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sbcice_lim.F90 in branches/2016/dev_INGV_UKMO_2016/NEMOGCM/NEMO/OPA_SRC/SBC – NEMO

source: branches/2016/dev_INGV_UKMO_2016/NEMOGCM/NEMO/OPA_SRC/SBC/sbcice_lim.F90 @ 7351

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ticket #1805 step 3: /2016/dev_INGV_UKMO_2016 aligned to the trunk at revision 7161

  • Property svn:keywords set to Id
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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 limhdf          ! Ice horizontal diffusion
40   USE limthd          ! Ice thermodynamics
41   USE limitd_me       ! Mechanics on ice thickness distribution
42   USE limsbc          ! sea surface boundary condition
43   USE limdiahsb       ! Ice budget diagnostics
44   USE limwri          ! Ice outputs
45   USE limrst          ! Ice restarts
46   USE limupdate1      ! update of global variables
47   USE limupdate2      ! update of global variables
48   USE limvar          ! Ice variables switch
49   USE limctl          !
50   USE limmsh          ! LIM mesh
51   USE limistate       ! LIM initial state
52   USE limthd_sal      ! LIM ice thermodynamics: salinity
53   !
54   USE c1d             ! 1D vertical configuration
55   USE in_out_manager  ! I/O manager
56   USE iom             ! I/O manager library
57   USE prtctl          ! Print control
58   USE lib_fortran     !
59   USE lbclnk          ! lateral boundary condition - MPP link
60   USE lib_mpp         ! MPP library
61   USE wrk_nemo        ! work arrays
62   USE timing          ! Timing
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 "vectopt_loop_substitute.h90"
76   !!----------------------------------------------------------------------
77   !! NEMO/OPA 4.0 , UCL NEMO Consortium (2011)
78   !! $Id$
79   !! Software governed by the CeCILL licence     (NEMOGCM/NEMO_CeCILL.txt)
80   !!----------------------------------------------------------------------
81CONTAINS
82
83   SUBROUTINE sbc_ice_lim( kt, kblk )
84      !!---------------------------------------------------------------------
85      !!                  ***  ROUTINE sbc_ice_lim  ***
86      !!                   
87      !! ** Purpose :   update the ocean surface boundary condition via the
88      !!                Louvain la Neuve Sea Ice Model time stepping
89      !!
90      !! ** Method  :   ice model time stepping
91      !!              - call the ice dynamics routine
92      !!              - call the ice advection/diffusion routine
93      !!              - call the ice thermodynamics routine
94      !!              - call the routine that computes mass and
95      !!                heat fluxes at the ice/ocean interface
96      !!              - save the outputs
97      !!              - save the outputs for restart when necessary
98      !!
99      !! ** Action  : - time evolution of the LIM sea-ice model
100      !!              - update all sbc variables below sea-ice:
101      !!                utau, vtau, taum, wndm, qns , qsr, emp , sfx
102      !!---------------------------------------------------------------------
103      INTEGER, INTENT(in) ::   kt      ! ocean time step
104      INTEGER, INTENT(in) ::   kblk    ! type of bulk (=3 CLIO, =4 CORE, =5 COUPLED)
105      !!
106      INTEGER  ::    jl                 ! dummy loop index
107      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:,:)   ::   zalb_os, zalb_cs  ! ice albedo under overcast/clear sky
108      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:  )   ::   zutau_ice, zvtau_ice 
109      !!----------------------------------------------------------------------
110
111      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_start('sbc_ice_lim')
112
113      !-----------------------!
114      ! --- Ice time step --- !
115      !-----------------------!
116      IF( MOD( kt-1, nn_fsbc ) == 0 ) THEN
117
118         ! mean surface ocean current at ice velocity point (C-grid dynamics :  U- & V-points as the ocean)
119         u_oce(:,:) = ssu_m(:,:) * umask(:,:,1)
120         v_oce(:,:) = ssv_m(:,:) * vmask(:,:,1)
121         
122         ! masked sea surface freezing temperature [Kelvin] (set to rt0 over land)
123         CALL eos_fzp( sss_m(:,:) , t_bo(:,:) )
124         t_bo(:,:) = ( t_bo(:,:) + rt0 ) * tmask(:,:,1) + rt0 * ( 1._wp - tmask(:,:,1) )
125         
126         ! Mask sea ice surface temperature (set to rt0 over land)
127         DO jl = 1, jpl
128            t_su(:,:,jl) = t_su(:,:,jl) * tmask(:,:,1) + rt0 * ( 1._wp - tmask(:,:,1) )
129         END DO     
130         !
