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limsbc_2.F90 in branches/2013/dev_r3858_NOC_ZTC/NEMOGCM/NEMO/LIM_SRC_2 – NEMO

source: branches/2013/dev_r3858_NOC_ZTC/NEMOGCM/NEMO/LIM_SRC_2/limsbc_2.F90 @ 3953

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Branch 2013/dev_r3858_NOC_ZTC, #863. Fix to dynvor.F90 to remove instability when using the EEN vorticity scheme with z-tilde. Also cosmetic changes and better initial settings for zstar/ztilde when using full ice embedding

  • Property svn:keywords set to Id
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Line 
1MODULE limsbc_2
2   !!======================================================================
3   !!                       ***  MODULE limsbc_2   ***
4   !! LIM-2 :   updates the fluxes at the ocean surface with ice-ocean fluxes
5   !!======================================================================
6   !! History :  LIM  ! 2000-01 (H. Goosse) Original code
7   !!            1.0  ! 2002-07 (C. Ethe, G. Madec) re-writing F90
8   !!            3.0  ! 2006-07 (G. Madec) surface module
9   !!            3.3  ! 2009-05 (G. Garric, C. Bricaud) addition of the lim2_evp case
10   !!             -   ! 2010-11 (G. Madec) ice-ocean stress computed at each ocean time-step
11   !!           3.3.1 ! 2011-01 (A. R. Porter, STFC Daresbury) dynamical allocation
12   !!            3.5  ! 2012-11 ((G. Madec, Y. Aksenov, A. Coward) salt and heat fluxes associated with e-p
13   !!----------------------------------------------------------------------
14#if defined key_lim2
15   !!----------------------------------------------------------------------
16   !!   'key_lim2'                                    LIM 2.0 sea-ice model
17   !!----------------------------------------------------------------------
18   !!   lim_sbc_alloc_2 : allocate the limsbc arrays
19   !!   lim_sbc_init    : initialisation
20   !!   lim_sbc_flx_2   : update mass, heat and salt fluxes at the ocean surface
21   !!   lim_sbc_tau_2   : update i- and j-stresses, and its modulus at the ocean surface
22   !!----------------------------------------------------------------------
23   USE par_oce          ! ocean parameters
24   USE phycst           ! physical constants
25   USE dom_oce          ! ocean domain
26   USE domvvl           ! ocean vertical scale factors
27   USE dom_ice_2        ! LIM-2: ice domain
28   USE ice_2            ! LIM-2: ice variables
29   USE sbc_ice          ! surface boundary condition: ice
30   USE sbc_oce          ! surface boundary condition: ocean
31   USE sbccpl
32   USE cpl_oasis3, ONLY : lk_cpl
33   USE oce       , ONLY : sshn, sshb, snwice_mass, snwice_mass_b, snwice_fmass 
34   USE albedo           ! albedo parameters
35   USE lbclnk           ! ocean lateral boundary condition - MPP exchanges
36   USE lib_mpp          ! MPP library
37   USE wrk_nemo         ! work arrays
38   USE in_out_manager   ! I/O manager
39   USE diaar5, ONLY :   lk_diaar5
40   USE iom              ! I/O library
41   USE prtctl           ! Print control
42   USE lib_fortran      ! Fortran utilities (allows no signed zero when 'key_nosignedzero' defined) 
43
44   IMPLICIT NONE
45   PRIVATE
46
47   PUBLIC   lim_sbc_init_2     ! called by ice_init_2
48   PUBLIC   lim_sbc_flx_2      ! called by sbc_ice_lim_2
49   PUBLIC   lim_sbc_tau_2      ! called by sbc_ice_lim_2
50
51   REAL(wp)  ::   r1_rdtice            ! = 1. / rdt_ice
52   REAL(wp)  ::   epsi16 = 1.e-16_wp   ! constant values
53   REAL(wp)  ::   rzero  = 0._wp       !     -      -
54   REAL(wp)  ::   rone   = 1._wp       !     -      -
55   !
