source: branches/2015/dev_r5003_MERCATOR6_CRS/NEMOGCM/NEMO/LIM_SRC_3/ice.F90 @ 7256

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phaze NEMO routines in CRS branch with nemo_v3_6_STABLE branch at rev 7213 (09-09-2016) (merge -r 5519:7213 )

  • Property svn:keywords set to Id
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Line 
1MODULE ice
2   !!======================================================================
3   !!                        ***  MODULE ice  ***
4   !! LIM-3 Sea Ice physics:  diagnostics variables of ice defined in memory
5   !!=====================================================================
6   !! History :  3.0  ! 2008-03  (M. Vancoppenolle) original code LIM-3
7   !!            4.0  ! 2011-02  (G. Madec) dynamical allocation
8   !!----------------------------------------------------------------------
9#if defined key_lim3
10   !!----------------------------------------------------------------------
11   !!   'key_lim3'                                      LIM-3 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 in sbc_lim_init
20
21   !!======================================================================
22   !! LIM3 by the use of sweat, agile fingers and sometimes brain juice,
23   !!  was developed in Louvain-la-Neuve by :
24   !!    * Martin Vancoppenolle (UCL-ASTR, Belgium)
25   !!    * Sylvain Bouillon (UCL-ASTR, Belgium)
26   !!    * Miguel Angel Morales Maqueda (NOC-L, UK)
27   !!
28   !! Based on extremely valuable earlier work by
29   !!    * Thierry Fichefet
30   !!    * Hugues Goosse
31   !!
32   !! The following persons also contributed to the code in various ways
33   !!    * Gurvan Madec, Claude Talandier, Christian Ethe (LOCEAN, France)
34   !!    * Xavier Fettweis (UCL-ASTR), Ralph Timmermann (AWI, Germany)
35   !!    * Bill Lipscomb (LANL), Cecilia Bitz (UWa)
36   !!      and Elisabeth Hunke (LANL), USA.
37   !!
38   !! For more info, the interested user is kindly invited to consult the following references
39   !!    For model description and validation :
40   !!    * Vancoppenolle et al., Ocean Modelling, 2008a.
41   !!    * Vancoppenolle et al., Ocean Modelling, 2008b.
42   !!    For a specific description of EVP :
43   !!    * Bouillon et al., Ocean Modelling 2009.
44   !!
45   !!    Or the reference manual, that should be available by 2011
46   !!======================================================================
47   !!                                                                     |
48   !!              I C E   S T A T E   V A R I A B L E S                  |
49   !!                                                                     |
50   !! Introduction :                                                      |
51   !! --------------                                                      |
52   !! Every ice-covered grid cell is characterized by a series of state   |
53   !! variables. To account for unresolved spatial variability in ice     |
54   !! thickness, the ice cover in divided in ice thickness categories.    |
55   !!                                                                     |
56   !! Sea ice state variables depend on the ice thickness category        |
57   !!                                                                     |
58   !! Those variables are divided into two groups                         |
59   !! * Extensive (or global) variables.                                  |
60   !!   These are the variables that are transported by all means         |
61   !! * Intensive (or equivalent) variables.                              |
62   !!   These are the variables that are either physically more           |
63   !!   meaningful and/or used in ice thermodynamics                      |
64   !!                                                                     |
65   !! Routines in limvar.F90 perform conversions                          |
66   !!  - lim_var_glo2eqv  : from global to equivalent variables           |
67   !!  - lim_var_eqv2glo  : from equivalent to global variables           |
68   !!                                                                     |
69   !! For various purposes, the sea ice state variables have sometimes    |
70   !! to be aggregated over all ice thickness categories. This operation  |
71   !! is done in :                                                        |
72   !!  - lim_var_agg                                                      |
73   !!                                                                     |
74   !! in icestp.F90, the routines that compute the changes in the ice     |
75   !! state variables are called                                          |
76   !! - lim_dyn : ice dynamics                                            |
77   !! - lim_trp : ice transport                                           |
78   !! - lim_itd_me : mechanical redistribution (ridging and rafting)      |
79   !! - lim_thd : ice halo-thermodynamics                                 |
80   !! - lim_itd_th : thermodynamic changes in ice thickness distribution  |
81   !!                and creation of new ice                              |
82   !!                                                                     |
83   !! See the associated routines for more information                    |
84   !!                                                                     |
85   !! List of ice state variables :                                       |
86   !! -----------------------------                                       |
87   !!                                                                     |
88   !!-------------|-------------|---------------------------------|-------|
89   !!   name in   |   name in   |              meaning            | units |
90   !! 2D routines | 1D routines |                                 |       |
