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Since March 2022 along with NEMO 4.2 release, the code development moved to a self-hosted GitLab.
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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 @ 7077

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enable analytic forcings with LIM3. It requires a change in namelist_ref.

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 35.2 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
27   USE sbc_oce         ! Surface boundary condition: ocean fields
28   USE sbc_ice         ! Surface boundary condition: ice   fields
29   USE sbcblk_core     ! Surface boundary condition: CORE bulk
30   USE sbcblk_clio     ! Surface boundary condition: CLIO bulk
31   USE sbccpl          ! Surface boundary condition: coupled interface
32   USE sbcana          ! Surface boundary condition: analytic formulation
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 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# if defined key_agrif
68   USE agrif_ice
69   USE agrif_lim3_update
70   USE agrif_lim3_interp
71# endif
72
73   IMPLICIT NONE
74   PRIVATE
75
76   PUBLIC sbc_ice_lim  ! routine called by sbcmod.F90
77   PUBLIC sbc_lim_init ! routine called by sbcmod.F90
78   
79   !! * Substitutions
80#  include "domzgr_substitute.h90"
81#  include "vectopt_loop_substitute.h90"
82   !!----------------------------------------------------------------------
83   !! NEMO/OPA 4.0 , UCL NEMO Consortium (2011)
84   !! $Id$
85   !! Software governed by the CeCILL licence     (NEMOGCM/NEMO_CeCILL.txt)
86   !!----------------------------------------------------------------------
87CONTAINS
88
89   !!======================================================================
90
91   SUBROUTINE sbc_ice_lim( kt, kblk )
92      !!---------------------------------------------------------------------
93      !!                  ***  ROUTINE sbc_ice_lim  ***
94      !!                   
95      !! ** Purpose :   update the ocean surface boundary condition via the
96      !!                Louvain la Neuve Sea Ice Model time stepping
97      !!
98      !! ** Method  :   ice model time stepping
99      !!              - call the ice dynamics routine
100      !!              - call the ice advection/diffusion routine
101      !!              - call the ice thermodynamics routine
102      !!              - call the routine that computes mass and
103      !!                heat fluxes at the ice/ocean interface
104      !!              - save the outputs
105      !!              - save the outputs for restart when necessary
106      !!
107      !! ** Action  : - time evolution of the LIM sea-ice model
108      !!              - update all sbc variables below sea-ice:
109      !!                utau, vtau, taum, wndm, qns , qsr, emp , sfx
110      !!---------------------------------------------------------------------
111      INTEGER, INTENT(in) ::   kt      ! ocean time step
112      INTEGER, INTENT(in) ::   kblk    ! type of bulk (=1 ANALYTIC, =3 CLIO, =4 CORE, =5 COUPLED)
113      !!
114      INTEGER  ::   jl                 ! dummy loop index
115      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:,:)   ::   zalb_os, zalb_cs  ! ice albedo under overcast/clear sky
116      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:  )   ::   zutau_ice, zvtau_ice 
117      !!----------------------------------------------------------------------
118
119      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_start('sbc_ice_lim')
120
121      ! clem: it is important to initialize agrif_lim3 variables here and not in sbc_lim_init
122# if defined key_agrif
123      IF( kt == nit000 ) THEN
124         IF( .NOT. Agrif_Root() )   CALL Agrif_InitValues_cont_lim3
125      ENDIF
126# endif
127
128      !-----------------------!
129      ! --- Ice time step --- !
130      !-----------------------!
131      IF( MOD( kt-1, nn_fsbc ) == 0 ) THEN
132
133# if defined key_agrif
134         IF( .NOT. Agrif_Root() ) THEN
135            lim_nbstep = MOD( lim_nbstep, Agrif_irhot() * Agrif_Parent(nn_fsbc) / nn_fsbc ) + 1
136         ENDIF
137# endif
138
139         ! mean surface ocean current at ice velocity point (C-grid dynamics :  U- & V-points as the ocean)
140         u_oce(:,:) = ssu_m(:,:) * umask(:,:,1)
141         v_oce(:,:) = ssv_m(:,:) * vmask(:,:,1)
142         
143         ! masked sea surface freezing temperature [Kelvin] (set to rt0 over land)
144         CALL eos_fzp( sss_m(:,:) , t_bo(:,:) )
145         t_bo(:,:) = ( t_bo(:,:) + rt0 ) * tmask(:,:,1) + rt0 * ( 1._wp - tmask(:,:,1) )
146         
147         ! Mask sea ice surface temperature (set to rt0 over land)
148         DO jl = 1, jpl
149            t_su(:,:,jl) = t_su(:,:,jl) * tmask(:,:,1) + rt0 * ( 1._wp - tmask(:,:,1) )
150         END DO     
151         !
