source: branches/2015/dev_r5044_CNRS_LIM3CLEAN/NEMOGCM/NEMO/LIM_SRC_3/limdiahsb.F90 @ 5079

Last change on this file since 5079 was 5079, checked in by clem, 6 years ago

LIM3: solve ticket #1421

File size: 17.7 KB
Line 
1MODULE limdiahsb
2   !!======================================================================
3   !!                       ***  MODULE limdia_hsb   ***
4   !!  LIM-3 sea ice model :   diagnostics of ice model
5   !!======================================================================
6   !! History :  3.4  ! 2012-10  (C. Rousset)  original code
7   !!----------------------------------------------------------------------
8#if defined key_lim3
9   !!----------------------------------------------------------------------
10   !!   'key_lim3'                                       LIM3 sea-ice model
11   !!----------------------------------------------------------------------
12   !!   lim_dia_hsb        : computation and output of the time evolution of keys variables
13   !!   lim_dia_hsb_init   : initialization and namelist read
14   !!----------------------------------------------------------------------
15   USE ice             ! LIM-3: sea-ice variable
16   USE dom_ice         ! LIM-3: sea-ice domain
17   USE dom_oce         ! ocean domain
18   USE sbc_oce         ! surface boundary condition: ocean fields
19   USE sbc_ice         ! Surface boundary condition: sea-ice fields
20   USE daymod          ! model calendar
21   USE phycst          ! physical constant
22   USE in_out_manager  ! I/O manager
23   USE lib_mpp         ! MPP library
24   USE timing          ! preformance summary
25   USE iom             ! I/O manager
26   USE lib_fortran     ! glob_sum
27   USE limrst          ! ice restart
28
29   IMPLICIT NONE
30   PRIVATE
31
32   PUBLIC   lim_diahsb        ! routine called by ice_step.F90
33
34   real(wp) ::   frc_sal, frc_vol   ! global forcing trends
35   real(wp) ::   bg_grme            ! global ice growth+melt trends
36
37   !! * Substitutions
38#  include "vectopt_loop_substitute.h90"
39
40   !!----------------------------------------------------------------------
41   !! NEMO/OPA 3.4 , NEMO Consortium (2012)
42   !! $Id: limdiahsb.F90 3294 2012-10-18 16:44:18Z rblod $
43   !! Software governed by the CeCILL licence     (NEMOGCM/NEMO_CeCILL.txt)
44   !!----------------------------------------------------------------------
45
46CONTAINS
47
48   SUBROUTINE lim_diahsb
49      !!---------------------------------------------------------------------------
50      !!                  ***  ROUTINE lim_diahsb  ***
51      !!     
52      !! ** Purpose: Compute the ice global heat content, salt content and volume conservation
53      !!
54      !!---------------------------------------------------------------------------
55      !!
56      real(wp)   ::   zbg_ivo, zbg_svo, zbg_are, zbg_sal ,zbg_tem ,zbg_ihc ,zbg_shc
57      real(wp)   ::   zbg_sfx, zbg_sfx_bri, zbg_sfx_bog, zbg_sfx_bom, zbg_sfx_sum, zbg_sfx_sni,   &
58      &               zbg_sfx_opw, zbg_sfx_res, zbg_sfx_dyn 
59      real(wp)   ::   zbg_vfx, zbg_vfx_bog, zbg_vfx_opw, zbg_vfx_sni, zbg_vfx_dyn
60      real(wp)   ::   zbg_vfx_bom, zbg_vfx_sum, zbg_vfx_res, zbg_vfx_spr, zbg_vfx_snw, zbg_vfx_sub 
61      real(wp)   ::   zbg_hfx_dhc, zbg_hfx_spr
62      real(wp)   ::   zbg_hfx_res, zbg_hfx_sub, zbg_hfx_dyn, zbg_hfx_thd, zbg_hfx_snw, zbg_hfx_out, zbg_hfx_in   
63      real(wp)   ::   zbg_hfx_sum, zbg_hfx_bom, zbg_hfx_bog, zbg_hfx_dif, zbg_hfx_opw
64      real(wp)   ::   z_frc_vol, z_frc_sal, z_bg_grme 
65      real(wp)   ::   z1_area                     !    -     -
66      REAL(wp)   ::   ztmp
67      !!---------------------------------------------------------------------------
68      IF( nn_timing == 1 )   CALL timing_start('lim_diahsb')
69
70      IF( numit == nstart ) CALL lim_diahsb_init 
71
72      ! 1/area
73      z1_area = 1._wp / MAX( glob_sum( e12t(:,:) * tmask(:,:,1) ), epsi06 )
74
75      rswitch = MAX( 0._wp , SIGN( 1._wp , glob_sum( e12t(:,:) * tmask(:,:,1) ) - epsi06 ) )
76      ! ----------------------- !