56   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   soce_0, sice_0   ! constant SSS and ice salinity used in levitating sea-ice case
57   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   utau_oce, vtau_oce   ! air-ocean surface i- & j-stress              [N/m2]
58   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   tmod_io              ! modulus of the ice-ocean relative velocity   [m/s]
59
60   !! * Substitutions
61#  include "vectopt_loop_substitute.h90"
62#  include "domzgr_substitute.h90"
63   !!----------------------------------------------------------------------
64   !! NEMO/LIM2 4.0 , UCL - NEMO Consortium (2011)
65   !! $Id$
66   !! Software governed by the CeCILL licence     (NEMOGCM/NEMO_CeCILL.txt)
67   !!----------------------------------------------------------------------
68CONTAINS
69
70   INTEGER FUNCTION lim_sbc_alloc_2()
71      !!-------------------------------------------------------------------
72      !!             ***  ROUTINE lim_sbc_alloc_2 ***
73      !!-------------------------------------------------------------------
74      ALLOCATE( soce_0(jpi,jpj) , utau_oce(jpi,jpj) ,                       &
75         &      sice_0(jpi,jpj) , vtau_oce(jpi,jpj) , tmod_io(jpi,jpj), STAT=lim_sbc_alloc_2)
76         !
77      IF( lk_mpp               )   CALL mpp_sum( lim_sbc_alloc_2 )
78      IF( lim_sbc_alloc_2 /= 0 )   CALL ctl_warn('lim_sbc_alloc_2: failed to allocate arrays.')
79      !
80   END FUNCTION lim_sbc_alloc_2
81
82
83   SUBROUTINE lim_sbc_flx_2( kt )
84      !!-------------------------------------------------------------------
85      !!                ***  ROUTINE lim_sbc_2 ***
86      !! 
87      !! ** Purpose :   Update surface ocean boundary condition over areas
88      !!              that are at least partially covered by sea-ice
89      !!         
90      !! ** Action  : - comput. of the momentum, heat and freshwater/salt
91      !!                fluxes at the ice-ocean interface.
92      !!              - Update the fluxes provided to the ocean
93      !!     
94      !! ** Outputs : - qsr     : sea heat flux    : solar
95      !!              - qns     : sea heat flux    : non solar (including heat content of the mass flux)
96      !!              - emp     : freshwater budget: mass flux
97      !!              - sfx     : freshwater budget: salt flux due to Freezing/Melting
98      !!              - utau    : sea surface i-stress (ocean referential)
99      !!              - vtau    : sea surface j-stress (ocean referential)
100      !!              - fr_i    : ice fraction
101      !!              - tn_ice  : sea-ice surface temperature
102      !!              - alb_ice : sea-ice alberdo (lk_cpl=T)
103      !!
104      !! References : Goosse, H. et al. 1996, Bul. Soc. Roy. Sc. Liege, 65, 87-90.
105      !!              Tartinville et al. 2001 Ocean Modelling, 3, 95-108.
106      !!---------------------------------------------------------------------
107      INTEGER, INTENT(in) ::   kt    ! number of iteration
108      !!
109      INTEGER  ::   ji, jj   ! dummy loop indices
110      INTEGER  ::   ii0, ii1, ij0, ij1         ! local integers
111      INTEGER  ::   ifvt, i1mfr, idfr, iflt    !   -       -
112      INTEGER  ::   ial, iadv, ifral, ifrdv    !   -       -
113      REAL(wp) ::   zqsr,     zqns,   zfmm     ! local scalars
114      REAL(wp) ::   zinda,    zfsalt, zemp     !   -      -
115      REAL(wp) ::   zemp_snw, zqhc,   zcd      !   -      -
116      REAL(wp) ::   zswitch                    !   -      -
117      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:)   ::   zqnsoce       ! 2D workspace
118      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:,:) ::   zalb, zalbp   ! 2D/3D workspace
119      !!---------------------------------------------------------------------
120     
121      CALL wrk_alloc( jpi, jpj, zqnsoce )
122      CALL wrk_alloc( jpi, jpj, 1, zalb, zalbp )
123
124      SELECT CASE( nn_ice_embd )                 ! levitating or embedded sea-ice option
125        CASE( 0    )   ;   zswitch = 1           ! (0) standard levitating sea-ice : salt exchange only
126        CASE( 1, 2 )   ;   zswitch = 0           ! (1) levitating sea-ice: salt and volume exchange but no pressure effect
127                                                 ! (2) embedded sea-ice : salt and volume fluxes and pressure
128      END SELECT                                 !   
129
130      !------------------------------------------!
131      !      heat flux at the ocean surface      !
132      !------------------------------------------!
