source: branches/2015/dev_r5218_CNRS17_coupling/NEMOGCM/NEMO/OPA_SRC/SBC/sbcice_lim.F90 @ 5357

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LIM3: change the interface between the ice and atm for both coupled and forced modes. Some work still needs to be done to deal with sublimation in coupled mode.

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Line 
1MODULE sbcice_lim
2   !!======================================================================
3   !!                       ***  MODULE  sbcice_lim  ***
4   !! Surface module :  update the ocean surface boundary condition over ice
5   !!       &           covered area using LIM sea-ice model
6   !! Sea-Ice model  :  LIM-3 Sea ice model time-stepping
7   !!=====================================================================
8   !! History :  2.0  ! 2006-12  (M. Vancoppenolle) Original code
9   !!            3.0  ! 2008-02  (C. Talandier)  Surface module from icestp.F90
10   !!             -   ! 2008-04  (G. Madec)  sltyle and lim_ctl routine
11   !!            3.3  ! 2010-11  (G. Madec) ice-ocean stress always computed at each ocean time-step
12   !!            3.4  ! 2011-01  (A Porter)  dynamical allocation
13   !!             -   ! 2012-10  (C. Rousset)  add lim_diahsb
14   !!            3.6  ! 2014-07  (M. Vancoppenolle, G. Madec, O. Marti) revise coupled interface
15   !!----------------------------------------------------------------------
16#if defined key_lim3
17   !!----------------------------------------------------------------------
18   !!   'key_lim3' :                                  LIM 3.0 sea-ice model
19   !!----------------------------------------------------------------------
20   !!   sbc_ice_lim  : sea-ice model time-stepping and update ocean sbc over ice-covered area
21   !!----------------------------------------------------------------------
22   USE oce             ! ocean dynamics and tracers
23   USE dom_oce         ! ocean space and time domain
24   USE ice             ! LIM-3: ice variables
25   USE thd_ice         ! LIM-3: thermodynamical variables
26   USE dom_ice         ! LIM-3: ice domain
27
28   USE sbc_oce         ! Surface boundary condition: ocean fields
29   USE sbc_ice         ! Surface boundary condition: ice   fields
30   USE sbcblk_core     ! Surface boundary condition: CORE bulk
31   USE sbcblk_clio     ! Surface boundary condition: CLIO bulk
32   USE sbccpl          ! Surface boundary condition: coupled interface
33   USE albedo          ! ocean & ice albedo
34
35   USE phycst          ! Define parameters for the routines
36   USE eosbn2          ! equation of state
37   USE limdyn          ! Ice dynamics
38   USE limtrp          ! Ice transport
39   USE limthd          ! Ice thermodynamics
40   USE limitd_me       ! Mechanics on ice thickness distribution
41   USE limsbc          ! sea surface boundary condition
42   USE limdiahsb       ! Ice budget diagnostics
43   USE limwri          ! Ice outputs
44   USE limrst          ! Ice restarts
45   USE limupdate1      ! update of global variables
46   USE limupdate2      ! update of global variables
47   USE limvar          ! Ice variables switch
48
49   USE limmsh          ! LIM mesh
50   USE limistate       ! LIM initial state
51   USE limthd_sal      ! LIM ice thermodynamics: salinity
52
53   USE c1d             ! 1D vertical configuration
54   USE lbclnk          ! lateral boundary condition - MPP link
55   USE lib_mpp         ! MPP library
56   USE wrk_nemo        ! work arrays
57   USE timing          ! Timing
58   USE iom             ! I/O manager library
59   USE in_out_manager  ! I/O manager
60   USE prtctl          ! Print control
61   USE lib_fortran     !
62   USE limctl
63
64#if defined key_bdy 
65   USE bdyice_lim       ! unstructured open boundary data  (bdy_ice_lim routine)
66#endif
67
68   IMPLICIT NONE
69   PRIVATE
70
71   PUBLIC sbc_ice_lim  ! routine called by sbcmod.F90
72   PUBLIC sbc_lim_init ! routine called by sbcmod.F90
73   
74   !! * Substitutions
75#  include "domzgr_substitute.h90"
76#  include "vectopt_loop_substitute.h90"
77   !!----------------------------------------------------------------------
78   !! NEMO/OPA 4.0 , UCL NEMO Consortium (2011)
79   !! $Id$
80   !! Software governed by the CeCILL licence     (NEMOGCM/NEMO_CeCILL.txt)
81   !!----------------------------------------------------------------------
82CONTAINS
83
84   !!======================================================================
85
86   SUBROUTINE sbc_ice_lim( kt, kblk )
87      !!---------------------------------------------------------------------
88      !!                  ***  ROUTINE sbc_ice_lim  ***
89      !!                   
90      !! ** Purpose :   update the ocean surface boundary condition via the
91      !!                Louvain la Neuve Sea Ice Model time stepping
92      !!
