source: NEMO/trunk/src/ICE/ice.F90 @ 10413

Last change on this file since 10413 was 10413, checked in by clem, 2 years ago

merge dev_r9947_SI3_advection with the trunk. All sette tests passed. There is probably a conservation issue with the new advection scheme that I should solve but the routine icedyn_adv_umx.F90 is going to change anyway in the next couple of weeks. At worst, the old routine can be plugged without harm

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 35.6 KB
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_L16  !: landfast ice parameterizationfrom lemieux2016
132   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_landfast_home !: landfast ice parameterizationfrom home made
133   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_depfra        !:    fraction of ocean depth that ice must reach to initiate landfast ice
134   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_icebfr        !:    maximum bottom stress per unit area of contact (lemieux2016) or per unit volume (home)
135   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_lfrelax       !:    relaxation time scale (s-1) to reach static friction
136   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_tensile       !:    isotropic tensile strength
137   !
138   !                                     !!** ice-ridging/rafting namelist (namdyn_rdgrft) **
139   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_crhg          !: determines changes in ice strength (also used for landfast param)
140   !
141   !                                     !!** ice-rheology namelist (namdyn_rhg) **
142   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_aEVP          !: using adaptive EVP (T or F)
143   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_creepl        !: creep limit : has to be under 1.0e-9
144   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_ecc           !: eccentricity of the elliptical yield curve
145   INTEGER , PUBLIC ::   nn_nevp          !: number of iterations for subcycling
146   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_relast        !: ratio => telast/rdt_ice (1/3 or 1/9 depending on nb of subcycling nevp)
147   !
148   !                                     !!** ice-advection namelist (namdyn_adv) **
149   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_adv_Pra       !: Prather        advection scheme
150   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_adv_UMx       !: Ultimate-Macho advection scheme
151   !
152   !                                     !!** ice-surface forcing namelist (namforcing) **
153                                          ! -- icethd_dh -- !
154   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_blow_s        !: coef. for partitioning of snowfall between leads and sea ice
155                                          ! -- icethd -- !
156   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_cio           !: drag coefficient for oceanic stress
157   INTEGER , PUBLIC ::   nn_flxdist       !: Redistribute heat flux over ice categories
158   !                                      !   =-1  Do nothing (needs N(cat) fluxes)
159   !                                      !   = 0  Average N(cat) fluxes then apply the average over the N(cat) ice
160   !                                      !   = 1  Average N(cat) fluxes then redistribute over the N(cat) ice using T-ice and albedo sensitivity
161   !                                      !   = 2  Redistribute a single flux over categories
162   INTEGER , PUBLIC            ::   nice_jules           !: Choice of jules coupling
163   INTEGER , PUBLIC, PARAMETER ::   np_jules_OFF    = 0  !: no Jules coupling (ice thermodynamics forced via qsr and qns)
164   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)
165   INTEGER , PUBLIC, PARAMETER ::   np_jules_ACTIVE = 2  !: active Jules coupling                      (SM0L) (compute qcn and qsr_tr via sbcblk.F90 or sbccpl.F90)
166
167   !                                     !!** ice-vertical diffusion namelist (namthd_zdf) **
168   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_cndi_U64      !: thermal conductivity: Untersteiner (1964)