91   !!-------------|-------------|---------------------------------|-------|
92   !!                                                                     |
93   !! ******************************************************************* |
94   !! ***         Dynamical variables (prognostic)                    *** |
95   !! ******************************************************************* |
96   !!                                                                     |
97   !! u_ice       |      -      |    Comp. U of the ice velocity  | m/s   |
98   !! v_ice       |      -      |    Comp. V of the ice velocity  | m/s   |
99   !!                                                                     |
100   !! ******************************************************************* |
101   !! ***         Category dependent state variables (prognostic)     *** |
102   !! ******************************************************************* |
103   !!                                                                     |
104   !! ** Global variables                                                 |
105   !!-------------|-------------|---------------------------------|-------|
106   !! a_i         | a_i_1d      |    Ice concentration            |       |
107   !! v_i         |      -      |    Ice volume per unit area     | m     |
108   !! v_s         |      -      |    Snow volume per unit area    | m     |
109   !! smv_i       |      -      |    Sea ice salt content         | ppt.m |
110   !! oa_i        !      -      !    Sea ice areal age content    | day   |
111   !! e_i         !      -      !    Ice enthalpy                 | J/m2  |
112   !!      -      ! q_i_1d      !    Ice enthalpy per unit vol.   | J/m3  |
113   !! e_s         !      -      !    Snow enthalpy                | J/m2  |
114   !!      -      ! q_s_1d      !    Snow enthalpy per unit vol.  | J/m3  |
115   !!                                                                     |
116   !!-------------|-------------|---------------------------------|-------|
117   !!                                                                     |
118   !! ** Equivalent variables                                             |
119   !!-------------|-------------|---------------------------------|-------|
120   !!                                                                     |
121   !! ht_i        | ht_i_1d     |    Ice thickness                | m     |
122   !! ht_s        ! ht_s_1d     |    Snow depth                   | m     |
123   !! sm_i        ! sm_i_1d     |    Sea ice bulk salinity        ! ppt   |
124   !! s_i         ! s_i_1d      |    Sea ice salinity profile     ! ppt   |
125   !! o_i         !      -      |    Sea ice Age                  ! days  |
126   !! t_i         ! t_i_1d      |    Sea ice temperature          ! K     |
127   !! t_s         ! t_s_1d      |    Snow temperature             ! K     |
128   !! t_su        ! t_su_1d     |    Sea ice surface temperature  ! K     |
129   !!                                                                     |
130   !! notes: the ice model only sees a bulk (i.e., vertically averaged)   |
131   !!        salinity, except in thermodynamic computations, for which    |
132   !!        the salinity profile is computed as a function of bulk       |
133   !!        salinity                                                     |
134   !!                                                                     |
135   !!        the sea ice surface temperature is not associated to any     |
136   !!        heat content. Therefore, it is not a state variable and      |
137   !!        does not have to be advected. Nevertheless, it has to be     |
138   !!        computed to determine whether the ice is melting or not      |
139   !!                                                                     |
140   !! ******************************************************************* |
141   !! ***         Category-summed state variables (diagnostic)        *** |
142   !! ******************************************************************* |
143   !! at_i        | at_i_1d     |    Total ice concentration      |       |
144   !! vt_i        |      -      |    Total ice vol. per unit area | m     |
145   !! vt_s        |      -      |    Total snow vol. per unit ar. | m     |
146   !! smt_i       |      -      |    Mean sea ice salinity        | ppt   |
147   !! tm_i        |      -      |    Mean sea ice temperature     | K     |
148   !! ot_i        !      -      !    Sea ice areal age content    | day   |
149   !! et_i        !      -      !    Total ice enthalpy           | J/m2  |
150   !! et_s        !      -      !    Total snow enthalpy          | J/m2  |
151   !! bv_i        !      -      !    Mean relative brine volume   | ???   |
152   !!=====================================================================
153
154   LOGICAL, PUBLIC ::   con_i = .false.   ! switch for conservation test
155
156   !!--------------------------------------------------------------------------
157   !! * Share Module variables
158   !!--------------------------------------------------------------------------
159   INTEGER , PUBLIC ::   nstart           !: iteration number of the begining of the run
160   INTEGER , PUBLIC ::   nlast            !: iteration number of the end of the run
161   INTEGER , PUBLIC ::   nitrun           !: number of iteration
162   INTEGER , PUBLIC ::   numit            !: iteration number
163   REAL(wp), PUBLIC ::   rdt_ice          !: ice time step
164   REAL(wp), PUBLIC ::   r1_rdtice        !: = 1. / rdt_ice
165
166   !                                     !!** ice-thickness distribution namelist (namiceitd) **
167   INTEGER , PUBLIC ::   nn_catbnd        !: categories distribution following: tanh function (1), or h^(-alpha) function (2)