93      !! ** Method  :   ice model time stepping
94      !!              - call the ice dynamics routine
95      !!              - call the ice advection/diffusion routine
96      !!              - call the ice thermodynamics routine
97      !!              - call the routine that computes mass and
98      !!                heat fluxes at the ice/ocean interface
99      !!              - save the outputs
100      !!              - save the outputs for restart when necessary
101      !!
102      !! ** Action  : - time evolution of the LIM sea-ice model
103      !!              - update all sbc variables below sea-ice:
104      !!                utau, vtau, taum, wndm, qns , qsr, emp , sfx
105      !!---------------------------------------------------------------------
106      INTEGER, INTENT(in) ::   kt      ! ocean time step
107      INTEGER, INTENT(in) ::   kblk    ! type of bulk (=3 CLIO, =4 CORE, =5 COUPLED)
108      !!
109      INTEGER  ::   jl                 ! dummy loop index
110      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:,:)   ::   zalb_os, zalb_cs  ! ice albedo under overcast/clear sky
111      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:,:)   ::   zalb_ice          ! mean ice albedo (for coupled)
112      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:  )   ::   zutau_ice, zvtau_ice 
113      !!----------------------------------------------------------------------
114
115      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_start('sbc_ice_lim')
116
117      IF( MOD( kt-1, nn_fsbc ) == 0 ) THEN     !  Ice time-step only
118
119         !-----------------------!                                           
120         ! --- Bulk Formulae --- !                                           
121         !-----------------------!
122         u_oce(:,:) = ssu_m(:,:) * umask(:,:,1)      ! mean surface ocean current at ice velocity point
123         v_oce(:,:) = ssv_m(:,:) * vmask(:,:,1)      ! (C-grid dynamics :  U- & V-points as the ocean)
124         
125         ! masked sea surface freezing temperature [Kelvin] (set to rt0 over land)
126         t_bo(:,:) = ( eos_fzp( sss_m ) + rt0 ) * tmask(:,:,1) + rt0 * ( 1._wp - tmask(:,:,1) ) 
127         !                                                                                     
128!!clem         ! Ice albedo
129!!clem         CALL wrk_alloc( jpi,jpj,jpl, zalb_os, zalb_cs, zalb_ice )
130!!clem         CALL albedo_ice( t_su, ht_i, ht_s, zalb_cs, zalb_os )  ! cloud-sky and overcast-sky ice albedos
131!!
132!!         ! CORE and COUPLED bulk formulations
133!!         SELECT CASE( kblk )
134!!         CASE( jp_core , jp_cpl )
135!!            ! albedo depends on cloud fraction because of non-linear spectral effects
136!!            zalb_ice(:,:,:) = ( 1. - cldf_ice ) * zalb_cs(:,:,:) + cldf_ice * zalb_os(:,:,:)
137!!            ! In CLIO the cloud fraction is read in the climatology and the all-sky albedo
138!!            ! (zalb_ice) is computed within the bulk routine
139!!clem         END SELECT
140         
141         ! Mask sea ice surface temperature (set to rt0 over land)
142         DO jl = 1, jpl
143            t_su(:,:,jl) = t_su(:,:,jl) * tmask(:,:,1) + rt0 * ( 1._wp - tmask(:,:,1) )
144         END DO
145     
146         ! Bulk formulae  - provides the following fields:
147         ! utau_ice, vtau_ice : surface ice stress                     (U- & V-points)   [N/m2]
148         ! qsr_ice , qns_ice  : solar & non solar heat flux over ice   (T-point)         [W/m2]
149         ! qla_ice            : latent heat flux over ice              (T-point)         [W/m2]
150         ! dqns_ice, dqla_ice : non solar & latent heat sensistivity   (T-point)         [W/m2]
151         ! tprecip , sprecip  : total & solid precipitation            (T-point)         [Kg/m2/s]
152         ! fr1_i0  , fr2_i0   : 1sr & 2nd fraction of qsr penetration in ice             [%]
153         !
154         SELECT CASE( kblk )
155         CASE( jp_clio )                                       ! CLIO bulk formulation
156!!clem            CALL blk_ice_clio( t_su , zalb_cs    , zalb_os    , zalb_ice  ,               &
157!!               &                      utau_ice   , vtau_ice   , qns_ice   , qsr_ice   ,   &
158!!               &                      qla_ice    , dqns_ice   , dqla_ice  ,               &
159!!               &                      tprecip    , sprecip    ,                           &
160!!               &                      fr1_i0     , fr2_i0     , cp_ice_msh, jpl  )
161!!            !         
