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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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sbcblk.F90 in trunk/NEMOGCM/NEMO/OPA_SRC/SBC – NEMO

source: trunk/NEMOGCM/NEMO/OPA_SRC/SBC/sbcblk.F90 @ 7698

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update trunk with OpenMP parallelization

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Line 
1MODULE sbcblk
2   !!======================================================================
3   !!                       ***  MODULE  sbcblk  ***
4   !! Ocean forcing:  momentum, heat and freshwater flux formulation
5   !!                         Aerodynamic Bulk Formulas
6   !!                        SUCCESSOR OF "sbcblk_core"
7   !!=====================================================================
8   !! History :  1.0  !  2004-08  (U. Schweckendiek)  Original CORE code
9   !!            2.0  !  2005-04  (L. Brodeau, A.M. Treguier)  improved CORE bulk and its user interface
10   !!            3.0  !  2006-06  (G. Madec)  sbc rewritting
11   !!             -   !  2006-12  (L. Brodeau)  Original code for turb_core
12   !!            3.2  !  2009-04  (B. Lemaire)  Introduce iom_put
13   !!            3.3  !  2010-10  (S. Masson)  add diurnal cycle
14   !!            3.4  !  2011-11  (C. Harris)  Fill arrays required by CICE
15   !!            3.7  !  2014-06  (L. Brodeau)  simplification and optimization of CORE bulk
16   !!            4.0  !  2016-06  (L. Brodeau)  sbcblk_core becomes sbcblk and is not restricted to the CORE algorithm anymore
17   !!                                          ==> based on AeroBulk (http://aerobulk.sourceforge.net/)
18   !!            4.0  !  2016-10  (G. Madec)  introduce a sbc_blk_init routine
19   !!----------------------------------------------------------------------
20
21   !!----------------------------------------------------------------------
22   !!   sbc_blk_init  : initialisation of the chosen bulk formulation as ocean surface boundary condition
23   !!   sbc_blk       : bulk formulation as ocean surface boundary condition
24   !!   blk_oce       : computes momentum, heat and freshwater fluxes over ocean
25   !!   blk_ice       : computes momentum, heat and freshwater fluxes over sea ice
26   !!   rho_air       : density of (moist) air (depends on T_air, q_air and SLP
27   !!   cp_air        : specific heat of (moist) air (depends spec. hum. q_air)
28   !!   q_sat         : saturation humidity as a function of SLP and temperature
29   !!   L_vap         : latent heat of vaporization of water as a function of temperature
30   !!----------------------------------------------------------------------
31   USE oce            ! ocean dynamics and tracers
32   USE dom_oce        ! ocean space and time domain
33   USE phycst         ! physical constants
34   USE fldread        ! read input fields
35   USE sbc_oce        ! Surface boundary condition: ocean fields
36   USE cyclone        ! Cyclone 10m wind form trac of cyclone centres
37   USE sbcdcy         ! surface boundary condition: diurnal cycle
38   USE sbcwave , ONLY :   cdn_wave ! wave module
39   USE sbc_ice        ! Surface boundary condition: ice fields
40   USE lib_fortran    ! to use key_nosignedzero
41#if defined key_lim3
42   USE ice     , ONLY :   u_ice, v_ice, jpl, pfrld, a_i_b, at_i_b
43   USE limthd_dh      ! for CALL lim_thd_snwblow
44#elif defined key_lim2
45   USE ice_2   , ONLY :   u_ice, v_ice
46   USE par_ice_2      ! LIM-2 parameters
47#endif
48   USE sbcblk_algo_ncar     ! => turb_ncar     : NCAR - CORE (Large & Yeager, 2009)
49   USE sbcblk_algo_coare    ! => turb_coare    : COAREv3.0 (Fairall et al. 2003)
50   USE sbcblk_algo_coare3p5 ! => turb_coare3p5 : COAREv3.5 (Edson et al. 2013)
51   USE sbcblk_algo_ecmwf    ! => turb_ecmwf    : ECMWF (IFS cycle 31)
52   !
53   USE iom            ! I/O manager library
54   USE in_out_manager ! I/O manager
55   USE lib_mpp        ! distribued memory computing library
56   USE wrk_nemo       ! work arrays
57   USE timing         ! Timing
58   USE lbclnk         ! ocean lateral boundary conditions (or mpp link)
59   USE prtctl         ! Print control
60
61   IMPLICIT NONE
62   PRIVATE
63
64   PUBLIC   sbc_blk_init  ! called in sbcmod
65   PUBLIC   sbc_blk       ! called in sbcmod
66#if defined key_lim2 || defined key_lim3
67   PUBLIC   blk_ice_tau   ! routine called in sbc_ice_lim module
68   PUBLIC   blk_ice_flx   ! routine called in sbc_ice_lim module
69#endif
70
71!!Lolo: should ultimately be moved in the module with all physical constants ?
72!!gm  : In principle, yes.
73   REAL(wp), PARAMETER ::   Cp_dry = 1005.0       !: Specic heat of dry air, constant pressure      [J/K/kg]
74   REAL(wp), PARAMETER ::   Cp_vap = 1860.0       !: Specic heat of water vapor, constant pressure  [J/K/kg]
75   REAL(wp), PARAMETER ::   R_dry = 287.05_wp     !: Specific gas constant for dry air              [J/K/kg]
76   REAL(wp), PARAMETER ::   R_vap = 461.495_wp    !: Specific gas constant for water vapor          [J/K/kg]
77   REAL(wp), PARAMETER ::   reps0 = R_dry/R_vap   !: ratio of gas constant for dry air and water vapor => ~ 0.622
78   REAL(wp), PARAMETER ::   rctv0 = R_vap/R_dry   !: for virtual temperature (== (1-eps)/eps) => ~ 0.608
79
80   INTEGER , PARAMETER ::   jpfld   =10           ! maximum number of files to read
81   INTEGER , PARAMETER ::   jp_wndi = 1           ! index of 10m wind velocity (i-component) (m/s)    at T-point
82   INTEGER , PARAMETER ::   jp_wndj = 2           ! index of 10m wind velocity (j-component) (m/s)    at T-point
83   INTEGER , PARAMETER ::   jp_tair = 3           ! index of 10m air temperature             (Kelvin)
84   INTEGER , PARAMETER ::   jp_humi = 4           ! index of specific humidity               ( % )
85   INTEGER , PARAMETER ::   jp_qsr  = 5           ! index of solar heat                      (W/m2)
86   INTEGER , PARAMETER ::   jp_qlw  = 6           ! index of Long wave                       (W/m2)
87   INTEGER , PARAMETER ::   jp_prec = 7           ! index of total precipitation (rain+snow) (Kg/m2/s)
88   INTEGER , PARAMETER ::   jp_snow = 8           ! index of snow (solid prcipitation)       (kg/m2/s)
89   INTEGER , PARAMETER ::   jp_slp  = 9           ! index of sea level pressure              (Pa)
90   INTEGER , PARAMETER ::   jp_tdif =10           ! index of tau diff associated to HF tau   (N/m2)   at T-point
91
92   TYPE(FLD), ALLOCATABLE, DIMENSION(:) ::   sf   ! structure of input fields (file informations, fields read)
93
94   !                                             !!! Bulk parameters
95   REAL(wp), PARAMETER ::   cpa    = 1000.5         ! specific heat of air (only used for ice fluxes now...)
96   REAL(wp), PARAMETER ::   Ls     =    2.839e6     ! latent heat of sublimation
97   REAL(wp), PARAMETER ::   Stef   =    5.67e-8     ! Stefan Boltzmann constant
98   REAL(wp), PARAMETER ::   Cd_ice =    1.4e-3      ! iovi 1.63e-3     ! transfer coefficient over ice
99   REAL(wp), PARAMETER ::   albo   =    0.066       ! ocean albedo assumed to be constant
100   !
101   !                           !!* Namelist namsbc_blk : bulk parameters
102   LOGICAL  ::   ln_NCAR        ! "NCAR"      algorithm   (Large and Yeager 2008)
103   LOGICAL  ::   ln_COARE_3p0   ! "COARE 3.0" algorithm   (Fairall et al. 2003)
104   LOGICAL  ::   ln_COARE_3p5   ! "COARE 3.5" algorithm   (Edson et al. 2013)
105   LOGICAL  ::   ln_ECMWF       ! "ECMWF"     algorithm   (IFS cycle 31)
106   !
107   LOGICAL  ::   ln_taudif      ! logical flag to use the "mean of stress module - module of mean stress" data
108   REAL(wp) ::   rn_pfac        ! multiplication factor for precipitation
109   REAL(wp) ::   rn_efac        ! multiplication factor for evaporation (clem)
110   REAL(wp) ::   rn_vfac        ! multiplication factor for ice/ocean velocity in the calculation of wind stress (clem)
111   REAL(wp) ::   rn_zqt         ! z(q,t) : height of humidity and temperature measurements
112   REAL(wp) ::   rn_zu          ! z(u)   : height of wind measurements
113   LOGICAL  ::   ln_Cd_L12 = .FALSE. !  Modify the drag ice-atm and oce-atm depending on ice concentration (from Lupkes et al. JGR2012)
114   !
