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Tilde coordinate update: first draft

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1MODULE limsbc_2
2   !!======================================================================
3   !!                       ***  MODULE limsbc_2   ***
4   !! LIM-2 :   updates the fluxes at the ocean surface with ice-ocean fluxes
5   !!======================================================================
6   !! History :  LIM  ! 2000-01 (H. Goosse) Original code
7   !!            1.0  ! 2002-07 (C. Ethe, G. Madec) re-writing F90
8   !!            3.0  ! 2006-07 (G. Madec) surface module
9   !!            3.3  ! 2009-05 (G. Garric, C. Bricaud) addition of the lim2_evp case
10   !!             -   ! 2010-11 (G. Madec) ice-ocean stress computed at each ocean time-step
11   !!           3.3.1 ! 2011-01 (A. R. Porter, STFC Daresbury) dynamical allocation
12   !!            3.5  ! 2012-11 ((G. Madec, Y. Aksenov, A. Coward) salt and heat fluxes associated with e-p
13   !!----------------------------------------------------------------------
14#if defined key_lim2
15   !!----------------------------------------------------------------------
16   !!   'key_lim2'                                    LIM 2.0 sea-ice model
17   !!----------------------------------------------------------------------
18   !!   lim_sbc_alloc_2 : allocate the limsbc arrays
19   !!   lim_sbc_init    : initialisation
20   !!   lim_sbc_flx_2   : update mass, heat and salt fluxes at the ocean surface
21   !!   lim_sbc_tau_2   : update i- and j-stresses, and its modulus at the ocean surface
22   !!----------------------------------------------------------------------
23   USE par_oce          ! ocean parameters
24   USE phycst           ! physical constants
25   USE dom_oce          ! ocean domain
26   USE domvvl           ! ocean vertical scale factors
27   USE dom_ice_2        ! LIM-2: ice domain
28   USE ice_2            ! LIM-2: ice variables
29   USE sbc_ice          ! surface boundary condition: ice
30   USE sbc_oce          ! surface boundary condition: ocean
31   USE sbccpl
32   USE oce       , ONLY : sshn, sshb, snwice_mass, snwice_mass_b, snwice_fmass 
33   USE albedo           ! albedo parameters
34   USE lbclnk           ! ocean lateral boundary condition - MPP exchanges
35   USE lib_mpp          ! MPP library
36   USE wrk_nemo         ! work arrays
37   USE in_out_manager   ! I/O manager
38   USE iom              ! I/O library
39   USE prtctl           ! Print control
40   USE lib_fortran      ! Fortran utilities (allows no signed zero when 'key_nosignedzero' defined) 
41
42   IMPLICIT NONE
43   PRIVATE
44
45   PUBLIC   lim_sbc_init_2     ! called by ice_init_2
46   PUBLIC   lim_sbc_flx_2      ! called by sbc_ice_lim_2
47   PUBLIC   lim_sbc_tau_2      ! called by sbc_ice_lim_2
48
49   REAL(wp)  ::   r1_rdtice            ! = 1. / rdt_ice
50   REAL(wp)  ::   epsi16 = 1.e-16_wp   ! constant values
51   REAL(wp)  ::   rzero  = 0._wp       !     -      -
52   REAL(wp)  ::   rone   = 1._wp       !     -      -
53   !
54   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   soce_0, sice_0   ! constant SSS and ice salinity used in levitating sea-ice case
55   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   utau_oce, vtau_oce   ! air-ocean surface i- & j-stress              [N/m2]
56   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   tmod_io              ! modulus of the ice-ocean relative velocity   [m/s]
57
58   !! * Substitutions
59#  include "vectopt_loop_substitute.h90"
60#  include "domzgr_substitute.h90"
61   !!----------------------------------------------------------------------
62   !! NEMO/LIM2 4.0 , UCL - NEMO Consortium (2011)
63   !! $Id$
64   !! Software governed by the CeCILL licence     (NEMOGCM/NEMO_CeCILL.txt)
65   !!----------------------------------------------------------------------
66CONTAINS
67
68   INTEGER FUNCTION lim_sbc_alloc_2()
69      !!-------------------------------------------------------------------
70      !!             ***  ROUTINE lim_sbc_alloc_2 ***
71      !!-------------------------------------------------------------------
72      ALLOCATE( soce_0(jpi,jpj) , utau_oce(jpi,jpj) ,                       &
73         &      sice_0(jpi,jpj) , vtau_oce(jpi,jpj) , tmod_io(jpi,jpj), STAT=lim_sbc_alloc_2)
74         !