162!!            IF( nn_limflx /= 2 )   CALL ice_lim_flx( t_su, zalb_ice, qns_ice, qsr_ice ,   &
163!!               &                                           dqns_ice, qla_ice, dqla_ice, nn_limflx )
164            CALL blk_ice_clio_tau( utau_ice, vtau_ice, cp_ice_msh )
165
166         CASE( jp_core )                                       ! CORE bulk formulation
167!!clem            CALL blk_ice_core( t_su , u_ice     , v_ice     , zalb_ice   ,               &
168!!clem               &                      utau_ice  , vtau_ice  , qns_ice    , qsr_ice   ,   &
169!!clem               &                      qla_ice   , dqns_ice  , dqla_ice   ,               &
170!!clem               &                      tprecip   , sprecip   ,                            &
171!!clem               &                      fr1_i0    , fr2_i0    , cp_ice_msh, jpl  )
172!!clem            IF( nn_limflx /= 2 )   CALL ice_lim_flx( t_su, zalb_ice, qns_ice, qsr_ice ,   &
173!!clem               &                                           dqns_ice, qla_ice, dqla_ice, nn_limflx )
174            CALL blk_ice_core_tau
175            !
176         CASE ( jp_cpl )
177           
178            CALL sbc_cpl_ice_tau( utau_ice , vtau_ice )
179
180         END SELECT
181         
182         IF( ln_mixcpl) THEN
183            CALL wrk_alloc( jpi,jpj    , zutau_ice, zvtau_ice)
184            CALL sbc_cpl_ice_tau( zutau_ice , zvtau_ice )
185            utau_ice(:,:) = utau_ice(:,:) * xcplmask(:,:,0) + zutau_ice(:,:) * ( 1. - xcplmask(:,:,0) )
186            vtau_ice(:,:) = vtau_ice(:,:) * xcplmask(:,:,0) + zvtau_ice(:,:) * ( 1. - xcplmask(:,:,0) )
187            CALL wrk_dealloc( jpi,jpj  , zutau_ice, zvtau_ice)
188         ENDIF
189
190         !                                           !----------------------!
191         !                                           ! LIM-3  time-stepping !
192         !                                           !----------------------!
193         !
194         numit = numit + nn_fsbc                     ! Ice model time step
195         !                                                   
196         CALL sbc_lim_bef                   ! Store previous ice values
197
198         CALL sbc_lim_diag0                 ! set diag of mass, heat and salt fluxes to 0
199         
200         CALL lim_rst_opn( kt )             ! Open Ice restart file
201         !
202         ! ----------------------------------------------
203         ! ice dynamics and transport (except in 1D case)
204         ! ----------------------------------------------
205         IF( .NOT. lk_c1d ) THEN
206           
207            CALL lim_dyn( kt )              ! Ice dynamics    ( rheology/dynamics )
208           
209            CALL lim_trp( kt )              ! Ice transport   ( Advection/diffusion )
210           
211            IF( nn_monocat /= 2 ) CALL lim_itd_me  ! Mechanical redistribution ! (ridging/rafting)
212
213#if defined key_bdy
214            CALL bdy_ice_lim( kt )         ! bdy ice thermo
215            IF( ln_icectl )   CALL lim_prt( kt, iiceprt, jiceprt, 1, ' - ice thermo bdy - ' )
216#endif
217            CALL lim_update1( kt )
218           
219         ENDIF
220         
221         CALL sbc_lim_bef                  ! Store previous ice values
222 
223         ! ----------------------------------------------
224         ! ice thermodynamics
225         ! ----------------------------------------------
226         CALL lim_var_agg(1)
227         
228         ! previous lead fraction and ice volume for flux calculations
229         pfrld(:,:)   = 1._wp - at_i(:,:)
230         phicif(:,:)  = vt_i(:,:)
231         
232         ! Ice albedo
233         CALL wrk_alloc( jpi,jpj,jpl, zalb_os, zalb_cs, zalb_ice )
234         CALL albedo_ice( t_su, ht_i, ht_s, zalb_cs, zalb_os )  ! cloud-sky and overcast-sky ice albedos
235 
236         SELECT CASE( kblk )
237         CASE( jp_clio )                                       ! CLIO bulk formulation
238            ! In CLIO the cloud fraction is read in the climatology and the all-sky albedo
239            ! (zalb_ice) is computed within the bulk routine
240            CALL blk_ice_clio_flx( t_su , zalb_cs, zalb_os  , zalb_ice, qns_ice   , qsr_ice   ,    &
241               &                      qla_ice, dqns_ice   , dqla_ice  , tprecip, sprecip    ,  &
242               &                      fr1_i0     , fr2_i0     , jpl  )
243            !         
