source: branches/2015/dev_r5044_CNRS_LIM3CLEAN/NEMOGCM/NEMO/LIM_SRC_3/ice.F90 @ 5048

Last change on this file since 5048 was 5048, checked in by vancop, 6 years ago

new itd boundaries, namelist changes, mono-category and comments

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 38.8 KB
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 par_ice        ! LIM sea-ice parameters
14   USE in_out_manager ! I/O manager
15   USE lib_mpp        ! MPP library
16
17   IMPLICIT NONE
18   PRIVATE
19
20   PUBLIC    ice_alloc  !  Called in iceini.F90
21
22   !!======================================================================
23   !! LIM3 by the use of sweat, agile fingers and sometimes brain juice,
24   !!  was developed in Louvain-la-Neuve by :
25   !!    * Martin Vancoppenolle (UCL-ASTR, Belgium)
26   !!    * Sylvain Bouillon (UCL-ASTR, Belgium)
27   !!    * Miguel Angel Morales Maqueda (NOC-L, UK)
28   !!
29   !! Based on extremely valuable earlier work by
30   !!    * Thierry Fichefet
31   !!    * Hugues Goosse
32   !!
33   !! The following persons also contributed to the code in various ways
34   !!    * Gurvan Madec, Claude Talandier, Christian Ethe (LOCEAN, France)
35   !!    * Xavier Fettweis (UCL-ASTR), Ralph Timmermann (AWI, Germany)
36   !!    * Bill Lipscomb (LANL), Cecilia Bitz (UWa)
37   !!      and Elisabeth Hunke (LANL), USA.
38   !!
39   !! For more info, the interested user is kindly invited to consult the following references
40   !!    For model description and validation :
41   !!    * Vancoppenolle et al., Ocean Modelling, 2008a.
42   !!    * Vancoppenolle et al., Ocean Modelling, 2008b.
43   !!    For a specific description of EVP :
44   !!    * Bouillon et al., Ocean Modelling 2009.
45   !!
46   !!    Or the reference manual, that should be available by 2011
47   !!======================================================================
48   !!                                                                     |
49   !!              I C E   S T A T E   V A R I A B L E S                  |
50   !!                                                                     |
51   !! Introduction :                                                      |
52   !! --------------                                                      |
53   !! Every ice-covered grid cell is characterized by a series of state   |
54   !! variables. To account for unresolved spatial variability in ice     |
55   !! thickness, the ice cover in divided in ice thickness categories.    |
56   !!                                                                     |
57   !! Sea ice state variables depend on the ice thickness category        |
58   !!                                                                     |
59   !! Those variables are divided into two groups                         |
60   !! * Extensive (or global) variables.                                  |
61   !!   These are the variables that are transported by all means         |
62   !! * Intensive (or equivalent) variables.                              |
63   !!   These are the variables that are either physically more           |
64   !!   meaningful and/or used in ice thermodynamics                      |
65   !!                                                                     |
66   !! Routines in limvar.F90 perform conversions                          |
67   !!  - lim_var_glo2eqv  : from global to equivalent variables           |
68   !!  - lim_var_eqv2glo  : from equivalent to global variables           |
69   !!                                                                     |
70   !! For various purposes, the sea ice state variables have sometimes    |
71   !! to be aggregated over all ice thickness categories. This operation  |
72   !! is done in :                                                        |
73   !!  - lim_var_agg                                                      |
74   !!                                                                     |
75   !! in icestp.F90, the routines that compute the changes in the ice     |
76   !! state variables are called                                          |
77   !! - lim_dyn : ice dynamics                                            |
78   !! - lim_trp : ice transport                                           |
79   !! - lim_itd_me : mechanical redistribution (ridging and rafting)      |
80   !! - lim_thd : ice halo-thermodynamics                                 |
81   !! - lim_itd_th : thermodynamic changes in ice thickness distribution  |
82   !!                and creation of new ice                              |
83   !!                                                                     |
84   !! See the associated routines for more information                    |
85   !!                                                                     |
86   !! List of ice state variables :                                       |
87   !! -----------------------------                                       |
88   !!                                                                     |
89   !!-------------|-------------|---------------------------------|-------|
90   !!   name in   |   name in   |              meaning            | units |
91   !! 2D routines | 1D routines |                                 |       |
92   !!-------------|-------------|---------------------------------|-------|
93   !!                                                                     |
