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Since March 2022 along with NEMO 4.2 release, the code development moved to a self-hosted GitLab.
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ice.F90 in branches/UKMO/dev_r5107_test_branch/NEMOGCM/NEMO/LIM_SRC_3 – NEMO

source: branches/UKMO/dev_r5107_test_branch/NEMOGCM/NEMO/LIM_SRC_3/ice.F90 @ 5274

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RevLine 
[825]1MODULE ice
[2528]2   !!======================================================================
3   !!                        ***  MODULE ice  ***
4   !! LIM-3 Sea Ice physics:  diagnostics variables of ice 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   !!----------------------------------------------------------------------
[3625]11   !!   'key_lim3'                                      LIM-3 sea-ice model
[825]12   !!----------------------------------------------------------------------
[3625]13   USE par_ice        ! LIM sea-ice parameters
14   USE in_out_manager ! I/O manager
15   USE lib_mpp        ! MPP library
[825]16
17   IMPLICIT NONE
18   PRIVATE
[2528]19
[2715]20   PUBLIC    ice_alloc  !  Called in iceini.F90
21
[834]22   !!======================================================================
23   !! LIM3 by the use of sweat, agile fingers and sometimes brain juice,
24   !!  was developed in Louvain-la-Neuve by :
25   !!    * Martin Vancoppenolle (UCL-ASTR, Belgium)
26   !!    * Sylvain Bouillon (UCL-ASTR, Belgium)
[2715]27   !!    * Miguel Angel Morales Maqueda (NOC-L, UK)
[834]28   !!
29   !! Based on extremely valuable earlier work by
30   !!    * Thierry Fichefet
31   !!    * Hugues Goosse
32   !!
33   !! The following persons also contributed to the code in various ways
[2715]34   !!    * Gurvan Madec, Claude Talandier, Christian Ethe (LOCEAN, France)
[834]35   !!    * Xavier Fettweis (UCL-ASTR), Ralph Timmermann (AWI, Germany)
36   !!    * Bill Lipscomb (LANL), Cecilia Bitz (UWa)
37   !!      and Elisabeth Hunke (LANL), USA.
38   !!
[2715]39   !! For more info, the interested user is kindly invited to consult the following references
[834]40   !!    For model description and validation :
41   !!    * Vancoppenolle et al., Ocean Modelling, 2008a.
42   !!    * Vancoppenolle et al., Ocean Modelling, 2008b.
43   !!    For a specific description of EVP :
[2715]44   !!    * Bouillon et al., Ocean Modelling 2009.
[834]45   !!
[2715]46   !!    Or the reference manual, that should be available by 2011
[834]47   !!======================================================================
48   !!                                                                     |
[2528]49   !!              I C E   S T A T E   V A R I A B L E S                  |
[834]50   !!                                                                     |
51   !! Introduction :                                                      |
52   !! --------------                                                      |
53   !! Every ice-covered grid cell is characterized by a series of state   |
54   !! variables. To account for unresolved spatial variability in ice     |
55   !! thickness, the ice cover in divided in ice thickness categories.    |
56   !!                                                                     |
57   !! Sea ice state variables depend on the ice thickness category        |
58   !!                                                                     |
59   !! Those variables are divided into two groups                         |
60   !! * Extensive (or global) variables.                                  |
61   !!   These are the variables that are transported by all means         |
62   !! * Intensive (or equivalent) variables.                              |
63   !!   These are the variables that are either physically more           |
64   !!   meaningful and/or used in ice thermodynamics                      |
65   !!                                                                     |
66   !! Routines in limvar.F90 perform conversions                          |
67   !!  - lim_var_glo2eqv  : from global to equivalent variables           |
68   !!  - lim_var_eqv2glo  : from equivalent to global variables           |
69   !!                                                                     |
70   !! For various purposes, the sea ice state variables have sometimes    |
71   !! to be aggregated over all ice thickness categories. This operation  |
72   !! is done in :                                                        |
73   !!  - lim_var_agg                                                      |
74   !!                                                                     |
75   !! in icestp.F90, the routines that compute the changes in the ice     |
76   !! state variables are called                                          |
77   !! - lim_dyn : ice dynamics                                            |
78   !! - lim_trp : ice transport                                           |
79   !! - lim_itd_me : mechanical redistribution (ridging and rafting)      |
80   !! - lim_thd : ice halo-thermodynamics                                 |
81   !! - lim_itd_th : thermodynamic changes in ice thickness distribution  |
82   !!                and creation of new ice                              |
83   !!                                                                     |
84   !! See the associated routines for more information                    |
85   !!                                                                     |
86   !! List of ice state variables :                                       |
87   !! -----------------------------                                       |
88   !!                                                                     |