152         !------------------------------------------------!                                           
153         ! --- Dynamical coupling with the atmosphere --- !                                           
154         !------------------------------------------------!
155         ! It provides the following fields:
156         ! utau_ice, vtau_ice : surface ice stress (U- & V-points)   [N/m2]
157         !-----------------------------------------------------------------
158         SELECT CASE( kblk )
159            CASE( jp_ana     )   ;    CALL ana_ice_tau                              ! analytic formulation           
160            CASE( jp_clio    )   ;    CALL blk_ice_clio_tau                         ! CLIO bulk formulation           
161            CASE( jp_core    )   ;    CALL blk_ice_core_tau                         ! CORE bulk formulation
162            CASE( jp_purecpl )   ;    CALL sbc_cpl_ice_tau( utau_ice , vtau_ice )   ! Coupled   formulation
163         END SELECT
164         
165         IF( ln_mixcpl) THEN                                                       ! Case of a mixed Bulk/Coupled formulation
166            CALL wrk_alloc( jpi,jpj    , zutau_ice, zvtau_ice)
167                                      CALL sbc_cpl_ice_tau( zutau_ice , zvtau_ice )
168            utau_ice(:,:) = utau_ice(:,:) * xcplmask(:,:,0) + zutau_ice(:,:) * ( 1. - xcplmask(:,:,0) )
169            vtau_ice(:,:) = vtau_ice(:,:) * xcplmask(:,:,0) + zvtau_ice(:,:) * ( 1. - xcplmask(:,:,0) )
170            CALL wrk_dealloc( jpi,jpj  , zutau_ice, zvtau_ice)
171         ENDIF
172
173         !-------------------------------------------------------!
174         ! --- ice dynamics and transport (except in 1D case) ---!
175         !-------------------------------------------------------!
176         numit = numit + nn_fsbc                  ! Ice model time step
177         !                                                   
178                                      CALL sbc_lim_bef         ! Store previous ice values
179                                      CALL sbc_lim_diag0       ! set diag of mass, heat and salt fluxes to 0
180                                      CALL lim_rst_opn( kt )   ! Open Ice restart file
181         !
182#if defined key_agrif
183          IF( .NOT. Agrif_Root() )    CALL agrif_interp_lim3('T')
184#endif
185         ! --- zap this if no ice dynamics --- !
186         IF( .NOT. lk_c1d .AND. ln_limdyn ) THEN
187            !
188            IF( nn_limdyn /= 0 ) THEN                          ! -- Ice dynamics
189                                      CALL lim_dyn( kt )       !     rheology 
190            ELSE
191               u_ice(:,:) = rn_uice * umask(:,:,1)             !     or prescribed velocity
192               v_ice(:,:) = rn_vice * vmask(:,:,1)
193            ENDIF
194                                      CALL lim_trp( kt )       ! -- Ice transport (Advection/diffusion)
195            IF( nn_limdyn == 2 .AND. nn_monocat /= 2 )  &      ! -- Mechanical redistribution (ridging/rafting)
196               &                      CALL lim_itd_me         
197            IF( nn_limdyn == 2 )      CALL lim_update1( kt )   ! -- Corrections
198            !
199         ENDIF
200
201         ! ---
202#if defined key_agrif
203          IF( .NOT. Agrif_Root() )    CALL agrif_interp_lim3('T')
204#endif
205#if defined key_bdy
206         IF( ln_limthd )              CALL bdy_ice_lim( kt )   ! -- bdy ice thermo
207#endif
208
209         ! previous lead fraction and ice volume for flux calculations
210                                      CALL sbc_lim_bef                       
211                                      CALL lim_var_glo2eqv     ! ht_i and ht_s for ice albedo calculation
212                                      CALL lim_var_agg(1)      ! at_i for coupling (via pfrld)
213         !
214         pfrld(:,:)   = 1._wp - at_i(:,:)
215         phicif(:,:)  = vt_i(:,:)
216         
217         !------------------------------------------------------!                                           
218         ! --- Thermodynamical coupling with the atmosphere --- !                                           
219         !------------------------------------------------------!