169   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_cndi_P07      !: thermal conductivity: Pringle et al (2007)
170   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_kappa_i       !: coef. for the extinction of radiation Grenfell et al. (2006) [1/m]
171   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_cnd_s         !: thermal conductivity of the snow [W/m/K]   
172
173   !                                     !!** ice-salinity namelist (namthd_sal) **
174   INTEGER , PUBLIC ::   nn_icesal        !: salinity configuration used in the model
175   !                                      ! 1 - constant salinity in both space and time
176   !                                      ! 2 - prognostic salinity (s(z,t))
177   !                                      ! 3 - salinity profile, constant in time
178   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_icesal        !: bulk salinity (ppt) in case of constant salinity
179   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_simax         !: maximum ice salinity [PSU]
180   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_simin         !: minimum ice salinity [PSU]
181
182   !                                     !!** ice-ponds namelist (namthd_pnd)
183   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_pnd_H12       !: Melt ponds scheme from Holland et al 2012
184   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_pnd_fwb       !: melt ponds store freshwater
185   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_pnd_CST       !: Melt ponds scheme with constant fraction and depth
186   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_apnd          !: prescribed pond fraction (0<rn_apnd<1)
187   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_hpnd          !: prescribed pond depth    (0<rn_hpnd<1)
188   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_pnd_alb       !: melt ponds affect albedo
189
190   !                                     !!** ice-diagnostics namelist (namdia) **
191   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_icediachk     !: flag for ice diag (T) or not (F)
192   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_icediahsb     !: flag for ice diag (T) or not (F)
193   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_icectl        !: flag for sea-ice points output (T) or not (F)
194   INTEGER , PUBLIC ::   iiceprt          !: debug i-point
195   INTEGER , PUBLIC ::   jiceprt          !: debug j-point
196
197   !                                     !!** some other parameters
198   INTEGER , PUBLIC ::   kt_ice           !: iteration number
199   REAL(wp), PUBLIC ::   rdt_ice          !: ice time step
200   REAL(wp), PUBLIC ::   r1_rdtice        !: = 1. / rdt_ice
201   REAL(wp), PUBLIC ::   r1_nlay_i        !: 1 / nlay_i
202   REAL(wp), PUBLIC ::   r1_nlay_s        !: 1 / nlay_s
203   REAL(wp), PUBLIC ::   rswitch          !: switch for the presence of ice (1) or not (0)
204   REAL(wp), PUBLIC ::   rdiag_v, rdiag_s, rdiag_t, rdiag_fv, rdiag_fs, rdiag_ft   !: conservation diagnostics
205   REAL(wp), PUBLIC, PARAMETER ::   epsi06 = 1.e-06_wp  !: small number
206   REAL(wp), PUBLIC, PARAMETER ::   epsi10 = 1.e-10_wp  !: small number
207   REAL(wp), PUBLIC, PARAMETER ::   epsi20 = 1.e-20_wp  !: small number
208
209
210   !                                     !!** define arrays
211   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   u_oce,v_oce !: surface ocean velocity used in ice dynamics
212   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   ht_i_new    !: ice collection thickness accreted in leads
213   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   strength    !: ice strength
214   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   stress1_i, stress2_i, stress12_i   !: 1st, 2nd & diagonal stress tensor element
215   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   delta_i     !: ice rheology elta factor (Flato & Hibler 95) [s-1]
216   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   divu_i      !: Divergence of the velocity field             [s-1]
217   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   shear_i     !: Shear of the velocity field                  [s-1]
218   !