89   !!-------------|-------------|---------------------------------|-------|
90   !!   name in   |   name in   |              meaning            | units |
91   !! 2D routines | 1D routines |                                 |       |
92   !!-------------|-------------|---------------------------------|-------|
93   !!                                                                     |
94   !! ******************************************************************* |
95   !! ***         Dynamical variables (prognostic)                    *** |
96   !! ******************************************************************* |
97   !!                                                                     |
98   !! u_ice       |      -      |    Comp. U of the ice velocity  | m/s   |
99   !! v_ice       |      -      |    Comp. V of the ice velocity  | m/s   |
100   !!                                                                     |
101   !! ******************************************************************* |
102   !! ***         Category dependent state variables (prognostic)     *** |
103   !! ******************************************************************* |
104   !!                                                                     |
105   !! ** Global variables                                                 |
106   !!-------------|-------------|---------------------------------|-------|
[4872]107   !! a_i         | a_i_1d      |    Ice concentration            |       |
[834]108   !! v_i         |      -      |    Ice volume per unit area     | m     |
109   !! v_s         |      -      |    Snow volume per unit area    | m     |
110   !! smv_i       |      -      |    Sea ice salt content         | ppt.m |
111   !! oa_i        !      -      !    Sea ice areal age content    | day   |
112   !! e_i         !      -      !    Ice enthalpy                 | 10^9 J|
[4872]113   !!      -      ! q_i_1d      !    Ice enthalpy per unit vol.   | J/m3  |
[834]114   !! e_s         !      -      !    Snow enthalpy                | 10^9 J|
[4872]115   !!      -      ! q_s_1d      !    Snow enthalpy per unit vol.  | J/m3  |
[834]116   !!                                                                     |
117   !!-------------|-------------|---------------------------------|-------|
118   !!                                                                     |
119   !! ** Equivalent variables                                             |
120   !!-------------|-------------|---------------------------------|-------|
121   !!                                                                     |
[4872]122   !! ht_i        | ht_i_1d     |    Ice thickness                | m     |
123   !! ht_s        ! ht_s_1d     |    Snow depth                   | m     |
124   !! sm_i        ! sm_i_1d     |    Sea ice bulk salinity        ! ppt   |
125   !! s_i         ! s_i_1d      |    Sea ice salinity profile     ! ppt   |
[834]126   !! o_i         !      -      |    Sea ice Age                  ! days  |
[4872]127   !! t_i         ! t_i_1d      |    Sea ice temperature          ! K     |
128   !! t_s         ! t_s_1d      |    Snow temperature             ! K     |
129   !! t_su        ! t_su_1d     |    Sea ice surface temperature  ! K     |
[834]130   !!                                                                     |
131   !! notes: the ice model only sees a bulk (i.e., vertically averaged)   |
132   !!        salinity, except in thermodynamic computations, for which    |
133   !!        the salinity profile is computed as a function of bulk       |
134   !!        salinity                                                     |
135   !!                                                                     |
136   !!        the sea ice surface temperature is not associated to any     |
137   !!        heat content. Therefore, it is not a state variable and      |
138   !!        does not have to be advected. Nevertheless, it has to be     |
139   !!        computed to determine whether the ice is melting or not      |
140   !!                                                                     |
141   !! ******************************************************************* |
142   !! ***         Category-summed state variables (diagnostic)        *** |
143   !! ******************************************************************* |
[4872]144   !! at_i        | at_i_1d     |    Total ice concentration      |       |
[834]145   !! vt_i        |      -      |    Total ice vol. per unit area | m     |
146   !! vt_s        |      -      |    Total snow vol. per unit ar. | m     |
147   !! smt_i       |      -      |    Mean sea ice salinity        | ppt   |
148   !! tm_i        |      -      |    Mean sea ice temperature     | K     |
149   !! ot_i        !      -      !    Sea ice areal age content    | day   |
150   !! et_i        !      -      !    Total ice enthalpy           | 10^9 J|
151   !! et_s        !      -      !    Total snow enthalpy          | 10^9 J|
152   !! bv_i        !      -      !    Mean relative brine volume   | ???   |
153   !!=====================================================================
[825]154
[2528]155   LOGICAL, PUBLIC ::   con_i = .false.   ! switch for conservation test
[825]156
[834]157   !!--------------------------------------------------------------------------
[825]158   !! * Share Module variables
[834]159   !!--------------------------------------------------------------------------
[4147]160   INTEGER , PUBLIC ::   nstart           !: iteration number of the begining of the run
161   INTEGER , PUBLIC ::   nlast            !: iteration number of the end of the run
162   INTEGER , PUBLIC ::   nitrun           !: number of iteration
163   INTEGER , PUBLIC ::   numit            !: iteration number
