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Since March 2022 along with NEMO 4.2 release, the code development moved to a self-hosted GitLab.
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sbcice_lim.F90 in branches/2014/dev_r4704_NOC5_MPP_BDY_UPDATE/NEMOGCM/NEMO/OPA_SRC/SBC – NEMO

source: branches/2014/dev_r4704_NOC5_MPP_BDY_UPDATE/NEMOGCM/NEMO/OPA_SRC/SBC/sbcice_lim.F90 @ 6225

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Update MPP_BDY_UPDATE branch to be consistent with head of trunk

  • Property svn:keywords set to Id
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Line 
1MODULE sbcice_lim
2   !!======================================================================
3   !!                       ***  MODULE  sbcice_lim  ***
4   !! Surface module :  update the ocean surface boundary condition over ice
5   !!       &           covered area using LIM sea-ice model
6   !! Sea-Ice model  :  LIM-3 Sea ice model time-stepping
7   !!=====================================================================
8   !! History :  2.0  ! 2006-12  (M. Vancoppenolle) Original code
9   !!            3.0  ! 2008-02  (C. Talandier)  Surface module from icestp.F90
10   !!             -   ! 2008-04  (G. Madec)  sltyle and lim_ctl routine
11   !!            3.3  ! 2010-11  (G. Madec) ice-ocean stress always computed at each ocean time-step
12   !!            3.4  ! 2011-01  (A Porter)  dynamical allocation
13   !!             -   ! 2012-10  (C. Rousset)  add lim_diahsb
14   !!            3.6  ! 2014-07  (M. Vancoppenolle, G. Madec, O. Marti) revise coupled interface
15   !!----------------------------------------------------------------------
16#if defined key_lim3
17   !!----------------------------------------------------------------------
18   !!   'key_lim3' :                                  LIM 3.0 sea-ice model
19   !!----------------------------------------------------------------------
20   !!   sbc_ice_lim  : sea-ice model time-stepping and update ocean sbc over ice-covered area
21   !!----------------------------------------------------------------------
22   USE oce             ! ocean dynamics and tracers
23   USE dom_oce         ! ocean space and time domain
24   USE ice             ! LIM-3: ice variables
25   USE thd_ice         ! LIM-3: thermodynamical variables
26   USE dom_ice         ! LIM-3: ice domain
27   !
28   USE sbc_oce         ! Surface boundary condition: ocean fields
29   USE sbc_ice         ! Surface boundary condition: ice   fields
30   USE sbcblk_core     ! Surface boundary condition: CORE bulk
31   USE sbcblk_clio     ! Surface boundary condition: CLIO bulk
32   USE sbccpl          ! Surface boundary condition: coupled interface
33   USE albedo          ! ocean & ice albedo
34   !
35   USE phycst          ! Define parameters for the routines
36   USE eosbn2          ! equation of state
37   USE limdyn          ! Ice dynamics
38   USE limtrp          ! Ice transport
39   USE limhdf          ! Ice horizontal diffusion
40   USE limthd          ! Ice thermodynamics
41   USE limitd_me       ! Mechanics on ice thickness distribution
42   USE limsbc          ! sea surface boundary condition
43   USE limdiahsb       ! Ice budget diagnostics
44   USE limwri          ! Ice outputs
45   USE limrst          ! Ice restarts
46   USE limupdate1      ! update of global variables
47   USE limupdate2      ! update of global variables
48   USE limvar          ! Ice variables switch
49   USE limctl          !
50   USE limmsh          ! LIM mesh
51   USE limistate       ! LIM initial state
52   USE limthd_sal      ! LIM ice thermodynamics: salinity
53   !
54   USE c1d             ! 1D vertical configuration
55   USE in_out_manager  ! I/O manager
56   USE iom             ! I/O manager library
57   USE prtctl          ! Print control
58   USE lib_fortran     !
59   USE lbclnk          ! lateral boundary condition - MPP link
60   USE lib_mpp         ! MPP library
61   USE wrk_nemo        ! work arrays
62   USE timing          ! Timing
63
64#if defined key_bdy 
65   USE bdyice_lim       ! unstructured open boundary data  (bdy_ice_lim routine)
66#endif
67
68   IMPLICIT NONE
69   PRIVATE
70
71   PUBLIC sbc_ice_lim  ! routine called by sbcmod.F90
72   PUBLIC sbc_lim_init ! routine called by sbcmod.F90
73   
74   !! * Substitutions
75#  include "vectopt_loop_substitute.h90"
76   !!----------------------------------------------------------------------
77   !! NEMO/OPA 4.0 , UCL NEMO Consortium (2011)
78   !! $Id$
79   !! Software governed by the CeCILL licence     (NEMOGCM/NEMO_CeCILL.txt)
80   !!----------------------------------------------------------------------
81CONTAINS
82
83   SUBROUTINE sbc_ice_lim( kt, kblk )
84      !!---------------------------------------------------------------------
85      !!                  ***  ROUTINE sbc_ice_lim  ***
86      !!                   