168   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_himean        !: mean thickness of the domain (used to compute the distribution, nn_itdshp = 2 only)
169
170   !                                     !!** ice-dynamics namelist (namicedyn) **
171   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_icestr_bvf    !: use brine volume to diminish ice strength
172   INTEGER , PUBLIC ::   nn_icestr        !: ice strength parameterization (0=Hibler79 1=Rothrock75)
173   INTEGER , PUBLIC ::   nn_nevp          !: number of iterations for subcycling
174   INTEGER , PUBLIC ::   nn_ahi0          !: sea-ice hor. eddy diffusivity coeff. (3 ways of calculation)
175   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_pe_rdg        !: ridging work divided by pot. energy change in ridging, nn_icestr = 1
176   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_cio           !: drag coefficient for oceanic stress
177   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_pstar         !: determines ice strength (N/M), Hibler JPO79
178   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_crhg          !: determines changes in ice strength
179   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_creepl        !: creep limit : has to be under 1.0e-9
180   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_ecc           !: eccentricity of the elliptical yield curve
181   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_ahi0_ref      !: sea-ice hor. eddy diffusivity coeff. (m2/s)
182   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_relast        !: ratio => telast/rdt_ice (1/3 or 1/9 depending on nb of subcycling nevp)
183
184   !                                     !!** ice-salinity namelist (namicesal) **
185   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_simax         !: maximum ice salinity [PSU]
186   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_simin         !: minimum ice salinity [PSU]
187   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_sal_gd        !: restoring salinity for gravity drainage [PSU]
188   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_sal_fl        !: restoring salinity for flushing [PSU]
189   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_time_gd       !: restoring time constant for gravity drainage (= 20 days) [s]
190   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_time_fl       !: restoring time constant for gravity drainage (= 10 days) [s]
191   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_icesal        !: bulk salinity (ppt) in case of constant salinity
192
193   !                                     !!** ice-salinity namelist (namicesal) **
194   INTEGER , PUBLIC ::   nn_icesal           !: salinity configuration used in the model
195   !                                         ! 1 - constant salinity in both space and time
196   !                                         ! 2 - prognostic salinity (s(z,t))
197   !                                         ! 3 - salinity profile, constant in time
198   INTEGER , PUBLIC ::   nn_ice_thcon        !: thermal conductivity: =0 Untersteiner (1964) ; =1 Pringle et al (2007)
199   INTEGER , PUBLIC ::   nn_monocat          !: virtual ITD mono-category parameterizations (1) or not (0)
200   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_it_qnsice        !: iterate surface flux with changing surface temperature or not (F)
201
202   !                                     !!** ice-mechanical redistribution namelist (namiceitdme)
203   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_cs            !: fraction of shearing energy contributing to ridging           
204   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_fsnowrdg      !: fractional snow loss to the ocean during ridging
205   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_fsnowrft      !: fractional snow loss to the ocean during ridging
206   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_gstar         !: fractional area of young ice contributing to ridging
207   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_astar         !: equivalent of G* for an exponential participation function
208   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_hstar         !: thickness that determines the maximal thickness of ridged ice
209   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_hraft         !: threshold thickness (m) for rafting / ridging
210   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_craft         !: coefficient for smoothness of the hyperbolic tangent in rafting
211   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_por_rdg       !: initial porosity of ridges (0.3 regular value)
212   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_betas         !: coef. for partitioning of snowfall between leads and sea ice
213   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_kappa_i       !: coef. for the extinction of radiation Grenfell et al. (2006) [1/m]
214   REAL(wp), PUBLIC ::   nn_conv_dif      !: maximal number of iterations for heat diffusion
215   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_terr_dif      !: maximal tolerated error (C) for heat diffusion
216
217   !                                     !!** ice-mechanical redistribution namelist (namiceitdme)
218   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_rafting      !: rafting of ice or not                       
219   INTEGER , PUBLIC ::   nn_partfun      !: participation function: =0 Thorndike et al. (1975), =1 Lipscomb et al. (2007)
220
221   REAL(wp), PUBLIC ::   usecc2           !:  = 1.0 / ( rn_ecc * rn_ecc )
222   REAL(wp), PUBLIC ::   rhoco            !: = rau0 * cio
223   REAL(wp), PUBLIC ::   r1_nlay_i        !: 1 / nlay_i
224   REAL(wp), PUBLIC ::   r1_nlay_s        !: 1 / nlay_s
225   !
