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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 trunk/NEMOGCM/NEMO/LIM_SRC_3 – NEMO

source: trunk/NEMOGCM/NEMO/LIM_SRC_3/ice.F90 @ 4765

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Compilation issue, see ticket #1379

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 39.5 KB
Line 
1MODULE ice
2   !!======================================================================
3   !!                        ***  MODULE ice  ***
4   !! LIM-3 Sea Ice physics:  diagnostics variables of ice defined in memory
5   !!=====================================================================
6   !! History :  3.0  ! 2008-03  (M. Vancoppenolle) original code LIM-3
7   !!            4.0  ! 2011-02  (G. Madec) dynamical allocation
8   !!----------------------------------------------------------------------
9#if defined key_lim3
10   !!----------------------------------------------------------------------
11   !!   'key_lim3'                                      LIM-3 sea-ice model
12   !!----------------------------------------------------------------------
13   USE par_ice        ! LIM sea-ice parameters
14   USE in_out_manager ! I/O manager
15   USE lib_mpp        ! MPP library
16
17   IMPLICIT NONE
18   PRIVATE
19
20   PUBLIC    ice_alloc  !  Called in iceini.F90
21
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)
27   !!    * Miguel Angel Morales Maqueda (NOC-L, UK)
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
34   !!    * Gurvan Madec, Claude Talandier, Christian Ethe (LOCEAN, France)
35   !!    * Xavier Fettweis (UCL-ASTR), Ralph Timmermann (AWI, Germany)
36   !!    * Bill Lipscomb (LANL), Cecilia Bitz (UWa)
37   !!      and Elisabeth Hunke (LANL), USA.
38   !!
39   !! For more info, the interested user is kindly invited to consult the following references
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 :
44   !!    * Bouillon et al., Ocean Modelling 2009.
45   !!
46   !!    Or the reference manual, that should be available by 2011
47   !!======================================================================
48   !!                                                                     |
49   !!              I C E   S T A T E   V A R I A B L E S                  |
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   !!-------------|-------------|---------------------------------|-------|
107   !! a_i         | a_i_b       |    Ice concentration            |       |
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|
113   !!      -      ! q_i_b       !    Ice enthalpy per unit vol.   | J/m3  |
114   !! e_s         !      -      !    Snow enthalpy                | 10^9 J|
115   !!      -      ! q_s_b       !    Snow enthalpy per unit vol.  | J/m3  |
116   !!                                                                     |
117   !!-------------|-------------|---------------------------------|-------|
118   !!                                                                     |
119   !! ** Equivalent variables                                             |
120   !!-------------|-------------|---------------------------------|-------|
121   !!                                                                     |
122   !! ht_i        | ht_i_b      |    Ice thickness                | m     |
123   !! ht_s        ! ht_s_b      |    Snow depth                   | m     |
124   !! sm_i        ! sm_i_b      |    Sea ice bulk salinity        ! ppt   |
125   !! s_i         ! s_i_b       |    Sea ice salinity profile     ! ppt   |
126   !! o_i         !      -      |    Sea ice Age                  ! days  |
127   !! t_i         ! t_i_b       |    Sea ice temperature          ! K     |
128   !! t_s         ! t_s_b       |    Snow temperature             ! K     |
129   !! t_su        ! t_su_b      |    Sea ice surface temperature  ! K     |
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   !! ******************************************************************* |
144   !! at_i        | at_i_b      |    Total ice concentration      |       |
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   !!=====================================================================
154
155   LOGICAL, PUBLIC ::   con_i = .false.   ! switch for conservation test
156
157   !!--------------------------------------------------------------------------
158   !! * Share Module variables
159   !!--------------------------------------------------------------------------
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
166
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 ::   angvg            !: turning angle for oceanic stress
173   REAL(wp), PUBLIC ::   pstar            !: determines ice strength (N/M), Hibler JPO79
174   REAL(wp), PUBLIC ::   c_rhg            !: determines changes in ice strength
175   REAL(wp), PUBLIC ::   creepl           !: creep limit : has to be under 1.0e-9
176   REAL(wp), PUBLIC ::   ecc              !: eccentricity of the elliptical yield curve
177   REAL(wp), PUBLIC ::   ahi0             !: sea-ice hor. eddy diffusivity coeff. (m2/s)
178   REAL(wp), PUBLIC ::   telast           !: timescale for elastic waves (s) !SB
179   REAL(wp), PUBLIC ::   alphaevp         !: coeficient of the internal stresses !SB
180   REAL(wp), PUBLIC ::   unit_fac = 1.e+09_wp  !: conversion factor for ice / snow enthalpy