87      !! ** Purpose :   update the ocean surface boundary condition via the
88      !!                Louvain la Neuve Sea Ice Model time stepping
89      !!
90      !! ** Method  :   ice model time stepping
91      !!              - call the ice dynamics routine
92      !!              - call the ice advection/diffusion routine
93      !!              - call the ice thermodynamics routine
94      !!              - call the routine that computes mass and
95      !!                heat fluxes at the ice/ocean interface
96      !!              - save the outputs
97      !!              - save the outputs for restart when necessary
98      !!
99      !! ** Action  : - time evolution of the LIM sea-ice model
100      !!              - update all sbc variables below sea-ice:
101      !!                utau, vtau, taum, wndm, qns , qsr, emp , sfx
102      !!---------------------------------------------------------------------
103      INTEGER, INTENT(in) ::   kt      ! ocean time step
104      INTEGER, INTENT(in) ::   kblk    ! type of bulk (=3 CLIO, =4 CORE, =5 COUPLED)
105      !!
106      INTEGER  ::   jl                 ! dummy loop index
107      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:,:)   ::   zalb_os, zalb_cs  ! ice albedo under overcast/clear sky
108      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:,:)   ::   zalb_ice          ! mean ice albedo (for coupled)
109      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:  )   ::   zutau_ice, zvtau_ice 
110      !!----------------------------------------------------------------------
111
112      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_start('sbc_ice_lim')
113
114      !-----------------------!
115      ! --- Ice time step --- !
116      !-----------------------!
117      IF( MOD( kt-1, nn_fsbc ) == 0 ) THEN
118
119         ! mean surface ocean current at ice velocity point (C-grid dynamics :  U- & V-points as the ocean)
120         u_oce(:,:) = ssu_m(:,:) * umask(:,:,1)
121         v_oce(:,:) = ssv_m(:,:) * vmask(:,:,1)
122         
123         ! masked sea surface freezing temperature [Kelvin] (set to rt0 over land)
124         CALL eos_fzp( sss_m(:,:) , t_bo(:,:) )
125         t_bo(:,:) = ( t_bo(:,:) + rt0 ) * tmask(:,:,1) + rt0 * ( 1._wp - tmask(:,:,1) )
126         
127         ! Mask sea ice surface temperature (set to rt0 over land)
128         DO jl = 1, jpl
129            t_su(:,:,jl) = t_su(:,:,jl) * tmask(:,:,1) + rt0 * ( 1._wp - tmask(:,:,1) )
130         END DO     
131         !
132         !------------------------------------------------!                                           
133         ! --- Dynamical coupling with the atmosphere --- !                                           
134         !------------------------------------------------!
135         ! It provides the following fields:
136         ! utau_ice, vtau_ice : surface ice stress (U- & V-points)   [N/m2]
137         !-----------------------------------------------------------------
138         SELECT CASE( kblk )
139         CASE( jp_clio    )   ;   CALL blk_ice_clio_tau                         ! CLIO bulk formulation           
140         CASE( jp_core    )   ;   CALL blk_ice_core_tau                         ! CORE bulk formulation
141         CASE( jp_purecpl )   ;   CALL sbc_cpl_ice_tau( utau_ice , vtau_ice )   ! Coupled   formulation
142         END SELECT
143         
144         IF( ln_mixcpl) THEN   ! Case of a mixed Bulk/Coupled formulation
145            CALL wrk_alloc( jpi,jpj    , zutau_ice, zvtau_ice)
146            CALL sbc_cpl_ice_tau( zutau_ice , zvtau_ice )
147            utau_ice(:,:) = utau_ice(:,:) * xcplmask(:,:,0) + zutau_ice(:,:) * ( 1. - xcplmask(:,:,0) )
148            vtau_ice(:,:) = vtau_ice(:,:) * xcplmask(:,:,0) + zvtau_ice(:,:) * ( 1. - xcplmask(:,:,0) )
149            CALL wrk_dealloc( jpi,jpj  , zutau_ice, zvtau_ice)
150         ENDIF
151
152         !-------------------------------------------------------!
153         ! --- ice dynamics and transport (except in 1D case) ---!
154         !-------------------------------------------------------!
155         numit = numit + nn_fsbc                  ! Ice model time step
156         !                                                   
157         CALL sbc_lim_bef                         ! Store previous ice values
158         CALL sbc_lim_diag0                       ! set diag of mass, heat and salt fluxes to 0
159         CALL lim_rst_opn( kt )                   ! Open Ice restart file
160         !
161         IF( .NOT. lk_c1d ) THEN
162            !
