source: branches/UKMO/dev_merge_2017_CICE_interface/NEMOGCM/NEMO/OPA_SRC/SBC/sbc_ice.F90 @ 9819

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Line 
1MODULE sbc_ice
2   !!======================================================================
3   !!                 ***  MODULE  sbc_ice  ***
4   !! Surface module - LIM-3: parameters & variables defined in memory
5   !!======================================================================
6   !! History :  3.0  ! 2006-08  (G. Madec)  Surface module
7   !!            3.2  ! 2009-06  (S. Masson) merge with ice_oce
8   !!            3.3.1! 2011-01  (A. R. Porter, STFC Daresbury) dynamical allocation
9   !!            3.4  ! 2011-11  (C. Harris) CICE added as an option
10   !!----------------------------------------------------------------------
11#if defined key_lim3 || defined key_cice
12   !!----------------------------------------------------------------------
13   !!   'key_lim3' or 'key_cice' :              LIM-3 or CICE sea-ice model
14   !!----------------------------------------------------------------------
15   USE par_oce          ! ocean parameters
16   USE sbc_oce          ! surface boundary condition: ocean
17# if defined key_lim3
18   USE ice              ! LIM-3 parameters
19# endif
20# if defined key_cice
21   USE ice_domain_size, only: ncat 
22#endif
23   USE lib_mpp          ! MPP library
24   USE in_out_manager   ! I/O manager
25
26   IMPLICIT NONE
27   PRIVATE
28
29   PUBLIC   sbc_ice_alloc   ! called in sbcmod.F90 or sbcice_cice.F90
30
31# if defined  key_lim3
32   LOGICAL         , PUBLIC, PARAMETER ::   lk_lim3    = .TRUE.   !: LIM-3 ice model
33   LOGICAL         , PUBLIC, PARAMETER ::   lk_cice    = .FALSE.  !: no CICE
34   CHARACTER(len=1), PUBLIC, PARAMETER ::   cp_ice_msh = 'C'      !: 'C'-grid ice-velocity
35# endif
36# if defined  key_cice
37   LOGICAL         , PUBLIC, PARAMETER ::   lk_lim3    = .FALSE.  !: no LIM-3
38   LOGICAL         , PUBLIC, PARAMETER ::   lk_cice    = .TRUE.   !: CICE ice model
39   CHARACTER(len=1), PUBLIC            ::   cp_ice_msh = 'F'      !: 'F'-grid ice-velocity
40   
41   ! Parameters imported from LIM to get CICE to work with NEMO4
42   INTEGER , PUBLIC, PARAMETER ::   np_jules_OFF    = 0  !: no Jules coupling (ice thermodynamics forced via qsr and qns)
43   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)
44   INTEGER , PUBLIC, PARAMETER ::   np_jules_ACTIVE = 2  !: active Jules coupling                      (SM0L) (compute qcn and qsr_tr via sbcblk.F90 or sbccpl.F90)
45   INTEGER , PUBLIC, PARAMETER ::   nice_jules = np_jules_ACTIVE   !: Choice of jules coupling
46# endif
47
48   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   qns_ice        !: non solar heat flux over ice                  [W/m2]
49   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   qsr_ice        !: solar heat flux over ice                      [W/m2]
50   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   zevap_ice        !: latent flux over ice                          [W/m2]
51   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   dqla_ice       !: latent sensibility over ice                 [W/m2/K]
52   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   dqns_ice       !: non solar heat flux over ice (LW+SEN+LA)    [W/m2/K]
53   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   t1_ice         !: ice surface temperature                          [K]
54   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   alb_ice        !: ice albedo                                       [-]
55
56   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   qml_ice        !: heat available for snow / ice surface melting     [W/m2]
57   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   qcn_ice        !: heat conduction flux in the layer below surface   [W/m2]
58   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   qsr_ice_tr     !: solar flux transmitted below the ice surface      [W/m2]
59
60   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   utau_ice       !: atmos-ice u-stress. VP: I-pt ; EVP: U,V-pts   [N/m2]
61   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   vtau_ice       !: atmos-ice v-stress. VP: I-pt ; EVP: U,V-pts   [N/m2]
62   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   emp_ice        !: sublimation - precip over sea ice          [kg/m2/s]
63
64#if defined  key_lim3 || defined key_cice
65   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   evap_ice       !: sublimation                              [kg/m2/s]
66   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   devap_ice      !: sublimation sensitivity                [kg/m2/s/K]
67   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   qns_oce        !: non solar heat flux over ocean              [W/m2]
68   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   qsr_oce        !: non solar heat flux over ocean              [W/m2]
69   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   qemp_oce       !: heat flux of precip and evap over ocean     [W/m2]
70   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   qemp_ice       !: heat flux of precip and evap over ice       [W/m2]
71   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   qevap_ice      !: heat flux of evap over ice                  [W/m2]
72   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   qprec_ice      !: enthalpy of precip over ice                 [J/m3]
73   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   emp_oce        !: evap - precip over ocean                 [kg/m2/s]
74   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   wndm_ice       !: wind speed module at T-point                 [m/s]
75   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   sstfrz         !: wind speed module at T-point                 [m/s]
76   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   tsfc_ice       !: sea ice surface skin temperature (on categories)
77#endif
78
79#if defined key_cice
80   !