220         ! It provides the following fields:
221         ! qsr_ice , qns_ice  : solar & non solar heat flux over ice   (T-point)         [W/m2]
222         ! qla_ice            : latent heat flux over ice              (T-point)         [W/m2]
223         ! dqns_ice, dqla_ice : non solar & latent heat sensistivity   (T-point)         [W/m2]
224         ! tprecip , sprecip  : total & solid precipitation            (T-point)         [Kg/m2/s]
225         ! fr1_i0  , fr2_i0   : 1sr & 2nd fraction of qsr penetration in ice             [%]
226         !----------------------------------------------------------------------------------------
227         CALL wrk_alloc( jpi,jpj,jpl, zalb_os, zalb_cs )
228         
229                                      CALL albedo_ice( t_su, ht_i, ht_s, zalb_cs, zalb_os ) ! cloud-sky and overcast-sky ice albedos
230         SELECT CASE( kblk )
231
232            CASE( jp_ana )                                        ! analytic formulation
233                                      CALL ana_ice_flx
234               
235            CASE( jp_clio )                                       ! CLIO bulk formulation
236               ! In CLIO the cloud fraction is read in the climatology and the all-sky albedo
237               ! (alb_ice) is computed within the bulk routine
238                                      CALL blk_ice_clio_flx( t_su, zalb_cs, zalb_os, alb_ice )
239               IF( ln_mixcpl      )   CALL sbc_cpl_ice_flx( p_frld=pfrld, palbi=alb_ice, psst=sst_m, pist=t_su )
240               IF( nn_limflx /= 2 )   CALL ice_lim_flx( t_su, alb_ice, qns_ice, qsr_ice, dqns_ice, evap_ice, devap_ice, nn_limflx )
241               
242            CASE( jp_core )                                       ! CORE bulk formulation
243               ! albedo depends on cloud fraction because of non-linear spectral effects
244               alb_ice(:,:,:) = ( 1. - cldf_ice ) * zalb_cs(:,:,:) + cldf_ice * zalb_os(:,:,:)
245                                      CALL blk_ice_core_flx( t_su, alb_ice )
246               IF( ln_mixcpl      )   CALL sbc_cpl_ice_flx( p_frld=pfrld, palbi=alb_ice, psst=sst_m, pist=t_su )
247               IF( nn_limflx /= 2 )   CALL ice_lim_flx( t_su, alb_ice, qns_ice, qsr_ice, dqns_ice, evap_ice, devap_ice, nn_limflx )
248               
249            CASE ( jp_purecpl )                                    ! Coupled formulation
250               ! albedo depends on cloud fraction because of non-linear spectral effects
251               alb_ice(:,:,:) = ( 1. - cldf_ice ) * zalb_cs(:,:,:) + cldf_ice * zalb_os(:,:,:)
252                                      CALL sbc_cpl_ice_flx( p_frld=pfrld, palbi=alb_ice, psst=sst_m, pist=t_su )
253               IF( nn_limflx == 2 )   CALL ice_lim_flx( t_su, alb_ice, qns_ice, qsr_ice, dqns_ice, evap_ice, devap_ice, nn_limflx )
254
255         END SELECT
256
257         CALL wrk_dealloc( jpi,jpj,jpl, zalb_os, zalb_cs )
258
259         !----------------------------!
260         ! --- ice thermodynamics --- !
261         !----------------------------!
262         ! --- zap this if no ice thermo --- !
263         IF( ln_limthd )              CALL lim_thd( kt )        ! -- Ice thermodynamics     
264         IF( ln_limthd )              CALL lim_update2( kt )    ! -- Corrections
265         ! ---
266# if defined key_agrif
267         IF( .NOT. Agrif_Root() )     CALL agrif_update_lim3( kt )
268# endif
269                                      CALL lim_var_glo2eqv      ! necessary calls (at least for coupling)
270                                      CALL lim_var_agg( 2 )     ! necessary calls (at least for coupling)
271                                      !
272                                      CALL lim_sbc_flx( kt )    ! -- Update surface ocean mass, heat and salt fluxes
273                                      !
274         IF( ln_limdiahsb )           CALL lim_diahsb( kt )     ! -- 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_limctl )              CALL lim_ctl( kt )        ! alerts in case of model crash
284         !
285      ENDIF   ! End sea-ice time step only
286
287      !-------------------------!
288      ! --- Ocean time step --- !
289      !-------------------------!
290      ! Update surface ocean stresses (only in ice-dynamic case) otherwise the atm.-ocean stresses are used everywhere
291      !    using before instantaneous surf. currents
292      IF( ln_limdyn )                 CALL lim_sbc_tau( kt, ub(:,:,1), vb(:,:,1) )
293!!gm   remark, the ocean-ice stress is not saved in ice diag call above .....  find a solution!!!
294      !
295      IF( nn_timing == 1 ) CALL timing_stop('sbc_ice_lim')
296      !
297   END SUBROUTINE sbc_ice_lim
298   
299
300   SUBROUTINE sbc_lim_init
301      !!----------------------------------------------------------------------
302      !!                  ***  ROUTINE sbc_lim_init  ***
303      !!