133
134      zqnsoce(:,:) = qns(:,:)
135      DO jj = 1, jpj
136         DO ji = 1, jpi
137            zinda   = 1.0   - MAX( rzero , SIGN( rone, - ( 1.0 - pfrld(ji,jj) )   ) )
138            ifvt    = zinda * MAX( rzero , SIGN( rone,  - phicif(ji,jj)           ) )
139            i1mfr   = 1.0   - MAX( rzero , SIGN( rone, - ( 1.0 - frld(ji,jj) )    ) )
140            idfr    = 1.0   - MAX( rzero , SIGN( rone, frld(ji,jj) - pfrld(ji,jj) ) )
141            iflt    = zinda  * (1 - i1mfr) * (1 - ifvt )
142            ial     = ifvt   * i1mfr + ( 1 - ifvt ) * idfr
143            iadv    = ( 1  - i1mfr ) * zinda
144            ifral   = ( 1  - i1mfr * ( 1 - ial ) )   
145            ifrdv   = ( 1  - ifral * ( 1 - ial ) ) * iadv 
146
147!!$            attempt to explain the tricky flags set above....
148!!$            zinda   = 1.0 - AINT( pfrld(ji,jj) )                   ! = 0. if ice-free ocean else 1. (after ice adv, but before ice thermo)
149!!$            i1mfr   = 1.0 - AINT(  frld(ji,jj) )                   ! = 0. if ice-free ocean else 1. (after ice thermo)
150!!$
151!!$            IF( phicif(ji,jj) <= 0. ) THEN   ;   ifvt = zinda      ! = zinda if previous thermodynamic step overmelted the ice???
152!!$            ELSE                             ;   ifvt = 0.         !
153!!$            ENDIF
154!!$
155!!$            IF( frld(ji,jj) >= pfrld(ji,jj) ) THEN   ;   idfr = 0.  !   = 0. if lead fraction increases due to ice thermodynamics
156!!$            ELSE                                     ;   idfr = 1.   
157!!$            ENDIF
158!!$
159!!$            iflt    = zinda  * (1 - i1mfr) * (1 - ifvt )    !   = 1. if ice (not only snow) at previous time and ice-free ocean currently
160!!$
161!!$            ial     = ifvt   * i1mfr    +    ( 1 - ifvt ) * idfr
162!!$                    = i1mfr if ifvt = 1 i.e.
163!!$                    = idfr  if ifvt = 0
164!!$!                 snow no ice   ice         ice or nothing  lead fraction increases
165!!$!                 at previous   now           at previous
166!!$!                -> ice area increases  ???         -> ice area decreases ???
167!!$
168!!$            iadv    = ( 1  - i1mfr ) * zinda
169!!$!                     pure ocean      ice at
170!!$!                     at current      previous
171!!$!                        -> = 1. if ice disapear between previous and current
172!!$
173!!$            ifral   = ( 1  - i1mfr * ( 1 - ial ) ) 
174!!$!                            ice at     ???
175!!$!                            current         
176!!$!                         -> ???
177!!$
178!!$            ifrdv   = ( 1  - ifral * ( 1 - ial ) ) * iadv
179!!$!                                                    ice disapear
180!!$
181!!$
182
183            !   computation the solar flux at ocean surface
184#if defined key_coupled 
185            zqsr = qsr_tot(ji,jj) + ( fstric(ji,jj) - qsr_ice(ji,jj,1) ) * ( 1.0 - pfrld(ji,jj) )
186#else
187            zqsr = pfrld(ji,jj) * qsr(ji,jj)  + ( 1.  - pfrld(ji,jj) ) * fstric(ji,jj)
188#endif           
189            !  computation the non solar heat flux at ocean surface
190            zqns    =  - ( 1. - thcm(ji,jj) ) * zqsr                                              &   ! part of the solar energy used in leads
191               &       + iflt    * ( fscmbq(ji,jj) + ffltbif(ji,jj) )                             &
192               &       + ifral   * ( ial * qcmif(ji,jj) + (1 - ial) * qldif(ji,jj) ) * r1_rdtice  &
193               &       + ifrdv   * (       qfvbq(ji,jj) +             qdtcn(ji,jj) ) * r1_rdtice 
194
195            fsbbq(ji,jj) = ( 1.0 - ( ifvt + iflt ) ) * fscmbq(ji,jj)     ! store residual heat flux (to put into the ocean at the next time-step)
196            zqhc = ( rdq_snw(ji,jj)                                     &
197                 & + rdq_ice(ji,jj) * ( 1.- zswitch) ) * r1_rdtice       ! heat flux due to snow ( & ice heat content,
198            !                                                            !           if ice/ocean mass exchange active)
199            qsr  (ji,jj) = zqsr                                          ! solar heat flux
200            qns  (ji,jj) = zqns - fdtcn(ji,jj) + zqhc                    ! non solar heat flux
201            !
202            !                          !------------------------------------------!
203            !                          !  mass and salt flux at the ocean surface !