226   !                                     !!** switch for presence of ice or not
227   REAL(wp), PUBLIC ::   rswitch
228   !
229   !                                     !!** define some parameters
230   REAL(wp), PUBLIC, PARAMETER ::   epsi06   = 1.e-06_wp  !: small number
231   REAL(wp), PUBLIC, PARAMETER ::   epsi10   = 1.e-10_wp  !: small number
232   REAL(wp), PUBLIC, PARAMETER ::   epsi20   = 1.e-20_wp  !: small number
233
234   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   u_oce, v_oce   !: surface ocean velocity used in ice dynamics
235   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   ahiu , ahiv    !: hor. diffusivity coeff. at U- and V-points [m2/s]
236   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   ust2s, hicol   !: friction velocity, ice collection thickness accreted in leads
237   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   strp1, strp2   !: strength at previous time steps
238   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   strength       !: ice strength
239   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   stress1_i, stress2_i, stress12_i   !: 1st, 2nd & diagonal stress tensor element
240   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   delta_i        !: ice rheology elta factor (Flato & Hibler 95) [s-1]
241   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   divu_i         !: Divergence of the velocity field [s-1]
242   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   shear_i        !: Shear of the velocity field [s-1]
243   !
244   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sist        !: Average Sea-Ice Surface Temperature [Kelvin]
245   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   t_bo        !: Sea-Ice bottom temperature [Kelvin]     
246   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   frld        !: Leads fraction = 1 - ice fraction
247   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   pfrld       !: Leads fraction at previous time 
248   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   phicif      !: Old ice thickness
249   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   qlead       !: heat balance of the lead (or of the open ocean)
250   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   fhtur       !: net downward heat flux from the ice to the ocean
251   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   fhld        !: heat flux from the lead used for bottom melting
252
253   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_snw    !: snow-ocean mass exchange   [kg.m-2.s-1]
254   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_spr    !: snow precipitation on ice  [kg.m-2.s-1]
255   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_sub    !: snow/ice sublimation       [kg.m-2.s-1]
256
257   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_ice    !: ice-ocean mass exchange                   [kg.m-2.s-1]
258   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_sni    !: snow ice growth component of wfx_ice      [kg.m-2.s-1]
259   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_opw    !: lateral ice growth component of wfx_ice   [kg.m-2.s-1]
260   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_bog    !: bottom ice growth component of wfx_ice    [kg.m-2.s-1]
261   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_dyn    !: dynamical ice growth component of wfx_ice [kg.m-2.s-1]
262   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_bom    !: bottom melt component of wfx_ice          [kg.m-2.s-1]
263   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_sum    !: surface melt component of wfx_ice         [kg.m-2.s-1]
264   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_res    !: residual component of wfx_ice             [kg.m-2.s-1]
265
266   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   afx_tot     !: ice concentration tendency (total)          [s-1]
267   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   afx_thd     !: ice concentration tendency (thermodynamics) [s-1]
268   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   afx_dyn     !: ice concentration tendency (dynamics)       [s-1]
269
270   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_bog     !: salt flux due to ice growth/melt                      [PSU/m2/s]
271   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_bom     !: salt flux due to ice growth/melt                      [PSU/m2/s]
272   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_sum     !: salt flux due to ice growth/melt                      [PSU/m2/s]
273   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_sni     !: salt flux due to ice growth/melt                      [PSU/m2/s]
274   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_opw     !: salt flux due to ice growth/melt                      [PSU/m2/s]
275   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_bri     !: salt flux due to brine rejection                      [PSU/m2/s]
276   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_dyn     !: salt flux due to porous ridged ice formation          [PSU/m2/s]
277   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_res     !: residual salt flux due to correction of ice thickness [PSU/m2/s]
278
279   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_sub     !: salt flux due to ice sublimation
280
281   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_bog     !: total heat flux causing bottom ice growth        [W.m-2]
282   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_bom     !: total heat flux causing bottom ice melt          [W.m-2]
