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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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ice.F90 in branches/2015/dev_r5044_CNRS_LIM3CLEAN/NEMOGCM/NEMO/LIM_SRC_3 – NEMO

source: branches/2015/dev_r5044_CNRS_LIM3CLEAN/NEMOGCM/NEMO/LIM_SRC_3/ice.F90 @ 5076

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LIM3: important bug fix on heat conservation

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 36.6 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 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 ::   jpl              !: number of ice  categories
168   INTEGER , PUBLIC ::   nlay_i           !: number of ice  layers
169   INTEGER , PUBLIC ::   nlay_s           !: number of snow layers
170   INTEGER , PUBLIC ::   nn_catbnd        !: categories distribution following: tanh function (1), or h^(-alpha) function (2)
171   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_himean        !: mean thickness of the domain (used to compute the distribution, nn_itdshp = 2 only)
172
173   !                                     !!** ice-dynamics namelist (namicedyn) **
174   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_icestr_bvf    !: use brine volume to diminish ice strength
175   INTEGER , PUBLIC ::   nn_icestr        !: ice strength parameterization (0=Hibler79 1=Rothrock75)
176   INTEGER , PUBLIC ::   nn_nevp          !: number of iterations for subcycling
177   INTEGER , PUBLIC ::   nn_ahi0          !: sea-ice hor. eddy diffusivity coeff. (3 ways of calculation)
178   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_pe_rdg        !: ridging work divided by pot. energy change in ridging, nn_icestr = 1
179   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_cio           !: drag coefficient for oceanic stress
180   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_pstar         !: determines ice strength (N/M), Hibler JPO79
181   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_crhg          !: determines changes in ice strength
182   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_creepl        !: creep limit : has to be under 1.0e-9
183   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_ecc           !: eccentricity of the elliptical yield curve
184   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_ahi0_ref      !: sea-ice hor. eddy diffusivity coeff. (m2/s)
185   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_relast        !: ratio => telast/rdt_ice (1/3 or 1/9 depending on nb of subcycling nevp)
186
187   !                                     !!** ice-salinity namelist (namicesal) **
188   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_simax         !: maximum ice salinity [PSU]
189   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_simin         !: minimum ice salinity [PSU]
190   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_sal_gd        !: restoring salinity for gravity drainage [PSU]
191   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_sal_fl        !: restoring salinity for flushing [PSU]
192   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_time_gd       !: restoring time constant for gravity drainage (= 20 days) [s]
193   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_time_fl       !: restoring time constant for gravity drainage (= 10 days) [s]
194   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_icesal        !: bulk salinity (ppt) in case of constant salinity
195
196   !                                     !!** ice-salinity namelist (namicesal) **
197   INTEGER , PUBLIC ::   nn_icesal           !: salinity configuration used in the model
198   !                                         ! 1 - constant salinity in both space and time
199   !                                         ! 2 - prognostic salinity (s(z,t))
200   !                                         ! 3 - salinity profile, constant in time
201   INTEGER , PUBLIC ::   nn_ice_thcon        !: thermal conductivity: =0 Untersteiner (1964) ; =1 Pringle et al (2007)
202   INTEGER , PUBLIC ::   nn_monocat          !: virtual ITD mono-category parameterizations (1) or not (0)
203
204   !                                     !!** ice-mechanical redistribution namelist (namiceitdme)
205   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_cs            !: fraction of shearing energy contributing to ridging           
206   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_fsnowrdg      !: fractional snow loss to the ocean during ridging
207   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_fsnowrft      !: fractional snow loss to the ocean during ridging
208   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_gstar         !: fractional area of young ice contributing to ridging
209   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_astar         !: equivalent of G* for an exponential participation function
210   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_hstar         !: thickness that determines the maximal thickness of ridged ice
211   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_hraft         !: threshold thickness (m) for rafting / ridging
212   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_craft         !: coefficient for smoothness of the hyperbolic tangent in rafting
213   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_por_rdg       !: initial porosity of ridges (0.3 regular value)