131         !------------------------------------------------!                                           
132         ! --- Dynamical coupling with the atmosphere --- !                                           
133         !------------------------------------------------!
134         ! It provides the following fields:
135         ! utau_ice, vtau_ice : surface ice stress (U- & V-points)   [N/m2]
136         !-----------------------------------------------------------------
137         SELECT CASE( kblk )
138         CASE( jp_clio    )   ;   CALL blk_ice_clio_tau                         ! CLIO bulk formulation           
139         CASE( jp_core    )   ;   CALL blk_ice_core_tau                         ! CORE bulk formulation
140         CASE( jp_purecpl )   ;   CALL sbc_cpl_ice_tau( utau_ice , vtau_ice )   ! Coupled   formulation
141         END SELECT
142         
143         IF( ln_mixcpl) THEN   ! Case of a mixed Bulk/Coupled formulation
144            CALL wrk_alloc( jpi,jpj    , zutau_ice, zvtau_ice)
145            CALL sbc_cpl_ice_tau( zutau_ice , zvtau_ice )
146            utau_ice(:,:) = utau_ice(:,:) * xcplmask(:,:,0) + zutau_ice(:,:) * ( 1. - xcplmask(:,:,0) )
147            vtau_ice(:,:) = vtau_ice(:,:) * xcplmask(:,:,0) + zvtau_ice(:,:) * ( 1. - xcplmask(:,:,0) )
148            CALL wrk_dealloc( jpi,jpj  , zutau_ice, zvtau_ice)
149         ENDIF
150
151         !-------------------------------------------------------!
152         ! --- ice dynamics and transport (except in 1D case) ---!
153         !-------------------------------------------------------!
154         numit = numit + nn_fsbc                  ! Ice model time step
155         !                                                   
156         CALL sbc_lim_bef                         ! Store previous ice values
157         CALL sbc_lim_diag0                       ! set diag of mass, heat and salt fluxes to 0
158         CALL lim_rst_opn( kt )                   ! Open Ice restart file
159         !
160         IF( .NOT. lk_c1d ) THEN
161            !
162            CALL lim_dyn( kt )                    ! Ice dynamics    ( rheology/dynamics )   
163            !
164            CALL lim_trp( kt )                    ! Ice transport   ( Advection/diffusion )
165            !
166            IF( nn_monocat /= 2 ) CALL lim_itd_me ! Mechanical redistribution ! (ridging/rafting)
167            !
168#if defined key_bdy
169            CALL bdy_ice_lim( kt )                ! bdy ice thermo
170            IF( ln_icectl )       CALL lim_prt( kt, iiceprt, jiceprt, 1, ' - ice thermo bdy - ' )
171#endif
172            !
173            CALL lim_update1( kt )                ! Corrections
174            !
175         ENDIF
176         
177         ! previous lead fraction and ice volume for flux calculations
178         CALL sbc_lim_bef                       
179         CALL lim_var_glo2eqv                     ! ht_i and ht_s for ice albedo calculation
180         CALL lim_var_agg(1)                      ! at_i for coupling (via pfrld)
181         pfrld(:,:)   = 1._wp - at_i(:,:)
182         phicif(:,:)  = vt_i(:,:)
183         
184         !------------------------------------------------------!                                           
185         ! --- Thermodynamical coupling with the atmosphere --- !                                           
186         !------------------------------------------------------!