77      ! 1 -  Content variations !
78      ! ----------------------- !
79      zbg_ivo = glob_sum( vt_i(:,:) * e12t(:,:) * tmask(:,:,1) ) ! volume ice
80      zbg_svo = glob_sum( vt_s(:,:) * e12t(:,:) * tmask(:,:,1) ) ! volume snow
81      zbg_are = glob_sum( at_i(:,:) * e12t(:,:) * tmask(:,:,1) ) ! area
82      zbg_sal = glob_sum( SUM( smv_i(:,:,:), dim=3 ) * e12t(:,:) * tmask(:,:,1) )       ! mean salt content
83      zbg_tem = glob_sum( ( tm_i(:,:) - rt0 ) * vt_i(:,:) * e12t(:,:) * tmask(:,:,1) )  ! mean temp content
84
85      !zbg_ihc = glob_sum( et_i(:,:) * e12t(:,:) * tmask(:,:,1) ) / MAX( zbg_ivo,epsi06 ) ! ice heat content
86      !zbg_shc = glob_sum( et_s(:,:) * e12t(:,:) * tmask(:,:,1) ) / MAX( zbg_svo,epsi06 ) ! snow heat content
87
88      ! Volume
89      ztmp = rswitch * z1_area * r1_rau0 * rday
90      zbg_vfx     = ztmp * glob_sum(     emp(:,:) * e12t(:,:) * tmask(:,:,1) )
91      zbg_vfx_bog = ztmp * glob_sum( wfx_bog(:,:) * e12t(:,:) * tmask(:,:,1) )
92      zbg_vfx_opw = ztmp * glob_sum( wfx_opw(:,:) * e12t(:,:) * tmask(:,:,1) )
93      zbg_vfx_sni = ztmp * glob_sum( wfx_sni(:,:) * e12t(:,:) * tmask(:,:,1) )
94      zbg_vfx_dyn = ztmp * glob_sum( wfx_dyn(:,:) * e12t(:,:) * tmask(:,:,1) )
95      zbg_vfx_bom = ztmp * glob_sum( wfx_bom(:,:) * e12t(:,:) * tmask(:,:,1) )
96      zbg_vfx_sum = ztmp * glob_sum( wfx_sum(:,:) * e12t(:,:) * tmask(:,:,1) )
97      zbg_vfx_res = ztmp * glob_sum( wfx_res(:,:) * e12t(:,:) * tmask(:,:,1) )
98      zbg_vfx_spr = ztmp * glob_sum( wfx_spr(:,:) * e12t(:,:) * tmask(:,:,1) )
99      zbg_vfx_snw = ztmp * glob_sum( wfx_snw(:,:) * e12t(:,:) * tmask(:,:,1) )
100      zbg_vfx_sub = ztmp * glob_sum( wfx_sub(:,:) * e12t(:,:) * tmask(:,:,1) )
101
102      ! Salt
103      zbg_sfx     = ztmp * glob_sum(     sfx(:,:) * e12t(:,:) * tmask(:,:,1) )
104      zbg_sfx_bri = ztmp * glob_sum( sfx_bri(:,:) * e12t(:,:) * tmask(:,:,1) )
105      zbg_sfx_res = ztmp * glob_sum( sfx_res(:,:) * e12t(:,:) * tmask(:,:,1) )
106      zbg_sfx_dyn = ztmp * glob_sum( sfx_dyn(:,:) * e12t(:,:) * tmask(:,:,1) )