181   REAL(wp), PUBLIC ::   hminrhg          !: ice volume (a*h, in m) below which ice velocity is set to ocean velocity
182
183   !                                     !!** ice-salinity namelist (namicesal) **
184   REAL(wp), PUBLIC ::   s_i_max          !: maximum ice salinity [PSU]
185   REAL(wp), PUBLIC ::   s_i_min          !: minimum ice salinity [PSU]
186   REAL(wp), PUBLIC ::   s_i_0            !: 1st sal. value for the computation of sal .prof. [PSU]
187   REAL(wp), PUBLIC ::   s_i_1            !: 2nd sal. value for the computation of sal .prof. [PSU]
188   REAL(wp), PUBLIC ::   sal_G            !: restoring salinity for gravity drainage [PSU]
189   REAL(wp), PUBLIC ::   sal_F            !: restoring salinity for flushing [PSU]
190   REAL(wp), PUBLIC ::   time_G           !: restoring time constant for gravity drainage (= 20 days) [s]
191   REAL(wp), PUBLIC ::   time_F           !: restoring time constant for gravity drainage (= 10 days) [s]
192   REAL(wp), PUBLIC ::   bulk_sal         !: bulk salinity (ppt) in case of constant salinity
193
194   !                                     !!** ice-salinity namelist (namicesal) **
195   INTEGER , PUBLIC ::   num_sal             !: salinity configuration used in the model
196   !                                         ! 1 - constant salinity in both space and time
197   !                                         ! 2 - prognostic salinity (s(z,t))
198   !                                         ! 3 - salinity profile, constant in time
199   INTEGER , PUBLIC ::   thcon_i_swi         !: thermal conductivity: =0 Untersteiner (1964) ; =1 Pringle et al (2007)
200
201   !                                     !!** ice-mechanical redistribution namelist (namiceitdme)
202   REAL(wp), PUBLIC ::   Cs               !: fraction of shearing energy contributing to ridging           
203   REAL(wp), PUBLIC ::   Cf               !: ratio of ridging work to PE loss
204   REAL(wp), PUBLIC ::   fsnowrdg         !: fractional snow loss to the ocean during ridging
205   REAL(wp), PUBLIC ::   fsnowrft         !: fractional snow loss to the ocean during ridging
206   REAL(wp), PUBLIC ::   Gstar            !: fractional area of young ice contributing to ridging
207   REAL(wp), PUBLIC ::   astar            !: equivalent of G* for an exponential participation function
208   REAL(wp), PUBLIC ::   Hstar            !: thickness that determines the maximal thickness of ridged ice
209   REAL(wp), PUBLIC ::   hparmeter        !: threshold thickness (m) for rafting / ridging
210   REAL(wp), PUBLIC ::   Craft            !: coefficient for smoothness of the hyperbolic tangent in rafting
211   REAL(wp), PUBLIC ::   ridge_por        !: initial porosity of ridges (0.3 regular value)
212   REAL(wp), PUBLIC ::   betas            !: coef. for partitioning of snowfall between leads and sea ice
213   REAL(wp), PUBLIC ::   kappa_i          !: coef. for the extinction of radiation Grenfell et al. (2006) [1/m]
214   REAL(wp), PUBLIC ::   nconv_i_thd      !: maximal number of iterations for heat diffusion
215   REAL(wp), PUBLIC ::   maxer_i_thd      !: maximal tolerated error (C) for heat diffusion
216
217   !                                     !!** ice-mechanical redistribution namelist (namiceitdme)
218   INTEGER , PUBLIC ::   ridge_scheme_swi !: scheme used for ice ridging
219   INTEGER , PUBLIC ::   raft_swi         !: rafting of ice or not                       
220   INTEGER , PUBLIC ::   partfun_swi      !: participation function: =0 Thorndike et al. (1975), =1 Lipscomb et al. (2007)
221   INTEGER , PUBLIC ::   brinstren_swi    !: use brine volume to diminish ice strength
222
223   REAL(wp), PUBLIC ::   usecc2           !:  = 1.0 / ( ecc * ecc )
224   REAL(wp), PUBLIC ::   rhoco            !: = rau0 * cw
225   REAL(wp), PUBLIC ::   sangvg, cangvg   !: sin and cos of the turning angle for ocean stress
226   REAL(wp), PUBLIC ::   pstarh           !: pstar / 2.0
227
228   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   u_oce, v_oce   !: surface ocean velocity used in ice dynamics
229   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   ahiu , ahiv    !: hor. diffusivity coeff. at U- and V-points [m2/s]
230   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   pahu , pahv    !: ice hor. eddy diffusivity coef. at U- and V-points
231   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   ust2s, hicol   !: friction velocity, ice collection thickness accreted in leads
232   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   strp1, strp2   !: strength at previous time steps
233   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   strength       !: ice strength
234   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   stress1_i, stress2_i, stress12_i   !: 1st, 2nd & diagonal stress tensor element
235   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   delta_i        !: ice rheology elta factor (Flato & Hibler 95) [s-1]
236   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   divu_i         !: Divergence of the velocity field [s-1]
237   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   shear_i        !: Shear of the velocity field [s-1]
238   !
239   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sist        !: Average Sea-Ice Surface Temperature [Kelvin]