163            CALL lim_dyn( kt )                    ! Ice dynamics    ( rheology/dynamics )   
164            !
165            CALL lim_trp( kt )                    ! Ice transport   ( Advection/diffusion )
166            !
167            IF( nn_monocat /= 2 ) CALL lim_itd_me ! Mechanical redistribution ! (ridging/rafting)
168            !
169#if defined key_bdy
170            CALL bdy_ice_lim( kt )                ! bdy ice thermo
171            IF( ln_icectl )       CALL lim_prt( kt, iiceprt, jiceprt, 1, ' - ice thermo bdy - ' )
172#endif
173            !
174            CALL lim_update1( kt )                ! Corrections
175            !
176         ENDIF
177         
178         ! previous lead fraction and ice volume for flux calculations
179         CALL sbc_lim_bef                       
180         CALL lim_var_glo2eqv                     ! ht_i and ht_s for ice albedo calculation
181         CALL lim_var_agg(1)                      ! at_i for coupling (via pfrld)
182         pfrld(:,:)   = 1._wp - at_i(:,:)
183         phicif(:,:)  = vt_i(:,:)
184         
185         !------------------------------------------------------!                                           
186         ! --- Thermodynamical coupling with the atmosphere --- !                                           
187         !------------------------------------------------------!
188         ! It provides the following fields:
189         ! qsr_ice , qns_ice  : solar & non solar heat flux over ice   (T-point)         [W/m2]
190         ! qla_ice            : latent heat flux over ice              (T-point)         [W/m2]
191         ! dqns_ice, dqla_ice : non solar & latent heat sensistivity   (T-point)         [W/m2]
192         ! tprecip , sprecip  : total & solid precipitation            (T-point)         [Kg/m2/s]
193         ! fr1_i0  , fr2_i0   : 1sr & 2nd fraction of qsr penetration in ice             [%]
194         !----------------------------------------------------------------------------------------
195         CALL wrk_alloc( jpi,jpj,jpl, zalb_os, zalb_cs, zalb_ice )
196         CALL albedo_ice( t_su, ht_i, ht_s, zalb_cs, zalb_os ) ! cloud-sky and overcast-sky ice albedos
197
198         SELECT CASE( kblk )
199         CASE( jp_clio )                                       ! CLIO bulk formulation
200            ! In CLIO the cloud fraction is read in the climatology and the all-sky albedo
201            ! (zalb_ice) is computed within the bulk routine
202            CALL blk_ice_clio_flx( t_su, zalb_cs, zalb_os, zalb_ice )
203            IF( ln_mixcpl      ) CALL sbc_cpl_ice_flx( p_frld=pfrld, palbi=zalb_ice, psst=sst_m, pist=t_su )
204            IF( nn_limflx /= 2 ) CALL ice_lim_flx( t_su, zalb_ice, qns_ice, qsr_ice, dqns_ice, evap_ice, devap_ice, nn_limflx )
205         CASE( jp_core )                                       ! CORE bulk formulation
206            ! albedo depends on cloud fraction because of non-linear spectral effects
207            zalb_ice(:,:,:) = ( 1. - cldf_ice ) * zalb_cs(:,:,:) + cldf_ice * zalb_os(:,:,:)
208            CALL blk_ice_core_flx( t_su, zalb_ice )
209            IF( ln_mixcpl      ) CALL sbc_cpl_ice_flx( p_frld=pfrld, palbi=zalb_ice, psst=sst_m, pist=t_su )
210            IF( nn_limflx /= 2 ) CALL ice_lim_flx( t_su, zalb_ice, qns_ice, qsr_ice, dqns_ice, evap_ice, devap_ice, nn_limflx )
211         CASE ( jp_purecpl )
212            ! albedo depends on cloud fraction because of non-linear spectral effects
213            zalb_ice(:,:,:) = ( 1. - cldf_ice ) * zalb_cs(:,:,:) + cldf_ice * zalb_os(:,:,:)
214                                 CALL sbc_cpl_ice_flx( p_frld=pfrld, palbi=zalb_ice, psst=sst_m, pist=t_su )
215            ! clem: evap_ice is forced to 0 in coupled mode for now
216            !       but it needs to be changed (along with modif in limthd_dh) once heat flux from evap will be avail. from atm. models
217            evap_ice  (:,:,:) = 0._wp   ;   devap_ice (:,:,:) = 0._wp
218            IF( nn_limflx == 2 ) CALL ice_lim_flx( t_su, zalb_ice, qns_ice, qsr_ice, dqns_ice, evap_ice, devap_ice, nn_limflx )
219         END SELECT
220         CALL wrk_dealloc( jpi,jpj,jpl, zalb_os, zalb_cs, zalb_ice )
221
222         !----------------------------!