115   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   Cd_oce   ! air-ocean drag (clem)
116
117   INTEGER  ::   nblk           ! choice of the bulk algorithm
118   !                            ! associated indices:
119   INTEGER, PARAMETER ::   np_NCAR      = 1   ! "NCAR" algorithm        (Large and Yeager 2008)
120   INTEGER, PARAMETER ::   np_COARE_3p0 = 2   ! "COARE 3.0" algorithm   (Fairall et al. 2003)
121   INTEGER, PARAMETER ::   np_COARE_3p5 = 3   ! "COARE 3.5" algorithm   (Edson et al. 2013)
122   INTEGER, PARAMETER ::   np_ECMWF     = 4   ! "ECMWF" algorithm       (IFS cycle 31)
123
124   !! * Substitutions
125#  include "vectopt_loop_substitute.h90"
126   !!----------------------------------------------------------------------
127   !! NEMO/OPA 3.7 , NEMO-consortium (2014)
128   !! $Id: sbcblk.F90 6416 2016-04-01 12:22:17Z clem $
129   !! Software governed by the CeCILL licence     (NEMOGCM/NEMO_CeCILL.txt)
130   !!----------------------------------------------------------------------
131CONTAINS
132
133   INTEGER FUNCTION sbc_blk_alloc()
134      !!-------------------------------------------------------------------
135      !!             ***  ROUTINE sbc_blk_alloc ***
136      !!-------------------------------------------------------------------
137      ALLOCATE( Cd_oce(jpi,jpj) , STAT=sbc_blk_alloc )
138      !
139      IF( lk_mpp             )   CALL mpp_sum ( sbc_blk_alloc )
140      IF( sbc_blk_alloc /= 0 )   CALL ctl_warn('sbc_blk_alloc: failed to allocate arrays')
141   END FUNCTION sbc_blk_alloc
142
143   SUBROUTINE sbc_blk_init
144      !!---------------------------------------------------------------------
145      !!                    ***  ROUTINE sbc_blk_init  ***
146      !!
147      !! ** Purpose :   choose and initialize a bulk formulae formulation
148      !!
149      !! ** Method  :
150      !!
151      !!      C A U T I O N : never mask the surface stress fields
152      !!                      the stress is assumed to be in the (i,j) mesh referential
153      !!
154      !! ** Action  :   
155      !!
156      !!----------------------------------------------------------------------
157      INTEGER  ::   ifpr, jfld            ! dummy loop indice and argument
158      INTEGER  ::   ios, ierror, ioptio   ! Local integer
159      !!
160      CHARACTER(len=100)            ::   cn_dir                ! Root directory for location of atmospheric forcing files
161      TYPE(FLD_N), DIMENSION(jpfld) ::   slf_i                 ! array of namelist informations on the fields to read
162      TYPE(FLD_N) ::   sn_wndi, sn_wndj, sn_humi, sn_qsr       ! informations about the fields to be read
163      TYPE(FLD_N) ::   sn_qlw , sn_tair, sn_prec, sn_snow      !       "                        "
164      TYPE(FLD_N) ::   sn_slp , sn_tdif                        !       "                        "
165      NAMELIST/namsbc_blk/ sn_wndi, sn_wndj, sn_humi, sn_qsr, sn_qlw ,                &   ! input fields
166         &                 sn_tair, sn_prec, sn_snow, sn_slp, sn_tdif,                &
167         &                 ln_NCAR, ln_COARE_3p0, ln_COARE_3p5, ln_ECMWF,             &   ! bulk algorithm
168         &                 cn_dir , ln_taudif, rn_zqt, rn_zu,                         & 
169         &                 rn_pfac, rn_efac, rn_vfac, ln_Cd_L12
170      !!---------------------------------------------------------------------
171      !
172      !                                      ! allocate sbc_blk_core array
173      IF( sbc_blk_alloc() /= 0 )   CALL ctl_stop( 'STOP', 'sbc_blk : unable to allocate standard arrays' )
174      !
175      !                             !** read bulk namelist 
176      REWIND( numnam_ref )                !* Namelist namsbc_blk in reference namelist : bulk parameters
177      READ  ( numnam_ref, namsbc_blk, IOSTAT = ios, ERR = 901)
178901   IF( ios /= 0 ) CALL ctl_nam ( ios , 'namsbc_blk in reference namelist', lwp )
179      !
180      REWIND( numnam_cfg )                !* Namelist namsbc_blk in configuration namelist : bulk parameters
181      READ  ( numnam_cfg, namsbc_blk, IOSTAT = ios, ERR = 902 )
182902   IF( ios /= 0 ) CALL ctl_nam ( ios , 'namsbc_blk in configuration namelist', lwp )
183      !
184      IF(lwm) WRITE( numond, namsbc_blk )
185      !
186      !                             !** initialization of the chosen bulk formulae (+ check)
187      !                                   !* select the bulk chosen in the namelist and check the choice
188      ;                                                        ioptio = 0
189      IF( ln_NCAR      ) THEN   ;   nblk =  np_NCAR        ;   ioptio = ioptio + 1   ;   ENDIF
190      IF( ln_COARE_3p0 ) THEN   ;   nblk =  np_COARE_3p0   ;   ioptio = ioptio + 1   ;   ENDIF
191      IF( ln_COARE_3p5 ) THEN   ;   nblk =  np_COARE_3p5   ;   ioptio = ioptio + 1   ;   ENDIF
192      IF( ln_ECMWF     ) THEN   ;   nblk =  np_ECMWF       ;   ioptio = ioptio + 1   ;   ENDIF
193      !
194      IF( ioptio /= 1 )   CALL ctl_stop( 'sbc_blk_init: Choose one and only one bulk algorithm' )
195      !
196      IF( ln_dm2dc ) THEN                 !* check: diurnal cycle on Qsr
197         IF( sn_qsr%nfreqh /= 24 )   CALL ctl_stop( 'sbc_blk_init: ln_dm2dc=T only with daily short-wave input' )
198         IF( sn_qsr%ln_tint ) THEN
199            CALL ctl_warn( 'sbc_blk_init: ln_dm2dc=T daily qsr time interpolation done by sbcdcy module',   &
200               &           '              ==> We force time interpolation = .false. for qsr' )
201            sn_qsr%ln_tint = .false.
202         ENDIF
203      ENDIF
204      !                                   !* set the bulk structure
205      !                                      !- store namelist information in an array
206      slf_i(jp_wndi) = sn_wndi   ;   slf_i(jp_wndj) = sn_wndj
207      slf_i(jp_qsr ) = sn_qsr    ;   slf_i(jp_qlw ) = sn_qlw
208      slf_i(jp_tair) = sn_tair   ;   slf_i(jp_humi) = sn_humi
209      slf_i(jp_prec) = sn_prec   ;   slf_i(jp_snow) = sn_snow
210      slf_i(jp_slp)  = sn_slp    ;   slf_i(jp_tdif) = sn_tdif
211      !
212      lhftau = ln_taudif                     !- add an extra field if HF stress is used
213      jfld = jpfld - COUNT( (/.NOT.lhftau/) )
214      !
215      !                                      !- allocate the bulk structure
216      ALLOCATE( sf(jfld), STAT=ierror )
217      IF( ierror > 0 )   CALL ctl_stop( 'STOP', 'sbc_blk_init: unable to allocate sf structure' )
218      DO ifpr= 1, jfld
219         ALLOCATE( sf(ifpr)%fnow(jpi,jpj,1) )
220         IF( slf_i(ifpr)%ln_tint )   ALLOCATE( sf(ifpr)%fdta(jpi,jpj,1,2) )
221      END DO
222      !                                      !- fill the bulk structure with namelist informations
223      CALL fld_fill( sf, slf_i, cn_dir, 'sbc_blk_init', 'surface boundary condition -- bulk formulae', 'namsbc_blk' )
224      !
225      IF ( ln_wave ) THEN
226      !Activated wave module but neither drag nor stokes drift activated
227         IF ( .NOT.(ln_cdgw .OR. ln_sdw .OR. ln_tauoc .OR. ln_stcor ) )   THEN
228            CALL ctl_warn( 'Ask for wave coupling but ln_cdgw=F, ln_sdw=F, ln_tauoc=F, ln_stcor=F')
229      !drag coefficient read from wave model definable only with mfs bulk formulae and core
230         ELSEIF (ln_cdgw .AND. .NOT. ln_NCAR )       THEN       
231             CALL ctl_stop( 'drag coefficient read from wave model definable only with mfs bulk formulae and core')
232         ELSEIF (ln_stcor .AND. .NOT. ln_sdw)                             THEN
233             CALL ctl_stop( 'Stokes-Coriolis term calculated only if activated Stokes Drift ln_sdw=T')
234         ENDIF
235      ELSE
236      IF ( ln_cdgw .OR. ln_sdw .OR. ln_tauoc .OR. ln_stcor )                & 
237         &   CALL ctl_stop( 'Not Activated Wave Module (ln_wave=F) but asked coupling ',    &
238         &                  'with drag coefficient (ln_cdgw =T) '  ,                        &
239         &                  'or Stokes Drift (ln_sdw=T) ' ,                                 &
240         &                  'or ocean stress modification due to waves (ln_tauoc=T) ',      & 
241         &                  'or Stokes-Coriolis term (ln_stcori=T)'  )
242      ENDIF 
243      !