94   !! ******************************************************************* |
95   !! ***         Dynamical variables (prognostic)                    *** |
96   !! ******************************************************************* |
97   !!                                                                     |
98   !! u_ice       |      -      |    Comp. U of the ice velocity  | m/s   |
99   !! v_ice       |      -      |    Comp. V of the ice velocity  | m/s   |
100   !!                                                                     |
101   !! ******************************************************************* |
102   !! ***         Category dependent state variables (prognostic)     *** |
103   !! ******************************************************************* |
104   !!                                                                     |
105   !! ** Global variables                                                 |
106   !!-------------|-------------|---------------------------------|-------|
107   !! a_i         | a_i_1d      |    Ice concentration            |       |
108   !! v_i         |      -      |    Ice volume per unit area     | m     |
109   !! v_s         |      -      |    Snow volume per unit area    | m     |
110   !! smv_i       |      -      |    Sea ice salt content         | ppt.m |
111   !! oa_i        !      -      !    Sea ice areal age content    | day   |
112   !! e_i         !      -      !    Ice enthalpy                 | 10^9 J|
113   !!      -      ! q_i_1d      !    Ice enthalpy per unit vol.   | J/m3  |
114   !! e_s         !      -      !    Snow enthalpy                | 10^9 J|
115   !!      -      ! q_s_1d      !    Snow enthalpy per unit vol.  | J/m3  |
116   !!                                                                     |
117   !!-------------|-------------|---------------------------------|-------|
118   !!                                                                     |
119   !! ** Equivalent variables                                             |
120   !!-------------|-------------|---------------------------------|-------|
121   !!                                                                     |
122   !! ht_i        | ht_i_1d     |    Ice thickness                | m     |
123   !! ht_s        ! ht_s_1d     |    Snow depth                   | m     |
124   !! sm_i        ! sm_i_1d     |    Sea ice bulk salinity        ! ppt   |
125   !! s_i         ! s_i_1d      |    Sea ice salinity profile     ! ppt   |
126   !! o_i         !      -      |    Sea ice Age                  ! days  |
127   !! t_i         ! t_i_1d      |    Sea ice temperature          ! K     |
128   !! t_s         ! t_s_1d      |    Snow temperature             ! K     |
129   !! t_su        ! t_su_1d     |    Sea ice surface temperature  ! K     |
130   !!                                                                     |
131   !! notes: the ice model only sees a bulk (i.e., vertically averaged)   |
132   !!        salinity, except in thermodynamic computations, for which    |
133   !!        the salinity profile is computed as a function of bulk       |
134   !!        salinity                                                     |
135   !!                                                                     |
136   !!        the sea ice surface temperature is not associated to any     |
137   !!        heat content. Therefore, it is not a state variable and      |
138   !!        does not have to be advected. Nevertheless, it has to be     |
139   !!        computed to determine whether the ice is melting or not      |
140   !!                                                                     |
141   !! ******************************************************************* |
142   !! ***         Category-summed state variables (diagnostic)        *** |
143   !! ******************************************************************* |
144   !! at_i        | at_i_1d     |    Total ice concentration      |       |
145   !! vt_i        |      -      |    Total ice vol. per unit area | m     |
146   !! vt_s        |      -      |    Total snow vol. per unit ar. | m     |
147   !! smt_i       |      -      |    Mean sea ice salinity        | ppt   |
148   !! tm_i        |      -      |    Mean sea ice temperature     | K     |
149   !! ot_i        !      -      !    Sea ice areal age content    | day   |
150   !! et_i        !      -      !    Total ice enthalpy           | 10^9 J|
151   !! et_s        !      -      !    Total snow enthalpy          | 10^9 J|
152   !! bv_i        !      -      !    Mean relative brine volume   | ???   |
153   !!=====================================================================
154
155   LOGICAL, PUBLIC ::   con_i = .false.   ! switch for conservation test
156
157   !!--------------------------------------------------------------------------
158   !! * Share Module variables
159   !!--------------------------------------------------------------------------
160   INTEGER , PUBLIC ::   nstart           !: iteration number of the begining of the run
161   INTEGER , PUBLIC ::   nlast            !: iteration number of the end of the run
162   INTEGER , PUBLIC ::   nitrun           !: number of iteration
163   INTEGER , PUBLIC ::   numit            !: iteration number
164   REAL(wp), PUBLIC ::   rdt_ice          !: ice time step
165   REAL(wp), PUBLIC ::   r1_rdtice        !: = 1. / rdt_ice
166
