source: NEMO/trunk/src/ICE/ice.F90 @ 10068

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First part of modifications to have a common default header : fix typos and SVN keywords properties

  • Property svn:keywords set to Id
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Line 
1MODULE ice
2   !!======================================================================
3   !!                        ***  MODULE  ice  ***
4   !!   sea-ice:  ice variables defined in memory
5   !!======================================================================
6   !! History :  3.0  !  2008-03  (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   USE in_out_manager ! I/O manager
14   USE lib_mpp        ! MPP library
15
16   IMPLICIT NONE
17   PRIVATE
18
19   PUBLIC   ice_alloc   ! called by icestp.F90
20
21   !!======================================================================
22   !!                                                                     |
23   !!              I C E   S T A T E   V A R I A B L E S                  |
24   !!                                                                     |
25   !! Introduction :                                                      |
26   !! --------------                                                      |
27   !! Every ice-covered grid cell is characterized by a series of state   |
28   !! variables. To account for unresolved spatial variability in ice     |
29   !! thickness, the ice cover in divided in ice thickness categories.    |
30   !!                                                                     |
31   !! Sea ice state variables depend on the ice thickness category        |
32   !!                                                                     |
33   !! Those variables are divided into two groups                         |
34   !! * Extensive (or global) variables.                                  |
35   !!   These are the variables that are transported by all means         |
36   !! * Intensive (or equivalent) variables.                              |
37   !!   These are the variables that are either physically more           |
38   !!   meaningful and/or used in ice thermodynamics                      |
39   !!                                                                     |
40   !! List of ice state variables :                                       |
41   !! -----------------------------                                       |
42   !!                                                                     |
43   !!-------------|-------------|---------------------------------|-------|
44   !!   name in   |   name in   |              meaning            | units |
45   !! 2D routines | 1D routines |                                 |       |
46   !!-------------|-------------|---------------------------------|-------|
47   !!                                                                     |
48   !! ******************************************************************* |
49   !! ***         Dynamical variables (prognostic)                    *** |
50   !! ******************************************************************* |
51   !!                                                                     |
52   !! u_ice       |      -      |    Comp. U of the ice velocity  | m/s   |
53   !! v_ice       |      -      |    Comp. V of the ice velocity  | m/s   |
54   !!                                                                     |
55   !! ******************************************************************* |
56   !! ***         Category dependent state variables (prognostic)     *** |
57   !! ******************************************************************* |
58   !!                                                                     |
59   !! ** Global variables                                                 |
60   !!-------------|-------------|---------------------------------|-------|
61   !! a_i         | a_i_1d      |    Ice concentration            |       |
62   !! v_i         |      -      |    Ice volume per unit area     | m     |
63   !! v_s         |      -      |    Snow volume per unit area    | m     |
64   !! sv_i        |      -      |    Sea ice salt content         | ppt.m |
65   !! oa_i        !      -      !    Sea ice areal age content    | s     |
66   !! e_i         !      -      !    Ice enthalpy                 | J/m2  |
67   !!      -      ! e_i_1d      !    Ice enthalpy per unit vol.   | J/m3  |
68   !! e_s         !      -      !    Snow enthalpy                | J/m2  |
69   !!      -      ! e_s_1d      !    Snow enthalpy per unit vol.  | J/m3  |
70   !!                                                                     |
71   !!-------------|-------------|---------------------------------|-------|
72   !!                                                                     |
73   !! ** Equivalent variables                                             |