223         ! --- ice thermodynamics --- !
224         !----------------------------!
225         CALL lim_thd( kt )                         ! Ice thermodynamics     
226         !
227         CALL lim_update2( kt )                     ! Corrections
228         !
229         CALL lim_sbc_flx( kt )                     ! Update surface ocean mass, heat and salt fluxes
230         !
231         IF(ln_limdiaout) CALL lim_diahsb           ! Diagnostics and outputs
232         !
233         CALL lim_wri( 1 )                          ! Ice outputs
234         !
235         IF( kt == nit000 .AND. ln_rstart )   &
236            &             CALL iom_close( numrir )  ! close input ice restart file
237         !
238         IF( lrst_ice )   CALL lim_rst_write( kt )  ! Ice restart file
239         !
240         IF( ln_icectl )  CALL lim_ctl( kt )        ! alerts in case of model crash
241         !
242      ENDIF   ! End sea-ice time step only
243
244      !-------------------------!
245      ! --- Ocean time step --- !
246      !-------------------------!
247      ! Update surface ocean stresses (only in ice-dynamic case) otherwise the atm.-ocean stresses are used everywhere
248      IF( ln_limdyn )     CALL lim_sbc_tau( kt, ub(:,:,1), vb(:,:,1) )  ! using before instantaneous surf. currents
249!!gm   remark, the ocean-ice stress is not saved in ice diag call above .....  find a solution!!!
250      !
251      IF( nn_timing == 1 ) CALL timing_stop('sbc_ice_lim')
252      !
253   END SUBROUTINE sbc_ice_lim
254   
255
256   SUBROUTINE sbc_lim_init
257      !!----------------------------------------------------------------------
258      !!                  ***  ROUTINE sbc_lim_init  ***
259      !!
260      !! ** purpose :   Allocate all the dynamic arrays of the LIM-3 modules
261      !!----------------------------------------------------------------------
262      INTEGER :: ierr
263      !!----------------------------------------------------------------------
264      IF(lwp) WRITE(numout,*)
265      IF(lwp) WRITE(numout,*) 'sbc_ice_lim : update ocean surface boudary condition' 
266      IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~   via Louvain la Neuve Ice Model (LIM-3) time stepping'
267      !
268      !                                ! Open the reference and configuration namelist files and namelist output file
269      CALL ctl_opn( numnam_ice_ref, 'namelist_ice_ref',    'OLD',     'FORMATTED', 'SEQUENTIAL', -1, numout, lwp ) 
270      CALL ctl_opn( numnam_ice_cfg, 'namelist_ice_cfg',    'OLD',     'FORMATTED', 'SEQUENTIAL', -1, numout, lwp )
271      IF(lwm) CALL ctl_opn( numoni, 'output.namelist.ice', 'UNKNOWN', 'FORMATTED', 'SEQUENTIAL', -1, numout, lwp, 1 )
272      !
273      CALL ice_run                     ! set some ice run parameters
274      !
275      !                                ! Allocate the ice arrays
276      ierr =        ice_alloc        ()      ! ice variables
277      ierr = ierr + dom_ice_alloc    ()      ! domain
278      ierr = ierr + sbc_ice_alloc    ()      ! surface forcing
279      ierr = ierr + thd_ice_alloc    ()      ! thermodynamics
280      ierr = ierr + lim_itd_me_alloc ()      ! ice thickness distribution - mechanics
281      !
282      IF( lk_mpp    )   CALL mpp_sum( ierr )
283      IF( ierr /= 0 )   CALL ctl_stop('STOP', 'sbc_lim_init : unable to allocate ice arrays')
284      !
285      !                                ! adequation jpk versus ice/snow layers/categories
286      IF( jpl > jpk .OR. (nlay_i+1) > jpk .OR. nlay_s > jpk )   &
287         &      CALL ctl_stop( 'STOP',                          &
288         &     'sbc_lim_init: the 3rd dimension of workspace arrays is too small.',   &
289         &     'use more ocean levels or less ice/snow layers/categories.' )
290      !
291      CALL lim_itd_init                ! ice thickness distribution initialization
292      !
293      CALL lim_hdf_init                ! set ice horizontal diffusion computation parameters
294      !
295      CALL lim_thd_init                ! set ice thermodynics parameters
296      !
297      CALL lim_thd_sal_init            ! set ice salinity parameters
298      !
299      CALL lim_msh                     ! ice mesh initialization
300      !
301      CALL lim_itd_me_init             ! ice thickness distribution initialization for mecanical deformation
302      !                                ! Initial sea-ice state
303      IF( .NOT. ln_rstart ) THEN              ! start from rest: sea-ice deduced from sst
304         numit = 0
305         numit = nit000 - 1
306         CALL lim_istate
307      ELSE                                    ! start from a restart file
308         CALL lim_rst_read
309         numit = nit000 - 1
310      ENDIF
311      CALL lim_var_agg(1)
312      CALL lim_var_glo2eqv
313      !