204            !                          !------------------------------------------!
205            !
206            ! mass flux at the ocean-atmosphere interface (open ocean fraction = leads area)
207#if defined key_coupled
208            !                                                  ! coupled mode:
209            zemp = + emp_tot(ji,jj)                            &     ! net mass flux over the grid cell (ice+ocean area)
210               &   - emp_ice(ji,jj) * ( 1. - pfrld(ji,jj) )          ! minus the mass flux intercepted by sea-ice
211#else
212            !                                                  ! forced  mode:
213            zemp = + emp(ji,jj)     *         frld(ji,jj)      &     ! mass flux over open ocean fraction
214               &   - tprecip(ji,jj) * ( 1. -  frld(ji,jj) )    &     ! liquid precip. over ice reaches directly the ocean
215               &   + sprecip(ji,jj) * ( 1. - pfrld(ji,jj) )          ! snow is intercepted by sea-ice (previous frld)
216#endif           
217            !
218            ! mass flux at the ocean/ice interface (sea ice fraction)
219            zemp_snw = rdm_snw(ji,jj) * r1_rdtice                    ! snow melting = pure water that enters the ocean
220            zfmm     = rdm_ice(ji,jj) * r1_rdtice                    ! Freezing minus Melting (F-M)
221
222            ! salt flux at the ice/ocean interface (sea ice fraction) [PSU*kg/m2/s]
223            zfsalt = - sice_0(ji,jj) * zfmm                          ! F-M salt exchange
224            zcd    =   soce_0(ji,jj) * zfmm                          ! concentration/dilution term due to F-M
225            !
226            ! salt flux only       : add concentration dilution term in salt flux  and no  F-M term in volume flux
227            ! salt and mass fluxes : non concentration dilution term in salt flux  and add F-M term in volume flux
228            sfx (ji,jj) = zfsalt +                  zswitch  * zcd   ! salt flux (+ C/D if no ice/ocean mass exchange)
229            emp (ji,jj) = zemp   + zemp_snw + ( 1.- zswitch) * zfmm  ! mass flux (+ F/M mass flux if ice/ocean mass exchange)
230            !
231         END DO
232      END DO
233      !                                !------------------------------------------!
234      !                                !    mass of snow and ice per unit area    !
235      !                                !------------------------------------------!
236      IF( nn_ice_embd /= 0 ) THEN      ! embedded sea-ice (mass required)
237         snwice_mass_b(:,:) = snwice_mass(:,:)                  ! save mass from the previous ice time step
238         !                                                      ! new mass per unit area
239         snwice_mass  (:,:) = tms(:,:) * ( rhosn * hsnif(:,:) + rhoic * hicif(:,:)  ) * ( 1.0 - frld(:,:) )
240         !                                                      ! time evolution of snow+ice mass
241         snwice_fmass (:,:) = ( snwice_mass(:,:) - snwice_mass_b(:,:) ) / rdt_ice
242      ENDIF
243
244      CALL iom_put( 'hflx_ice_cea', - fdtcn(:,:) )     
245      CALL iom_put( 'qns_io_cea', qns(:,:) - zqnsoce(:,:) * pfrld(:,:) )     
246      CALL iom_put( 'qsr_io_cea', fstric(:,:) * (1.e0 - pfrld(:,:)) )
247
248      IF( lk_diaar5 ) THEN       ! AR5 diagnostics
249         CALL iom_put( 'isnwmlt_cea'  ,                 rdm_snw(:,:) * r1_rdtice )
250         CALL iom_put( 'fsal_virt_cea',   soce_0(:,:) * rdm_ice(:,:) * r1_rdtice )
251         CALL iom_put( 'fsal_real_cea', - sice_0(:,:) * rdm_ice(:,:) * r1_rdtice )
252      ENDIF
253
254      !-----------------------------------------------!
255      !   Coupling variables                          !
256      !-----------------------------------------------!