74   !!-------------|-------------|---------------------------------|-------|
75   !!                                                                     |
76   !! h_i         | h_i_1d      |    Ice thickness                | m     |
77   !! h_s         ! h_s_1d      |    Snow depth                   | m     |
78   !! s_i         ! s_i_1d      |    Sea ice bulk salinity        ! ppt   |
79   !! sz_i        ! sz_i_1d     |    Sea ice salinity profile     ! ppt   |
80   !! o_i         !      -      |    Sea ice Age                  ! s     |
81   !! t_i         ! t_i_1d      |    Sea ice temperature          ! K     |
82   !! t_s         ! t_s_1d      |    Snow temperature             ! K     |
83   !! t_su        ! t_su_1d     |    Sea ice surface temperature  ! K     |
84   !!                                                                     |
85   !! notes: the ice model only sees a bulk (i.e., vertically averaged)   |
86   !!        salinity, except in thermodynamic computations, for which    |
87   !!        the salinity profile is computed as a function of bulk       |
88   !!        salinity                                                     |
89   !!                                                                     |
90   !!        the sea ice surface temperature is not associated to any     |
91   !!        heat content. Therefore, it is not a state variable and      |
92   !!        does not have to be advected. Nevertheless, it has to be     |
93   !!        computed to determine whether the ice is melting or not      |
94   !!                                                                     |
95   !! ******************************************************************* |
96   !! ***         Category-summed state variables (diagnostic)        *** |
97   !! ******************************************************************* |
98   !! at_i        | at_i_1d     |    Total ice concentration      |       |
99   !! vt_i        |      -      |    Total ice vol. per unit area | m     |
100   !! vt_s        |      -      |    Total snow vol. per unit ar. | m     |
101   !! sm_i        |      -      |    Mean sea ice salinity        | ppt   |
102   !! tm_i        |      -      |    Mean sea ice temperature     | K     |
103   !! tm_s        |      -      |    Mean snow    temperature     | K     |
104   !! et_i        !      -      !    Total ice enthalpy           | J/m2  |
105   !! et_s        !      -      !    Total snow enthalpy          | J/m2  |
106   !! bv_i        !      -      !    relative brine volume        | ???   |
107   !!=====================================================================
108
109   !!----------------------------------------------------------------------
110   !! * Share Module variables
111   !!----------------------------------------------------------------------
112   !                                     !!** ice-generic parameters namelist (nampar) **
113   INTEGER           , PUBLIC ::   jpl              !: number of ice  categories
114   INTEGER           , PUBLIC ::   nlay_i           !: number of ice  layers
115   INTEGER           , PUBLIC ::   nlay_s           !: number of snow layers
116   INTEGER           , PUBLIC ::   nn_virtual_itd   !: virtual ITD mono-category parameterizations (1-3) or not (0)
117   LOGICAL           , PUBLIC ::   ln_icedyn        !: flag for ice dynamics (T) or not (F)
118   LOGICAL           , PUBLIC ::   ln_icethd        !: flag for ice thermo   (T) or not (F)
119   REAL(wp)          , PUBLIC ::   rn_amax_n        !: maximum ice concentration Northern hemisphere
120   REAL(wp)          , PUBLIC ::   rn_amax_s        !: maximum ice concentration Southern hemisphere
121   CHARACTER(len=256), PUBLIC ::   cn_icerst_in     !: suffix of ice restart name (input)
122   CHARACTER(len=256), PUBLIC ::   cn_icerst_out    !: suffix of ice restart name (output)
123   CHARACTER(len=256), PUBLIC ::   cn_icerst_indir  !: ice restart input directory
124   CHARACTER(len=256), PUBLIC ::   cn_icerst_outdir !: ice restart output directory
125
126   !                                     !!** ice-itd namelist (namitd) **
127   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_himin         !: minimum ice thickness
128   
129   !                                     !!** ice-dynamics namelist (namdyn) **
130   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_ishlat        !: lateral boundary condition for sea-ice
131   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_landfast      !: landfast ice parameterization (T or F)
132   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_gamma         !:    fraction of ocean depth that ice must reach to initiate landfast ice
133   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_icebfr        !:    maximum bottom stress per unit area of contact (landfast ice)
134   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_lfrelax       !:    relaxation time scale (s-1) to reach static friction (landfast ice)
135   !
