New URL for NEMO forge!   http://forge.nemo-ocean.eu

Since March 2022 along with NEMO 4.2 release, the code development moved to a self-hosted GitLab.
This present forge is now archived and remained online for history.
icb_oce.F90 in branches/2012/dev_r3337_NOCS10_ICB/NEMOGCM/NEMO/OPA_SRC/ICB – NEMO

source: branches/2012/dev_r3337_NOCS10_ICB/NEMOGCM/NEMO/OPA_SRC/ICB/icb_oce.F90 @ 3381

Last change on this file since 3381 was 3381, checked in by sga, 12 years ago

NEMO branch dev_r3337_NOCS10_ICB: Changes to allow branch to compile with key_agrif. Not yet complete.

Along the way replace unnecessary POINTER declarations

File size: 14.3 KB
Line 
1MODULE icb_oce
2
3   !!======================================================================
4   !!                       ***  MODULE  icb_oce  ***
5   !! Icebergs:  declare variables for iceberg tracking
6   !!======================================================================
7   !! History :  3.3  !  2010-01  (T. Martin & A. Adcroft)  Original code
8   !!             -   !  2011-03  (G. Madec)  Part conversion to NEMO form
9   !!             -   !                       Removal of mapping from another grid
10   !!             -   !  2011-04  (S. Alderson) Extensive rewrite ; Split into separate modules
11   !!----------------------------------------------------------------------
12   !!
13   !! Track Icebergs as Lagrangian objects within the model domain
14   !! Interaction with the other model variables through 'icebergs_gridded'
15   !!
16   !! A single iceberg is held as an instance of type 'iceberg'
17   !! This type defines a linked list, so each instance contains a pointer
18   !! to the previous and next icebergs in the list
19   !!
20   !! Type 'icebergs' is a convenience container for all relevant arrays
21   !! It contains one pointer to an 'iceberg' instance representing all icebergs in the processor
22   !!
23   !! Each iceberg has a position represented as a real cartesian coordinate which is
24   !! fractional grid cell, centred on T-points; so an iceberg position of (1.0,1.0) lies
25   !! exactly on the first T-point and the T-cell spans 0.5 to 1.5 in each direction
26   !!
27   !! Each iceberg is assigned a unique id even in MPI
28   !! This consists of an array of integers: the first element is used to label, the second
29   !! and subsequent elements are used to count the number of times the first element wraps
30   !! around all possible values within the valid size for this datatype.
31   !! Labelling is done by starting the first label in each processor (even when only one)
32   !! as narea, and then incrementing by jpnij (i.e. the total number of processors.
33   !! This means that the source processor for each iceberg can be identified by arithmetic
34   !! modulo jpnij.
35   !!
36   !!----------------------------------------------------------------------
37   USE par_oce   ! ocean parameters
38   USE lib_mpp   ! MPP library
39   USE fldread   ! read input fields (FLD type)
40
41   IMPLICIT NONE
42   PUBLIC
43
44   PUBLIC   icb_alloc   ! routine called by icb_init in icbini.F90 module
45
46   INTEGER, PUBLIC, PARAMETER ::   nclasses = 10   !: Number of ice bergs classes
47   INTEGER, PUBLIC, PARAMETER ::   nkounts  =  3   !: Number of integers combined for unique naming
48
49   TYPE, PUBLIC ::   icebergs_gridded   !: various icebergs properties on model grid
50      REAL(wp), DIMENSION(:,:)  , ALLOCATABLE ::   calving         ! Calving mass rate  (into stored ice)         [kg/s]
51      REAL(wp), DIMENSION(:,:)  , ALLOCATABLE ::   calving_hflx    ! Calving heat flux [heat content of calving]  [W/m2]
52      REAL(wp), DIMENSION(:,:)  , ALLOCATABLE ::   floating_melt   ! Net melting rate to icebergs + bits      [kg/s/m^2]
53      INTEGER , DIMENSION(:,:)  , ALLOCATABLE ::   maxclass        ! maximum class number at calving source point
54      REAL(wp), DIMENSION(:,:)  , ALLOCATABLE ::   tmp             ! Temporary work space
55      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::   stored_ice      ! Accumulated ice mass flux at calving locations [kg]
56      REAL(wp), DIMENSION(:,:)  , ALLOCATABLE ::   stored_heat     ! Heat content of stored ice                      [J]