257
258#if defined key_coupled
259      tn_ice(:,:,1) = sist(:,:)          ! sea-ice surface temperature       
260      ht_i(:,:,1) = hicif(:,:)
261      ht_s(:,:,1) = hsnif(:,:)
262      a_i(:,:,1) = fr_i(:,:)
263      !                                  ! Computation of snow/ice and ocean albedo
264      CALL albedo_ice( tn_ice, ht_i, ht_s, zalbp, zalb )
265      alb_ice(:,:,1) =  0.5 * ( zalbp(:,:,1) + zalb (:,:,1) )   ! Ice albedo (mean clear and overcast skys)
266      CALL iom_put( "icealb_cea", alb_ice(:,:,1) * fr_i(:,:) )  ! ice albedo
267#endif
268
269      IF(ln_ctl) THEN            ! control print
270         CALL prt_ctl(tab2d_1=qsr   , clinfo1=' lim_sbc: qsr    : ', tab2d_2=qns   , clinfo2=' qns     : ')
271         CALL prt_ctl(tab2d_1=emp   , clinfo1=' lim_sbc: emp    : ', tab2d_2=sfx   , clinfo2=' sfx     : ')
272         CALL prt_ctl(tab2d_1=utau  , clinfo1=' lim_sbc: utau   : ', mask1=umask,   &
273            &         tab2d_2=vtau  , clinfo2=' vtau    : '        , mask2=vmask )
274         CALL prt_ctl(tab2d_1=fr_i  , clinfo1=' lim_sbc: fr_i   : ', tab2d_2=tn_ice(:,:,1), clinfo2=' tn_ice  : ')
275      ENDIF 
276      !
277      CALL wrk_dealloc( jpi, jpj, zqnsoce )
278      CALL wrk_dealloc( jpi, jpj, 1, zalb, zalbp )
279      !
280   END SUBROUTINE lim_sbc_flx_2
281
282
283   SUBROUTINE lim_sbc_tau_2( kt , pu_oce, pv_oce )
284      !!-------------------------------------------------------------------
285      !!                ***  ROUTINE lim_sbc_tau_2 ***
286      !! 
287      !! ** Purpose : Update the ocean surface stresses due to the ice
288      !!         
289      !! ** Action  : * at each ice time step (every nn_fsbc time step):
290      !!                - compute the modulus of ice-ocean relative velocity
291      !!                  at T-point (C-grid) or I-point (B-grid)
292      !!                      tmod_io = rhoco * | U_ice-U_oce |
293      !!                - update the modulus of stress at ocean surface
294      !!                      taum = frld * taum + (1-frld) * tmod_io * | U_ice-U_oce |
295      !!              * at each ocean time step (each kt):
296      !!                  compute linearized ice-ocean stresses as
297      !!                      Utau = tmod_io * | U_ice - pU_oce |
298      !!                using instantaneous current ocean velocity (usually before)
299      !!
300      !!    NB: - the averaging operator used depends on the ice dynamics grid (cp_ice_msh='I' or 'C')
301      !!        - ice-ocean rotation angle only allowed in cp_ice_msh='I' case
302      !!        - here we make an approximation: taum is only computed every ice time step
303      !!          This avoids mutiple average to pass from T -> U,V grids and next from U,V grids
304      !!          to T grid. taum is used in TKE and GLS, which should not be too sensitive to this approximation...
305      !!
306      !! ** Outputs : - utau, vtau : surface ocean i- and j-stress (u- & v-pts) updated with ice-ocean fluxes
307      !!              - taum       : modulus of the surface ocean stress (T-point) updated with ice-ocean fluxes
308      !!---------------------------------------------------------------------
309      INTEGER ,                     INTENT(in) ::   kt               ! ocean time-step index
310      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj), INTENT(in) ::   pu_oce, pv_oce   ! surface ocean currents
311      !!
312      INTEGER  ::   ji, jj   ! dummy loop indices
313      REAL(wp) ::   zfrldu, zat_u, zu_i, zutau_ice, zu_t, zmodt   ! local scalar
314      REAL(wp) ::   zfrldv, zat_v, zv_i, zvtau_ice, zv_t, zmodi   !   -      -
315      REAL(wp) ::   zsang, zumt                                   !    -         -
316      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:) ::   ztio_u, ztio_v   ! ocean stress below sea-ice
317      !!---------------------------------------------------------------------
318      !
319      CALL wrk_alloc( jpi, jpj, ztio_u, ztio_v )
320      !
321      SELECT CASE( cp_ice_msh )     
322      !                             !-----------------------!
323      CASE( 'I' )                   !  B-grid ice dynamics  !   I-point (i.e. F-point with sea-ice indexation)
324         !                          !--=--------------------!
325         !