136   !                                     !!** ice-rheology namelist (namrhg) **
137   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_aEVP          !: using adaptive EVP (T or F)
138   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_creepl        !: creep limit : has to be under 1.0e-9
139   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_ecc           !: eccentricity of the elliptical yield curve
140   INTEGER , PUBLIC ::   nn_nevp          !: number of iterations for subcycling
141   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_relast        !: ratio => telast/rdt_ice (1/3 or 1/9 depending on nb of subcycling nevp)
142   !
143   !                                     !!** ice-surface forcing namelist (namforcing) **
144                                          ! -- icethd_dh -- !
145   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_blow_s        !: coef. for partitioning of snowfall between leads and sea ice
146                                          ! -- icethd -- !
147   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_cio           !: drag coefficient for oceanic stress
148   INTEGER , PUBLIC ::   nn_flxdist       !: Redistribute heat flux over ice categories
149   !                                      !   =-1  Do nothing (needs N(cat) fluxes)
150   !                                      !   = 0  Average N(cat) fluxes then apply the average over the N(cat) ice
151   !                                      !   = 1  Average N(cat) fluxes then redistribute over the N(cat) ice using T-ice and albedo sensitivity
152   !                                      !   = 2  Redistribute a single flux over categories
153   INTEGER , PUBLIC            ::   nice_jules           !: Choice of jules coupling
154   INTEGER , PUBLIC, PARAMETER ::   np_jules_OFF    = 0  !: no Jules coupling (ice thermodynamics forced via qsr and qns)
155   INTEGER , PUBLIC, PARAMETER ::   np_jules_EMULE  = 1  !: emulated Jules coupling via icethd_zdf.F90 (BL99) (1st round compute qcn and qsr_tr, 2nd round use it)
156   INTEGER , PUBLIC, PARAMETER ::   np_jules_ACTIVE = 2  !: active Jules coupling                      (SM0L) (compute qcn and qsr_tr via sbcblk.F90 or sbccpl.F90)
157
158   !                                     !!** ice-vertical diffusion namelist (namthd_zdf) **
159   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_cndi_U64      !: thermal conductivity: Untersteiner (1964)
160   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_cndi_P07      !: thermal conductivity: Pringle et al (2007)
161   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_kappa_i       !: coef. for the extinction of radiation Grenfell et al. (2006) [1/m]
162   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_cnd_s         !: thermal conductivity of the snow [W/m/K]   
163
164   !                                     !!** ice-salinity namelist (namthd_sal) **
165   INTEGER , PUBLIC ::   nn_icesal        !: salinity configuration used in the model
166   !                                      ! 1 - constant salinity in both space and time
167   !                                      ! 2 - prognostic salinity (s(z,t))
168   !                                      ! 3 - salinity profile, constant in time
169   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_icesal        !: bulk salinity (ppt) in case of constant salinity
170   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_simax         !: maximum ice salinity [PSU]
171   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_simin         !: minimum ice salinity [PSU]
172
173   !                                     !!** ice-ponds namelist (namthd_pnd)
174   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_pnd_H12       !: Melt ponds scheme from Holland et al 2012
175   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_pnd_fwb       !: melt ponds store freshwater
176   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_pnd_CST       !: Melt ponds scheme with constant fraction and depth
177   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_apnd          !: prescribed pond fraction (0<rn_apnd<1)
178   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_hpnd          !: prescribed pond depth    (0<rn_hpnd<1)
179   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_pnd_alb       !: melt ponds affect albedo
180
181   !                                     !!** ice-diagnostics namelist (namdia) **
182   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_icediachk     !: flag for ice diag (T) or not (F)
183   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_icediahsb     !: flag for ice diag (T) or not (F)
184   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_icectl        !: flag for sea-ice points output (T) or not (F)
185   INTEGER , PUBLIC ::   iiceprt          !: debug i-point
186   INTEGER , PUBLIC ::   jiceprt          !: debug j-point
187
188   !                                     !!** some other parameters
189   INTEGER , PUBLIC ::   kt_ice           !: iteration number
190   REAL(wp), PUBLIC ::   rdt_ice          !: ice time step
191   REAL(wp), PUBLIC ::   r1_rdtice        !: = 1. / rdt_ice
192   REAL(wp), PUBLIC ::   r1_nlay_i        !: 1 / nlay_i
193   REAL(wp), PUBLIC ::   r1_nlay_s        !: 1 / nlay_s
194   REAL(wp), PUBLIC ::   rswitch          !: switch for the presence of ice (1) or not (0)
195   REAL(wp), PUBLIC ::   rdiag_v, rdiag_s, rdiag_t, rdiag_fv, rdiag_fs, rdiag_ft   !: conservation diagnostics