219   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   t_bo        !: Sea-Ice bottom temperature [Kelvin]     
220   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   qlead       !: heat balance of the lead (or of the open ocean)
221   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   qsb_ice_bot !: net downward heat flux from the ice to the ocean
222   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   fhld        !: heat flux from the lead used for bottom melting
223
224   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_snw     !: snow-ocean mass exchange             [kg.m-2.s-1]
225   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_snw_sni !: snow ice growth component of wfx_snw [kg.m-2.s-1]
226   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_snw_sum !: surface melt component of wfx_snw    [kg.m-2.s-1]
227   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_pnd     !: melt pond-ocean mass exchange        [kg.m-2.s-1]
228   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_spr     !: snow precipitation on ice            [kg.m-2.s-1]
229   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_sub     !: sublimation of snow/ice              [kg.m-2.s-1]
230   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_snw_sub !: snow sublimation                     [kg.m-2.s-1]
231   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_ice_sub !: ice sublimation                      [kg.m-2.s-1]
232
233   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_snw_dyn !: dynamical component of wfx_snw       [kg.m-2.s-1]
234
235   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_ice     !: ice-ocean mass exchange                   [kg.m-2.s-1]
236   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_sni     !: snow ice growth component of wfx_ice      [kg.m-2.s-1]
237   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_opw     !: lateral ice growth component of wfx_ice   [kg.m-2.s-1]
238   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_bog     !: bottom ice growth component of wfx_ice    [kg.m-2.s-1]
239   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_dyn     !: dynamical ice growth component of wfx_ice [kg.m-2.s-1]
240   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_bom     !: bottom melt component of wfx_ice          [kg.m-2.s-1]
241   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_sum     !: surface melt component of wfx_ice         [kg.m-2.s-1]
242   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_lam     !: lateral melt component of wfx_ice         [kg.m-2.s-1]
243   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_res     !: residual component of wfx_ice             [kg.m-2.s-1]
244
245   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   afx_tot     !: ice concentration tendency (total)        [s-1]
246
247   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_bog     !: salt flux due to ice growth/melt                      [PSU/m2/s]
248   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_bom     !: salt flux due to ice growth/melt                      [PSU/m2/s]
249   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_lam     !: salt flux due to ice growth/melt                      [PSU/m2/s]
250   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_sum     !: salt flux due to ice growth/melt                      [PSU/m2/s]
251   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_sni     !: salt flux due to ice growth/melt                      [PSU/m2/s]
252   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_opw     !: salt flux due to ice growth/melt                      [PSU/m2/s]
253   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_bri     !: salt flux due to brine rejection                      [PSU/m2/s]
254   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_dyn     !: salt flux due to porous ridged ice formation          [PSU/m2/s]
255   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_res     !: residual salt flux due to correction of ice thickness [PSU/m2/s]
256
257   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_sub     !: salt flux due to ice sublimation
258
259   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_bog     !: total heat flux causing bottom ice growth           [W.m-2]
260   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_bom     !: total heat flux causing bottom ice melt             [W.m-2]
261   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_sum     !: total heat flux causing surface ice melt            [W.m-2]
262   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_opw     !: total heat flux causing open water ice formation    [W.m-2]
263   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_dif     !: total heat flux causing Temp change in the ice      [W.m-2]
264   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_snw     !: heat flux for snow melt                             [W.m-2]
265   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_err_dif !: heat flux remaining due to change in non-solar flux [W.m-2]
266   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_err_rem !: heat flux error after heat remapping                [W.m-2]
267   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   qt_atm_oi   !: heat flux available for thermo transformations      [W.m-2]
268   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   qt_oce_ai   !: heat flux remaining at the end of thermo transformations  [W.m-2]
269   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_err_sub !: mass flux error after sublimation                   [kg.m-2.s-1]
270   
271   ! heat flux associated with ice-atmosphere mass exchange
272   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_sub     !: heat flux for sublimation            [W.m-2]
273   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_spr     !: heat flux of the snow precipitation  [W.m-2]
274
275   ! heat flux associated with ice-ocean mass exchange
276   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_thd     !: ice-ocean heat flux from thermo processes (icethd_dh) [W.m-2]
277   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_dyn     !: ice-ocean heat flux from ridging                      [W.m-2]
278   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_res     !: residual heat flux due to correction of ice thickness [W.m-2]
279
280   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   rn_amax_2d     !: maximum ice concentration 2d array
281   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   qtr_ice_bot    !: transmitted solar radiation under ice
282   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   t1_ice         !: temperature of the first layer (Jules coupling) [K]
283   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   cnd_ice        !: effective conductivity at the top of ice/snow (Jules coupling) [W.m-2.K-1]
284
285   !!----------------------------------------------------------------------