214   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_betas         !: coef. for partitioning of snowfall between leads and sea ice
215   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_kappa_i       !: coef. for the extinction of radiation Grenfell et al. (2006) [1/m]
216   REAL(wp), PUBLIC ::   nn_conv_dif      !: maximal number of iterations for heat diffusion
217   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_terr_dif      !: maximal tolerated error (C) for heat diffusion
218
219   !                                     !!** ice-mechanical redistribution namelist (namiceitdme)
220   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_rafting      !: rafting of ice or not                       
221   INTEGER , PUBLIC ::   nn_partfun      !: participation function: =0 Thorndike et al. (1975), =1 Lipscomb et al. (2007)
222
223   REAL(wp), PUBLIC ::   usecc2           !:  = 1.0 / ( rn_ecc * rn_ecc )
224   REAL(wp), PUBLIC ::   rhoco            !: = rau0 * cio
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(:,:) ::   pahu , pahv    !: ice hor. eddy diffusivity coef. at U- and V-points
237   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   ust2s, hicol   !: friction velocity, ice collection thickness accreted in leads
238   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   strp1, strp2   !: strength at previous time steps
239   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   strength       !: ice strength
240   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   stress1_i, stress2_i, stress12_i   !: 1st, 2nd & diagonal stress tensor element
241   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   delta_i        !: ice rheology elta factor (Flato & Hibler 95) [s-1]
242   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   divu_i         !: Divergence of the velocity field [s-1]
243   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   shear_i        !: Shear of the velocity field [s-1]
244   !
245   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sist        !: Average Sea-Ice Surface Temperature [Kelvin]
246   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   icethi      !: total ice thickness (for all categories) (diag only)
247   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   t_bo        !: Sea-Ice bottom temperature [Kelvin]     
248   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   frld        !: Leads fraction = 1 - ice fraction
249   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   pfrld       !: Leads fraction at previous time 
250   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   phicif      !: Old ice thickness
251   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   qlead       !: heat balance of the lead (or of the open ocean)
252   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   fhtur       !: net downward heat flux from the ice to the ocean
253   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   fhld        !: heat flux from the lead used for bottom melting
254
255   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_snw    !: snow-ocean mass exchange over 1 time step [kg/m2]
256   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_spr    !: snow precipitation on ice over 1 time step [kg/m2]
257   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_sub    !: snow sublimation over 1 time step [kg/m2]
258
259   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_ice    !: ice-ocean mass exchange over 1 time step [kg/m2]
260   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_sni    !: snow ice growth component of wfx_ice [kg/m2]
261   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_opw    !: lateral ice growth component of wfx_ice [kg/m2]
262   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_bog    !: bottom ice growth component of wfx_ice [kg/m2]
263   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_dyn    !: dynamical ice growth component of wfx_ice [kg/m2]
264   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_bom    !: bottom melt component of wfx_ice [kg/m2]
265   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_sum    !: surface melt component of wfx_ice [kg/m2]
266   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_res    !: residual component of wfx_ice [kg/m2]
267
268   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   afx_tot     !: ice concentration tendency (total) [s-1]
269   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   afx_thd     !: ice concentration tendency (thermodynamics) [s-1]
270   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   afx_dyn     !: ice concentration tendency (dynamics) [s-1]
271
272   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_bog     !: salt flux due to ice growth/melt                      [PSU/m2/s]
273   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_bom     !: salt flux due to ice growth/melt                      [PSU/m2/s]
274   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_sum     !: salt flux due to ice growth/melt                      [PSU/m2/s]
275   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_sni     !: salt flux due to ice growth/melt                      [PSU/m2/s]
276   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_opw     !: salt flux due to ice growth/melt                      [PSU/m2/s]
277   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_bri     !: salt flux due to brine rejection                      [PSU/m2/s]
278   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_dyn     !: salt flux due to porous ridged ice formation          [PSU/m2/s]
