source: trunk/NEMOGCM/NEMO/LIM_SRC_2/limthd_lac_2.F90 @ 5836

Last change on this file since 5836 was 5836, checked in by cetlod, 5 years ago

merge the simplification branch onto the trunk, see ticket #1612

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 12.6 KB
Line 
1MODULE limthd_lac_2
2#if defined key_lim2
3   !!======================================================================
4   !!                       ***  MODULE limthd_lac_2   ***
5   !!                lateral thermodynamic growth of the ice
6   !!======================================================================
7
8   !!----------------------------------------------------------------------
9   !!   lim_lat_acr_2 : lateral accretion of ice
10   !!----------------------------------------------------------------------
11   USE par_oce        ! ocean parameters
12   USE phycst
13   USE thd_ice_2
14   USE ice_2
15   USE limistate_2 
16   USE lib_mpp        ! MPP library
17   USE wrk_nemo       ! work arrays
18   USE lib_fortran    ! Fortran utilities (allows no signed zero when 'key_nosignedzero' defined) 
19
20   IMPLICIT NONE
21   PRIVATE
22
23   PUBLIC   lim_thd_lac_2   ! called by lim_thd_2
24
25   REAL(wp)  ::           &  ! constant values
26      epsi20 = 1.e-20  ,  &
27      epsi13 = 1.e-13  ,  &
28      zzero  = 0.e0    ,  &
29      zone   = 1.e0
30
31   !!----------------------------------------------------------------------
32   !! NEMO/LIM2 3.3 , UCL - NEMO Consortium (2010)
33   !! $Id$
34   !! Software governed by the CeCILL licence (NEMOGCM/NEMO_CeCILL.txt)
35   !!----------------------------------------------------------------------
36CONTAINS
37   
38   SUBROUTINE lim_thd_lac_2( kideb, kiut )
39      !!-------------------------------------------------------------------
40      !!               ***   ROUTINE lim_thd_lac_2  ***
41      !! 
42      !! ** Purpose : Computation of the evolution of the ice thickness and
43      !!      concentration as a function of the heat balance in the leads.
44      !!      It is only used for lateral accretion
45      !!       
46      !! ** Method  : Ice is formed in the open water when ocean lose heat
47      !!      (heat budget of open water Bl is negative) .
48      !!      Computation of the increase of 1-A (ice concentration) fol-
49      !!      lowing the law :
50      !!      (dA/dt)acc = F[ (1-A)/(1-a) ] * [ Bl / (Li*h0) ]
51      !!       where - h0 is the thickness of ice created in the lead
52      !!             - a is a minimum fraction for leads
53      !!             - F is a monotonic non-increasing function defined as:
54      !!                  F(X)=( 1 - X**exld )**(1.0/exld)
55      !!             - exld is the exponent closure rate (=2 default val.)
56      !!
57      !! ** Action : - Adjustment of snow and ice thicknesses and heat
58      !!                content in brine pockets
59      !!             - Updating ice internal temperature
60      !!             - Computation of variation of ice volume and mass
61      !!             - Computation of frldb after lateral accretion and
62      !!               update h_snow_1d, h_ice_1d and tbif_1d(:,:)     
63      !!
64      !! ** References :
65      !!      M. Maqueda, 1995, PhD Thesis, Univesidad Complutense Madrid
66      !!      Fichefet T. and M. Maqueda 1997, J. Geo. Res., 102(C6),
67      !!                                                12609 -12646   
68      !! History :
69      !!   1.0  !  01-04 (LIM)  original code
70      !!   2.0  !  02-08 (C. Ethe, G. Madec)  F90, mpp
71      !!-------------------------------------------------------------------
72      INTEGER , INTENT(IN)::  &
73         kideb          ,   &  ! start point on which the the computation is applied
74         kiut                  ! end point on which the the computation is applied
75
76      ! * Local variables
77      INTEGER ::            &
78         ji             ,   &  !  dummy loop indices
79         iicefr         ,   &  !  1 = existing ice ; 0 = no ice
80         iiceform       ,   &  !  1 = ice formed   ; 0 = no ice formed
81         ihemis                !  dummy indice
82      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:) ::   zqbgow      !  heat budget of the open water (negative)
83      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:) ::   zfrl_old    !  previous sea/ice fraction
84      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:) ::   zhice_old   !  previous ice thickness
85      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:) ::   zhice0      !  thickness of newly formed ice in leads
86      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:) ::   zfrlmin     !  minimum fraction for leads
87      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:) ::   zdhicbot    !  part of thickness of newly formed ice in leads which
88                                !  has been already used in transport for example
89      REAL(wp)  ::  &
90         zhemis           ,  &  !  hemisphere (0 = North, 1 = South)
