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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.
ice.F90 in branches/2017/dev_merge_2017/NEMOGCM/NEMO/LIM_SRC_3 – NEMO

source: branches/2017/dev_merge_2017/NEMOGCM/NEMO/LIM_SRC_3/ice.F90 @ 9441

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add two outputs: mean snow temperature and ice surface temperature per category

  • Property svn:keywords set to Id
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RevLine 
[825]1MODULE ice
[2528]2   !!======================================================================
[9019]3   !!                        ***  MODULE  ice  ***
4   !!   sea-ice:  ice variables defined in memory
5   !!======================================================================
[2715]6   !! History :  3.0  ! 2008-03  (M. Vancoppenolle) original code LIM-3
7   !!            4.0  ! 2011-02  (G. Madec) dynamical allocation
[2528]8   !!----------------------------------------------------------------------
[825]9#if defined key_lim3
10   !!----------------------------------------------------------------------
[9019]11   !!   'key_lim3'                                       ESIM sea-ice model
[825]12   !!----------------------------------------------------------------------
[3625]13   USE in_out_manager ! I/O manager
14   USE lib_mpp        ! MPP library
[825]15
16   IMPLICIT NONE
17   PRIVATE
[2528]18
[9019]19   PUBLIC   ice_alloc   ! called by icestp.F90
[2715]20
[834]21   !!======================================================================
22   !! LIM3 by the use of sweat, agile fingers and sometimes brain juice,
23   !!  was developed in Louvain-la-Neuve by :
24   !!    * Martin Vancoppenolle (UCL-ASTR, Belgium)
25   !!    * Sylvain Bouillon (UCL-ASTR, Belgium)
[2715]26   !!    * Miguel Angel Morales Maqueda (NOC-L, UK)
[834]27   !!
28   !! Based on extremely valuable earlier work by
29   !!    * Thierry Fichefet
30   !!    * Hugues Goosse
31   !!
32   !! The following persons also contributed to the code in various ways
[2715]33   !!    * Gurvan Madec, Claude Talandier, Christian Ethe (LOCEAN, France)
[834]34   !!    * Xavier Fettweis (UCL-ASTR), Ralph Timmermann (AWI, Germany)
35   !!    * Bill Lipscomb (LANL), Cecilia Bitz (UWa)
36   !!      and Elisabeth Hunke (LANL), USA.
37   !!
[2715]38   !! For more info, the interested user is kindly invited to consult the following references
[834]39   !!    For model description and validation :
40   !!    * Vancoppenolle et al., Ocean Modelling, 2008a.
41   !!    * Vancoppenolle et al., Ocean Modelling, 2008b.
42   !!    For a specific description of EVP :
[2715]43   !!    * Bouillon et al., Ocean Modelling 2009.
[834]44   !!
[2715]45   !!    Or the reference manual, that should be available by 2011
[834]46   !!======================================================================
47   !!                                                                     |
[2528]48   !!              I C E   S T A T E   V A R I A B L E S                  |
[834]49   !!                                                                     |
50   !! Introduction :                                                      |
51   !! --------------                                                      |
52   !! Every ice-covered grid cell is characterized by a series of state   |
53   !! variables. To account for unresolved spatial variability in ice     |
54   !! thickness, the ice cover in divided in ice thickness categories.    |
55   !!                                                                     |
56   !! Sea ice state variables depend on the ice thickness category        |
57   !!                                                                     |
58   !! Those variables are divided into two groups                         |
59   !! * Extensive (or global) variables.                                  |
60   !!   These are the variables that are transported by all means         |
61   !! * Intensive (or equivalent) variables.                              |
62   !!   These are the variables that are either physically more           |
63   !!   meaningful and/or used in ice thermodynamics                      |
64   !!                                                                     |
[9019]65   !! Routines in icevar.F90 perform conversions                          |
66   !!  - ice_var_glo2eqv  : from global to equivalent variables           |
67   !!  - ice_var_eqv2glo  : from equivalent to global variables           |
[834]68   !!                                                                     |
69   !! For various purposes, the sea ice state variables have sometimes    |
70   !! to be aggregated over all ice thickness categories. This operation  |
71   !! is done in :                                                        |
[9019]72   !!  - ice_var_agg                                                      |
[834]73   !!                                                                     |
74   !! in icestp.F90, the routines that compute the changes in the ice     |
75   !! state variables are called                                          |