81   ! for consistency with LIM, these are declared with three dimensions
82   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   qlw_ice            !: incoming long-wave
83   !
84   ! other forcing arrays are two dimensional
85   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   ss_iou             !: x ice-ocean surface stress at NEMO U point
86   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   ss_iov             !: y ice-ocean surface stress at NEMO V point
87   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   qatm_ice           !: specific humidity
88   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   wndi_ice           !: i wind at T point
89   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   wndj_ice           !: j wind at T point
90   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   nfrzmlt            !: NEMO frzmlt
91   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   fr_iu              !: ice fraction at NEMO U point
92   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   fr_iv              !: ice fraction at NEMO V point
93   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   sstfrz             !: sea surface freezing temperature
94   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   tsfc_ice           !: sea-ice surface skin temperature (on categories)
95   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   cnd_ice             !: sea-ice surface layer thermal conductivity (on cats)
96
97   ! variables used in the coupled interface
98   INTEGER , PUBLIC, PARAMETER ::   jpl = ncat
99   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   u_ice, v_ice          ! jpi, jpj
100   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::  a_ip, v_ip ! Meltpond fraction and depth
101   
102   !
103   
104   !
105#if defined key_asminc
106   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   ndaice_da          !: NEMO fresh water flux to ocean due to data assim
107   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   nfresh_da          !: NEMO salt flux to ocean due to data assim
108   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   nfsalt_da          !: NEMO ice concentration change/second from data assim
109#endif
110     
111   
112   ! already defined in ice.F90 for LIM3
113   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::  a_i
114   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::  h_i, h_s
115
116   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   tatm_ice       !: air temperature [K]
117#endif
118
119   REAL(wp), PUBLIC, SAVE ::   cldf_ice = 0.81    !: cloud fraction over sea ice, summer CLIO value   [-]
120
121   !! arrays relating to embedding ice in the ocean
122   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   snwice_mass        !: mass of snow and ice at current  ice time step   [Kg/m2]
123   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   snwice_mass_b      !: mass of snow and ice at previous ice time step   [Kg/m2]
124   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   snwice_fmass       !: time evolution of mass of snow+ice               [Kg/m2/s]
125
126   !!----------------------------------------------------------------------
127   !! NEMO/OPA 4.0 , NEMO Consortium (2011)
128   !! $Id$
129   !! Software governed by the CeCILL licence     (NEMOGCM/NEMO_CeCILL.txt)
130   !!----------------------------------------------------------------------
131CONTAINS
132
133   INTEGER FUNCTION sbc_ice_alloc()
134      !!----------------------------------------------------------------------
135      !!                     ***  FUNCTION sbc_ice_alloc  ***
136      !!----------------------------------------------------------------------
137      INTEGER :: ierr(4)
138      !!----------------------------------------------------------------------
139      ierr(:) = 0
140
141      ALLOCATE( snwice_mass(jpi,jpj) , snwice_mass_b(jpi,jpj), snwice_fmass(jpi,jpj) , STAT=ierr(1) )
142
143#if defined key_lim3
144      ALLOCATE( qns_ice (jpi,jpj,jpl) , qsr_ice  (jpi,jpj,jpl) ,     &
145         &      zevap_ice (jpi,jpj,jpl) , dqla_ice (jpi,jpj,jpl) ,     &
146         &      dqns_ice(jpi,jpj,jpl) , t1_ice   (jpi,jpj,jpl) , alb_ice   (jpi,jpj,jpl) ,   &
147         &      qml_ice (jpi,jpj,jpl) , qcn_ice  (jpi,jpj,jpl) , qsr_ice_tr(jpi,jpj,jpl) ,   &
148         &      utau_ice(jpi,jpj)     , vtau_ice (jpi,jpj)     , wndm_ice  (jpi,jpj)     ,   &
149         &      evap_ice(jpi,jpj,jpl) , devap_ice(jpi,jpj,jpl) , qprec_ice (jpi,jpj)     ,   &
150         &      qemp_ice(jpi,jpj)     , qevap_ice(jpi,jpj,jpl) , qemp_oce  (jpi,jpj)     ,   &
151         &      qns_oce (jpi,jpj)     , qsr_oce  (jpi,jpj)     , emp_oce   (jpi,jpj)     ,   &
