New URL for NEMO forge!   http://forge.nemo-ocean.eu

Since March 2022 along with NEMO 4.2 release, the code development moved to a self-hosted GitLab.
This present forge is now archived and remained online for history.
sbcice_lim.F90 in branches/2016/dev_v3_6_STABLE_r6506_AGRIF_LIM3/NEMOGCM/NEMO/OPA_SRC/SBC – NEMO

source: branches/2016/dev_v3_6_STABLE_r6506_AGRIF_LIM3/NEMOGCM/NEMO/OPA_SRC/SBC/sbcice_lim.F90 @ 6584

Last change on this file since 6584 was 6584, checked in by clem, 8 years ago

LIM3 and Agrif compatibility

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 35.1 KB
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
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 lbclnk          ! lateral boundary condition - MPP link
56   USE lib_mpp         ! MPP library
57   USE wrk_nemo        ! work arrays
58   USE timing          ! Timing
59   USE iom             ! I/O manager library
60   USE in_out_manager  ! I/O manager
61   USE prtctl          ! Print control
62   USE lib_fortran     !
63   USE limctl
64
65#if defined key_bdy 
66   USE bdyice_lim       ! unstructured open boundary data  (bdy_ice_lim routine)
67#endif
68# if defined key_agrif
69   USE agrif_ice
70   USE agrif_lim3_update
71   USE agrif_lim3_interp
72# endif
73
74   IMPLICIT NONE
75   PRIVATE
76
77   PUBLIC sbc_ice_lim  ! routine called by sbcmod.F90
78   PUBLIC sbc_lim_init ! routine called by sbcmod.F90
79   
80   !! * Substitutions
81#  include "domzgr_substitute.h90"
82#  include "vectopt_loop_substitute.h90"
83   !!----------------------------------------------------------------------
84   !! NEMO/OPA 4.0 , UCL NEMO Consortium (2011)
85   !! $Id$
86   !! Software governed by the CeCILL licence     (NEMOGCM/NEMO_CeCILL.txt)
87   !!----------------------------------------------------------------------
88CONTAINS
89
90   !!======================================================================
91
92   SUBROUTINE sbc_ice_lim( kt, kblk )
93      !!---------------------------------------------------------------------
94      !!                  ***  ROUTINE sbc_ice_lim  ***
95      !!                   
96      !! ** Purpose :   update the ocean surface boundary condition via the
97      !!                Louvain la Neuve Sea Ice Model time stepping
98      !!
99      !! ** Method  :   ice model time stepping
100      !!              - call the ice dynamics routine
101      !!              - call the ice advection/diffusion routine
102      !!              - call the ice thermodynamics routine
103      !!              - call the routine that computes mass and
104      !!                heat fluxes at the ice/ocean interface
105      !!              - save the outputs
106      !!              - save the outputs for restart when necessary
107      !!
108      !! ** Action  : - time evolution of the LIM sea-ice model
109      !!              - update all sbc variables below sea-ice:
110      !!                utau, vtau, taum, wndm, qns , qsr, emp , sfx
111      !!---------------------------------------------------------------------
112      INTEGER, INTENT(in) ::   kt      ! ocean time step
113      INTEGER, INTENT(in) ::   kblk    ! type of bulk (=3 CLIO, =4 CORE, =5 COUPLED)
114      !!
115      INTEGER  ::   jl                 ! dummy loop index
116      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:,:)   ::   zalb_os, zalb_cs  ! ice albedo under overcast/clear sky
117      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:  )   ::   zutau_ice, zvtau_ice 
118      !!----------------------------------------------------------------------
119
120      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_start('sbc_ice_lim')
121
122      !-----------------------!
123      ! --- Ice time step --- !
124      !-----------------------!
125      IF( MOD( kt-1, nn_fsbc ) == 0 ) THEN
126
127# if defined key_agrif
128         IF( .NOT. Agrif_Root() ) THEN
129            lim_nbstep = MOD( lim_nbstep, Agrif_irhot() * Agrif_Parent(nn_fsbc) / nn_fsbc ) + 1
130         ENDIF
131# endif
132
133         ! mean surface ocean current at ice velocity point (C-grid dynamics :  U- & V-points as the ocean)
134         u_oce(:,:) = ssu_m(:,:) * umask(:,:,1)
135         v_oce(:,:) = ssv_m(:,:) * vmask(:,:,1)
136         
137         ! masked sea surface freezing temperature [Kelvin] (set to rt0 over land)
138         CALL eos_fzp( sss_m(:,:) , t_bo(:,:) )
139         t_bo(:,:) = ( t_bo(:,:) + rt0 ) * tmask(:,:,1) + rt0 * ( 1._wp - tmask(:,:,1) )
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         !------------------------------------------------!                                           
147         ! --- Dynamical coupling with the atmosphere --- !                                           
148         !------------------------------------------------!