244      !           
245      IF(lwp) THEN                     !** Control print
246         !
247         WRITE(numout,*)                  !* namelist
248         WRITE(numout,*) '   Namelist namsbc_blk (other than data information):'
249         WRITE(numout,*) '      "NCAR"      algorithm   (Large and Yeager 2008)     ln_NCAR      = ', ln_NCAR
250         WRITE(numout,*) '      "COARE 3.0" algorithm   (Fairall et al. 2003)       ln_COARE_3p0 = ', ln_COARE_3p0
251         WRITE(numout,*) '      "COARE 3.5" algorithm   (Edson et al. 2013)         ln_COARE_3p5 = ', ln_COARE_3p0
252         WRITE(numout,*) '      "ECMWF"     algorithm   (IFS cycle 31)              ln_ECMWF     = ', ln_ECMWF
253         WRITE(numout,*) '      add High freq.contribution to the stress module     ln_taudif    = ', ln_taudif
254         WRITE(numout,*) '      Air temperature and humidity reference height (m)   rn_zqt       = ', rn_zqt
255         WRITE(numout,*) '      Wind vector reference height (m)                    rn_zu        = ', rn_zu
256         WRITE(numout,*) '      factor applied on precipitation (total & snow)      rn_pfac      = ', rn_pfac
257         WRITE(numout,*) '      factor applied on evaporation                       rn_efac      = ', rn_efac
258         WRITE(numout,*) '      factor applied on ocean/ice velocity                rn_vfac      = ', rn_vfac
259         WRITE(numout,*) '         (form absolute (=0) to relative winds(=1))'
260         !
261         WRITE(numout,*)
262         SELECT CASE( nblk )              !* Print the choice of bulk algorithm
263         CASE( np_NCAR      )   ;   WRITE(numout,*) '      ===>>   "NCAR" algorithm        (Large and Yeager 2008)'
264         CASE( np_COARE_3p0 )   ;   WRITE(numout,*) '      ===>>   "COARE 3.0" algorithm   (Fairall et al. 2003)'
265         CASE( np_COARE_3p5 )   ;   WRITE(numout,*) '      ===>>   "COARE 3.5" algorithm   (Edson et al. 2013)'
266         CASE( np_ECMWF     )   ;   WRITE(numout,*) '      ===>>   "ECMWF" algorithm       (IFS cycle 31)'
267         END SELECT
268         !
269      ENDIF
270      !
271   END SUBROUTINE sbc_blk_init
272
273
274   SUBROUTINE sbc_blk( kt )
275      !!---------------------------------------------------------------------
276      !!                    ***  ROUTINE sbc_blk  ***
277      !!
278      !! ** Purpose :   provide at each time step the surface ocean fluxes
279      !!      (momentum, heat, freshwater and runoff)
280      !!
281      !! ** Method  : (1) READ each fluxes in NetCDF files:
282      !!      the 10m wind velocity (i-component) (m/s)    at T-point
283      !!      the 10m wind velocity (j-component) (m/s)    at T-point
284      !!      the 10m or 2m specific humidity     ( % )
285      !!      the solar heat                      (W/m2)
286      !!      the Long wave                       (W/m2)
287      !!      the 10m or 2m air temperature       (Kelvin)
288      !!      the total precipitation (rain+snow) (Kg/m2/s)
289      !!      the snow (solid prcipitation)       (kg/m2/s)
290      !!      the tau diff associated to HF tau   (N/m2)   at T-point   (ln_taudif=T)
291      !!              (2) CALL blk_oce
292      !!
293      !!      C A U T I O N : never mask the surface stress fields
294      !!                      the stress is assumed to be in the (i,j) mesh referential
295      !!
296      !! ** Action  :   defined at each time-step at the air-sea interface
297      !!              - utau, vtau  i- and j-component of the wind stress
298      !!              - taum        wind stress module at T-point
299      !!              - wndm        wind speed  module at T-point over free ocean or leads in presence of sea-ice
300      !!              - qns, qsr    non-solar and solar heat fluxes
301      !!              - emp         upward mass flux (evapo. - precip.)
302      !!              - sfx         salt flux due to freezing/melting (non-zero only if ice is present)
303      !!                            (set in limsbc(_2).F90)
304      !!
305      !! ** References :   Large & Yeager, 2004 / Large & Yeager, 2008
306      !!                   Brodeau et al. Ocean Modelling 2010
307      !!----------------------------------------------------------------------
308      INTEGER, INTENT(in) ::   kt   ! ocean time step
309      !!---------------------------------------------------------------------
310      !
311      CALL fld_read( kt, nn_fsbc, sf )             ! input fields provided at the current time-step
312      !
313      !                                            ! compute the surface ocean fluxes using bulk formulea
314      IF( MOD( kt - 1, nn_fsbc ) == 0 )   CALL blk_oce( kt, sf, sst_m, ssu_m, ssv_m )
315
316#if defined key_cice
317      IF( MOD( kt - 1, nn_fsbc ) == 0 )   THEN
318!$OMP PARALLEL DO schedule(static) private(jj, ji)
319         DO jj = 1, jpj
320            DO ji = 1, jpi
321               qlw_ice(ji,jj,1)   = sf(jp_qlw)%fnow(ji,jj,1)
322            END DO
323         END DO
324         IF( ln_dm2dc ) THEN ; qsr_ice(:,:,1)   = sbc_dcy( sf(jp_qsr)%fnow(:,:,1) )
325         ELSE               
326!$OMP PARALLEL DO schedule(static) private(jj, ji)
327            DO jj = 1, jpj
328               DO ji = 1, jpi
329                  qsr_ice(ji,jj,1)   = sf(jp_qsr)%fnow(ji,jj,1) 
330               END DO
331            END DO
332         ENDIF 
333!$OMP PARALLEL DO schedule(static) private(jj, ji)
334         DO jj = 1, jpj
335            DO ji = 1, jpi
336               tatm_ice(ji,jj)    = sf(jp_tair)%fnow(ji,jj,1)
337               qatm_ice(ji,jj)    = sf(jp_humi)%fnow(ji,jj,1)
338               tprecip(ji,jj)     = sf(jp_prec)%fnow(ji,jj,1) * rn_pfac
339               sprecip(ji,jj)     = sf(jp_snow)%fnow(ji,jj,1) * rn_pfac
340               wndi_ice(ji,jj)    = sf(jp_wndi)%fnow(ji,jj,1)
341               wndj_ice(ji,jj)    = sf(jp_wndj)%fnow(ji,jj,1)
342            END DO
343         END DO
344      ENDIF
345#endif
346      !
347   END SUBROUTINE sbc_blk
348
349
350   SUBROUTINE blk_oce( kt, sf, pst, pu, pv )
351      !!---------------------------------------------------------------------
352      !!                     ***  ROUTINE blk_oce  ***
353      !!
354      !! ** Purpose :   provide the momentum, heat and freshwater fluxes at
355      !!      the ocean surface at each time step
356      !!
357      !! ** Method  :   bulk formulea for the ocean using atmospheric
358      !!      fields read in sbc_read
359      !!
360      !! ** Outputs : - utau    : i-component of the stress at U-point  (N/m2)
361      !!              - vtau    : j-component of the stress at V-point  (N/m2)
362      !!              - taum    : Wind stress module at T-point         (N/m2)
363      !!              - wndm    : Wind speed module at T-point          (m/s)
364      !!              - qsr     : Solar heat flux over the ocean        (W/m2)
365      !!              - qns     : Non Solar heat flux over the ocean    (W/m2)
366      !!              - emp     : evaporation minus precipitation       (kg/m2/s)
367      !!
368      !!  ** Nota  :   sf has to be a dummy argument for AGRIF on NEC
369      !!---------------------------------------------------------------------
370      INTEGER  , INTENT(in   )                 ::   kt    ! time step index
371      TYPE(fld), INTENT(inout), DIMENSION(:)   ::   sf    ! input data
372      REAL(wp) , INTENT(in)   , DIMENSION(:,:) ::   pst   ! surface temperature                      [Celcius]
373      REAL(wp) , INTENT(in)   , DIMENSION(:,:) ::   pu    ! surface current at U-point (i-component) [m/s]
374      REAL(wp) , INTENT(in)   , DIMENSION(:,:) ::   pv    ! surface current at V-point (j-component) [m/s]
375      !