91         zhicenew         ,  &  !  new ice thickness
92         zholds2          ,  &  !  ratio of previous ice thickness and 2
93         zhnews2          ,  &  !  ratio of new ice thickness and 2
94         zfrlnew          ,  &  !  new sea/ice fraction
95         zfrld            ,  &  !  ratio of sea/ice fraction and minimum fraction for leads
96         zfrrate          ,  &  !  leads-closure rate
97         zdfrl                  !  sea-ice fraction increment
98      REAL(wp)  ::  &
99         zdh1 , zdh2 , zdh3 , zdh4, zdh5   , &   ! tempory scalars
100         ztint , zta1 , zta2 , zta3 , zta4 , &
101         zah, zalpha , zbeta
102      !!---------------------------------------------------------------------     
103               
104      CALL wrk_alloc( jpij, zqbgow, zfrl_old, zhice_old, zhice0, zfrlmin, zdhicbot )
105     
106      !--------------------------------------------------------------
107      !   Computation of the heat budget of the open water (negative)
108      !--------------------------------------------------------------
109     
110      DO ji = kideb , kiut     
111         zqbgow(ji) = qldif_1d(ji) - qcmif_1d(ji)
112      END DO
113     
114      !-----------------------------------------------------------------
115      !   Taking the appropriate values for the corresponding hemisphere
116      !-----------------------------------------------------------------
117      DO ji = kideb , kiut
118         zhemis       = MAX( zzero , SIGN( zone , frld_1d(ji) - 2.0 ) ) 
119         ihemis       = INT( 1 + zhemis )
120         zhice0  (ji) = hiccrit( ihemis ) 
121         zfrlmin (ji) = acrit  ( ihemis )   
122         frld_1d (ji) = frld_1d(ji) - 2.0 * zhemis
123         zfrl_old(ji) = frld_1d(ji)
124      END DO
125     
126      !-------------------------------------------------------------------
127      !     Lateral Accretion (modification of the fraction of open water)
128      !     The ice formed in the leads has always a thickness zhice0, but
129      !     only a fraction zfrrate of the ice formed contributes to the
130      !     increase of the ice fraction. The remaining part (1-zfrrate)
131      !     is rather assumed to lead to an increase in the thickness of the
132      !     pre-existing ice (transport for example).
133      !     Morales Maqueda, 1995 - Fichefet and Morales Maqueda, 1997
134      !---------------------------------------------------------------------
135     
136      DO ji = kideb , kiut
137         iicefr       = 1 - MAX( 0, INT( SIGN( 1.5 * zone , zfrl_old(ji) - 1.0 + epsi13 ) ) )
138         !---computation of the leads-closure rate
139         zfrld        = MIN( zone , ( 1.0 - frld_1d(ji) ) / ( 1.0 - zfrlmin(ji) ) )
140         zfrrate      = ( 1.0 - zfrld**exld )**( 1.0 / exld )
141         !--computation of the sea-ice fraction increment and the new fraction
142         zdfrl        = ( zfrrate / zhice0(ji) )  * ( zqbgow(ji) / xlic )
143         zfrlnew      = zfrl_old(ji) + zdfrl
144         !--update the sea-ice fraction
145         frld_1d   (ji) = MAX( zfrlnew , zfrlmin(ji) )
146         !--computation of the remaining part of ice thickness which has been already used
147         zdhicbot(ji) =  ( frld_1d(ji) - zfrlnew ) * zhice0(ji) / ( 1.0 - zfrlmin(ji) )   & 
148            &         -  (  ( 1.0 - zfrrate ) / ( 1.0 - frld_1d(ji) ) )  * ( zqbgow(ji) / xlic ) 
149      END DO
150 
151      !----------------------------------------------------------------------------------------
152      !      Ajustement of snow and ice thicknesses and updating the total heat stored in brine pockets 
153      !      The thickness of newly formed ice is averaged with that of the pre-existing
154      !         (1-Anew) * hinew = (1-Aold) * hiold + ((1-Anew)-(1-Aold)) * h0
155      !      Snow is distributed over the new ice-covered area
156      !         (1-Anew) * hsnew = (1-Aold) * hsold           
157      !--------------------------------------------------------------------------------------------
158     
159      DO ji = kideb , kiut
160         iicefr       = 1 - MAX( 0, INT( SIGN( 1.5 * zone , zfrl_old(ji) - 1.0 + epsi13 ) ) )
161         zhice_old(ji) = h_ice_1d(ji)
162         zhicenew      = iicefr * zhice_old(ji) + ( 1 - iicefr ) * zhice0(ji)
163         zalpha        = ( 1. - zfrl_old(ji) ) / ( 1.- frld_1d(ji) )
164         h_snow_1d(ji) = zalpha * h_snow_1d(ji)
165         h_ice_1d (ji) = zalpha * zhicenew + ( 1.0 - zalpha ) * zhice0(ji)
166         qstbif_1d(ji) = zalpha * qstbif_1d(ji) 
167      END DO
168     
169      !-------------------------------------------------------
170      !   Ajustement of ice internal temperatures
171      !-------------------------------------------------------
172     
173      DO ji = kideb , kiut
174         iicefr      = 1 - MAX( 0, INT( SIGN( 1.5 * zone , zfrl_old(ji) - 1.0 + epsi13 ) ) )
175         iiceform    = 1 - MAX( 0 ,INT( SIGN( 1.5 * zone , zhice0(ji) - h_ice_1d(ji) ) ) )
176         zholds2     = zhice_old(ji)/ 2.