75      IF( lk_mpp               )   CALL mpp_sum( lim_sbc_alloc_2 )
76      IF( lim_sbc_alloc_2 /= 0 )   CALL ctl_warn('lim_sbc_alloc_2: failed to allocate arrays.')
77      !
78   END FUNCTION lim_sbc_alloc_2
79
80
81   SUBROUTINE lim_sbc_flx_2( kt )
82      !!-------------------------------------------------------------------
83      !!                ***  ROUTINE lim_sbc_2 ***
84      !! 
85      !! ** Purpose :   Update surface ocean boundary condition over areas
86      !!              that are at least partially covered by sea-ice
87      !!         
88      !! ** Action  : - comput. of the momentum, heat and freshwater/salt
89      !!                fluxes at the ice-ocean interface.
90      !!              - Update the fluxes provided to the ocean
91      !!     
92      !! ** Outputs : - qsr     : sea heat flux    : solar
93      !!              - qns     : sea heat flux    : non solar (including heat content of the mass flux)
94      !!              - emp     : freshwater budget: mass flux
95      !!              - sfx     : freshwater budget: salt flux due to Freezing/Melting
96      !!              - fr_i    : ice fraction
97      !!              - tn_ice  : sea-ice surface temperature
98      !!              - alb_ice : sea-ice albedo (ln_cpl=T)
99      !!
100      !! References : Goosse, H. et al. 1996, Bul. Soc. Roy. Sc. Liege, 65, 87-90.
101      !!              Tartinville et al. 2001 Ocean Modelling, 3, 95-108.
102      !!---------------------------------------------------------------------
103      INTEGER, INTENT(in) ::   kt    ! number of iteration
104      !!
105      INTEGER  ::   ji, jj   ! dummy loop indices
106      INTEGER  ::   ii0, ii1, ij0, ij1         ! local integers
107      INTEGER  ::   ifvt, i1mfr, idfr, iflt    !   -       -
108      INTEGER  ::   ial, iadv, ifral, ifrdv    !   -       -
109      REAL(wp) ::   zqsr,     zqns,   zfmm     ! local scalars
110      REAL(wp) ::   zinda,    zfsalt, zemp     !   -      -
111      REAL(wp) ::   zemp_snw, zqhc,   zcd      !   -      -
112      REAL(wp) ::   zswitch                    !   -      -
113      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:)   ::   zqnsoce       ! 2D workspace
114      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:,:) ::   zalb, zalbp   ! 2D/3D workspace
115      !!---------------------------------------------------------------------
116     
117      CALL wrk_alloc( jpi, jpj, zqnsoce )
118      CALL wrk_alloc( jpi, jpj, 1, zalb, zalbp )
119
120      SELECT CASE( nn_ice_embd )                 ! levitating or embedded sea-ice option
121        CASE( 0    )   ;   zswitch = 1           ! (0) standard levitating sea-ice : salt exchange only
122        CASE( 1, 2 )   ;   zswitch = 0           ! (1) levitating sea-ice: salt and volume exchange but no pressure effect
123                                                 ! (2) embedded sea-ice : salt and volume fluxes and pressure
124      END SELECT                                 !   
125
126      !------------------------------------------!
127      !      heat flux at the ocean surface      !
128      !------------------------------------------!
129
130      zqnsoce(:,:) = qns(:,:)
131      DO jj = 1, jpj
132         DO ji = 1, jpi
133            zinda   = 1.0   - MAX( rzero , SIGN( rone, - ( 1.0 - pfrld(ji,jj) )   ) )
134            ifvt    = zinda * MAX( rzero , SIGN( rone,  - phicif(ji,jj)           ) )
135            i1mfr   = 1.0   - MAX( rzero , SIGN( rone, - ( 1.0 - frld(ji,jj) )    ) )
136            idfr    = 1.0   - MAX( rzero , SIGN( rone, frld(ji,jj) - pfrld(ji,jj) ) )
137            iflt    = zinda  * (1 - i1mfr) * (1 - ifvt )
138            ial     = ifvt   * i1mfr + ( 1 - ifvt ) * idfr
139            iadv    = ( 1  - i1mfr ) * zinda
140            ifral   = ( 1  - i1mfr * ( 1 - ial ) )   
141            ifrdv   = ( 1  - ifral * ( 1 - ial ) ) * iadv 
142
143!!$            attempt to explain the tricky flags set above....