314      CALL lim_sbc_init                 ! ice surface boundary condition   
315      !
316      fr_i(:,:)     = at_i(:,:)         ! initialisation of sea-ice fraction
317      tn_ice(:,:,:) = t_su(:,:,:)       ! initialisation of surface temp for coupled simu
318      !
319      nstart = numit  + nn_fsbc     
320      nitrun = nitend - nit000 + 1 
321      nlast  = numit  + nitrun 
322      !
323      IF( nstock == 0 )   nstock = nlast + 1
324      !
325   END SUBROUTINE sbc_lim_init
326
327
328   SUBROUTINE ice_run
329      !!-------------------------------------------------------------------
330      !!                  ***  ROUTINE ice_run ***
331      !!                 
332      !! ** Purpose :   Definition some run parameter for ice model
333      !!
334      !! ** Method  :   Read the namicerun namelist and check the parameter
335      !!              values called at the first timestep (nit000)
336      !!
337      !! ** input   :   Namelist namicerun
338      !!-------------------------------------------------------------------
339      INTEGER  ::   ios                 ! Local integer output status for namelist read
340      NAMELIST/namicerun/ jpl, nlay_i, nlay_s, cn_icerst_in, cn_icerst_indir, cn_icerst_out, cn_icerst_outdir,  &
341         &                ln_limdyn, rn_amax, ln_limdiahsb, ln_limdiaout, ln_icectl, iiceprt, jiceprt 
342      !!-------------------------------------------------------------------
343      !                   
344      REWIND( numnam_ice_ref )              ! Namelist namicerun in reference namelist : Parameters for ice
345      READ  ( numnam_ice_ref, namicerun, IOSTAT = ios, ERR = 901)
346901   IF( ios /= 0 )   CALL ctl_nam ( ios , 'namicerun in reference namelist', lwp )
347      !
348      REWIND( numnam_ice_cfg )              ! Namelist namicerun in configuration namelist : Parameters for ice
349      READ  ( numnam_ice_cfg, namicerun, IOSTAT = ios, ERR = 902 )
350902   IF( ios /= 0 )   CALL ctl_nam ( ios , 'namicerun in configuration namelist', lwp )
351      IF(lwm) WRITE( numoni, namicerun )
352      !
353      IF(lwp) THEN                        ! control print
354         WRITE(numout,*)
355         WRITE(numout,*) 'ice_run : ice share parameters for dynamics/advection/thermo of sea-ice'
356         WRITE(numout,*) ' ~~~~~~'
357         WRITE(numout,*) '   number of ice  categories                               = ', jpl
358         WRITE(numout,*) '   number of ice  layers                                   = ', nlay_i
359         WRITE(numout,*) '   number of snow layers                                   = ', nlay_s
360         WRITE(numout,*) '   switch for ice dynamics (1) or not (0)      ln_limdyn   = ', ln_limdyn
361         WRITE(numout,*) '   maximum ice concentration                               = ', rn_amax 
362         WRITE(numout,*) '   Diagnose heat/salt budget or not          ln_limdiahsb  = ', ln_limdiahsb
363         WRITE(numout,*) '   Output   heat/salt budget or not          ln_limdiaout  = ', ln_limdiaout
364         WRITE(numout,*) '   control prints in ocean.out for (i,j)=(iiceprt,jiceprt) = ', ln_icectl
365         WRITE(numout,*) '   i-index for control prints (ln_icectl=true)             = ', iiceprt
366         WRITE(numout,*) '   j-index for control prints (ln_icectl=true)             = ', jiceprt
367      ENDIF
368      !
369      ! sea-ice timestep and inverse
370      rdt_ice   = nn_fsbc * rdt 
371      r1_rdtice = 1._wp / rdt_ice 
372
373      ! inverse of nlay_i and nlay_s
374      r1_nlay_i = 1._wp / REAL( nlay_i, wp )
375      r1_nlay_s = 1._wp / REAL( nlay_s, wp )
376      !
377#if defined key_bdy
378      IF( lwp .AND. ln_limdiahsb )  CALL ctl_warn('online conservation check activated but it does not work with BDY')
379#endif
380      !
381   END SUBROUTINE ice_run
382
383
384   SUBROUTINE lim_itd_init
385      !!------------------------------------------------------------------
386      !!                ***  ROUTINE lim_itd_init ***
387      !!
388      !! ** Purpose :   Initializes the ice thickness distribution
389      !! ** Method  :   ...
390      !! ** input   :   Namelist namiceitd
391      !!-------------------------------------------------------------------
392      INTEGER  ::   ios                 ! Local integer output status for namelist read
393      NAMELIST/namiceitd/ nn_catbnd, rn_himean
394      !