187         ! It provides the following fields:
188         ! qsr_ice , qns_ice  : solar & non solar heat flux over ice   (T-point)         [W/m2]
189         ! qla_ice            : latent heat flux over ice              (T-point)         [W/m2]
190         ! dqns_ice, dqla_ice : non solar & latent heat sensistivity   (T-point)         [W/m2]
191         ! tprecip , sprecip  : total & solid precipitation            (T-point)         [Kg/m2/s]
192         ! fr1_i0  , fr2_i0   : 1sr & 2nd fraction of qsr penetration in ice             [%]
193         !----------------------------------------------------------------------------------------
194         CALL wrk_alloc( jpi,jpj,jpl, zalb_os, zalb_cs )
195         CALL albedo_ice( t_su, ht_i, ht_s, zalb_cs, zalb_os ) ! cloud-sky and overcast-sky ice albedos
196
197         SELECT CASE( kblk )
198         CASE( jp_clio )                                       ! CLIO bulk formulation
199            ! In CLIO the cloud fraction is read in the climatology and the all-sky albedo
200            ! (alb_ice) is computed within the bulk routine
201                                 CALL blk_ice_clio_flx( t_su, zalb_cs, zalb_os, alb_ice )
202            IF( ln_mixcpl      ) CALL sbc_cpl_ice_flx( p_frld=pfrld, palbi=alb_ice, psst=sst_m, pist=t_su )
203            IF( nn_limflx /= 2 ) CALL ice_lim_flx( t_su, alb_ice, qns_ice, qsr_ice, dqns_ice, evap_ice, devap_ice, nn_limflx )
204         CASE( jp_core )                                       ! CORE bulk formulation
205            ! albedo depends on cloud fraction because of non-linear spectral effects
206            alb_ice(:,:,:) = ( 1. - cldf_ice ) * zalb_cs(:,:,:) + cldf_ice * zalb_os(:,:,:)
207                                 CALL blk_ice_core_flx( t_su, alb_ice )
208            IF( ln_mixcpl      ) CALL sbc_cpl_ice_flx( p_frld=pfrld, palbi=alb_ice, psst=sst_m, pist=t_su )
209            IF( nn_limflx /= 2 ) CALL ice_lim_flx( t_su, alb_ice, qns_ice, qsr_ice, dqns_ice, evap_ice, devap_ice, nn_limflx )
210         CASE ( jp_purecpl )
211            ! albedo depends on cloud fraction because of non-linear spectral effects
212            alb_ice(:,:,:) = ( 1. - cldf_ice ) * zalb_cs(:,:,:) + cldf_ice * zalb_os(:,:,:)
213                                 CALL sbc_cpl_ice_flx( p_frld=pfrld, palbi=alb_ice, psst=sst_m, pist=t_su )
214            IF( nn_limflx == 2 ) CALL ice_lim_flx( t_su, alb_ice, qns_ice, qsr_ice, dqns_ice, evap_ice, devap_ice, nn_limflx )
215         END SELECT
216         CALL wrk_dealloc( jpi,jpj,jpl, zalb_os, zalb_cs )
217
218         !----------------------------!
219         ! --- ice thermodynamics --- !
220         !----------------------------!
221         CALL lim_thd( kt )                         ! Ice thermodynamics     
222         !
223         CALL lim_update2( kt )                     ! Corrections
224         !
225         CALL lim_sbc_flx( kt )                     ! Update surface ocean mass, heat and salt fluxes
226         !
227         IF(ln_limdiaout) CALL lim_diahsb           ! Diagnostics and outputs
228         !
229         CALL lim_wri( 1 )                          ! Ice outputs
230         !
231         IF( kt == nit000 .AND. ln_rstart )   &
232            &             CALL iom_close( numrir )  ! close input ice restart file
233         !
234         IF( lrst_ice )   CALL lim_rst_write( kt )  ! Ice restart file
235         !
236         IF( ln_icectl )  CALL lim_ctl( kt )        ! alerts in case of model crash
237         !
238      ENDIF   ! End sea-ice time step only
239
240      !-------------------------!
241      ! --- Ocean time step --- !
242      !-------------------------!
243      ! Update surface ocean stresses (only in ice-dynamic case) otherwise the atm.-ocean stresses are used everywhere
244      IF( ln_limdyn )     CALL lim_sbc_tau( kt, ub(:,:,1), vb(:,:,1) )  ! using before instantaneous surf. currents
245!!gm   remark, the ocean-ice stress is not saved in ice diag call above .....  find a solution!!!
246      !
247      IF( nn_timing == 1 ) CALL timing_stop('sbc_ice_lim')
248      !
249   END SUBROUTINE sbc_ice_lim
250   
251
252   SUBROUTINE sbc_lim_init
253      !!----------------------------------------------------------------------
254      !!                  ***  ROUTINE sbc_lim_init  ***
255      !!
256      !! ** purpose :   Allocate all the dynamic arrays of the LIM-3 modules
257      !!----------------------------------------------------------------------
258      INTEGER :: ji, jj, ierr
259      !!----------------------------------------------------------------------
260      IF(lwp) WRITE(numout,*)
261      IF(lwp) WRITE(numout,*) 'sbc_ice_lim : update ocean surface boudary condition' 
262      IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~   via Louvain la Neuve Ice Model (LIM-3) time stepping'
263      !
