zaksum(ji) = zaksum(ji) + aridge(ji,jl) * ( 1._wp - hi_hrdg(ji,jl) )    &
433                  &                    + araft (ji,jl) * ( 1._wp - hi_hrft )
434            ELSE
435               hrmin  (ji,jl) = 0._wp 
436               hrmax  (ji,jl) = 0._wp 
437               hraft  (ji,jl) = 0._wp 
438               hi_hrdg(ji,jl) = 1._wp
439            ENDIF
440         END DO
441      END DO
442      !
443      ! 3) closing_gross
444      !-----------------
445      ! Based on the ITD of ridging and ridged ice, convert the net closing rate to a gross closing rate. 
446      ! NOTE: 0 < aksum <= 1
447      WHERE( zaksum(1:npti) > epsi10 )   ;   closing_gross(1:npti) = pclosing_net(1:npti) / zaksum(1:npti)
448      ELSEWHERE                          ;   closing_gross(1:npti) = 0._wp
449      END WHERE
450     
451      ! correction to closing rate if excessive ice removal
452      !----------------------------------------------------
453      ! Reduce the closing rate if more than 100% of any ice category would be removed
454      ! Reduce the opening rate in proportion
455      DO jl = 1, jpl
456         DO ji = 1, npti
457            zfac = apartf(ji,jl) * closing_gross(ji) * rdt_ice
458            IF( zfac > pa_i(ji,jl) .AND. apartf(ji,jl) /= 0._wp ) THEN
459               closing_gross(ji) = pa_i(ji,jl) / apartf(ji,jl) * r1_rdtice
460            ENDIF
461         END DO
462      END DO     
463
464      ! 4) correction to opening if excessive open water removal
465      !---------------------------------------------------------
466      ! Reduce the closing rate if more than 100% of the open water would be removed
467      ! Reduce the opening rate in proportion
468      DO ji = 1, npti 
469         zfac = pato_i(ji) + ( opning(ji) - apartf(ji,0) * closing_gross(ji) ) * rdt_ice
470         IF( zfac < 0._wp ) THEN           ! would lead to negative ato_i
471            opning(ji) = apartf(ji,0) * closing_gross(ji) - pato_i(ji) * r1_rdtice 
472         ELSEIF( zfac > zasum(ji) ) THEN   ! would lead to ato_i > asum
473            opning(ji) = apartf(ji,0) * closing_gross(ji) + ( zasum(ji) - pato_i(ji) ) * r1_rdtice 
474         ENDIF
475      END DO
476      !
477   END SUBROUTINE rdgrft_prep
478
479
480   SUBROUTINE rdgrft_shift
481      !!-------------------------------------------------------------------
482      !!                ***  ROUTINE rdgrft_shift ***
483      !!
484      !! ** Purpose :   shift ridging ice among thickness categories of ice thickness
485      !!
486      !! ** Method  :   Remove area, volume, and energy from each ridging category
487      !!                and add to thicker ice categories.
488      !!-------------------------------------------------------------------
489      !
490      INTEGER  ::   ji, jj, jl, jl1, jl2, jk   ! dummy loop indices
491      REAL(wp) ::   hL, hR, farea              ! left and right limits of integration and new area going to jl2
492      REAL(wp) ::   vsw                        ! vol of water trapped into ridges
493      REAL(wp) ::   afrdg, afrft               ! fraction of category area ridged/rafted
494      REAL(wp)                  ::   airdg1, oirdg1, aprdg1, virdg1, sirdg1
495      REAL(wp)                  ::   airft1, oirft1, aprft1
496      REAL(wp), DIMENSION(jpij) ::   airdg2, oirdg2, aprdg2, virdg2, sirdg2, vsrdg, vprdg, vlrdg  ! area etc of new ridges
497      REAL(wp), DIMENSION(jpij) ::   airft2, oirft2, aprft2, virft , sirft , vsrft, vprft, vlrft  ! area etc of rafted ice
498      !
499      REAL(wp), DIMENSION(jpij) ::   ersw             ! enth of water trapped into ridges
500      REAL(wp), DIMENSION(jpij) ::   zswitch, fvol    ! new ridge volume going to jl2
501      REAL(wp), DIMENSION(jpij) ::   z1_ai            ! 1 / a
502      REAL(wp), DIMENSION(jpij) ::   zvti             ! sum(v_i)
503      !
504      REAL(wp), DIMENSION(jpij,nlay_s) ::   esrft     ! snow energy of rafting ice
505      REAL(wp), DIMENSION(jpij,nlay_i) ::   eirft     ! ice  energy of rafting ice
506      REAL(wp), DIMENSION(jpij,nlay_s) ::   esrdg     ! enth*volume of new ridges     
507      REAL(wp), DIMENSION(jpij,nlay_i) ::   eirdg     ! enth*volume of new ridges
508      !