240   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   icethi      !: total ice thickness (for all categories) (diag only)
241   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   t_bo        !: Sea-Ice bottom temperature [Kelvin]     
242   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   frld        !: Leads fraction = 1 - ice fraction
243   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   pfrld       !: Leads fraction at previous time 
244   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   phicif      !: Old ice thickness
245   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   qlead       !: heat balance of the lead (or of the open ocean)
246   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   fhtur       !: net downward heat flux from the ice to the ocean
247   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   fhld        !: heat flux from the lead used for bottom melting
248
249   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_snw     !: Variation of snow mass over 1 time step     [Kg/m2]
250   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_ice     !: Variation of ice mass over 1 time step      [Kg/m2]
251   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_sub     !: Variation of snow mass over 1 time step due to sublimation [Kg/m2]
252
253   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_sni     !: snow ice growth
254   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_opw     !: lateral ice growth
255   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_bog     !: bottom ice growth
256   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_dyn     !: dynamical ice growth
257   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_bom     !: vertical bottom melt
258   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_sum     !: vertical surface melt
259   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_res     !: production (growth+melt) due to limupdate
260   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_spr     !: snow precipitation on ice
261
262   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_bog     !: salt flux due to ice growth/melt                      [PSU/m2/s]
263   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_bom     !: salt flux due to ice growth/melt                      [PSU/m2/s]
264   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_sum     !: salt flux due to ice growth/melt                      [PSU/m2/s]
265   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_sni     !: salt flux due to ice growth/melt                      [PSU/m2/s]
266   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_opw     !: salt flux due to ice growth/melt                      [PSU/m2/s]
267   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_bri     !: salt flux due to brine rejection                      [PSU/m2/s]
268   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_dyn     !: salt flux due to porous ridged ice formation          [PSU/m2/s]
269   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_res     !: residual salt flux due to correction of ice thickness [PSU/m2/s]
270
271   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_bog     !: total heat flux causing bottom ice growth
272   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_bom     !: total heat flux causing bottom ice melt
273   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_sum     !: total heat flux causing surface ice melt
274   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_opw     !: total heat flux causing open water ice formation
275   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_dif     !: total heat flux causing Temp change in the ice
276   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_snw     !: heat flux for snow melt
277   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_err     !: heat flux error after heat diffusion
278   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_err_rem !: heat flux error after heat remapping
279   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_in      !: heat flux available for thermo transformations
280   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_out     !: heat flux remaining at the end of thermo transformations
281
282   ! heat flux associated with ice-atmosphere mass exchange
283   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_sub     !: heat flux for sublimation
284   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_spr     !: heat flux of the snow precipitation
285
286   ! heat flux associated with ice-ocean mass exchange
287   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_thd     !: ice-ocean heat flux from thermo processes (limthd_dh)
288   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_dyn     !: ice-ocean heat flux from mecanical processes (limitd_me)
289   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_res     !: residual heat flux due to correction of ice thickness
290
291   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   ftr_ice   !: transmitted solar radiation under ice
292
293   ! temporary arrays for dummy version of the code
294   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   dh_i_surf2D, dh_i_bott2D, q_s
295
296   !!--------------------------------------------------------------------------