244            IF( nn_limflx /= 2 )   CALL ice_lim_flx( t_su, zalb_ice, qns_ice, qsr_ice ,   &
245               &                                           dqns_ice, evap_ice, devap_ice, nn_limflx )
246
247         CASE( jp_core )                                       ! CORE bulk formulation
248            ! albedo depends on cloud fraction because of non-linear spectral effects
249            zalb_ice(:,:,:) = ( 1. - cldf_ice ) * zalb_cs(:,:,:) + cldf_ice * zalb_os(:,:,:)
250            CALL blk_ice_core_flx( t_su, zalb_ice )
251            IF( nn_limflx /= 2 )   CALL ice_lim_flx( t_su, zalb_ice, qns_ice, qsr_ice ,   &
252               &                                           dqns_ice, evap_ice, devap_ice, nn_limflx )
253
254         CASE ( jp_cpl )
255            ! albedo depends on cloud fraction because of non-linear spectral effects
256            zalb_ice(:,:,:) = ( 1. - cldf_ice ) * zalb_cs(:,:,:) + cldf_ice * zalb_os(:,:,:)
257            CALL sbc_cpl_ice_flx( p_frld=pfrld, palbi=zalb_ice, psst=sst_m, pist=t_su    )
258            IF( nn_limflx == 2 )   CALL ice_lim_flx( t_su, zalb_ice, qns_ice, qsr_ice ,   &
259               &                                           dqns_ice, evap_ice, devap_ice, nn_limflx )
260            ! Latent heat flux is forced to 0 in coupled: it is included in qns (non-solar heat flux)
261            evap_ice  (:,:,:) = 0._wp
262            devap_ice (:,:,:) = 0._wp
263
264         END SELECT
265         CALL wrk_dealloc( jpi,jpj,jpl, zalb_os, zalb_cs, zalb_ice )
266
267         !
268         CALL lim_thd( kt )                         ! Ice thermodynamics
269         
270         CALL lim_update2( kt )                     ! Corrections
271         !
272         CALL lim_sbc_flx( kt )                     ! Update surface ocean mass, heat and salt fluxes
273         !
274         IF(ln_limdiaout) CALL lim_diahsb           ! Diagnostics and outputs
275         
276         CALL lim_wri( 1 )                          ! Ice outputs
277         
278         IF( kt == nit000 .AND. ln_rstart )   &
279            &             CALL iom_close( numrir )  ! close input ice restart file
280         !
281         IF( lrst_ice )   CALL lim_rst_write( kt )  ! Ice restart file
282         !
283         IF( ln_icectl )  CALL lim_ctl( kt )        ! alerts in case of model crash
284         !
285         !
286      ENDIF   ! End sea-ice time step only
287
288      !--------------------------------!
289      ! --- at all ocean time step --- !
290      !--------------------------------!
291      ! Update surface ocean stresses (only in ice-dynamic case)
292      !    otherwise the atm.-ocean stresses are used everywhere
293      IF( ln_limdyn )     CALL lim_sbc_tau( kt, ub(:,:,1), vb(:,:,1) )  ! using before instantaneous surf. currents
294!!gm   remark, the ocean-ice stress is not saved in ice diag call above .....  find a solution!!!
295      !
296      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_stop('sbc_ice_lim')
297      !
298   END SUBROUTINE sbc_ice_lim
299   
300
301   SUBROUTINE sbc_lim_init
302      !!----------------------------------------------------------------------
303      !!                  ***  ROUTINE sbc_lim_init  ***
304      !!
305      !! ** purpose :   Allocate all the dynamic arrays of the LIM-3 modules
306      !!----------------------------------------------------------------------
307      INTEGER :: ierr
308      !!----------------------------------------------------------------------
309      IF(lwp) WRITE(numout,*)
310      IF(lwp) WRITE(numout,*) 'sbc_ice_lim : update ocean surface boudary condition' 
311      IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~   via Louvain la Neuve Ice Model (LIM-3) time stepping'
312      !
313                                       ! Open the reference and configuration namelist files and namelist output file
314      CALL ctl_opn( numnam_ice_ref, 'namelist_ice_ref',    'OLD',     'FORMATTED', 'SEQUENTIAL', -1, numout, lwp ) 
315      CALL ctl_opn( numnam_ice_cfg, 'namelist_ice_cfg',    'OLD',     'FORMATTED', 'SEQUENTIAL', -1, numout, lwp )
316      IF(lwm) CALL ctl_opn( numoni, 'output.namelist.ice', 'UNKNOWN', 'FORMATTED', 'SEQUENTIAL', -1, numout, lwp, 1 )
317
318      CALL ice_run                     ! set some ice run parameters
319      !
320      !                                ! Allocate the ice arrays
321      ierr =        ice_alloc        ()      ! ice variables
322      ierr = ierr + dom_ice_alloc    ()      ! domain
323      ierr = ierr + sbc_ice_alloc    ()      ! surface forcing
324      ierr = ierr + thd_ice_alloc    ()      ! thermodynamics
325      ierr = ierr + lim_itd_me_alloc ()      ! ice thickness distribution - mechanics
326      !
327      IF( lk_mpp    )   CALL mpp_sum( ierr )
328      IF( ierr /= 0 )   CALL ctl_stop('STOP', 'sbc_lim_init : unable to allocate ice arrays')
329      !
330      !                                ! adequation jpk versus ice/snow layers/categories
331      IF( jpl > jpk .OR. (nlay_i+1) > jpk .OR. nlay_s > jpk )   &
332         &      CALL ctl_stop( 'STOP',                          &
333         &     'sbc_lim_init: the 3rd dimension of workspace arrays is too small.',   &
334         &     'use more ocean levels or less ice/snow layers/categories.' )
335      !
