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sbc_ice.F90 in branches/UKMO/dev_merge_2017_CICE_interface_SI3_JGLR/NEMOGCM/NEMO/OPA_SRC/SBC – NEMO

source: branches/UKMO/dev_merge_2017_CICE_interface_SI3_JGLR/NEMOGCM/NEMO/OPA_SRC/SBC/sbc_ice.F90 @ 9970

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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(:,:,:) ::   qla_ice        !:  latent heat flux over ice                  [W/m2/K]
53   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   dqns_ice       !: non solar heat flux over ice (LW+SEN+LA)    [W/m2/K]
54#if ! defined  key_lim3
55   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   t1_ice         !: ice surface temperature                          [K]
56# endif
57   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   alb_ice        !: ice albedo                                       [-]
58
59   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   qml_ice        !: heat available for snow / ice surface melting     [W/m2]
60   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   qcn_ice        !: heat conduction flux in the layer below surface   [W/m2]
61   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   qsr_ice_tr     !: solar flux transmitted below the ice surface      [W/m2]
62
63   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   utau_ice       !: atmos-ice u-stress. VP: I-pt ; EVP: U,V-pts   [N/m2]
64   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   vtau_ice       !: atmos-ice v-stress. VP: I-pt ; EVP: U,V-pts   [N/m2]
65   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   emp_ice        !: sublimation - precip over sea ice          [kg/m2/s]
66
67#if defined  key_lim3 || defined key_cice
68   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   evap_ice       !: sublimation                              [kg/m2/s]
69   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   devap_ice      !: sublimation sensitivity                [kg/m2/s/K]
70   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   qns_oce        !: non solar heat flux over ocean              [W/m2]
71   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   qsr_oce        !: non solar heat flux over ocean              [W/m2]
72   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   qemp_oce       !: heat flux of precip and evap over ocean     [W/m2]
73   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   qemp_ice       !: heat flux of precip and evap over ice       [W/m2]
74   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   qevap_ice      !: heat flux of evap over ice                  [W/m2]
75   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   qprec_ice      !: enthalpy of precip over ice                 [J/m3]
76   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   emp_oce        !: evap - precip over ocean                 [kg/m2/s]
77   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   wndm_ice       !: wind speed module at T-point                 [m/s]
78   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   sstfrz         !: wind speed module at T-point                 [m/s]
79   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   tsfc_ice       !: sea ice surface skin temperature (on categories)
80#endif
81
82#if defined key_cice
83   !
84   ! for consistency with LIM, these are declared with three dimensions
85   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   qlw_ice            !: incoming long-wave
86   !
87   ! other forcing arrays are two dimensional
88   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   ss_iou             !: x ice-ocean surface stress at NEMO U point
89   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   ss_iov             !: y ice-ocean surface stress at NEMO V point
90   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   qatm_ice           !: specific humidity
91   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   wndi_ice           !: i wind at T point
92   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   wndj_ice           !: j wind at T point
93   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   nfrzmlt            !: NEMO frzmlt
94   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   fr_iu              !: ice fraction at NEMO U point
95   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   fr_iv              !: ice fraction at NEMO V point
96   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   sstfrz             !: sea surface freezing temperature
97   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   tsfc_ice           !: sea-ice surface skin temperature (on categories)
98   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   cnd_ice             !: sea-ice surface layer thermal conductivity (on cats)
99
100   ! variables used in the coupled interface
101   INTEGER , PUBLIC, PARAMETER ::   jpl = ncat
102   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   u_ice, v_ice          ! jpi, jpj
103   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::  a_ip, v_ip ! Meltpond fraction and depth
104   
105   !
106   
107   !