376      INTEGER  ::   ji, jj               ! dummy loop indices
377      REAL(wp) ::   zztmp                ! local variable
378      REAL(wp), DIMENSION(:,:), POINTER ::   zwnd_i, zwnd_j    ! wind speed components at T-point
379      REAL(wp), DIMENSION(:,:), POINTER ::   zsq               ! specific humidity at pst
380      REAL(wp), DIMENSION(:,:), POINTER ::   zqlw, zqsb        ! long wave and sensible heat fluxes
381      REAL(wp), DIMENSION(:,:), POINTER ::   zqla, zevap       ! latent heat fluxes and evaporation
382      REAL(wp), DIMENSION(:,:), POINTER ::   Cd                ! transfer coefficient for momentum      (tau)
383      REAL(wp), DIMENSION(:,:), POINTER ::   Ch                ! transfer coefficient for sensible heat (Q_sens)
384      REAL(wp), DIMENSION(:,:), POINTER ::   Ce                ! tansfert coefficient for evaporation   (Q_lat)
385      REAL(wp), DIMENSION(:,:), POINTER ::   zst               ! surface temperature in Kelvin
386      REAL(wp), DIMENSION(:,:), POINTER ::   zt_zu             ! air temperature at wind speed height
387      REAL(wp), DIMENSION(:,:), POINTER ::   zq_zu             ! air spec. hum.  at wind speed height
388      REAL(wp), DIMENSION(:,:), POINTER ::   zU_zu             ! bulk wind speed at height zu  [m/s]
389      REAL(wp), DIMENSION(:,:), POINTER ::   ztpot             ! potential temperature of air at z=rn_zqt [K]
390      REAL(wp), DIMENSION(:,:), POINTER ::   zrhoa             ! density of air   [kg/m^3]
391      !!---------------------------------------------------------------------
392      !
393      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_start('blk_oce')
394      !
395      CALL wrk_alloc( jpi,jpj,   zwnd_i, zwnd_j, zsq, zqlw, zqsb, zqla, zevap )
396      CALL wrk_alloc( jpi,jpj,   Cd, Ch, Ce, zst, zt_zu, zq_zu )
397      CALL wrk_alloc( jpi,jpj,   zU_zu, ztpot, zrhoa )
398      !
399
400!$OMP PARALLEL DO schedule(static) private(jj, ji)
401      DO jj = 1, jpj
402         DO ji = 1, jpi
403         ! local scalars ( place there for vector optimisation purposes)
404            zst(ji,jj) = pst(ji,jj) + rt0      ! convert SST from Celcius to Kelvin (and set minimum value far above 0 K)
405
406            ! ... components ( U10m - U_oce ) at T-point (unmasked)
407!!gm    move zwnd_i (_j) set to zero  inside the key_cyclone ???
408            zwnd_i(ji,jj) = 0._wp
409            zwnd_j(ji,jj) = 0._wp
410         END DO
411      END DO
412      ! ----------------------------------------------------------------------------- !
413      !      0   Wind components and module at T-point relative to the moving ocean   !
414      ! ----------------------------------------------------------------------------- !
415
416#if defined key_cyclone
417      CALL wnd_cyc( kt, zwnd_i, zwnd_j )    ! add analytical tropical cyclone (Vincent et al. JGR 2012)
418!$OMP PARALLEL DO schedule(static) private(jj, ji)
419      DO jj = 2, jpjm1
420         DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vect. opt.
421            sf(jp_wndi)%fnow(ji,jj,1) = sf(jp_wndi)%fnow(ji,jj,1) + zwnd_i(ji,jj)
422            sf(jp_wndj)%fnow(ji,jj,1) = sf(jp_wndj)%fnow(ji,jj,1) + zwnd_j(ji,jj)
423         END DO
424      END DO
425#endif
426!$OMP PARALLEL DO schedule(static) private(jj, ji)
427      DO jj = 2, jpjm1
428         DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vect. opt.
429            zwnd_i(ji,jj) = (  sf(jp_wndi)%fnow(ji,jj,1) - rn_vfac * 0.5 * ( pu(ji-1,jj  ) + pu(ji,jj) )  )
430            zwnd_j(ji,jj) = (  sf(jp_wndj)%fnow(ji,jj,1) - rn_vfac * 0.5 * ( pv(ji  ,jj-1) + pv(ji,jj) )  )
431         END DO
432      END DO
433      CALL lbc_lnk( zwnd_i(:,:) , 'T', -1. )
434      CALL lbc_lnk( zwnd_j(:,:) , 'T', -1. )
435      ! ... scalar wind ( = | U10m - U_oce | ) at T-point (masked)
436!$OMP PARALLEL DO schedule(static) private(jj, ji)
437      DO jj = 1, jpj
438         DO ji = 1, jpi
439            wndm(ji,jj) = SQRT(  zwnd_i(ji,jj) * zwnd_i(ji,jj)   &
440               &             + zwnd_j(ji,jj) * zwnd_j(ji,jj)  ) * tmask(ji,jj,1)
441
442         END DO
443      END DO
444      ! ----------------------------------------------------------------------------- !
445      !      I   Radiative FLUXES                                                     !
446      ! ----------------------------------------------------------------------------- !
447
448      ! ocean albedo assumed to be constant + modify now Qsr to include the diurnal cycle                    ! Short Wave
449      zztmp = 1. - albo
450      IF( ln_dm2dc ) THEN   ;   qsr(:,:) = zztmp * sbc_dcy( sf(jp_qsr)%fnow(:,:,1) ) * tmask(:,:,1)
451      ELSE         
452!$OMP PARALLEL DO schedule(static) private(jj, ji)
453         DO jj = 1, jpj
454            DO ji = 1, jpi
455               qsr(ji,jj) = zztmp *          sf(jp_qsr)%fnow(ji,jj,1)   * tmask(ji,jj,1)
456            END DO
457         END DO
458      ENDIF
459
460!$OMP PARALLEL DO schedule(static) private(jj, ji)
461      DO jj = 1, jpj
462         DO ji = 1, jpi
463            zqlw(ji,jj) = (  sf(jp_qlw)%fnow(ji,jj,1) - Stef * zst(ji,jj)*zst(ji,jj)*zst(ji,jj)*zst(ji,jj)  ) * tmask(ji,jj,1)   ! Long  Wave
464         END DO
465      END DO
466
467
468
469      ! ----------------------------------------------------------------------------- !
470      !     II    Turbulent FLUXES                                                    !
471      ! ----------------------------------------------------------------------------- !
472
473      ! ... specific humidity at SST and IST tmask(
474      zsq(:,:) = 0.98 * q_sat( zst(:,:), sf(jp_slp)%fnow(:,:,1) )
475      !!
476      !! Estimate of potential temperature at z=rn_zqt, based on adiabatic lapse-rate
477      !!    (see Josey, Gulev & Yu, 2013) / doi=10.1016/B978-0-12-391851-2.00005-2
478      !!    (since reanalysis products provide T at z, not theta !)
479      ztpot = sf(jp_tair)%fnow(:,:,1) + gamma_moist( sf(jp_tair)%fnow(:,:,1), sf(jp_humi)%fnow(:,:,1) ) * rn_zqt
480
481      SELECT CASE( nblk )        !==  transfer coefficients  ==!   Cd, Ch, Ce at T-point
482      !
483      CASE( np_NCAR      )   ;   CALL turb_ncar    ( rn_zqt, rn_zu, zst, ztpot, zsq, sf(jp_humi)%fnow, wndm,   &  ! NCAR-COREv2
484         &                                               Cd, Ch, Ce, zt_zu, zq_zu, zU_zu )
485      CASE( np_COARE_3p0 )   ;   CALL turb_coare   ( rn_zqt, rn_zu, zst, ztpot, zsq, sf(jp_humi)%fnow, wndm,   &  ! COARE v3.0
486         &                                               Cd, Ch, Ce, zt_zu, zq_zu, zU_zu )
487      CASE( np_COARE_3p5 )   ;   CALL turb_coare3p5( rn_zqt, rn_zu, zst, ztpot, zsq, sf(jp_humi)%fnow, wndm,   &  ! COARE v3.5
488         &                                               Cd, Ch, Ce, zt_zu, zq_zu, zU_zu )
489      CASE( np_ECMWF     )   ;   CALL turb_ecmwf   ( rn_zqt, rn_zu, zst, ztpot, zsq, sf(jp_humi)%fnow, wndm,   &  ! ECMWF
490         &                                               Cd, Ch, Ce, zt_zu, zq_zu, zU_zu )
491      CASE DEFAULT
492         CALL ctl_stop( 'STOP', 'sbc_oce: non-existing bulk formula selected' )
493      END SELECT
494
495      !                          ! Compute true air density :
496      IF( ABS(rn_zu - rn_zqt) > 0.01 ) THEN     ! At zu: (probably useless to remove zrho*grav*rn_zu from SLP...)
497         zrhoa(:,:) = rho_air( zt_zu(:,:)             , zq_zu(:,:)             , sf(jp_slp)%fnow(:,:,1) )
498      ELSE                                      ! At zt:
499         zrhoa(:,:) = rho_air( sf(jp_tair)%fnow(:,:,1), sf(jp_humi)%fnow(:,:,1), sf(jp_slp)%fnow(:,:,1) )
500      END IF
501
502!$OMP PARALLEL
503!$OMP DO schedule(static) private(jj, ji)
504      DO jj = 1, jpj
505         DO ji = 1, jpi
506            Cd_oce(ji,jj) = Cd(ji,jj)  ! record value of pure ocean-atm. drag (clem)
507         END DO
508      END DO
509
510!$OMP DO schedule(static) private(jj, ji)
511      DO jj = 1, jpj             ! tau module, i and j component
512         DO ji = 1, jpi
513            zztmp = zrhoa(ji,jj)  * zU_zu(ji,jj) * Cd(ji,jj)   ! using bulk wind speed
514            taum  (ji,jj) = zztmp * wndm  (ji,jj)
515            zwnd_i(ji,jj) = zztmp * zwnd_i(ji,jj)
516            zwnd_j(ji,jj) = zztmp * zwnd_j(ji,jj)
517         END DO
518      END DO
519!$OMP END PARALLEL
520
521      !                          ! add the HF tau contribution to the wind stress module
522      IF( lhftau ) THEN
523!$OMP PARALLEL DO schedule(static) private(jj, ji)
524         DO jj = 1, jpj
525            DO ji = 1, jpi
526               taum(ji,jj) = taum(ji,jj) + sf(jp_tdif)%fnow(ji,jj,1)
527            END DO
528         END DO
529      END IF
530
531      CALL iom_put( "taum_oce", taum )   ! output wind stress module
532
533      ! ... utau, vtau at U- and V_points, resp.