144!!$            zinda   = 1.0 - AINT( pfrld(ji,jj) )                   ! = 0. if ice-free ocean else 1. (after ice adv, but before ice thermo)
145!!$            i1mfr   = 1.0 - AINT(  frld(ji,jj) )                   ! = 0. if ice-free ocean else 1. (after ice thermo)
146!!$
147!!$            IF( phicif(ji,jj) <= 0. ) THEN   ;   ifvt = zinda      ! = zinda if previous thermodynamic step overmelted the ice???
148!!$            ELSE                             ;   ifvt = 0.         !
149!!$            ENDIF
150!!$
151!!$            IF( frld(ji,jj) >= pfrld(ji,jj) ) THEN   ;   idfr = 0.  !   = 0. if lead fraction increases due to ice thermodynamics
152!!$            ELSE                                     ;   idfr = 1.   
153!!$            ENDIF
154!!$
155!!$            iflt    = zinda  * (1 - i1mfr) * (1 - ifvt )    !   = 1. if ice (not only snow) at previous time and ice-free ocean currently
156!!$
157!!$            ial     = ifvt   * i1mfr    +    ( 1 - ifvt ) * idfr
158!!$                    = i1mfr if ifvt = 1 i.e.
159!!$                    = idfr  if ifvt = 0
160!!$!                 snow no ice   ice         ice or nothing  lead fraction increases
161!!$!                 at previous   now           at previous
162!!$!                -> ice area increases  ???         -> ice area decreases ???
163!!$
164!!$            iadv    = ( 1  - i1mfr ) * zinda
165!!$!                     pure ocean      ice at
166!!$!                     at current      previous
167!!$!                        -> = 1. if ice disapear between previous and current
168!!$
169!!$            ifral   = ( 1  - i1mfr * ( 1 - ial ) ) 
170!!$!                            ice at     ???
171!!$!                            current         
172!!$!                         -> ???
173!!$
174!!$            ifrdv   = ( 1  - ifral * ( 1 - ial ) ) * iadv
175!!$!                                                    ice disapear
176!!$
177!!$
178
179            !   computation the solar flux at ocean surface
180            IF( ln_cpl ) THEN
181               zqsr = qsr_tot(ji,jj) + ( fstric(ji,jj) - qsr_ice(ji,jj,1) ) * ( 1.0 - pfrld(ji,jj) )
182            ELSE
183               zqsr = pfrld(ji,jj) * qsr(ji,jj)  + ( 1.  - pfrld(ji,jj) ) * fstric(ji,jj)
184            ENDIF
185            !  computation the non solar heat flux at ocean surface
186            zqns    =  - ( 1. - thcm(ji,jj) ) * zqsr                                              &   ! part of the solar energy used in leads
187               &       + iflt    * ( fscmbq(ji,jj) + ffltbif(ji,jj) )                             &
188               &       + ifral   * ( ial * qcmif(ji,jj) + (1 - ial) * qldif(ji,jj) ) * r1_rdtice  &
189               &       + ifrdv   * (       qfvbq(ji,jj) +             qdtcn(ji,jj) ) * r1_rdtice 
190
191            fsbbq(ji,jj) = ( 1.0 - ( ifvt + iflt ) ) * fscmbq(ji,jj)     ! store residual heat flux (to put into the ocean at the next time-step)
192            zqhc = ( rdq_snw(ji,jj)                                     &
193                 & + rdq_ice(ji,jj) * ( 1.- zswitch) ) * r1_rdtice       ! heat flux due to snow ( & ice heat content,
194            !                                                            !           if ice/ocean mass exchange active)
195            qsr  (ji,jj) = zqsr                                          ! solar heat flux
196            qns  (ji,jj) = zqns - fdtcn(ji,jj) + zqhc                    ! non solar heat flux
197            !
198            !                          !------------------------------------------!
199            !                          !  mass and salt flux at the ocean surface !
200            !                          !------------------------------------------!
201            !
202            ! mass flux at the ocean-atmosphere interface (open ocean fraction = leads area)
203            !                                                  ! coupled mode:
204            IF( ln_cpl ) THEN
205               zemp = + emp_tot(ji,jj)                            &     ! net mass flux over the grid cell (ice+ocean area)
206                  &   - emp_ice(ji,jj) * ( 1. - pfrld(ji,jj) )          ! minus the mass flux intercepted by sea-ice
207            ELSE
208               !                                                  ! forced  mode:
209               zemp = + emp(ji,jj)     *         frld(ji,jj)      &     ! mass flux over open ocean fraction
210                  &   - tprecip(ji,jj) * ( 1. -  frld(ji,jj) )    &     ! liquid precip. over ice reaches directly the ocean
211                  &   + sprecip(ji,jj) * ( 1. - pfrld(ji,jj) )          ! snow is intercepted by sea-ice (previous frld)
212            ENDIF
213            !