[9019]76   !! - ice_rhg : ice dynamics                                            |
77   !! - ice_adv : ice advection                                           |
78   !! - ice_rdgrft : ice ridging and rafting                              |
79   !! - ice_thd : ice halo-thermodynamics and creation of new ice         |
80   !! - ice_itd : thermodynamic changes in ice thickness distribution     |
[834]81   !!                                                                     |
82   !! See the associated routines for more information                    |
83   !!                                                                     |
84   !! List of ice state variables :                                       |
85   !! -----------------------------                                       |
86   !!                                                                     |
87   !!-------------|-------------|---------------------------------|-------|
88   !!   name in   |   name in   |              meaning            | units |
89   !! 2D routines | 1D routines |                                 |       |
90   !!-------------|-------------|---------------------------------|-------|
91   !!                                                                     |
92   !! ******************************************************************* |
93   !! ***         Dynamical variables (prognostic)                    *** |
94   !! ******************************************************************* |
95   !!                                                                     |
96   !! u_ice       |      -      |    Comp. U of the ice velocity  | m/s   |
97   !! v_ice       |      -      |    Comp. V of the ice velocity  | m/s   |
98   !!                                                                     |
99   !! ******************************************************************* |
100   !! ***         Category dependent state variables (prognostic)     *** |
101   !! ******************************************************************* |
102   !!                                                                     |
103   !! ** Global variables                                                 |
104   !!-------------|-------------|---------------------------------|-------|
[4872]105   !! a_i         | a_i_1d      |    Ice concentration            |       |
[834]106   !! v_i         |      -      |    Ice volume per unit area     | m     |
107   !! v_s         |      -      |    Snow volume per unit area    | m     |
[9019]108   !! sv_i        |      -      |    Sea ice salt content         | ppt.m |
109   !! oa_i        !      -      !    Sea ice areal age content    | s     |
[5123]110   !! e_i         !      -      !    Ice enthalpy                 | J/m2  |
[9019]111   !!      -      ! e_i_1d      !    Ice enthalpy per unit vol.   | J/m3  |
[5123]112   !! e_s         !      -      !    Snow enthalpy                | J/m2  |
[9019]113   !!      -      ! e_s_1d      !    Snow enthalpy per unit vol.  | J/m3  |
[834]114   !!                                                                     |
115   !!-------------|-------------|---------------------------------|-------|
116   !!                                                                     |
117   !! ** Equivalent variables                                             |
118   !!-------------|-------------|---------------------------------|-------|
119   !!                                                                     |
[9019]120   !! h_i         | h_i_1d      |    Ice thickness                | m     |
121   !! h_s         ! h_s_1d      |    Snow depth                   | m     |
122   !! s_i         ! s_i_1d      |    Sea ice bulk salinity        ! ppt   |
123   !! sz_i        ! sz_i_1d     |    Sea ice salinity profile     ! ppt   |
124   !! o_i         !      -      |    Sea ice Age                  ! s     |
[4872]125   !! t_i         ! t_i_1d      |    Sea ice temperature          ! K     |
126   !! t_s         ! t_s_1d      |    Snow temperature             ! K     |
127   !! t_su        ! t_su_1d     |    Sea ice surface temperature  ! K     |
[834]128   !!                                                                     |
129   !! notes: the ice model only sees a bulk (i.e., vertically averaged)   |
130   !!        salinity, except in thermodynamic computations, for which    |
131   !!        the salinity profile is computed as a function of bulk       |
132   !!        salinity                                                     |
133   !!                                                                     |
134   !!        the sea ice surface temperature is not associated to any     |
135   !!        heat content. Therefore, it is not a state variable and      |
136   !!        does not have to be advected. Nevertheless, it has to be     |
137   !!        computed to determine whether the ice is melting or not      |
138   !!                                                                     |
139   !! ******************************************************************* |