164   REAL(wp), PUBLIC ::   rdt_ice          !: ice time step
165   REAL(wp), PUBLIC ::   r1_rdtice        !: = 1. / rdt_ice
[1465]166
[4147]167   !                                     !!** ice-dynamic namelist (namicedyn) **
168   INTEGER , PUBLIC ::   nevp             !: number of iterations for subcycling
169   REAL(wp), PUBLIC ::   epsd             !: tolerance parameter for dynamic
170   REAL(wp), PUBLIC ::   om               !: relaxation constant
171   REAL(wp), PUBLIC ::   cw               !: drag coefficient for oceanic stress
172   REAL(wp), PUBLIC ::   pstar            !: determines ice strength (N/M), Hibler JPO79
173   REAL(wp), PUBLIC ::   c_rhg            !: determines changes in ice strength
174   REAL(wp), PUBLIC ::   creepl           !: creep limit : has to be under 1.0e-9
175   REAL(wp), PUBLIC ::   ecc              !: eccentricity of the elliptical yield curve
176   REAL(wp), PUBLIC ::   ahi0             !: sea-ice hor. eddy diffusivity coeff. (m2/s)
[4863]177   REAL(wp), PUBLIC ::   telast           !: timescale for elastic waves (s)
178   REAL(wp), PUBLIC ::   relast           !: ratio => telast/rdt_ice (1/3 or 1/9 depending on nb of subcycling nevp)
179   REAL(wp), PUBLIC ::   alphaevp         !: coeficient of the internal stresses
[4688]180   REAL(wp), PUBLIC ::   hminrhg          !: ice volume (a*h, in m) below which ice velocity is set to ocean velocity
[825]181
[4147]182   !                                     !!** ice-salinity namelist (namicesal) **
183   REAL(wp), PUBLIC ::   s_i_max          !: maximum ice salinity [PSU]
184   REAL(wp), PUBLIC ::   s_i_min          !: minimum ice salinity [PSU]
185   REAL(wp), PUBLIC ::   s_i_0            !: 1st sal. value for the computation of sal .prof. [PSU]
186   REAL(wp), PUBLIC ::   s_i_1            !: 2nd sal. value for the computation of sal .prof. [PSU]
187   REAL(wp), PUBLIC ::   sal_G            !: restoring salinity for gravity drainage [PSU]
188   REAL(wp), PUBLIC ::   sal_F            !: restoring salinity for flushing [PSU]
189   REAL(wp), PUBLIC ::   time_G           !: restoring time constant for gravity drainage (= 20 days) [s]
190   REAL(wp), PUBLIC ::   time_F           !: restoring time constant for gravity drainage (= 10 days) [s]
191   REAL(wp), PUBLIC ::   bulk_sal         !: bulk salinity (ppt) in case of constant salinity
[825]192
[4147]193   !                                     !!** ice-salinity namelist (namicesal) **
[4688]194   INTEGER , PUBLIC ::   num_sal             !: salinity configuration used in the model
[4147]195   !                                         ! 1 - constant salinity in both space and time
196   !                                         ! 2 - prognostic salinity (s(z,t))
197   !                                         ! 3 - salinity profile, constant in time
[4688]198   INTEGER , PUBLIC ::   thcon_i_swi         !: thermal conductivity: =0 Untersteiner (1964) ; =1 Pringle et al (2007)
[825]199
[4147]200   !                                     !!** ice-mechanical redistribution namelist (namiceitdme)
201   REAL(wp), PUBLIC ::   Cs               !: fraction of shearing energy contributing to ridging           
202   REAL(wp), PUBLIC ::   Cf               !: ratio of ridging work to PE loss
203   REAL(wp), PUBLIC ::   fsnowrdg         !: fractional snow loss to the ocean during ridging
204   REAL(wp), PUBLIC ::   fsnowrft         !: fractional snow loss to the ocean during ridging
205   REAL(wp), PUBLIC ::   Gstar            !: fractional area of young ice contributing to ridging
206   REAL(wp), PUBLIC ::   astar            !: equivalent of G* for an exponential participation function
207   REAL(wp), PUBLIC ::   Hstar            !: thickness that determines the maximal thickness of ridged ice
208   REAL(wp), PUBLIC ::   hparmeter        !: threshold thickness (m) for rafting / ridging
209   REAL(wp), PUBLIC ::   Craft            !: coefficient for smoothness of the hyperbolic tangent in rafting
210   REAL(wp), PUBLIC ::   ridge_por        !: initial porosity of ridges (0.3 regular value)
211   REAL(wp), PUBLIC ::   betas            !: coef. for partitioning of snowfall between leads and sea ice
212   REAL(wp), PUBLIC ::   kappa_i          !: coef. for the extinction of radiation Grenfell et al. (2006) [1/m]
213   REAL(wp), PUBLIC ::   nconv_i_thd      !: maximal number of iterations for heat diffusion
214   REAL(wp), PUBLIC ::   maxer_i_thd      !: maximal tolerated error (C) for heat diffusion
[825]215
[4147]216   !                                     !!** ice-mechanical redistribution namelist (namiceitdme)
217   INTEGER , PUBLIC ::   ridge_scheme_swi !: scheme used for ice ridging
[4688]218   INTEGER , PUBLIC ::   raft_swi         !: rafting of ice or not                       
[4147]219   INTEGER , PUBLIC ::   partfun_swi      !: participation function: =0 Thorndike et al. (1975), =1 Lipscomb et al. (2007)
220   INTEGER , PUBLIC ::   brinstren_swi    !: use brine volume to diminish ice strength
[825]221
[2715]222   REAL(wp), PUBLIC ::   usecc2           !:  = 1.0 / ( ecc * ecc )
223   REAL(wp), PUBLIC ::   rhoco            !: = rau0 * cw
[825]224
[4990]225   !                                     !!** switch for presence of ice or not
226   REAL(wp), PUBLIC ::   rswitch
227
228   !                                     !!** define some parameters
229   REAL(wp), PUBLIC, PARAMETER ::   unit_fac = 1.e+09_wp  !: conversion factor for ice / snow enthalpy
230   REAL(wp), PUBLIC, PARAMETER ::   epsi06   = 1.e-06_wp  !: small number
231   REAL(wp), PUBLIC, PARAMETER ::   epsi10   = 1.e-10_wp  !: small number
232   REAL(wp), PUBLIC, PARAMETER ::   epsi20   = 1.e-20_wp  !: small number
233
[2715]234   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   u_oce, v_oce   !: surface ocean velocity used in ice dynamics