509      INTEGER , DIMENSION(jpij) ::   itest_rdg, itest_rft   ! test for conservation
510      !!-------------------------------------------------------------------
511      !
512      zvti(1:npti) = SUM( v_i_2d(1:npti,:), dim=2 )   ! total ice volume
513      !
514      ! 1) Change in open water area due to closing and opening
515      !--------------------------------------------------------
516      DO ji = 1, npti
517         ato_i_1d(ji) = MAX( 0._wp, ato_i_1d(ji) + ( opning(ji) - apartf(ji,0) * closing_gross(ji) ) * rdt_ice )
518      END DO
519     
520      ! 2) compute categories in which ice is removed (jl1)
521      !----------------------------------------------------
522      DO jl1 = 1, jpl
523
524         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), s_i_1d(1:npti), s_i(:,:,jl1) )
525
526         DO ji = 1, npti
527
528            IF( apartf(ji,jl1) > 0._wp .AND. closing_gross(ji) > 0._wp ) THEN   ! only if ice is ridging
529
530               IF( a_i_2d(ji,jl1) > epsi10 ) THEN   ;   z1_ai(ji) = 1._wp / a_i_2d(ji,jl1)
531               ELSE                                 ;   z1_ai(ji) = 0._wp
532               ENDIF
533               
534               ! area of ridging / rafting ice (airdg1) and of new ridge (airdg2)
535               airdg1 = aridge(ji,jl1) * closing_gross(ji) * rdt_ice
536               airft1 = araft (ji,jl1) * closing_gross(ji) * rdt_ice
537
538               airdg2(ji) = airdg1 * hi_hrdg(ji,jl1)
539               airft2(ji) = airft1 * hi_hrft
540
541               ! ridging /rafting fractions
542               afrdg = airdg1 * z1_ai(ji)
543               afrft = airft1 * z1_ai(ji)
544
545               ! volume and enthalpy (J/m2, >0) of seawater trapped into ridges
546               IF    ( zvti(ji) <= 10. ) THEN ; vsw = v_i_2d(ji,jl1) * afrdg * rn_porordg                                           ! v <= 10m then porosity = rn_porordg
547               ELSEIF( zvti(ji) >= 20. ) THEN ; vsw = 0._wp                                                                         ! v >= 20m then porosity = 0
548               ELSE                           ; vsw = v_i_2d(ji,jl1) * afrdg * rn_porordg * MAX( 0._wp, 2._wp - 0.1_wp * zvti(ji) ) ! v > 10m and v < 20m then porosity = linear transition to 0
549               ENDIF
550               ersw(ji) = -rhoi * vsw * rcp * sst_1d(ji)   ! clem: if sst>0, then ersw <0 (is that possible?)
551
552               ! volume etc of ridging / rafting ice and new ridges (vi, vs, sm, oi, es, ei)
553               virdg1     = v_i_2d (ji,jl1)   * afrdg
554               virdg2(ji) = v_i_2d (ji,jl1)   * afrdg + vsw
555               vsrdg(ji)  = v_s_2d (ji,jl1)   * afrdg
556               sirdg1     = sv_i_2d(ji,jl1)   * afrdg
557               sirdg2(ji) = sv_i_2d(ji,jl1)   * afrdg + vsw * sss_1d(ji)
558               oirdg1     = oa_i_2d(ji,jl1)   * afrdg
559               oirdg2(ji) = oa_i_2d(ji,jl1)   * afrdg * hi_hrdg(ji,jl1) 
560
561               virft(ji)  = v_i_2d (ji,jl1)   * afrft
562               vsrft(ji)  = v_s_2d (ji,jl1)   * afrft
563               sirft(ji)  = sv_i_2d(ji,jl1)   * afrft 
564               oirft1     = oa_i_2d(ji,jl1)   * afrft 
565               oirft2(ji) = oa_i_2d(ji,jl1)   * afrft * hi_hrft 
566
567               IF ( ln_pnd_LEV ) THEN
568                  aprdg1     = a_ip_2d(ji,jl1) * afrdg
569                  aprdg2(ji) = a_ip_2d(ji,jl1) * afrdg * hi_hrdg(ji,jl1)
570                  vprdg (ji) = v_ip_2d(ji,jl1) * afrdg
571                  aprft1     = a_ip_2d(ji,jl1) * afrft
572                  aprft2(ji) = a_ip_2d(ji,jl1) * afrft * hi_hrft
573                  vprft (ji) = v_ip_2d(ji,jl1) * afrft
574                  IF ( ln_pnd_lids ) THEN
575                     vlrdg (ji) = v_il_2d(ji,jl1) * afrdg
576                     vlrft (ji) = v_il_2d(ji,jl1) * afrft
577                  ENDIF
578               ENDIF
579
580               ! Ice-ocean exchanges associated with ice porosity
581               wfx_dyn_1d(ji) = wfx_dyn_1d(ji) - vsw * rhoi * r1_rdtice   ! increase in ice volume due to seawater frozen in voids
582               sfx_dyn_1d(ji) = sfx_dyn_1d(ji) - vsw * sss_1d(ji) * rhoi * r1_rdtice
583               hfx_dyn_1d(ji) = hfx_dyn_1d(ji) + ersw(ji) * r1_rdtice          ! > 0 [W.m-2]
584
585               ! Put the snow lost by ridging into the ocean
586               !  Note that esrdg > 0; the ocean must cool to melt snow. If the ocean temp = Tf already, new ice must grow.