149         ! It provides the following fields:
150         ! utau_ice, vtau_ice : surface ice stress (U- & V-points)   [N/m2]
151         !-----------------------------------------------------------------
152         SELECT CASE( kblk )
153            CASE( jp_clio    )   ;    CALL blk_ice_clio_tau                         ! CLIO bulk formulation           
154            CASE( jp_core    )   ;    CALL blk_ice_core_tau                         ! CORE bulk formulation
155            CASE( jp_purecpl )   ;    CALL sbc_cpl_ice_tau( utau_ice , vtau_ice )   ! Coupled   formulation
156         END SELECT
157         
158         IF( ln_mixcpl) THEN                                                       ! Case of a mixed Bulk/Coupled formulation
159            CALL wrk_alloc( jpi,jpj    , zutau_ice, zvtau_ice)
160                                      CALL sbc_cpl_ice_tau( zutau_ice , zvtau_ice )
161            utau_ice(:,:) = utau_ice(:,:) * xcplmask(:,:,0) + zutau_ice(:,:) * ( 1. - xcplmask(:,:,0) )
162            vtau_ice(:,:) = vtau_ice(:,:) * xcplmask(:,:,0) + zvtau_ice(:,:) * ( 1. - xcplmask(:,:,0) )
163            CALL wrk_dealloc( jpi,jpj  , zutau_ice, zvtau_ice)
164         ENDIF
165
166         !-------------------------------------------------------!
167         ! --- ice dynamics and transport (except in 1D case) ---!
168         !-------------------------------------------------------!
169         numit = numit + nn_fsbc                  ! Ice model time step
170         !                                                   
171                                      CALL sbc_lim_bef         ! Store previous ice values
172                                      CALL sbc_lim_diag0       ! set diag of mass, heat and salt fluxes to 0
173                                      CALL lim_rst_opn( kt )   ! Open Ice restart file
174         !
175#if defined key_agrif
176          IF( .NOT. Agrif_Root() )    CALL agrif_interp_lim3('T')
177#endif
178         ! --- zap this if no ice dynamics --- !
179         IF( .NOT. lk_c1d .AND. ln_limdyn ) THEN
180            !
181            IF( nn_limdyn /= 0 ) THEN                          ! -- Ice dynamics
182                                      CALL lim_dyn( kt )       !     rheology 
183            ELSE
184               u_ice(:,:) = rn_uice * umask(:,:,1)             !     or prescribed velocity
185               v_ice(:,:) = rn_vice * vmask(:,:,1)
186            ENDIF
187                                      CALL lim_trp( kt )       ! -- Ice transport (Advection/diffusion)
188            IF( nn_limdyn == 2 .AND. nn_monocat /= 2 )  &      ! -- Mechanical redistribution (ridging/rafting)
189               &                      CALL lim_itd_me         
190            IF( nn_limdyn == 2 )      CALL lim_update1( kt )   ! -- Corrections
191            !
192         ENDIF
193         ! ---
194#if defined key_agrif
195          IF( .NOT. Agrif_Root() )    CALL agrif_interp_lim3('T')
196#endif
197#if defined key_bdy
198         IF( ln_limthd )              CALL bdy_ice_lim( kt )   ! -- bdy ice thermo
199         IF( ln_icectl )              CALL lim_prt( kt, iiceprt, jiceprt, 1, ' - ice thermo bdy - ' )
200#endif
201
202         ! previous lead fraction and ice volume for flux calculations
203                                      CALL sbc_lim_bef                       
204                                      CALL lim_var_glo2eqv     ! ht_i and ht_s for ice albedo calculation
205                                      CALL lim_var_agg(1)      ! at_i for coupling (via pfrld)
206         !
207         pfrld(:,:)   = 1._wp - at_i(:,:)
208         phicif(:,:)  = vt_i(:,:)
209         
210         !------------------------------------------------------!                                           
211         ! --- Thermodynamical coupling with the atmosphere --- !                                           
212         !------------------------------------------------------!