304      !! ** purpose :   Allocate all the dynamic arrays of the LIM-3 modules
305      !!----------------------------------------------------------------------
306      INTEGER :: ierr
307      INTEGER :: ji, jj
308      !!----------------------------------------------------------------------
309      IF(lwp) WRITE(numout,*)
310      IF(lwp) WRITE(numout,*) 'sbc_lim_init : 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 + sbc_ice_alloc    ()      ! surface forcing
323      ierr = ierr + thd_ice_alloc    ()      ! thermodynamics
324      IF( ln_limdyn )   ierr = ierr + lim_itd_me_alloc ()      ! ice thickness distribution - mechanics
325      !
326      IF( lk_mpp    )   CALL mpp_sum( ierr )
327      IF( ierr /= 0 )   CALL ctl_stop('STOP', 'sbc_lim_init : unable to allocate ice arrays')
328      !
329      CALL lim_dyn_init                ! set ice dynamics parameters
330      !
331      CALL lim_itd_init                ! ice thickness distribution initialization
332      !
333      CALL lim_hdf_init                ! set ice horizontal diffusion computation parameters
334      !
335      CALL lim_thd_init                ! set ice thermodynics parameters
336      !
337      CALL lim_thd_sal_init            ! set ice salinity parameters
338      !
339      IF( ln_limdyn )   CALL lim_itd_me_init             ! ice thickness distribution initialization for mecanical deformation
340      !                                ! Initial sea-ice state
341      IF( .NOT. ln_rstart ) THEN              ! start from rest: sea-ice deduced from sst
342         numit = 0
343         numit = nit000 - 1
344         CALL lim_istate
345      ELSE                                    ! start from a restart file
346         CALL lim_rst_read
347         numit = nit000 - 1
348      ENDIF
349      CALL lim_var_agg(2)
350      CALL lim_var_glo2eqv
351      !
352      CALL lim_sbc_init                 ! ice surface boundary condition   
353      !
354      IF( ln_limdiahsb) CALL lim_diahsb_init  ! initialization for diags
355      !
356      fr_i(:,:)     = at_i(:,:)         ! initialisation of sea-ice fraction
357      tn_ice(:,:,:) = t_su(:,:,:)       ! initialisation of surface temp for coupled simu
358      !
359      DO jj = 1, jpj
360         DO ji = 1, jpi
361            IF( gphit(ji,jj) > 0._wp ) THEN  ;  rn_amax_2d(ji,jj) = rn_amax_n  ! NH
362            ELSE                             ;  rn_amax_2d(ji,jj) = rn_amax_s  ! SH
363            ENDIF
364        ENDDO
365      ENDDO 
366      !
367      nstart = numit  + nn_fsbc     
368      nitrun = nitend - nit000 + 1 
369      nlast  = numit  + nitrun 
370      !
371      IF( nstock == 0 )   nstock = nlast + 1
372      !
373      !
374   END SUBROUTINE sbc_lim_init
375
376
377   SUBROUTINE ice_run
378      !!-------------------------------------------------------------------
379      !!                  ***  ROUTINE ice_run ***
380      !!                 
381      !! ** Purpose :   Definition some run parameter for ice model
382      !!
383      !! ** Method  :   Read the namicerun namelist and check the parameter
384      !!              values called at the first timestep (nit000)
385      !!
386      !! ** input   :   Namelist namicerun
387      !!-------------------------------------------------------------------
388      INTEGER  ::   ios                 ! Local integer output status for namelist read
389      NAMELIST/namicerun/ jpl, nlay_i, nlay_s, rn_amax_n, rn_amax_s, cn_icerst_in, cn_icerst_indir,   &
390         &                cn_icerst_out, cn_icerst_outdir, ln_limthd, ln_limdyn, nn_limdyn, rn_uice, rn_vice 
391      NAMELIST/namicediag/ ln_limdiachk, ln_limdiahsb, ln_limctl, iiceprt, jiceprt 
392      !!-------------------------------------------------------------------
393      !                   
394      REWIND( numnam_ice_ref )              ! Namelist namicerun in reference namelist : Parameters for ice
395      READ  ( numnam_ice_ref, namicerun, IOSTAT = ios, ERR = 901)
396901   IF( ios /= 0 ) CALL ctl_nam ( ios , 'namicerun in reference namelist', lwp )
397
398      REWIND( numnam_ice_cfg )              ! Namelist namicerun in configuration namelist : Parameters for ice
399      READ  ( numnam_ice_cfg, namicerun, IOSTAT = ios, ERR = 902 )
400902   IF( ios /= 0 ) CALL ctl_nam ( ios , 'namicerun in configuration namelist', lwp )
401      IF(lwm) WRITE ( numoni, namicerun )
402      !