587               wfx_snw_dyn_1d(ji) = wfx_snw_dyn_1d(ji) + ( rhos * vsrdg(ji) * ( 1._wp - rn_fsnwrdg )   &   ! fresh water source for ocean
588                  &                                      + rhos * vsrft(ji) * ( 1._wp - rn_fsnwrft ) ) * r1_rdtice
589
590               ! virtual salt flux to keep salinity constant
591               IF( nn_icesal /= 2 )  THEN
592                  sirdg2(ji)     = sirdg2(ji)     - vsw * ( sss_1d(ji) - s_i_1d(ji) )       ! ridge salinity = s_i
593                  sfx_bri_1d(ji) = sfx_bri_1d(ji) + sss_1d(ji) * vsw * rhoi * r1_rdtice  &  ! put back sss_m into the ocean
594                     &                            - s_i_1d(ji) * vsw * rhoi * r1_rdtice     ! and get  s_i  from the ocean
595               ENDIF
596
597               ! Remove area, volume of new ridge to each category jl1
598               !------------------------------------------------------
599               a_i_2d (ji,jl1) = a_i_2d (ji,jl1) - airdg1    - airft1
600               v_i_2d (ji,jl1) = v_i_2d (ji,jl1) - virdg1    - virft(ji)
601               v_s_2d (ji,jl1) = v_s_2d (ji,jl1) - vsrdg(ji) - vsrft(ji)
602               sv_i_2d(ji,jl1) = sv_i_2d(ji,jl1) - sirdg1    - sirft(ji)
603               oa_i_2d(ji,jl1) = oa_i_2d(ji,jl1) - oirdg1    - oirft1
604               IF ( ln_pnd_LEV ) THEN
605                  a_ip_2d(ji,jl1) = a_ip_2d(ji,jl1) - aprdg1    - aprft1
606                  v_ip_2d(ji,jl1) = v_ip_2d(ji,jl1) - vprdg(ji) - vprft(ji)
607                  IF ( ln_pnd_lids ) THEN
608                     v_il_2d(ji,jl1) = v_il_2d(ji,jl1) - vlrdg(ji) - vlrft(ji)
609                  ENDIF
610               ENDIF
611            ENDIF
612
613         END DO ! ji
614
615         ! special loop for e_s because of layers jk
616         DO jk = 1, nlay_s
617            DO ji = 1, npti
618               IF( apartf(ji,jl1) > 0._wp .AND. closing_gross(ji) > 0._wp ) THEN
619                  ! Compute ridging /rafting fractions
620                  afrdg = aridge(ji,jl1) * closing_gross(ji) * rdt_ice * z1_ai(ji)
621                  afrft = araft (ji,jl1) * closing_gross(ji) * rdt_ice * z1_ai(ji)
622                  ! Compute ridging /rafting ice and new ridges for es
623                  esrdg(ji,jk) = ze_s_2d (ji,jk,jl1) * afrdg
624                  esrft(ji,jk) = ze_s_2d (ji,jk,jl1) * afrft
625                  ! Put the snow lost by ridging into the ocean
626                  hfx_dyn_1d(ji) = hfx_dyn_1d(ji) + ( - esrdg(ji,jk) * ( 1._wp - rn_fsnwrdg )   &                 ! heat sink for ocean (<0, W.m-2)
627                     &                                - esrft(ji,jk) * ( 1._wp - rn_fsnwrft ) ) * r1_rdtice
628                  !