214            ! mass flux at the ocean/ice interface (sea ice fraction)
215            zemp_snw = rdm_snw(ji,jj) * r1_rdtice                    ! snow melting = pure water that enters the ocean
216            zfmm     = rdm_ice(ji,jj) * r1_rdtice                    ! Freezing minus Melting (F-M)
217
218            fmmflx(ji,jj) = zfmm                                     ! F/M mass flux save at least for biogeochemical model
219
220            ! salt flux at the ice/ocean interface (sea ice fraction) [PSU*kg/m2/s]
221            zfsalt = - sice_0(ji,jj) * zfmm                          ! F-M salt exchange
222            zcd    =   soce_0(ji,jj) * zfmm                          ! concentration/dilution term due to F-M
223            !
224            ! salt flux only       : add concentration dilution term in salt flux  and no  F-M term in volume flux
225            ! salt and mass fluxes : non concentration dilution term in salt flux  and add F-M term in volume flux
226            sfx (ji,jj) = zfsalt +                  zswitch  * zcd   ! salt flux (+ C/D if no ice/ocean mass exchange)
227            emp (ji,jj) = zemp   + zemp_snw + ( 1.- zswitch) * zfmm  ! mass flux (+ F/M mass flux if ice/ocean mass exchange)
228            !
229         END DO
230      END DO
231      !                                !------------------------------------------!
232      !                                !    mass of snow and ice per unit area    !
233      !                                !------------------------------------------!
234      IF( nn_ice_embd /= 0 ) THEN      ! embedded sea-ice (mass required)
235         snwice_mass_b(:,:) = snwice_mass(:,:)                  ! save mass from the previous ice time step
236         !                                                      ! new mass per unit area
237         snwice_mass  (:,:) = tms(:,:) * ( rhosn * hsnif(:,:) + rhoic * hicif(:,:)  ) * ( 1.0 - frld(:,:) )
238         !                                                      ! time evolution of snow+ice mass
239         snwice_fmass (:,:) = ( snwice_mass(:,:) - snwice_mass_b(:,:) ) / rdt_ice
240      ENDIF
241
242      IF( iom_use('hflx_ice_cea' ) )   CALL iom_put( 'hflx_ice_cea', - fdtcn(:,:) )     
243      IF( iom_use('qns_io_cea'   ) )   CALL iom_put( 'qns_io_cea', qns(:,:) - zqnsoce(:,:) * pfrld(:,:) )     
244      IF( iom_use('qsr_io_cea'   ) )   CALL iom_put( 'qsr_io_cea', fstric(:,:) * (1.e0 - pfrld(:,:)) )
245
246      IF( iom_use('isnwmlt_cea'  ) )   CALL iom_put( 'isnwmlt_cea'  ,                 rdm_snw(:,:) * r1_rdtice )
247      IF( iom_use('fsal_virt_cea') )   CALL iom_put( 'fsal_virt_cea',   soce_0(:,:) * rdm_ice(:,:) * r1_rdtice )
248      IF( iom_use('fsal_real_cea') )   CALL iom_put( 'fsal_real_cea', - sice_0(:,:) * rdm_ice(:,:) * r1_rdtice )
249
250      !-----------------------------------------------!
251      !   Coupling variables                          !
252      !-----------------------------------------------!
253
254      IF( ln_cpl) THEN
255         tn_ice(:,:,1) = sist(:,:)          ! sea-ice surface temperature       
256         ht_i(:,:,1) = hicif(:,:)
257         ht_s(:,:,1) = hsnif(:,:)
258         a_i(:,:,1) = fr_i(:,:)
259         !                                  ! Computation of snow/ice and ocean albedo
260         CALL albedo_ice( tn_ice, ht_i, ht_s, zalbp, zalb )
261         alb_ice(:,:,1) =  0.5 * ( zalbp(:,:,1) + zalb (:,:,1) )   ! Ice albedo (mean clear and overcast skys)
262         IF( iom_use('icealb_cea' ) )   CALL iom_put( 'icealb_cea', alb_ice(:,:,1) * fr_i(:,:) )  ! ice albedo
263      ENDIF
264
265      IF(ln_ctl) THEN            ! control print
266         CALL prt_ctl(tab2d_1=qsr   , clinfo1=' lim_sbc: qsr    : ', tab2d_2=qns   , clinfo2=' qns     : ')
267         CALL prt_ctl(tab2d_1=emp   , clinfo1=' lim_sbc: emp    : ', tab2d_2=sfx   , clinfo2=' sfx     : ')
268         CALL prt_ctl(tab2d_1=fr_i  , clinfo1=' lim_sbc: fr_i   : ', tab2d_2=tn_ice(:,:,1), clinfo2=' tn_ice  : ')
269      ENDIF 
270      !