107
108      zbg_sfx_bog = ztmp * glob_sum( sfx_bog(:,:) * e12t(:,:) * tmask(:,:,1) )
109      zbg_sfx_opw = ztmp * glob_sum( sfx_opw(:,:) * e12t(:,:) * tmask(:,:,1) )
110      zbg_sfx_sni = ztmp * glob_sum( sfx_sni(:,:) * e12t(:,:) * tmask(:,:,1) )
111      zbg_sfx_bom = ztmp * glob_sum( sfx_bom(:,:) * e12t(:,:) * tmask(:,:,1) )
112      zbg_sfx_sum = ztmp * glob_sum( sfx_sum(:,:) * e12t(:,:) * tmask(:,:,1) )
113
114      ! Heat budget
115      zbg_ihc      = glob_sum( et_i(:,:) * e12t(:,:) * 1.e-20 ) ! ice heat content  [1.e20 J]
116      zbg_shc      = glob_sum( et_s(:,:) * e12t(:,:) * 1.e-20 ) ! snow heat content [1.e20 J]
117      zbg_hfx_dhc  = glob_sum( diag_heat_dhc(:,:) * e12t(:,:) * tmask(:,:,1) ) ! [in W]
118      zbg_hfx_spr  = glob_sum( hfx_spr(:,:) * e12t(:,:) * tmask(:,:,1) ) ! [in W]
119
120      zbg_hfx_thd  = glob_sum( hfx_thd(:,:) * e12t(:,:) * tmask(:,:,1) ) ! [in W]
121      zbg_hfx_dyn  = glob_sum( hfx_dyn(:,:) * e12t(:,:) * tmask(:,:,1) ) ! [in W]
122      zbg_hfx_res  = glob_sum( hfx_res(:,:) * e12t(:,:) * tmask(:,:,1) ) ! [in W]
123      zbg_hfx_sub  = glob_sum( hfx_sub(:,:) * e12t(:,:) * tmask(:,:,1) ) ! [in W]
124      zbg_hfx_snw  = glob_sum( hfx_snw(:,:) * e12t(:,:) * tmask(:,:,1) ) ! [in W]
125      zbg_hfx_sum  = glob_sum( hfx_sum(:,:) * e12t(:,:) * tmask(:,:,1) ) ! [in W]
126      zbg_hfx_bom  = glob_sum( hfx_bom(:,:) * e12t(:,:) * tmask(:,:,1) ) ! [in W]
127      zbg_hfx_bog  = glob_sum( hfx_bog(:,:) * e12t(:,:) * tmask(:,:,1) ) ! [in W]
128      zbg_hfx_dif  = glob_sum( hfx_dif(:,:) * e12t(:,:) * tmask(:,:,1) ) ! [in W]
129      zbg_hfx_opw  = glob_sum( hfx_opw(:,:) * e12t(:,:) * tmask(:,:,1) ) ! [in W]
130      zbg_hfx_out  = glob_sum( hfx_out(:,:) * e12t(:,:) * tmask(:,:,1) ) ! [in W]
131      zbg_hfx_in   = glob_sum(  hfx_in(:,:) * e12t(:,:) * tmask(:,:,1) ) ! [in W]
132   
133      ! --------------------------------------------- !
134      ! 2 - Trends due to forcing and ice growth/melt !
135      ! --------------------------------------------- !