629                  ! Remove energy of new ridge to each category jl1
630                  !-------------------------------------------------
631                  ze_s_2d(ji,jk,jl1) = ze_s_2d(ji,jk,jl1) * ( 1._wp - afrdg - afrft ) 
632               ENDIF
633            END DO
634         END DO
635                 
636         ! special loop for e_i because of layers jk
637         DO jk = 1, nlay_i
638            DO ji = 1, npti
639               IF( apartf(ji,jl1) > 0._wp .AND. closing_gross(ji) > 0._wp ) THEN
640                  ! Compute ridging /rafting fractions
641                  afrdg = aridge(ji,jl1) * closing_gross(ji) * rdt_ice * z1_ai(ji)
642                  afrft = araft (ji,jl1) * closing_gross(ji) * rdt_ice * z1_ai(ji)
643                  ! Compute ridging ice and new ridges for ei
644                  eirdg(ji,jk) = ze_i_2d (ji,jk,jl1) * afrdg + ersw(ji) * r1_nlay_i
645                  eirft(ji,jk) = ze_i_2d (ji,jk,jl1) * afrft
646                  !
647                  ! Remove energy of new ridge to each category jl1
648                  !-------------------------------------------------
649                  ze_i_2d(ji,jk,jl1) = ze_i_2d(ji,jk,jl1) * ( 1._wp - afrdg - afrft ) 
650               ENDIF
651            END DO
652         END DO
653         
654         ! 3) compute categories in which ice is added (jl2)
655         !--------------------------------------------------
656         itest_rdg(1:npti) = 0
657         itest_rft(1:npti) = 0
658         DO jl2  = 1, jpl 
659            !
660            DO ji = 1, npti
661
662               IF( apartf(ji,jl1) > 0._wp .AND. closing_gross(ji) > 0._wp ) THEN
663
664                  ! Compute the fraction of ridged ice area and volume going to thickness category jl2
665                  IF( hrmin(ji,jl1) <= hi_max(jl2) .AND. hrmax(ji,jl1) > hi_max(jl2-1) ) THEN
666                     hL = MAX( hrmin(ji,jl1), hi_max(jl2-1) )
667                     hR = MIN( hrmax(ji,jl1), hi_max(jl2)   )
668                     farea    = ( hR      - hL      ) / ( hrmax(ji,jl1)                 - hrmin(ji,jl1)                 )
669                     fvol(ji) = ( hR * hR - hL * hL ) / ( hrmax(ji,jl1) * hrmax(ji,jl1) - hrmin(ji,jl1) * hrmin(ji,jl1) )
670                     !
671                     itest_rdg(ji) = 1   ! test for conservation
672                  ELSE
673                     farea    = 0._wp 
674                     fvol(ji) = 0._wp                 
675                  ENDIF
676
677                  ! Compute the fraction of rafted ice area and volume going to thickness category jl2
678                  IF( hraft(ji,jl1) <= hi_max(jl2) .AND. hraft(ji,jl1) >  hi_max(jl2-1) ) THEN
679                     zswitch(ji) = 1._wp
680                     !
681                     itest_rft(ji) = 1   ! test for conservation
682                  ELSE
683                     zswitch(ji) = 0._wp
684                  ENDIF
685                  !
686                  ! Patch to ensure perfect conservation if ice thickness goes mad
687                  ! Sometimes thickness is larger than hi_max(jpl) because of advection scheme (for very small areas)
688                  ! Then ice volume is removed from one category but the ridging/rafting scheme
689                  ! does not know where to move it, leading to a conservation issue. 
690                  IF( itest_rdg(ji) == 0 .AND. jl2 == jpl ) THEN   ;   farea = 1._wp   ;   fvol(ji) = 1._wp   ;   ENDIF
691                  IF( itest_rft(ji) == 0 .AND. jl2 == jpl )      zswitch(ji) = 1._wp
692                  !