271      CALL wrk_dealloc( jpi, jpj, zqnsoce )
272      CALL wrk_dealloc( jpi, jpj, 1, zalb, zalbp )
273      !
274   END SUBROUTINE lim_sbc_flx_2
275
276
277   SUBROUTINE lim_sbc_tau_2( kt , pu_oce, pv_oce )
278      !!-------------------------------------------------------------------
279      !!                ***  ROUTINE lim_sbc_tau_2 ***
280      !! 
281      !! ** Purpose : Update the ocean surface stresses due to the ice
282      !!         
283      !! ** Action  : * at each ice time step (every nn_fsbc time step):
284      !!                - compute the modulus of ice-ocean relative velocity
285      !!                  at T-point (C-grid) or I-point (B-grid)
286      !!                      tmod_io = rhoco * | U_ice-U_oce |
287      !!                - update the modulus of stress at ocean surface
288      !!                      taum = frld * taum + (1-frld) * tmod_io * | U_ice-U_oce |
289      !!              * at each ocean time step (each kt):
290      !!                  compute linearized ice-ocean stresses as
291      !!                      Utau = tmod_io * | U_ice - pU_oce |
292      !!                using instantaneous current ocean velocity (usually before)
293      !!
294      !!    NB: - the averaging operator used depends on the ice dynamics grid (cp_ice_msh='I' or 'C')
295      !!        - ice-ocean rotation angle only allowed in cp_ice_msh='I' case
296      !!        - here we make an approximation: taum is only computed every ice time step
297      !!          This avoids mutiple average to pass from T -> U,V grids and next from U,V grids
298      !!          to T grid. taum is used in TKE and GLS, which should not be too sensitive to this approximation...
299      !!
300      !! ** Outputs : - utau, vtau : surface ocean i- and j-stress (u- & v-pts) updated with ice-ocean fluxes
301      !!              - taum       : modulus of the surface ocean stress (T-point) updated with ice-ocean fluxes
302      !!---------------------------------------------------------------------
303      INTEGER ,                     INTENT(in) ::   kt               ! ocean time-step index
304      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj), INTENT(in) ::   pu_oce, pv_oce   ! surface ocean currents
305      !!
306      INTEGER  ::   ji, jj   ! dummy loop indices
307      REAL(wp) ::   zfrldu, zat_u, zu_i, zutau_ice, zu_t, zmodt   ! local scalar
308      REAL(wp) ::   zfrldv, zat_v, zv_i, zvtau_ice, zv_t, zmodi   !   -      -
309      REAL(wp) ::   zsang, zumt                                   !    -         -
310      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:) ::   ztio_u, ztio_v   ! ocean stress below sea-ice
311      !!---------------------------------------------------------------------
312      !
313      CALL wrk_alloc( jpi, jpj, ztio_u, ztio_v )
314      !
315      SELECT CASE( cp_ice_msh )     
316      !                             !-----------------------!
317      CASE( 'I' )                   !  B-grid ice dynamics  !   I-point (i.e. F-point with sea-ice indexation)
318         !                          !--=--------------------!
319         !
320         IF( MOD( kt-1, nn_fsbc ) == 0 ) THEN     !==  Ice time-step only  ==! (i.e. surface module time-step)
321!CDIR NOVERRCHK
322            DO jj = 1, jpj                               !* modulus of ice-ocean relative velocity at I-point
323!CDIR NOVERRCHK
324               DO ji = 1, jpi
325                  zu_i  = u_ice(ji,jj) - u_oce(ji,jj)                   ! ice-ocean relative velocity at I-point
326                  zv_i  = v_ice(ji,jj) - v_oce(ji,jj)
327                  tmod_io(ji,jj) = SQRT( zu_i * zu_i + zv_i * zv_i )    ! modulus of this velocity (at I-point)