297   !! * Ice global state variables
298   !!--------------------------------------------------------------------------
299   !! Variables defined for each ice category
300   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   ht_i    !: Ice thickness (m)
301   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   a_i     !: Ice fractional areas (concentration)
302   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   v_i     !: Ice volume per unit area (m)
303   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   v_s     !: Snow volume per unit area(m)
304   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   ht_s    !: Snow thickness (m)
305   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   t_su    !: Sea-Ice Surface Temperature (K)
306   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   sm_i    !: Sea-Ice Bulk salinity (ppt)
307   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   smv_i   !: Sea-Ice Bulk salinity times volume per area (ppt.m)
308   !                                                                  !  this is an extensive variable that has to be transported
309   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   o_i     !: Sea-Ice Age (days)
310   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   ov_i    !: Sea-Ice Age times volume per area (days.m)
311   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   oa_i    !: Sea-Ice Age times ice area (days)
312
313   !! Variables summed over all categories, or associated to all the ice in a single grid cell
314   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   u_ice, v_ice   !: components of the ice velocity (m/s)
315   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   tio_u, tio_v   !: components of the ice-ocean stress (N/m2)
316   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   vt_i , vt_s    !: ice and snow total volume per unit area (m)
317   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   at_i           !: ice total fractional area (ice concentration)
318   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   ato_i          !: =1-at_i ; total open water fractional area
319   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   et_i , et_s    !: ice and snow total heat content
320   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   ot_i           !: mean age over all categories
321   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   tm_i           !: mean ice temperature over all categories
322   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   bv_i           !: brine volume averaged over all categories
323   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   smt_i          !: mean sea ice salinity averaged over all categories [PSU]
324
325   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   at_i_typ     !: total area   contained in each ice type [m^2]
326   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   vt_i_typ     !: total volume contained in each ice type [m^3]
327
328   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:,:) ::   t_s        !: Snow temperatures [K]
329   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:,:) ::   e_s        !: Snow ...     
330
331   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:)   ::   e_i_cat    !: ! go to trash
332     
333   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:,:) ::   t_i        !: ice temperatures          [K]
334   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:,:) ::   e_i        !: ice thermal contents [Giga J]
335   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:,:) ::   s_i        !: ice salinities          [PSU]
336
337   !!--------------------------------------------------------------------------
338   !! * Moments for advection
339   !!--------------------------------------------------------------------------
340   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)     ::   sxopw, syopw, sxxopw, syyopw, sxyopw   !: open water in sea ice
341   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:)   ::   sxice, syice, sxxice, syyice, sxyice   !: ice thickness
342   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:)   ::   sxsn , sysn , sxxsn , syysn , sxysn    !: snow thickness
343   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:)   ::   sxa  , sya  , sxxa  , syya  , sxya     !: lead fraction
344   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:)   ::   sxc0 , syc0 , sxxc0 , syyc0 , sxyc0    !: snow thermal content
345   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:)   ::   sxsal, sysal, sxxsal, syysal, sxysal   !: ice salinity
346   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:)   ::   sxage, syage, sxxage, syyage, sxyage   !: ice age
347   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:,:) ::   sxe  , sye  , sxxe  , syye  , sxye     !: ice layers heat content
348
349   !!--------------------------------------------------------------------------
350   !! * Old values of global variables
351   !!--------------------------------------------------------------------------
352   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:)   ::   old_v_s, old_v_i               !: snow and ice volumes
353   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:)   ::   old_a_i, old_smv_i, old_oa_i   !: ???