693                  ! Add area, volume of new ridge to category jl2
694                  !----------------------------------------------
695                  a_i_2d (ji,jl2) = a_i_2d (ji,jl2) + ( airdg2(ji) * farea    + airft2(ji) * zswitch(ji) )
696                  oa_i_2d(ji,jl2) = oa_i_2d(ji,jl2) + ( oirdg2(ji) * farea    + oirft2(ji) * zswitch(ji) )
697                  v_i_2d (ji,jl2) = v_i_2d (ji,jl2) + ( virdg2(ji) * fvol(ji) + virft (ji) * zswitch(ji) )
698                  sv_i_2d(ji,jl2) = sv_i_2d(ji,jl2) + ( sirdg2(ji) * fvol(ji) + sirft (ji) * zswitch(ji) )
699                  v_s_2d (ji,jl2) = v_s_2d (ji,jl2) + ( vsrdg (ji) * rn_fsnwrdg * fvol(ji)  +  &
700                     &                                  vsrft (ji) * rn_fsnwrft * zswitch(ji) )
701                  IF ( ln_pnd_LEV ) THEN
702                     v_ip_2d (ji,jl2) = v_ip_2d(ji,jl2) + (   vprdg (ji) * rn_fpndrdg * fvol   (ji)   &
703                        &                                   + vprft (ji) * rn_fpndrft * zswitch(ji)   )
704                     a_ip_2d (ji,jl2) = a_ip_2d(ji,jl2) + (   aprdg2(ji) * rn_fpndrdg * farea         & 
705                        &                                   + aprft2(ji) * rn_fpndrft * zswitch(ji)   )
706                     IF ( ln_pnd_lids ) THEN
707                        v_il_2d (ji,jl2) = v_il_2d(ji,jl2) + (   vlrdg(ji) * rn_fpndrdg * fvol   (ji) &
708                           &                                   + vlrft(ji) * rn_fpndrft * zswitch(ji) )
709                     ENDIF
710                  ENDIF
711                 
712               ENDIF
713
714            END DO
715            ! Add snow energy of new ridge to category jl2
716            !---------------------------------------------
717            DO jk = 1, nlay_s
718               DO ji = 1, npti
719                  IF( apartf(ji,jl1) > 0._wp .AND. closing_gross(ji) > 0._wp )   &
720                     &   ze_s_2d(ji,jk,jl2) = ze_s_2d(ji,jk,jl2) + ( esrdg(ji,jk) * rn_fsnwrdg * fvol(ji)  +  &
721                     &                                               esrft(ji,jk) * rn_fsnwrft * zswitch(ji) )
722               END DO
723            END DO
724            ! Add ice energy of new ridge to category jl2
725            !--------------------------------------------
726            DO jk = 1, nlay_i
727               DO ji = 1, npti
728                  IF( apartf(ji,jl1) > 0._wp .AND. closing_gross(ji) > 0._wp )   &
729                     &   ze_i_2d(ji,jk,jl2) = ze_i_2d(ji,jk,jl2) + eirdg(ji,jk) * fvol(ji) + eirft(ji,jk) * zswitch(ji)                 
730               END DO
731            END DO
732            !
733         END DO ! jl2
734         !
735      END DO ! jl1
736      !
737      ! roundoff errors
738      !----------------
739      ! In case ridging/rafting lead to very small negative values (sometimes it happens)
740      CALL ice_var_roundoff( a_i_2d, v_i_2d, v_s_2d, sv_i_2d, oa_i_2d, a_ip_2d, v_ip_2d, v_il_2d, ze_s_2d, ze_i_2d )
741      !
742   END SUBROUTINE rdgrft_shift
743
744
745   SUBROUTINE ice_strength
746      !!----------------------------------------------------------------------
747      !!                ***  ROUTINE ice_strength ***
748      !!
749      !! ** Purpose :   computes ice strength used in dynamics routines of ice thickness
750      !!
751      !! ** Method  :   Compute the strength of the ice pack, defined as the energy (J m-2)
752      !!              dissipated per unit area removed from the ice pack under compression,
753      !!              and assumed proportional to the change in potential energy caused
754      !!              by ridging. Note that only Hibler's formulation is stable and that
755      !!              ice strength has to be smoothed
756      !!----------------------------------------------------------------------
757      INTEGER             ::   ji, jj, jl  ! dummy loop indices
758      INTEGER             ::   ismooth     ! smoothing the resistance to deformation
759      INTEGER             ::   itframe     ! number of time steps for the P smoothing
760      REAL(wp)            ::   zp, z1_3    ! local scalars
761      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj) ::   zworka           ! temporary array used here
762      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj) ::   zstrp1, zstrp2   ! strength at previous time steps
763      !!----------------------------------------------------------------------
764      !                              !--------------------------------------------------!
765      IF( ln_str_H79 ) THEN          ! Ice strength => Hibler (1979) method             !
766      !                              !--------------------------------------------------!
767         strength(:,:) = rn_pstar * SUM( v_i(:,:,:), dim=3 ) * EXP( -rn_crhg * ( 1._wp - SUM( a_i(:,:,:), dim=3 ) ) )
768         ismooth = 1
769         !                           !--------------------------------------------------!
770      ELSE                           ! Zero strength                                    !
771         !                           !--------------------------------------------------!
772         strength(:,:) = 0._wp
773         ismooth = 0
774      ENDIF
775      !                              !--------------------------------------------------!
776      SELECT CASE( ismooth )         ! Smoothing ice strength                           !
777      !                              !--------------------------------------------------!