140   !! ***         Category-summed state variables (diagnostic)        *** |
141   !! ******************************************************************* |
[4872]142   !! at_i        | at_i_1d     |    Total ice concentration      |       |
[834]143   !! vt_i        |      -      |    Total ice vol. per unit area | m     |
144   !! vt_s        |      -      |    Total snow vol. per unit ar. | m     |
[9019]145   !! sm_i        |      -      |    Mean sea ice salinity        | ppt   |
[834]146   !! tm_i        |      -      |    Mean sea ice temperature     | K     |
[9433]147   !! tm_s        |      -      |    Mean snow    temperature     | K     |
[5123]148   !! et_i        !      -      !    Total ice enthalpy           | J/m2  |
149   !! et_s        !      -      !    Total snow enthalpy          | J/m2  |
[7646]150   !! bv_i        !      -      !    relative brine volume        | ???   |
[834]151   !!=====================================================================
[825]152
[9019]153   !!----------------------------------------------------------------------
[825]154   !! * Share Module variables
[9019]155   !!----------------------------------------------------------------------
156   !                                     !!** ice-generic parameters namelist (nampar) **
157   INTEGER           , PUBLIC ::   jpl              !: number of ice  categories
158   INTEGER           , PUBLIC ::   nlay_i           !: number of ice  layers
159   INTEGER           , PUBLIC ::   nlay_s           !: number of snow layers
[9076]160   INTEGER           , PUBLIC ::   nn_virtual_itd   !: virtual ITD mono-category parameterizations (1-3) or not (0)
[9019]161   LOGICAL           , PUBLIC ::   ln_icedyn        !: flag for ice dynamics (T) or not (F)
162   LOGICAL           , PUBLIC ::   ln_icethd        !: flag for ice thermo   (T) or not (F)
163   REAL(wp)          , PUBLIC ::   rn_amax_n        !: maximum ice concentration Northern hemisphere
164   REAL(wp)          , PUBLIC ::   rn_amax_s        !: maximum ice concentration Southern hemisphere
165   CHARACTER(len=256), PUBLIC ::   cn_icerst_in     !: suffix of ice restart name (input)
166   CHARACTER(len=256), PUBLIC ::   cn_icerst_out    !: suffix of ice restart name (output)
167   CHARACTER(len=256), PUBLIC ::   cn_icerst_indir  !: ice restart input directory
168   CHARACTER(len=256), PUBLIC ::   cn_icerst_outdir !: ice restart output directory
[1465]169
[9019]170   !                                     !!** ice-itd namelist (namitd) **
171   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_himin         !: minimum ice thickness
[7646]172   
[9019]173   !                                     !!** ice-dynamics namelist (namdyn) **
174   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_ishlat        !: lateral boundary condition for sea-ice
175   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_landfast      !: landfast ice parameterization (T or F)
176   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_gamma         !:    fraction of ocean depth that ice must reach to initiate landfast ice
177   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_icebfr        !:    maximum bottom stress per unit area of contact (landfast ice)
178   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_lfrelax       !:    relaxation time scale (s-1) to reach static friction (landfast ice)
179   !
180   !                                     !!** ice-rheology namelist (namrhg) **
181   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_aEVP          !: using adaptive EVP (T or F)
[5123]182   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_creepl        !: creep limit : has to be under 1.0e-9
183   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_ecc           !: eccentricity of the elliptical yield curve
[7646]184   INTEGER , PUBLIC ::   nn_nevp          !: number of iterations for subcycling
[5123]185   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_relast        !: ratio => telast/rdt_ice (1/3 or 1/9 depending on nb of subcycling nevp)
[9019]186   !
187   !                                     !!** ice-surface forcing namelist (namforcing) **
188                                          ! -- icethd_dh -- !
189   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_blow_s        !: coef. for partitioning of snowfall between leads and sea ice
190                                          ! -- icethd -- !
191   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_cio           !: drag coefficient for oceanic stress
192   INTEGER , PUBLIC ::   nn_flxdist       !: Redistribute heat flux over ice categories
193   !                                      !   =-1  Do nothing (needs N(cat) fluxes)
194   !                                      !   = 0  Average N(cat) fluxes then apply the average over the N(cat) ice
195   !                                      !   = 1  Average N(cat) fluxes then redistribute over the N(cat) ice using T-ice and albedo sensitivity
196   !                                      !   = 2  Redistribute a single flux over categories