136      z_frc_vol = r1_rau0 * glob_sum( - emp(:,:) * e12t(:,:) * tmask(:,:,1) ) ! volume fluxes
137      z_frc_sal = r1_rau0 * glob_sum(   sfx(:,:) * e12t(:,:) * tmask(:,:,1) ) ! salt fluxes
138      z_bg_grme = glob_sum( - ( wfx_bog(:,:) + wfx_opw(:,:) + wfx_sni(:,:) + wfx_dyn(:,:) + &
139                          &     wfx_bom(:,:) + wfx_sum(:,:) + wfx_res(:,:) + wfx_snw(:,:) + &
140                          &     wfx_sub(:,:) ) * e12t(:,:) * tmask(:,:,1) ) ! volume fluxes
141      !
142      frc_vol  = frc_vol  + z_frc_vol  * rdt_ice
143      frc_sal  = frc_sal  + z_frc_sal  * rdt_ice
144      bg_grme  = bg_grme  + z_bg_grme  * rdt_ice
145     
146      ! difference
147      !frc_vol = zbg_ivo - frc_vol
148      !frc_sal = zbg_sal - frc_sal
149     
150      ! ----------------------- !
151      ! 3 - Diagnostics writing !
152      ! ----------------------- !
153      rswitch = MAX( 0._wp , SIGN( 1._wp , zbg_ivo - epsi06 ) )
154      !
155      IF( iom_use('ibgvoltot') )   &
156      CALL iom_put( 'ibgvoltot' , zbg_ivo * rhoic * r1_rau0 * 1.e-9        )   ! ice volume (km3 equivalent liquid)         
157      IF( iom_use('sbgvoltot') )   &
158      CALL iom_put( 'sbgvoltot' , zbg_svo * rhosn * r1_rau0 * 1.e-9        )   ! snw volume (km3 equivalent liquid)       
159      IF( iom_use('ibgarea') )   &
160      CALL iom_put( 'ibgarea'   , zbg_are * 1.e-6                          )   ! ice area   (km2)
161      IF( iom_use('ibgsaline') )   &
162      CALL iom_put( 'ibgsaline' , rswitch * zbg_sal / MAX( zbg_ivo, epsi06 ) )   ! ice saline (psu)
163      IF( iom_use('ibgtemper') )   &
164      CALL iom_put( 'ibgtemper' , rswitch * zbg_tem / MAX( zbg_ivo, epsi06 ) )   ! ice temper (C)
165      CALL iom_put( 'ibgheatco' , zbg_ihc                                  )   ! ice heat content (1.e20 J)       
166      CALL iom_put( 'sbgheatco' , zbg_shc                                  )   ! snw heat content (1.e20 J)
167      IF( iom_use('ibgsaltco') )   &
168      CALL iom_put( 'ibgsaltco' , zbg_sal * rhoic * r1_rau0 * 1.e-9        )   ! ice salt content (psu*km3 equivalent liquid)       
169
170      CALL iom_put( 'ibgvfx'    , zbg_vfx                                  )   ! volume flux emp (m/day liquid)
171      CALL iom_put( 'ibgvfxbog' , zbg_vfx_bog                              )   ! volume flux bottom growth     -(m/day equivalent liquid)
172      CALL iom_put( 'ibgvfxopw' , zbg_vfx_opw                              )   ! volume flux open water growth -
173      CALL iom_put( 'ibgvfxsni' , zbg_vfx_sni                              )   ! volume flux snow ice growth   -
174      CALL iom_put( 'ibgvfxdyn' , zbg_vfx_dyn                              )   ! volume flux dynamic growth    -
175      CALL iom_put( 'ibgvfxbom' , zbg_vfx_bom                              )   ! volume flux bottom melt       -
176      CALL iom_put( 'ibgvfxsum' , zbg_vfx_sum                              )   ! volume flux surface melt      -
177      CALL iom_put( 'ibgvfxres' , zbg_vfx_res                              )   ! volume flux resultant         -
178      CALL iom_put( 'ibgvfxspr' , zbg_vfx_spr                              )   ! volume flux from snow precip         -
179      CALL iom_put( 'ibgvfxsnw' , zbg_vfx_snw                              )   ! volume flux from snow melt         -