235   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   ahiu , ahiv    !: hor. diffusivity coeff. at U- and V-points [m2/s]
236   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   pahu , pahv    !: ice hor. eddy diffusivity coef. at U- and V-points
237   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   ust2s, hicol   !: friction velocity, ice collection thickness accreted in leads
238   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   strp1, strp2   !: strength at previous time steps
239   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   strength       !: ice strength
240   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   stress1_i, stress2_i, stress12_i   !: 1st, 2nd & diagonal stress tensor element
241   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   delta_i        !: ice rheology elta factor (Flato & Hibler 95) [s-1]
242   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   divu_i         !: Divergence of the velocity field [s-1]
243   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   shear_i        !: Shear of the velocity field [s-1]
244   !
245   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sist        !: Average Sea-Ice Surface Temperature [Kelvin]
246   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   icethi      !: total ice thickness (for all categories) (diag only)
247   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   t_bo        !: Sea-Ice bottom temperature [Kelvin]     
248   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   frld        !: Leads fraction = 1 - ice fraction
249   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   pfrld       !: Leads fraction at previous time 
250   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   phicif      !: Old ice thickness
[4688]251   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   qlead       !: heat balance of the lead (or of the open ocean)
252   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   fhtur       !: net downward heat flux from the ice to the ocean
253   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   fhld        !: heat flux from the lead used for bottom melting
254
[4863]255   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_snw    !: snow-ocean mass exchange over 1 time step [kg/m2]
256   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_spr    !: snow precipitation on ice over 1 time step [kg/m2]
257   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_sub    !: snow sublimation over 1 time step [kg/m2]
[4688]258
[4863]259   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_ice    !: ice-ocean mass exchange over 1 time step [kg/m2]
260   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_sni    !: snow ice growth component of wfx_ice [kg/m2]
261   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_opw    !: lateral ice growth component of wfx_ice [kg/m2]
262   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_bog    !: bottom ice growth component of wfx_ice [kg/m2]
263   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_dyn    !: dynamical ice growth component of wfx_ice [kg/m2]
264   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_bom    !: bottom melt component of wfx_ice [kg/m2]
265   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_sum    !: surface melt component of wfx_ice [kg/m2]
266   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_res    !: residual component of wfx_ice [kg/m2]
[4688]267
268   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_bog     !: salt flux due to ice growth/melt                      [PSU/m2/s]
269   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_bom     !: salt flux due to ice growth/melt                      [PSU/m2/s]
270   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_sum     !: salt flux due to ice growth/melt                      [PSU/m2/s]
271   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_sni     !: salt flux due to ice growth/melt                      [PSU/m2/s]
272   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_opw     !: salt flux due to ice growth/melt                      [PSU/m2/s]
[3625]273   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_bri     !: salt flux due to brine rejection                      [PSU/m2/s]
[4688]274   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_dyn     !: salt flux due to porous ridged ice formation          [PSU/m2/s]
[3625]275   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_res     !: residual salt flux due to correction of ice thickness [PSU/m2/s]
[825]276
[4688]277   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_bog     !: total heat flux causing bottom ice growth
278   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_bom     !: total heat flux causing bottom ice melt
279   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_sum     !: total heat flux causing surface ice melt
280   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_opw     !: total heat flux causing open water ice formation
281   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_dif     !: total heat flux causing Temp change in the ice
282   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_snw     !: heat flux for snow melt
283   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_err     !: heat flux error after heat diffusion
284   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_err_rem !: heat flux error after heat remapping
285   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_in      !: heat flux available for thermo transformations
286   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_out     !: heat flux remaining at the end of thermo transformations
287
288   ! heat flux associated with ice-atmosphere mass exchange
