source: trunk/NEMOGCM/NEMO/LIM_SRC_3/ice.F90 @ 5128

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LIM3: put debug (i,j) points in the namelist and change their names

  • Property svn:keywords set to Id
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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 in_out_manager ! I/O manager
14   USE lib_mpp        ! MPP library
15
16   IMPLICIT NONE
17   PRIVATE
18
19   PUBLIC    ice_alloc  !  Called in sbc_lim_init
20
21   !!======================================================================
22   !! LIM3 by the use of sweat, agile fingers and sometimes brain juice,
23   !!  was developed in Louvain-la-Neuve by :
24   !!    * Martin Vancoppenolle (UCL-ASTR, Belgium)
25   !!    * Sylvain Bouillon (UCL-ASTR, Belgium)
26   !!    * Miguel Angel Morales Maqueda (NOC-L, UK)
27   !!
28   !! Based on extremely valuable earlier work by
29   !!    * Thierry Fichefet
30   !!    * Hugues Goosse
31   !!
32   !! The following persons also contributed to the code in various ways
33   !!    * Gurvan Madec, Claude Talandier, Christian Ethe (LOCEAN, France)
34   !!    * Xavier Fettweis (UCL-ASTR), Ralph Timmermann (AWI, Germany)
35   !!    * Bill Lipscomb (LANL), Cecilia Bitz (UWa)
36   !!      and Elisabeth Hunke (LANL), USA.
37   !!
38   !! For more info, the interested user is kindly invited to consult the following references
39   !!    For model description and validation :
40   !!    * Vancoppenolle et al., Ocean Modelling, 2008a.
41   !!    * Vancoppenolle et al., Ocean Modelling, 2008b.
42   !!    For a specific description of EVP :
43   !!    * Bouillon et al., Ocean Modelling 2009.
44   !!
45   !!    Or the reference manual, that should be available by 2011
46   !!======================================================================
47   !!                                                                     |
48   !!              I C E   S T A T E   V A R I A B L E S                  |
49   !!                                                                     |
50   !! Introduction :                                                      |
51   !! --------------                                                      |
52   !! Every ice-covered grid cell is characterized by a series of state   |
53   !! variables. To account for unresolved spatial variability in ice     |
54   !! thickness, the ice cover in divided in ice thickness categories.    |
55   !!                                                                     |
56   !! Sea ice state variables depend on the ice thickness category        |
57   !!                                                                     |
58   !! Those variables are divided into two groups                         |
59   !! * Extensive (or global) variables.                                  |
60   !!   These are the variables that are transported by all means         |
61   !! * Intensive (or equivalent) variables.                              |
62   !!   These are the variables that are either physically more           |
63   !!   meaningful and/or used in ice thermodynamics                      |
64   !!                                                                     |
65   !! Routines in limvar.F90 perform conversions                          |
66   !!  - lim_var_glo2eqv  : from global to equivalent variables           |
67   !!  - lim_var_eqv2glo  : from equivalent to global variables           |
68   !!                                                                     |
69   !! For various purposes, the sea ice state variables have sometimes    |
70   !! to be aggregated over all ice thickness categories. This operation  |
71   !! is done in :                                                        |
72   !!  - lim_var_agg                                                      |
73   !!                                                                     |
74   !! in icestp.F90, the routines that compute the changes in the ice     |
75   !! state variables are called                                          |
76   !! - lim_dyn : ice dynamics                                            |
77   !! - lim_trp : ice transport                                           |
78   !! - lim_itd_me : mechanical redistribution (ridging and rafting)      |
79   !! - lim_thd : ice halo-thermodynamics                                 |
80   !! - lim_itd_th : thermodynamic changes in ice thickness distribution  |
81   !!                and creation of new ice                              |
82   !!                                                                     |
83   !! See the associated routines for more information                    |
84   !!                                                                     |
85   !! List of ice state variables :                                       |
86   !! -----------------------------                                       |
87   !!                                                                     |
88   !!-------------|-------------|---------------------------------|-------|
89   !!   name in   |   name in   |              meaning            | units |
90   !! 2D routines | 1D routines |                                 |       |
91   !!-------------|-------------|---------------------------------|-------|
92   !!                                                                     |
93   !! ******************************************************************* |
94   !! ***         Dynamical variables (prognostic)                    *** |