403      REWIND( numnam_ice_ref )              ! Namelist namicediag in reference namelist : Parameters for ice
404      READ  ( numnam_ice_ref, namicediag, IOSTAT = ios, ERR = 903)
405903   IF( ios /= 0 ) CALL ctl_nam ( ios , 'namicediag in reference namelist', lwp )
406
407      REWIND( numnam_ice_cfg )              ! Namelist namicediag in configuration namelist : Parameters for ice
408      READ  ( numnam_ice_cfg, namicediag, IOSTAT = ios, ERR = 904 )
409904   IF( ios /= 0 ) CALL ctl_nam ( ios , 'namicediag in configuration namelist', lwp )
410      IF(lwm) WRITE ( numoni, namicediag )
411      !
412      IF(lwp) THEN                        ! control print
413         WRITE(numout,*)
414         WRITE(numout,*) 'ice_run : ice share~d parameters for dynamics/advection/thermo of sea-ice'
415         WRITE(numout,*) ' ~~~~~~'
416         WRITE(numout,*) '   number of ice  categories                               = ', jpl
417         WRITE(numout,*) '   number of ice  layers                                   = ', nlay_i
418         WRITE(numout,*) '   number of snow layers                                   = ', nlay_s
419         WRITE(numout,*) '   maximum ice concentration for NH                        = ', rn_amax_n 
420         WRITE(numout,*) '   maximum ice concentration for SH                        = ', rn_amax_s
421         WRITE(numout,*) '   Ice thermodynamics (T) or not (F)            ln_limthd  = ', ln_limthd
422         WRITE(numout,*) '   Ice dynamics       (T) or not (F)            ln_limdyn  = ', ln_limdyn
423         WRITE(numout,*) '     (ln_limdyn=T) Ice dynamics switch          nn_limdyn  = ', nn_limdyn
424         WRITE(numout,*) '       2: total'
425         WRITE(numout,*) '       1: advection only (no diffusion, no ridging/rafting)'
426         WRITE(numout,*) '       0: advection only (as 1 + prescribed velocity, bypass rheology)'
427         WRITE(numout,*) '     (ln_limdyn=T) prescribed u-vel (case nn_limdyn=0)     = ', rn_uice
428         WRITE(numout,*) '     (ln_limdyn=T) prescribed v-vel (case nn_limdyn=0)     = ', rn_vice
429         WRITE(numout,*)
430         WRITE(numout,*) '...and ice diagnostics'
431         WRITE(numout,*) ' ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~'
432         WRITE(numout,*) '   Diagnose online heat/mass/salt budget     ln_limdiachk  = ', ln_limdiachk
433         WRITE(numout,*) '   Output          heat/mass/salt budget     ln_limdiahsb  = ', ln_limdiahsb
434         WRITE(numout,*) '   control prints in ocean.out for (i,j)=(iiceprt,jiceprt) = ', ln_limctl
435         WRITE(numout,*) '   i-index for control prints (ln_limctl=true)             = ', iiceprt
436         WRITE(numout,*) '   j-index for control prints (ln_limctl=true)             = ', jiceprt
437      ENDIF
438      !
439      ! sea-ice timestep and inverse
440      rdt_ice   = nn_fsbc * rdttra(1) 
441      r1_rdtice = 1._wp / rdt_ice 
442
443      ! inverse of nlay_i and nlay_s
444      r1_nlay_i = 1._wp / REAL( nlay_i, wp )
445      r1_nlay_s = 1._wp / REAL( nlay_s, wp )
446      !
447#if defined key_bdy
448      IF( lwp .AND. ln_limdiachk )  CALL ctl_warn('online conservation check activated but it does not work with BDY')
449#endif
450      !
451   END SUBROUTINE ice_run
452
453
454   SUBROUTINE lim_itd_init
455      !!------------------------------------------------------------------
456      !!                ***  ROUTINE lim_itd_init ***
457      !!
458      !! ** Purpose :   Initializes the ice thickness distribution
459      !! ** Method  :   ...
460      !! ** input   :   Namelist namiceitd
461      !!-------------------------------------------------------------------
462      INTEGER  ::   ios                 ! Local integer output status for namelist read
463      NAMELIST/namiceitd/ nn_catbnd, rn_himean
464      !
465      INTEGER  ::   jl                   ! dummy loop index
466      REAL(wp) ::   zc1, zc2, zc3, zx1   ! local scalars
467      REAL(wp) ::   zhmax, znum, zden, zalpha !
468      !!------------------------------------------------------------------
469      !