354   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:,:) ::   old_e_s                        !: snow heat content
355   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:,:) ::   old_e_i                        !: ice temperatures
356   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)     ::   old_u_ice, old_v_ice           !: ice velocity (gv6 and gv7)
357     
358
359   !!--------------------------------------------------------------------------
360   !! * Increment of global variables
361   !!--------------------------------------------------------------------------
362   ! thd refers to changes induced by thermodynamics
363   ! trp   ''         ''     ''       advection (transport of ice)
364   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   d_a_i_thd  , d_a_i_trp                 !: icefractions                 
365   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   d_v_s_thd  , d_v_s_trp                 !: snow volume
366   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   d_v_i_thd  , d_v_i_trp                 !: ice  volume
367   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   d_smv_i_thd, d_smv_i_trp               !:     
368   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   d_sm_i_fl  , d_sm_i_gd                 !:
369   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   d_sm_i_se  , d_sm_i_si  , d_sm_i_la    !:
370   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   d_oa_i_thd , d_oa_i_trp , s_i_newice   !:
371
372   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:,:) ::   d_e_s_thd  , d_e_s_trp     !:
373   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:,:) ::   d_e_i_thd  , d_e_i_trp     !:
374   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)     ::   d_u_ice_dyn, d_v_ice_dyn   !: ice velocity
375     
376   !!--------------------------------------------------------------------------
377   !! * Ice thickness distribution variables
378   !!--------------------------------------------------------------------------
379   ! REMOVE
380   INTEGER , PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:)   ::   ice_types      !: Vector connecting types and categories
381   INTEGER , PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   ice_cat_bounds !: Matrix containing the integer upper and
382   !                                                                       !  lower boundaries of ice thickness categories
383   ! REMOVE
384   INTEGER , PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:)   ::   ice_ncat_types !: nb of thickness categories in each ice type
385   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:)   ::   hi_max         !: Boundary of ice thickness categories in thickness space
386   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:)   ::   hi_mean        !: Mean ice thickness in catgories
387   ! REMOVE
388   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hi_max_typ     !: Boundary of ice thickness categories in thickness space
389
390   !!--------------------------------------------------------------------------
391   !! * Ice Run
392   !!--------------------------------------------------------------------------
393   !                                                  !!: ** Namelist namicerun read in iceini **
394   CHARACTER(len=32)     , PUBLIC ::   cn_icerst_in    !: suffix of ice restart name (input)
395   CHARACTER(len=32)     , PUBLIC ::   cn_icerst_out   !: suffix of ice restart name (output)
396   LOGICAL               , PUBLIC ::   ln_limdyn       !: flag for ice dynamics (T) or not (F)
397   LOGICAL               , PUBLIC ::   ln_nicep        !: flag for sea-ice points output (T) or not (F)
398   REAL(wp)              , PUBLIC ::   cai             !: atmospheric drag over sea ice
399   REAL(wp)              , PUBLIC ::   cao             !: atmospheric drag over ocean
400   REAL(wp)              , PUBLIC ::   amax            !: maximum ice concentration
401   !