196   REAL(wp), PUBLIC, PARAMETER ::   epsi06 = 1.e-06_wp  !: small number
197   REAL(wp), PUBLIC, PARAMETER ::   epsi10 = 1.e-10_wp  !: small number
198   REAL(wp), PUBLIC, PARAMETER ::   epsi20 = 1.e-20_wp  !: small number
199
200
201   !                                     !!** define arrays
202   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   u_oce,v_oce !: surface ocean velocity used in ice dynamics
203   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   ht_i_new    !: ice collection thickness accreted in leads
204   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   strength    !: ice strength
205   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   stress1_i, stress2_i, stress12_i   !: 1st, 2nd & diagonal stress tensor element
206   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   delta_i     !: ice rheology elta factor (Flato & Hibler 95) [s-1]
207   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   divu_i      !: Divergence of the velocity field             [s-1]
208   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   shear_i     !: Shear of the velocity field                  [s-1]
209   !
210   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   t_bo        !: Sea-Ice bottom temperature [Kelvin]     
211   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   qlead       !: heat balance of the lead (or of the open ocean)
212   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   qsb_ice_bot !: net downward heat flux from the ice to the ocean
213   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   fhld        !: heat flux from the lead used for bottom melting
214
215   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_snw     !: snow-ocean mass exchange             [kg.m-2.s-1]
216   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_snw_sni !: snow ice growth component of wfx_snw [kg.m-2.s-1]
217   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_snw_sum !: surface melt component of wfx_snw    [kg.m-2.s-1]
218   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_pnd     !: melt pond-ocean mass exchange        [kg.m-2.s-1]
219   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_spr     !: snow precipitation on ice            [kg.m-2.s-1]
220   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_sub     !: sublimation of snow/ice              [kg.m-2.s-1]
221   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_snw_sub !: snow sublimation                     [kg.m-2.s-1]
222   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_ice_sub !: ice sublimation                      [kg.m-2.s-1]
223
224   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_snw_dyn !: dynamical component of wfx_snw       [kg.m-2.s-1]
225
226   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_ice     !: ice-ocean mass exchange                   [kg.m-2.s-1]
227   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_sni     !: snow ice growth component of wfx_ice      [kg.m-2.s-1]
228   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_opw     !: lateral ice growth component of wfx_ice   [kg.m-2.s-1]
229   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_bog     !: bottom ice growth component of wfx_ice    [kg.m-2.s-1]
230   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_dyn     !: dynamical ice growth component of wfx_ice [kg.m-2.s-1]
231   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_bom     !: bottom melt component of wfx_ice          [kg.m-2.s-1]
232   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_sum     !: surface melt component of wfx_ice         [kg.m-2.s-1]
233   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_lam     !: lateral melt component of wfx_ice         [kg.m-2.s-1]
234   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_res     !: residual component of wfx_ice             [kg.m-2.s-1]
235
236   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   afx_tot     !: ice concentration tendency (total)        [s-1]
237
238   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_bog     !: salt flux due to ice growth/melt                      [PSU/m2/s]
239   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_bom     !: salt flux due to ice growth/melt                      [PSU/m2/s]
240   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_lam     !: salt flux due to ice growth/melt                      [PSU/m2/s]
241   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_sum     !: salt flux due to ice growth/melt                      [PSU/m2/s]
242   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_sni     !: salt flux due to ice growth/melt                      [PSU/m2/s]
243   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_opw     !: salt flux due to ice growth/melt                      [PSU/m2/s]
244   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_bri     !: salt flux due to brine rejection                      [PSU/m2/s]
245   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_dyn     !: salt flux due to porous ridged ice formation          [PSU/m2/s]
246   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_res     !: residual salt flux due to correction of ice thickness [PSU/m2/s]
247
248   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_sub     !: salt flux due to ice sublimation
249
250   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_bog     !: total heat flux causing bottom ice growth           [W.m-2]