778      CASE( 1 )               !--- Spatial smoothing
779         DO jj = 2, jpjm1
780            DO ji = 2, jpim1
781               IF ( SUM( a_i(ji,jj,:) ) > 0._wp ) THEN
782                  zworka(ji,jj) = ( 4.0 * strength(ji,jj)              &
783                     &                  + strength(ji-1,jj) * tmask(ji-1,jj,1) + strength(ji+1,jj) * tmask(ji+1,jj,1) & 
784                     &                  + strength(ji,jj-1) * tmask(ji,jj-1,1) + strength(ji,jj+1) * tmask(ji,jj+1,1) &
785                     &            ) / ( 4.0 + tmask(ji-1,jj,1) + tmask(ji+1,jj,1) + tmask(ji,jj-1,1) + tmask(ji,jj+1,1) )
786               ELSE
787                  zworka(ji,jj) = 0._wp
788               ENDIF
789            END DO
790         END DO
791         
792         DO jj = 2, jpjm1
793            DO ji = 2, jpim1
794               strength(ji,jj) = zworka(ji,jj)
795            END DO
796         END DO
797         CALL lbc_lnk( 'icedyn_rdgrft', strength, 'T', 1. )
798         !
799      CASE( 2 )               !--- Temporal smoothing
800         IF ( kt_ice == nit000 ) THEN
801            zstrp1(:,:) = 0._wp
802            zstrp2(:,:) = 0._wp
803         ENDIF
804         !
805         DO jj = 2, jpjm1
806            DO ji = 2, jpim1
807               IF ( SUM( a_i(ji,jj,:) ) > 0._wp ) THEN
808                  itframe = 1 ! number of time steps for the running mean
809                  IF ( zstrp1(ji,jj) > 0._wp ) itframe = itframe + 1
810                  IF ( zstrp2(ji,jj) > 0._wp ) itframe = itframe + 1
811                  zp = ( strength(ji,jj) + zstrp1(ji,jj) + zstrp2(ji,jj) ) / itframe
812                  zstrp2  (ji,jj) = zstrp1  (ji,jj)
813                  zstrp1  (ji,jj) = strength(ji,jj)
814                  strength(ji,jj) = zp
815               ENDIF
816            END DO
817         END DO
818         CALL lbc_lnk( 'icedyn_rdgrft', strength, 'T', 1. )
819         !
820      END SELECT
821      !
822   END SUBROUTINE ice_strength
823
824   
825   SUBROUTINE ice_dyn_1d2d( kn )
826      !!-----------------------------------------------------------------------
827      !!                   ***  ROUTINE ice_dyn_1d2d ***
828      !!                 
829      !! ** Purpose :   move arrays from 1d to 2d and the reverse
830      !!-----------------------------------------------------------------------
831      INTEGER, INTENT(in) ::   kn   ! 1= from 2D to 1D   ;   2= from 1D to 2D
832      !
833      INTEGER ::   jl, jk   ! dummy loop indices
834      !!-----------------------------------------------------------------------
835      !
836      SELECT CASE( kn )
837      !                    !---------------------!
838      CASE( 1 )            !==  from 2D to 1D  ==!
839         !                 !---------------------!
840         ! fields used but not modified
841         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), sss_1d(1:npti), sss_m(:,:) )
842         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), sst_1d(1:npti), sst_m(:,:) )
843         ! the following fields are modified in this routine
844         !!CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), ato_i_1d(1:npti), ato_i(:,:) )
845         !!CALL tab_3d_2d( npti, nptidx(1:npti), a_i_2d(1:npti,1:jpl), a_i(:,:,:) )
846         !!CALL tab_3d_2d( npti, nptidx(1:npti), v_i_2d  (1:npti,1:jpl), v_i  (:,:,:) )
847         CALL tab_3d_2d( npti, nptidx(1:npti), v_s_2d (1:npti,1:jpl), v_s (:,:,:) )
848         CALL tab_3d_2d( npti, nptidx(1:npti), sv_i_2d(1:npti,1:jpl), sv_i(:,:,:) )
849         CALL tab_3d_2d( npti, nptidx(1:npti), oa_i_2d(1:npti,1:jpl), oa_i(:,:,:) )
850         CALL tab_3d_2d( npti, nptidx(1:npti), a_ip_2d(1:npti,1:jpl), a_ip(:,:,:) )
851         CALL tab_3d_2d( npti, nptidx(1:npti), v_ip_2d(1:npti,1:jpl), v_ip(:,:,:) )
852         CALL tab_3d_2d( npti, nptidx(1:npti), v_il_2d(1:npti,1:jpl), v_il(:,:,:) )
853         DO jl = 1, jpl
854            DO jk = 1, nlay_s
855               CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), ze_s_2d(1:npti,jk,jl), e_s(:,:,jk,jl) )
856            END DO
857            DO jk = 1, nlay_i
858               CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), ze_i_2d(1:npti,jk,jl), e_i(:,:,jk,jl) )
859            END DO
860         END DO
861         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), sfx_dyn_1d    (1:npti), sfx_dyn    (:,:) )
862         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), sfx_bri_1d    (1:npti), sfx_bri    (:,:) )
863         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), wfx_dyn_1d    (1:npti), wfx_dyn    (:,:) )
864         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), hfx_dyn_1d    (1:npti), hfx_dyn    (:,:) )
865         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), wfx_snw_dyn_1d(1:npti), wfx_snw_dyn(:,:) )
866         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), wfx_pnd_1d    (1:npti), wfx_pnd    (:,:) )
867         !