108#if defined key_asminc
109   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   ndaice_da          !: NEMO fresh water flux to ocean due to data assim
110   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   nfresh_da          !: NEMO salt flux to ocean due to data assim
111   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   nfsalt_da          !: NEMO ice concentration change/second from data assim
112#endif
113     
114   
115   ! already defined in ice.F90 for LIM3
116   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::  a_i
117   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::  h_i, h_s
118
119   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   tatm_ice       !: air temperature [K]
120#endif
121
122   REAL(wp), PUBLIC, SAVE ::   cldf_ice = 0.81    !: cloud fraction over sea ice, summer CLIO value   [-]
123
124   !! arrays relating to embedding ice in the ocean
125   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   snwice_mass        !: mass of snow and ice at current  ice time step   [Kg/m2]
126   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   snwice_mass_b      !: mass of snow and ice at previous ice time step   [Kg/m2]
127   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   snwice_fmass       !: time evolution of mass of snow+ice               [Kg/m2/s]
128
129   !!----------------------------------------------------------------------
130   !! NEMO/OPA 4.0 , NEMO Consortium (2011)
131   !! $Id$
132   !! Software governed by the CeCILL licence     (NEMOGCM/NEMO_CeCILL.txt)
133   !!----------------------------------------------------------------------
134CONTAINS
135
136   INTEGER FUNCTION sbc_ice_alloc()
137      !!----------------------------------------------------------------------
138      !!                     ***  FUNCTION sbc_ice_alloc  ***
139      !!----------------------------------------------------------------------
140      INTEGER :: ierr(4)
141      !!----------------------------------------------------------------------
142      ierr(:) = 0
143
144      ALLOCATE( snwice_mass(jpi,jpj) , snwice_mass_b(jpi,jpj), snwice_fmass(jpi,jpj) , STAT=ierr(1) )
145
146#if defined key_lim3
147      ALLOCATE( qns_ice (jpi,jpj,jpl) , qsr_ice  (jpi,jpj,jpl) ,     &
148         &      zevap_ice (jpi,jpj,jpl) , dqla_ice (jpi,jpj,jpl) ,     &
149         &      dqns_ice(jpi,jpj,jpl) , alb_ice   (jpi,jpj,jpl) ,   &
150         &      qml_ice (jpi,jpj,jpl) , qcn_ice  (jpi,jpj,jpl) , qsr_ice_tr(jpi,jpj,jpl) ,   &
151         &      utau_ice(jpi,jpj)     , vtau_ice (jpi,jpj)     , wndm_ice  (jpi,jpj)     ,   &
152         &      evap_ice(jpi,jpj,jpl) , devap_ice(jpi,jpj,jpl) , qprec_ice (jpi,jpj)     ,   &
153         &      qemp_ice(jpi,jpj)     , qevap_ice(jpi,jpj,jpl) , qemp_oce  (jpi,jpj)     ,   &
154         &      qns_oce (jpi,jpj)     , qsr_oce  (jpi,jpj)     , emp_oce   (jpi,jpj)     ,   &
155         &      emp_ice (jpi,jpj)     , tsfc_ice (jpi,jpj,jpl) , sstfrz    (jpi,jpj)     , STAT= ierr(2) )
156#endif
157
158#if defined key_cice
159      ALLOCATE( zevap_ice(jpi,jpj,ncat) , qlw_ice(jpi,jpj,1)    , qsr_ice(jpi,jpj,1)    , &
160                wndi_ice(jpi,jpj)     , tatm_ice(jpi,jpj)     , qatm_ice(jpi,jpj)     , &
161                wndj_ice(jpi,jpj)     , nfrzmlt(jpi,jpj)      , ss_iou(jpi,jpj)       , &
162                ss_iov(jpi,jpj)       , fr_iu(jpi,jpj)        , fr_iv(jpi,jpj)        , &
163                a_i(jpi,jpj,ncat)     , qml_ice(jpi,jpj,ncat) , qcn_ice(jpi,jpj,ncat) , &
164#if defined key_asminc
165               ndaice_da(jpi,jpj)    , nfresh_da(jpi,jpj)    , nfsalt_da(jpi,jpj)    , &
166#endif
167               sstfrz(jpi,jpj)       , qsr_ice_tr(jpi,jpj,jpl), STAT= ierr(2) )
168      IF( ln_cpl )   ALLOCATE( u_ice(jpi,jpj)        , t1_ice (jpi,jpj,jpl)    , &
169         &                     v_ice(jpi,jpj)        , alb_ice(jpi,jpj,1)      , &