213         ! It provides the following fields:
214         ! qsr_ice , qns_ice  : solar & non solar heat flux over ice   (T-point)         [W/m2]
215         ! qla_ice            : latent heat flux over ice              (T-point)         [W/m2]
216         ! dqns_ice, dqla_ice : non solar & latent heat sensistivity   (T-point)         [W/m2]
217         ! tprecip , sprecip  : total & solid precipitation            (T-point)         [Kg/m2/s]
218         ! fr1_i0  , fr2_i0   : 1sr & 2nd fraction of qsr penetration in ice             [%]
219         !----------------------------------------------------------------------------------------
220         CALL wrk_alloc( jpi,jpj,jpl, zalb_os, zalb_cs )
221         
222                                      CALL albedo_ice( t_su, ht_i, ht_s, zalb_cs, zalb_os ) ! cloud-sky and overcast-sky ice albedos
223         SELECT CASE( kblk )
224
225            CASE( jp_clio )                                       ! CLIO bulk formulation
226               ! In CLIO the cloud fraction is read in the climatology and the all-sky albedo
227               ! (alb_ice) is computed within the bulk routine
228                                      CALL blk_ice_clio_flx( t_su, zalb_cs, zalb_os, alb_ice )
229               IF( ln_mixcpl      )   CALL sbc_cpl_ice_flx( p_frld=pfrld, palbi=alb_ice, psst=sst_m, pist=t_su )
230               IF( nn_limflx /= 2 )   CALL ice_lim_flx( t_su, alb_ice, qns_ice, qsr_ice, dqns_ice, evap_ice, devap_ice, nn_limflx )
231               
232            CASE( jp_core )                                       ! CORE bulk formulation
233               ! albedo depends on cloud fraction because of non-linear spectral effects
234               alb_ice(:,:,:) = ( 1. - cldf_ice ) * zalb_cs(:,:,:) + cldf_ice * zalb_os(:,:,:)
235                                      CALL blk_ice_core_flx( t_su, alb_ice )
236               IF( ln_mixcpl      )   CALL sbc_cpl_ice_flx( p_frld=pfrld, palbi=alb_ice, psst=sst_m, pist=t_su )
237               IF( nn_limflx /= 2 )   CALL ice_lim_flx( t_su, alb_ice, qns_ice, qsr_ice, dqns_ice, evap_ice, devap_ice, nn_limflx )
238               
239            CASE ( jp_purecpl )                                    ! Coupled formulation
240               ! albedo depends on cloud fraction because of non-linear spectral effects
241               alb_ice(:,:,:) = ( 1. - cldf_ice ) * zalb_cs(:,:,:) + cldf_ice * zalb_os(:,:,:)
242                                      CALL sbc_cpl_ice_flx( p_frld=pfrld, palbi=alb_ice, psst=sst_m, pist=t_su )
243               IF( nn_limflx == 2 )   CALL ice_lim_flx( t_su, alb_ice, qns_ice, qsr_ice, dqns_ice, evap_ice, devap_ice, nn_limflx )
244
245         END SELECT
246
247         CALL wrk_dealloc( jpi,jpj,jpl, zalb_os, zalb_cs )
248
249         !----------------------------!
250         ! --- ice thermodynamics --- !
251         !----------------------------!
252         ! --- zap this if no ice thermo --- !
253         IF( ln_limthd )              CALL lim_thd( kt )        ! -- Ice thermodynamics     
254         IF( ln_limthd )              CALL lim_update2( kt )    ! -- Corrections
255         ! ---
256# if defined key_agrif
257         IF( .NOT. Agrif_Root() )     CALL agrif_update_lim3( kt )
258# endif
259                                      CALL lim_var_glo2eqv      ! necessary calls (at least for coupling)
260                                      CALL lim_var_agg( 2 )     ! necessary calls (at least for coupling)
261                                      !
262                                      CALL lim_sbc_flx( kt )    ! -- Update surface ocean mass, heat and salt fluxes
263                                      !
264         IF(ln_limdiaout)             CALL lim_diahsb           ! -- Diagnostics and outputs
265         !
266                                      CALL lim_wri( 1 )         ! -- Ice outputs
267         !
268         IF( kt == nit000 .AND. ln_rstart )   &
269            &                         CALL iom_close( numrir )  ! close input ice restart file
270         !
271         IF( lrst_ice )               CALL lim_rst_write( kt )  ! -- Ice restart file
272         !
273         IF( ln_icectl )              CALL lim_ctl( kt )        ! alerts in case of model crash
274         !
275      ENDIF   ! End sea-ice time step only
276
277      !-------------------------!
278      ! --- Ocean time step --- !
279      !-------------------------!
280      ! Update surface ocean stresses (only in ice-dynamic case) otherwise the atm.-ocean stresses are used everywhere
281      !    using before instantaneous surf. currents
282      IF( ln_limdyn )                 CALL lim_sbc_tau( kt, ub(:,:,1), vb(:,:,1) )
283!!gm   remark, the ocean-ice stress is not saved in ice diag call above .....  find a solution!!!
284      !
285      IF( nn_timing == 1 ) CALL timing_stop('sbc_ice_lim')
286      !
287   END SUBROUTINE sbc_ice_lim
288   
289
290   SUBROUTINE sbc_lim_init
291      !!----------------------------------------------------------------------
292      !!                  ***  ROUTINE sbc_lim_init  ***
293      !!
294      !! ** purpose :   Allocate all the dynamic arrays of the LIM-3 modules
295      !!----------------------------------------------------------------------
296      INTEGER :: ierr
297      INTEGER :: ji, jj
298      !!----------------------------------------------------------------------
299      IF(lwp) WRITE(numout,*)
300      IF(lwp) WRITE(numout,*) 'sbc_lim_init : update ocean surface boudary condition' 
301      IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~   via Louvain la Neuve Ice Model (LIM-3) time stepping'
302      !