167   ! Clem je sais pas ou les mettre
168   INTEGER , PUBLIC ::   nn_hibnd         !: thickness category boundaries: tanh function (1), or h^(-alpha) function (2)
169   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_hibnd         !: mean thickness of the domain (used to compute category boundaries, nn_hibnd = 2 only)
170
171   !                                     !!** ice-dynamics namelist (namicedyn) **
172   INTEGER , PUBLIC ::   nevp             !: number of iterations for subcycling
173   REAL(wp), PUBLIC ::   cw               !: drag coefficient for oceanic stress
174   REAL(wp), PUBLIC ::   pstar            !: determines ice strength (N/M), Hibler JPO79
175   REAL(wp), PUBLIC ::   c_rhg            !: determines changes in ice strength
176   REAL(wp), PUBLIC ::   creepl           !: creep limit : has to be under 1.0e-9
177   REAL(wp), PUBLIC ::   ecc              !: eccentricity of the elliptical yield curve
178   REAL(wp), PUBLIC ::   ahi0             !: sea-ice hor. eddy diffusivity coeff. (m2/s)
179   REAL(wp), PUBLIC ::   relast           !: ratio => telast/rdt_ice (1/3 or 1/9 depending on nb of subcycling nevp)
180   REAL(wp), PUBLIC ::   hminrhg          !: ice volume (a*h, in m) below which ice velocity is set to ocean velocity
181
182   !                                     !!** ice-salinity namelist (namicesal) **
183   REAL(wp), PUBLIC ::   s_i_max          !: maximum ice salinity [PSU]
184   REAL(wp), PUBLIC ::   s_i_min          !: minimum ice salinity [PSU]
185   REAL(wp), PUBLIC ::   sal_G            !: restoring salinity for gravity drainage [PSU]
186   REAL(wp), PUBLIC ::   sal_F            !: restoring salinity for flushing [PSU]
187   REAL(wp), PUBLIC ::   time_G           !: restoring time constant for gravity drainage (= 20 days) [s]
188   REAL(wp), PUBLIC ::   time_F           !: restoring time constant for gravity drainage (= 10 days) [s]
189   REAL(wp), PUBLIC ::   bulk_sal         !: bulk salinity (ppt) in case of constant salinity
190
191   !                                     !!** ice-salinity namelist (namicesal) **
192   INTEGER , PUBLIC ::   num_sal             !: salinity configuration used in the model
193   !                                         ! 1 - constant salinity in both space and time
194   !                                         ! 2 - prognostic salinity (s(z,t))
195   !                                         ! 3 - salinity profile, constant in time
196   INTEGER , PUBLIC ::   thcon_i_swi         !: thermal conductivity: =0 Untersteiner (1964) ; =1 Pringle et al (2007)
197   INTEGER , PUBLIC ::   nn_monocat          !: virtual ITD mono-category parameterizations (1) or not (0)
198
199   !                                     !!** ice-mechanical redistribution namelist (namiceitdme)
200   REAL(wp), PUBLIC ::   Cs               !: fraction of shearing energy contributing to ridging           
201   REAL(wp), PUBLIC ::   Cf               !: ratio of ridging work to PE loss
202   REAL(wp), PUBLIC ::   fsnowrdg         !: fractional snow loss to the ocean during ridging
203   REAL(wp), PUBLIC ::   fsnowrft         !: fractional snow loss to the ocean during ridging
204   REAL(wp), PUBLIC ::   Gstar            !: fractional area of young ice contributing to ridging
205   REAL(wp), PUBLIC ::   astar            !: equivalent of G* for an exponential participation function
206   REAL(wp), PUBLIC ::   Hstar            !: thickness that determines the maximal thickness of ridged ice
207   REAL(wp), PUBLIC ::   hparmeter        !: threshold thickness (m) for rafting / ridging
208   REAL(wp), PUBLIC ::   Craft            !: coefficient for smoothness of the hyperbolic tangent in rafting
209   REAL(wp), PUBLIC ::   ridge_por        !: initial porosity of ridges (0.3 regular value)
210   REAL(wp), PUBLIC ::   betas            !: coef. for partitioning of snowfall between leads and sea ice
211   REAL(wp), PUBLIC ::   kappa_i          !: coef. for the extinction of radiation Grenfell et al. (2006) [1/m]
212   REAL(wp), PUBLIC ::   nconv_i_thd      !: maximal number of iterations for heat diffusion
213   REAL(wp), PUBLIC ::   maxer_i_thd      !: maximal tolerated error (C) for heat diffusion
214
215   !                                     !!** ice-mechanical redistribution namelist (namiceitdme)
216   INTEGER , PUBLIC ::   ridge_scheme_swi !: scheme used for ice ridging
217   INTEGER , PUBLIC ::   raft_swi         !: rafting of ice or not                       
218   INTEGER , PUBLIC ::   partfun_swi      !: participation function: =0 Thorndike et al. (1975), =1 Lipscomb et al. (2007)
219   INTEGER , PUBLIC ::   brinstren_swi    !: use brine volume to diminish ice strength
220
221   REAL(wp), PUBLIC ::   usecc2           !:  = 1.0 / ( ecc * ecc )
222   REAL(wp), PUBLIC ::   rhoco            !: = rau0 * cw
223
224   !                                     !!** switch for presence of ice or not
225   REAL(wp), PUBLIC ::   rswitch
226
227   !                                     !!** define some parameters
228   REAL(wp), PUBLIC, PARAMETER ::   unit_fac = 1.e+09_wp  !: conversion factor for ice / snow enthalpy
229   REAL(wp), PUBLIC, PARAMETER ::   epsi06   = 1.e-06_wp  !: small number
230   REAL(wp), PUBLIC, PARAMETER ::   epsi10   = 1.e-10_wp  !: small number
231   REAL(wp), PUBLIC, PARAMETER ::   epsi20   = 1.e-20_wp  !: small number
232
233   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   u_oce, v_oce   !: surface ocean velocity used in ice dynamics