264      !                                ! Open the reference and configuration namelist files and namelist output file
265      CALL ctl_opn( numnam_ice_ref, 'namelist_ice_ref',    'OLD',     'FORMATTED', 'SEQUENTIAL', -1, numout, lwp ) 
266      CALL ctl_opn( numnam_ice_cfg, 'namelist_ice_cfg',    'OLD',     'FORMATTED', 'SEQUENTIAL', -1, numout, lwp )
267      IF(lwm) CALL ctl_opn( numoni, 'output.namelist.ice', 'UNKNOWN', 'FORMATTED', 'SEQUENTIAL', -1, numout, lwp, 1 )
268      !
269      CALL ice_run                     ! set some ice run parameters
270      !
271      !                                ! Allocate the ice arrays
272      ierr =        ice_alloc        ()      ! ice variables
273      ierr = ierr + dom_ice_alloc    ()      ! domain
274      ierr = ierr + sbc_ice_alloc    ()      ! surface forcing
275      ierr = ierr + thd_ice_alloc    ()      ! thermodynamics
276      ierr = ierr + lim_itd_me_alloc ()      ! ice thickness distribution - mechanics
277      !
278      IF( lk_mpp    )   CALL mpp_sum( ierr )
279      IF( ierr /= 0 )   CALL ctl_stop('STOP', 'sbc_lim_init : unable to allocate ice arrays')
280      !
281      !                                ! adequation jpk versus ice/snow layers/categories
282      IF( jpl > jpk .OR. (nlay_i+1) > jpk .OR. nlay_s > jpk )   &
283         &      CALL ctl_stop( 'STOP',                          &
284         &     'sbc_lim_init: the 3rd dimension of workspace arrays is too small.',   &
285         &     'use more ocean levels or less ice/snow layers/categories.' )
286      !
287      CALL lim_itd_init                ! ice thickness distribution initialization
288      !
289      CALL lim_hdf_init                ! set ice horizontal diffusion computation parameters
290      !
291      CALL lim_thd_init                ! set ice thermodynics parameters
292      !
293      CALL lim_thd_sal_init            ! set ice salinity parameters
294      !
295      CALL lim_msh                     ! ice mesh initialization
296      !
297      CALL lim_itd_me_init             ! ice thickness distribution initialization for mecanical deformation
298      !                                ! Initial sea-ice state
299      IF( .NOT. ln_rstart ) THEN              ! start from rest: sea-ice deduced from sst
300         numit = 0
301         numit = nit000 - 1
302         CALL lim_istate
303      ELSE                                    ! start from a restart file
304         CALL lim_rst_read
305         numit = nit000 - 1
306      ENDIF
307      CALL lim_var_agg(1)
308      CALL lim_var_glo2eqv
309      !
310      CALL lim_sbc_init                 ! ice surface boundary condition   
311      !
312      fr_i(:,:)     = at_i(:,:)         ! initialisation of sea-ice fraction
313      tn_ice(:,:,:) = t_su(:,:,:)       ! initialisation of surface temp for coupled simu
314      !
315      DO jj = 1, jpj
316         DO ji = 1, jpi
317            IF( gphit(ji,jj) > 0._wp ) THEN  ;  rn_amax_2d(ji,jj) = rn_amax_n  ! NH
318            ELSE                             ;  rn_amax_2d(ji,jj) = rn_amax_s  ! SH
319            ENDIF
320        ENDDO
321      ENDDO 
322      !
323      nstart = numit  + nn_fsbc     
324      nitrun = nitend - nit000 + 1 
325      nlast  = numit  + nitrun 
326      !
327      IF( nstock == 0 )   nstock = nlast + 1
328      !
329   END SUBROUTINE sbc_lim_init
330
331
332   SUBROUTINE ice_run
333      !!-------------------------------------------------------------------
334      !!                  ***  ROUTINE ice_run ***
335      !!                 
336      !! ** Purpose :   Definition some run parameter for ice model
337      !!
338      !! ** Method  :   Read the namicerun namelist and check the parameter
339      !!              values called at the first timestep (nit000)
340      !!
341      !! ** input   :   Namelist namicerun
342      !!-------------------------------------------------------------------
343      INTEGER  ::   ios                 ! Local integer output status for namelist read
344      NAMELIST/namicerun/ jpl, nlay_i, nlay_s, cn_icerst_in, cn_icerst_indir, cn_icerst_out, cn_icerst_outdir,  &
345         &                ln_limdyn, rn_amax_n, rn_amax_s, ln_limdiahsb, ln_limdiaout, ln_icectl, iiceprt, jiceprt 
346      !!-------------------------------------------------------------------
347      !                   