286   !! * Ice global state variables
287   !!----------------------------------------------------------------------
288   !! Variables defined for each ice category
289   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   h_i       !: Ice thickness (m)
290   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   a_i       !: Ice fractional areas (concentration)
291   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   v_i       !: Ice volume per unit area (m)
292   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   v_s       !: Snow volume per unit area(m)
293   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   h_s       !: Snow thickness (m)
294   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   t_su      !: Sea-Ice Surface Temperature (K)
295   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   s_i       !: Sea-Ice Bulk salinity (ppt)
296   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   sv_i      !: Sea-Ice Bulk salinity times volume per area (ppt.m)
297   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   o_i       !: Sea-Ice Age (s)
298   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   oa_i      !: Sea-Ice Age times ice area (s)
299   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   bv_i      !: brine volume
300
301   !! Variables summed over all categories, or associated to all the ice in a single grid cell
302   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   u_ice, v_ice !: components of the ice velocity (m/s)
303   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   vt_i , vt_s  !: ice and snow total volume per unit area (m)
304   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   at_i         !: ice total fractional area (ice concentration)
305   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   ato_i        !: =1-at_i ; total open water fractional area
306   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   et_i , et_s  !: ice and snow total heat content
307   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   tm_i         !: mean ice temperature over all categories
308   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   tm_s         !: mean snw temperature over all categories
309   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   bvm_i        !: brine volume averaged over all categories
310   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sm_i         !: mean sea ice salinity averaged over all categories [PSU]
311   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   tm_su        !: mean surface temperature over all categories
312   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hm_i         !: mean ice  thickness over all categories
313   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hm_s         !: mean snow thickness over all categories
314   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   om_i         !: mean ice age over all categories
315   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   tau_icebfr   !: ice friction with bathy (landfast param activated)
316
317   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:,:) ::   t_s      !: Snow temperatures     [K]
318   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:,:) ::   e_s      !: Snow enthalpy         [J/m2]
319   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:,:) ::   t_i      !: ice temperatures      [K]
320   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:,:) ::   e_i      !: ice enthalpy          [J/m2]
321   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:,:) ::   sz_i     !: ice salinity          [PSU]
322
323   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   a_ip       !: melt pond fraction per grid cell area
324   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   v_ip       !: melt pond volume per grid cell area [m]
325   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   a_ip_frac  !: melt pond volume per ice area
326   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   h_ip       !: melt pond thickness [m]
327
328   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   at_ip      !: total melt pond fraction
329   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   vt_ip      !: total melt pond volume per unit area [m]
330
331   !!----------------------------------------------------------------------
332   !! * Old values of global variables
333   !!----------------------------------------------------------------------
334   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:)   ::   v_s_b, v_i_b, h_s_b, h_i_b    !: snow and ice volumes/thickness
335   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:)   ::   a_i_b, sv_i_b, oa_i_b         !:
336   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:,:) ::   e_s_b                         !: snow heat content
337   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:,:) ::   e_i_b                         !: ice temperatures
338   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)     ::   u_ice_b, v_ice_b              !: ice velocity
339   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)     ::   at_i_b                        !: ice concentration (total)
340           
341   !!----------------------------------------------------------------------
342   !! * Ice thickness distribution variables
343   !!----------------------------------------------------------------------
344   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:) ::   hi_max         !: Boundary of ice thickness categories in thickness space
345   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:) ::   hi_mean        !: Mean ice thickness in catgories
346   !
347   !!----------------------------------------------------------------------
348   !! * Ice diagnostics
349   !!----------------------------------------------------------------------
350   ! thd refers to changes induced by thermodynamics
351   ! trp   ''         ''     ''       advection (transport of ice)
352   !
353   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   diag_trp_vi   !: transport of ice volume
354   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   diag_trp_vs   !: transport of snw volume
355   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   diag_trp_ei   !: transport of ice enthalpy (W/m2)
356   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   diag_trp_es   !: transport of snw enthalpy (W/m2)
357   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   diag_trp_sv   !: transport of salt content
358   !
359   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   diag_heat     !: snw/ice heat content variation   [W/m2]
360   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   diag_sice     !: ice salt content variation   []
361   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   diag_vice     !: ice volume variation   [m/s]
362   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   diag_vsnw     !: snw volume variation   [m/s]
363
364   !