234   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   ahiu , ahiv    !: hor. diffusivity coeff. at U- and V-points [m2/s]
235   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   pahu , pahv    !: ice hor. eddy diffusivity coef. at U- and V-points
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(:,:) ::   icethi      !: total ice thickness (for all categories) (diag only)
246   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   t_bo        !: Sea-Ice bottom temperature [Kelvin]     
247   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   frld        !: Leads fraction = 1 - ice fraction
248   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   pfrld       !: Leads fraction at previous time 
249   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   phicif      !: Old ice thickness
250   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   qlead       !: heat balance of the lead (or of the open ocean)
251   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   fhtur       !: net downward heat flux from the ice to the ocean
252   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   fhld        !: heat flux from the lead used for bottom melting
253
254   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_snw    !: snow-ocean mass exchange over 1 time step [kg/m2]
255   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_spr    !: snow precipitation on ice over 1 time step [kg/m2]
256   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_sub    !: snow sublimation over 1 time step [kg/m2]
257
258   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_ice    !: ice-ocean mass exchange over 1 time step [kg/m2]
259   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_sni    !: snow ice growth component of wfx_ice [kg/m2]
260   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_opw    !: lateral ice growth component of wfx_ice [kg/m2]
261   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_bog    !: bottom ice growth component of wfx_ice [kg/m2]
262   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_dyn    !: dynamical ice growth component of wfx_ice [kg/m2]
263   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_bom    !: bottom melt component of wfx_ice [kg/m2]
264   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_sum    !: surface melt component of wfx_ice [kg/m2]
265   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_res    !: residual component of wfx_ice [kg/m2]
266
267   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   afx_tot     !: ice concentration tendency (total) [s-1]
268   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   afx_thd     !: ice concentration tendency (thermodynamics) [s-1]
269   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   afx_dyn     !: ice concentration tendency (dynamics) [s-1]
270
271   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_bog     !: salt flux due to ice growth/melt                      [PSU/m2/s]
272   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_bom     !: salt flux due to ice growth/melt                      [PSU/m2/s]
273   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_sum     !: salt flux due to ice growth/melt                      [PSU/m2/s]
274   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_sni     !: salt flux due to ice growth/melt                      [PSU/m2/s]
275   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_opw     !: salt flux due to ice growth/melt                      [PSU/m2/s]
276   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_bri     !: salt flux due to brine rejection                      [PSU/m2/s]
277   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_dyn     !: salt flux due to porous ridged ice formation          [PSU/m2/s]
278   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_res     !: residual salt flux due to correction of ice thickness [PSU/m2/s]
279
280   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_bog     !: total heat flux causing bottom ice growth
281   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_bom     !: total heat flux causing bottom ice melt
282   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_sum     !: total heat flux causing surface ice melt
283   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_opw     !: total heat flux causing open water ice formation
284   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_dif     !: total heat flux causing Temp change in the ice
285   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_snw     !: heat flux for snow melt
286   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_err     !: heat flux error after heat diffusion
287   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_err_rem !: heat flux error after heat remapping
288   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_in      !: heat flux available for thermo transformations
289   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_out     !: heat flux remaining at the end of thermo transformations
290
291   ! heat flux associated with ice-atmosphere mass exchange
292   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_sub     !: heat flux for sublimation
293   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_spr     !: heat flux of the snow precipitation
294
295   ! heat flux associated with ice-ocean mass exchange