534      !     Note the use of 0.5*(2-umask) in order to unmask the stress along coastlines
535      !     Note the use of MAX(tmask(i,j),tmask(i+1,j) is to mask tau over ice shelves
536!$OMP PARALLEL DO schedule(static) private(jj, ji)
537      DO jj = 1, jpjm1
538         DO ji = 1, fs_jpim1
539            utau(ji,jj) = 0.5 * ( 2. - umask(ji,jj,1) ) * ( zwnd_i(ji,jj) + zwnd_i(ji+1,jj  ) ) &
540               &          * MAX(tmask(ji,jj,1),tmask(ji+1,jj,1))
541            vtau(ji,jj) = 0.5 * ( 2. - vmask(ji,jj,1) ) * ( zwnd_j(ji,jj) + zwnd_j(ji  ,jj+1) ) &
542               &          * MAX(tmask(ji,jj,1),tmask(ji,jj+1,1))
543         END DO
544      END DO
545      CALL lbc_lnk( utau(:,:), 'U', -1. )
546      CALL lbc_lnk( vtau(:,:), 'V', -1. )
547
548
549      !  Turbulent fluxes over ocean
550      ! -----------------------------
551
552      ! zqla used as temporary array, for rho*U (common term of bulk formulae):
553!$OMP PARALLEL DO schedule(static) private(jj, ji)
554      DO jj = 1, jpj
555         DO ji = 1, jpi
556            zqla(ji,jj) = zrhoa(ji,jj) * zU_zu(ji,jj)
557         END DO
558      END DO
559
560      IF( ABS( rn_zu - rn_zqt) < 0.01_wp ) THEN
561         !! q_air and t_air are given at 10m (wind reference height)
562!$OMP PARALLEL DO schedule(static) private(jj, ji)
563         DO jj = 1, jpj
564            DO ji = 1, jpi
565               zevap(ji,jj) = rn_efac*MAX( 0._wp,             zqla(ji,jj)*Ce(ji,jj)*(zsq(ji,jj) - sf(jp_humi)%fnow(ji,jj,1)) ) ! Evaporation, using bulk wind speed
566            END DO
567         END DO
568         zqsb (:,:) = cp_air(sf(jp_humi)%fnow(:,:,1))*zqla(:,:)*Ch(:,:)*(zst(:,:) - ztpot(:,:) )   ! Sensible Heat, using bulk wind speed
569      ELSE
570         !! q_air and t_air are not given at 10m (wind reference height)
571         ! Values of temp. and hum. adjusted to height of wind during bulk algorithm iteration must be used!!!
572!$OMP PARALLEL DO schedule(static) private(jj, ji)
573         DO jj = 1, jpj
574            DO ji = 1, jpi
575               zevap(ji,jj) = rn_efac*MAX( 0._wp,             zqla(ji,jj)*Ce(ji,jj)*(zsq(ji,jj) - zq_zu(ji,jj) ) ) ! Evaporation ! using bulk wind speed
576            END DO
577         END DO
578         zqsb (:,:) = cp_air(sf(jp_humi)%fnow(:,:,1))*zqla(:,:)*Ch(:,:)*(zst(:,:) - zt_zu(:,:) )   ! Sensible Heat ! using bulk wind speed
579      ENDIF
580
581      zqla(:,:) = L_vap(zst(:,:)) * zevap(:,:)     ! Latent Heat flux
582
583
584      IF(ln_ctl) THEN
585         CALL prt_ctl( tab2d_1=zqla  , clinfo1=' blk_oce: zqla   : ', tab2d_2=Ce , clinfo2=' Ce  : ' )
586         CALL prt_ctl( tab2d_1=zqsb  , clinfo1=' blk_oce: zqsb   : ', tab2d_2=Ch , clinfo2=' Ch  : ' )
587         CALL prt_ctl( tab2d_1=zqlw  , clinfo1=' blk_oce: zqlw   : ', tab2d_2=qsr, clinfo2=' qsr : ' )
588         CALL prt_ctl( tab2d_1=zsq   , clinfo1=' blk_oce: zsq    : ', tab2d_2=zst, clinfo2=' zst : ' )
589         CALL prt_ctl( tab2d_1=utau  , clinfo1=' blk_oce: utau   : ', mask1=umask,   &
590            &          tab2d_2=vtau  , clinfo2=           ' vtau : ', mask2=vmask )
591         CALL prt_ctl( tab2d_1=wndm  , clinfo1=' blk_oce: wndm   : ')
592         CALL prt_ctl( tab2d_1=zst   , clinfo1=' blk_oce: zst    : ')
593      ENDIF
594
595      ! ----------------------------------------------------------------------------- !
596      !     III    Total FLUXES                                                       !
597      ! ----------------------------------------------------------------------------- !
598      !
599!$OMP PARALLEL DO schedule(static) private(jj, ji)
600      DO jj = 1, jpj
601         DO ji = 1, jpi
602            emp (ji,jj) = (  zevap(ji,jj)                                          &   ! mass flux (evap. - precip.)
603               &         - sf(jp_prec)%fnow(ji,jj,1) * rn_pfac  ) * tmask(ji,jj,1)
604            !
605            qns(ji,jj) = zqlw(ji,jj) - zqsb(ji,jj) - zqla(ji,jj)                                &   ! Downward Non Solar
606               &     - sf(jp_snow)%fnow(ji,jj,1) * rn_pfac * lfus                         &   ! remove latent melting heat for solid precip
607               &     - zevap(ji,jj) * pst(ji,jj) * rcp                                      &   ! remove evap heat content at SST
608               &     + ( sf(jp_prec)%fnow(ji,jj,1) - sf(jp_snow)%fnow(ji,jj,1) ) * rn_pfac  &   ! add liquid precip heat content at Tair
609               &     * ( sf(jp_tair)%fnow(ji,jj,1) - rt0 ) * rcp                          &
610               &     + sf(jp_snow)%fnow(ji,jj,1) * rn_pfac                                &   ! add solid  precip heat content at min(Tair,Tsnow)
611               &     * ( MIN( sf(jp_tair)%fnow(ji,jj,1), rt0_snow ) - rt0 ) * cpic * tmask(ji,jj,1)
612            !
613#if defined key_lim3
614            qns_oce(ji,jj) = zqlw(ji,jj) - zqsb(ji,jj) - zqla(ji,jj)                                ! non solar without emp (only needed by LIM3)
615            qsr_oce(ji,jj) = qsr(ji,jj)
616#endif
617         END DO
618      END DO
619      !
620      IF ( nn_ice == 0 ) THEN
621         CALL iom_put( "qlw_oce" ,   zqlw )                 ! output downward longwave heat over the ocean
622         CALL iom_put( "qsb_oce" , - zqsb )                 ! output downward sensible heat over the ocean
623         CALL iom_put( "qla_oce" , - zqla )                 ! output downward latent   heat over the ocean
624         CALL iom_put( "qemp_oce",   qns-zqlw+zqsb+zqla )   ! output downward heat content of E-P over the ocean
625         CALL iom_put( "qns_oce" ,   qns  )                 ! output downward non solar heat over the ocean
626         CALL iom_put( "qsr_oce" ,   qsr  )                 ! output downward solar heat over the ocean
627         CALL iom_put( "qt_oce"  ,   qns+qsr )              ! output total downward heat over the ocean
628!$OMP PARALLEL DO schedule(static) private(jj, ji)
629         DO jj = 1, jpj
630            DO ji = 1, jpi
631               tprecip(ji,jj) = sf(jp_prec)%fnow(ji,jj,1) * rn_pfac   ! output total precipitation [kg/m2/s]
632               sprecip(ji,jj) = sf(jp_snow)%fnow(ji,jj,1) * rn_pfac   ! output solid precipitation [kg/m2/s]
633            END DO
634         END DO
635         CALL iom_put( 'snowpre', sprecip * 86400. )        ! Snow
636         CALL iom_put( 'precip' , tprecip * 86400. )        ! Total precipitation
637      ENDIF
638      !