348      REWIND( numnam_ice_ref )              ! Namelist namicerun in reference namelist : Parameters for ice
349      READ  ( numnam_ice_ref, namicerun, IOSTAT = ios, ERR = 901)
350901   IF( ios /= 0 )   CALL ctl_nam ( ios , 'namicerun in reference namelist', lwp )
351      !
352      REWIND( numnam_ice_cfg )              ! Namelist namicerun in configuration namelist : Parameters for ice
353      READ  ( numnam_ice_cfg, namicerun, IOSTAT = ios, ERR = 902 )
354902   IF( ios /= 0 )   CALL ctl_nam ( ios , 'namicerun in configuration namelist', lwp )
355      IF(lwm) WRITE( numoni, namicerun )
356      !
357      IF(lwp) THEN                        ! control print
358         WRITE(numout,*)
359         WRITE(numout,*) 'ice_run : ice share parameters for dynamics/advection/thermo of sea-ice'
360         WRITE(numout,*) ' ~~~~~~'
361         WRITE(numout,*) '   number of ice  categories                               = ', jpl
362         WRITE(numout,*) '   number of ice  layers                                   = ', nlay_i
363         WRITE(numout,*) '   number of snow layers                                   = ', nlay_s
364         WRITE(numout,*) '   switch for ice dynamics (1) or not (0)      ln_limdyn   = ', ln_limdyn
365         WRITE(numout,*) '   maximum ice concentration for NH                        = ', rn_amax_n 
366         WRITE(numout,*) '   maximum ice concentration for SH                        = ', rn_amax_s
367         WRITE(numout,*) '   Diagnose heat/salt budget or not          ln_limdiahsb  = ', ln_limdiahsb
368         WRITE(numout,*) '   Output   heat/salt budget or not          ln_limdiaout  = ', ln_limdiaout
369         WRITE(numout,*) '   control prints in ocean.out for (i,j)=(iiceprt,jiceprt) = ', ln_icectl
370         WRITE(numout,*) '   i-index for control prints (ln_icectl=true)             = ', iiceprt
371         WRITE(numout,*) '   j-index for control prints (ln_icectl=true)             = ', jiceprt
372      ENDIF
373      !
374      ! sea-ice timestep and inverse
375      rdt_ice   = nn_fsbc * rdt 
376      r1_rdtice = 1._wp / rdt_ice 
377
378      ! inverse of nlay_i and nlay_s
379      r1_nlay_i = 1._wp / REAL( nlay_i, wp )
380      r1_nlay_s = 1._wp / REAL( nlay_s, wp )
381      !
382#if defined key_bdy
383      IF( lwp .AND. ln_limdiahsb )  CALL ctl_warn('online conservation check activated but it does not work with BDY')
384#endif
385      !
386   END SUBROUTINE ice_run
387
388
389   SUBROUTINE lim_itd_init
390      !!------------------------------------------------------------------
391      !!                ***  ROUTINE lim_itd_init ***
392      !!
393      !! ** Purpose :   Initializes the ice thickness distribution
394      !! ** Method  :   ...
395      !! ** input   :   Namelist namiceitd
396      !!-------------------------------------------------------------------
397      INTEGER  ::   ios                 ! Local integer output status for namelist read
398      NAMELIST/namiceitd/ nn_catbnd, rn_himean
399      !
400      INTEGER  ::   jl                   ! dummy loop index
401      REAL(wp) ::   zc1, zc2, zc3, zx1   ! local scalars
402      REAL(wp) ::   zhmax, znum, zden, zalpha !
403      !!------------------------------------------------------------------
404      !
405      REWIND( numnam_ice_ref )              ! Namelist namiceitd in reference namelist : Parameters for ice
406      READ  ( numnam_ice_ref, namiceitd, IOSTAT = ios, ERR = 903)
407903   IF( ios /= 0 )   CALL ctl_nam ( ios , 'namiceitd in reference namelist', lwp )
408      !
409      REWIND( numnam_ice_cfg )              ! Namelist namiceitd in configuration namelist : Parameters for ice
410      READ  ( numnam_ice_cfg, namiceitd, IOSTAT = ios, ERR = 904 )
411904   IF( ios /= 0 )   CALL ctl_nam ( ios , 'namiceitd in configuration namelist', lwp )
412      IF(lwm) WRITE( numoni, namiceitd )
413      !