296   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_thd     !: ice-ocean heat flux from thermo processes (limthd_dh)
297   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_dyn     !: ice-ocean heat flux from mecanical processes (limitd_me)
298   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_res     !: residual heat flux due to correction of ice thickness
299
300   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   ftr_ice   !: transmitted solar radiation under ice
301
302   ! lateral melting (mono-category)
303   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   dh_i_melt !: net melting (m)
304
305   ! temporary arrays for dummy version of the code
306   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   dh_i_surf2D, dh_i_bott2D, q_s
307
308   !!--------------------------------------------------------------------------
309   !! * Ice global state variables
310   !!--------------------------------------------------------------------------
311   !! Variables defined for each ice category
312   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   ht_i    !: Ice thickness (m)
313   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   a_i     !: Ice fractional areas (concentration)
314   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   v_i     !: Ice volume per unit area (m)
315   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   v_s     !: Snow volume per unit area(m)
316   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   ht_s    !: Snow thickness (m)
317   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   t_su    !: Sea-Ice Surface Temperature (K)
318   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   sm_i    !: Sea-Ice Bulk salinity (ppt)
319   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   smv_i   !: Sea-Ice Bulk salinity times volume per area (ppt.m)
320   !                                                                  !  this is an extensive variable that has to be transported
321   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   o_i     !: Sea-Ice Age (days)
322   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   ov_i    !: Sea-Ice Age times volume per area (days.m)
323   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   oa_i    !: Sea-Ice Age times ice area (days)
324
325   !! Variables summed over all categories, or associated to all the ice in a single grid cell
326   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   u_ice, v_ice   !: components of the ice velocity (m/s)
327   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   tio_u, tio_v   !: components of the ice-ocean stress (N/m2)
328   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   vt_i , vt_s    !: ice and snow total volume per unit area (m)
329   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   at_i           !: ice total fractional area (ice concentration)
330   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   ato_i          !: =1-at_i ; total open water fractional area
331   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   et_i , et_s    !: ice and snow total heat content
332   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   ot_i           !: mean age over all categories
333   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   tm_i           !: mean ice temperature over all categories
334   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   bv_i           !: brine volume averaged over all categories
335   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   smt_i          !: mean sea ice salinity averaged over all categories [PSU]
336
337   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:,:) ::   t_s        !: Snow temperatures [K]
338   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:,:) ::   e_s        !: Snow ...     
339     
340   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:,:) ::   t_i        !: ice temperatures          [K]
341   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:,:) ::   e_i        !: ice thermal contents [Giga J]
342   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:,:) ::   s_i        !: ice salinities          [PSU]
343
344   !!--------------------------------------------------------------------------
345   !! * Moments for advection
346   !!--------------------------------------------------------------------------
347   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)     ::   sxopw, syopw, sxxopw, syyopw, sxyopw   !: open water in sea ice
348   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:)   ::   sxice, syice, sxxice, syyice, sxyice   !: ice thickness
349   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:)   ::   sxsn , sysn , sxxsn , syysn , sxysn    !: snow thickness
350   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:)   ::   sxa  , sya  , sxxa  , syya  , sxya     !: lead fraction
351   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:)   ::   sxc0 , syc0 , sxxc0 , syyc0 , sxyc0    !: snow thermal content
352   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:)   ::   sxsal, sysal, sxxsal, syysal, sxysal   !: ice salinity
353   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:)   ::   sxage, syage, sxxage, syyage, sxyage   !: ice age
354   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:,:) ::   sxe  , sye  , sxxe  , syye  , sxye     !: ice layers heat content
355
356   !!--------------------------------------------------------------------------
357   !! * Old values of global variables