283   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_sum     !: total heat flux causing surface ice melt         [W.m-2]
284   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_opw     !: total heat flux causing open water ice formation [W.m-2]
285   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_dif     !: total heat flux causing Temp change in the ice   [W.m-2]
286   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_snw     !: heat flux for snow melt                          [W.m-2]
287   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_err     !: heat flux error after heat diffusion             [W.m-2]
288   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_err_dif !: heat flux remaining due to change in non-solar flux [W.m-2]
289   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_err_rem !: heat flux error after heat remapping             [W.m-2]
290   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_in      !: heat flux available for thermo transformations   [W.m-2]
291   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_out     !: heat flux remaining at the end of thermo transformations  [W.m-2]
292   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_err_sub !: mass flux error after sublimation [kg.m-2.s-1]
293   
294   ! heat flux associated with ice-atmosphere mass exchange
295   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_sub     !: heat flux for sublimation  [W.m-2]
296   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_spr     !: heat flux of the snow precipitation  [W.m-2]
297
298   ! heat flux associated with ice-ocean mass exchange
299   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_thd     !: ice-ocean heat flux from thermo processes (limthd_dh)  [W.m-2]
300   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_dyn     !: ice-ocean heat flux from mecanical processes (limitd_me)  [W.m-2]
301   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_res     !: residual heat flux due to correction of ice thickness [W.m-2]
302
303   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   ftr_ice   !: transmitted solar radiation under ice   
304   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   pahu3D , pahv3D
305   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   rn_amax_2d  !: maximum ice concentration 2d array
306
307   !!--------------------------------------------------------------------------
308   !! * Ice global state variables
309   !!--------------------------------------------------------------------------
310   !! Variables defined for each ice category
311   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   ht_i    !: Ice thickness (m)
312   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   a_i     !: Ice fractional areas (concentration)
313   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   v_i     !: Ice volume per unit area (m)
314   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   v_s     !: Snow volume per unit area(m)
315   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   ht_s    !: Snow thickness (m)
316   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   t_su    !: Sea-Ice Surface Temperature (K)
317   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   sm_i    !: Sea-Ice Bulk salinity (ppt)
318   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   smv_i   !: Sea-Ice Bulk salinity times volume per area (ppt.m)
319   !                                                                  !  this is an extensive variable that has to be transported
320   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   o_i     !: Sea-Ice Age (days)
321   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   oa_i    !: Sea-Ice Age times ice area (days)
322   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   bv_i    !: brine volume
323
324   !! Variables summed over all categories, or associated to all the ice in a single grid cell
325   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   u_ice, v_ice   !: components of the ice velocity (m/s)
326   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   vt_i , vt_s    !: ice and snow total volume per unit area (m)
327   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   at_i           !: ice total fractional area (ice concentration)
328   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   ato_i          !: =1-at_i ; total open water fractional area
329   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   et_i , et_s    !: ice and snow total heat content
330   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   tm_i         !: mean ice temperature over all categories
331   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   bvm_i        !: brine volume averaged over all categories
332   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   smt_i        !: mean sea ice salinity averaged over all categories [PSU]
333   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   tm_su        !: mean surface temperature over all categories
334   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   htm_i        !: mean ice  thickness over all categories
335   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   htm_s        !: mean snow thickness over all categories
336   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   om_i         !: mean ice age over all categories
337
338   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:,:) ::   t_s        !: Snow temperatures [K]
339   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:,:) ::   e_s        !: Snow ...     