152         &      emp_ice (jpi,jpj)     , tsfc_ice (jpi,jpj,jpl) , sstfrz    (jpi,jpj)     , STAT= ierr(2) )
153#endif
154
155#if defined key_cice
156      ALLOCATE( zevap_ice(jpi,jpj,ncat) , qlw_ice(jpi,jpj,1)    , qsr_ice(jpi,jpj,1)    , &
157                wndi_ice(jpi,jpj)     , tatm_ice(jpi,jpj)     , qatm_ice(jpi,jpj)     , &
158                wndj_ice(jpi,jpj)     , nfrzmlt(jpi,jpj)      , ss_iou(jpi,jpj)       , &
159                ss_iov(jpi,jpj)       , fr_iu(jpi,jpj)        , fr_iv(jpi,jpj)        , &
160                a_i(jpi,jpj,ncat)     , qml_ice(jpi,jpj,ncat) , qcn_ice(jpi,jpj,ncat) , &
161#if defined key_asminc
162               ndaice_da(jpi,jpj)    , nfresh_da(jpi,jpj)    , nfsalt_da(jpi,jpj)    , &
163#endif
164               sstfrz(jpi,jpj)       , STAT= ierr(2) )
165      IF( ln_cpl )   ALLOCATE( u_ice(jpi,jpj)        , t1_ice (jpi,jpj,jpl)    , &
166         &                     v_ice(jpi,jpj)        , alb_ice(jpi,jpj,1)      , &
167         &                     emp_ice(jpi,jpj)      , qns_ice(jpi,jpj,1)      , dqns_ice(jpi,jpj,1)   , &
168         &                     a_ip(jpi,jpj,jpl)      , v_ip(jpi,jpj,jpl)     , tsfc_ice(jpi,jpj,jpl) , &
169         &                     cnd_ice(jpi,jpj,jpl) ,    STAT=ierr(3) )
170      IF( ln_cpl )   ALLOCATE( h_i(jpi,jpj,jpl) , h_s(jpi,jpj,jpl) , STAT=ierr(4) )
171#endif
172
173      sbc_ice_alloc = MAXVAL( ierr )
174      IF( lk_mpp            )   CALL mpp_sum ( sbc_ice_alloc )
175      IF( sbc_ice_alloc > 0 )   CALL ctl_warn('sbc_ice_alloc: allocation of arrays failed')
176   END FUNCTION sbc_ice_alloc
177
178#else
179   !!----------------------------------------------------------------------
180   !!   Default option                      NO LIM3 or CICE sea-ice model
181   !!----------------------------------------------------------------------
182   USE lib_mpp          ! MPP library
183   USE in_out_manager   ! I/O manager
184
185   IMPLICIT NONE
186   PRIVATE
187
188   PUBLIC   sbc_ice_alloc   !
189
190   LOGICAL         , PUBLIC, PARAMETER ::   lk_lim3    = .FALSE.  !: no LIM-3 ice model
191   LOGICAL         , PUBLIC, PARAMETER ::   lk_cice    = .FALSE.  !: no CICE  ice model
192   CHARACTER(len=1), PUBLIC, PARAMETER ::   cp_ice_msh = '-'      !: no grid ice-velocity
193   REAL(wp)        , PUBLIC, PARAMETER ::   cldf_ice = 0.81       !: cloud fraction over sea ice, summer CLIO value   [-]
194   INTEGER         , PUBLIC, PARAMETER ::   jpl = 1 
195   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   u_ice, v_ice                        ! jpi, jpj
196   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   t1_ice, alb_ice, qns_ice, dqns_ice  ! (jpi,jpj,jpl)
197   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   a_i
198   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   emp_ice
199   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   qsr_ice
200   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   h_i, h_s
201   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   qml_ice, qcn_ice
202   !
203   !! arrays related to embedding ice in the ocean.
204   !! These arrays need to be declared even if no ice model is required.
205   !! In the no ice model or traditional levitating ice cases they contain only zeros
206   !! ---------------------
207   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   snwice_mass        !: mass of snow and ice at current  ice time step   [Kg/m2]
208   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   snwice_mass_b      !: mass of snow and ice at previous ice time step   [Kg/m2]
209   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   snwice_fmass       !: time evolution of mass of snow+ice               [Kg/m2/s]
210   !!----------------------------------------------------------------------
211CONTAINS
212
213   INTEGER FUNCTION sbc_ice_alloc()
214      !!----------------------------------------------------------------------
215      !!                     ***  FUNCTION sbc_ice_alloc  ***
216      !!----------------------------------------------------------------------
217      INTEGER :: ierr(1)
218      !!----------------------------------------------------------------------
219      ierr(:) = 0
220      ALLOCATE( snwice_mass(jpi,jpj) , snwice_mass_b(jpi,jpj), snwice_fmass(jpi,jpj) , STAT=ierr(1) )
221      sbc_ice_alloc = MAXVAL( ierr )
222      IF( lk_mpp            )   CALL mpp_sum ( sbc_ice_alloc )
223      IF( sbc_ice_alloc > 0 )   CALL ctl_warn('sbc_ice_alloc: allocation of arrays failed')
224   END FUNCTION sbc_ice_alloc
225#endif
226
227   !!======================================================================
228END MODULE sbc_ice
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.