358   !!--------------------------------------------------------------------------
359   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:)   ::   v_s_b, v_i_b               !: snow and ice volumes
360   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:)   ::   a_i_b, smv_i_b, oa_i_b     !:
361   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:,:) ::   e_s_b                      !: snow heat content
362   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:,:) ::   e_i_b                      !: ice temperatures
363   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)     ::   u_ice_b, v_ice_b           !: ice velocity
364     
365
366   !!--------------------------------------------------------------------------
367   !! * Increment of global variables
368   !!--------------------------------------------------------------------------
369   ! thd refers to changes induced by thermodynamics
370   ! trp   ''         ''     ''       advection (transport of ice)
371   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   d_a_i_thd  , d_a_i_trp                 !: icefractions                 
372   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   d_v_s_thd  , d_v_s_trp                 !: snow volume
373   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   d_v_i_thd  , d_v_i_trp                 !: ice  volume
374   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   d_smv_i_thd, d_smv_i_trp               !:     
375   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   d_sm_i_fl  , d_sm_i_gd                 !:
376   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   d_sm_i_se  , d_sm_i_si  , d_sm_i_la    !:
377   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   d_oa_i_thd , d_oa_i_trp                !:
378
379   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:,:) ::   d_e_s_thd  , d_e_s_trp     !:
380   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:,:) ::   d_e_i_thd  , d_e_i_trp     !:
381   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)     ::   d_u_ice_dyn, d_v_ice_dyn   !: ice velocity
382     
383   !!--------------------------------------------------------------------------
384   !! * Ice thickness distribution variables
385   !!--------------------------------------------------------------------------
386   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:)   ::   hi_max         !: Boundary of ice thickness categories in thickness space
387   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:)   ::   hi_mean        !: Mean ice thickness in catgories
388
389   !!--------------------------------------------------------------------------
390   !! * Ice Run
391   !!--------------------------------------------------------------------------
392   !                                                  !!: ** Namelist namicerun read in iceini **
393   CHARACTER(len=32)     , PUBLIC ::   cn_icerst_in    !: suffix of ice restart name (input)
394   CHARACTER(len=32)     , PUBLIC ::   cn_icerst_out   !: suffix of ice restart name (output)
395   LOGICAL               , PUBLIC ::   ln_limdyn       !: flag for ice dynamics (T) or not (F)
396   LOGICAL               , PUBLIC ::   ln_nicep        !: flag for sea-ice points output (T) or not (F)
397   REAL(wp)              , PUBLIC ::   amax            !: maximum ice concentration
398   !
399   !!--------------------------------------------------------------------------
400   !! * Ice diagnostics
401   !!--------------------------------------------------------------------------
402   !! Check if everything down here is necessary
403   LOGICAL , PUBLIC                                      ::   ln_limdiahsb  !: flag for ice diag (T) or not (F)
404   LOGICAL , PUBLIC                                      ::   ln_limdiaout  !: flag for ice diag (T) or not (F)
405   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   dv_dt_thd     !: thermodynamic growth rates
406   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   diag_trp_vi   !: transport of ice volume
407   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   diag_trp_vs   !: transport of snw volume
408   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   diag_trp_ei   !: transport of ice enthalpy (W/m2)
409   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   diag_trp_es   !: transport of snw enthalpy (W/m2)
410   !
411   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   diag_heat_dhc !: snw/ice heat content variation   [W/m2]
412   !
413   INTEGER , PUBLIC ::   jiindx, jjindx        !: indexes of the debugging point
414
415   !!----------------------------------------------------------------------
416   !! NEMO/LIM3 4.0 , UCL - NEMO Consortium (2010)
417   !! $Id$
418   !! Software governed by the CeCILL licence     (NEMOGCM/NEMO_CeCILL.txt)
419   !!----------------------------------------------------------------------
420CONTAINS
421
422   FUNCTION ice_alloc()
423      !!-----------------------------------------------------------------
424      !!               *** Routine ice_alloc_2 ***
425      !!-----------------------------------------------------------------
426      INTEGER :: ice_alloc
427      !
428      INTEGER :: ierr(19), ii
429      !!-----------------------------------------------------------------
430
431      ierr(:) = 0
432
433      ! What could be one huge allocate statement is broken-up to try to
434      ! stay within Fortran's max-line length limit.