402   !!--------------------------------------------------------------------------
403   !! * Ice diagnostics
404   !!--------------------------------------------------------------------------
405   !! Check if everything down here is necessary
406   LOGICAL , PUBLIC                                      ::   ln_limdiahsb  !: flag for ice diag (T) or not (F)
407   LOGICAL , PUBLIC                                      ::   ln_limdiaout  !: flag for ice diag (T) or not (F)
408   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   dv_dt_thd     !: thermodynamic growth rates
409   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   izero
410   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   diag_trp_vi   !: transport of ice volume
411   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   diag_trp_vs   !: transport of snw volume
412   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   diag_trp_ei   !: transport of ice enthalpy (W/m2)
413   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   diag_trp_es   !: transport of snw enthalpy (W/m2)
414   !
415   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   diag_heat_dhc !: snw/ice heat content variation   [W/m2]
416   !
417   INTEGER , PUBLIC ::   jiindx, jjindx        !: indexes of the debugging point
418
419   !!----------------------------------------------------------------------
420   !! NEMO/LIM3 4.0 , UCL - NEMO Consortium (2010)
421   !! $Id$
422   !! Software governed by the CeCILL licence     (NEMOGCM/NEMO_CeCILL.txt)
423   !!----------------------------------------------------------------------
424CONTAINS
425
426   FUNCTION ice_alloc()
427      !!-----------------------------------------------------------------
428      !!               *** Routine ice_alloc_2 ***
429      !!-----------------------------------------------------------------
430      INTEGER :: ice_alloc
431      !
432      INTEGER :: ierr(20), ii
433      !!-----------------------------------------------------------------
434
435      ierr(:) = 0
436
437      ! What could be one huge allocate statement is broken-up to try to
438      ! stay within Fortran's max-line length limit.
439      ii = 1
440      ALLOCATE( u_oce    (jpi,jpj) , v_oce    (jpi,jpj) ,                           &
441         &      ahiu     (jpi,jpj) , ahiv     (jpi,jpj) ,                           &
442         &      pahu     (jpi,jpj) , pahv     (jpi,jpj) ,                           &
443         &      ust2s    (jpi,jpj) , hicol    (jpi,jpj) ,                           &
444         &      strp1    (jpi,jpj) , strp2    (jpi,jpj) , strength  (jpi,jpj) ,     &
445         &      stress1_i(jpi,jpj) , stress2_i(jpi,jpj) , stress12_i(jpi,jpj) ,     &
446         &      delta_i  (jpi,jpj) , divu_i   (jpi,jpj) , shear_i   (jpi,jpj) , STAT=ierr(ii) )
447
448      ii = ii + 1
449      ALLOCATE( sist   (jpi,jpj) , icethi (jpi,jpj) , t_bo   (jpi,jpj) ,      &
450         &      frld   (jpi,jpj) , pfrld  (jpi,jpj) , phicif (jpi,jpj) ,      &