395      INTEGER  ::   jl                   ! dummy loop index
396      REAL(wp) ::   zc1, zc2, zc3, zx1   ! local scalars
397      REAL(wp) ::   zhmax, znum, zden, zalpha !
398      !!------------------------------------------------------------------
399      !
400      REWIND( numnam_ice_ref )              ! Namelist namiceitd in reference namelist : Parameters for ice
401      READ  ( numnam_ice_ref, namiceitd, IOSTAT = ios, ERR = 903)
402903   IF( ios /= 0 )   CALL ctl_nam ( ios , 'namiceitd in reference namelist', lwp )
403      !
404      REWIND( numnam_ice_cfg )              ! Namelist namiceitd in configuration namelist : Parameters for ice
405      READ  ( numnam_ice_cfg, namiceitd, IOSTAT = ios, ERR = 904 )
406904   IF( ios /= 0 )   CALL ctl_nam ( ios , 'namiceitd in configuration namelist', lwp )
407      IF(lwm) WRITE( numoni, namiceitd )
408      !
409      IF(lwp) THEN                        ! control print
410         WRITE(numout,*)
411         WRITE(numout,*) 'ice_itd : ice cat distribution'
412         WRITE(numout,*) ' ~~~~~~'
413         WRITE(numout,*) '   shape of ice categories distribution                     nn_catbnd = ', nn_catbnd
414         WRITE(numout,*) '   mean ice thickness in the domain (used if nn_catbnd=2)   rn_himean = ', rn_himean
415      ENDIF
416      !
417      !----------------------------------
418      !- Thickness categories boundaries
419      !----------------------------------
420      IF(lwp) WRITE(numout,*)
421      IF(lwp) WRITE(numout,*) 'lim_itd_init : Initialization of ice cat distribution '
422      IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~~'
423      !
424      hi_max(:) = 0._wp
425      !
426      SELECT CASE ( nn_catbnd  )    ! type of ice categories distribution
427      !
428      CASE (1)                            !==  tanh function (CICE)  ==!
429         zc1 =  3._wp / REAL( jpl, wp )
430         zc2 = 10._wp * zc1
431         zc3 =  3._wp
432         DO jl = 1, jpl
433            zx1 = REAL( jl-1, wp ) / REAL( jpl, wp )
434            hi_max(jl) = hi_max(jl-1) + zc1 + zc2 * (1._wp + TANH( zc3 * (zx1 - 1._wp ) ) )
435         END DO
436         !
437      CASE (2)                            !==  h^(-alpha) function  ==!
438         zalpha = 0.05_wp
439         zhmax  = 3._wp * rn_himean
440         DO jl = 1, jpl 
441            znum = jpl * ( zhmax+1 )**zalpha
442            zden = REAL( jpl-jl , wp ) * ( zhmax + 1._wp )**zalpha + REAL( jl , wp )
443            hi_max(jl) = ( znum / zden )**(1./zalpha) - 1
444         END DO
445         !
446      END SELECT
447      !
448      DO jl = 1, jpl                ! mean thickness by category
449         hi_mean(jl) = ( hi_max(jl) + hi_max(jl-1) ) * 0.5_wp
450      END DO
451      !
452      hi_max(jpl) = 99._wp          ! set to a big value to ensure that all ice is thinner than hi_max(jpl)
453      !
454      IF(lwp) WRITE(numout,*) ' Thickness category boundaries '
455      IF(lwp) WRITE(numout,*) ' hi_max ', hi_max(0:jpl)
456      !
457   END SUBROUTINE lim_itd_init
458
459   
460   SUBROUTINE ice_lim_flx( ptn_ice , palb_ice, pqns_ice ,    &
461      &                    pqsr_ice, pdqn_ice, pevap_ice, pdevap_ice, k_limflx )
462      !!---------------------------------------------------------------------
463      !!                  ***  ROUTINE ice_lim_flx  ***
464      !!                   
465      !! ** Purpose :   update the ice surface boundary condition by averaging and / or
466      !!                redistributing fluxes on ice categories                   
467      !!
468      !! ** Method  :   average then redistribute
469      !!
470      !! ** Action  :   
471      !!---------------------------------------------------------------------
472      INTEGER                   , INTENT(in   ) ::   k_limflx   ! =-1 do nothing; =0 average ;
473      !                                                         ! =1 average and redistribute ; =2 redistribute
474      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(in   ) ::   ptn_ice    ! ice surface temperature
475      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(in   ) ::   palb_ice   ! ice albedo
476      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(inout) ::   pqns_ice   ! non solar flux
477      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(inout) ::   pqsr_ice   ! net solar flux
478      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(inout) ::   pdqn_ice   ! non solar flux sensitivity
479      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(inout) ::   pevap_ice  ! sublimation
480      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(inout) ::   pdevap_ice ! sublimation sensitivity
481      !