435      ii = 1
436      ALLOCATE( u_oce    (jpi,jpj) , v_oce    (jpi,jpj) ,                           &
437         &      ahiu     (jpi,jpj) , ahiv     (jpi,jpj) ,                           &
438         &      pahu     (jpi,jpj) , pahv     (jpi,jpj) ,                           &
439         &      ust2s    (jpi,jpj) , hicol    (jpi,jpj) ,                           &
440         &      strp1    (jpi,jpj) , strp2    (jpi,jpj) , strength  (jpi,jpj) ,     &
441         &      stress1_i(jpi,jpj) , stress2_i(jpi,jpj) , stress12_i(jpi,jpj) ,     &
442         &      delta_i  (jpi,jpj) , divu_i   (jpi,jpj) , shear_i   (jpi,jpj) , STAT=ierr(ii) )
443
444      ii = ii + 1
445      ALLOCATE( sist   (jpi,jpj) , icethi (jpi,jpj) , t_bo   (jpi,jpj) ,      &
446         &      frld   (jpi,jpj) , pfrld  (jpi,jpj) , phicif (jpi,jpj) ,      &
447         &      wfx_snw(jpi,jpj) , wfx_ice(jpi,jpj) , wfx_sub(jpi,jpj) ,    &
448         &      wfx_bog(jpi,jpj) , wfx_dyn(jpi,jpj) , wfx_bom(jpi,jpj) , wfx_sum(jpi,jpj) ,     &
449         &      wfx_res(jpi,jpj) , wfx_sni(jpi,jpj) , wfx_opw(jpi,jpj) , wfx_spr(jpi,jpj) ,  qlead  (jpi,jpj) ,     &
450         &      afx_tot(jpi,jpj) , afx_thd(jpi,jpj),  afx_dyn(jpi,jpj) , &
451         &      fhtur  (jpi,jpj) , ftr_ice(jpi,jpj,jpl) , dh_i_melt(jpi,jpj,jpl) , &
452         &      sfx_res(jpi,jpj) , sfx_bri(jpi,jpj) , sfx_dyn(jpi,jpj) ,      &
453         &      sfx_bog(jpi,jpj) , sfx_bom(jpi,jpj) , sfx_sum(jpi,jpj) , sfx_sni(jpi,jpj) , sfx_opw(jpi,jpj) ,   &
454         &      hfx_res(jpi,jpj) , hfx_snw(jpi,jpj) , hfx_sub(jpi,jpj) , hfx_err(jpi,jpj) , hfx_err_rem(jpi,jpj), &
455         &      hfx_in (jpi,jpj) , hfx_out(jpi,jpj) , fhld(jpi,jpj) ,  &
456         &      hfx_sum(jpi,jpj) , hfx_bom(jpi,jpj) , hfx_bog(jpi,jpj) , hfx_dif(jpi,jpj) , hfx_opw(jpi,jpj) , &
457         &      hfx_thd(jpi,jpj) , hfx_dyn(jpi,jpj) , hfx_spr(jpi,jpj) ,  STAT=ierr(ii) )
458
459      ! * Ice global state variables
460      ii = ii + 1
461      ALLOCATE( ht_i (jpi,jpj,jpl) , a_i  (jpi,jpj,jpl) , v_i  (jpi,jpj,jpl) ,     &
462         &      v_s  (jpi,jpj,jpl) , ht_s (jpi,jpj,jpl) , t_su (jpi,jpj,jpl) ,     &
463         &      sm_i (jpi,jpj,jpl) , smv_i(jpi,jpj,jpl) , o_i  (jpi,jpj,jpl) ,     &
464         &      ov_i (jpi,jpj,jpl) , oa_i (jpi,jpj,jpl)                      , STAT=ierr(ii) )
465      ii = ii + 1
466      ALLOCATE( u_ice(jpi,jpj) , v_ice(jpi,jpj) , tio_u(jpi,jpj) , tio_v(jpi,jpj) ,     &
467         &      vt_i (jpi,jpj) , vt_s (jpi,jpj) , at_i (jpi,jpj) , ato_i(jpi,jpj) ,     &
468         &      et_i (jpi,jpj) , et_s (jpi,jpj) , ot_i (jpi,jpj) , tm_i (jpi,jpj) ,     &
469         &      bv_i (jpi,jpj) , smt_i(jpi,jpj)                                   , STAT=ierr(ii) )
470      ii = ii + 1
471      ALLOCATE( t_s(jpi,jpj,nlay_s,jpl) ,                            &
472         &      e_s(jpi,jpj,nlay_s,jpl) , STAT=ierr(ii) )
473      ii = ii + 1
474      ALLOCATE( t_i(jpi,jpj,nlay_i+1,jpl) , e_i(jpi,jpj,nlay_i+1,jpl) , s_i(jpi,jpj,nlay_i+1,jpl) , STAT=ierr(ii) )
475
476      ! * Moments for advection
477      ii = ii + 1
478      ALLOCATE( sxopw(jpi,jpj) , syopw(jpi,jpj) , sxxopw(jpi,jpj) , syyopw(jpi,jpj) , sxyopw(jpi,jpj) , STAT=ierr(ii) )
479      ii = ii + 1
480      ALLOCATE( sxice(jpi,jpj,jpl) , syice(jpi,jpj,jpl) , sxxice(jpi,jpj,jpl) , syyice(jpi,jpj,jpl) , sxyice(jpi,jpj,jpl) ,   &