451         &      wfx_snw(jpi,jpj) , wfx_ice(jpi,jpj) , wfx_sub(jpi,jpj) ,    &
452         &      wfx_bog(jpi,jpj) , wfx_dyn(jpi,jpj) , wfx_bom(jpi,jpj) , wfx_sum(jpi,jpj) ,     &
453         &      wfx_res(jpi,jpj) , wfx_sni(jpi,jpj) , wfx_opw(jpi,jpj) , wfx_spr(jpi,jpj) ,  qlead  (jpi,jpj) ,     &
454         &      fhtur  (jpi,jpj) , ftr_ice(jpi,jpj,jpl) ,      &
455         &      sfx_res(jpi,jpj) , sfx_bri(jpi,jpj) , sfx_dyn(jpi,jpj) ,      &
456         &      sfx_bog(jpi,jpj) , sfx_bom(jpi,jpj) , sfx_sum(jpi,jpj) , sfx_sni(jpi,jpj) , sfx_opw(jpi,jpj) ,   &
457         &      hfx_res(jpi,jpj) , hfx_snw(jpi,jpj) , hfx_sub(jpi,jpj) , hfx_err(jpi,jpj) , hfx_err_rem(jpi,jpj), &
458         &      hfx_in (jpi,jpj) , hfx_out(jpi,jpj) , fhld(jpi,jpj) ,  &
459         &      hfx_sum(jpi,jpj) , hfx_bom(jpi,jpj) , hfx_bog(jpi,jpj) , hfx_dif(jpi,jpj) , hfx_opw(jpi,jpj) , &
460         &      hfx_thd(jpi,jpj) , hfx_dyn(jpi,jpj) , hfx_spr(jpi,jpj) ,  STAT=ierr(ii) )
461
462      ii = ii + 1
463      ALLOCATE( dh_i_surf2D(jpi,jpj) , dh_i_bott2D(jpi,jpj) , q_s(jpi,jpj) , STAT=ierr(ii) )
464
465      ! * Ice global state variables
466      ii = ii + 1
467      ALLOCATE( ht_i (jpi,jpj,jpl) , a_i  (jpi,jpj,jpl) , v_i  (jpi,jpj,jpl) ,     &
468         &      v_s  (jpi,jpj,jpl) , ht_s (jpi,jpj,jpl) , t_su (jpi,jpj,jpl) ,     &
469         &      sm_i (jpi,jpj,jpl) , smv_i(jpi,jpj,jpl) , o_i  (jpi,jpj,jpl) ,     &
470         &      ov_i (jpi,jpj,jpl) , oa_i (jpi,jpj,jpl)                      , STAT=ierr(ii) )
471      ii = ii + 1
472      ALLOCATE( u_ice(jpi,jpj) , v_ice(jpi,jpj) , tio_u(jpi,jpj) , tio_v(jpi,jpj) ,     &
473         &      vt_i (jpi,jpj) , vt_s (jpi,jpj) , at_i (jpi,jpj) , ato_i(jpi,jpj) ,     &
474         &      et_i (jpi,jpj) , et_s (jpi,jpj) , ot_i (jpi,jpj) , tm_i (jpi,jpj) ,     &
475         &      bv_i (jpi,jpj) , smt_i(jpi,jpj)                                   , STAT=ierr(ii) )
476      ii = ii + 1
477      ALLOCATE( t_s(jpi,jpj,nlay_s,jpl) , at_i_typ(jpi,jpj,jpm) ,                            &
478         &      e_s(jpi,jpj,nlay_s,jpl) , vt_i_typ(jpi,jpj,jpm) , e_i_cat(jpi,jpj,jpl) , STAT=ierr(ii) )
479      ii = ii + 1
480      ALLOCATE( t_i(jpi,jpj,jkmax,jpl) , e_i(jpi,jpj,jkmax,jpl) , s_i(jpi,jpj,jkmax,jpl) , STAT=ierr(ii) )
481
482      ! * Moments for advection
483      ii = ii + 1
484      ALLOCATE( sxopw(jpi,jpj) , syopw(jpi,jpj) , sxxopw(jpi,jpj) , syyopw(jpi,jpj) , sxyopw(jpi,jpj) , STAT=ierr(ii) )
485      ii = ii + 1
486      ALLOCATE( sxice(jpi,jpj,jpl) , syice(jpi,jpj,jpl) , sxxice(jpi,jpj,jpl) , syyice(jpi,jpj,jpl) , sxyice(jpi,jpj,jpl) ,   &
487         &      sxsn (jpi,jpj,jpl) , sysn (jpi,jpj,jpl) , sxxsn (jpi,jpj,jpl) , syysn (jpi,jpj,jpl) , sxysn (jpi,jpj,jpl) ,   &
488         &      STAT=ierr(ii) )
489      ii = ii + 1
490      ALLOCATE( sxa  (jpi,jpj,jpl) , sya  (jpi,jpj,jpl) , sxxa  (jpi,jpj,jpl) , syya  (jpi,jpj,jpl) , sxya  (jpi,jpj,jpl) ,   &