414      IF(lwp) THEN                        ! control print
415         WRITE(numout,*)
416         WRITE(numout,*) 'ice_itd : ice cat distribution'
417         WRITE(numout,*) ' ~~~~~~'
418         WRITE(numout,*) '   shape of ice categories distribution                     nn_catbnd = ', nn_catbnd
419         WRITE(numout,*) '   mean ice thickness in the domain (used if nn_catbnd=2)   rn_himean = ', rn_himean
420      ENDIF
421      !
422      !----------------------------------
423      !- Thickness categories boundaries
424      !----------------------------------
425      IF(lwp) WRITE(numout,*)
426      IF(lwp) WRITE(numout,*) 'lim_itd_init : Initialization of ice cat distribution '
427      IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~~'
428      !
429      hi_max(:) = 0._wp
430      !
431      SELECT CASE ( nn_catbnd  )    ! type of ice categories distribution
432      !
433      CASE (1)                            !==  tanh function (CICE)  ==!
434         zc1 =  3._wp / REAL( jpl, wp )
435         zc2 = 10._wp * zc1
436         zc3 =  3._wp
437         DO jl = 1, jpl
438            zx1 = REAL( jl-1, wp ) / REAL( jpl, wp )
439            hi_max(jl) = hi_max(jl-1) + zc1 + zc2 * (1._wp + TANH( zc3 * (zx1 - 1._wp ) ) )
440         END DO
441         !
442      CASE (2)                            !==  h^(-alpha) function  ==!
443         zalpha = 0.05_wp
444         zhmax  = 3._wp * rn_himean
445         DO jl = 1, jpl 
446            znum = jpl * ( zhmax+1 )**zalpha
447            zden = REAL( jpl-jl , wp ) * ( zhmax + 1._wp )**zalpha + REAL( jl , wp )
448            hi_max(jl) = ( znum / zden )**(1./zalpha) - 1
449         END DO
450         !
451      END SELECT
452      !
453      DO jl = 1, jpl                ! mean thickness by category
454         hi_mean(jl) = ( hi_max(jl) + hi_max(jl-1) ) * 0.5_wp
455      END DO
456      !
457      hi_max(jpl) = 99._wp          ! set to a big value to ensure that all ice is thinner than hi_max(jpl)
458      !
459      IF(lwp) WRITE(numout,*) ' Thickness category boundaries '
460      IF(lwp) WRITE(numout,*) ' hi_max ', hi_max(0:jpl)
461      !
462   END SUBROUTINE lim_itd_init
463
464   
465   SUBROUTINE ice_lim_flx( ptn_ice , palb_ice, pqns_ice ,    &
466      &                    pqsr_ice, pdqn_ice, pevap_ice, pdevap_ice, k_limflx )
467      !!---------------------------------------------------------------------
468      !!                  ***  ROUTINE ice_lim_flx  ***
469      !!                   
470      !! ** Purpose :   update the ice surface boundary condition by averaging and / or
471      !!                redistributing fluxes on ice categories                   
472      !!
473      !! ** Method  :   average then redistribute
474      !!
475      !! ** Action  :   
476      !!---------------------------------------------------------------------
477      INTEGER                   , INTENT(in   ) ::   k_limflx   ! =-1 do nothing; =0 average ;
478      !                                                         ! =1 average and redistribute ; =2 redistribute
479      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(in   ) ::   ptn_ice    ! ice surface temperature
480      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(in   ) ::   palb_ice   ! ice albedo
481      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(inout) ::   pqns_ice   ! non solar flux
482      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(inout) ::   pqsr_ice   ! net solar flux
483      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(inout) ::   pdqn_ice   ! non solar flux sensitivity
484      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(inout) ::   pevap_ice  ! sublimation
485      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(inout) ::   pdevap_ice ! sublimation sensitivity
486      !
487      INTEGER  ::   jl      ! dummy loop index
488      !
489      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:) :: zalb_m    ! Mean albedo over all categories
490      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:) :: ztem_m    ! Mean temperature over all categories
491      !
492      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:) :: z_qsr_m   ! Mean solar heat flux over all categories
493      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:) :: z_qns_m   ! Mean non solar heat flux over all categories
494      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:) :: z_evap_m  ! Mean sublimation over all categories
495      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:) :: z_dqn_m   ! Mean d(qns)/dT over all categories
496      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:) :: z_devap_m ! Mean d(evap)/dT over all categories
497      !!----------------------------------------------------------------------
498      !