170         &                     emp_ice(jpi,jpj)      , qns_ice(jpi,jpj,1)      , dqns_ice(jpi,jpj,jpl)   , &
171         &                     a_ip(jpi,jpj,jpl)      , v_ip(jpi,jpj,jpl)     , tsfc_ice(jpi,jpj,jpl) , &
172         &                     cnd_ice(jpi,jpj,jpl) ,    STAT=ierr(3) )
173      IF( ln_cpl )   ALLOCATE( h_i(jpi,jpj,jpl) , h_s(jpi,jpj,jpl) , STAT=ierr(4) )
174#endif
175
176      sbc_ice_alloc = MAXVAL( ierr )
177      IF( lk_mpp            )   CALL mpp_sum ( sbc_ice_alloc )
178      IF( sbc_ice_alloc > 0 )   CALL ctl_warn('sbc_ice_alloc: allocation of arrays failed')
179   END FUNCTION sbc_ice_alloc
180
181#else
182   !!----------------------------------------------------------------------
183   !!   Default option                      NO LIM3 or CICE sea-ice model
184   !!----------------------------------------------------------------------
185   USE lib_mpp          ! MPP library
186   USE in_out_manager   ! I/O manager
187
188   IMPLICIT NONE
189   PRIVATE
190
191   PUBLIC   sbc_ice_alloc   !
192
193   LOGICAL         , PUBLIC, PARAMETER ::   lk_lim3    = .FALSE.  !: no LIM-3 ice model
194   LOGICAL         , PUBLIC, PARAMETER ::   lk_cice    = .FALSE.  !: no CICE  ice model
195   CHARACTER(len=1), PUBLIC, PARAMETER ::   cp_ice_msh = '-'      !: no grid ice-velocity
196   REAL(wp)        , PUBLIC, PARAMETER ::   cldf_ice = 0.81       !: cloud fraction over sea ice, summer CLIO value   [-]
197   INTEGER         , PUBLIC, PARAMETER ::   jpl = 1 
198   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   u_ice, v_ice                        ! jpi, jpj
199#if ! defined  key_lim3
200   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   t1_ice
201#endif
202   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   alb_ice, qns_ice, dqns_ice  ! (jpi,jpj,jpl)
203
204   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   a_i
205   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   emp_ice
206   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   qsr_ice
207   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   h_i, h_s
208   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   qml_ice, qcn_ice
209   !
210   !! arrays related to embedding ice in the ocean.
211   !! These arrays need to be declared even if no ice model is required.
212   !! In the no ice model or traditional levitating ice cases they contain only zeros
213   !! ---------------------
214   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   snwice_mass        !: mass of snow and ice at current  ice time step   [Kg/m2]
215   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   snwice_mass_b      !: mass of snow and ice at previous ice time step   [Kg/m2]
216   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   snwice_fmass       !: time evolution of mass of snow+ice               [Kg/m2/s]
217   !!----------------------------------------------------------------------
218CONTAINS
219
220   INTEGER FUNCTION sbc_ice_alloc()
221      !!----------------------------------------------------------------------
222      !!                     ***  FUNCTION sbc_ice_alloc  ***
223      !!----------------------------------------------------------------------
224      INTEGER :: ierr(1)
225      !!----------------------------------------------------------------------
226      ierr(:) = 0
227      ALLOCATE( snwice_mass(jpi,jpj) , snwice_mass_b(jpi,jpj), snwice_fmass(jpi,jpj) , STAT=ierr(1) )
228      sbc_ice_alloc = MAXVAL( ierr )
229      IF( lk_mpp            )   CALL mpp_sum ( sbc_ice_alloc )
230      IF( sbc_ice_alloc > 0 )   CALL ctl_warn('sbc_ice_alloc: allocation of arrays failed')
231   END FUNCTION sbc_ice_alloc
232#endif
233
234   !!======================================================================
235END MODULE sbc_ice
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.