251   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_bom     !: total heat flux causing bottom ice melt             [W.m-2]
252   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_sum     !: total heat flux causing surface ice melt            [W.m-2]
253   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_opw     !: total heat flux causing open water ice formation    [W.m-2]
254   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_dif     !: total heat flux causing Temp change in the ice      [W.m-2]
255   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_snw     !: heat flux for snow melt                             [W.m-2]
256   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_err_dif !: heat flux remaining due to change in non-solar flux [W.m-2]
257   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_err_rem !: heat flux error after heat remapping                [W.m-2]
258   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   qt_atm_oi   !: heat flux available for thermo transformations      [W.m-2]
259   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   qt_oce_ai   !: heat flux remaining at the end of thermo transformations  [W.m-2]
260   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_err_sub !: mass flux error after sublimation                   [kg.m-2.s-1]
261   
262   ! heat flux associated with ice-atmosphere mass exchange
263   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_sub     !: heat flux for sublimation            [W.m-2]
264   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_spr     !: heat flux of the snow precipitation  [W.m-2]
265
266   ! heat flux associated with ice-ocean mass exchange
267   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_thd     !: ice-ocean heat flux from thermo processes (icethd_dh) [W.m-2]
268   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_dyn     !: ice-ocean heat flux from ridging                      [W.m-2]
269   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_res     !: residual heat flux due to correction of ice thickness [W.m-2]
270
271   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   rn_amax_2d     !: maximum ice concentration 2d array
272   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   qtr_ice_bot    !: transmitted solar radiation under ice
273   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   t1_ice         !: temperature of the first layer (Jules coupling) [K]
274   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   cnd_ice        !: effective conductivity at the top of ice/snow (Jules coupling) [W.m-2.K-1]
275
276   !!----------------------------------------------------------------------
277   !! * Ice global state variables
278   !!----------------------------------------------------------------------
279   !! Variables defined for each ice category
280   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   h_i       !: Ice thickness (m)
281   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   a_i       !: Ice fractional areas (concentration)
282   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   v_i       !: Ice volume per unit area (m)
283   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   v_s       !: Snow volume per unit area(m)
284   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   h_s       !: Snow thickness (m)
285   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   t_su      !: Sea-Ice Surface Temperature (K)
286   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   s_i       !: Sea-Ice Bulk salinity (ppt)
287   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   sv_i      !: Sea-Ice Bulk salinity times volume per area (ppt.m)
288   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   o_i       !: Sea-Ice Age (s)
289   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   oa_i      !: Sea-Ice Age times ice area (s)
290   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   bv_i      !: brine volume
291
292   !! Variables summed over all categories, or associated to all the ice in a single grid cell
293   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   u_ice, v_ice !: components of the ice velocity (m/s)
294   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   vt_i , vt_s  !: ice and snow total volume per unit area (m)
295   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   at_i         !: ice total fractional area (ice concentration)
296   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   ato_i        !: =1-at_i ; total open water fractional area
297   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   et_i , et_s  !: ice and snow total heat content
298   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   tm_i         !: mean ice temperature over all categories
299   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   tm_s         !: mean snw temperature over all categories
300   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   bvm_i        !: brine volume averaged over all categories
301   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sm_i         !: mean sea ice salinity averaged over all categories [PSU]
302   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   tm_su        !: mean surface temperature over all categories
303   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hm_i         !: mean ice  thickness over all categories
304   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hm_s         !: mean snow thickness over all categories