868         !                 !---------------------!
869      CASE( 2 )            !==  from 1D to 2D  ==!
870         !                 !---------------------!
871         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), ato_i_1d(1:npti), ato_i(:,:) )
872         CALL tab_2d_3d( npti, nptidx(1:npti), a_i_2d (1:npti,1:jpl), a_i (:,:,:) )
873         CALL tab_2d_3d( npti, nptidx(1:npti), v_i_2d (1:npti,1:jpl), v_i (:,:,:) )
874         CALL tab_2d_3d( npti, nptidx(1:npti), v_s_2d (1:npti,1:jpl), v_s (:,:,:) )
875         CALL tab_2d_3d( npti, nptidx(1:npti), sv_i_2d(1:npti,1:jpl), sv_i(:,:,:) )
876         CALL tab_2d_3d( npti, nptidx(1:npti), oa_i_2d(1:npti,1:jpl), oa_i(:,:,:) )
877         CALL tab_2d_3d( npti, nptidx(1:npti), a_ip_2d(1:npti,1:jpl), a_ip(:,:,:) )
878         CALL tab_2d_3d( npti, nptidx(1:npti), v_ip_2d(1:npti,1:jpl), v_ip(:,:,:) )
879         CALL tab_2d_3d( npti, nptidx(1:npti), v_il_2d(1:npti,1:jpl), v_il(:,:,:) )
880         DO jl = 1, jpl
881            DO jk = 1, nlay_s
882               CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), ze_s_2d(1:npti,jk,jl), e_s(:,:,jk,jl) )
883            END DO
884            DO jk = 1, nlay_i
885               CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), ze_i_2d(1:npti,jk,jl), e_i(:,:,jk,jl) )
886            END DO
887         END DO
888         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), sfx_dyn_1d    (1:npti), sfx_dyn    (:,:) )
889         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), sfx_bri_1d    (1:npti), sfx_bri    (:,:) )
890         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), wfx_dyn_1d    (1:npti), wfx_dyn    (:,:) )
891         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), hfx_dyn_1d    (1:npti), hfx_dyn    (:,:) )
892         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), wfx_snw_dyn_1d(1:npti), wfx_snw_dyn(:,:) )
893         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), wfx_pnd_1d    (1:npti), wfx_pnd    (:,:) )
894         !
895      END SELECT
896      !
897   END SUBROUTINE ice_dyn_1d2d
898   
899
900   SUBROUTINE ice_dyn_rdgrft_init
901      !!-------------------------------------------------------------------
902      !!                  ***  ROUTINE ice_dyn_rdgrft_init ***
903      !!
904      !! ** Purpose :   Physical constants and parameters linked
905      !!                to the mechanical ice redistribution
906      !!
907      !! ** Method  :   Read the namdyn_rdgrft namelist
908      !!                and check the parameters values
909      !!                called at the first timestep (nit000)
910      !!
911      !! ** input   :   Namelist namdyn_rdgrft
912      !!-------------------------------------------------------------------
913      INTEGER :: ios                 ! Local integer output status for namelist read
914      !!
915      NAMELIST/namdyn_rdgrft/ ln_str_H79, rn_pstar, rn_crhg, &
916         &                    rn_csrdg  ,                    &
917         &                    ln_partf_lin, rn_gstar,        &
918         &                    ln_partf_exp, rn_astar,        & 
919         &                    ln_ridging, rn_hstar, rn_porordg, rn_fsnwrdg, rn_fpndrdg,  & 
920         &                    ln_rafting, rn_hraft, rn_craft  , rn_fsnwrft, rn_fpndrft
921      !!-------------------------------------------------------------------
922      !
923      REWIND( numnam_ice_ref )              ! Namelist namicetdme in reference namelist : Ice mechanical ice redistribution
924      READ  ( numnam_ice_ref, namdyn_rdgrft, IOSTAT = ios, ERR = 901)
925901   IF( ios /= 0 )   CALL ctl_nam ( ios , 'namdyn_rdgrft in reference namelist' )
926      REWIND( numnam_ice_cfg )              ! Namelist namdyn_rdgrft in configuration namelist : Ice mechanical ice redistribution
927      READ  ( numnam_ice_cfg, namdyn_rdgrft, IOSTAT = ios, ERR = 902 )
928902   IF( ios >  0 )   CALL ctl_nam ( ios , 'namdyn_rdgrft in configuration namelist' )
929      IF(lwm) WRITE ( numoni, namdyn_rdgrft )
930      !