303                                       ! Open the reference and configuration namelist files and namelist output file
304      CALL ctl_opn( numnam_ice_ref, 'namelist_ice_ref',    'OLD',     'FORMATTED', 'SEQUENTIAL', -1, numout, lwp ) 
305      CALL ctl_opn( numnam_ice_cfg, 'namelist_ice_cfg',    'OLD',     'FORMATTED', 'SEQUENTIAL', -1, numout, lwp )
306      IF(lwm) CALL ctl_opn( numoni, 'output.namelist.ice', 'UNKNOWN', 'FORMATTED', 'SEQUENTIAL', -1, numout, lwp, 1 )
307
308      CALL ice_run                     ! set some ice run parameters
309      !
310      !                                ! Allocate the ice arrays
311      ierr =        ice_alloc        ()      ! ice variables
312      ierr = ierr + dom_ice_alloc    ()      ! domain
313      ierr = ierr + sbc_ice_alloc    ()      ! surface forcing
314      ierr = ierr + thd_ice_alloc    ()      ! thermodynamics
315      IF( ln_limdyn )   ierr = ierr + lim_itd_me_alloc ()      ! ice thickness distribution - mechanics
316      !
317      IF( lk_mpp    )   CALL mpp_sum( ierr )
318      IF( ierr /= 0 )   CALL ctl_stop('STOP', 'sbc_lim_init : unable to allocate ice arrays')
319      !
320      !                                ! adequation jpk versus ice/snow layers/categories
321      IF( jpl > jpk .OR. (nlay_i+1) > jpk .OR. nlay_s > jpk )   &
322         &      CALL ctl_stop( 'STOP',                          &
323         &     'sbc_lim_init: the 3rd dimension of workspace arrays is too small.',   &
324         &     'use more ocean levels or less ice/snow layers/categories.' )
325      !
326      CALL lim_itd_init                ! ice thickness distribution initialization
327      !
328      CALL lim_hdf_init                ! set ice horizontal diffusion computation parameters
329      !
330      CALL lim_thd_init                ! set ice thermodynics parameters
331      !
332      CALL lim_thd_sal_init            ! set ice salinity parameters
333      !
334      CALL lim_msh                     ! ice mesh initialization
335      !
336      IF( ln_limdyn )   CALL lim_itd_me_init             ! ice thickness distribution initialization for mecanical deformation
337      !                                ! Initial sea-ice state
338      IF( .NOT. ln_rstart ) THEN              ! start from rest: sea-ice deduced from sst
339         numit = 0
340         numit = nit000 - 1
341         CALL lim_istate
342      ELSE                                    ! start from a restart file
343         CALL lim_rst_read
344         numit = nit000 - 1
345      ENDIF
346      CALL lim_var_agg(1)
347      CALL lim_var_glo2eqv
348      !
349      CALL lim_sbc_init                 ! ice surface boundary condition   
350      !
351      fr_i(:,:)     = at_i(:,:)         ! initialisation of sea-ice fraction
352      tn_ice(:,:,:) = t_su(:,:,:)       ! initialisation of surface temp for coupled simu
353      !
354      DO jj = 1, jpj
355         DO ji = 1, jpi
356            IF( gphit(ji,jj) > 0._wp ) THEN  ;  rn_amax_2d(ji,jj) = rn_amax_n  ! NH
357            ELSE                             ;  rn_amax_2d(ji,jj) = rn_amax_s  ! SH
358            ENDIF
359        ENDDO
360      ENDDO 
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# if defined key_agrif
369      IF( .NOT. Agrif_Root() )   CALL Agrif_InitValues_cont_lim3
370# endif
371      !
372   END SUBROUTINE sbc_lim_init
373
374
375   SUBROUTINE ice_run
376      !!-------------------------------------------------------------------
377      !!                  ***  ROUTINE ice_run ***
378      !!                 
379      !! ** Purpose :   Definition some run parameter for ice model
380      !!
381      !! ** Method  :   Read the namicerun namelist and check the parameter
382      !!              values called at the first timestep (nit000)
383      !!
384      !! ** input   :   Namelist namicerun
385      !!-------------------------------------------------------------------
386      INTEGER  ::   ios                 ! Local integer output status for namelist read
387      NAMELIST/namicerun/ jpl, nlay_i, nlay_s, rn_amax_n, rn_amax_s, cn_icerst_in, cn_icerst_indir,   &
388         &                cn_icerst_out, cn_icerst_outdir, ln_limthd, ln_limdyn, nn_limdyn, rn_uice, rn_vice 
389      NAMELIST/namicediag/ ln_limdiahsb, ln_limdiaout, ln_icectl, iiceprt, jiceprt 
390      !!-------------------------------------------------------------------
391      !                   