279   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_res     !: residual salt flux due to correction of ice thickness [PSU/m2/s]
280
281   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_bog     !: total heat flux causing bottom ice growth
282   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_bom     !: total heat flux causing bottom ice melt
283   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_sum     !: total heat flux causing surface ice melt
284   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_opw     !: total heat flux causing open water ice formation
285   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_dif     !: total heat flux causing Temp change in the ice
286   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_snw     !: heat flux for snow melt
287   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_err     !: heat flux error after heat diffusion
288   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_err_rem !: heat flux error after heat remapping
289   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_in      !: heat flux available for thermo transformations
290   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_out     !: heat flux remaining at the end of thermo transformations
291
292   ! heat flux associated with ice-atmosphere mass exchange
293   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_sub     !: heat flux for sublimation
294   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_spr     !: heat flux of the snow precipitation
295
296   ! heat flux associated with ice-ocean mass exchange
297   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_thd     !: ice-ocean heat flux from thermo processes (limthd_dh)
298   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_dyn     !: ice-ocean heat flux from mecanical processes (limitd_me)
299   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_res     !: residual heat flux due to correction of ice thickness
300
301   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   ftr_ice   !: transmitted solar radiation under ice
302
303   !!--------------------------------------------------------------------------
304   !! * Ice global state variables
305   !!--------------------------------------------------------------------------
306   !! Variables defined for each ice category
307   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   ht_i    !: Ice thickness (m)
308   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   a_i     !: Ice fractional areas (concentration)
309   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   v_i     !: Ice volume per unit area (m)
310   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   v_s     !: Snow volume per unit area(m)
311   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   ht_s    !: Snow thickness (m)
312   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   t_su    !: Sea-Ice Surface Temperature (K)
313   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   sm_i    !: Sea-Ice Bulk salinity (ppt)
314   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   smv_i   !: Sea-Ice Bulk salinity times volume per area (ppt.m)
315   !                                                                  !  this is an extensive variable that has to be transported
316   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   o_i     !: Sea-Ice Age (days)
317   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   ov_i    !: Sea-Ice Age times volume per area (days.m)
318   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   oa_i    !: Sea-Ice Age times ice area (days)
319
320   !! Variables summed over all categories, or associated to all the ice in a single grid cell
321   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   u_ice, v_ice   !: components of the ice velocity (m/s)
322   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   tio_u, tio_v   !: components of the ice-ocean stress (N/m2)
323   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   vt_i , vt_s    !: ice and snow total volume per unit area (m)
324   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   at_i           !: ice total fractional area (ice concentration)
325   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   ato_i          !: =1-at_i ; total open water fractional area
326   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   et_i , et_s    !: ice and snow total heat content
327   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   ot_i           !: mean age over all categories
328   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   tm_i           !: mean ice temperature over all categories
329   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   bv_i           !: brine volume averaged over all categories
330   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   smt_i          !: mean sea ice salinity averaged over all categories [PSU]
331
332   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:,:) ::   t_s        !: Snow temperatures [K]
333   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:,:) ::   e_s        !: Snow ...     
334     
335   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:,:) ::   t_i        !: ice temperatures          [K]
336   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:,:) ::   e_i        !: ice thermal contents    [J/m2]
337   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:,:) ::   s_i        !: ice salinities          [PSU]