326         IF( MOD( kt-1, nn_fsbc ) == 0 ) THEN     !==  Ice time-step only  ==! (i.e. surface module time-step)
327!CDIR NOVERRCHK
328            DO jj = 1, jpj                               !* modulus of ice-ocean relative velocity at I-point
329!CDIR NOVERRCHK
330               DO ji = 1, jpi
331                  zu_i  = u_ice(ji,jj) - u_oce(ji,jj)                   ! ice-ocean relative velocity at I-point
332                  zv_i  = v_ice(ji,jj) - v_oce(ji,jj)
333                  tmod_io(ji,jj) = SQRT( zu_i * zu_i + zv_i * zv_i )    ! modulus of this velocity (at I-point)
334               END DO
335            END DO
336!CDIR NOVERRCHK
337            DO jj = 1, jpjm1                             !* update the modulus of stress at ocean surface (T-point)
338!CDIR NOVERRCHK
339               DO ji = 1, jpim1   ! NO vector opt.
340                  !                                               ! modulus of U_ice-U_oce at T-point
341                  zumt  = 0.25_wp * (  tmod_io(ji+1,jj) + tmod_io(ji  ,jj  )    &   
342                     &               + tmod_io(ji,jj+1) + tmod_io(ji+1,jj+1)  )
343                  !                                               ! update the modulus of stress at ocean surface
344                  taum(ji,jj) = frld(ji,jj) * taum(ji,jj) + ( 1._wp - frld(ji,jj) ) * rhoco * zumt * zumt
345               END DO
346            END DO
347            CALL lbc_lnk( taum, 'T', 1. )
348            !
349            utau_oce(:,:) = utau(:,:)                    !* save the air-ocean stresses at ice time-step
350            vtau_oce(:,:) = vtau(:,:)
351            !
352         ENDIF
353         !
354         !                                        !==  at each ocean time-step  ==!
355         !
356         !                                               !* ice/ocean stress WITH a ice-ocean rotation angle at I-point
357         DO jj = 2, jpj
358            zsang  = SIGN( 1._wp, gphif(1,jj) ) * sangvg          ! change the cosine angle sign in the SH
359            DO ji = 2, jpi    ! NO vect. opt. possible
360               ! ... ice-ocean relative velocity at I-point using instantaneous surface ocean current at u- & v-pts
361               zu_i = u_ice(ji,jj) - 0.5_wp * ( pu_oce(ji-1,jj  ) + pu_oce(ji-1,jj-1) ) * tmu(ji,jj)
362               zv_i = v_ice(ji,jj) - 0.5_wp * ( pv_oce(ji  ,jj-1) + pv_oce(ji-1,jj-1) ) * tmu(ji,jj)
363               ! ... components of stress with a ice-ocean rotation angle
364               zmodi = rhoco * tmod_io(ji,jj)                     
365               ztio_u(ji,jj) = zmodi * ( cangvg * zu_i - zsang * zv_i )
366               ztio_v(ji,jj) = zmodi * ( cangvg * zv_i + zsang * zu_i )
367            END DO
368         END DO
369         !                                               !* surface ocean stresses at u- and v-points
370         DO jj = 2, jpjm1
371            DO ji = 2, jpim1   ! NO vector opt.
372               !                                   ! ice-ocean stress at U and V-points  (from I-point values)
373               zutau_ice  = 0.5_wp * ( ztio_u(ji+1,jj) + ztio_u(ji+1,jj+1) )
374               zvtau_ice  = 0.5_wp * ( ztio_v(ji,jj+1) + ztio_v(ji+1,jj+1) )
375               !                                   ! open-ocean (lead) fraction at U- & V-points (from T-point values)
376               zfrldu = 0.5_wp * ( frld(ji,jj) + frld(ji+1,jj) )
377               zfrldv = 0.5_wp * ( frld(ji,jj) + frld(ji,jj+1) )
378               !                                   ! update the surface ocean stress (ice-cover wheighted)
379               utau(ji,jj) = zfrldu * utau_oce(ji,jj) + ( 1._wp - zfrldu ) * zutau_ice
380               vtau(ji,jj) = zfrldv * vtau_oce(ji,jj) + ( 1._wp - zfrldv ) * zvtau_ice
381            END DO
382         END DO
383         CALL lbc_lnk( utau, 'U', -1. )   ;   CALL lbc_lnk( vtau, 'V', -1. )     ! lateral boundary condition
384         !
385         !
386         !                          !-----------------------!
387      CASE( 'C' )                   !  C-grid ice dynamics  !   U & V-points (same as in the ocean)
388         !                          !--=--------------------!
389         !