289   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_sub     !: heat flux for sublimation
290   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_spr     !: heat flux of the snow precipitation
291
292   ! heat flux associated with ice-ocean mass exchange
293   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_thd     !: ice-ocean heat flux from thermo processes (limthd_dh)
294   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_dyn     !: ice-ocean heat flux from mecanical processes (limitd_me)
295   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_res     !: residual heat flux due to correction of ice thickness
296
297   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   ftr_ice   !: transmitted solar radiation under ice
298
[921]299   ! temporary arrays for dummy version of the code
[4688]300   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   dh_i_surf2D, dh_i_bott2D, q_s
[825]301
[834]302   !!--------------------------------------------------------------------------
303   !! * Ice global state variables
304   !!--------------------------------------------------------------------------
305   !! Variables defined for each ice category
[2715]306   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   ht_i    !: Ice thickness (m)
307   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   a_i     !: Ice fractional areas (concentration)
308   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   v_i     !: Ice volume per unit area (m)
309   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   v_s     !: Snow volume per unit area(m)
310   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   ht_s    !: Snow thickness (m)
311   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   t_su    !: Sea-Ice Surface Temperature (K)
312   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   sm_i    !: Sea-Ice Bulk salinity (ppt)
313   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   smv_i   !: Sea-Ice Bulk salinity times volume per area (ppt.m)
314   !                                                                  !  this is an extensive variable that has to be transported
315   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   o_i     !: Sea-Ice Age (days)
316   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   ov_i    !: Sea-Ice Age times volume per area (days.m)
317   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   oa_i    !: Sea-Ice Age times ice area (days)
[825]318
[2715]319   !! Variables summed over all categories, or associated to all the ice in a single grid cell
320   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   u_ice, v_ice   !: components of the ice velocity (m/s)
321   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   tio_u, tio_v   !: components of the ice-ocean stress (N/m2)
322   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   vt_i , vt_s    !: ice and snow total volume per unit area (m)
323   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   at_i           !: ice total fractional area (ice concentration)
324   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   ato_i          !: =1-at_i ; total open water fractional area
325   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   et_i , et_s    !: ice and snow total heat content
326   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   ot_i           !: mean age over all categories
327   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   tm_i           !: mean ice temperature over all categories
328   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   bv_i           !: brine volume averaged over all categories
329   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   smt_i          !: mean sea ice salinity averaged over all categories [PSU]
[825]330
[2715]331   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:,:) ::   t_s        !: Snow temperatures [K]
332   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:,:) ::   e_s        !: Snow ...     
333     
334   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:,:) ::   t_i        !: ice temperatures          [K]
335   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:,:) ::   e_i        !: ice thermal contents [Giga J]
336   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:,:) ::   s_i        !: ice salinities          [PSU]
[825]337
[834]338   !!--------------------------------------------------------------------------
339   !! * Moments for advection
340   !!--------------------------------------------------------------------------
[2715]341   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)     ::   sxopw, syopw, sxxopw, syyopw, sxyopw   !: open water in sea ice
342   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:)   ::   sxice, syice, sxxice, syyice, sxyice   !: ice thickness
343   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:)   ::   sxsn , sysn , sxxsn , syysn , sxysn    !: snow thickness
344   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:)   ::   sxa  , sya  , sxxa  , syya  , sxya     !: lead fraction
345   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:)   ::   sxc0 , syc0 , sxxc0 , syyc0 , sxyc0    !: snow thermal content
346   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:)   ::   sxsal, sysal, sxxsal, syysal, sxysal   !: ice salinity
347   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:)   ::   sxage, syage, sxxage, syyage, sxyage   !: ice age
348   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:,:) ::   sxe  , sye  , sxxe  , syye  , sxye     !: ice layers heat content
[825]349
[834]350   !!--------------------------------------------------------------------------
351   !! * Old values of global variables
352   !!--------------------------------------------------------------------------