338
339   !!--------------------------------------------------------------------------
340   !! * Moments for advection
341   !!--------------------------------------------------------------------------
342   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)     ::   sxopw, syopw, sxxopw, syyopw, sxyopw   !: open water in sea ice
343   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:)   ::   sxice, syice, sxxice, syyice, sxyice   !: ice thickness
344   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:)   ::   sxsn , sysn , sxxsn , syysn , sxysn    !: snow thickness
345   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:)   ::   sxa  , sya  , sxxa  , syya  , sxya     !: lead fraction
346   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:)   ::   sxc0 , syc0 , sxxc0 , syyc0 , sxyc0    !: snow thermal content
347   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:)   ::   sxsal, sysal, sxxsal, syysal, sxysal   !: ice salinity
348   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:)   ::   sxage, syage, sxxage, syyage, sxyage   !: ice age
349   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:,:) ::   sxe  , sye  , sxxe  , syye  , sxye     !: ice layers heat content
350
351   !!--------------------------------------------------------------------------
352   !! * Old values of global variables
353   !!--------------------------------------------------------------------------
354   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:)   ::   v_s_b, v_i_b               !: snow and ice volumes
355   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:)   ::   a_i_b, smv_i_b, oa_i_b     !:
356   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:,:) ::   e_s_b                      !: snow heat content
357   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:,:) ::   e_i_b                      !: ice temperatures
358   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)     ::   u_ice_b, v_ice_b           !: ice velocity
359           
360   !!--------------------------------------------------------------------------
361   !! * Ice thickness distribution variables
362   !!--------------------------------------------------------------------------
363   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:)   ::   hi_max         !: Boundary of ice thickness categories in thickness space
364   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:)   ::   hi_mean        !: Mean ice thickness in catgories
365
366   !!--------------------------------------------------------------------------
367   !! * Ice Run
368   !!--------------------------------------------------------------------------
369   !                                                  !!: ** Namelist namicerun read in sbc_lim_init **
370   CHARACTER(len=32)     , PUBLIC ::   cn_icerst_in    !: suffix of ice restart name (input)
371   CHARACTER(len=32)     , PUBLIC ::   cn_icerst_out   !: suffix of ice restart name (output)
372   LOGICAL               , PUBLIC ::   ln_limdyn       !: flag for ice dynamics (T) or not (F)
373   LOGICAL               , PUBLIC ::   ln_nicep        !: flag for sea-ice points output (T) or not (F)
374   REAL(wp)              , PUBLIC ::   rn_amax         !: maximum ice concentration
375   !
376   !!--------------------------------------------------------------------------
377   !! * Ice diagnostics
378   !!--------------------------------------------------------------------------
379   ! Increment of global variables
380   ! thd refers to changes induced by thermodynamics
381   ! trp   ''         ''     ''       advection (transport of ice)
382   LOGICAL , PUBLIC                                        ::   ln_limdiahsb  !: flag for ice diag (T) or not (F)
383   LOGICAL , PUBLIC                                        ::   ln_limdiaout  !: flag for ice diag (T) or not (F)
384   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)     ::   diag_trp_vi   !: transport of ice volume
385   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)     ::   diag_trp_vs   !: transport of snw volume
386   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)     ::   diag_trp_ei   !: transport of ice enthalpy (W/m2)
387   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)     ::   diag_trp_es   !: transport of snw enthalpy (W/m2)
388   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)     ::   diag_trp_smv  !: transport of salt content
389   !
390   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)     ::   diag_heat_dhc !: snw/ice heat content variation   [W/m2]
391   !
392   INTEGER , PUBLIC ::   jiindx, jjindx        !: indexes of the debugging point
393
394   !!----------------------------------------------------------------------
395   !! NEMO/LIM3 4.0 , UCL - NEMO Consortium (2010)
396   !! $Id$
397   !! Software governed by the CeCILL licence     (NEMOGCM/NEMO_CeCILL.txt)
398   !!----------------------------------------------------------------------
399CONTAINS
400
401   FUNCTION ice_alloc()
402      !!-----------------------------------------------------------------
403      !!               *** Routine ice_alloc_2 ***
404      !!-----------------------------------------------------------------
405      INTEGER :: ice_alloc
406      !
407      INTEGER :: ierr(17), ii
408      !!-----------------------------------------------------------------
409
410      ierr(:) = 0
411
412      ! What could be one huge allocate statement is broken-up to try to
413      ! stay within Fortran's max-line length limit.