482      INTEGER  ::   jl      ! dummy loop index
483      !
484      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:) :: zalb_m    ! Mean albedo over all categories
485      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:) :: ztem_m    ! Mean temperature over all categories
486      !
487      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:) :: z_qsr_m   ! Mean solar heat flux over all categories
488      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:) :: z_qns_m   ! Mean non solar heat flux over all categories
489      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:) :: z_evap_m  ! Mean sublimation over all categories
490      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:) :: z_dqn_m   ! Mean d(qns)/dT over all categories
491      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:) :: z_devap_m ! Mean d(evap)/dT over all categories
492      !!----------------------------------------------------------------------
493      !
494      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_start('ice_lim_flx')
495      !
496      SELECT CASE( k_limflx )                              !==  averaged on all ice categories  ==!
497      CASE( 0 , 1 )
498         CALL wrk_alloc( jpi,jpj, z_qsr_m, z_qns_m, z_evap_m, z_dqn_m, z_devap_m)
499         !
500         z_qns_m  (:,:) = fice_ice_ave ( pqns_ice (:,:,:) )
501         z_qsr_m  (:,:) = fice_ice_ave ( pqsr_ice (:,:,:) )
502         z_dqn_m  (:,:) = fice_ice_ave ( pdqn_ice (:,:,:) )
503         z_evap_m (:,:) = fice_ice_ave ( pevap_ice (:,:,:) )
504         z_devap_m(:,:) = fice_ice_ave ( pdevap_ice (:,:,:) )
505         DO jl = 1, jpl
506            pdqn_ice  (:,:,jl) = z_dqn_m(:,:)
507            pdevap_ice(:,:,jl) = z_devap_m(:,:)
508         END DO
509         !
510         DO jl = 1, jpl
511            pqns_ice (:,:,jl) = z_qns_m(:,:)
512            pqsr_ice (:,:,jl) = z_qsr_m(:,:)
513            pevap_ice(:,:,jl) = z_evap_m(:,:)
514         END DO
515         !
516         CALL wrk_dealloc( jpi,jpj, z_qsr_m, z_qns_m, z_evap_m, z_dqn_m, z_devap_m)
517      END SELECT
518      !
519      SELECT CASE( k_limflx )                              !==  redistribution on all ice categories  ==!
520      CASE( 1 , 2 )
521         CALL wrk_alloc( jpi,jpj, zalb_m, ztem_m )
522         !
523         zalb_m(:,:) = fice_ice_ave ( palb_ice (:,:,:) ) 
524         ztem_m(:,:) = fice_ice_ave ( ptn_ice  (:,:,:) ) 
525         DO jl = 1, jpl
526            pqns_ice (:,:,jl) = pqns_ice (:,:,jl) + pdqn_ice  (:,:,jl) * ( ptn_ice(:,:,jl) - ztem_m(:,:) )
527            pevap_ice(:,:,jl) = pevap_ice(:,:,jl) + pdevap_ice(:,:,jl) * ( ptn_ice(:,:,jl) - ztem_m(:,:) )
528            pqsr_ice (:,:,jl) = pqsr_ice (:,:,jl) * ( 1._wp - palb_ice(:,:,jl) ) / ( 1._wp - zalb_m(:,:) ) 
529         END DO
530         !
531         CALL wrk_dealloc( jpi,jpj, zalb_m, ztem_m )
532      END SELECT
533      !
534      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_stop('ice_lim_flx')
535      !
536   END SUBROUTINE ice_lim_flx
537
538
539   SUBROUTINE sbc_lim_bef
540      !!----------------------------------------------------------------------
541      !!                  ***  ROUTINE sbc_lim_bef  ***
542      !!
543      !! ** purpose :  store ice variables at "before" time step
544      !!----------------------------------------------------------------------
545      a_i_b  (:,:,:)   = a_i  (:,:,:)     ! ice area
546      e_i_b  (:,:,:,:) = e_i  (:,:,:,:)   ! ice thermal energy
547      v_i_b  (:,:,:)   = v_i  (:,:,:)     ! ice volume
548      v_s_b  (:,:,:)   = v_s  (:,:,:)     ! snow volume
549      e_s_b  (:,:,:,:) = e_s  (:,:,:,:)   ! snow thermal energy
550      smv_i_b(:,:,:)   = smv_i(:,:,:)     ! salt content
551      oa_i_b (:,:,:)   = oa_i (:,:,:)     ! areal age content
552      u_ice_b(:,:)     = u_ice(:,:)
553      v_ice_b(:,:)     = v_ice(:,:)
554      !     