392      REWIND( numnam_ice_ref )              ! Namelist namicerun in reference namelist : Parameters for ice
393      READ  ( numnam_ice_ref, namicerun, IOSTAT = ios, ERR = 901)
394901   IF( ios /= 0 ) CALL ctl_nam ( ios , 'namicerun in reference namelist', lwp )
395
396      REWIND( numnam_ice_cfg )              ! Namelist namicerun in configuration namelist : Parameters for ice
397      READ  ( numnam_ice_cfg, namicerun, IOSTAT = ios, ERR = 902 )
398902   IF( ios /= 0 ) CALL ctl_nam ( ios , 'namicerun in configuration namelist', lwp )
399      IF(lwm) WRITE ( numoni, namicerun )
400      !
401      REWIND( numnam_ice_ref )              ! Namelist namicediag in reference namelist : Parameters for ice
402      READ  ( numnam_ice_ref, namicediag, IOSTAT = ios, ERR = 903)
403903   IF( ios /= 0 ) CALL ctl_nam ( ios , 'namicediag in reference namelist', lwp )
404
405      REWIND( numnam_ice_cfg )              ! Namelist namicediag in configuration namelist : Parameters for ice
406      READ  ( numnam_ice_cfg, namicediag, IOSTAT = ios, ERR = 904 )
407904   IF( ios /= 0 ) CALL ctl_nam ( ios , 'namicediag in configuration namelist', lwp )
408      IF(lwm) WRITE ( numoni, namicediag )
409      !
410      IF(lwp) THEN                        ! control print
411         WRITE(numout,*)
412         WRITE(numout,*) 'ice_run : ice share~d parameters for dynamics/advection/thermo of sea-ice'
413         WRITE(numout,*) ' ~~~~~~'
414         WRITE(numout,*) '   number of ice  categories                               = ', jpl
415         WRITE(numout,*) '   number of ice  layers                                   = ', nlay_i
416         WRITE(numout,*) '   number of snow layers                                   = ', nlay_s
417         WRITE(numout,*) '   maximum ice concentration for NH                        = ', rn_amax_n 
418         WRITE(numout,*) '   maximum ice concentration for SH                        = ', rn_amax_s
419         WRITE(numout,*) '   Ice thermodynamics (T) or not (F)            ln_limthd  = ', ln_limthd
420         WRITE(numout,*) '   Ice dynamics       (T) or not (F)            ln_limdyn  = ', ln_limdyn
421         WRITE(numout,*) '     (ln_limdyn=T) Ice dynamics switch          nn_limdyn  = ', nn_limdyn
422         WRITE(numout,*) '       2: total'
423         WRITE(numout,*) '       1: advection only (no diffusion, no ridging/rafting)'
424         WRITE(numout,*) '       0: advection only (as 1 + prescribed velocity, bypass rheology)'
425         WRITE(numout,*) '     (ln_limdyn=T) prescribed u-vel (case nn_limdyn=0)     = ', rn_uice
426         WRITE(numout,*) '     (ln_limdyn=T) prescribed v-vel (case nn_limdyn=0)     = ', rn_vice
427         WRITE(numout,*)
428         WRITE(numout,*) '...and ice diagnostics'
429         WRITE(numout,*) ' ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~'
430         WRITE(numout,*) '   Diagnose heat/mass/salt budget or not     ln_limdiahsb  = ', ln_limdiahsb
431         WRITE(numout,*) '   Output   heat/mass/salt budget or not     ln_limdiaout  = ', ln_limdiaout
432         WRITE(numout,*) '   control prints in ocean.out for (i,j)=(iiceprt,jiceprt) = ', ln_icectl
433         WRITE(numout,*) '   i-index for control prints (ln_icectl=true)             = ', iiceprt
434         WRITE(numout,*) '   j-index for control prints (ln_icectl=true)             = ', jiceprt
435      ENDIF
436      !
437      ! sea-ice timestep and inverse
438      rdt_ice   = nn_fsbc * rdttra(1) 
439      r1_rdtice = 1._wp / rdt_ice 
440
441      ! inverse of nlay_i and nlay_s
442      r1_nlay_i = 1._wp / REAL( nlay_i, wp )
443      r1_nlay_s = 1._wp / REAL( nlay_s, wp )
444      !
445#if defined key_bdy
446      IF( lwp .AND. ln_limdiahsb )  CALL ctl_warn('online conservation check activated but it does not work with BDY')
447#endif
448      !
449   END SUBROUTINE ice_run
450
451
452   SUBROUTINE lim_itd_init
453      !!------------------------------------------------------------------
454      !!                ***  ROUTINE lim_itd_init ***
455      !!