177         zhnews2     = h_ice_1d(ji) / 2.
178         zdh1        = MAX( zzero ,  zhice_old(ji)   - zhnews2 )
179         zdh2        = MAX( zzero , -zhice_old(ji)   + zhnews2 )
180         zdh3        = MAX( zzero ,  h_ice_1d(ji) - zholds2 )
181         zdh4        = MAX( zzero , -h_ice_1d(ji) + zholds2 )
182         zdh5        = MAX( zzero , zhice0(ji)      - zholds2 )
183         ztint       =       iiceform   * (  ( zholds2 - zdh3 ) * tbif_1d(ji,3) + zdh4 * tbif_1d(ji,2) )      &
184            &                           / MAX( epsi20 , h_ice_1d(ji) - zhice0(ji) )                           &
185            &                 + ( 1 - iiceform ) * tfu_1d(ji)
186         zta1        = iicefr * ( 1.  - zfrl_old(ji) ) * tbif_1d(ji,2) 
187         zta2        = iicefr * ( 1.  - zfrl_old(ji) ) * tbif_1d(ji,3)
188         zta3        = iicefr * ( 1.  - zfrl_old(ji) ) * ztint
189         zta4        = ( zfrl_old(ji) - frld_1d   (ji) ) * tfu_1d(ji)
190         zah         = ( 1. - frld_1d(ji) ) * zhnews2 
191
192         tbif_1d(ji,2) = (  MIN( zhnews2 , zholds2 )                                              * zta1   &
193            &          + ( 1 - iiceform ) * ( zholds2 - zdh1 )                                    * zta2   &
194            &          + ( iiceform * ( zhnews2 - zhice0(ji) + zdh5 ) + ( 1 - iiceform ) * zdh2 ) * zta3   & 
195            &          + MIN ( zhnews2 , zhice0(ji) )                                             * zta4   &
196            &          ) / zah
197         
198         tbif_1d(ji,3) =     ( iiceform * ( zhnews2 - zdh3 )                                           * zta1  &
199            &              + ( iiceform * zdh3 + ( 1 - iiceform ) * zdh1 )                             * zta2  &
200            &              + ( iiceform * ( zhnews2 - zdh5 ) + ( 1 - iiceform ) * ( zhnews2 - zdh1 ) ) * zta3  & 
201            &              + ( iiceform * zdh5 + ( 1 - iiceform ) * zhnews2 )                          * zta4  &
202            &            ) / zah
203         !---removing the remaining part of ice formed which has been already used
204         zbeta         = h_ice_1d(ji) / ( h_ice_1d(ji) + zdhicbot(ji) )
205         h_ice_1d(ji)  = h_ice_1d(ji) + zdhicbot(ji)
206         tbif_1d (ji,2)= zbeta * tbif_1d(ji,2) + ( 1.0 - zbeta ) * tbif_1d(ji,3)
207         tbif_1d (ji,3)= ( 2. * zbeta - 1.0 ) * tbif_1d(ji,3) + ( 2. * zdhicbot(ji) / h_ice_1d(ji) ) * tfu_1d(ji)
208         
209      END DO
210     
211      !-------------------------------------------------------------
212      !    Computation of variation of ice volume and ice mass
213      !           Vold = (1-Aold) * hiold ; Vnew = (1-Anew) * hinew
214      !           dV = Vnew - Vold
215      !-------------------------------------------------------------
216     
217      DO ji = kideb , kiut
218         dvlbq_1d  (ji) = ( 1. - frld_1d(ji) ) * h_ice_1d(ji) - ( 1. - zfrl_old(ji) ) * zhice_old(ji)
219         rdm_ice_1d(ji) = rdm_ice_1d(ji) + rhoic * dvlbq_1d(ji)
220         rdq_ice_1d(ji) = rdq_ice_1d(ji) + rcpic * dvlbq_1d(ji) * ( tfu_1d(ji) - rt0 )      ! heat content relative to rt0
221      END DO
222     
223      CALL wrk_dealloc( jpij, zqbgow, zfrl_old, zhice_old, zhice0, zfrlmin, zdhicbot )
224      !
225   END SUBROUTINE lim_thd_lac_2
226#else
227   !!----------------------------------------------------------------------
228   !!                       ***  MODULE limthd_lac_2   ***
229   !!                           no sea ice model
230   !!----------------------------------------------------------------------
231CONTAINS
232   SUBROUTINE lim_thd_lac_2           ! Empty routine
233   END SUBROUTINE lim_thd_lac_2
234#endif
235   !!======================================================================
236END MODULE limthd_lac_2
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.