197   INTEGER , PUBLIC            ::   nice_jules           !: Choice of jules coupling
198   INTEGER , PUBLIC, PARAMETER ::   np_jules_OFF    = 0  !: no Jules coupling (ice thermodynamics forced via qsr and qns)
199   INTEGER , PUBLIC, PARAMETER ::   np_jules_EMULE  = 1  !: emulated Jules coupling via icethd_zdf.F90 (BL99) (1st round compute qcn and qsr_tr, 2nd round use it)
200   INTEGER , PUBLIC, PARAMETER ::   np_jules_ACTIVE = 2  !: active Jules coupling                      (SM0L) (compute qcn and qsr_tr via sbcblk.F90 or sbccpl.F90)
[5123]201
[9019]202   !                                     !!** ice-vertical diffusion namelist (namthd_zdf) **
203   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_cndi_U64      !: thermal conductivity: Untersteiner (1964)
204   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_cndi_P07      !: thermal conductivity: Pringle et al (2007)
[7646]205   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_kappa_i       !: coef. for the extinction of radiation Grenfell et al. (2006) [1/m]
[9019]206   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_cnd_s         !: thermal conductivity of the snow [W/m/K]   
[7646]207
[9019]208   !                                     !!** ice-salinity namelist (namthd_sal) **
[7646]209   INTEGER , PUBLIC ::   nn_icesal        !: salinity configuration used in the model
210   !                                      ! 1 - constant salinity in both space and time
211   !                                      ! 2 - prognostic salinity (s(z,t))
212   !                                      ! 3 - salinity profile, constant in time
213   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_icesal        !: bulk salinity (ppt) in case of constant salinity
214   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_simax         !: maximum ice salinity [PSU]
215   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_simin         !: minimum ice salinity [PSU]
[825]216
[9019]217   !                                     !!** ice-ponds namelist (namthd_pnd)
218   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_pnd_H12       !: Melt ponds scheme from Holland et al 2012
219   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_pnd_fwb       !: melt ponds store freshwater
220   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_pnd_CST       !: Melt ponds scheme with constant fraction and depth
221   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_apnd          !: prescribed pond fraction (0<rn_apnd<1)
222   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_hpnd          !: prescribed pond depth    (0<rn_hpnd<1)
223   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_pnd_alb       !: melt ponds affect albedo
[825]224
[9019]225   !                                     !!** ice-diagnostics namelist (namdia) **
226   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_icediachk     !: flag for ice diag (T) or not (F)
227   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_icediahsb     !: flag for ice diag (T) or not (F)
228   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_icectl        !: flag for sea-ice points output (T) or not (F)
229   INTEGER , PUBLIC ::   iiceprt          !: debug i-point
230   INTEGER , PUBLIC ::   jiceprt          !: debug j-point
231
[7646]232   !                                     !!** some other parameters
[9019]233   INTEGER , PUBLIC ::   kt_ice           !: iteration number
[7646]234   REAL(wp), PUBLIC ::   rdt_ice          !: ice time step
235   REAL(wp), PUBLIC ::   r1_rdtice        !: = 1. / rdt_ice
[5123]236   REAL(wp), PUBLIC ::   r1_nlay_i        !: 1 / nlay_i
237   REAL(wp), PUBLIC ::   r1_nlay_s        !: 1 / nlay_s
[7646]238   REAL(wp), PUBLIC ::   rswitch          !: switch for the presence of ice (1) or not (0)
[9019]239   REAL(wp), PUBLIC ::   rdiag_v, rdiag_s, rdiag_t, rdiag_fv, rdiag_fs, rdiag_ft   !: conservation diagnostics
240   REAL(wp), PUBLIC, PARAMETER ::   epsi06 = 1.e-06_wp  !: small number
241   REAL(wp), PUBLIC, PARAMETER ::   epsi10 = 1.e-10_wp  !: small number
242   REAL(wp), PUBLIC, PARAMETER ::   epsi20 = 1.e-20_wp  !: small number
[4990]243
[9019]244
[7646]245   !                                     !!** define arrays
[9019]246   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   u_oce,v_oce !: surface ocean velocity used in ice dynamics
247   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   ht_i_new    !: ice collection thickness accreted in leads
[7646]248   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   strength    !: ice strength
[2715]249   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   stress1_i, stress2_i, stress12_i   !: 1st, 2nd & diagonal stress tensor element
[7646]250   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   delta_i     !: ice rheology elta factor (Flato & Hibler 95) [s-1]
251   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   divu_i      !: Divergence of the velocity field [s-1]
252   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   shear_i     !: Shear of the velocity field [s-1]
[2715]253   !