95   !! ******************************************************************* |
96   !!                                                                     |
97   !! u_ice       |      -      |    Comp. U of the ice velocity  | m/s   |
98   !! v_ice       |      -      |    Comp. V of the ice velocity  | m/s   |
99   !!                                                                     |
100   !! ******************************************************************* |
101   !! ***         Category dependent state variables (prognostic)     *** |
102   !! ******************************************************************* |
103   !!                                                                     |
104   !! ** Global variables                                                 |
105   !!-------------|-------------|---------------------------------|-------|
106   !! a_i         | a_i_1d      |    Ice concentration            |       |
107   !! v_i         |      -      |    Ice volume per unit area     | m     |
108   !! v_s         |      -      |    Snow volume per unit area    | m     |
109   !! smv_i       |      -      |    Sea ice salt content         | ppt.m |
110   !! oa_i        !      -      !    Sea ice areal age content    | day   |
111   !! e_i         !      -      !    Ice enthalpy                 | J/m2  |
112   !!      -      ! q_i_1d      !    Ice enthalpy per unit vol.   | J/m3  |
113   !! e_s         !      -      !    Snow enthalpy                | J/m2  |
114   !!      -      ! q_s_1d      !    Snow enthalpy per unit vol.  | J/m3  |
115   !!                                                                     |
116   !!-------------|-------------|---------------------------------|-------|
117   !!                                                                     |
118   !! ** Equivalent variables                                             |
119   !!-------------|-------------|---------------------------------|-------|
120   !!                                                                     |
121   !! ht_i        | ht_i_1d     |    Ice thickness                | m     |
122   !! ht_s        ! ht_s_1d     |    Snow depth                   | m     |
123   !! sm_i        ! sm_i_1d     |    Sea ice bulk salinity        ! ppt   |
124   !! s_i         ! s_i_1d      |    Sea ice salinity profile     ! ppt   |
125   !! o_i         !      -      |    Sea ice Age                  ! days  |
126   !! t_i         ! t_i_1d      |    Sea ice temperature          ! K     |
127   !! t_s         ! t_s_1d      |    Snow temperature             ! K     |
128   !! t_su        ! t_su_1d     |    Sea ice surface temperature  ! K     |
129   !!                                                                     |
130   !! notes: the ice model only sees a bulk (i.e., vertically averaged)   |
131   !!        salinity, except in thermodynamic computations, for which    |
132   !!        the salinity profile is computed as a function of bulk       |
133   !!        salinity                                                     |
134   !!                                                                     |
135   !!        the sea ice surface temperature is not associated to any     |
136   !!        heat content. Therefore, it is not a state variable and      |
137   !!        does not have to be advected. Nevertheless, it has to be     |
138   !!        computed to determine whether the ice is melting or not      |
139   !!                                                                     |
140   !! ******************************************************************* |
141   !! ***         Category-summed state variables (diagnostic)        *** |
142   !! ******************************************************************* |
143   !! at_i        | at_i_1d     |    Total ice concentration      |       |
144   !! vt_i        |      -      |    Total ice vol. per unit area | m     |
145   !! vt_s        |      -      |    Total snow vol. per unit ar. | m     |
146   !! smt_i       |      -      |    Mean sea ice salinity        | ppt   |
147   !! tm_i        |      -      |    Mean sea ice temperature     | K     |
148   !! ot_i        !      -      !    Sea ice areal age content    | day   |
149   !! et_i        !      -      !    Total ice enthalpy           | J/m2  |
150   !! et_s        !      -      !    Total snow enthalpy          | J/m2  |
151   !! bv_i        !      -      !    Mean relative brine volume   | ???   |
152   !!=====================================================================
153
154   LOGICAL, PUBLIC ::   con_i = .false.   ! switch for conservation test
155
156   !!--------------------------------------------------------------------------
157   !! * Share Module variables
158   !!--------------------------------------------------------------------------
159   INTEGER , PUBLIC ::   nstart           !: iteration number of the begining of the run
160   INTEGER , PUBLIC ::   nlast            !: iteration number of the end of the run
161   INTEGER , PUBLIC ::   nitrun           !: number of iteration
162   INTEGER , PUBLIC ::   numit            !: iteration number
163   REAL(wp), PUBLIC ::   rdt_ice          !: ice time step
164   REAL(wp), PUBLIC ::   r1_rdtice        !: = 1. / rdt_ice
165
166   !                                     !!** ice-thickness distribution namelist (namiceitd) **
167   INTEGER , PUBLIC ::   nn_catbnd        !: categories distribution following: tanh function (1), or h^(-alpha) function (2)
168   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_himean        !: mean thickness of the domain (used to compute the distribution, nn_itdshp = 2 only)