390         IF( MOD( kt-1, nn_fsbc ) == 0 ) THEN     !==  Ice time-step only  ==! (i.e. surface module time-step)
391!CDIR NOVERRCHK
392            DO jj = 2, jpjm1                          !* modulus of the ice-ocean velocity at T-point
393!CDIR NOVERRCHK
394               DO ji = fs_2, fs_jpim1
395                  zu_t  = u_ice(ji,jj) + u_ice(ji-1,jj) - u_oce(ji,jj) - u_oce(ji-1,jj)   ! 2*(U_ice-U_oce) at T-point
396                  zv_t  = v_ice(ji,jj) + v_ice(ji,jj-1) - v_oce(ji,jj) - v_oce(ji,jj-1)     
397                  zmodt =  0.25_wp * (  zu_t * zu_t + zv_t * zv_t  )                      ! |U_ice-U_oce|^2
398                  !                                               ! update the modulus of stress at ocean surface
399                  taum   (ji,jj) = frld(ji,jj) * taum(ji,jj) + ( 1._wp - frld(ji,jj) ) * rhoco * zmodt
400                  tmod_io(ji,jj) = SQRT( zmodt ) * rhoco          ! rhoco*|Uice-Uoce|
401               END DO
402            END DO
403            CALL lbc_lnk( taum, 'T', 1. )   ;   CALL lbc_lnk( tmod_io, 'T', 1. )
404            !
405            utau_oce(:,:) = utau(:,:)                 !* save the air-ocean stresses at ice time-step
406            vtau_oce(:,:) = vtau(:,:)
407            !
408         ENDIF
409         !
410         !                                        !==  at each ocean time-step  ==!
411         !
412         DO jj = 2, jpjm1                             !* ice stress over ocean WITHOUT a ice-ocean rotation angle
413            DO ji = fs_2, fs_jpim1
414               !                                            ! ocean area at u- & v-points
415               zfrldu  = 0.5_wp * ( frld(ji,jj) + frld(ji+1,jj) )
416               zfrldv  = 0.5_wp * ( frld(ji,jj) + frld(ji,jj+1) )
417               !                                            ! quadratic drag formulation without rotation
418               !                                            ! using instantaneous surface ocean current
419               zutau_ice = 0.5 * ( tmod_io(ji,jj) + tmod_io(ji+1,jj) ) * ( u_ice(ji,jj) - pu_oce(ji,jj) )
420               zvtau_ice = 0.5 * ( tmod_io(ji,jj) + tmod_io(ji,jj+1) ) * ( v_ice(ji,jj) - pv_oce(ji,jj) )
421               !                                            ! update the surface ocean stress (ice-cover wheighted)
422               utau(ji,jj) = zfrldu * utau_oce(ji,jj) + ( 1._wp - zfrldu ) * zutau_ice
423               vtau(ji,jj) = zfrldv * vtau_oce(ji,jj) + ( 1._wp - zfrldv ) * zvtau_ice
424            END DO
425         END DO
426         CALL lbc_lnk( utau, 'U', -1. )   ;   CALL lbc_lnk( vtau, 'V', -1. )   ! lateral boundary condition
427         !
428      END SELECT
429
430      IF(ln_ctl)   CALL prt_ctl( tab2d_1=utau, clinfo1=' lim_sbc: utau   : ', mask1=umask,   &
431         &                       tab2d_2=vtau, clinfo2=' vtau    : '        , mask2=vmask )
432     
433      CALL wrk_dealloc( jpi, jpj, ztio_u, ztio_v )
434      !
435   END SUBROUTINE lim_sbc_tau_2
436
437
438   SUBROUTINE lim_sbc_init_2
439      !!-------------------------------------------------------------------
440      !!                  ***  ROUTINE lim_sbc_init  ***
441      !!             
442      !! ** Purpose : Preparation of the file ice_evolu for the output of
443      !!      the temporal evolution of key variables
444      !!
445      !! ** input   : Namelist namicedia
446      !!-------------------------------------------------------------------
447      !
448      INTEGER :: jk           ! local integer
449      !
450      IF(lwp) WRITE(numout,*)
451      IF(lwp) WRITE(numout,*) 'lim_sbc_init_2 : LIM-2 sea-ice - surface boundary condition'
452      IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~~~~~   '
453
454      !                                      ! allocate lim_sbc arrays
455      IF( lim_sbc_alloc_2() /= 0 )   CALL ctl_stop( 'STOP', 'lim_sbc_flx_2 : unable to allocate arrays' )
456      !
457      r1_rdtice = 1._wp / rdt_ice
458      !
459      soce_0(:,:) = soce                     ! constant SSS and ice salinity used in levitating sea-ice case
460      sice_0(:,:) = sice
461      !