481         &      sxsn (jpi,jpj,jpl) , sysn (jpi,jpj,jpl) , sxxsn (jpi,jpj,jpl) , syysn (jpi,jpj,jpl) , sxysn (jpi,jpj,jpl) ,   &
482         &      STAT=ierr(ii) )
483      ii = ii + 1
484      ALLOCATE( sxa  (jpi,jpj,jpl) , sya  (jpi,jpj,jpl) , sxxa  (jpi,jpj,jpl) , syya  (jpi,jpj,jpl) , sxya  (jpi,jpj,jpl) ,   &
485         &      sxc0 (jpi,jpj,jpl) , syc0 (jpi,jpj,jpl) , sxxc0 (jpi,jpj,jpl) , syyc0 (jpi,jpj,jpl) , sxyc0 (jpi,jpj,jpl) ,   &
486         &      sxsal(jpi,jpj,jpl) , sysal(jpi,jpj,jpl) , sxxsal(jpi,jpj,jpl) , syysal(jpi,jpj,jpl) , sxysal(jpi,jpj,jpl) ,   &
487         &      sxage(jpi,jpj,jpl) , syage(jpi,jpj,jpl) , sxxage(jpi,jpj,jpl) , syyage(jpi,jpj,jpl) , sxyage(jpi,jpj,jpl) ,   &
488         &      STAT=ierr(ii) )
489      ii = ii + 1
490      ALLOCATE( sxe (jpi,jpj,nlay_i+1,jpl) , sye (jpi,jpj,nlay_i+1,jpl) , sxxe(jpi,jpj,nlay_i+1,jpl) ,     &
491         &      syye(jpi,jpj,nlay_i+1,jpl) , sxye(jpi,jpj,nlay_i+1,jpl)                           , STAT=ierr(ii) )
492
493      ! * Old values of global variables
494      ii = ii + 1
495      ALLOCATE( v_s_b  (jpi,jpj,jpl) , v_i_b  (jpi,jpj,jpl) , e_s_b(jpi,jpj,nlay_s,jpl) ,     &
496         &      a_i_b  (jpi,jpj,jpl) , smv_i_b(jpi,jpj,jpl) , e_i_b(jpi,jpj,nlay_i+1 ,jpl) ,     &
497         &      oa_i_b (jpi,jpj,jpl)                                                        ,     &
498         &      u_ice_b(jpi,jpj)     , v_ice_b(jpi,jpj)                                   , STAT=ierr(ii) )
499
500      ! * Increment of global variables
501      ii = ii + 1
502      ALLOCATE( d_a_i_thd(jpi,jpj,jpl) , d_a_i_trp (jpi,jpj,jpl) , d_v_s_thd  (jpi,jpj,jpl) , d_v_s_trp  (jpi,jpj,jpl) ,   &
503         &      d_v_i_thd(jpi,jpj,jpl) , d_v_i_trp (jpi,jpj,jpl) , d_smv_i_thd(jpi,jpj,jpl) , d_smv_i_trp(jpi,jpj,jpl) ,   &     
504         &      d_sm_i_fl(jpi,jpj,jpl) , d_sm_i_gd (jpi,jpj,jpl) , d_sm_i_se  (jpi,jpj,jpl) , d_sm_i_si  (jpi,jpj,jpl) ,   &
505         &      d_sm_i_la(jpi,jpj,jpl) , d_oa_i_thd(jpi,jpj,jpl) , d_oa_i_trp (jpi,jpj,jpl) ,   &
506         &     STAT=ierr(ii) )
507      ii = ii + 1
508      ALLOCATE( d_e_s_thd(jpi,jpj,nlay_s,jpl) , d_e_i_thd(jpi,jpj,nlay_i,jpl) , d_u_ice_dyn(jpi,jpj) ,     &
509         &      d_e_s_trp(jpi,jpj,nlay_s,jpl) , d_e_i_trp(jpi,jpj,nlay_i,jpl) , d_v_ice_dyn(jpi,jpj) , STAT=ierr(ii) )
510     
511      ! * Ice thickness distribution variables
512      ii = ii + 1
513      ALLOCATE( hi_max(0:jpl), hi_mean(jpl),  STAT=ierr(ii) )
514
515      ! * Ice diagnostics
516      ii = ii + 1
517      ALLOCATE( dv_dt_thd(jpi,jpj,jpl),    &
518         &      diag_trp_vi(jpi,jpj), diag_trp_vs  (jpi,jpj), diag_trp_ei(jpi,jpj),   & 
519         &      diag_trp_es(jpi,jpj), diag_heat_dhc(jpi,jpj),  STAT=ierr(ii) )
520
521      ice_alloc = MAXVAL( ierr(:) )
522      IF( ice_alloc /= 0 )   CALL ctl_warn('ice_alloc_2: failed to allocate arrays.')
523      !
524   END FUNCTION ice_alloc
525
526#else
527   !!----------------------------------------------------------------------
528   !!   Default option         Empty module            NO LIM sea-ice model
529   !!----------------------------------------------------------------------
530#endif
531
532   !!======================================================================
533END MODULE ice
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.