[4872]353   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:)   ::   v_s_b, v_i_b               !: snow and ice volumes
354   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:)   ::   a_i_b, smv_i_b, oa_i_b     !:
355   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:,:) ::   e_s_b                      !: snow heat content
356   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:,:) ::   e_i_b                      !: ice temperatures
357   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)     ::   u_ice_b, v_ice_b           !: ice velocity
[2715]358     
[825]359
[834]360   !!--------------------------------------------------------------------------
361   !! * Increment of global variables
362   !!--------------------------------------------------------------------------
363   ! thd refers to changes induced by thermodynamics
364   ! trp   ''         ''     ''       advection (transport of ice)
[2715]365   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   d_a_i_thd  , d_a_i_trp                 !: icefractions                 
366   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   d_v_s_thd  , d_v_s_trp                 !: snow volume
367   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   d_v_i_thd  , d_v_i_trp                 !: ice  volume
368   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   d_smv_i_thd, d_smv_i_trp               !:     
369   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   d_sm_i_fl  , d_sm_i_gd                 !:
370   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   d_sm_i_se  , d_sm_i_si  , d_sm_i_la    !:
[4990]371   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   d_oa_i_thd , d_oa_i_trp                !:
[825]372
[2715]373   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:,:) ::   d_e_s_thd  , d_e_s_trp     !:
374   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:,:) ::   d_e_i_thd  , d_e_i_trp     !:
375   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)     ::   d_u_ice_dyn, d_v_ice_dyn   !: ice velocity
376     
[834]377   !!--------------------------------------------------------------------------
378   !! * Ice thickness distribution variables
379   !!--------------------------------------------------------------------------
[2715]380   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:)   ::   hi_max         !: Boundary of ice thickness categories in thickness space
381   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:)   ::   hi_mean        !: Mean ice thickness in catgories
[825]382
[834]383   !!--------------------------------------------------------------------------
[921]384   !! * Ice Run
385   !!--------------------------------------------------------------------------
[4147]386   !                                                  !!: ** Namelist namicerun read in iceini **
387   CHARACTER(len=32)     , PUBLIC ::   cn_icerst_in    !: suffix of ice restart name (input)
388   CHARACTER(len=32)     , PUBLIC ::   cn_icerst_out   !: suffix of ice restart name (output)
389   LOGICAL               , PUBLIC ::   ln_limdyn       !: flag for ice dynamics (T) or not (F)
390   LOGICAL               , PUBLIC ::   ln_nicep        !: flag for sea-ice points output (T) or not (F)
391   REAL(wp)              , PUBLIC ::   cai             !: atmospheric drag over sea ice
392   REAL(wp)              , PUBLIC ::   cao             !: atmospheric drag over ocean
[4205]393   REAL(wp)              , PUBLIC ::   amax            !: maximum ice concentration
[4147]394   !
[921]395   !!--------------------------------------------------------------------------
[834]396   !! * Ice diagnostics
397   !!--------------------------------------------------------------------------
398   !! Check if everything down here is necessary
[4161]399   LOGICAL , PUBLIC                                      ::   ln_limdiahsb  !: flag for ice diag (T) or not (F)
400   LOGICAL , PUBLIC                                      ::   ln_limdiaout  !: flag for ice diag (T) or not (F)
[4688]401   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   dv_dt_thd     !: thermodynamic growth rates
402   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   diag_trp_vi   !: transport of ice volume
403   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   diag_trp_vs   !: transport of snw volume
404   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   diag_trp_ei   !: transport of ice enthalpy (W/m2)
405   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   diag_trp_es   !: transport of snw enthalpy (W/m2)
406   !
407   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   diag_heat_dhc !: snw/ice heat content variation   [W/m2]
408   !
[888]409   INTEGER , PUBLIC ::   jiindx, jjindx        !: indexes of the debugging point
[825]410
[2715]411   !!----------------------------------------------------------------------
[4161]412   !! NEMO/LIM3 4.0 , UCL - NEMO Consortium (2010)
[5274]413   !! $Id: ice.F90 4990 2014-12-15 16:42:49Z timgraham $
[2715]414   !! Software governed by the CeCILL licence     (NEMOGCM/NEMO_CeCILL.txt)
415   !!----------------------------------------------------------------------
416CONTAINS
417
418   FUNCTION ice_alloc()
419      !!-----------------------------------------------------------------
420      !!               *** Routine ice_alloc_2 ***
421      !!-----------------------------------------------------------------
422      INTEGER :: ice_alloc
423      !
[4990]424      INTEGER :: ierr(19), ii
[2715]425      !!-----------------------------------------------------------------
426
427      ierr(:) = 0
428
429      ! What could be one huge allocate statement is broken-up to try to
430      ! stay within Fortran's max-line length limit.