470      REWIND( numnam_ice_ref )              ! Namelist namiceitd in reference namelist : Parameters for ice
471      READ  ( numnam_ice_ref, namiceitd, IOSTAT = ios, ERR = 905)
472905   IF( ios /= 0 ) CALL ctl_nam ( ios , 'namiceitd in reference namelist', lwp )
473
474      REWIND( numnam_ice_cfg )              ! Namelist namiceitd in configuration namelist : Parameters for ice
475      READ  ( numnam_ice_cfg, namiceitd, IOSTAT = ios, ERR = 906 )
476906   IF( ios /= 0 ) CALL ctl_nam ( ios , 'namiceitd in configuration namelist', lwp )
477      IF(lwm) WRITE ( numoni, namiceitd )
478      !
479      IF(lwp) THEN                        ! control print
480         WRITE(numout,*)
481         WRITE(numout,*) 'lim_itd_init : Initialization of ice cat distribution '
482         WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~~'
483         WRITE(numout,*) '   shape of ice categories distribution                          nn_catbnd = ', nn_catbnd
484         WRITE(numout,*) '   mean ice thickness in the domain (only active if nn_catbnd=2) rn_himean = ', rn_himean
485      ENDIF
486
487      !----------------------------------
488      !- Thickness categories boundaries
489      !----------------------------------
490      hi_max(:) = 0._wp
491
492      SELECT CASE ( nn_catbnd  )       
493                                   !----------------------
494         CASE (1)                  ! tanh function (CICE)
495                                   !----------------------
496         zc1 =  3._wp / REAL( jpl, wp )
497         zc2 = 10._wp * zc1
498         zc3 =  3._wp
499
500         DO jl = 1, jpl
501            zx1 = REAL( jl-1, wp ) / REAL( jpl, wp )
502            hi_max(jl) = hi_max(jl-1) + zc1 + zc2 * (1._wp + TANH( zc3 * (zx1 - 1._wp ) ) )
503         END DO
504
505                                   !----------------------
506         CASE (2)                  ! h^(-alpha) function
507                                   !----------------------
508         zalpha = 0.05             ! exponent of the transform function
509
510         zhmax  = 3.*rn_himean
511
512         DO jl = 1, jpl 
513            znum = jpl * ( zhmax+1 )**zalpha
514            zden = ( jpl - jl ) * ( zhmax+1 )**zalpha + jl
515            hi_max(jl) = ( znum / zden )**(1./zalpha) - 1
516         END DO
517
518      END SELECT
519
520      DO jl = 1, jpl
521         hi_mean(jl) = ( hi_max(jl) + hi_max(jl-1) ) * 0.5_wp
522      END DO
523
524      ! Set hi_max(jpl) to a big value to ensure that all ice is thinner than hi_max(jpl)
525      hi_max(jpl) = 99._wp
526
527      IF(lwp) WRITE(numout,*) ' Thickness category boundaries '
528      IF(lwp) WRITE(numout,*) ' hi_max ', hi_max(0:jpl)
529      !
530   END SUBROUTINE lim_itd_init
531
532   
533   SUBROUTINE ice_lim_flx( ptn_ice, palb_ice, pqns_ice, pqsr_ice, pdqn_ice, pevap_ice, pdevap_ice, k_limflx )
534      !!---------------------------------------------------------------------
535      !!                  ***  ROUTINE ice_lim_flx  ***
536      !!                   
537      !! ** Purpose :   update the ice surface boundary condition by averaging and / or
538      !!                redistributing fluxes on ice categories                   
539      !!
540      !! ** Method  :   average then redistribute
541      !!
542      !! ** Action  :   
543      !!---------------------------------------------------------------------
544      INTEGER                   , INTENT(in   ) ::   k_limflx   ! =-1 do nothing; =0 average ;
545                                                                ! =1 average and redistribute ; =2 redistribute
546      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(in   ) ::   ptn_ice    ! ice surface temperature
547      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(in   ) ::   palb_ice   ! ice albedo
548      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(inout) ::   pqns_ice   ! non solar flux
549      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(inout) ::   pqsr_ice   ! net solar flux
550      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(inout) ::   pdqn_ice   ! non solar flux sensitivity
551      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(inout) ::   pevap_ice  ! sublimation
552      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(inout) ::   pdevap_ice ! sublimation sensitivity
553      !
554      INTEGER  ::   jl      ! dummy loop index
555      !
556      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:) :: zalb_m    ! Mean albedo over all categories
557      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:) :: ztem_m    ! Mean temperature over all categories
558      !
559      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:) :: z_qsr_m   ! Mean solar heat flux over all categories
560      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:) :: z_qns_m   ! Mean non solar heat flux over all categories
561      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:) :: z_evap_m  ! Mean sublimation over all categories
562      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:) :: z_dqn_m   ! Mean d(qns)/dT over all categories
563      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:) :: z_devap_m ! Mean d(evap)/dT over all categories
564      !!----------------------------------------------------------------------
565
566      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_start('ice_lim_flx')
567      !