336      CALL lim_itd_init                ! ice thickness distribution initialization
337      !
338      CALL lim_thd_init                ! set ice thermodynics parameters
339      !
340      CALL lim_thd_sal_init            ! set ice salinity parameters
341      !
342      CALL lim_msh                     ! ice mesh initialization
343      !
344      CALL lim_itd_me_init             ! ice thickness distribution initialization for mecanical deformation
345      !                                ! Initial sea-ice state
346      IF( .NOT. ln_rstart ) THEN              ! start from rest: sea-ice deduced from sst
347         numit = 0
348         numit = nit000 - 1
349         CALL lim_istate
350      ELSE                                    ! start from a restart file
351         CALL lim_rst_read
352         numit = nit000 - 1
353      ENDIF
354      CALL lim_var_agg(1)
355      CALL lim_var_glo2eqv
356      !
357      CALL lim_sbc_init                 ! ice surface boundary condition   
358      !
359      fr_i(:,:)     = at_i(:,:)         ! initialisation of sea-ice fraction
360      tn_ice(:,:,:) = t_su(:,:,:)       ! initialisation of surface temp for coupled simu
361      !
362      nstart = numit  + nn_fsbc     
363      nitrun = nitend - nit000 + 1 
364      nlast  = numit  + nitrun 
365      !
366      IF( nstock == 0 )   nstock = nlast + 1
367      !
368   END SUBROUTINE sbc_lim_init
369
370
371   SUBROUTINE ice_run
372      !!-------------------------------------------------------------------
373      !!                  ***  ROUTINE ice_run ***
374      !!                 
375      !! ** Purpose :   Definition some run parameter for ice model
376      !!
377      !! ** Method  :   Read the namicerun namelist and check the parameter
378      !!              values called at the first timestep (nit000)
379      !!
380      !! ** input   :   Namelist namicerun
381      !!-------------------------------------------------------------------
382      INTEGER  ::   ios                 ! Local integer output status for namelist read
383      NAMELIST/namicerun/ jpl, nlay_i, nlay_s, cn_icerst_in, cn_icerst_out,   &
384         &                ln_limdyn, rn_amax, ln_limdiahsb, ln_limdiaout, ln_icectl, iiceprt, jiceprt 
385      !!-------------------------------------------------------------------
386      !                   
387      REWIND( numnam_ice_ref )              ! Namelist namicerun in reference namelist : Parameters for ice
388      READ  ( numnam_ice_ref, namicerun, IOSTAT = ios, ERR = 901)
389901   IF( ios /= 0 ) CALL ctl_nam ( ios , 'namicerun in reference namelist', lwp )
390
391      REWIND( numnam_ice_cfg )              ! Namelist namicerun in configuration namelist : Parameters for ice
392      READ  ( numnam_ice_cfg, namicerun, IOSTAT = ios, ERR = 902 )
393902   IF( ios /= 0 ) CALL ctl_nam ( ios , 'namicerun in configuration namelist', lwp )
394      IF(lwm) WRITE ( numoni, namicerun )
395      !
396      !
397      IF(lwp) THEN                        ! control print
398         WRITE(numout,*)
399         WRITE(numout,*) 'ice_run : ice share parameters for dynamics/advection/thermo of sea-ice'
400         WRITE(numout,*) ' ~~~~~~'
401         WRITE(numout,*) '   number of ice  categories                               = ', jpl
402         WRITE(numout,*) '   number of ice  layers                                   = ', nlay_i
403         WRITE(numout,*) '   number of snow layers                                   = ', nlay_s
404         WRITE(numout,*) '   switch for ice dynamics (1) or not (0)      ln_limdyn   = ', ln_limdyn
405         WRITE(numout,*) '   maximum ice concentration                               = ', rn_amax 
406         WRITE(numout,*) '   Diagnose heat/salt budget or not          ln_limdiahsb  = ', ln_limdiahsb
407         WRITE(numout,*) '   Output   heat/salt budget or not          ln_limdiaout  = ', ln_limdiaout
408         WRITE(numout,*) '   control prints in ocean.out for (i,j)=(iiceprt,jiceprt) = ', ln_icectl
409         WRITE(numout,*) '   i-index for control prints (ln_icectl=true)             = ', iiceprt
410         WRITE(numout,*) '   j-index for control prints (ln_icectl=true)             = ', jiceprt
411      ENDIF
412      !
413      ! sea-ice timestep and inverse
414      rdt_ice   = nn_fsbc * rdttra(1) 
415      r1_rdtice = 1._wp / rdt_ice 
416
417      ! inverse of nlay_i and nlay_s
418      r1_nlay_i = 1._wp / REAL( nlay_i, wp )
419      r1_nlay_s = 1._wp / REAL( nlay_s, wp )
420      !
421#if defined key_bdy
422      IF( lwp .AND. ln_limdiahsb )  CALL ctl_warn('online conservation check activated but it does not work with BDY')
423#endif
424      !