328               END DO
329            END DO
330!CDIR NOVERRCHK
331            DO jj = 1, jpjm1                             !* update the modulus of stress at ocean surface (T-point)
332!CDIR NOVERRCHK
333               DO ji = 1, jpim1   ! NO vector opt.
334                  !                                               ! modulus of U_ice-U_oce at T-point
335                  zumt  = 0.25_wp * (  tmod_io(ji+1,jj) + tmod_io(ji  ,jj  )    &   
336                     &               + tmod_io(ji,jj+1) + tmod_io(ji+1,jj+1)  )
337                  !                                               ! update the modulus of stress at ocean surface
338                  taum(ji,jj) = frld(ji,jj) * taum(ji,jj) + ( 1._wp - frld(ji,jj) ) * rhoco * zumt * zumt
339               END DO
340            END DO
341            CALL lbc_lnk( taum, 'T', 1. )
342            !
343            utau_oce(:,:) = utau(:,:)                    !* save the air-ocean stresses at ice time-step
344            vtau_oce(:,:) = vtau(:,:)
345            !
346         ENDIF
347         !
348         !                                        !==  at each ocean time-step  ==!
349         !
350         !                                               !* ice/ocean stress WITH a ice-ocean rotation angle at I-point
351         DO jj = 2, jpj
352            zsang  = SIGN( 1._wp, gphif(1,jj) ) * sangvg          ! change the cosine angle sign in the SH
353            DO ji = 2, jpi    ! NO vect. opt. possible
354               ! ... ice-ocean relative velocity at I-point using instantaneous surface ocean current at u- & v-pts
355               zu_i = u_ice(ji,jj) - 0.5_wp * ( pu_oce(ji-1,jj  ) + pu_oce(ji-1,jj-1) ) * tmu(ji,jj)
356               zv_i = v_ice(ji,jj) - 0.5_wp * ( pv_oce(ji  ,jj-1) + pv_oce(ji-1,jj-1) ) * tmu(ji,jj)
357               ! ... components of stress with a ice-ocean rotation angle
358               zmodi = rhoco * tmod_io(ji,jj)                     
359               ztio_u(ji,jj) = zmodi * ( cangvg * zu_i - zsang * zv_i )
360               ztio_v(ji,jj) = zmodi * ( cangvg * zv_i + zsang * zu_i )
361            END DO
362         END DO
363         !                                               !* surface ocean stresses at u- and v-points
364         DO jj = 2, jpjm1
365            DO ji = 2, jpim1   ! NO vector opt.
366               !                                   ! ice-ocean stress at U and V-points  (from I-point values)
367               zutau_ice  = 0.5_wp * ( ztio_u(ji+1,jj) + ztio_u(ji+1,jj+1) )
368               zvtau_ice  = 0.5_wp * ( ztio_v(ji,jj+1) + ztio_v(ji+1,jj+1) )
369               !                                   ! open-ocean (lead) fraction at U- & V-points (from T-point values)
370               zfrldu = 0.5_wp * ( frld(ji,jj) + frld(ji+1,jj) )
371               zfrldv = 0.5_wp * ( frld(ji,jj) + frld(ji,jj+1) )
372               !                                   ! update the surface ocean stress (ice-cover wheighted)
373               utau(ji,jj) = zfrldu * utau_oce(ji,jj) + ( 1._wp - zfrldu ) * zutau_ice
374               vtau(ji,jj) = zfrldv * vtau_oce(ji,jj) + ( 1._wp - zfrldv ) * zvtau_ice
375            END DO
376         END DO
377         CALL lbc_lnk( utau, 'U', -1. )   ;   CALL lbc_lnk( vtau, 'V', -1. )     ! lateral boundary condition
378         !
379         !
380         !                          !-----------------------!
381      CASE( 'C' )                   !  C-grid ice dynamics  !   U & V-points (same as in the ocean)
382         !                          !--=--------------------!
383         !