499      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_start('ice_lim_flx')
500      !
501      SELECT CASE( k_limflx )                              !==  averaged on all ice categories  ==!
502      CASE( 0 , 1 )
503         CALL wrk_alloc( jpi,jpj, z_qsr_m, z_qns_m, z_evap_m, z_dqn_m, z_devap_m)
504         !
505         z_qns_m  (:,:) = fice_ice_ave ( pqns_ice (:,:,:) )
506         z_qsr_m  (:,:) = fice_ice_ave ( pqsr_ice (:,:,:) )
507         z_dqn_m  (:,:) = fice_ice_ave ( pdqn_ice (:,:,:) )
508         z_evap_m (:,:) = fice_ice_ave ( pevap_ice (:,:,:) )
509         z_devap_m(:,:) = fice_ice_ave ( pdevap_ice (:,:,:) )
510         DO jl = 1, jpl
511            pdqn_ice  (:,:,jl) = z_dqn_m(:,:)
512            pdevap_ice(:,:,jl) = z_devap_m(:,:)
513         END DO
514         !
515         DO jl = 1, jpl
516            pqns_ice (:,:,jl) = z_qns_m(:,:)
517            pqsr_ice (:,:,jl) = z_qsr_m(:,:)
518            pevap_ice(:,:,jl) = z_evap_m(:,:)
519         END DO
520         !
521         CALL wrk_dealloc( jpi,jpj, z_qsr_m, z_qns_m, z_evap_m, z_dqn_m, z_devap_m)
522      END SELECT
523      !
524      SELECT CASE( k_limflx )                              !==  redistribution on all ice categories  ==!
525      CASE( 1 , 2 )
526         CALL wrk_alloc( jpi,jpj, zalb_m, ztem_m )
527         !
528         zalb_m(:,:) = fice_ice_ave ( palb_ice (:,:,:) ) 
529         ztem_m(:,:) = fice_ice_ave ( ptn_ice  (:,:,:) ) 
530         DO jl = 1, jpl
531            pqns_ice (:,:,jl) = pqns_ice (:,:,jl) + pdqn_ice  (:,:,jl) * ( ptn_ice(:,:,jl) - ztem_m(:,:) )
532            pevap_ice(:,:,jl) = pevap_ice(:,:,jl) + pdevap_ice(:,:,jl) * ( ptn_ice(:,:,jl) - ztem_m(:,:) )
533            pqsr_ice (:,:,jl) = pqsr_ice (:,:,jl) * ( 1._wp - palb_ice(:,:,jl) ) / ( 1._wp - zalb_m(:,:) ) 
534         END DO
535         !
536         CALL wrk_dealloc( jpi,jpj, zalb_m, ztem_m )
537      END SELECT
538      !
539      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_stop('ice_lim_flx')
540      !
541   END SUBROUTINE ice_lim_flx
542
543
544   SUBROUTINE sbc_lim_bef
545      !!----------------------------------------------------------------------
546      !!                  ***  ROUTINE sbc_lim_bef  ***
547      !!
548      !! ** purpose :  store ice variables at "before" time step
549      !!----------------------------------------------------------------------
550      a_i_b  (:,:,:)   = a_i  (:,:,:)     ! ice area
551      e_i_b  (:,:,:,:) = e_i  (:,:,:,:)   ! ice thermal energy
552      v_i_b  (:,:,:)   = v_i  (:,:,:)     ! ice volume
553      v_s_b  (:,:,:)   = v_s  (:,:,:)     ! snow volume
554      e_s_b  (:,:,:,:) = e_s  (:,:,:,:)   ! snow thermal energy
555      smv_i_b(:,:,:)   = smv_i(:,:,:)     ! salt content
556      oa_i_b (:,:,:)   = oa_i (:,:,:)     ! areal age content
557      u_ice_b(:,:)     = u_ice(:,:)
558      v_ice_b(:,:)     = v_ice(:,:)
559      !     
560   END SUBROUTINE sbc_lim_bef
561
562
563   SUBROUTINE sbc_lim_diag0
564      !!----------------------------------------------------------------------
565      !!                  ***  ROUTINE sbc_lim_diag0  ***
566      !!