305   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   om_i         !: mean ice age over all categories
306   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   tau_icebfr   !: ice friction with bathy (landfast param activated)
307
308   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:,:) ::   t_s      !: Snow temperatures     [K]
309   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:,:) ::   e_s      !: Snow enthalpy         [J/m2]
310   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:,:) ::   t_i      !: ice temperatures      [K]
311   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:,:) ::   e_i      !: ice enthalpy          [J/m2]
312   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:,:) ::   sz_i     !: ice salinity          [PSU]
313
314   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   a_ip       !: melt pond fraction per grid cell area
315   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   v_ip       !: melt pond volume per grid cell area [m]
316   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   a_ip_frac  !: melt pond volume per ice area
317   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   h_ip       !: melt pond thickness [m]
318
319   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   at_ip      !: total melt pond fraction
320   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   vt_ip      !: total melt pond volume per unit area [m]
321
322   !!----------------------------------------------------------------------
323   !! * Old values of global variables
324   !!----------------------------------------------------------------------
325   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:)   ::   v_s_b, v_i_b, h_s_b, h_i_b    !: snow and ice volumes/thickness
326   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:)   ::   a_i_b, sv_i_b, oa_i_b         !:
327   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:,:) ::   e_s_b                         !: snow heat content
328   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:,:) ::   e_i_b                         !: ice temperatures
329   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)     ::   u_ice_b, v_ice_b              !: ice velocity
330   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)     ::   at_i_b                        !: ice concentration (total)
331           
332   !!----------------------------------------------------------------------
333   !! * Ice thickness distribution variables
334   !!----------------------------------------------------------------------
335   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:) ::   hi_max         !: Boundary of ice thickness categories in thickness space
336   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:) ::   hi_mean        !: Mean ice thickness in catgories
337   !
338   !!----------------------------------------------------------------------
339   !! * Ice diagnostics
340   !!----------------------------------------------------------------------
341   ! thd refers to changes induced by thermodynamics
342   ! trp   ''         ''     ''       advection (transport of ice)
343   !
344   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   diag_trp_vi   !: transport of ice volume
345   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   diag_trp_vs   !: transport of snw volume
346   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   diag_trp_ei   !: transport of ice enthalpy (W/m2)
347   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   diag_trp_es   !: transport of snw enthalpy (W/m2)
348   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   diag_trp_sv   !: transport of salt content
349   !
350   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   diag_heat     !: snw/ice heat content variation   [W/m2]
351   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   diag_sice     !: ice salt content variation   []
352   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   diag_vice     !: ice volume variation   [m/s]
353   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   diag_vsnw     !: snw volume variation   [m/s]
354
355   !
356   !!----------------------------------------------------------------------
357   !! * SIMIP extra diagnostics
358   !!----------------------------------------------------------------------
359   ! Extra sea ice diagnostics to address the data request
360   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   t_si          !: Temperature at Snow-ice interface (K)
361   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   tm_si         !: mean temperature at the snow-ice interface (K)
362   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   qcn_ice_bot   !: Bottom  conduction flux (W/m2)
363   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   qcn_ice_top   !: Surface conduction flux (W/m2)
364
365   !
366   !!----------------------------------------------------------------------
367   !! NEMO/ICE 4.0 , NEMO Consortium (2018)
368   !! $Id$
369   !! Software governed by the CeCILL license (see ./LICENSE)
370   !!----------------------------------------------------------------------
371CONTAINS
372
373   FUNCTION ice_alloc()
374      !!-----------------------------------------------------------------
375      !!               *** Routine ice_alloc ***
376      !!-----------------------------------------------------------------
377      INTEGER :: ice_alloc
378      !