384         IF( MOD( kt-1, nn_fsbc ) == 0 ) THEN     !==  Ice time-step only  ==! (i.e. surface module time-step)
385!CDIR NOVERRCHK
386            DO jj = 2, jpjm1                          !* modulus of the ice-ocean velocity at T-point
387!CDIR NOVERRCHK
388               DO ji = fs_2, fs_jpim1
389                  zu_t  = u_ice(ji,jj) + u_ice(ji-1,jj) - u_oce(ji,jj) - u_oce(ji-1,jj)   ! 2*(U_ice-U_oce) at T-point
390                  zv_t  = v_ice(ji,jj) + v_ice(ji,jj-1) - v_oce(ji,jj) - v_oce(ji,jj-1)     
391                  zmodt =  0.25_wp * (  zu_t * zu_t + zv_t * zv_t  )                      ! |U_ice-U_oce|^2
392                  !                                               ! update the modulus of stress at ocean surface
393                  taum   (ji,jj) = frld(ji,jj) * taum(ji,jj) + ( 1._wp - frld(ji,jj) ) * rhoco * zmodt
394                  tmod_io(ji,jj) = SQRT( zmodt ) * rhoco          ! rhoco*|Uice-Uoce|
395               END DO
396            END DO
397            CALL lbc_lnk( taum, 'T', 1. )   ;   CALL lbc_lnk( tmod_io, 'T', 1. )
398            !
399            utau_oce(:,:) = utau(:,:)                 !* save the air-ocean stresses at ice time-step
400            vtau_oce(:,:) = vtau(:,:)
401            !
402         ENDIF
403         !
404         !                                        !==  at each ocean time-step  ==!
405         !
406         DO jj = 2, jpjm1                             !* ice stress over ocean WITHOUT a ice-ocean rotation angle
407            DO ji = fs_2, fs_jpim1
408               !                                            ! ocean area at u- & v-points
409               zfrldu  = 0.5_wp * ( frld(ji,jj) + frld(ji+1,jj) )
410               zfrldv  = 0.5_wp * ( frld(ji,jj) + frld(ji,jj+1) )
411               !                                            ! quadratic drag formulation without rotation
412               !                                            ! using instantaneous surface ocean current
413               zutau_ice = 0.5 * ( tmod_io(ji,jj) + tmod_io(ji+1,jj) ) * ( u_ice(ji,jj) - pu_oce(ji,jj) )
414               zvtau_ice = 0.5 * ( tmod_io(ji,jj) + tmod_io(ji,jj+1) ) * ( v_ice(ji,jj) - pv_oce(ji,jj) )
415               !                                            ! update the surface ocean stress (ice-cover wheighted)
416               utau(ji,jj) = zfrldu * utau_oce(ji,jj) + ( 1._wp - zfrldu ) * zutau_ice
417               vtau(ji,jj) = zfrldv * vtau_oce(ji,jj) + ( 1._wp - zfrldv ) * zvtau_ice
418            END DO
419         END DO
420         CALL lbc_lnk( utau, 'U', -1. )   ;   CALL lbc_lnk( vtau, 'V', -1. )   ! lateral boundary condition
421         !
422      END SELECT
423
424      IF(ln_ctl)   CALL prt_ctl( tab2d_1=utau, clinfo1=' lim_sbc: utau   : ', mask1=umask,   &
425         &                       tab2d_2=vtau, clinfo2=' vtau    : '        , mask2=vmask )
426     
427      CALL wrk_dealloc( jpi, jpj, ztio_u, ztio_v )
428      !
429   END SUBROUTINE lim_sbc_tau_2
430
431
432   SUBROUTINE lim_sbc_init_2
433      !!-------------------------------------------------------------------
434      !!                  ***  ROUTINE lim_sbc_init  ***
435      !!             
436      !! ** Purpose : Preparation of the file ice_evolu for the output of
437      !!      the temporal evolution of key variables
438      !!
439      !! ** input   : Namelist namicedia
440      !!-------------------------------------------------------------------
441      !
442      INTEGER :: jk           ! local integer
443      !
444      IF(lwp) WRITE(numout,*)
445      IF(lwp) WRITE(numout,*) 'lim_sbc_init_2 : LIM-2 sea-ice - surface boundary condition'
446      IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~~~~~   '
447
448      !                                      ! allocate lim_sbc arrays
449      IF( lim_sbc_alloc_2() /= 0 )   CALL ctl_stop( 'STOP', 'lim_sbc_flx_2 : unable to allocate arrays' )
450      !
451      r1_rdtice = 1._wp / rdt_ice
452      !
453      soce_0(:,:) = soce                     ! constant SSS and ice salinity used in levitating sea-ice case
454      sice_0(:,:) = sice
455      !