462      IF( cp_cfg == "orca" ) THEN            ! decrease ocean & ice reference salinities in the Baltic sea
463         WHERE( 14._wp <= glamt(:,:) .AND. glamt(:,:) <= 32._wp .AND.   &
464            &   54._wp <= gphit(:,:) .AND. gphit(:,:) <= 66._wp         ) 
465            soce_0(:,:) = 4._wp
466            sice_0(:,:) = 2._wp
467         END WHERE
468      ENDIF
469      !                                      ! embedded sea ice
470      IF( nn_ice_embd /= 0 ) THEN            ! mass exchanges between ice and ocean (case 1 or 2) set the snow+ice mass
471         snwice_mass  (:,:) = tms(:,:) * ( rhosn * hsnif(:,:) + rhoic * hicif(:,:)  ) * ( 1.0 - frld(:,:) )
472         snwice_mass_b(:,:) = snwice_mass(:,:)
473      ELSE
474         snwice_mass  (:,:) = 0.e0           ! no mass exchanges
475         snwice_mass_b(:,:) = 0.e0           ! no mass exchanges
476      ENDIF
477      IF( nn_ice_embd == 2 .AND.          &  ! full embedment (case 2) & no restart :
478         &   .NOT.ln_rstart ) THEN           ! deplete the initial ssh below sea-ice area
479         sshn(:,:) = sshn(:,:) - snwice_mass(:,:) * r1_rau0
480         sshb(:,:) = sshb(:,:) - snwice_mass(:,:) * r1_rau0
481         do jk = 1,jpkm1                     ! adjust initial vertical scale factors
482          fse3t_n(:,:,jk) = e3t_0(:,:,jk)*( 1._wp + sshn(:,:)*tmask(:,:,1)/(ht_0(:,:) + 1.0 - tmask(:,:,1)) )
483          fse3t_b(:,:,jk) = e3t_0(:,:,jk)*( 1._wp + sshb(:,:)*tmask(:,:,1)/(ht_0(:,:) + 1.0 - tmask(:,:,1)) )
484         end do
485         fse3t_a(:,:,:) = fse3t_b(:,:,:)
486         ! Reconstruction of all vertical scale factors at now and before time steps
487         ! =============================================================================
488         ! Horizontal scale factor interpolations
489         ! --------------------------------------
490         CALL dom_vvl_interpol( fse3t_b(:,:,:), fse3u_b(:,:,:), 'U' )
491         CALL dom_vvl_interpol( fse3t_b(:,:,:), fse3v_b(:,:,:), 'V' )
492         CALL dom_vvl_interpol( fse3t_n(:,:,:), fse3u_n(:,:,:), 'U' )
493         CALL dom_vvl_interpol( fse3t_n(:,:,:), fse3v_n(:,:,:), 'V' )
494         CALL dom_vvl_interpol( fse3u_n(:,:,:), fse3f_n(:,:,:), 'F' )
495         ! Vertical scale factor interpolations
496         ! ------------------------------------
497         CALL dom_vvl_interpol( fse3t_n(:,:,:), fse3w_n (:,:,:), 'W'  )
498         CALL dom_vvl_interpol( fse3u_n(:,:,:), fse3uw_n(:,:,:), 'UW' )
499         CALL dom_vvl_interpol( fse3v_n(:,:,:), fse3vw_n(:,:,:), 'VW' )
500         CALL dom_vvl_interpol( fse3u_b(:,:,:), fse3uw_b(:,:,:), 'UW' )
501         CALL dom_vvl_interpol( fse3v_b(:,:,:), fse3vw_b(:,:,:), 'VW' )
502         ! t- and w- points depth
503         ! ----------------------
504         fsdept_n(:,:,1) = 0.5_wp * fse3w_n(:,:,1)
505         fsdepw_n(:,:,1) = 0.0_wp
506         fsde3w_n(:,:,1) = fsdept_n(:,:,1) - sshn(:,:)
507         DO jk = 2, jpk
508            fsdept_n(:,:,jk) = fsdept_n(:,:,jk-1) + fse3w_n(:,:,jk)
509            fsdepw_n(:,:,jk) = fsdepw_n(:,:,jk-1) + fse3t_n(:,:,jk-1)
510            fsde3w_n(:,:,jk) = fsdept_n(:,:,jk  ) - sshn   (:,:)
511         END DO
512      ENDIF
513      !
514   END SUBROUTINE lim_sbc_init_2
515
516#else
517   !!----------------------------------------------------------------------
518   !!   Default option         Empty module        NO LIM 2.0 sea-ice model
519   !!----------------------------------------------------------------------
520#endif 
521
522   !!======================================================================
523END MODULE limsbc_2
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.