379      INTEGER :: ierr(15), ii
380      !!-----------------------------------------------------------------
381      ierr(:) = 0
382
383      ii = 1
384      ALLOCATE( u_oce    (jpi,jpj) , v_oce    (jpi,jpj) , ht_i_new  (jpi,jpj) , strength(jpi,jpj) ,  &
385         &      stress1_i(jpi,jpj) , stress2_i(jpi,jpj) , stress12_i(jpi,jpj) ,                      &
386         &      delta_i  (jpi,jpj) , divu_i   (jpi,jpj) , shear_i   (jpi,jpj) , STAT=ierr(ii) )
387
388      ii = ii + 1
389      ALLOCATE( t_bo       (jpi,jpj) , wfx_snw_sni(jpi,jpj) ,                                                &
390         &      wfx_snw    (jpi,jpj) , wfx_snw_dyn(jpi,jpj) , wfx_snw_sum(jpi,jpj) , wfx_snw_sub(jpi,jpj) ,  &
391         &      wfx_ice    (jpi,jpj) , wfx_sub    (jpi,jpj) , wfx_ice_sub(jpi,jpj) , wfx_lam    (jpi,jpj) ,  &
392         &      wfx_pnd    (jpi,jpj) ,                                                                       &
393         &      wfx_bog    (jpi,jpj) , wfx_dyn   (jpi,jpj) , wfx_bom(jpi,jpj) , wfx_sum(jpi,jpj) ,           &
394         &      wfx_res    (jpi,jpj) , wfx_sni   (jpi,jpj) , wfx_opw(jpi,jpj) , wfx_spr(jpi,jpj) ,           &
395         &      afx_tot    (jpi,jpj) , rn_amax_2d(jpi,jpj),                                                  &
396         &      qsb_ice_bot(jpi,jpj) , qlead     (jpi,jpj) ,                                                 &
397         &      sfx_res    (jpi,jpj) , sfx_bri   (jpi,jpj) , sfx_dyn(jpi,jpj) , sfx_sub(jpi,jpj) , sfx_lam(jpi,jpj) ,  &
398         &      sfx_bog    (jpi,jpj) , sfx_bom   (jpi,jpj) , sfx_sum(jpi,jpj) , sfx_sni(jpi,jpj) , sfx_opw(jpi,jpj) ,  &
399         &      hfx_res    (jpi,jpj) , hfx_snw   (jpi,jpj) , hfx_sub(jpi,jpj) ,                        & 
400         &      qt_atm_oi  (jpi,jpj) , qt_oce_ai (jpi,jpj) , fhld   (jpi,jpj) ,                        &
401         &      hfx_sum    (jpi,jpj) , hfx_bom   (jpi,jpj) , hfx_bog(jpi,jpj) , hfx_dif(jpi,jpj) ,     &
402         &      hfx_opw    (jpi,jpj) , hfx_thd   (jpi,jpj) , hfx_dyn(jpi,jpj) , hfx_spr(jpi,jpj) ,     &
403         &      hfx_err_dif(jpi,jpj) , hfx_err_rem(jpi,jpj) , wfx_err_sub(jpi,jpj)             ,  STAT=ierr(ii) )
404
405      ! * Ice global state variables
406      ii = ii + 1
407      ALLOCATE( qtr_ice_bot(jpi,jpj,jpl) , cnd_ice(jpi,jpj,jpl) , t1_ice(jpi,jpj,jpl) ,  &
408         &      h_i        (jpi,jpj,jpl) , a_i    (jpi,jpj,jpl) , v_i   (jpi,jpj,jpl) ,  &
409         &      v_s        (jpi,jpj,jpl) , h_s    (jpi,jpj,jpl) , t_su  (jpi,jpj,jpl) ,  &
410         &      s_i        (jpi,jpj,jpl) , sv_i   (jpi,jpj,jpl) , o_i   (jpi,jpj,jpl) ,  &
411         &      oa_i       (jpi,jpj,jpl) , bv_i   (jpi,jpj,jpl) , STAT=ierr(ii) )
412
413      ii = ii + 1