414      ii = 1
415      ALLOCATE( u_oce    (jpi,jpj) , v_oce    (jpi,jpj) ,                           &
416         &      ahiu     (jpi,jpj) , ahiv     (jpi,jpj) ,                           &
417         &      pahu     (jpi,jpj) , pahv     (jpi,jpj) ,                           &
418         &      ust2s    (jpi,jpj) , hicol    (jpi,jpj) ,                           &
419         &      strp1    (jpi,jpj) , strp2    (jpi,jpj) , strength  (jpi,jpj) ,     &
420         &      stress1_i(jpi,jpj) , stress2_i(jpi,jpj) , stress12_i(jpi,jpj) ,     &
421         &      delta_i  (jpi,jpj) , divu_i   (jpi,jpj) , shear_i   (jpi,jpj) , STAT=ierr(ii) )
422
423      ii = ii + 1
424      ALLOCATE( sist   (jpi,jpj) , icethi (jpi,jpj) , t_bo   (jpi,jpj) ,      &
425         &      frld   (jpi,jpj) , pfrld  (jpi,jpj) , phicif (jpi,jpj) ,      &
426         &      wfx_snw(jpi,jpj) , wfx_ice(jpi,jpj) , wfx_sub(jpi,jpj) ,    &
427         &      wfx_bog(jpi,jpj) , wfx_dyn(jpi,jpj) , wfx_bom(jpi,jpj) , wfx_sum(jpi,jpj) ,     &
428         &      wfx_res(jpi,jpj) , wfx_sni(jpi,jpj) , wfx_opw(jpi,jpj) , wfx_spr(jpi,jpj) ,  qlead  (jpi,jpj) ,     &
429         &      afx_tot(jpi,jpj) , afx_thd(jpi,jpj),  afx_dyn(jpi,jpj) , &
430         &      fhtur  (jpi,jpj) , ftr_ice(jpi,jpj,jpl),    &
431         &      sfx_res(jpi,jpj) , sfx_bri(jpi,jpj) , sfx_dyn(jpi,jpj) ,      &
432         &      sfx_bog(jpi,jpj) , sfx_bom(jpi,jpj) , sfx_sum(jpi,jpj) , sfx_sni(jpi,jpj) , sfx_opw(jpi,jpj) ,   &
433         &      hfx_res(jpi,jpj) , hfx_snw(jpi,jpj) , hfx_sub(jpi,jpj) , hfx_err(jpi,jpj) , hfx_err_rem(jpi,jpj), &
434         &      hfx_in (jpi,jpj) , hfx_out(jpi,jpj) , fhld(jpi,jpj) ,  &
435         &      hfx_sum(jpi,jpj) , hfx_bom(jpi,jpj) , hfx_bog(jpi,jpj) , hfx_dif(jpi,jpj) , hfx_opw(jpi,jpj) , &
436         &      hfx_thd(jpi,jpj) , hfx_dyn(jpi,jpj) , hfx_spr(jpi,jpj) ,  STAT=ierr(ii) )
437
438      ! * Ice global state variables
439      ii = ii + 1
440      ALLOCATE( ht_i (jpi,jpj,jpl) , a_i  (jpi,jpj,jpl) , v_i  (jpi,jpj,jpl) ,     &
441         &      v_s  (jpi,jpj,jpl) , ht_s (jpi,jpj,jpl) , t_su (jpi,jpj,jpl) ,     &
442         &      sm_i (jpi,jpj,jpl) , smv_i(jpi,jpj,jpl) , o_i  (jpi,jpj,jpl) ,     &
443         &      ov_i (jpi,jpj,jpl) , oa_i (jpi,jpj,jpl)                      , STAT=ierr(ii) )
444      ii = ii + 1
445      ALLOCATE( u_ice(jpi,jpj) , v_ice(jpi,jpj) , tio_u(jpi,jpj) , tio_v(jpi,jpj) ,     &
446         &      vt_i (jpi,jpj) , vt_s (jpi,jpj) , at_i (jpi,jpj) , ato_i(jpi,jpj) ,     &
447         &      et_i (jpi,jpj) , et_s (jpi,jpj) , ot_i (jpi,jpj) , tm_i (jpi,jpj) ,     &
448         &      bv_i (jpi,jpj) , smt_i(jpi,jpj)                                   , STAT=ierr(ii) )
449      ii = ii + 1
450      ALLOCATE( t_s(jpi,jpj,nlay_s,jpl) ,                            &
451         &      e_s(jpi,jpj,nlay_s,jpl) , STAT=ierr(ii) )