425   END SUBROUTINE ice_run
426
427
428   SUBROUTINE lim_itd_init
429      !!------------------------------------------------------------------
430      !!                ***  ROUTINE lim_itd_init ***
431      !!
432      !! ** Purpose :   Initializes the ice thickness distribution
433      !! ** Method  :   ...
434      !! ** input   :   Namelist namiceitd
435      !!-------------------------------------------------------------------
436      INTEGER  ::   ios                 ! Local integer output status for namelist read
437      NAMELIST/namiceitd/ nn_catbnd, rn_himean
438      !
439      INTEGER  ::   jl                   ! dummy loop index
440      REAL(wp) ::   zc1, zc2, zc3, zx1   ! local scalars
441      REAL(wp) ::   zhmax, znum, zden, zalpha !
442      !!------------------------------------------------------------------
443      !
444      REWIND( numnam_ice_ref )              ! Namelist namiceitd in reference namelist : Parameters for ice
445      READ  ( numnam_ice_ref, namiceitd, IOSTAT = ios, ERR = 903)
446903   IF( ios /= 0 ) CALL ctl_nam ( ios , 'namiceitd in reference namelist', lwp )
447
448      REWIND( numnam_ice_cfg )              ! Namelist namiceitd in configuration namelist : Parameters for ice
449      READ  ( numnam_ice_cfg, namiceitd, IOSTAT = ios, ERR = 904 )
450904   IF( ios /= 0 ) CALL ctl_nam ( ios , 'namiceitd in configuration namelist', lwp )
451      IF(lwm) WRITE ( numoni, namiceitd )
452      !
453      !
454      IF(lwp) THEN                        ! control print
455         WRITE(numout,*)
456         WRITE(numout,*) 'ice_itd : ice cat distribution'
457         WRITE(numout,*) ' ~~~~~~'
458         WRITE(numout,*) '   shape of ice categories distribution                          nn_catbnd = ', nn_catbnd
459         WRITE(numout,*) '   mean ice thickness in the domain (only active if nn_catbnd=2) rn_himean = ', rn_himean
460      ENDIF
461
462      !----------------------------------
463      !- Thickness categories boundaries
464      !----------------------------------
465      IF(lwp) WRITE(numout,*)
466      IF(lwp) WRITE(numout,*) 'lim_itd_init : Initialization of ice cat distribution '
467      IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~~'
468
469      hi_max(:) = 0._wp
470
471      SELECT CASE ( nn_catbnd  )       
472                                   !----------------------
473         CASE (1)                  ! tanh function (CICE)
474                                   !----------------------
475         zc1 =  3._wp / REAL( jpl, wp )
476         zc2 = 10._wp * zc1
477         zc3 =  3._wp
478
479         DO jl = 1, jpl
480            zx1 = REAL( jl-1, wp ) / REAL( jpl, wp )
481            hi_max(jl) = hi_max(jl-1) + zc1 + zc2 * (1._wp + TANH( zc3 * (zx1 - 1._wp ) ) )
482         END DO
483
484                                   !----------------------
485         CASE (2)                  ! h^(-alpha) function
486                                   !----------------------
487         zalpha = 0.05             ! exponent of the transform function
488
489         zhmax  = 3.*rn_himean
490
491         DO jl = 1, jpl 
492            znum = jpl * ( zhmax+1 )**zalpha
493            zden = ( jpl - jl ) * ( zhmax+1 )**zalpha + jl
494            hi_max(jl) = ( znum / zden )**(1./zalpha) - 1
495         END DO
496
497      END SELECT
498
499      DO jl = 1, jpl
500         hi_mean(jl) = ( hi_max(jl) + hi_max(jl-1) ) * 0.5_wp
501      END DO
502
503      ! Set hi_max(jpl) to a big value to ensure that all ice is thinner than hi_max(jpl)
504      hi_max(jpl) = 99._wp
505
506      IF(lwp) WRITE(numout,*) ' Thickness category boundaries '
507      IF(lwp) WRITE(numout,*) ' hi_max ', hi_max(0:jpl)
508      !
509   END SUBROUTINE lim_itd_init
510
511   
512   SUBROUTINE ice_lim_flx( ptn_ice, palb_ice, pqns_ice, pqsr_ice,   &
513         &                          pdqn_ice, pevap_ice, pdevap_ice, k_limflx )
514      !!---------------------------------------------------------------------
515      !!                  ***  ROUTINE ice_lim_flx  ***
516      !!                   
517      !! ** Purpose :   update the ice surface boundary condition by averaging and / or
518      !!                redistributing fluxes on ice categories                   
519      !!
520      !! ** Method  :   average then redistribute
521      !!