568      !
569      SELECT CASE( k_limflx )                              !==  averaged on all ice categories  ==!
570      CASE( 0 , 1 )
571         CALL wrk_alloc( jpi,jpj, z_qsr_m, z_qns_m, z_evap_m, z_dqn_m, z_devap_m)
572         !
573         z_qns_m  (:,:) = fice_ice_ave ( pqns_ice (:,:,:) )
574         z_qsr_m  (:,:) = fice_ice_ave ( pqsr_ice (:,:,:) )
575         z_dqn_m  (:,:) = fice_ice_ave ( pdqn_ice (:,:,:) )
576         z_evap_m (:,:) = fice_ice_ave ( pevap_ice (:,:,:) )
577         z_devap_m(:,:) = fice_ice_ave ( pdevap_ice (:,:,:) )
578         DO jl = 1, jpl
579            pdqn_ice  (:,:,jl) = z_dqn_m(:,:)
580            pdevap_ice(:,:,jl) = z_devap_m(:,:)
581         END DO
582         !
583         DO jl = 1, jpl
584            pqns_ice (:,:,jl) = z_qns_m(:,:)
585            pqsr_ice (:,:,jl) = z_qsr_m(:,:)
586            pevap_ice(:,:,jl) = z_evap_m(:,:)
587         END DO
588         !
589         CALL wrk_dealloc( jpi,jpj, z_qsr_m, z_qns_m, z_evap_m, z_dqn_m, z_devap_m)
590      END SELECT
591
592      SELECT CASE( k_limflx )                              !==  redistribution on all ice categories  ==!
593      CASE( 1 , 2 )
594         CALL wrk_alloc( jpi,jpj, zalb_m, ztem_m )
595         !
596         zalb_m(:,:) = fice_ice_ave ( palb_ice (:,:,:) ) 
597         ztem_m(:,:) = fice_ice_ave ( ptn_ice  (:,:,:) ) 
598         DO jl = 1, jpl
599            pqns_ice (:,:,jl) = pqns_ice (:,:,jl) + pdqn_ice  (:,:,jl) * ( ptn_ice(:,:,jl) - ztem_m(:,:) )
600            pevap_ice(:,:,jl) = pevap_ice(:,:,jl) + pdevap_ice(:,:,jl) * ( ptn_ice(:,:,jl) - ztem_m(:,:) )
601            pqsr_ice (:,:,jl) = pqsr_ice (:,:,jl) * ( 1._wp - palb_ice(:,:,jl) ) / ( 1._wp - zalb_m(:,:) ) 
602         END DO
603         !
604         CALL wrk_dealloc( jpi,jpj, zalb_m, ztem_m )
605      END SELECT
606      !
607      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_stop('ice_lim_flx')
608      !
609   END SUBROUTINE ice_lim_flx
610
611   SUBROUTINE sbc_lim_bef
612      !!----------------------------------------------------------------------
613      !!                  ***  ROUTINE sbc_lim_bef  ***
614      !!
615      !! ** purpose :  store ice variables at "before" time step
616      !!----------------------------------------------------------------------
617      a_i_b  (:,:,:)   = a_i  (:,:,:)     ! ice area
618      e_i_b  (:,:,:,:) = e_i  (:,:,:,:)   ! ice thermal energy
619      v_i_b  (:,:,:)   = v_i  (:,:,:)     ! ice volume
620      v_s_b  (:,:,:)   = v_s  (:,:,:)     ! snow volume
621      e_s_b  (:,:,:,:) = e_s  (:,:,:,:)   ! snow thermal energy
622      smv_i_b(:,:,:)   = smv_i(:,:,:)     ! salt content
623      oa_i_b (:,:,:)   = oa_i (:,:,:)     ! areal age content
624      u_ice_b(:,:)     = u_ice(:,:)
625      v_ice_b(:,:)     = v_ice(:,:)
626      at_i_b (:,:)     = SUM( a_i_b(:,:,:), dim=3 )
627     
628   END SUBROUTINE sbc_lim_bef
629
630   SUBROUTINE sbc_lim_diag0
631      !!----------------------------------------------------------------------
632      !!                  ***  ROUTINE sbc_lim_diag0  ***
633      !!