169
170   !                                     !!** ice-dynamics namelist (namicedyn) **
171   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_icestr_bvf    !: use brine volume to diminish ice strength
172   INTEGER , PUBLIC ::   nn_icestr        !: ice strength parameterization (0=Hibler79 1=Rothrock75)
173   INTEGER , PUBLIC ::   nn_nevp          !: number of iterations for subcycling
174   INTEGER , PUBLIC ::   nn_ahi0          !: sea-ice hor. eddy diffusivity coeff. (3 ways of calculation)
175   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_pe_rdg        !: ridging work divided by pot. energy change in ridging, nn_icestr = 1
176   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_cio           !: drag coefficient for oceanic stress
177   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_pstar         !: determines ice strength (N/M), Hibler JPO79
178   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_crhg          !: determines changes in ice strength
179   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_creepl        !: creep limit : has to be under 1.0e-9
180   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_ecc           !: eccentricity of the elliptical yield curve
181   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_ahi0_ref      !: sea-ice hor. eddy diffusivity coeff. (m2/s)
182   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_relast        !: ratio => telast/rdt_ice (1/3 or 1/9 depending on nb of subcycling nevp)
183
184   !                                     !!** ice-salinity namelist (namicesal) **
185   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_simax         !: maximum ice salinity [PSU]
186   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_simin         !: minimum ice salinity [PSU]
187   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_sal_gd        !: restoring salinity for gravity drainage [PSU]
188   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_sal_fl        !: restoring salinity for flushing [PSU]
189   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_time_gd       !: restoring time constant for gravity drainage (= 20 days) [s]
190   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_time_fl       !: restoring time constant for gravity drainage (= 10 days) [s]
191   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_icesal        !: bulk salinity (ppt) in case of constant salinity
192
193   !                                     !!** ice-salinity namelist (namicesal) **
194   INTEGER , PUBLIC ::   nn_icesal           !: salinity configuration used in the model
195   !                                         ! 1 - constant salinity in both space and time
196   !                                         ! 2 - prognostic salinity (s(z,t))
197   !                                         ! 3 - salinity profile, constant in time
198   INTEGER , PUBLIC ::   nn_ice_thcon        !: thermal conductivity: =0 Untersteiner (1964) ; =1 Pringle et al (2007)
199   INTEGER , PUBLIC ::   nn_monocat          !: virtual ITD mono-category parameterizations (1) or not (0)
200
201   !                                     !!** ice-mechanical redistribution namelist (namiceitdme)
202   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_cs            !: fraction of shearing energy contributing to ridging           
203   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_fsnowrdg      !: fractional snow loss to the ocean during ridging
204   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_fsnowrft      !: fractional snow loss to the ocean during ridging
205   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_gstar         !: fractional area of young ice contributing to ridging
206   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_astar         !: equivalent of G* for an exponential participation function
207   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_hstar         !: thickness that determines the maximal thickness of ridged ice
208   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_hraft         !: threshold thickness (m) for rafting / ridging
209   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_craft         !: coefficient for smoothness of the hyperbolic tangent in rafting
210   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_por_rdg       !: initial porosity of ridges (0.3 regular value)
211   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_betas         !: coef. for partitioning of snowfall between leads and sea ice
212   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_kappa_i       !: coef. for the extinction of radiation Grenfell et al. (2006) [1/m]
213   REAL(wp), PUBLIC ::   nn_conv_dif      !: maximal number of iterations for heat diffusion
214   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_terr_dif      !: maximal tolerated error (C) for heat diffusion
215
216   !                                     !!** ice-mechanical redistribution namelist (namiceitdme)
217   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_rafting      !: rafting of ice or not                       
218   INTEGER , PUBLIC ::   nn_partfun      !: participation function: =0 Thorndike et al. (1975), =1 Lipscomb et al. (2007)
219
220   REAL(wp), PUBLIC ::   usecc2           !:  = 1.0 / ( rn_ecc * rn_ecc )
221   REAL(wp), PUBLIC ::   rhoco            !: = rau0 * cio
222   REAL(wp), PUBLIC ::   r1_nlay_i        !: 1 / nlay_i
223   REAL(wp), PUBLIC ::   r1_nlay_s        !: 1 / nlay_s
224   !