639      IF(ln_ctl) THEN
640         CALL prt_ctl(tab2d_1=zqsb , clinfo1=' blk_oce: zqsb   : ', tab2d_2=zqlw , clinfo2=' zqlw  : ')
641         CALL prt_ctl(tab2d_1=zqla , clinfo1=' blk_oce: zqla   : ', tab2d_2=qsr  , clinfo2=' qsr   : ')
642         CALL prt_ctl(tab2d_1=pst  , clinfo1=' blk_oce: pst    : ', tab2d_2=emp  , clinfo2=' emp   : ')
643         CALL prt_ctl(tab2d_1=utau , clinfo1=' blk_oce: utau   : ', mask1=umask,   &
644            &         tab2d_2=vtau , clinfo2=              ' vtau  : ' , mask2=vmask )
645      ENDIF
646      !
647      CALL wrk_dealloc( jpi,jpj,   zwnd_i, zwnd_j, zsq, zqlw, zqsb, zqla, zevap )
648      CALL wrk_dealloc( jpi,jpj,   Cd, Ch, Ce, zst, zt_zu, zq_zu )
649      CALL wrk_dealloc( jpi,jpj,   zU_zu, ztpot, zrhoa )
650      !
651      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_stop('blk_oce')
652      !
653   END SUBROUTINE blk_oce
654
655#if defined key_lim2 || defined key_lim3
656
657   SUBROUTINE blk_ice_tau
658      !!---------------------------------------------------------------------
659      !!                     ***  ROUTINE blk_ice_tau  ***
660      !!
661      !! ** Purpose :   provide the surface boundary condition over sea-ice
662      !!
663      !! ** Method  :   compute momentum using bulk formulation
664      !!                formulea, ice variables and read atmospheric fields.
665      !!                NB: ice drag coefficient is assumed to be a constant
666      !!---------------------------------------------------------------------
667      INTEGER  ::   ji, jj    ! dummy loop indices
668      !
669      REAL(wp), DIMENSION(:,:)  , POINTER :: zrhoa
670      !
671      REAL(wp) ::   zwnorm_f, zwndi_f , zwndj_f               ! relative wind module and components at F-point
672      REAL(wp) ::             zwndi_t , zwndj_t               ! relative wind components at T-point
673      REAL(wp), DIMENSION(:,:), POINTER ::   Cd               ! transfer coefficient for momentum      (tau)
674      !!---------------------------------------------------------------------
675      !
676      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_start('blk_ice_tau')
677      !
678      CALL wrk_alloc( jpi,jpj, zrhoa )
679      CALL wrk_alloc( jpi,jpj, Cd )
680
681!$OMP PARALLEL DO schedule(static) private(jj, ji)
682      DO jj = 1, jpj
683         DO ji = 1, jpi
684            Cd(ji,jj) = Cd_ice
685         END DO
686      END DO
687
688      ! Make ice-atm. drag dependent on ice concentration (see Lupkes et al. 2012) (clem)
689#if defined key_lim3
690      IF( ln_Cd_L12 ) THEN
691         CALL Cdn10_Lupkes2012( Cd ) ! calculate new drag from Lupkes(2012) equations
692      ENDIF
693#endif
694
695      ! local scalars ( place there for vector optimisation purposes)
696      ! Computing density of air! Way denser that 1.2 over sea-ice !!!
697      !!
698      zrhoa (:,:) =  rho_air(sf(jp_tair)%fnow(:,:,1), sf(jp_humi)%fnow(:,:,1), sf(jp_slp)%fnow(:,:,1))
699
700!$OMP PARALLEL DO schedule(static) private(jj, ji)
701      DO jj = 1, jpj
702         DO ji = 1, jpi
703            !!gm brutal....
704            utau_ice  (ji,jj) = 0._wp
705            vtau_ice  (ji,jj) = 0._wp
706            wndm_ice  (ji,jj) = 0._wp
707            !!gm end
708         END DO
709      END DO
710
711      ! ----------------------------------------------------------------------------- !
712      !    Wind components and module relative to the moving ocean ( U10m - U_ice )   !
713      ! ----------------------------------------------------------------------------- !
714      SELECT CASE( cp_ice_msh )
715      CASE( 'I' )                  ! B-grid ice dynamics :   I-point (i.e. F-point with sea-ice indexation)
716         !                           and scalar wind at T-point ( = | U10m - U_ice | ) (masked)
717!$OMP PARALLEL DO schedule(static) private(jj,ji,zwndi_f,zwndj_f,zwnorm_f,zwndi_t,zwndj_t)
718         DO jj = 2, jpjm1
719            DO ji = 2, jpim1   ! B grid : NO vector opt
720               ! ... scalar wind at I-point (fld being at T-point)
721               zwndi_f = 0.25 * (  sf(jp_wndi)%fnow(ji-1,jj  ,1) + sf(jp_wndi)%fnow(ji  ,jj  ,1)   &
722                  &              + sf(jp_wndi)%fnow(ji-1,jj-1,1) + sf(jp_wndi)%fnow(ji  ,jj-1,1)  ) - rn_vfac * u_ice(ji,jj)
723               zwndj_f = 0.25 * (  sf(jp_wndj)%fnow(ji-1,jj  ,1) + sf(jp_wndj)%fnow(ji  ,jj  ,1)   &
724                  &              + sf(jp_wndj)%fnow(ji-1,jj-1,1) + sf(jp_wndj)%fnow(ji  ,jj-1,1)  ) - rn_vfac * v_ice(ji,jj)
725               zwnorm_f = zrhoa(ji,jj) * Cd(ji,jj) * SQRT( zwndi_f * zwndi_f + zwndj_f * zwndj_f )
726               ! ... ice stress at I-point
727               utau_ice(ji,jj) = zwnorm_f * zwndi_f
728               vtau_ice(ji,jj) = zwnorm_f * zwndj_f
729               ! ... scalar wind at T-point (fld being at T-point)
730               zwndi_t = sf(jp_wndi)%fnow(ji,jj,1) - rn_vfac * 0.25 * (  u_ice(ji,jj+1) + u_ice(ji+1,jj+1)   &
731                  &                                                    + u_ice(ji,jj  ) + u_ice(ji+1,jj  )  )
732               zwndj_t = sf(jp_wndj)%fnow(ji,jj,1) - rn_vfac * 0.25 * (  v_ice(ji,jj+1) + v_ice(ji+1,jj+1)   &
733                  &                                                    + v_ice(ji,jj  ) + v_ice(ji+1,jj  )  )
734               wndm_ice(ji,jj) = SQRT( zwndi_t * zwndi_t + zwndj_t * zwndj_t ) * tmask(ji,jj,1)
735            END DO
736         END DO
737         CALL lbc_lnk( utau_ice, 'I', -1. )
738         CALL lbc_lnk( vtau_ice, 'I', -1. )
739         CALL lbc_lnk( wndm_ice, 'T',  1. )
740         !
741      CASE( 'C' )                  ! C-grid ice dynamics :   U & V-points (same as ocean)
742!$OMP PARALLEL DO schedule(static) private(jj,ji,zwndi_t,zwndj_t)
743         DO jj = 2, jpj
744            DO ji = fs_2, jpi   ! vect. opt.
745               zwndi_t = (  sf(jp_wndi)%fnow(ji,jj,1) - rn_vfac * 0.5 * ( u_ice(ji-1,jj  ) + u_ice(ji,jj) )  )
746               zwndj_t = (  sf(jp_wndj)%fnow(ji,jj,1) - rn_vfac * 0.5 * ( v_ice(ji  ,jj-1) + v_ice(ji,jj) )  )
747               wndm_ice(ji,jj) = SQRT( zwndi_t * zwndi_t + zwndj_t * zwndj_t ) * tmask(ji,jj,1)
748            END DO
749         END DO
750!$OMP PARALLEL DO schedule(static) private(jj,ji)
751         DO jj = 2, jpjm1
752            DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vect. opt.
753               utau_ice(ji,jj) = 0.5 * zrhoa(ji,jj) * Cd(ji,jj) * ( wndm_ice(ji+1,jj  ) + wndm_ice(ji,jj) )                          &
754                  &          * ( 0.5 * (sf(jp_wndi)%fnow(ji+1,jj,1) + sf(jp_wndi)%fnow(ji,jj,1) ) - rn_vfac * u_ice(ji,jj) )
755               vtau_ice(ji,jj) = 0.5 * zrhoa(ji,jj) * Cd(ji,jj) * ( wndm_ice(ji,jj+1  ) + wndm_ice(ji,jj) )                          &
756                  &          * ( 0.5 * (sf(jp_wndj)%fnow(ji,jj+1,1) + sf(jp_wndj)%fnow(ji,jj,1) ) - rn_vfac * v_ice(ji,jj) )
757            END DO
758         END DO
759         CALL lbc_lnk( utau_ice, 'U', -1. )
760         CALL lbc_lnk( vtau_ice, 'V', -1. )
761         CALL lbc_lnk( wndm_ice, 'T',  1. )
762         !