254   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   t_bo        !: Sea-Ice bottom temperature [Kelvin]     
[4688]255   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   qlead       !: heat balance of the lead (or of the open ocean)
256   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   fhtur       !: net downward heat flux from the ice to the ocean
257   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   fhld        !: heat flux from the lead used for bottom melting
258
[7646]259   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_snw     !: snow-ocean mass exchange   [kg.m-2.s-1]
[9019]260   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_snw_sni !: snow ice growth component of wfx_snw [kg.m-2.s-1]
261   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_snw_sum !: surface melt component of wfx_snw [kg.m-2.s-1]
262   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_pnd     !: melt pond-ocean mass exchange   [kg.m-2.s-1]
[7646]263   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_spr     !: snow precipitation on ice  [kg.m-2.s-1]
[9019]264   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_sub     !: sublimation of snow/ice    [kg.m-2.s-1]
265   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_snw_sub !: snow sublimation           [kg.m-2.s-1]
266   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_ice_sub !: ice sublimation            [kg.m-2.s-1]
[4688]267
[9019]268   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_snw_dyn !: dynamical component of wfx_snw    [kg.m-2.s-1]
269
[7646]270   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_ice     !: ice-ocean mass exchange                   [kg.m-2.s-1]
271   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_sni     !: snow ice growth component of wfx_ice      [kg.m-2.s-1]
272   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_opw     !: lateral ice growth component of wfx_ice   [kg.m-2.s-1]
273   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_bog     !: bottom ice growth component of wfx_ice    [kg.m-2.s-1]
274   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_dyn     !: dynamical ice growth component of wfx_ice [kg.m-2.s-1]
275   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_bom     !: bottom melt component of wfx_ice          [kg.m-2.s-1]
276   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_sum     !: surface melt component of wfx_ice         [kg.m-2.s-1]
277   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_lam     !: lateral melt component of wfx_ice         [kg.m-2.s-1]
278   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_res     !: residual component of wfx_ice             [kg.m-2.s-1]
[4688]279
[6416]280   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   afx_tot     !: ice concentration tendency (total)          [s-1]
[5123]281
[4688]282   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_bog     !: salt flux due to ice growth/melt                      [PSU/m2/s]
283   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_bom     !: salt flux due to ice growth/melt                      [PSU/m2/s]
[7646]284   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_lam     !: salt flux due to ice growth/melt                      [PSU/m2/s]
[4688]285   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_sum     !: salt flux due to ice growth/melt                      [PSU/m2/s]
286   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_sni     !: salt flux due to ice growth/melt                      [PSU/m2/s]
287   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_opw     !: salt flux due to ice growth/melt                      [PSU/m2/s]
[3625]288   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_bri     !: salt flux due to brine rejection                      [PSU/m2/s]
[4688]289   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_dyn     !: salt flux due to porous ridged ice formation          [PSU/m2/s]
[3625]290   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_res     !: residual salt flux due to correction of ice thickness [PSU/m2/s]
[825]291
[6416]292   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_sub     !: salt flux due to ice sublimation
[4688]293
[6416]294   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_bog     !: total heat flux causing bottom ice growth        [W.m-2]
295   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_bom     !: total heat flux causing bottom ice melt          [W.m-2]
296   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_sum     !: total heat flux causing surface ice melt         [W.m-2]
297   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_opw     !: total heat flux causing open water ice formation [W.m-2]
298   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_dif     !: total heat flux causing Temp change in the ice   [W.m-2]
299   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_snw     !: heat flux for snow melt                          [W.m-2]
300   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_err_dif !: heat flux remaining due to change in non-solar flux [W.m-2]
301   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_err_rem !: heat flux error after heat remapping             [W.m-2]
302   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_in      !: heat flux available for thermo transformations   [W.m-2]
303   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_out     !: heat flux remaining at the end of thermo transformations  [W.m-2]
304   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_err_sub !: mass flux error after sublimation [kg.m-2.s-1]
305   
[4688]306   ! heat flux associated with ice-atmosphere mass exchange
[6416]307   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_sub     !: heat flux for sublimation  [W.m-2]
308   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_spr     !: heat flux of the snow precipitation  [W.m-2]
[4688]309
310   ! heat flux associated with ice-ocean mass exchange
[9019]311   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_thd     !: ice-ocean heat flux from thermo processes (icethd_dh) [W.m-2]
312   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_dyn     !: ice-ocean heat flux from ridging                      [W.m-2]
[6416]313   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_res     !: residual heat flux due to correction of ice thickness [W.m-2]
[4688]314
[7646]315   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   rn_amax_2d     !: maximum ice concentration 2d array
316   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   ftr_ice        !: transmitted solar radiation under ice
[9019]317   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   t1_ice         !: temperature of the first layer (Jules coupling) [K]
318   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   cnd_ice        !: effective conductivity at the top of ice/snow (Jules coupling) [W.m-2.K-1]
[4688]319
[9019]320   !!----------------------------------------------------------------------
[834]321   !! * Ice global state variables
[9019]322   !!----------------------------------------------------------------------
[834]323   !! Variables defined for each ice category
[9019]324   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   h_i       !: Ice thickness (m)
[7646]325   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   a_i       !: Ice fractional areas (concentration)