567      !! ** purpose :  set ice-ocean and ice-atm. fluxes to zeros at the beggining
568      !!               of the time step
569      !!----------------------------------------------------------------------
570      sfx    (:,:) = 0._wp   ;
571      sfx_bri(:,:) = 0._wp   ; 
572      sfx_sni(:,:) = 0._wp   ;   sfx_opw(:,:) = 0._wp
573      sfx_bog(:,:) = 0._wp   ;   sfx_dyn(:,:) = 0._wp
574      sfx_bom(:,:) = 0._wp   ;   sfx_sum(:,:) = 0._wp
575      sfx_res(:,:) = 0._wp   ;   sfx_sub(:,:) = 0._wp
576      !
577      wfx_snw(:,:) = 0._wp   ;   wfx_ice(:,:) = 0._wp
578      wfx_sni(:,:) = 0._wp   ;   wfx_opw(:,:) = 0._wp
579      wfx_bog(:,:) = 0._wp   ;   wfx_dyn(:,:) = 0._wp
580      wfx_bom(:,:) = 0._wp   ;   wfx_sum(:,:) = 0._wp
581      wfx_res(:,:) = 0._wp   ;   wfx_sub(:,:) = 0._wp
582      wfx_spr(:,:) = 0._wp   ;   
583      !
584      hfx_thd(:,:) = 0._wp   ;   
585      hfx_snw(:,:) = 0._wp   ;   hfx_opw(:,:) = 0._wp
586      hfx_bog(:,:) = 0._wp   ;   hfx_dyn(:,:) = 0._wp
587      hfx_bom(:,:) = 0._wp   ;   hfx_sum(:,:) = 0._wp
588      hfx_res(:,:) = 0._wp   ;   hfx_sub(:,:) = 0._wp
589      hfx_spr(:,:) = 0._wp   ;   hfx_dif(:,:) = 0._wp 
590      hfx_err(:,:) = 0._wp   ;   hfx_err_rem(:,:) = 0._wp
591      hfx_err_dif(:,:) = 0._wp
592      wfx_err_sub(:,:) = 0._wp
593      !
594      afx_tot(:,:) = 0._wp   ;
595      afx_dyn(:,:) = 0._wp   ;   afx_thd(:,:) = 0._wp
596      !
597      diag_heat(:,:) = 0._wp ;   diag_smvi(:,:) = 0._wp ;
598      diag_vice(:,:) = 0._wp ;   diag_vsnw(:,:) = 0._wp ;
599      !
600   END SUBROUTINE sbc_lim_diag0
601
602     
603   FUNCTION fice_cell_ave ( ptab )
604      !!--------------------------------------------------------------------------
605      !! * Compute average over categories, for grid cell (ice covered and free ocean)
606      !!--------------------------------------------------------------------------
607      REAL (wp), DIMENSION (jpi,jpj) :: fice_cell_ave
608      REAL (wp), DIMENSION (jpi,jpj,jpl), INTENT (in) :: ptab
609      INTEGER :: jl ! Dummy loop index
610     
611      fice_cell_ave (:,:) = 0.0_wp
612      DO jl = 1, jpl
613         fice_cell_ave (:,:) = fice_cell_ave (:,:) + a_i (:,:,jl) * ptab (:,:,jl)
614      END DO
615     
616   END FUNCTION fice_cell_ave
617   
618   
619   FUNCTION fice_ice_ave ( ptab )
620      !!--------------------------------------------------------------------------
621      !! * Compute average over categories, for ice covered part of grid cell
622      !!--------------------------------------------------------------------------
623      REAL (kind=wp), DIMENSION (jpi,jpj) :: fice_ice_ave
624      REAL (kind=wp), DIMENSION (jpi,jpj,jpl), INTENT(in) :: ptab
625
626      fice_ice_ave (:,:) = 0.0_wp
627      WHERE ( at_i (:,:) > 0.0_wp ) fice_ice_ave (:,:) = fice_cell_ave ( ptab (:,:,:)) / at_i (:,:)
628
629   END FUNCTION fice_ice_ave
630
631#else
632   !!----------------------------------------------------------------------
633   !!   Default option           Dummy module      NO LIM 3.0 sea-ice model
634   !!----------------------------------------------------------------------
635CONTAINS
636   SUBROUTINE sbc_ice_lim ( kt, kblk )     ! Dummy routine
637      WRITE(*,*) 'sbc_ice_lim: You should not have seen this print! error?', kt, kblk
638   END SUBROUTINE sbc_ice_lim
639   SUBROUTINE sbc_lim_init                 ! Dummy routine
640   END SUBROUTINE sbc_lim_init
641#endif
642
643   !!======================================================================
644END MODULE sbcice_lim
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.