57   END TYPE icebergs_gridded
58
59   TYPE, PUBLIC ::   point              !: properties of an individual iceberg (position, mass, size, etc...)
60      INTEGER  ::   year
61      REAL(wp) ::   xi , yj                                              ! iceberg coordinates in the (i,j) referential (global)
62      REAL(wp) ::   e1 , e2                                              ! horizontal scale factors at the iceberg position
63      REAL(wp) ::   lon, lat, day                                        ! geographic position
64      REAL(wp) ::   mass, thickness, width, length, uvel, vvel           ! iceberg physical properties
65      REAL(wp) ::   uo, vo, ui, vi, ua, va, ssh_x, ssh_y, sst, cn, hi    ! properties of iceberg environment
66      REAL(wp) ::   mass_of_bits, heat_density
67   END TYPE point
68
69   TYPE, PUBLIC ::   iceberg            !: linked list defining all the icebergs present in the model domain
70      TYPE(iceberg), POINTER      ::   prev=>NULL(), next=>NULL()   ! pointers to previous and next unique icebergs in linked list
71      INTEGER, DIMENSION(nkounts) ::   number                       ! variables which do not change for this iceberg
72      REAL(wp)                    ::   mass_scaling                 !    -        -            -                - 
73      TYPE(point), POINTER        ::   current_point => NULL()      ! variables which change with time are held in a separate type
74   END TYPE iceberg
75
76
77   TYPE(icebergs_gridded), POINTER ::   berg_grid                 !: master instance of gridded iceberg type
78   TYPE(iceberg)         , POINTER ::   first_berg => NULL()      !: master instance of linked list iceberg type
79
80   !                                                             !!! parameters controlling iceberg characteristics and modelling
81   REAL(wp)                            ::   berg_dt                   !: Time-step between iceberg CALLs (should make adaptive?)
82   INTEGER                             ::   current_year              !:
83   REAL(wp)                            ::   current_yearday           !: 1.00-365.99
84   REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::   first_width, first_length !:
85   LOGICAL                             ::   l_restarted_bergs=.FALSE.  ! Indicate whether we read state from a restart or not
86   !                                                               ! arbitrary numbers for diawri entry
87   REAL(wp), DIMENSION(nclasses), PUBLIC ::   class_num=(/ 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 /)
88
89   ! Extra arrays with bigger halo, needed when interpolating forcing onto iceberg position
90   ! particularly for MPP when iceberg can lie inside T grid but outside U, V, or f grid
91   REAL(wp), PUBLIC, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::   uo_e, vo_e
92   REAL(wp), PUBLIC, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::   ff_e
93   REAL(wp), PUBLIC, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::   ua_e, va_e
94#if defined key_lim2 || defined key_lim3
95   REAL(wp), PUBLIC, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::   ui_e, vi_e
96   REAL(wp), PUBLIC, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::   ssh_e
97#endif
98
99   !!gm almost all those PARAM ARE defined in NEMO
100   REAL(wp), PUBLIC, PARAMETER :: pp_rho_ice      = 916.7_wp   !: Density of fresh ice   @ 0oC [kg/m^3]
101   REAL(wp), PUBLIC, PARAMETER :: pp_rho_water    = 999.8_wp   !: Density of fresh water @ 0oC [kg/m^3]
102   REAL(wp), PUBLIC, PARAMETER :: pp_rho_air      = 1.1_wp     !: Density of air         @ 0oC [kg/m^3]
103   REAL(wp), PUBLIC, PARAMETER :: pp_rho_seawater = 1025._wp   !: Approx. density of surface sea water @ 0oC [kg/m^3]
104   !!gm end
105   REAL(wp), PUBLIC, PARAMETER :: pp_Cd_av = 1.3_wp      !: (Vertical) Drag coefficient between bergs and atmos
106   REAL(wp), PUBLIC, PARAMETER :: pp_Cd_ah = 0.0055_wp   !: (lateral ) Drag coefficient between bergs and atmos