431      ii = 1
432      ALLOCATE( u_oce    (jpi,jpj) , v_oce    (jpi,jpj) ,                           &
433         &      ahiu     (jpi,jpj) , ahiv     (jpi,jpj) ,                           &
434         &      pahu     (jpi,jpj) , pahv     (jpi,jpj) ,                           &
435         &      ust2s    (jpi,jpj) , hicol    (jpi,jpj) ,                           &
436         &      strp1    (jpi,jpj) , strp2    (jpi,jpj) , strength  (jpi,jpj) ,     &
437         &      stress1_i(jpi,jpj) , stress2_i(jpi,jpj) , stress12_i(jpi,jpj) ,     &
438         &      delta_i  (jpi,jpj) , divu_i   (jpi,jpj) , shear_i   (jpi,jpj) , STAT=ierr(ii) )
439
440      ii = ii + 1
[4688]441      ALLOCATE( sist   (jpi,jpj) , icethi (jpi,jpj) , t_bo   (jpi,jpj) ,      &
442         &      frld   (jpi,jpj) , pfrld  (jpi,jpj) , phicif (jpi,jpj) ,      &
443         &      wfx_snw(jpi,jpj) , wfx_ice(jpi,jpj) , wfx_sub(jpi,jpj) ,    &
444         &      wfx_bog(jpi,jpj) , wfx_dyn(jpi,jpj) , wfx_bom(jpi,jpj) , wfx_sum(jpi,jpj) ,     &
445         &      wfx_res(jpi,jpj) , wfx_sni(jpi,jpj) , wfx_opw(jpi,jpj) , wfx_spr(jpi,jpj) ,  qlead  (jpi,jpj) ,     &
446         &      fhtur  (jpi,jpj) , ftr_ice(jpi,jpj,jpl) ,      &
447         &      sfx_res(jpi,jpj) , sfx_bri(jpi,jpj) , sfx_dyn(jpi,jpj) ,      &
448         &      sfx_bog(jpi,jpj) , sfx_bom(jpi,jpj) , sfx_sum(jpi,jpj) , sfx_sni(jpi,jpj) , sfx_opw(jpi,jpj) ,   &
449         &      hfx_res(jpi,jpj) , hfx_snw(jpi,jpj) , hfx_sub(jpi,jpj) , hfx_err(jpi,jpj) , hfx_err_rem(jpi,jpj), &
450         &      hfx_in (jpi,jpj) , hfx_out(jpi,jpj) , fhld(jpi,jpj) ,  &
451         &      hfx_sum(jpi,jpj) , hfx_bom(jpi,jpj) , hfx_bog(jpi,jpj) , hfx_dif(jpi,jpj) , hfx_opw(jpi,jpj) , &
452         &      hfx_thd(jpi,jpj) , hfx_dyn(jpi,jpj) , hfx_spr(jpi,jpj) ,  STAT=ierr(ii) )
[2715]453
454      ! * Ice global state variables
455      ii = ii + 1
456      ALLOCATE( ht_i (jpi,jpj,jpl) , a_i  (jpi,jpj,jpl) , v_i  (jpi,jpj,jpl) ,     &
457         &      v_s  (jpi,jpj,jpl) , ht_s (jpi,jpj,jpl) , t_su (jpi,jpj,jpl) ,     &
458         &      sm_i (jpi,jpj,jpl) , smv_i(jpi,jpj,jpl) , o_i  (jpi,jpj,jpl) ,     &
459         &      ov_i (jpi,jpj,jpl) , oa_i (jpi,jpj,jpl)                      , STAT=ierr(ii) )
460      ii = ii + 1
461      ALLOCATE( u_ice(jpi,jpj) , v_ice(jpi,jpj) , tio_u(jpi,jpj) , tio_v(jpi,jpj) ,     &
462         &      vt_i (jpi,jpj) , vt_s (jpi,jpj) , at_i (jpi,jpj) , ato_i(jpi,jpj) ,     &
463         &      et_i (jpi,jpj) , et_s (jpi,jpj) , ot_i (jpi,jpj) , tm_i (jpi,jpj) ,     &
464         &      bv_i (jpi,jpj) , smt_i(jpi,jpj)                                   , STAT=ierr(ii) )
465      ii = ii + 1
[4869]466      ALLOCATE( t_s(jpi,jpj,nlay_s,jpl) ,                            &
467         &      e_s(jpi,jpj,nlay_s,jpl) , STAT=ierr(ii) )
[2715]468      ii = ii + 1
[4873]469      ALLOCATE( t_i(jpi,jpj,nlay_i+1,jpl) , e_i(jpi,jpj,nlay_i+1,jpl) , s_i(jpi,jpj,nlay_i+1,jpl) , STAT=ierr(ii) )
[2715]470
471      ! * Moments for advection
472      ii = ii + 1
473      ALLOCATE( sxopw(jpi,jpj) , syopw(jpi,jpj) , sxxopw(jpi,jpj) , syyopw(jpi,jpj) , sxyopw(jpi,jpj) , STAT=ierr(ii) )
474      ii = ii + 1
475      ALLOCATE( sxice(jpi,jpj,jpl) , syice(jpi,jpj,jpl) , sxxice(jpi,jpj,jpl) , syyice(jpi,jpj,jpl) , sxyice(jpi,jpj,jpl) ,   &