555   END SUBROUTINE sbc_lim_bef
556
557
558   SUBROUTINE sbc_lim_diag0
559      !!----------------------------------------------------------------------
560      !!                  ***  ROUTINE sbc_lim_diag0  ***
561      !!
562      !! ** purpose :  set ice-ocean and ice-atm. fluxes to zeros at the beggining
563      !!               of the time step
564      !!----------------------------------------------------------------------
565      sfx    (:,:) = 0._wp   ;
566      sfx_bri(:,:) = 0._wp   ; 
567      sfx_sni(:,:) = 0._wp   ;   sfx_opw(:,:) = 0._wp
568      sfx_bog(:,:) = 0._wp   ;   sfx_dyn(:,:) = 0._wp
569      sfx_bom(:,:) = 0._wp   ;   sfx_sum(:,:) = 0._wp
570      sfx_res(:,:) = 0._wp
571      !
572      wfx_snw(:,:) = 0._wp   ;   wfx_ice(:,:) = 0._wp
573      wfx_sni(:,:) = 0._wp   ;   wfx_opw(:,:) = 0._wp
574      wfx_bog(:,:) = 0._wp   ;   wfx_dyn(:,:) = 0._wp
575      wfx_bom(:,:) = 0._wp   ;   wfx_sum(:,:) = 0._wp
576      wfx_res(:,:) = 0._wp   ;   wfx_sub(:,:) = 0._wp
577      wfx_spr(:,:) = 0._wp   ;   
578      !
579      hfx_thd(:,:) = 0._wp   ;   
580      hfx_snw(:,:) = 0._wp   ;   hfx_opw(:,:) = 0._wp
581      hfx_bog(:,:) = 0._wp   ;   hfx_dyn(:,:) = 0._wp
582      hfx_bom(:,:) = 0._wp   ;   hfx_sum(:,:) = 0._wp
583      hfx_res(:,:) = 0._wp   ;   hfx_sub(:,:) = 0._wp
584      hfx_spr(:,:) = 0._wp   ;   hfx_dif(:,:) = 0._wp 
585      hfx_err(:,:) = 0._wp   ;   hfx_err_rem(:,:) = 0._wp
586      hfx_err_dif(:,:) = 0._wp   ;
587      !
588      afx_tot(:,:) = 0._wp   ;
589      afx_dyn(:,:) = 0._wp   ;   afx_thd(:,:) = 0._wp
590      !
591      diag_heat(:,:) = 0._wp ;   diag_smvi(:,:) = 0._wp ;
592      diag_vice(:,:) = 0._wp ;   diag_vsnw(:,:) = 0._wp ;
593      !
594   END SUBROUTINE sbc_lim_diag0
595
596     
597   FUNCTION fice_cell_ave ( ptab )
598      !!--------------------------------------------------------------------------
599      !! * Compute average over categories, for grid cell (ice covered and free ocean)
600      !!--------------------------------------------------------------------------
601      REAL (wp), DIMENSION (jpi,jpj) :: fice_cell_ave
602      REAL (wp), DIMENSION (jpi,jpj,jpl), INTENT (in) :: ptab
603      INTEGER :: jl ! Dummy loop index
604     
605      fice_cell_ave (:,:) = 0.0_wp
606      DO jl = 1, jpl
607         fice_cell_ave (:,:) = fice_cell_ave (:,:) + a_i (:,:,jl) * ptab (:,:,jl)
608      END DO
609     
610   END FUNCTION fice_cell_ave
611   
612   
613   FUNCTION fice_ice_ave ( ptab )
614      !!--------------------------------------------------------------------------
615      !! * Compute average over categories, for ice covered part of grid cell
616      !!--------------------------------------------------------------------------
617      REAL (kind=wp), DIMENSION (jpi,jpj) :: fice_ice_ave
618      REAL (kind=wp), DIMENSION (jpi,jpj,jpl), INTENT(in) :: ptab
619
620      fice_ice_ave (:,:) = 0.0_wp
621      WHERE ( at_i (:,:) > 0.0_wp ) fice_ice_ave (:,:) = fice_cell_ave ( ptab (:,:,:)) / at_i (:,:)
622
623   END FUNCTION fice_ice_ave
624
625#else
626   !!----------------------------------------------------------------------
627   !!   Default option           Dummy module      NO LIM 3.0 sea-ice model
628   !!----------------------------------------------------------------------
629CONTAINS
630   SUBROUTINE sbc_ice_lim ( kt, kblk )     ! Dummy routine
631      WRITE(*,*) 'sbc_ice_lim: You should not have seen this print! error?', kt, kblk
632   END SUBROUTINE sbc_ice_lim
633   SUBROUTINE sbc_lim_init                 ! Dummy routine
634   END SUBROUTINE sbc_lim_init
635#endif
636
637   !!======================================================================
638END MODULE sbcice_lim
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.