456      !! ** Purpose :   Initializes the ice thickness distribution
457      !! ** Method  :   ...
458      !! ** input   :   Namelist namiceitd
459      !!-------------------------------------------------------------------
460      INTEGER  ::   ios                 ! Local integer output status for namelist read
461      NAMELIST/namiceitd/ nn_catbnd, rn_himean
462      !
463      INTEGER  ::   jl                   ! dummy loop index
464      REAL(wp) ::   zc1, zc2, zc3, zx1   ! local scalars
465      REAL(wp) ::   zhmax, znum, zden, zalpha !
466      !!------------------------------------------------------------------
467      !
468      REWIND( numnam_ice_ref )              ! Namelist namiceitd in reference namelist : Parameters for ice
469      READ  ( numnam_ice_ref, namiceitd, IOSTAT = ios, ERR = 905)
470905   IF( ios /= 0 ) CALL ctl_nam ( ios , 'namiceitd in reference namelist', lwp )
471
472      REWIND( numnam_ice_cfg )              ! Namelist namiceitd in configuration namelist : Parameters for ice
473      READ  ( numnam_ice_cfg, namiceitd, IOSTAT = ios, ERR = 906 )
474906   IF( ios /= 0 ) CALL ctl_nam ( ios , 'namiceitd in configuration namelist', lwp )
475      IF(lwm) WRITE ( numoni, namiceitd )
476      !
477      IF(lwp) THEN                        ! control print
478         WRITE(numout,*)
479         WRITE(numout,*) 'lim_itd_init : Initialization of ice cat distribution '
480         WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~~'
481         WRITE(numout,*) '   shape of ice categories distribution                          nn_catbnd = ', nn_catbnd
482         WRITE(numout,*) '   mean ice thickness in the domain (only active if nn_catbnd=2) rn_himean = ', rn_himean
483      ENDIF
484
485      !----------------------------------
486      !- Thickness categories boundaries
487      !----------------------------------
488      hi_max(:) = 0._wp
489
490      SELECT CASE ( nn_catbnd  )       
491                                   !----------------------
492         CASE (1)                  ! tanh function (CICE)
493                                   !----------------------
494         zc1 =  3._wp / REAL( jpl, wp )
495         zc2 = 10._wp * zc1
496         zc3 =  3._wp
497
498         DO jl = 1, jpl
499            zx1 = REAL( jl-1, wp ) / REAL( jpl, wp )
500            hi_max(jl) = hi_max(jl-1) + zc1 + zc2 * (1._wp + TANH( zc3 * (zx1 - 1._wp ) ) )
501         END DO
502
503                                   !----------------------
504         CASE (2)                  ! h^(-alpha) function
505                                   !----------------------
506         zalpha = 0.05             ! exponent of the transform function
507
508         zhmax  = 3.*rn_himean
509
510         DO jl = 1, jpl 
511            znum = jpl * ( zhmax+1 )**zalpha
512            zden = ( jpl - jl ) * ( zhmax+1 )**zalpha + jl
513            hi_max(jl) = ( znum / zden )**(1./zalpha) - 1
514         END DO
515
516      END SELECT
517
518      DO jl = 1, jpl
519         hi_mean(jl) = ( hi_max(jl) + hi_max(jl-1) ) * 0.5_wp
520      END DO
521
522      ! Set hi_max(jpl) to a big value to ensure that all ice is thinner than hi_max(jpl)
523      hi_max(jpl) = 99._wp
524
525      IF(lwp) WRITE(numout,*) ' Thickness category boundaries '
526      IF(lwp) WRITE(numout,*) ' hi_max ', hi_max(0:jpl)
527      !
528   END SUBROUTINE lim_itd_init
529
530   
531   SUBROUTINE ice_lim_flx( ptn_ice, palb_ice, pqns_ice, pqsr_ice, pdqn_ice, pevap_ice, pdevap_ice, k_limflx )
532      !!---------------------------------------------------------------------
533      !!                  ***  ROUTINE ice_lim_flx  ***
534      !!                   
535      !! ** Purpose :   update the ice surface boundary condition by averaging and / or
536      !!                redistributing fluxes on ice categories                   
537      !!
538      !! ** Method  :   average then redistribute
539      !!
540      !! ** Action  :   
541      !!---------------------------------------------------------------------
542      INTEGER                   , INTENT(in   ) ::   k_limflx   ! =-1 do nothing; =0 average ;
543                                                                ! =1 average and redistribute ; =2 redistribute
544      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(in   ) ::   ptn_ice    ! ice surface temperature
545      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(in   ) ::   palb_ice   ! ice albedo
546      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(inout) ::   pqns_ice   ! non solar flux
547      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(inout) ::   pqsr_ice   ! net solar flux
548      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(inout) ::   pdqn_ice   ! non solar flux sensitivity
549      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(inout) ::   pevap_ice  ! sublimation
550      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(inout) ::   pdevap_ice ! sublimation sensitivity
551      !