931      IF (lwp) THEN                          ! control print
932         WRITE(numout,*)
933         WRITE(numout,*) 'ice_dyn_rdgrft_init: ice parameters for ridging/rafting '
934         WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~~~~~~~~'
935         WRITE(numout,*) '   Namelist namdyn_rdgrft:'
936         WRITE(numout,*) '      ice strength parameterization Hibler (1979)              ln_str_H79   = ', ln_str_H79 
937         WRITE(numout,*) '            1st bulk-rheology parameter                        rn_pstar     = ', rn_pstar
938         WRITE(numout,*) '            2nd bulk-rhelogy parameter                         rn_crhg      = ', rn_crhg
939         WRITE(numout,*) '      Fraction of shear energy contributing to ridging         rn_csrdg     = ', rn_csrdg 
940         WRITE(numout,*) '      linear ridging participation function                    ln_partf_lin = ', ln_partf_lin
941         WRITE(numout,*) '            Fraction of ice coverage contributing to ridging   rn_gstar     = ', rn_gstar
942         WRITE(numout,*) '      Exponential ridging participation function               ln_partf_exp = ', ln_partf_exp
943         WRITE(numout,*) '            Equivalent to G* for an exponential function       rn_astar     = ', rn_astar
944         WRITE(numout,*) '      Ridging of ice sheets or not                             ln_ridging   = ', ln_ridging
945         WRITE(numout,*) '            max ridged ice thickness                           rn_hstar     = ', rn_hstar
946         WRITE(numout,*) '            Initial porosity of ridges                         rn_porordg   = ', rn_porordg
947         WRITE(numout,*) '            Fraction of snow volume conserved during ridging   rn_fsnwrdg   = ', rn_fsnwrdg 
948         WRITE(numout,*) '            Fraction of pond volume conserved during ridging   rn_fpndrdg   = ', rn_fpndrdg 
949         WRITE(numout,*) '      Rafting of ice sheets or not                             ln_rafting   = ', ln_rafting
950         WRITE(numout,*) '            Parmeter thickness (threshold between ridge-raft)  rn_hraft     = ', rn_hraft
951         WRITE(numout,*) '            Rafting hyperbolic tangent coefficient             rn_craft     = ', rn_craft 
952         WRITE(numout,*) '            Fraction of snow volume conserved during rafting   rn_fsnwrft   = ', rn_fsnwrft 
953         WRITE(numout,*) '            Fraction of pond volume conserved during rafting   rn_fpndrft   = ', rn_fpndrft 
954      ENDIF
955      !
956      IF ( ( ln_partf_lin .AND. ln_partf_exp ) .OR. ( .NOT.ln_partf_lin .AND. .NOT.ln_partf_exp ) ) THEN
957         CALL ctl_stop( 'ice_dyn_rdgrft_init: choose one and only one participation function (ln_partf_lin or ln_partf_exp)' )
958      ENDIF
959      !
960      IF( .NOT. ln_icethd ) THEN
961         rn_porordg = 0._wp
962         rn_fsnwrdg = 1._wp ; rn_fsnwrft = 1._wp
963         rn_fpndrdg = 1._wp ; rn_fpndrft = 1._wp
964         IF( lwp ) THEN
965            WRITE(numout,*) '      ==> only ice dynamics is activated, thus some parameters must be changed'
966            WRITE(numout,*) '            rn_porordg   = ', rn_porordg
967            WRITE(numout,*) '            rn_fsnwrdg   = ', rn_fsnwrdg 
968            WRITE(numout,*) '            rn_fpndrdg   = ', rn_fpndrdg 
969            WRITE(numout,*) '            rn_fsnwrft   = ', rn_fsnwrft 
970            WRITE(numout,*) '            rn_fpndrft   = ', rn_fpndrft 
971         ENDIF
972      ENDIF
973      !                              ! allocate arrays
974      IF( ice_dyn_rdgrft_alloc() /= 0 )   CALL ctl_stop( 'STOP', 'ice_dyn_rdgrft_init: unable to allocate arrays' )
975      !
976  END SUBROUTINE ice_dyn_rdgrft_init
977
978#else
979   !!----------------------------------------------------------------------
980   !!   Default option         Empty module           NO SI3 sea-ice model
981   !!----------------------------------------------------------------------
982#endif
983
984   !!======================================================================
985END MODULE icedyn_rdgrft
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.