414      ALLOCATE( u_ice(jpi,jpj) , v_ice(jpi,jpj) ,                                   &
415         &      vt_i (jpi,jpj) , vt_s (jpi,jpj) , at_i(jpi,jpj) , ato_i(jpi,jpj) ,  &
416         &      et_i (jpi,jpj) , et_s (jpi,jpj) , tm_i(jpi,jpj) , tm_s (jpi,jpj) ,  &
417         &      sm_i (jpi,jpj) , tm_su(jpi,jpj) , hm_i(jpi,jpj) , hm_s (jpi,jpj) ,  &
418         &      om_i (jpi,jpj) , bvm_i(jpi,jpj) , tau_icebfr(jpi,jpj)            , STAT=ierr(ii) )
419
420      ii = ii + 1
421      ALLOCATE( t_s(jpi,jpj,nlay_s,jpl) , e_s(jpi,jpj,nlay_s,jpl) , STAT=ierr(ii) )
422
423      ii = ii + 1
424      ALLOCATE( t_i(jpi,jpj,nlay_i,jpl) , e_i(jpi,jpj,nlay_i,jpl) , sz_i(jpi,jpj,nlay_i,jpl) , STAT=ierr(ii) )
425
426      ii = ii + 1
427      ALLOCATE( a_ip(jpi,jpj,jpl) , v_ip(jpi,jpj,jpl) , a_ip_frac(jpi,jpj,jpl) , h_ip(jpi,jpj,jpl) , STAT = ierr(ii) )
428
429      ii = ii + 1
430      ALLOCATE( at_ip(jpi,jpj) , vt_ip(jpi,jpj) , STAT = ierr(ii) )
431
432      ! * Old values of global variables
433      ii = ii + 1
434      ALLOCATE( v_s_b (jpi,jpj,jpl) , v_i_b (jpi,jpj,jpl) , h_s_b(jpi,jpj,jpl)        , h_i_b(jpi,jpj,jpl)        ,   &
435         &      a_i_b (jpi,jpj,jpl) , sv_i_b(jpi,jpj,jpl) , e_i_b(jpi,jpj,nlay_i,jpl) , e_s_b(jpi,jpj,nlay_s,jpl) ,   &
436         &      oa_i_b(jpi,jpj,jpl)                                                   , STAT=ierr(ii) )
437
438      ii = ii + 1
439      ALLOCATE( u_ice_b(jpi,jpj) , v_ice_b(jpi,jpj) , at_i_b(jpi,jpj) , STAT=ierr(ii) )
440     
441      ! * Ice thickness distribution variables
442      ii = ii + 1
443      ALLOCATE( hi_max(0:jpl), hi_mean(jpl),  STAT=ierr(ii) )
444
445      ! * Ice diagnostics
446      ii = ii + 1
447      ALLOCATE( diag_trp_vi(jpi,jpj) , diag_trp_vs (jpi,jpj) , diag_trp_ei(jpi,jpj),   & 
448         &      diag_trp_es(jpi,jpj) , diag_trp_sv (jpi,jpj) , diag_heat  (jpi,jpj),   &
449         &      diag_sice  (jpi,jpj) , diag_vice   (jpi,jpj) , diag_vsnw  (jpi,jpj), STAT=ierr(ii) )
450
451      ! * SIMIP diagnostics
452      ii = ii + 1
453      ALLOCATE( t_si(jpi,jpj,jpl) , tm_si(jpi,jpj) , qcn_ice_bot(jpi,jpj,jpl) , qcn_ice_top(jpi,jpj,jpl) , STAT = ierr(ii) )
454
455      ice_alloc = MAXVAL( ierr(:) )
456      IF( ice_alloc /= 0 )   CALL ctl_warn('ice_alloc: failed to allocate arrays.')
457      !
458   END FUNCTION ice_alloc
459
460#else
461   !!----------------------------------------------------------------------
462   !!   Default option         Empty module           NO SI3 sea-ice model
463   !!----------------------------------------------------------------------
464#endif
465
466   !!======================================================================
467END MODULE ice
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.