552      INTEGER  ::   jl      ! dummy loop index
553      !
554      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:) :: zalb_m    ! Mean albedo over all categories
555      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:) :: ztem_m    ! Mean temperature over all categories
556      !
557      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:) :: z_qsr_m   ! Mean solar heat flux over all categories
558      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:) :: z_qns_m   ! Mean non solar heat flux over all categories
559      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:) :: z_evap_m  ! Mean sublimation over all categories
560      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:) :: z_dqn_m   ! Mean d(qns)/dT over all categories
561      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:) :: z_devap_m ! Mean d(evap)/dT over all categories
562      !!----------------------------------------------------------------------
563
564      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_start('ice_lim_flx')
565      !
566      !
567      SELECT CASE( k_limflx )                              !==  averaged on all ice categories  ==!
568      CASE( 0 , 1 )
569         CALL wrk_alloc( jpi,jpj, z_qsr_m, z_qns_m, z_evap_m, z_dqn_m, z_devap_m)
570         !
571         z_qns_m  (:,:) = fice_ice_ave ( pqns_ice (:,:,:) )
572         z_qsr_m  (:,:) = fice_ice_ave ( pqsr_ice (:,:,:) )
573         z_dqn_m  (:,:) = fice_ice_ave ( pdqn_ice (:,:,:) )
574         z_evap_m (:,:) = fice_ice_ave ( pevap_ice (:,:,:) )
575         z_devap_m(:,:) = fice_ice_ave ( pdevap_ice (:,:,:) )
576         DO jl = 1, jpl
577            pdqn_ice  (:,:,jl) = z_dqn_m(:,:)
578            pdevap_ice(:,:,jl) = z_devap_m(:,:)
579         END DO
580         !
581         DO jl = 1, jpl
582            pqns_ice (:,:,jl) = z_qns_m(:,:)
583            pqsr_ice (:,:,jl) = z_qsr_m(:,:)
584            pevap_ice(:,:,jl) = z_evap_m(:,:)
585         END DO
586         !
587         CALL wrk_dealloc( jpi,jpj, z_qsr_m, z_qns_m, z_evap_m, z_dqn_m, z_devap_m)
588      END SELECT
589
590      SELECT CASE( k_limflx )                              !==  redistribution on all ice categories  ==!
591      CASE( 1 , 2 )
592         CALL wrk_alloc( jpi,jpj, zalb_m, ztem_m )
593         !
594         zalb_m(:,:) = fice_ice_ave ( palb_ice (:,:,:) ) 
595         ztem_m(:,:) = fice_ice_ave ( ptn_ice  (:,:,:) ) 
596         DO jl = 1, jpl
597            pqns_ice (:,:,jl) = pqns_ice (:,:,jl) + pdqn_ice  (:,:,jl) * ( ptn_ice(:,:,jl) - ztem_m(:,:) )
598            pevap_ice(:,:,jl) = pevap_ice(:,:,jl) + pdevap_ice(:,:,jl) * ( ptn_ice(:,:,jl) - ztem_m(:,:) )
599            pqsr_ice (:,:,jl) = pqsr_ice (:,:,jl) * ( 1._wp - palb_ice(:,:,jl) ) / ( 1._wp - zalb_m(:,:) ) 
600         END DO
601         !
602         CALL wrk_dealloc( jpi,jpj, zalb_m, ztem_m )
603      END SELECT
604      !
605      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_stop('ice_lim_flx')
606      !
607   END SUBROUTINE ice_lim_flx
608
609   SUBROUTINE sbc_lim_bef
610      !!----------------------------------------------------------------------
611      !!                  ***  ROUTINE sbc_lim_bef  ***
612      !!
613      !! ** purpose :  store ice variables at "before" time step
614      !!----------------------------------------------------------------------
615      a_i_b  (:,:,:)   = a_i  (:,:,:)     ! ice area
616      e_i_b  (:,:,:,:) = e_i  (:,:,:,:)   ! ice thermal energy
617      v_i_b  (:,:,:)   = v_i  (:,:,:)     ! ice volume
618      v_s_b  (:,:,:)   = v_s  (:,:,:)     ! snow volume
619      e_s_b  (:,:,:,:) = e_s  (:,:,:,:)   ! snow thermal energy
620      smv_i_b(:,:,:)   = smv_i(:,:,:)     ! salt content
621      oa_i_b (:,:,:)   = oa_i (:,:,:)     ! areal age content
622      u_ice_b(:,:)     = u_ice(:,:)
623      v_ice_b(:,:)     = v_ice(:,:)
624     
625   END SUBROUTINE sbc_lim_bef
626
627   SUBROUTINE sbc_lim_diag0
628      !!----------------------------------------------------------------------
629      !!                  ***  ROUTINE sbc_lim_diag0  ***
630      !!