180      CALL iom_put( 'ibgvfxsub' , zbg_vfx_sub                              )   ! volume flux from sublimation         -
181         
182      CALL iom_put( 'ibgsfx'    , zbg_sfx                                  )   ! salt flux         -(psu*m/day equivalent liquid)       
183      CALL iom_put( 'ibgsfxbri' , zbg_sfx_bri                              )   ! salt flux brines  -     
184      CALL iom_put( 'ibgsfxdyn' , zbg_sfx_dyn                              )   ! salt flux dynamic -   
185      CALL iom_put( 'ibgsfxres' , zbg_sfx_res                              )   ! salt flux result  -   
186      CALL iom_put( 'ibgsfxbog' , zbg_sfx_bog                              )   ! salt flux bottom growth   
187      CALL iom_put( 'ibgsfxopw' , zbg_sfx_opw                              )   ! salt flux open water growth -
188      CALL iom_put( 'ibgsfxsni' , zbg_sfx_sni                              )   ! salt flux snow ice growth   -
189      CALL iom_put( 'ibgsfxbom' , zbg_sfx_bom                              )   ! salt flux bottom melt       -
190      CALL iom_put( 'ibgsfxsum' , zbg_sfx_sum                              )   ! salt flux surface melt      -
191
192      CALL iom_put( 'ibghfxdhc' , zbg_hfx_dhc                              )   ! Heat content variation in snow and ice [W]
193      CALL iom_put( 'ibghfxspr' , zbg_hfx_spr                              )   ! Heat content of snow precip [W]
194
195      CALL iom_put( 'ibghfxres' , zbg_hfx_res                              )   !
196      CALL iom_put( 'ibghfxsub' , zbg_hfx_sub                              )   !
197      CALL iom_put( 'ibghfxdyn' , zbg_hfx_dyn                              )   !
198      CALL iom_put( 'ibghfxthd' , zbg_hfx_thd                              )   !
199      CALL iom_put( 'ibghfxsnw' , zbg_hfx_snw                              )   !
200      CALL iom_put( 'ibghfxsum' , zbg_hfx_sum                              )   !
201      CALL iom_put( 'ibghfxbom' , zbg_hfx_bom                              )   !
202      CALL iom_put( 'ibghfxbog' , zbg_hfx_bog                              )   !
203      CALL iom_put( 'ibghfxdif' , zbg_hfx_dif                              )   !
204      CALL iom_put( 'ibghfxopw' , zbg_hfx_opw                              )   !
205      CALL iom_put( 'ibghfxout' , zbg_hfx_out                              )   !
206      CALL iom_put( 'ibghfxin'  , zbg_hfx_in                               )   !
207
208      CALL iom_put( 'ibgfrcvol' , frc_vol * 1.e-9                          )   ! vol - forcing     (km3 equivalent liquid)
209      CALL iom_put( 'ibgfrcsfx' , frc_sal * 1.e-9                          )   ! sal - forcing     (psu*km3 equivalent liquid)   
210      IF( iom_use('ibgvolgrm') )   &
211      CALL iom_put( 'ibgvolgrm' , bg_grme * r1_rau0 * 1.e-9                )   ! vol growth + melt (km3 equivalent liquid)         
212
213      !
214      IF( lrst_ice )   CALL lim_diahsb_rst( numit, 'WRITE' )
215      !
216      IF( nn_timing == 1 )   CALL timing_stop('lim_diahsb')
217!
218   END SUBROUTINE lim_diahsb
219
220
221   SUBROUTINE lim_diahsb_init
222      !!---------------------------------------------------------------------------
223      !!                  ***  ROUTINE lim_diahsb_init  ***
224      !!     
225      !! ** Purpose: Initialization for the heat salt volume budgets
226      !!
227      !! ** Method : Compute initial heat content, salt content and volume
228      !!