107   REAL(wp), PUBLIC, PARAMETER :: pp_Cd_wv = 0.9_wp      !: (Vertical) Drag coefficient between bergs and ocean
108   REAL(wp), PUBLIC, PARAMETER :: pp_Cd_wh = 0.0012_wp   !: (lateral ) Drag coefficient between bergs and ocean
109   REAL(wp), PUBLIC, PARAMETER :: pp_Cd_iv = 0.9_wp      !: (Vertical) Drag coefficient between bergs and sea-ice
110!TOM> no horizontal drag for sea ice! real, PARAMETER :: pp_Cd_ih=0.0012 ! (lateral) Drag coeff. between bergs and sea-ice
111
112   !                                                         !!* namberg namelist parameters (and defaults) **
113   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_bergdia               = .true.    !: Calculate budgets
114   INTEGER , PUBLIC ::   nn_verbose_level         = 0         !: Turn on debugging when level > 0
115   INTEGER , PUBLIC ::   nn_test_icebergs         = 0         !: Create icebergs in absence of a restart file from the supplied class nb
116   REAL(wp), PUBLIC, DIMENSION(4) ::   rn_test_box = (/ 0._wp, 1._wp, 0._wp, 1._wp /)   !: lon1,lon2,lat1,lat2 box to create them in
117   INTEGER , PUBLIC ::   nn_sample_rate           = 0         !: Timesteps between sampling of position for trajectory storage
118   INTEGER , PUBLIC ::   nn_verbose_write         = 15        !: timesteps between verbose messages
119   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_rho_bergs             = 850._wp   !: Density of icebergs
120   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_LoW_ratio             = 1.5_wp    !: Initial ratio L/W for newly calved icebergs
121   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_bits_erosion_fraction = 0.        !: Fraction of erosion melt flux to divert to bergy bits
122   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_sicn_shift            = 0._wp     !: Shift of sea-ice concentration in erosion flux modulation (0<sicn_shift<1)
123   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_operator_splitting    = .true.    !: Use first order operator splitting for thermodynamics
124   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_passive_mode          = .false.   !: iceberg - ocean decoupling
125   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_time_average_weight   = .false.   !: Time average the weight on the ocean    !!gm I don't understand that !
126   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_speed_limit           = 0._wp     !: CFL speed limit for a berg
127   !
128   !                                     ! Mass thresholds between iceberg classes [kg]
129   REAL(wp), DIMENSION(nclasses), PUBLIC ::   rn_initial_mass      = (/8.8e07, 4.1e08, 3.3e09, 1.8e10, 3.8e10,   &
130      &                                                                7.5e10, 1.2e11, 2.2e11, 3.9e11, 7.4e11/)
131   !                                     ! Fraction of calving to apply to this class [non-dim]
132   REAL(wp), DIMENSION(nclasses), PUBLIC ::   rn_distribution      = (/0.25  , 0.12  , 0.15  , 0.18  , 0.12  ,   &
133      &                                                                0.07  , 0.03  , 0.03  , 0.03  , 0.02  /)
134   !                                     ! Ratio between effective and real iceberg mass (non-dim)
135   REAL(wp), DIMENSION(nclasses), PUBLIC ::   rn_mass_scaling      = (/2000. ,  200. ,   50. ,   20. ,   10. ,   &
136      &                                                                   5. ,    2. ,    1. ,    1. ,    1. /)
137   !                                     ! Total thickness of newly calved bergs [m]
138   REAL(wp), DIMENSION(nclasses), PUBLIC ::   rn_initial_thickness = (/  40. ,   67. ,  133. ,  175. ,  250. ,   &
139      &                                                                 250. ,  250. ,  250. ,  250. ,  250./)
140
141   ! Single instance of an icebergs type initialised in icebergs_init and updated in icebergs_run
142   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)     ::   src_calving, src_calving_hflx    !: accumulate input ice