326   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   v_i       !: Ice volume per unit area (m)
327   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   v_s       !: Snow volume per unit area(m)
[9019]328   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   h_s       !: Snow thickness (m)
[7646]329   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   t_su      !: Sea-Ice Surface Temperature (K)
[9019]330   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   s_i       !: Sea-Ice Bulk salinity (ppt)
331   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   sv_i      !: Sea-Ice Bulk salinity times volume per area (ppt.m)
332   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   o_i       !: Sea-Ice Age (s)
333   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   oa_i      !: Sea-Ice Age times ice area (s)
[7646]334   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   bv_i      !: brine volume
[825]335
[2715]336   !! Variables summed over all categories, or associated to all the ice in a single grid cell
[7646]337   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   u_ice, v_ice !: components of the ice velocity (m/s)
338   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   vt_i , vt_s  !: ice and snow total volume per unit area (m)
339   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   at_i         !: ice total fractional area (ice concentration)
340   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   ato_i        !: =1-at_i ; total open water fractional area
341   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   et_i , et_s  !: ice and snow total heat content
342   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   tm_i         !: mean ice temperature over all categories
[9433]343   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   tm_s         !: mean snw temperature over all categories
[7646]344   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   bvm_i        !: brine volume averaged over all categories
[9019]345   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sm_i         !: mean sea ice salinity averaged over all categories [PSU]
[7646]346   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   tm_su        !: mean surface temperature over all categories
[9019]347   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hm_i         !: mean ice  thickness over all categories
348   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hm_s         !: mean snow thickness over all categories
[7646]349   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   om_i         !: mean ice age over all categories
350   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   tau_icebfr   !: ice friction with bathy (landfast param activated)
[825]351
[9019]352   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:,:) ::   t_s      !: Snow temperatures     [K]
353   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:,:) ::   e_s      !: Snow enthalpy         [J/m2]
354   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:,:) ::   t_i      !: ice temperatures      [K]
355   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:,:) ::   e_i      !: ice enthalpy          [J/m2]
356   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:,:) ::   sz_i     !: ice salinity          [PSU]
[825]357
[9019]358   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   a_ip       !: melt pond fraction per grid cell area
359   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   v_ip       !: melt pond volume per grid cell area [m]
360   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   a_ip_frac  !: melt pond volume per ice area
361   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   h_ip       !: melt pond thickness [m]
[825]362
[9019]363   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   at_ip      !: total melt pond fraction
364   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   vt_ip      !: total melt pond volume per unit area [m]
365
366   !!----------------------------------------------------------------------
[834]367   !! * Old values of global variables
[9019]368   !!----------------------------------------------------------------------
369   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:)   ::   v_s_b, v_i_b, h_s_b, h_i_b    !: snow and ice volumes/thickness
370   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:)   ::   a_i_b, sv_i_b, oa_i_b         !:
371   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:,:) ::   e_s_b                         !: snow heat content
372   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:,:) ::   e_i_b                         !: ice temperatures
373   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)     ::   u_ice_b, v_ice_b              !: ice velocity
374   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)     ::   at_i_b                        !: ice concentration (total)
[5123]375           
[9019]376   !!----------------------------------------------------------------------
[834]377   !! * Ice thickness distribution variables
[9019]378   !!----------------------------------------------------------------------
379   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:) ::   hi_max         !: Boundary of ice thickness categories in thickness space
380   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:) ::   hi_mean        !: Mean ice thickness in catgories
[4147]381   !
[9019]382   !!----------------------------------------------------------------------
[834]383   !! * Ice diagnostics
[9019]384   !!----------------------------------------------------------------------
[5123]385   ! thd refers to changes induced by thermodynamics
386   ! trp   ''         ''     ''       advection (transport of ice)
[7646]387   !
[9019]388   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   diag_trp_vi   !: transport of ice volume
389   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   diag_trp_vs   !: transport of snw volume
390   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   diag_trp_ei   !: transport of ice enthalpy (W/m2)
391   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   diag_trp_es   !: transport of snw enthalpy (W/m2)
392   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   diag_trp_sv   !: transport of salt content
[4688]393   !
[9019]394   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   diag_heat     !: snw/ice heat content variation   [W/m2]
395   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   diag_sice     !: ice salt content variation   []
396   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   diag_vice     !: ice volume variation   [m/s]
397   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   diag_vsnw     !: snw volume variation   [m/s]
398
[4688]399   !
[2715]400   !!----------------------------------------------------------------------
[9019]401   !! * SIMIP extra diagnostics
402   !!----------------------------------------------------------------------
403   ! Extra sea ice diagnostics to address the data request
404   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   t_si          !: Temperature at Snow-ice interface (K)
405   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   tm_si         !: mean temperature at the snow-ice interface (K)
406   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   diag_fc_bo    !: Bottom conduction flux (W/m2)
407   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   diag_fc_su    !: Surface conduction flux (W/m2)
408
409   !