522      !! ** Action  :   
523      !!---------------------------------------------------------------------
524      INTEGER                   , INTENT(in   ) ::   k_limflx   ! =-1 do nothing; =0 average ;
525                                                                ! =1 average and redistribute ; =2 redistribute
526      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(in   ) ::   ptn_ice    ! ice surface temperature
527      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(in   ) ::   palb_ice   ! ice albedo
528      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(inout) ::   pqns_ice   ! non solar flux
529      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(inout) ::   pqsr_ice   ! net solar flux
530      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(inout) ::   pdqn_ice   ! non solar flux sensitivity
531      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(inout) ::   pevap_ice  ! sublimation
532      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(inout) ::   pdevap_ice ! sublimation sensitivity
533      !
534      INTEGER  ::   jl      ! dummy loop index
535      !
536      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:) :: zalb_m    ! Mean albedo over all categories
537      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:) :: ztem_m    ! Mean temperature over all categories
538      !
539      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:) :: z_qsr_m   ! Mean solar heat flux over all categories
540      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:) :: z_qns_m   ! Mean non solar heat flux over all categories
541      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:) :: z_evap_m  ! Mean sublimation over all categories
542      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:) :: z_dqn_m   ! Mean d(qns)/dT over all categories
543      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:) :: z_devap_m ! Mean d(evap)/dT over all categories
544      !!----------------------------------------------------------------------
545
546      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_start('ice_lim_flx')
547      !
548      !
549      SELECT CASE( k_limflx )                              !==  averaged on all ice categories  ==!
550      CASE( 0 , 1 )
551         CALL wrk_alloc( jpi,jpj, z_qsr_m, z_qns_m, z_evap_m, z_dqn_m, z_devap_m)
552         !
553         z_qns_m(:,:) = fice_ice_ave ( pqns_ice (:,:,:) )
554         z_qsr_m(:,:) = fice_ice_ave ( pqsr_ice (:,:,:) )
555         z_dqn_m(:,:) = fice_ice_ave ( pdqn_ice (:,:,:) )
556         z_evap_m(:,:) = fice_ice_ave ( pevap_ice (:,:,:) )
557         z_devap_m(:,:) = fice_ice_ave ( pdevap_ice (:,:,:) )
558         DO jl = 1, jpl
559            pdqn_ice(:,:,jl) = z_dqn_m(:,:)
560            pdevap_ice(:,:,jl) = z_devap_m(:,:)
561         END DO
562         !
563         DO jl = 1, jpl
564            pqns_ice(:,:,jl) = z_qns_m(:,:)
565            pqsr_ice(:,:,jl) = z_qsr_m(:,:)
566            pevap_ice(:,:,jl) = z_evap_m(:,:)
567         END DO
568         !
569         CALL wrk_dealloc( jpi,jpj, z_qsr_m, z_qns_m, z_evap_m, z_dqn_m, z_devap_m)
570      END SELECT
571
572      SELECT CASE( k_limflx )                              !==  redistribution on all ice categories  ==!
573      CASE( 1 , 2 )
574         CALL wrk_alloc( jpi,jpj, zalb_m, ztem_m )
575         !
576         zalb_m(:,:) = fice_ice_ave ( palb_ice (:,:,:) ) 
577         ztem_m(:,:) = fice_ice_ave ( ptn_ice  (:,:,:) ) 
578         DO jl = 1, jpl
579            pqns_ice(:,:,jl) = pqns_ice(:,:,jl) + pdqn_ice(:,:,jl) * (ptn_ice(:,:,jl) - ztem_m(:,:))
580            pevap_ice(:,:,jl) = pevap_ice(:,:,jl) + pdevap_ice(:,:,jl) * (ptn_ice(:,:,jl) - ztem_m(:,:))
581            pqsr_ice(:,:,jl) = pqsr_ice(:,:,jl) * ( 1._wp - palb_ice(:,:,jl) ) / ( 1._wp - zalb_m(:,:) ) 
582         END DO
583         !
584         CALL wrk_dealloc( jpi,jpj, zalb_m, ztem_m )
585      END SELECT
586      !
587      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_stop('ice_lim_flx')
588      !
589   END SUBROUTINE ice_lim_flx
590
591   SUBROUTINE sbc_lim_bef
592      !!----------------------------------------------------------------------
593      !!                  ***  ROUTINE sbc_lim_bef  ***
594      !!
595      !! ** purpose :  store ice variables at "before" time step
596      !!----------------------------------------------------------------------
597      a_i_b  (:,:,:)   = a_i  (:,:,:)     ! ice area
598      e_i_b  (:,:,:,:) = e_i  (:,:,:,:)   ! ice thermal energy
599      v_i_b  (:,:,:)   = v_i  (:,:,:)     ! ice volume
600      v_s_b  (:,:,:)   = v_s  (:,:,:)     ! snow volume
601      e_s_b  (:,:,:,:) = e_s  (:,:,:,:)   ! snow thermal energy
602      smv_i_b(:,:,:)   = smv_i(:,:,:)     ! salt content
603      oa_i_b (:,:,:)   = oa_i (:,:,:)     ! areal age content
604      u_ice_b(:,:)     = u_ice(:,:)
605      v_ice_b(:,:)     = v_ice(:,:)
606     
607   END SUBROUTINE sbc_lim_bef
608
609   SUBROUTINE sbc_lim_diag0
610      !!----------------------------------------------------------------------
611      !!                  ***  ROUTINE sbc_lim_diag0  ***
612      !!