491         &      sxc0 (jpi,jpj,jpl) , syc0 (jpi,jpj,jpl) , sxxc0 (jpi,jpj,jpl) , syyc0 (jpi,jpj,jpl) , sxyc0 (jpi,jpj,jpl) ,   &
492         &      sxsal(jpi,jpj,jpl) , sysal(jpi,jpj,jpl) , sxxsal(jpi,jpj,jpl) , syysal(jpi,jpj,jpl) , sxysal(jpi,jpj,jpl) ,   &
493         &      sxage(jpi,jpj,jpl) , syage(jpi,jpj,jpl) , sxxage(jpi,jpj,jpl) , syyage(jpi,jpj,jpl) , sxyage(jpi,jpj,jpl) ,   &
494         &      STAT=ierr(ii) )
495      ii = ii + 1
496      ALLOCATE( sxe (jpi,jpj,jkmax,jpl) , sye (jpi,jpj,jkmax,jpl) , sxxe(jpi,jpj,jkmax,jpl) ,     &
497         &      syye(jpi,jpj,jkmax,jpl) , sxye(jpi,jpj,jkmax,jpl)                           , STAT=ierr(ii) )
498
499      ! * Old values of global variables
500      ii = ii + 1
501      ALLOCATE( old_v_s  (jpi,jpj,jpl) , old_v_i  (jpi,jpj,jpl) , old_e_s(jpi,jpj,nlay_s,jpl) ,     &
502         &      old_a_i  (jpi,jpj,jpl) , old_smv_i(jpi,jpj,jpl) , old_e_i(jpi,jpj,jkmax ,jpl) ,     &
503         &      old_oa_i (jpi,jpj,jpl)                                                        ,     &
504         &      old_u_ice(jpi,jpj)     , old_v_ice(jpi,jpj)                                   , STAT=ierr(ii) )
505
506      ! * Increment of global variables
507      ii = ii + 1
508      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) ,   &
509         &      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) ,   &     
510         &      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) ,   &
511         &      d_sm_i_la(jpi,jpj,jpl) , d_oa_i_thd(jpi,jpj,jpl) , d_oa_i_trp (jpi,jpj,jpl) , s_i_newice (jpi,jpj,jpl) ,   &
512         &     STAT=ierr(ii) )
513      ii = ii + 1
514      ALLOCATE( d_e_s_thd(jpi,jpj,nlay_s,jpl) , d_e_i_thd(jpi,jpj,jkmax,jpl) , d_u_ice_dyn(jpi,jpj) ,     &
515         &      d_e_s_trp(jpi,jpj,nlay_s,jpl) , d_e_i_trp(jpi,jpj,jkmax,jpl) , d_v_ice_dyn(jpi,jpj) , STAT=ierr(ii) )
516     
517      ! * Ice thickness distribution variables
518      ii = ii + 1
519      ALLOCATE( ice_types(jpl) , ice_cat_bounds(jpm,2) , ice_ncat_types  (jpm) ,     &
520         &      hi_max (0:jpl) , hi_mean(jpl)          , hi_max_typ(0:jpl,jpm) , STAT=ierr(ii) )
521
522      ! * Ice diagnostics
523      ii = ii + 1
524      ALLOCATE( dv_dt_thd(jpi,jpj,jpl), izero (jpi,jpj,jpl),    &
525         &      diag_trp_vi(jpi,jpj), diag_trp_vs  (jpi,jpj), diag_trp_ei(jpi,jpj),   & 
526         &      diag_trp_es(jpi,jpj), diag_heat_dhc(jpi,jpj),  STAT=ierr(ii) )
527
528      ice_alloc = MAXVAL( ierr(:) )
529      IF( ice_alloc /= 0 )   CALL ctl_warn('ice_alloc_2: failed to allocate arrays.')
530      !
531   END FUNCTION ice_alloc
532
533#else
534   !!----------------------------------------------------------------------
535   !!   Default option         Empty module            NO LIM sea-ice model
536   !!----------------------------------------------------------------------
537#endif
538
539   !!======================================================================
540END MODULE ice
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.