340     
341   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:,:) ::   t_i        !: ice temperatures          [K]
342   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:,:) ::   e_i        !: ice thermal contents    [J/m2]
343   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:,:) ::   s_i        !: ice salinities          [PSU]
344
345   !!--------------------------------------------------------------------------
346   !! * Moments for advection
347   !!--------------------------------------------------------------------------
348   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)     ::   sxopw, syopw, sxxopw, syyopw, sxyopw   !: open water in sea ice
349   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:)   ::   sxice, syice, sxxice, syyice, sxyice   !: ice thickness
350   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:)   ::   sxsn , sysn , sxxsn , syysn , sxysn    !: snow thickness
351   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:)   ::   sxa  , sya  , sxxa  , syya  , sxya     !: lead fraction
352   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:)   ::   sxc0 , syc0 , sxxc0 , syyc0 , sxyc0    !: snow thermal content
353   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:)   ::   sxsal, sysal, sxxsal, syysal, sxysal   !: ice salinity
354   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:)   ::   sxage, syage, sxxage, syyage, sxyage   !: ice age
355   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:,:) ::   sxe  , sye  , sxxe  , syye  , sxye     !: ice layers heat content
356
357   !!--------------------------------------------------------------------------
358   !! * Old values of global variables
359   !!--------------------------------------------------------------------------
360   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:)   ::   v_s_b, v_i_b               !: snow and ice volumes
361   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:)   ::   a_i_b, smv_i_b, oa_i_b     !:
362   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:,:) ::   e_s_b                      !: snow heat content
363   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:,:) ::   e_i_b                      !: ice temperatures
364   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)     ::   u_ice_b, v_ice_b           !: ice velocity
365           
366   !!--------------------------------------------------------------------------
367   !! * Ice thickness distribution variables
368   !!--------------------------------------------------------------------------
369   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:)   ::   hi_max         !: Boundary of ice thickness categories in thickness space
370   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:)   ::   hi_mean        !: Mean ice thickness in catgories
371
372   !!--------------------------------------------------------------------------
373   !! * Ice Run
374   !!--------------------------------------------------------------------------
375   !                                                  !!: ** Namelist namicerun read in sbc_lim_init **
376   INTEGER          , PUBLIC ::   jpl             !: number of ice  categories
377   INTEGER          , PUBLIC ::   nlay_i          !: number of ice  layers
378   INTEGER          , PUBLIC ::   nlay_s          !: number of snow layers
379   CHARACTER(len=80), PUBLIC ::   cn_icerst_in    !: suffix of ice restart name (input)
380   CHARACTER(len=256), PUBLIC ::   cn_icerst_indir !: ice restart input directory
381   CHARACTER(len=80), PUBLIC ::   cn_icerst_out   !: suffix of ice restart name (output)
382   CHARACTER(len=256), PUBLIC ::   cn_icerst_outdir!: ice restart output directory
383   LOGICAL          , PUBLIC ::   ln_limdyn       !: flag for ice dynamics (T) or not (F)
384   LOGICAL          , PUBLIC ::   ln_icectl       !: flag for sea-ice points output (T) or not (F)
385   REAL(wp)         , PUBLIC ::   rn_amax_n       !: maximum ice concentration Northern hemisphere
386   REAL(wp)         , PUBLIC ::   rn_amax_s       !: maximum ice concentration Southern hemisphere
387   INTEGER          , PUBLIC ::   iiceprt         !: debug i-point
388   INTEGER          , PUBLIC ::   jiceprt         !: debug j-point
389   !
390   !!--------------------------------------------------------------------------
391   !! * Ice diagnostics
392   !!--------------------------------------------------------------------------
393   ! Increment of global variables
394   ! thd refers to changes induced by thermodynamics
395   ! trp   ''         ''     ''       advection (transport of ice)
396   LOGICAL , PUBLIC                                        ::   ln_limdiahsb  !: flag for ice diag (T) or not (F)
397   LOGICAL , PUBLIC                                        ::   ln_limdiaout  !: flag for ice diag (T) or not (F)
398   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)     ::   diag_trp_vi   !: transport of ice volume
399   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)     ::   diag_trp_vs   !: transport of snw volume
400   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)     ::   diag_trp_ei   !: transport of ice enthalpy (W/m2)
401   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)     ::   diag_trp_es   !: transport of snw enthalpy (W/m2)
402   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)     ::   diag_trp_smv  !: transport of salt content
403   !
404   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)     ::   diag_heat     !: snw/ice heat content variation   [W/m2]
405   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)     ::   diag_smvi     !: ice salt content variation   []
406   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)     ::   diag_vice     !: ice volume variation   [m/s]
407   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)     ::   diag_vsnw     !: snw volume variation   [m/s]
408   !
409   !!----------------------------------------------------------------------
410   !! NEMO/LIM3 4.0 , UCL - NEMO Consortium (2010)
411   !! $Id$
412   !! Software governed by the CeCILL licence     (NEMOGCM/NEMO_CeCILL.txt)
413   !!----------------------------------------------------------------------
414CONTAINS
415
416   FUNCTION ice_alloc()
417      !!-----------------------------------------------------------------
418      !!               *** Routine ice_alloc_2 ***
419      !!-----------------------------------------------------------------
420      INTEGER :: ice_alloc
421      !
422      INTEGER :: ierr(17), ii
423      !!-----------------------------------------------------------------
424
425      ierr(:) = 0
426
427      ! What could be one huge allocate statement is broken-up to try to
428      ! stay within Fortran's max-line length limit.