225   !                                     !!** switch for presence of ice or not
226   REAL(wp), PUBLIC ::   rswitch
227   !
228   !                                     !!** define some parameters
229   REAL(wp), PUBLIC, PARAMETER ::   epsi06   = 1.e-06_wp  !: small number
230   REAL(wp), PUBLIC, PARAMETER ::   epsi10   = 1.e-10_wp  !: small number
231   REAL(wp), PUBLIC, PARAMETER ::   epsi20   = 1.e-20_wp  !: small number
232
233   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   u_oce, v_oce   !: surface ocean velocity used in ice dynamics
234   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   ahiu , ahiv    !: hor. diffusivity coeff. at U- and V-points [m2/s]
235   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   pahu , pahv    !: ice hor. eddy diffusivity coef. at U- and V-points
236   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   ust2s, hicol   !: friction velocity, ice collection thickness accreted in leads
237   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   strp1, strp2   !: strength at previous time steps
238   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   strength       !: ice strength
239   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   stress1_i, stress2_i, stress12_i   !: 1st, 2nd & diagonal stress tensor element
240   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   delta_i        !: ice rheology elta factor (Flato & Hibler 95) [s-1]
241   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   divu_i         !: Divergence of the velocity field [s-1]
242   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   shear_i        !: Shear of the velocity field [s-1]
243   !
244   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sist        !: Average Sea-Ice Surface Temperature [Kelvin]
245   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   icethi      !: total ice thickness (for all categories) (diag only)
246   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   t_bo        !: Sea-Ice bottom temperature [Kelvin]     
247   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   frld        !: Leads fraction = 1 - ice fraction
248   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   pfrld       !: Leads fraction at previous time 
249   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   phicif      !: Old ice thickness
250   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   qlead       !: heat balance of the lead (or of the open ocean)
251   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   fhtur       !: net downward heat flux from the ice to the ocean
252   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   fhld        !: heat flux from the lead used for bottom melting
253
254   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_snw    !: snow-ocean mass exchange over 1 time step [kg/m2]
255   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_spr    !: snow precipitation on ice over 1 time step [kg/m2]
256   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_sub    !: snow sublimation over 1 time step [kg/m2]
257
258   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_ice    !: ice-ocean mass exchange over 1 time step [kg/m2]
259   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_sni    !: snow ice growth component of wfx_ice [kg/m2]
260   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_opw    !: lateral ice growth component of wfx_ice [kg/m2]
261   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_bog    !: bottom ice growth component of wfx_ice [kg/m2]
262   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_dyn    !: dynamical ice growth component of wfx_ice [kg/m2]
263   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_bom    !: bottom melt component of wfx_ice [kg/m2]
264   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_sum    !: surface melt component of wfx_ice [kg/m2]
265   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_res    !: residual component of wfx_ice [kg/m2]
266
267   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   afx_tot     !: ice concentration tendency (total) [s-1]
268   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   afx_thd     !: ice concentration tendency (thermodynamics) [s-1]
269   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   afx_dyn     !: ice concentration tendency (dynamics) [s-1]
270
271   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_bog     !: salt flux due to ice growth/melt                      [PSU/m2/s]
272   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_bom     !: salt flux due to ice growth/melt                      [PSU/m2/s]
273   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_sum     !: salt flux due to ice growth/melt                      [PSU/m2/s]
274   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_sni     !: salt flux due to ice growth/melt                      [PSU/m2/s]
275   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_opw     !: salt flux due to ice growth/melt                      [PSU/m2/s]
276   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_bri     !: salt flux due to brine rejection                      [PSU/m2/s]
277   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_dyn     !: salt flux due to porous ridged ice formation          [PSU/m2/s]
278   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_res     !: residual salt flux due to correction of ice thickness [PSU/m2/s]
279
280   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_bog     !: total heat flux causing bottom ice growth
281   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_bom     !: total heat flux causing bottom ice melt
282   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_sum     !: total heat flux causing surface ice melt
283   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_opw     !: total heat flux causing open water ice formation
284   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_dif     !: total heat flux causing Temp change in the ice
285   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_snw     !: heat flux for snow melt