613      !! ** purpose :  set ice-ocean and ice-atm. fluxes to zeros at the beggining
614      !!               of the time step
615      !!----------------------------------------------------------------------
616      sfx    (:,:) = 0._wp   ;
617      sfx_bri(:,:) = 0._wp   ; 
618      sfx_sni(:,:) = 0._wp   ;   sfx_opw(:,:) = 0._wp
619      sfx_bog(:,:) = 0._wp   ;   sfx_dyn(:,:) = 0._wp
620      sfx_bom(:,:) = 0._wp   ;   sfx_sum(:,:) = 0._wp
621      sfx_res(:,:) = 0._wp
622     
623      wfx_snw(:,:) = 0._wp   ;   wfx_ice(:,:) = 0._wp
624      wfx_sni(:,:) = 0._wp   ;   wfx_opw(:,:) = 0._wp
625      wfx_bog(:,:) = 0._wp   ;   wfx_dyn(:,:) = 0._wp
626      wfx_bom(:,:) = 0._wp   ;   wfx_sum(:,:) = 0._wp
627      wfx_res(:,:) = 0._wp   ;   wfx_sub(:,:) = 0._wp
628      wfx_spr(:,:) = 0._wp   ;   
629     
630      hfx_thd(:,:) = 0._wp   ;   
631      hfx_snw(:,:) = 0._wp   ;   hfx_opw(:,:) = 0._wp
632      hfx_bog(:,:) = 0._wp   ;   hfx_dyn(:,:) = 0._wp
633      hfx_bom(:,:) = 0._wp   ;   hfx_sum(:,:) = 0._wp
634      hfx_res(:,:) = 0._wp   ;   hfx_sub(:,:) = 0._wp
635      hfx_spr(:,:) = 0._wp   ;   hfx_dif(:,:) = 0._wp 
636      hfx_err(:,:) = 0._wp   ;   hfx_err_rem(:,:) = 0._wp
637      hfx_err_dif(:,:) = 0._wp   ;
638
639      afx_tot(:,:) = 0._wp   ;
640      afx_dyn(:,:) = 0._wp   ;   afx_thd(:,:) = 0._wp
641
642      diag_heat(:,:) = 0._wp ;   diag_smvi(:,:) = 0._wp ;
643      diag_vice(:,:) = 0._wp ;   diag_vsnw(:,:) = 0._wp ;
644     
645   END SUBROUTINE sbc_lim_diag0
646
647     
648   FUNCTION fice_cell_ave ( ptab )
649      !!--------------------------------------------------------------------------
650      !! * Compute average over categories, for grid cell (ice covered and free ocean)
651      !!--------------------------------------------------------------------------
652      REAL (wp), DIMENSION (jpi,jpj) :: fice_cell_ave
653      REAL (wp), DIMENSION (jpi,jpj,jpl), INTENT (in) :: ptab
654      INTEGER :: jl ! Dummy loop index
655     
656      fice_cell_ave (:,:) = 0.0_wp
657     
658      DO jl = 1, jpl
659         fice_cell_ave (:,:) = fice_cell_ave (:,:) + a_i (:,:,jl) * ptab (:,:,jl)
660      END DO
661     
662   END FUNCTION fice_cell_ave
663   
664   
665   FUNCTION fice_ice_ave ( ptab )
666      !!--------------------------------------------------------------------------
667      !! * Compute average over categories, for ice covered part of grid cell
668      !!--------------------------------------------------------------------------
669      REAL (kind=wp), DIMENSION (jpi,jpj) :: fice_ice_ave
670      REAL (kind=wp), DIMENSION (jpi,jpj,jpl), INTENT(in) :: ptab
671
672      fice_ice_ave (:,:) = 0.0_wp
673      WHERE ( at_i (:,:) > 0.0_wp ) fice_ice_ave (:,:) = fice_cell_ave ( ptab (:,:,:)) / at_i (:,:)
674
675   END FUNCTION fice_ice_ave
676
677
678#else
679   !!----------------------------------------------------------------------
680   !!   Default option           Dummy module      NO LIM 3.0 sea-ice model
681   !!----------------------------------------------------------------------
682CONTAINS
683   SUBROUTINE sbc_ice_lim ( kt, kblk )     ! Dummy routine
684      WRITE(*,*) 'sbc_ice_lim: You should not have seen this print! error?', kt, kblk
685   END SUBROUTINE sbc_ice_lim
686   SUBROUTINE sbc_lim_init                 ! Dummy routine
687   END SUBROUTINE sbc_lim_init
688#endif
689
690   !!======================================================================
691END MODULE sbcice_lim
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.