763      END SELECT
764
765      IF(ln_ctl) THEN
766         CALL prt_ctl(tab2d_1=utau_ice  , clinfo1=' blk_ice: utau_ice : ', tab2d_2=vtau_ice  , clinfo2=' vtau_ice : ')
767         CALL prt_ctl(tab2d_1=wndm_ice  , clinfo1=' blk_ice: wndm_ice : ')
768      ENDIF
769
770      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_stop('blk_ice_tau')
771
772   END SUBROUTINE blk_ice_tau
773
774
775   SUBROUTINE blk_ice_flx( ptsu, palb )
776      !!---------------------------------------------------------------------
777      !!                     ***  ROUTINE blk_ice_flx  ***
778      !!
779      !! ** Purpose :   provide the surface boundary condition over sea-ice
780      !!
781      !! ** Method  :   compute heat and freshwater exchanged
782      !!                between atmosphere and sea-ice using bulk formulation
783      !!                formulea, ice variables and read atmmospheric fields.
784      !!
785      !! caution : the net upward water flux has with mm/day unit
786      !!---------------------------------------------------------------------
787      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(in)  ::   ptsu   ! sea ice surface temperature
788      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(in)  ::   palb   ! ice albedo (all skies)
789      !!
790      INTEGER  ::   ji, jj, jl               ! dummy loop indices
791      REAL(wp) ::   zst2, zst3               ! local variable
792      REAL(wp) ::   zcoef_dqlw, zcoef_dqla   !   -      -
793      REAL(wp) ::   zztmp, z1_lsub           !   -      -
794      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), POINTER ::   z_qlw         ! long wave heat flux over ice
795      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), POINTER ::   zevap_ice3d, zqns_ice3d, zqsr_ice3d 
796      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), POINTER ::   z_qsb         ! sensible  heat flux over ice
797      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), POINTER ::   z_dqlw        ! long wave heat sensitivity over ice
798      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), POINTER ::   z_dqsb        ! sensible  heat sensitivity over ice
799      REAL(wp), DIMENSION(:,:)  , POINTER ::   zevap, zsnw   ! evaporation and snw distribution after wind blowing (LIM3)
800      REAL(wp), DIMENSION(:,:)  , POINTER ::   zevap_ice2d, zqns_ice2d, zqsr_ice2d
801      REAL(wp), DIMENSION(:,:)  , POINTER ::   zrhoa
802      REAL(wp), DIMENSION(:,:)  , POINTER ::   Cd            ! transfer coefficient for momentum      (tau)
803      !!---------------------------------------------------------------------
804      !
805      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_start('blk_ice_flx')
806      !
807      CALL wrk_alloc( jpi,jpj,jpl,   z_qlw, z_qsb, z_dqlw, z_dqsb, zevap_ice3d, zqns_ice3d, zqsr_ice3d )
808      CALL wrk_alloc( jpi,jpj,       zrhoa, zevap_ice2d, zqns_ice2d, zqsr_ice2d)
809      CALL wrk_alloc( jpi,jpj, Cd )
810
811!$OMP PARALLEL DO schedule(static) private(jj, ji)
812      DO jj = 1, jpj
813         DO ji = 1, jpi
814            Cd(ji,jj) = Cd_ice
815         END DO
816      END DO
817
818      ! Make ice-atm. drag dependent on ice concentration (see Lupkes et al.  2012) (clem)
819#if defined key_lim3
820      IF( ln_Cd_L12 ) THEN
821         CALL Cdn10_Lupkes2012( Cd ) ! calculate new drag from Lupkes(2012) equations
822      ENDIF
823#endif
824
825      !
826      ! local scalars ( place there for vector optimisation purposes)
827      zcoef_dqlw   = 4.0 * 0.95 * Stef
828      zcoef_dqla   = -Ls * 11637800. * (-5897.8)
829      !
830      zrhoa(:,:) = rho_air( sf(jp_tair)%fnow(:,:,1), sf(jp_humi)%fnow(:,:,1), sf(jp_slp)%fnow(:,:,1) )
831      !
832      zztmp = 1. / ( 1. - albo )
833!$OMP PARALLEL
834!$OMP DO schedule(static) private(jl,jj,ji,zst2,zst3)            ! ========================== !
835      DO jl = 1, jpl                                             !  Loop over ice categories  !
836         !                                                       ! ========================== !
837         DO jj = 1 , jpj
838            DO ji = 1, jpi
839               ! ----------------------------!
840               !      I   Radiative FLUXES   !
841               ! ----------------------------!
842               zst2 = ptsu(ji,jj,jl) * ptsu(ji,jj,jl)
843               zst3 = ptsu(ji,jj,jl) * zst2
844               ! Short Wave (sw)
845               qsr_ice(ji,jj,jl) = zztmp * ( 1. - palb(ji,jj,jl) ) * qsr(ji,jj)
846               ! Long  Wave (lw)
847               z_qlw(ji,jj,jl) = 0.95 * ( sf(jp_qlw)%fnow(ji,jj,1) - Stef * ptsu(ji,jj,jl) * zst3 ) * tmask(ji,jj,1)
848               ! lw sensitivity
849               z_dqlw(ji,jj,jl) = zcoef_dqlw * zst3
850
851               ! ----------------------------!
852               !     II    Turbulent FLUXES  !
853               ! ----------------------------!
854
855               ! ... turbulent heat fluxes
856               ! Sensible Heat
857               z_qsb(ji,jj,jl) = zrhoa(ji,jj) * cpa * Cd(ji,jj) * wndm_ice(ji,jj) * ( ptsu(ji,jj,jl) - sf(jp_tair)%fnow(ji,jj,1) )
858               ! Latent Heat
859               qla_ice(ji,jj,jl) = rn_efac * MAX( 0.e0, zrhoa(ji,jj) * Ls  * Cd(ji,jj) * wndm_ice(ji,jj)   &
860                  &                         * (  11637800. * EXP( -5897.8 / ptsu(ji,jj,jl) ) / zrhoa(ji,jj) - sf(jp_humi)%fnow(ji,jj,1)  ) )
861               ! Latent heat sensitivity for ice (Dqla/Dt)
862               IF( qla_ice(ji,jj,jl) > 0._wp ) THEN
863                  dqla_ice(ji,jj,jl) = rn_efac * zcoef_dqla * Cd(ji,jj) * wndm_ice(ji,jj) / ( zst2 ) * EXP( -5897.8 / ptsu(ji,jj,jl) )
864               ELSE
865                  dqla_ice(ji,jj,jl) = 0._wp
866               ENDIF
867
868               ! Sensible heat sensitivity (Dqsb_ice/Dtn_ice)
869               z_dqsb(ji,jj,jl) = zrhoa(ji,jj) * cpa * Cd(ji,jj) * wndm_ice(ji,jj)
870
871               ! ----------------------------!
872               !     III    Total FLUXES     !
873               ! ----------------------------!
874               ! Downward Non Solar flux
875               qns_ice (ji,jj,jl) =     z_qlw (ji,jj,jl) - z_qsb (ji,jj,jl) - qla_ice (ji,jj,jl)
876               ! Total non solar heat flux sensitivity for ice
877               dqns_ice(ji,jj,jl) = - ( z_dqlw(ji,jj,jl) + z_dqsb(ji,jj,jl) + dqla_ice(ji,jj,jl) )
878            END DO
879            !
880         END DO
881         !
882      END DO
883      !
884!$OMP DO schedule(static) private(jj, ji)
885      DO jj = 1, jpj
886         DO ji = 1, jpi
887            tprecip(ji,jj) = sf(jp_prec)%fnow(ji,jj,1) * rn_pfac      ! total precipitation [kg/m2/s]
888            sprecip(ji,jj) = sf(jp_snow)%fnow(ji,jj,1) * rn_pfac      ! solid precipitation [kg/m2/s]
889         END DO
890      END DO
891!$OMP END PARALLEL
892      CALL iom_put( 'snowpre', sprecip * 86400. )                  ! Snow precipitation
893      CALL iom_put( 'precip' , tprecip * 86400. )                  ! Total precipitation
894
895#if defined  key_lim3
896      CALL wrk_alloc( jpi,jpj,   zevap, zsnw )
897
898      ! --- evaporation --- !
899      z1_lsub = 1._wp / Lsub
900!$OMP PARALLEL
901!$OMP DO schedule(static) private(jl,jj,ji)
902      DO jl = 1, jpl
903         DO jj = 1 , jpj
904            DO ji = 1, jpi
905               evap_ice (ji,jj,jl) = rn_efac * qla_ice (ji,jj,jl) * z1_lsub    ! sublimation
906               devap_ice(ji,jj,jl) = rn_efac * dqla_ice(ji,jj,jl) * z1_lsub    ! d(sublimation)/dT
907            END DO
908         END DO
909      END DO
910      !
911!$OMP DO schedule(static) private(jj, ji)
912      DO jj = 1, jpj
913         DO ji = 1, jpi
914            zevap    (ji,jj)   = rn_efac * ( emp(ji,jj) + tprecip(ji,jj) )  ! evaporation over ocean
915
916            ! --- evaporation minus precipitation --- !