456      IF( cp_cfg == "orca" ) THEN            ! decrease ocean & ice reference salinities in the Baltic sea
457         WHERE( 14._wp <= glamt(:,:) .AND. glamt(:,:) <= 32._wp .AND.   &
458            &   54._wp <= gphit(:,:) .AND. gphit(:,:) <= 66._wp         ) 
459            soce_0(:,:) = 4._wp
460            sice_0(:,:) = 2._wp
461         END WHERE
462      ENDIF
463      !                                      ! embedded sea ice
464      IF( nn_ice_embd /= 0 ) THEN            ! mass exchanges between ice and ocean (case 1 or 2) set the snow+ice mass
465         snwice_mass  (:,:) = tms(:,:) * ( rhosn * hsnif(:,:) + rhoic * hicif(:,:)  ) * ( 1.0 - frld(:,:) )
466         snwice_mass_b(:,:) = snwice_mass(:,:)
467      ELSE
468         snwice_mass  (:,:) = 0.e0           ! no mass exchanges
469         snwice_mass_b(:,:) = 0.e0           ! no mass exchanges
470         snwice_fmass (:,:) = 0.e0           ! no mass exchanges
471      ENDIF
472      IF( nn_ice_embd == 2 .AND.          &  ! full embedment (case 2) & no restart :
473         &   .NOT.ln_rstart ) THEN           ! deplete the initial ssh below sea-ice area
474         sshn(:,:) = sshn(:,:) - snwice_mass(:,:) * r1_rau0
475         sshb(:,:) = sshb(:,:) - snwice_mass(:,:) * r1_rau0
476         do jk = 1,jpkm1                     ! adjust initial vertical scale factors
477          fse3t_n(:,:,jk) = e3t_0(:,:,jk)*( 1._wp + sshn(:,:)*tmask(:,:,1)/(ht_0(:,:) + 1.0 - tmask(:,:,1)) )
478          fse3t_b(:,:,jk) = e3t_0(:,:,jk)*( 1._wp + sshb(:,:)*tmask(:,:,1)/(ht_0(:,:) + 1.0 - tmask(:,:,1)) )
479         end do
480         fse3t_a(:,:,:) = fse3t_b(:,:,:)
481         ! Reconstruction of all vertical scale factors at now and before time steps
482         ! =============================================================================
483         ! Horizontal scale factor interpolations
484         ! --------------------------------------
485         CALL dom_vvl_interpol( fse3t_b(:,:,:), fse3u_b(:,:,:), 'U' )
486         CALL dom_vvl_interpol( fse3t_b(:,:,:), fse3v_b(:,:,:), 'V' )
487         CALL dom_vvl_interpol( fse3t_n(:,:,:), fse3u_n(:,:,:), 'U' )
488         CALL dom_vvl_interpol( fse3t_n(:,:,:), fse3v_n(:,:,:), 'V' )
489         CALL dom_vvl_interpol( fse3t_n(:,:,:), fse3f_n(:,:,:), 'F' )
490         ! Vertical scale factor interpolations
491         ! ------------------------------------
492         CALL dom_vvl_interpol( fse3t_n(:,:,:), fse3w_n (:,:,:), 'W'  )
493         CALL dom_vvl_interpol( fse3u_n(:,:,:), fse3uw_n(:,:,:), 'UW' )
494         CALL dom_vvl_interpol( fse3v_n(:,:,:), fse3vw_n(:,:,:), 'VW' )
495         CALL dom_vvl_interpol( fse3u_b(:,:,:), fse3uw_b(:,:,:), 'UW' )
496         CALL dom_vvl_interpol( fse3v_b(:,:,:), fse3vw_b(:,:,:), 'VW' )
497         ! t- and w- points depth
498         ! ----------------------
499         fsdept_n(:,:,1) = 0.5_wp * fse3w_n(:,:,1)
500         fsdepw_n(:,:,1) = 0.0_wp
501         fsde3w_n(:,:,1) = fsdept_n(:,:,1) - sshn(:,:)
502         DO jk = 2, jpk
503            fsdept_n(:,:,jk) = fsdept_n(:,:,jk-1) + fse3w_n(:,:,jk)
504            fsdepw_n(:,:,jk) = fsdepw_n(:,:,jk-1) + fse3t_n(:,:,jk-1)
505            fsde3w_n(:,:,jk) = fsdept_n(:,:,jk  ) - sshn   (:,:)
506         END DO
507      ENDIF
508      !
509   END SUBROUTINE lim_sbc_init_2
510
511#else
512   !!----------------------------------------------------------------------
513   !!   Default option         Empty module        NO LIM 2.0 sea-ice model
514   !!----------------------------------------------------------------------
515#endif 
516
517   !!======================================================================
518END MODULE limsbc_2
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.