410   !!----------------------------------------------------------------------
411   !! NEMO/ICE 4.0 , NEMO Consortium (2017)
[2715]412   !! $Id$
413   !! Software governed by the CeCILL licence     (NEMOGCM/NEMO_CeCILL.txt)
414   !!----------------------------------------------------------------------
415CONTAINS
416
417   FUNCTION ice_alloc()
418      !!-----------------------------------------------------------------
[7813]419      !!               *** Routine ice_alloc ***
[2715]420      !!-----------------------------------------------------------------
421      INTEGER :: ice_alloc
422      !
[9019]423      INTEGER :: ierr(18), ii
[2715]424      !!-----------------------------------------------------------------
425
426      ierr(:) = 0
427
428      ! What could be one huge allocate statement is broken-up to try to
429      ! stay within Fortran's max-line length limit.
430      ii = 1
[9019]431      ALLOCATE( u_oce   (jpi,jpj) , v_oce    (jpi,jpj) , ht_i_new (jpi,jpj) ,                        &
[7646]432         &      strength(jpi,jpj) , stress1_i(jpi,jpj) , stress2_i(jpi,jpj) , stress12_i(jpi,jpj) ,  &
433         &      delta_i (jpi,jpj) , divu_i   (jpi,jpj) , shear_i  (jpi,jpj) , STAT=ierr(ii) )
[2715]434
435      ii = ii + 1
[9019]436      ALLOCATE( t_bo   (jpi,jpj) , wfx_snw_sni(jpi,jpj) ,                                                &
437         &      wfx_snw(jpi,jpj) , wfx_snw_dyn(jpi,jpj) , wfx_snw_sum(jpi,jpj) , wfx_snw_sub(jpi,jpj) ,  &
438         &      wfx_ice(jpi,jpj) , wfx_sub    (jpi,jpj) , wfx_ice_sub(jpi,jpj) , wfx_lam    (jpi,jpj) ,  &
439         &      wfx_pnd(jpi,jpj) ,                                                              &
[4688]440         &      wfx_bog(jpi,jpj) , wfx_dyn(jpi,jpj) , wfx_bom(jpi,jpj) , wfx_sum(jpi,jpj) ,     &
[5123]441         &      wfx_res(jpi,jpj) , wfx_sni(jpi,jpj) , wfx_opw(jpi,jpj) , wfx_spr(jpi,jpj) ,     &
[9019]442         &      afx_tot(jpi,jpj) , rn_amax_2d(jpi,jpj),                                         &
[7646]443         &      fhtur  (jpi,jpj) , qlead  (jpi,jpj) ,                                           &
444         &      sfx_res(jpi,jpj) , sfx_bri(jpi,jpj) , sfx_dyn(jpi,jpj) , sfx_sub(jpi,jpj) , sfx_lam(jpi,jpj) ,  &
445         &      sfx_bog(jpi,jpj) , sfx_bom(jpi,jpj) , sfx_sum(jpi,jpj) , sfx_sni(jpi,jpj) , sfx_opw(jpi,jpj) ,  &
[9019]446         &      hfx_res(jpi,jpj) , hfx_snw(jpi,jpj) , hfx_sub(jpi,jpj) ,     & 
[7646]447         &      hfx_in (jpi,jpj) , hfx_out(jpi,jpj) , fhld   (jpi,jpj) ,                        &
448         &      hfx_sum(jpi,jpj) , hfx_bom(jpi,jpj) , hfx_bog(jpi,jpj) , hfx_dif(jpi,jpj) ,     &
449         &      hfx_opw(jpi,jpj) , hfx_thd(jpi,jpj) , hfx_dyn(jpi,jpj) , hfx_spr(jpi,jpj) ,     &
450         &      hfx_err_dif(jpi,jpj) , hfx_err_rem(jpi,jpj) , wfx_err_sub(jpi,jpj)        ,  STAT=ierr(ii) )
[2715]451
452      ! * Ice global state variables
453      ii = ii + 1
[9019]454      ALLOCATE( ftr_ice(jpi,jpj,jpl) , cnd_ice(jpi,jpj,jpl) , t1_ice(jpi,jpj,jpl) , &
455         &      h_i (jpi,jpj,jpl) , a_i (jpi,jpj,jpl) , v_i (jpi,jpj,jpl) ,     &