365   !!----------------------------------------------------------------------
366   !! * SIMIP extra diagnostics
367   !!----------------------------------------------------------------------
368   ! Extra sea ice diagnostics to address the data request
369   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   t_si          !: Temperature at Snow-ice interface (K)
370   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   tm_si         !: mean temperature at the snow-ice interface (K)
371   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   qcn_ice_bot   !: Bottom  conduction flux (W/m2)
372   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   qcn_ice_top   !: Surface conduction flux (W/m2)
373
374   !
375   !!----------------------------------------------------------------------
376   !! NEMO/ICE 4.0 , NEMO Consortium (2018)
377   !! $Id$
378   !! Software governed by the CeCILL license (see ./LICENSE)
379   !!----------------------------------------------------------------------
380CONTAINS
381
382   FUNCTION ice_alloc()
383      !!-----------------------------------------------------------------
384      !!               *** Routine ice_alloc ***
385      !!-----------------------------------------------------------------
386      INTEGER :: ice_alloc
387      !
388      INTEGER :: ierr(15), ii
389      !!-----------------------------------------------------------------
390      ierr(:) = 0
391
392      ii = 1
393      ALLOCATE( u_oce    (jpi,jpj) , v_oce    (jpi,jpj) , ht_i_new  (jpi,jpj) , strength(jpi,jpj) ,  &
394         &      stress1_i(jpi,jpj) , stress2_i(jpi,jpj) , stress12_i(jpi,jpj) ,                      &
395         &      delta_i  (jpi,jpj) , divu_i   (jpi,jpj) , shear_i   (jpi,jpj) , STAT=ierr(ii) )
396
397      ii = ii + 1
398      ALLOCATE( t_bo       (jpi,jpj) , wfx_snw_sni(jpi,jpj) ,                                                &
399         &      wfx_snw    (jpi,jpj) , wfx_snw_dyn(jpi,jpj) , wfx_snw_sum(jpi,jpj) , wfx_snw_sub(jpi,jpj) ,  &
400         &      wfx_ice    (jpi,jpj) , wfx_sub    (jpi,jpj) , wfx_ice_sub(jpi,jpj) , wfx_lam    (jpi,jpj) ,  &
401         &      wfx_pnd    (jpi,jpj) ,                                                                       &
402         &      wfx_bog    (jpi,jpj) , wfx_dyn   (jpi,jpj) , wfx_bom(jpi,jpj) , wfx_sum(jpi,jpj) ,           &
403         &      wfx_res    (jpi,jpj) , wfx_sni   (jpi,jpj) , wfx_opw(jpi,jpj) , wfx_spr(jpi,jpj) ,           &
404         &      afx_tot    (jpi,jpj) , rn_amax_2d(jpi,jpj),                                                  &
405         &      qsb_ice_bot(jpi,jpj) , qlead     (jpi,jpj) ,                                                 &
406         &      sfx_res    (jpi,jpj) , sfx_bri   (jpi,jpj) , sfx_dyn(jpi,jpj) , sfx_sub(jpi,jpj) , sfx_lam(jpi,jpj) ,  &
407         &      sfx_bog    (jpi,jpj) , sfx_bom   (jpi,jpj) , sfx_sum(jpi,jpj) , sfx_sni(jpi,jpj) , sfx_opw(jpi,jpj) ,  &
408         &      hfx_res    (jpi,jpj) , hfx_snw   (jpi,jpj) , hfx_sub(jpi,jpj) ,                        & 
409         &      qt_atm_oi  (jpi,jpj) , qt_oce_ai (jpi,jpj) , fhld   (jpi,jpj) ,                        &
410         &      hfx_sum    (jpi,jpj) , hfx_bom   (jpi,jpj) , hfx_bog(jpi,jpj) , hfx_dif(jpi,jpj) ,     &