631      !! ** purpose :  set ice-ocean and ice-atm. fluxes to zeros at the beggining
632      !!               of the time step
633      !!----------------------------------------------------------------------
634      sfx    (:,:) = 0._wp   ;
635      sfx_bri(:,:) = 0._wp   ;   sfx_lam(:,:) = 0._wp
636      sfx_sni(:,:) = 0._wp   ;   sfx_opw(:,:) = 0._wp
637      sfx_bog(:,:) = 0._wp   ;   sfx_dyn(:,:) = 0._wp
638      sfx_bom(:,:) = 0._wp   ;   sfx_sum(:,:) = 0._wp
639      sfx_res(:,:) = 0._wp   ;   sfx_sub(:,:) = 0._wp
640     
641      wfx_snw(:,:) = 0._wp   ;   wfx_ice(:,:) = 0._wp
642      wfx_sni(:,:) = 0._wp   ;   wfx_opw(:,:) = 0._wp
643      wfx_bog(:,:) = 0._wp   ;   wfx_dyn(:,:) = 0._wp
644      wfx_bom(:,:) = 0._wp   ;   wfx_sum(:,:) = 0._wp
645      wfx_res(:,:) = 0._wp   ;   wfx_sub(:,:) = 0._wp
646      wfx_spr(:,:) = 0._wp   ;   wfx_lam(:,:) = 0._wp 
647     
648      hfx_thd(:,:) = 0._wp   ;   
649      hfx_snw(:,:) = 0._wp   ;   hfx_opw(:,:) = 0._wp
650      hfx_bog(:,:) = 0._wp   ;   hfx_dyn(:,:) = 0._wp
651      hfx_bom(:,:) = 0._wp   ;   hfx_sum(:,:) = 0._wp
652      hfx_res(:,:) = 0._wp   ;   hfx_sub(:,:) = 0._wp
653      hfx_spr(:,:) = 0._wp   ;   hfx_dif(:,:) = 0._wp 
654      hfx_err(:,:) = 0._wp   ;   hfx_err_rem(:,:) = 0._wp
655      hfx_err_dif(:,:) = 0._wp
656      wfx_err_sub(:,:) = 0._wp
657     
658      afx_tot(:,:) = 0._wp   ;
659      afx_dyn(:,:) = 0._wp   ;   afx_thd(:,:) = 0._wp
660
661      diag_heat(:,:) = 0._wp ;   diag_smvi(:,:) = 0._wp ;
662      diag_vice(:,:) = 0._wp ;   diag_vsnw(:,:) = 0._wp ;
663     
664   END SUBROUTINE sbc_lim_diag0
665
666     
667   FUNCTION fice_cell_ave ( ptab )
668      !!--------------------------------------------------------------------------
669      !! * Compute average over categories, for grid cell (ice covered and free ocean)
670      !!--------------------------------------------------------------------------
671      REAL (wp), DIMENSION (jpi,jpj) :: fice_cell_ave
672      REAL (wp), DIMENSION (jpi,jpj,jpl), INTENT (in) :: ptab
673      INTEGER :: jl ! Dummy loop index
674     
675      fice_cell_ave (:,:) = 0.0_wp
676      DO jl = 1, jpl
677         fice_cell_ave (:,:) = fice_cell_ave (:,:) + a_i (:,:,jl) * ptab (:,:,jl)
678      END DO
679     
680   END FUNCTION fice_cell_ave
681   
682   
683   FUNCTION fice_ice_ave ( ptab )
684      !!--------------------------------------------------------------------------
685      !! * Compute average over categories, for ice covered part of grid cell
686      !!--------------------------------------------------------------------------
687      REAL (kind=wp), DIMENSION (jpi,jpj) :: fice_ice_ave
688      REAL (kind=wp), DIMENSION (jpi,jpj,jpl), INTENT(in) :: ptab
689
690      fice_ice_ave (:,:) = 0.0_wp
691      WHERE ( at_i (:,:) > 0.0_wp ) fice_ice_ave (:,:) = fice_cell_ave ( ptab (:,:,:)) / at_i (:,:)
692
693   END FUNCTION fice_ice_ave
694
695
696#else
697   !!----------------------------------------------------------------------
698   !!   Default option           Dummy module      NO LIM 3.0 sea-ice model
699   !!----------------------------------------------------------------------
700CONTAINS
701   SUBROUTINE sbc_ice_lim ( kt, kblk )     ! Dummy routine
702      WRITE(*,*) 'sbc_ice_lim: You should not have seen this print! error?', kt, kblk
703   END SUBROUTINE sbc_ice_lim
704   SUBROUTINE sbc_lim_init                 ! Dummy routine
705   END SUBROUTINE sbc_lim_init
706#endif
707
708   !!======================================================================
709END MODULE sbcice_lim
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.