634      !! ** purpose :  set ice-ocean and ice-atm. fluxes to zeros at the beggining
635      !!               of the time step
636      !!----------------------------------------------------------------------
637      sfx    (:,:) = 0._wp   ;
638      sfx_bri(:,:) = 0._wp   ;   sfx_lam(:,:) = 0._wp
639      sfx_sni(:,:) = 0._wp   ;   sfx_opw(:,:) = 0._wp
640      sfx_bog(:,:) = 0._wp   ;   sfx_dyn(:,:) = 0._wp
641      sfx_bom(:,:) = 0._wp   ;   sfx_sum(:,:) = 0._wp
642      sfx_res(:,:) = 0._wp   ;   sfx_sub(:,:) = 0._wp
643     
644      wfx_snw(:,:) = 0._wp   ;   wfx_ice(:,:) = 0._wp
645      wfx_sni(:,:) = 0._wp   ;   wfx_opw(:,:) = 0._wp
646      wfx_bog(:,:) = 0._wp   ;   wfx_dyn(:,:) = 0._wp
647      wfx_bom(:,:) = 0._wp   ;   wfx_sum(:,:) = 0._wp
648      wfx_res(:,:) = 0._wp   ;   wfx_sub(:,:) = 0._wp
649      wfx_spr(:,:) = 0._wp   ;   wfx_lam(:,:) = 0._wp 
650     
651      hfx_thd(:,:) = 0._wp   ;   
652      hfx_snw(:,:) = 0._wp   ;   hfx_opw(:,:) = 0._wp
653      hfx_bog(:,:) = 0._wp   ;   hfx_dyn(:,:) = 0._wp
654      hfx_bom(:,:) = 0._wp   ;   hfx_sum(:,:) = 0._wp
655      hfx_res(:,:) = 0._wp   ;   hfx_sub(:,:) = 0._wp
656      hfx_spr(:,:) = 0._wp   ;   hfx_dif(:,:) = 0._wp 
657      hfx_err(:,:) = 0._wp   ;   hfx_err_rem(:,:) = 0._wp
658      hfx_err_dif(:,:) = 0._wp
659      wfx_err_sub(:,:) = 0._wp
660     
661      afx_tot(:,:) = 0._wp   ;
662      afx_dyn(:,:) = 0._wp   ;   afx_thd(:,:) = 0._wp
663
664      diag_heat(:,:) = 0._wp ;   diag_smvi(:,:) = 0._wp ;
665      diag_vice(:,:) = 0._wp ;   diag_vsnw(:,:) = 0._wp ;
666
667      tau_icebfr(:,:) = 0._wp; ! landfast ice param only (clem: important to keep the init here)
668     
669   END SUBROUTINE sbc_lim_diag0
670
671     
672   FUNCTION fice_cell_ave ( ptab )
673      !!--------------------------------------------------------------------------
674      !! * Compute average over categories, for grid cell (ice covered and free ocean)
675      !!--------------------------------------------------------------------------
676      REAL (wp), DIMENSION (jpi,jpj) :: fice_cell_ave
677      REAL (wp), DIMENSION (jpi,jpj,jpl), INTENT (in) :: ptab
678      INTEGER :: jl ! Dummy loop index
679     
680      fice_cell_ave (:,:) = 0.0_wp
681      DO jl = 1, jpl
682         fice_cell_ave (:,:) = fice_cell_ave (:,:) + a_i (:,:,jl) * ptab (:,:,jl)
683      END DO
684     
685   END FUNCTION fice_cell_ave
686   
687   
688   FUNCTION fice_ice_ave ( ptab )
689      !!--------------------------------------------------------------------------
690      !! * Compute average over categories, for ice covered part of grid cell
691      !!--------------------------------------------------------------------------
692      REAL (kind=wp), DIMENSION (jpi,jpj) :: fice_ice_ave
693      REAL (kind=wp), DIMENSION (jpi,jpj,jpl), INTENT(in) :: ptab
694
695      fice_ice_ave (:,:) = 0.0_wp
696      WHERE ( at_i (:,:) > 0.0_wp ) fice_ice_ave (:,:) = fice_cell_ave ( ptab (:,:,:)) / at_i (:,:)
697
698   END FUNCTION fice_ice_ave
699
700
701#else
702   !!----------------------------------------------------------------------
703   !!   Default option           Dummy module      NO LIM 3.0 sea-ice model
704   !!----------------------------------------------------------------------
705CONTAINS
706   SUBROUTINE sbc_ice_lim ( kt, kblk )     ! Dummy routine
707      WRITE(*,*) 'sbc_ice_lim: You should not have seen this print! error?', kt, kblk
708   END SUBROUTINE sbc_ice_lim
709   SUBROUTINE sbc_lim_init                 ! Dummy routine
710   END SUBROUTINE sbc_lim_init
711#endif
712
713   !!======================================================================
714END MODULE sbcice_lim
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.