286   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_err     !: heat flux error after heat diffusion
287   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_err_rem !: heat flux error after heat remapping
288   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_in      !: heat flux available for thermo transformations
289   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_out     !: heat flux remaining at the end of thermo transformations
290
291   ! heat flux associated with ice-atmosphere mass exchange
292   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_sub     !: heat flux for sublimation
293   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_spr     !: heat flux of the snow precipitation
294
295   ! heat flux associated with ice-ocean mass exchange
296   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_thd     !: ice-ocean heat flux from thermo processes (limthd_dh)
297   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_dyn     !: ice-ocean heat flux from mecanical processes (limitd_me)
298   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_res     !: residual heat flux due to correction of ice thickness
299
300   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   ftr_ice   !: transmitted solar radiation under ice
301
302   !!--------------------------------------------------------------------------
303   !! * Ice global state variables
304   !!--------------------------------------------------------------------------
305   !! Variables defined for each ice category
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)
318
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]
330
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    [J/m2]
336   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:,:) ::   s_i        !: ice salinities          [PSU]
337
338   !!--------------------------------------------------------------------------
339   !! * Moments for advection
340   !!--------------------------------------------------------------------------
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
349
350   !!--------------------------------------------------------------------------
351   !! * Old values of global variables
352   !!--------------------------------------------------------------------------
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
358           
359   !!--------------------------------------------------------------------------
360   !! * Ice thickness distribution variables
361   !!--------------------------------------------------------------------------
362   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:)   ::   hi_max         !: Boundary of ice thickness categories in thickness space
363   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:)   ::   hi_mean        !: Mean ice thickness in catgories
364
365   !!--------------------------------------------------------------------------
366   !! * Ice Run
367   !!--------------------------------------------------------------------------
368   !                                                  !!: ** Namelist namicerun read in sbc_lim_init **
369   INTEGER          , PUBLIC ::   jpl             !: number of ice  categories
370   INTEGER          , PUBLIC ::   nlay_i          !: number of ice  layers
371   INTEGER          , PUBLIC ::   nlay_s          !: number of snow layers
372   CHARACTER(len=32), PUBLIC ::   cn_icerst_in    !: suffix of ice restart name (input)
373   CHARACTER(len=32), PUBLIC ::   cn_icerst_out   !: suffix of ice restart name (output)
374   LOGICAL          , PUBLIC ::   ln_limdyn       !: flag for ice dynamics (T) or not (F)
375   LOGICAL          , PUBLIC ::   ln_icectl       !: flag for sea-ice points output (T) or not (F)
376   REAL(wp)         , PUBLIC ::   rn_amax         !: maximum ice concentration
377   INTEGER          , PUBLIC ::   iiceprt         !: debug i-point
378   INTEGER          , PUBLIC ::   jiceprt         !: debug j-point
379   !
380   !!--------------------------------------------------------------------------
381   !! * Ice diagnostics
382   !!--------------------------------------------------------------------------
383   ! Increment of global variables
384   ! thd refers to changes induced by thermodynamics
385   ! trp   ''         ''     ''       advection (transport of ice)
386   LOGICAL , PUBLIC                                        ::   ln_limdiahsb  !: flag for ice diag (T) or not (F)
387   LOGICAL , PUBLIC                                        ::   ln_limdiaout  !: flag for ice diag (T) or not (F)
388   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)     ::   diag_trp_vi   !: transport of ice volume
389   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)     ::   diag_trp_vs   !: transport of snw volume
390   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)     ::   diag_trp_ei   !: transport of ice enthalpy (W/m2)
391   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)     ::   diag_trp_es   !: transport of snw enthalpy (W/m2)
392   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)     ::   diag_trp_smv  !: transport of salt content
393   !
394   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)     ::   diag_heat_dhc !: snw/ice heat content variation   [W/m2]
395   !
396   !!----------------------------------------------------------------------
397   !! NEMO/LIM3 4.0 , UCL - NEMO Consortium (2010)
398   !! $Id$
399   !! Software governed by the CeCILL licence     (NEMOGCM/NEMO_CeCILL.txt)
400   !!----------------------------------------------------------------------
401CONTAINS
402
403   FUNCTION ice_alloc()
404      !!-----------------------------------------------------------------
405      !!               *** Routine ice_alloc_2 ***
406      !!-----------------------------------------------------------------
407      INTEGER :: ice_alloc
408      !
409      INTEGER :: ierr(17), ii
410      !!-----------------------------------------------------------------
411
412      ierr(:) = 0
413
414      ! What could be one huge allocate statement is broken-up to try to
415      ! stay within Fortran's max-line length limit.