229      !! ** Action : - Compute initial heat content, salt content and volume
230      !!             - Initialize forcing trends
231      !!             - Compute coefficients for conversion
232      !!---------------------------------------------------------------------------
233      INTEGER            ::   jk       ! dummy loop indice
234      INTEGER            ::   ierror   ! local integer
235      !!
236      !!NAMELIST/namicehsb/ blabla
237      !!----------------------------------------------------------------------
238      !
239      !!REWIND ( numnam_ice )              ! Read Namelist namicehsb
240      !!READ   ( numnam_ice, namicehsb )
241      !
242      IF(lwp) THEN                   ! Control print
243         WRITE(numout,*)
244         WRITE(numout,*) 'lim_diahsb_init : check the heat and salt budgets'
245         WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~~'
246      ENDIF
247
248      ! ---------------------------------- !
249      ! 2 - initial conservation variables !
250      ! ---------------------------------- !
251      !frc_vol = 0._wp                                          ! volume       trend due to forcing
252      !frc_sal = 0._wp                                          ! salt content   -    -   -    -         
253      !bg_grme = 0._wp                                          ! ice growth + melt volume trend
254      !
255      CALL lim_diahsb_rst( nstart, 'READ' )  !* read or initialize all required files
256      !
257   END SUBROUTINE lim_diahsb_init
258
259   SUBROUTINE lim_diahsb_rst( kt, cdrw )
260     !!---------------------------------------------------------------------
261     !!                   ***  ROUTINE limdia_rst  ***
262     !!                     
263     !! ** Purpose :   Read or write DIA file in restart file
264     !!
265     !! ** Method  :   use of IOM library
266     !!----------------------------------------------------------------------
267     INTEGER         , INTENT(in) ::   kt     ! ice time-step
268     CHARACTER(len=*), INTENT(in) ::   cdrw   ! "READ"/"WRITE" flag
269     !
270     INTEGER ::   id1, id2, id3   ! local integers
271     !!----------------------------------------------------------------------
272     !
273     IF( TRIM(cdrw) == 'READ' ) THEN        ! Read/initialise
274        IF( ln_rstart ) THEN                   !* Read the restart file
275           !id1 = iom_varid( numrir, 'frc_vol'  , ldstop = .TRUE. )
276           !
277           IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~~~~'
278           IF(lwp) WRITE(numout,*) ' lim_diahsb_rst at it= ', kt,' date= ', ndastp
279           IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~~~~'
280           CALL iom_get( numrir, 'frc_vol', frc_vol )
281           CALL iom_get( numrir, 'frc_sal', frc_sal )
282           CALL iom_get( numrir, 'bg_grme', bg_grme )
283        ELSE
284           IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~~~~'
285           IF(lwp) WRITE(numout,*) ' lim_diahsb at initial state '
286           IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~~~~'
287           frc_vol  = 0._wp                                         
288           frc_sal  = 0._wp                                                 
289           bg_grme  = 0._wp                                       
290       ENDIF
291
292     ELSEIF( TRIM(cdrw) == 'WRITE' ) THEN   ! Create restart file
293        !                                   ! -------------------
294        IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~~~~'
295        IF(lwp) WRITE(numout,*) ' lim_diahsb_rst at it= ', kt,' date= ', ndastp
296        IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~~~~'
297        CALL iom_rstput( kt, nitrst, numriw, 'frc_vol'   , frc_vol     )
298        CALL iom_rstput( kt, nitrst, numriw, 'frc_sal'   , frc_sal     )
299        CALL iom_rstput( kt, nitrst, numriw, 'bg_grme'   , bg_grme     )
300        !
301     ENDIF
302     !
303   END SUBROUTINE lim_diahsb_rst
304 
305#else
306   !!----------------------------------------------------------------------
307   !!   Default option :         Empty module          NO LIM sea-ice model
308   !!----------------------------------------------------------------------
309CONTAINS
310   SUBROUTINE lim_diahsb          ! Empty routine
311   END SUBROUTINE lim_diahsb
312#endif
313   !!======================================================================
314END MODULE limdiahsb
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.