429      ii = 1
430      ALLOCATE( u_oce    (jpi,jpj) , v_oce    (jpi,jpj) ,                           &
431         &      ahiu     (jpi,jpj) , ahiv     (jpi,jpj) ,                           &
432         &      ust2s    (jpi,jpj) , hicol    (jpi,jpj) ,                           &
433         &      strp1    (jpi,jpj) , strp2    (jpi,jpj) , strength  (jpi,jpj) ,     &
434         &      stress1_i(jpi,jpj) , stress2_i(jpi,jpj) , stress12_i(jpi,jpj) ,     &
435         &      delta_i  (jpi,jpj) , divu_i   (jpi,jpj) , shear_i   (jpi,jpj) , STAT=ierr(ii) )
436
437      ii = ii + 1
438      ALLOCATE( sist   (jpi,jpj) , t_bo   (jpi,jpj) ,                        &
439         &      frld   (jpi,jpj) , pfrld  (jpi,jpj) , phicif (jpi,jpj) ,                        &
440         &      wfx_snw(jpi,jpj) , wfx_ice(jpi,jpj) , wfx_sub(jpi,jpj) ,                        &
441         &      wfx_bog(jpi,jpj) , wfx_dyn(jpi,jpj) , wfx_bom(jpi,jpj) , wfx_sum(jpi,jpj) ,     &
442         &      wfx_res(jpi,jpj) , wfx_sni(jpi,jpj) , wfx_opw(jpi,jpj) , wfx_spr(jpi,jpj) ,     &
443         &      afx_tot(jpi,jpj) , afx_thd(jpi,jpj),  afx_dyn(jpi,jpj) ,                        &
444         &      fhtur  (jpi,jpj) , ftr_ice(jpi,jpj,jpl), pahu3D(jpi,jpj,jpl+1), pahv3D(jpi,jpj,jpl+1),            &
445         &      qlead  (jpi,jpj) , rn_amax_2d(jpi,jpj),                                         &
446         &      sfx_res(jpi,jpj) , sfx_bri(jpi,jpj) , sfx_dyn(jpi,jpj) , sfx_sub(jpi,jpj),      &
447         &      sfx_bog(jpi,jpj) , sfx_bom(jpi,jpj) , sfx_sum(jpi,jpj) , sfx_sni(jpi,jpj) , sfx_opw(jpi,jpj) ,    &
448         &      hfx_res(jpi,jpj) , hfx_snw(jpi,jpj) , hfx_sub(jpi,jpj) , hfx_err(jpi,jpj) ,     & 
449         &      hfx_err_dif(jpi,jpj) , hfx_err_rem(jpi,jpj) , wfx_err_sub(jpi,jpj) ,       &
450         &      hfx_in (jpi,jpj) , hfx_out(jpi,jpj) , fhld(jpi,jpj) ,                           &
451         &      hfx_sum(jpi,jpj) , hfx_bom(jpi,jpj) , hfx_bog(jpi,jpj) , hfx_dif(jpi,jpj) , hfx_opw(jpi,jpj) ,    &
452         &      hfx_thd(jpi,jpj) , hfx_dyn(jpi,jpj) , hfx_spr(jpi,jpj) ,  STAT=ierr(ii) )
453
454      ! * Ice global state variables
455      ii = ii + 1
456      ALLOCATE( ht_i (jpi,jpj,jpl) , a_i  (jpi,jpj,jpl) , v_i  (jpi,jpj,jpl) ,     &
457         &      v_s  (jpi,jpj,jpl) , ht_s (jpi,jpj,jpl) , t_su (jpi,jpj,jpl) ,     &
458         &      sm_i (jpi,jpj,jpl) , smv_i(jpi,jpj,jpl) , o_i  (jpi,jpj,jpl) ,     &
459         &      oa_i (jpi,jpj,jpl) , bv_i (jpi,jpj,jpl) , STAT=ierr(ii) )
460      ii = ii + 1
461      ALLOCATE( u_ice(jpi,jpj) , v_ice(jpi,jpj) ,      &
462         &      vt_i (jpi,jpj) , vt_s (jpi,jpj) , at_i (jpi,jpj) , ato_i(jpi,jpj) ,     &
463         &      et_i (jpi,jpj) , et_s (jpi,jpj) , tm_i (jpi,jpj) , bvm_i(jpi,jpj) ,     &
464         &      smt_i(jpi,jpj) , tm_su(jpi,jpj) , htm_i(jpi,jpj) , htm_s(jpi,jpj) ,     &
465         &      om_i (jpi,jpj)                              , STAT=ierr(ii) )
466      ii = ii + 1