416      ii = 1
417      ALLOCATE( u_oce    (jpi,jpj) , v_oce    (jpi,jpj) ,                           &
418         &      ahiu     (jpi,jpj) , ahiv     (jpi,jpj) ,                           &
419         &      pahu     (jpi,jpj) , pahv     (jpi,jpj) ,                           &
420         &      ust2s    (jpi,jpj) , hicol    (jpi,jpj) ,                           &
421         &      strp1    (jpi,jpj) , strp2    (jpi,jpj) , strength  (jpi,jpj) ,     &
422         &      stress1_i(jpi,jpj) , stress2_i(jpi,jpj) , stress12_i(jpi,jpj) ,     &
423         &      delta_i  (jpi,jpj) , divu_i   (jpi,jpj) , shear_i   (jpi,jpj) , STAT=ierr(ii) )
424
425      ii = ii + 1
426      ALLOCATE( sist   (jpi,jpj) , icethi (jpi,jpj) , t_bo   (jpi,jpj) ,                        &
427         &      frld   (jpi,jpj) , pfrld  (jpi,jpj) , phicif (jpi,jpj) ,                        &
428         &      wfx_snw(jpi,jpj) , wfx_ice(jpi,jpj) , wfx_sub(jpi,jpj) ,                        &
429         &      wfx_bog(jpi,jpj) , wfx_dyn(jpi,jpj) , wfx_bom(jpi,jpj) , wfx_sum(jpi,jpj) ,     &
430         &      wfx_res(jpi,jpj) , wfx_sni(jpi,jpj) , wfx_opw(jpi,jpj) , wfx_spr(jpi,jpj) ,     &
431         &      afx_tot(jpi,jpj) , afx_thd(jpi,jpj),  afx_dyn(jpi,jpj) ,                        &
432         &      fhtur  (jpi,jpj) , ftr_ice(jpi,jpj,jpl), qlead  (jpi,jpj) ,                     &
433         &      sfx_res(jpi,jpj) , sfx_bri(jpi,jpj) , sfx_dyn(jpi,jpj) ,                        &
434         &      sfx_bog(jpi,jpj) , sfx_bom(jpi,jpj) , sfx_sum(jpi,jpj) , sfx_sni(jpi,jpj) , sfx_opw(jpi,jpj) ,    &
435         &      hfx_res(jpi,jpj) , hfx_snw(jpi,jpj) , hfx_sub(jpi,jpj) , hfx_err(jpi,jpj) , hfx_err_rem(jpi,jpj), &
436         &      hfx_in (jpi,jpj) , hfx_out(jpi,jpj) , fhld(jpi,jpj) ,                           &
437         &      hfx_sum(jpi,jpj) , hfx_bom(jpi,jpj) , hfx_bog(jpi,jpj) , hfx_dif(jpi,jpj) , hfx_opw(jpi,jpj) ,    &
438         &      hfx_thd(jpi,jpj) , hfx_dyn(jpi,jpj) , hfx_spr(jpi,jpj) ,  STAT=ierr(ii) )
439
440      ! * Ice global state variables
441      ii = ii + 1
442      ALLOCATE( ht_i (jpi,jpj,jpl) , a_i  (jpi,jpj,jpl) , v_i  (jpi,jpj,jpl) ,     &
443         &      v_s  (jpi,jpj,jpl) , ht_s (jpi,jpj,jpl) , t_su (jpi,jpj,jpl) ,     &
444         &      sm_i (jpi,jpj,jpl) , smv_i(jpi,jpj,jpl) , o_i  (jpi,jpj,jpl) ,     &
445         &      ov_i (jpi,jpj,jpl) , oa_i (jpi,jpj,jpl)                      , STAT=ierr(ii) )
446      ii = ii + 1
447      ALLOCATE( u_ice(jpi,jpj) , v_ice(jpi,jpj) , tio_u(jpi,jpj) , tio_v(jpi,jpj) ,     &
448         &      vt_i (jpi,jpj) , vt_s (jpi,jpj) , at_i (jpi,jpj) , ato_i(jpi,jpj) ,     &
449         &      et_i (jpi,jpj) , et_s (jpi,jpj) , ot_i (jpi,jpj) , tm_i (jpi,jpj) ,     &
450         &      bv_i (jpi,jpj) , smt_i(jpi,jpj)                                   , STAT=ierr(ii) )
451      ii = ii + 1