476         &      sxsn (jpi,jpj,jpl) , sysn (jpi,jpj,jpl) , sxxsn (jpi,jpj,jpl) , syysn (jpi,jpj,jpl) , sxysn (jpi,jpj,jpl) ,   &
477         &      STAT=ierr(ii) )
478      ii = ii + 1
479      ALLOCATE( sxa  (jpi,jpj,jpl) , sya  (jpi,jpj,jpl) , sxxa  (jpi,jpj,jpl) , syya  (jpi,jpj,jpl) , sxya  (jpi,jpj,jpl) ,   &
480         &      sxc0 (jpi,jpj,jpl) , syc0 (jpi,jpj,jpl) , sxxc0 (jpi,jpj,jpl) , syyc0 (jpi,jpj,jpl) , sxyc0 (jpi,jpj,jpl) ,   &
481         &      sxsal(jpi,jpj,jpl) , sysal(jpi,jpj,jpl) , sxxsal(jpi,jpj,jpl) , syysal(jpi,jpj,jpl) , sxysal(jpi,jpj,jpl) ,   &
482         &      sxage(jpi,jpj,jpl) , syage(jpi,jpj,jpl) , sxxage(jpi,jpj,jpl) , syyage(jpi,jpj,jpl) , sxyage(jpi,jpj,jpl) ,   &
483         &      STAT=ierr(ii) )
484      ii = ii + 1
[4873]485      ALLOCATE( sxe (jpi,jpj,nlay_i+1,jpl) , sye (jpi,jpj,nlay_i+1,jpl) , sxxe(jpi,jpj,nlay_i+1,jpl) ,     &
486         &      syye(jpi,jpj,nlay_i+1,jpl) , sxye(jpi,jpj,nlay_i+1,jpl)                           , STAT=ierr(ii) )
[2715]487
488      ! * Old values of global variables
489      ii = ii + 1
[4872]490      ALLOCATE( v_s_b  (jpi,jpj,jpl) , v_i_b  (jpi,jpj,jpl) , e_s_b(jpi,jpj,nlay_s,jpl) ,     &
[4873]491         &      a_i_b  (jpi,jpj,jpl) , smv_i_b(jpi,jpj,jpl) , e_i_b(jpi,jpj,nlay_i+1 ,jpl) ,     &
[4872]492         &      oa_i_b (jpi,jpj,jpl)                                                        ,     &
493         &      u_ice_b(jpi,jpj)     , v_ice_b(jpi,jpj)                                   , STAT=ierr(ii) )
[2715]494
495      ! * Increment of global variables
496      ii = ii + 1
497      ALLOCATE( d_a_i_thd(jpi,jpj,jpl) , d_a_i_trp (jpi,jpj,jpl) , d_v_s_thd  (jpi,jpj,jpl) , d_v_s_trp  (jpi,jpj,jpl) ,   &
498         &      d_v_i_thd(jpi,jpj,jpl) , d_v_i_trp (jpi,jpj,jpl) , d_smv_i_thd(jpi,jpj,jpl) , d_smv_i_trp(jpi,jpj,jpl) ,   &     
499         &      d_sm_i_fl(jpi,jpj,jpl) , d_sm_i_gd (jpi,jpj,jpl) , d_sm_i_se  (jpi,jpj,jpl) , d_sm_i_si  (jpi,jpj,jpl) ,   &
[4990]500         &      d_sm_i_la(jpi,jpj,jpl) , d_oa_i_thd(jpi,jpj,jpl) , d_oa_i_trp (jpi,jpj,jpl) ,   &
[2715]501         &     STAT=ierr(ii) )
502      ii = ii + 1
[4990]503      ALLOCATE( d_e_s_thd(jpi,jpj,nlay_s,jpl) , d_e_i_thd(jpi,jpj,nlay_i,jpl) , d_u_ice_dyn(jpi,jpj) ,     &
504         &      d_e_s_trp(jpi,jpj,nlay_s,jpl) , d_e_i_trp(jpi,jpj,nlay_i,jpl) , d_v_ice_dyn(jpi,jpj) , STAT=ierr(ii) )
[2715]505     
506      ! * Ice thickness distribution variables
507      ii = ii + 1
[4869]508      ALLOCATE( hi_max(0:jpl), hi_mean(jpl),  STAT=ierr(ii) )
[2715]509
510      ! * Ice diagnostics
511      ii = ii + 1
[4990]512      ALLOCATE( dv_dt_thd(jpi,jpj,jpl),    &
[4765]513         &      diag_trp_vi(jpi,jpj), diag_trp_vs  (jpi,jpj), diag_trp_ei(jpi,jpj),   & 
514         &      diag_trp_es(jpi,jpj), diag_heat_dhc(jpi,jpj),  STAT=ierr(ii) )
[2715]515
516      ice_alloc = MAXVAL( ierr(:) )
517      IF( ice_alloc /= 0 )   CALL ctl_warn('ice_alloc_2: failed to allocate arrays.')
518      !
519   END FUNCTION ice_alloc
520
[825]521#else
522   !!----------------------------------------------------------------------
523   !!   Default option         Empty module            NO LIM sea-ice model
524   !!----------------------------------------------------------------------
525#endif
526
527   !!======================================================================
528END MODULE ice
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.