456         &      v_s (jpi,jpj,jpl) , h_s (jpi,jpj,jpl) , t_su(jpi,jpj,jpl) ,     &
457         &      s_i (jpi,jpj,jpl) , sv_i(jpi,jpj,jpl) , o_i (jpi,jpj,jpl) ,     &
458         &      oa_i(jpi,jpj,jpl) , bv_i(jpi,jpj,jpl) ,  STAT=ierr(ii) )
[2715]459      ii = ii + 1
[9019]460      ALLOCATE( u_ice(jpi,jpj) , v_ice(jpi,jpj) ,                                      &
461         &      vt_i (jpi,jpj) , vt_s (jpi,jpj) , at_i(jpi,jpj) , ato_i(jpi,jpj) ,     &
[9433]462         &      et_i (jpi,jpj) , et_s (jpi,jpj) , tm_i(jpi,jpj) , tm_s (jpi,jpj) , bvm_i(jpi,jpj) ,  &
[9019]463         &      sm_i (jpi,jpj) , tm_su(jpi,jpj) , hm_i(jpi,jpj) , hm_s (jpi,jpj) ,     &
464         &      om_i (jpi,jpj) , tau_icebfr(jpi,jpj)                             , STAT=ierr(ii) )
[2715]465      ii = ii + 1
[5123]466      ALLOCATE( t_s(jpi,jpj,nlay_s,jpl) , e_s(jpi,jpj,nlay_s,jpl) , STAT=ierr(ii) )
[2715]467      ii = ii + 1
[9019]468      ALLOCATE( t_i(jpi,jpj,nlay_i,jpl) , e_i(jpi,jpj,nlay_i,jpl) , sz_i(jpi,jpj,nlay_i,jpl) , STAT=ierr(ii) )
[2715]469
470      ii = ii + 1
[9019]471      ALLOCATE( a_ip(jpi,jpj,jpl) , v_ip(jpi,jpj,jpl) , a_ip_frac(jpi,jpj,jpl) , h_ip(jpi,jpj,jpl) , STAT = ierr(ii) )
[2715]472      ii = ii + 1
[9019]473      ALLOCATE( at_ip(jpi,jpj) , vt_ip(jpi,jpj) , STAT = ierr(ii) )
[2715]474
475      ! * Old values of global variables
476      ii = ii + 1
[9019]477      ALLOCATE( v_s_b  (jpi,jpj,jpl) , v_i_b (jpi,jpj,jpl) , h_s_b(jpi,jpj,jpl)        , h_i_b(jpi,jpj,jpl)        ,   &
478         &      a_i_b  (jpi,jpj,jpl) , sv_i_b(jpi,jpj,jpl) , e_i_b(jpi,jpj,nlay_i,jpl) , e_s_b(jpi,jpj,nlay_s,jpl) ,   &
479         &      oa_i_b (jpi,jpj,jpl)                                                   , STAT=ierr(ii) )
[7646]480      ii = ii + 1
481      ALLOCATE( u_ice_b(jpi,jpj) , v_ice_b(jpi,jpj) , at_i_b(jpi,jpj) , STAT=ierr(ii) )
[2715]482     
483      ! * Ice thickness distribution variables
484      ii = ii + 1
[4869]485      ALLOCATE( hi_max(0:jpl), hi_mean(jpl),  STAT=ierr(ii) )
[2715]486
487      ! * Ice diagnostics
488      ii = ii + 1
[7646]489      ALLOCATE( diag_trp_vi(jpi,jpj) , diag_trp_vs (jpi,jpj) , diag_trp_ei(jpi,jpj),   & 
[9019]490         &      diag_trp_es(jpi,jpj) , diag_trp_sv (jpi,jpj) , diag_heat  (jpi,jpj),   &
491         &      diag_sice  (jpi,jpj) , diag_vice   (jpi,jpj) , diag_vsnw  (jpi,jpj), STAT=ierr(ii) )
[2715]492
[9019]493      ! * SIMIP diagnostics
494      ii = ii + 1
495      ALLOCATE( t_si (jpi,jpj,jpl) , tm_si(jpi,jpj) , diag_fc_bo(jpi,jpj) , diag_fc_su(jpi,jpj) , STAT = ierr(ii) )
496
[2715]497      ice_alloc = MAXVAL( ierr(:) )
[7646]498      IF( ice_alloc /= 0 )   CALL ctl_warn('ice_alloc: failed to allocate arrays.')
[2715]499      !
500   END FUNCTION ice_alloc
501
[825]502#else
503   !!----------------------------------------------------------------------
[9019]504   !!   Default option         Empty module           NO ESIM sea-ice model
[825]505   !!----------------------------------------------------------------------
506#endif
507
508   !!======================================================================
509END MODULE ice
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.