452      ALLOCATE( t_s(jpi,jpj,nlay_s,jpl) , e_s(jpi,jpj,nlay_s,jpl) , STAT=ierr(ii) )
453      ii = ii + 1
454      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) )
455
456      ! * Moments for advection
457      ii = ii + 1
458      ALLOCATE( sxopw(jpi,jpj) , syopw(jpi,jpj) , sxxopw(jpi,jpj) , syyopw(jpi,jpj) , sxyopw(jpi,jpj) , STAT=ierr(ii) )
459      ii = ii + 1
460      ALLOCATE( sxice(jpi,jpj,jpl) , syice(jpi,jpj,jpl) , sxxice(jpi,jpj,jpl) , syyice(jpi,jpj,jpl) , sxyice(jpi,jpj,jpl) ,   &
461         &      sxsn (jpi,jpj,jpl) , sysn (jpi,jpj,jpl) , sxxsn (jpi,jpj,jpl) , syysn (jpi,jpj,jpl) , sxysn (jpi,jpj,jpl) ,   &
462         &      STAT=ierr(ii) )
463      ii = ii + 1
464      ALLOCATE( sxa  (jpi,jpj,jpl) , sya  (jpi,jpj,jpl) , sxxa  (jpi,jpj,jpl) , syya  (jpi,jpj,jpl) , sxya  (jpi,jpj,jpl) ,   &
465         &      sxc0 (jpi,jpj,jpl) , syc0 (jpi,jpj,jpl) , sxxc0 (jpi,jpj,jpl) , syyc0 (jpi,jpj,jpl) , sxyc0 (jpi,jpj,jpl) ,   &
466         &      sxsal(jpi,jpj,jpl) , sysal(jpi,jpj,jpl) , sxxsal(jpi,jpj,jpl) , syysal(jpi,jpj,jpl) , sxysal(jpi,jpj,jpl) ,   &
467         &      sxage(jpi,jpj,jpl) , syage(jpi,jpj,jpl) , sxxage(jpi,jpj,jpl) , syyage(jpi,jpj,jpl) , sxyage(jpi,jpj,jpl) ,   &
468         &      STAT=ierr(ii) )
469      ii = ii + 1
470      ALLOCATE( sxe (jpi,jpj,nlay_i+1,jpl) , sye (jpi,jpj,nlay_i+1,jpl) , sxxe(jpi,jpj,nlay_i+1,jpl) ,     &
471         &      syye(jpi,jpj,nlay_i+1,jpl) , sxye(jpi,jpj,nlay_i+1,jpl)                           , STAT=ierr(ii) )
472
473      ! * Old values of global variables
474      ii = ii + 1
475      ALLOCATE( v_s_b  (jpi,jpj,jpl) , v_i_b  (jpi,jpj,jpl) , e_s_b(jpi,jpj,nlay_s,jpl) ,     &
476         &      a_i_b  (jpi,jpj,jpl) , smv_i_b(jpi,jpj,jpl) , e_i_b(jpi,jpj,nlay_i+1 ,jpl) ,  &
477         &      oa_i_b (jpi,jpj,jpl) , u_ice_b(jpi,jpj)     , v_ice_b(jpi,jpj)             , STAT=ierr(ii) )
478     
479      ! * Ice thickness distribution variables
480      ii = ii + 1
481      ALLOCATE( hi_max(0:jpl), hi_mean(jpl),  STAT=ierr(ii) )
482
483      ! * Ice diagnostics
484      ii = ii + 1
485      ALLOCATE( diag_trp_vi(jpi,jpj), diag_trp_vs (jpi,jpj), diag_trp_ei  (jpi,jpj),   & 
486         &      diag_trp_es(jpi,jpj), diag_trp_smv(jpi,jpj), diag_heat_dhc(jpi,jpj),  STAT=ierr(ii) )
487
488      ice_alloc = MAXVAL( ierr(:) )
489      IF( ice_alloc /= 0 )   CALL ctl_warn('ice_alloc_2: failed to allocate arrays.')
490      !
491   END FUNCTION ice_alloc
492
493#else
494   !!----------------------------------------------------------------------
495   !!   Default option         Empty module            NO LIM sea-ice model
496   !!----------------------------------------------------------------------
497#endif
498
499   !!======================================================================
500END MODULE ice
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.