411         &      hfx_opw    (jpi,jpj) , hfx_thd   (jpi,jpj) , hfx_dyn(jpi,jpj) , hfx_spr(jpi,jpj) ,     &
412         &      hfx_err_dif(jpi,jpj) , hfx_err_rem(jpi,jpj) , wfx_err_sub(jpi,jpj)             ,  STAT=ierr(ii) )
413
414      ! * Ice global state variables
415      ii = ii + 1
416      ALLOCATE( qtr_ice_bot(jpi,jpj,jpl) , cnd_ice(jpi,jpj,jpl) , t1_ice(jpi,jpj,jpl) ,  &
417         &      h_i        (jpi,jpj,jpl) , a_i    (jpi,jpj,jpl) , v_i   (jpi,jpj,jpl) ,  &
418         &      v_s        (jpi,jpj,jpl) , h_s    (jpi,jpj,jpl) , t_su  (jpi,jpj,jpl) ,  &
419         &      s_i        (jpi,jpj,jpl) , sv_i   (jpi,jpj,jpl) , o_i   (jpi,jpj,jpl) ,  &
420         &      oa_i       (jpi,jpj,jpl) , bv_i   (jpi,jpj,jpl) , STAT=ierr(ii) )
421
422      ii = ii + 1
423      ALLOCATE( u_ice(jpi,jpj) , v_ice(jpi,jpj) ,                                   &
424         &      vt_i (jpi,jpj) , vt_s (jpi,jpj) , at_i(jpi,jpj) , ato_i(jpi,jpj) ,  &
425         &      et_i (jpi,jpj) , et_s (jpi,jpj) , tm_i(jpi,jpj) , tm_s (jpi,jpj) ,  &
426         &      sm_i (jpi,jpj) , tm_su(jpi,jpj) , hm_i(jpi,jpj) , hm_s (jpi,jpj) ,  &
427         &      om_i (jpi,jpj) , bvm_i(jpi,jpj) , tau_icebfr(jpi,jpj)            , STAT=ierr(ii) )
428
429      ii = ii + 1
430      ALLOCATE( t_s(jpi,jpj,nlay_s,jpl) , e_s(jpi,jpj,nlay_s,jpl) , STAT=ierr(ii) )
431
432      ii = ii + 1
433      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) )
434
435      ii = ii + 1
436      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) )
437
438      ii = ii + 1
439      ALLOCATE( at_ip(jpi,jpj) , vt_ip(jpi,jpj) , STAT = ierr(ii) )
440
441      ! * Old values of global variables
442      ii = ii + 1
443      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)        ,   &
444         &      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) ,   &
445         &      oa_i_b(jpi,jpj,jpl)                                                   , STAT=ierr(ii) )
446
447      ii = ii + 1
448      ALLOCATE( u_ice_b(jpi,jpj) , v_ice_b(jpi,jpj) , at_i_b(jpi,jpj) , STAT=ierr(ii) )
449     
450      ! * Ice thickness distribution variables
451      ii = ii + 1
452      ALLOCATE( hi_max(0:jpl), hi_mean(jpl),  STAT=ierr(ii) )
453
454      ! * Ice diagnostics
455      ii = ii + 1
456      ALLOCATE( diag_trp_vi(jpi,jpj) , diag_trp_vs (jpi,jpj) , diag_trp_ei(jpi,jpj),   & 
457         &      diag_trp_es(jpi,jpj) , diag_trp_sv (jpi,jpj) , diag_heat  (jpi,jpj),   &
458         &      diag_sice  (jpi,jpj) , diag_vice   (jpi,jpj) , diag_vsnw  (jpi,jpj), STAT=ierr(ii) )
459
460      ! * SIMIP diagnostics
461      ii = ii + 1
462      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) )
463
464      ice_alloc = MAXVAL( ierr(:) )
465      IF( ice_alloc /= 0 )   CALL ctl_warn('ice_alloc: failed to allocate arrays.')
466      !
467   END FUNCTION ice_alloc
468
469#else
470   !!----------------------------------------------------------------------
471   !!   Default option         Empty module           NO SI3 sea-ice model
472   !!----------------------------------------------------------------------
473#endif
474
475   !!======================================================================
476END MODULE ice
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.