143   INTEGER , PUBLIC             , SAVE                     ::   numicb                           !: iceberg IO
144   INTEGER , PUBLIC             , SAVE, DIMENSION(nkounts) ::   num_bergs                        !: iceberg counter
145   INTEGER , PUBLIC             , SAVE                     ::   nicbdi, nicbei, nicbdj, nicbej   !: processor bounds
146   REAL(wp), PUBLIC             , SAVE                     ::   ricb_left, ricb_right            !: cyclical bounds
147   INTEGER , PUBLIC             , SAVE                     ::   nicbpack                         !: packing integer
148   INTEGER , PUBLIC             , SAVE                     ::   nktberg, nknberg                 !: helpers
149   INTEGER , PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:)       ::   nicbfldpts                       !: nfold packed points
150   INTEGER , PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:)       ::   nicbflddest                      !: nfold destination proc
151   INTEGER , PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:)       ::   nicbfldproc                      !: nfold destination proc
152
153   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:)   :: griddata                           !: work array for icbrst
154
155   TYPE(FLD), PUBLIC, ALLOCATABLE     , DIMENSION(:)       ::   sf_icb   !: structure: file information, fields read
156
157   !!----------------------------------------------------------------------
158   !! NEMO/OPA 3.3 , NEMO Consortium (2011)
159   !! $Id: sbc_oce.F90 3340 2012-04-02 11:05:35Z sga $
160   !! Software governed by the CeCILL licence     (NEMOGCM/NEMO_CeCILL.txt)
161   !!----------------------------------------------------------------------
162CONTAINS
163   
164   INTEGER FUNCTION icb_alloc()
165      !!----------------------------------------------------------------------
166      !!                ***  ROUTINE icb_alloc  ***
167      !!----------------------------------------------------------------------
168      INTEGER ::   ill
169      !!----------------------------------------------------------------------
170      !
171      icb_alloc = 0
172      ALLOCATE( berg_grid                      ,                                               &
173         &      berg_grid%calving    (jpi,jpj) , berg_grid%calving_hflx (jpi,jpj)          ,   &
174         &      berg_grid%stored_heat(jpi,jpj) , berg_grid%floating_melt(jpi,jpj)          ,   &
175         &      berg_grid%maxclass   (jpi,jpj) , berg_grid%stored_ice   (jpi,jpj,nclasses) ,   &
176         &      berg_grid%tmp        (jpi,jpj) , STAT=ill)
177      icb_alloc = icb_alloc + ill
178      !
179      ! expanded arrays for bilinear interpolation
180      ALLOCATE( uo_e(0:jpi+1,0:jpj+1) , ua_e(0:jpi+1,0:jpj+1) ,   &
181         &      vo_e(0:jpi+1,0:jpj+1) , va_e(0:jpi+1,0:jpj+1) ,   &
182#if defined key_lim2 || defined key_lim3
183         &      ui_e(0:jpi+1,0:jpj+1) ,                            &
184         &      vi_e(0:jpi+1,0:jpj+1) ,                            &
185#endif
186         &      ff_e(0:jpi+1,0:jpj+1) , ssh_e(0:jpi+1,0:jpj+1) ,   &
187         &      first_width(nclasses) , first_length(nclasses) ,   &
188         &      src_calving (jpi,jpj) ,                            &
189         &      src_calving_hflx(jpi,jpj) , STAT=ill)
190      icb_alloc = icb_alloc + ill
191
192      ALLOCATE( nicbfldpts(jpi) , nicbflddest(jpi) , nicbfldproc(jpni) , STAT=ill)
193      icb_alloc = icb_alloc + ill
194
195      ALLOCATE( griddata(jpi,jpj,1), STAT=ill )
196      icb_alloc = icb_alloc + ill
197
198      IF( lk_mpp        )   CALL mpp_sum ( icb_alloc )
199      IF( icb_alloc > 0 )   CALL ctl_warn('icb_alloc: allocation of arrays failed')
200      !
201   END FUNCTION icb_alloc
202
203   !!======================================================================
204END MODULE icb_oce
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.