467      ALLOCATE( t_s(jpi,jpj,nlay_s,jpl) , e_s(jpi,jpj,nlay_s,jpl) , STAT=ierr(ii) )
468      ii = ii + 1
469      ALLOCATE( t_i(jpi,jpj,nlay_i,jpl) , e_i(jpi,jpj,nlay_i,jpl) , s_i(jpi,jpj,nlay_i,jpl) , STAT=ierr(ii) )
470
471      ! * Moments for advection
472      ii = ii + 1
473      ALLOCATE( sxopw(jpi,jpj) , syopw(jpi,jpj) , sxxopw(jpi,jpj) , syyopw(jpi,jpj) , sxyopw(jpi,jpj) , STAT=ierr(ii) )
474      ii = ii + 1
475      ALLOCATE( sxice(jpi,jpj,jpl) , syice(jpi,jpj,jpl) , sxxice(jpi,jpj,jpl) , syyice(jpi,jpj,jpl) , sxyice(jpi,jpj,jpl) ,   &
476         &      sxsn (jpi,jpj,jpl) , sysn (jpi,jpj,jpl) , sxxsn (jpi,jpj,jpl) , syysn (jpi,jpj,jpl) , sxysn (jpi,jpj,jpl) ,   &
477         &      STAT=ierr(ii) )
478      ii = ii + 1
479      ALLOCATE( sxa  (jpi,jpj,jpl) , sya  (jpi,jpj,jpl) , sxxa  (jpi,jpj,jpl) , syya  (jpi,jpj,jpl) , sxya  (jpi,jpj,jpl) ,   &
480         &      sxc0 (jpi,jpj,jpl) , syc0 (jpi,jpj,jpl) , sxxc0 (jpi,jpj,jpl) , syyc0 (jpi,jpj,jpl) , sxyc0 (jpi,jpj,jpl) ,   &
481         &      sxsal(jpi,jpj,jpl) , sysal(jpi,jpj,jpl) , sxxsal(jpi,jpj,jpl) , syysal(jpi,jpj,jpl) , sxysal(jpi,jpj,jpl) ,   &
482         &      sxage(jpi,jpj,jpl) , syage(jpi,jpj,jpl) , sxxage(jpi,jpj,jpl) , syyage(jpi,jpj,jpl) , sxyage(jpi,jpj,jpl) ,   &
483         &      STAT=ierr(ii) )
484      ii = ii + 1
485      ALLOCATE( sxe (jpi,jpj,nlay_i,jpl) , sye (jpi,jpj,nlay_i,jpl) , sxxe(jpi,jpj,nlay_i,jpl) ,     &
486         &      syye(jpi,jpj,nlay_i,jpl) , sxye(jpi,jpj,nlay_i,jpl)                            , STAT=ierr(ii) )
487
488      ! * Old values of global variables
489      ii = ii + 1
490      ALLOCATE( v_s_b  (jpi,jpj,jpl) , v_i_b  (jpi,jpj,jpl) , e_s_b(jpi,jpj,nlay_s,jpl) ,     &
491         &      a_i_b  (jpi,jpj,jpl) , smv_i_b(jpi,jpj,jpl) , e_i_b(jpi,jpj,nlay_i,jpl) ,     &
492         &      oa_i_b (jpi,jpj,jpl) , u_ice_b(jpi,jpj)     , v_ice_b(jpi,jpj)          , STAT=ierr(ii) )
493     
494      ! * Ice thickness distribution variables
495      ii = ii + 1
496      ALLOCATE( hi_max(0:jpl), hi_mean(jpl),  STAT=ierr(ii) )
497
498      ! * Ice diagnostics
499      ii = ii + 1
500      ALLOCATE( diag_trp_vi(jpi,jpj), diag_trp_vs (jpi,jpj), diag_trp_ei(jpi,jpj),   & 
501         &      diag_trp_es(jpi,jpj), diag_trp_smv(jpi,jpj), diag_heat  (jpi,jpj),   &
502         &      diag_smvi  (jpi,jpj), diag_vice   (jpi,jpj), diag_vsnw  (jpi,jpj), STAT=ierr(ii) )
503
504      ice_alloc = MAXVAL( ierr(:) )
505      IF( ice_alloc /= 0 )   CALL ctl_warn('ice_alloc_2: failed to allocate arrays.')
506      !
507   END FUNCTION ice_alloc
508
509#else
510   !!----------------------------------------------------------------------
511   !!   Default option         Empty module            NO LIM sea-ice model
512   !!----------------------------------------------------------------------
513#endif
514
515   !!======================================================================
516END MODULE ice
517
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.