452      ii = ii + 1
453      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) )
454
455      ! * Moments for advection
456      ii = ii + 1
457      ALLOCATE( sxopw(jpi,jpj) , syopw(jpi,jpj) , sxxopw(jpi,jpj) , syyopw(jpi,jpj) , sxyopw(jpi,jpj) , STAT=ierr(ii) )
458      ii = ii + 1
459      ALLOCATE( sxice(jpi,jpj,jpl) , syice(jpi,jpj,jpl) , sxxice(jpi,jpj,jpl) , syyice(jpi,jpj,jpl) , sxyice(jpi,jpj,jpl) ,   &
460         &      sxsn (jpi,jpj,jpl) , sysn (jpi,jpj,jpl) , sxxsn (jpi,jpj,jpl) , syysn (jpi,jpj,jpl) , sxysn (jpi,jpj,jpl) ,   &
461         &      STAT=ierr(ii) )
462      ii = ii + 1
463      ALLOCATE( sxa  (jpi,jpj,jpl) , sya  (jpi,jpj,jpl) , sxxa  (jpi,jpj,jpl) , syya  (jpi,jpj,jpl) , sxya  (jpi,jpj,jpl) ,   &
464         &      sxc0 (jpi,jpj,jpl) , syc0 (jpi,jpj,jpl) , sxxc0 (jpi,jpj,jpl) , syyc0 (jpi,jpj,jpl) , sxyc0 (jpi,jpj,jpl) ,   &
465         &      sxsal(jpi,jpj,jpl) , sysal(jpi,jpj,jpl) , sxxsal(jpi,jpj,jpl) , syysal(jpi,jpj,jpl) , sxysal(jpi,jpj,jpl) ,   &
466         &      sxage(jpi,jpj,jpl) , syage(jpi,jpj,jpl) , sxxage(jpi,jpj,jpl) , syyage(jpi,jpj,jpl) , sxyage(jpi,jpj,jpl) ,   &
467         &      STAT=ierr(ii) )
468      ii = ii + 1
469      ALLOCATE( sxe (jpi,jpj,nlay_i+1,jpl) , sye (jpi,jpj,nlay_i+1,jpl) , sxxe(jpi,jpj,nlay_i+1,jpl) ,     &
470         &      syye(jpi,jpj,nlay_i+1,jpl) , sxye(jpi,jpj,nlay_i+1,jpl)                           , STAT=ierr(ii) )
471
472      ! * Old values of global variables
473      ii = ii + 1
474      ALLOCATE( v_s_b  (jpi,jpj,jpl) , v_i_b  (jpi,jpj,jpl) , e_s_b(jpi,jpj,nlay_s,jpl) ,     &
475         &      a_i_b  (jpi,jpj,jpl) , smv_i_b(jpi,jpj,jpl) , e_i_b(jpi,jpj,nlay_i+1 ,jpl) ,     &
476         &      oa_i_b (jpi,jpj,jpl)                                                        ,     &
477         &      u_ice_b(jpi,jpj)     , v_ice_b(jpi,jpj)                                   , STAT=ierr(ii) )
478     
479      ! * Ice thickness distribution variables
480      ii = ii + 1
481      ALLOCATE( hi_max(0:jpl), hi_mean(jpl),  STAT=ierr(ii) )
482
483      ! * Ice diagnostics
484      ii = ii + 1
485      ALLOCATE( diag_trp_vi(jpi,jpj), diag_trp_vs (jpi,jpj), diag_trp_ei  (jpi,jpj),   & 
486         &      diag_trp_es(jpi,jpj), diag_trp_smv(jpi,jpj), diag_heat_dhc(jpi,jpj),  STAT=ierr(ii) )
487
488      ice_alloc = MAXVAL( ierr(:) )
489      IF( ice_alloc /= 0 )   CALL ctl_warn('ice_alloc_2: failed to allocate arrays.')
490      !
491   END FUNCTION ice_alloc
492
493#else
494   !!----------------------------------------------------------------------
495   !!   Default option         Empty module            NO LIM sea-ice model
496   !!----------------------------------------------------------------------
497#endif
498
499   !!======================================================================
500END MODULE ice
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.