917            zsnw(ji,jj) = 0._wp
918         END DO
919      END DO
920!$OMP END PARALLEL
921      CALL lim_thd_snwblow( pfrld, zsnw )  ! snow distribution over ice after wind blowing
922!$OMP PARALLEL
923!$OMP DO schedule(static) private(jj,ji)
924      DO jj = 1, jpj
925         DO ji = 1, jpi
926            emp_oce(ji,jj) = pfrld(ji,jj) * zevap(ji,jj) - ( tprecip(ji,jj) - sprecip(ji,jj) ) - sprecip(ji,jj) * (1._wp - zsnw(ji,jj))
927         END DO
928      END DO
929!$OMP END DO NOWAIT
930!$OMP DO schedule(static) private(jl,jj,ji)
931      DO jl = 1, jpl
932         DO jj = 1 , jpj
933            DO ji = 1, jpi
934               zevap_ice3d(ji,jj,jl) = a_i_b(ji,jj,jl) * evap_ice(ji,jj,jl)
935               zqns_ice3d(ji,jj,jl) = a_i_b(ji,jj,jl) * qns_ice(ji,jj,jl)
936               zqsr_ice3d(ji,jj,jl) = a_i_b(ji,jj,jl) * qsr_ice(ji,jj,jl)
937            END DO
938         END DO
939      END DO
940!$OMP END DO NOWAIT
941!$OMP DO schedule(static) private(jj,ji)
942      DO jj = 1, jpj
943         DO ji = 1, jpi
944            zevap_ice2d(ji,jj) = 0._wp 
945            zqns_ice2d(ji,jj) = 0._wp
946            zqsr_ice2d(ji,jj) = 0._wp
947         END DO
948      END DO
949      DO jl = 1, jpl
950!$OMP DO schedule(static) private(jj,ji)
951         DO jj = 1 , jpj
952            DO ji = 1, jpi
953               zevap_ice2d(ji,jj) = zevap_ice2d(ji,jj) + zevap_ice3d(ji,jj,jl)
954               zqns_ice2d(ji,jj) = zqns_ice2d(ji,jj) + zqns_ice3d(ji,jj,jl)
955               zqsr_ice2d(ji,jj) = zqsr_ice2d(ji,jj) + zqsr_ice3d(ji,jj,jl)
956            END DO
957         END DO
958      END DO
959!$OMP DO schedule(static) private(jj,ji)
960      DO jj = 1 , jpj
961         DO ji = 1, jpi
962            emp_ice(ji,jj) = zevap_ice2d(ji,jj) - sprecip(ji,jj) * zsnw(ji,jj)
963            emp_tot(ji,jj) = emp_oce(ji,jj) + emp_ice(ji,jj)
964
965            ! --- heat flux associated with emp --- !
966            qemp_oce(ji,jj) = - pfrld(ji,jj) * zevap(ji,jj) * sst_m(ji,jj) * rcp                                & ! evap at sst
967               &          + ( tprecip(ji,jj) - sprecip(ji,jj) ) * ( sf(jp_tair)%fnow(ji,jj,1) - rt0 ) * rcp     & ! liquid precip at Tair
968               &          +   sprecip(ji,jj) * ( 1._wp - zsnw(ji,jj) ) *                                        & ! solid precip at min(Tair,Tsnow)
969               &              ( ( MIN( sf(jp_tair)%fnow(ji,jj,1), rt0_snow ) - rt0 ) * cpic * tmask(ji,jj,1) - lfus )
970            qemp_ice(ji,jj) =   sprecip(ji,jj) * zsnw(ji,jj) *                                                  & ! solid precip (only)
971               &              ( ( MIN( sf(jp_tair)%fnow(ji,jj,1), rt0_snow ) - rt0 ) * cpic * tmask(ji,jj,1) - lfus )
972
973            ! --- total solar and non solar fluxes --- !
974            qns_tot(ji,jj) = pfrld(ji,jj) * qns_oce(ji,jj) + zqns_ice2d(ji,jj) + qemp_ice(ji,jj) + qemp_oce(ji,jj)
975            qsr_tot(ji,jj) = pfrld(ji,jj) * qsr_oce(ji,jj) + zqsr_ice2d(ji,jj)
976
977            ! --- heat content of precip over ice in J/m3 (to be used in 1D-thermo) --- !
978            qprec_ice(ji,jj) = rhosn * ( ( MIN( sf(jp_tair)%fnow(ji,jj,1), rt0_snow ) - rt0 ) * cpic * tmask(ji,jj,1) - lfus )
979         END DO
980      END DO
981!$OMP END DO NOWAIT
982
983      ! --- heat content of evap over ice in W/m2 (to be used in 1D-thermo) ---
984!$OMP DO schedule(static) private(jl,jj,ji)
985      DO jl = 1, jpl
986         DO jj = 1, jpj
987            DO ji = 1, jpi
988               qevap_ice(ji,jj,jl) = 0._wp ! should be -evap_ice(:,:,jl)*( ( Tice - rt0 ) * cpic * tmask(:,:,1) )
989                                           ! But we do not have Tice => consider it at 0degC => evap=0
990            END DO
991         END DO
992      END DO
993!$OMP END PARALLEL
994
995      CALL wrk_dealloc( jpi,jpj,   zevap, zsnw )
996#endif
997
998      !--------------------------------------------------------------------
999      ! FRACTIONs of net shortwave radiation which is not absorbed in the
1000      ! thin surface layer and penetrates inside the ice cover
1001      ! ( Maykut and Untersteiner, 1971 ; Ebert and Curry, 1993 )
1002      !
1003!$OMP PARALLEL DO schedule(static) private(jj,ji)
1004      DO jj = 1, jpj
1005         DO ji = 1, jpi
1006            fr1_i0(ji,jj) = ( 0.18 * ( 1.0 - cldf_ice ) + 0.35 * cldf_ice )
1007            fr2_i0(ji,jj) = ( 0.82 * ( 1.0 - cldf_ice ) + 0.65 * cldf_ice )
1008         END DO
1009      END DO
1010      !
1011      !
1012      IF(ln_ctl) THEN
1013         CALL prt_ctl(tab3d_1=qla_ice , clinfo1=' blk_ice: qla_ice  : ', tab3d_2=z_qsb   , clinfo2=' z_qsb    : ', kdim=jpl)
1014         CALL prt_ctl(tab3d_1=z_qlw   , clinfo1=' blk_ice: z_qlw    : ', tab3d_2=dqla_ice, clinfo2=' dqla_ice : ', kdim=jpl)
1015         CALL prt_ctl(tab3d_1=z_dqsb  , clinfo1=' blk_ice: z_dqsb   : ', tab3d_2=z_dqlw  , clinfo2=' z_dqlw   : ', kdim=jpl)
1016         CALL prt_ctl(tab3d_1=dqns_ice, clinfo1=' blk_ice: dqns_ice : ', tab3d_2=qsr_ice , clinfo2=' qsr_ice  : ', kdim=jpl)
1017         CALL prt_ctl(tab3d_1=ptsu    , clinfo1=' blk_ice: ptsu     : ', tab3d_2=qns_ice , clinfo2=' qns_ice  : ', kdim=jpl)
1018         CALL prt_ctl(tab2d_1=tprecip , clinfo1=' blk_ice: tprecip  : ', tab2d_2=sprecip , clinfo2=' sprecip  : ')
1019      ENDIF
1020
1021      CALL wrk_dealloc( jpi,jpj,jpl,   z_qlw, z_qsb, z_dqlw, z_dqsb, zevap_ice3d, zqns_ice3d, zqsr_ice3d )
1022      CALL wrk_dealloc( jpi,jpj,       zrhoa )
1023      CALL wrk_dealloc( jpi,jpj, Cd, zevap_ice2d, zqns_ice2d, zqsr_ice2d)
1024      !
1025      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_stop('blk_ice_flx')
1026
1027   END SUBROUTINE blk_ice_flx
1028   
1029#endif
1030
1031   FUNCTION rho_air( ptak, pqa, pslp )
1032      !!-------------------------------------------------------------------------------
1033      !!                           ***  FUNCTION rho_air  ***
1034      !!
1035      !! ** Purpose : compute density of (moist) air using the eq. of state of the atmosphere
1036      !!
1037      !! ** Author: L. Brodeau, june 2016 / AeroBulk (https://sourceforge.net/p/aerobulk)
1038      !!-------------------------------------------------------------------------------
1039      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj), INTENT(in) ::   ptak      ! air temperature             [K]
1040      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj), INTENT(in) ::   pqa       ! air specific humidity   [kg/kg]
1041      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj), INTENT(in) ::   pslp      ! pressure in                [Pa]
1042      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj)             ::   rho_air   ! density of moist air   [kg/m^3]
1043      !!-------------------------------------------------------------------------------
1044      !
1045      rho_air = pslp / (  R_dry*ptak * ( 1._wp + rctv0*pqa )  )
1046      !
1047   END FUNCTION rho_air
1048
1049
1050   FUNCTION cp_air( pqa )
1051      !!-------------------------------------------------------------------------------
1052      !!                           ***  FUNCTION cp_air  ***
1053      !!
1054      !! ** Purpose : Compute specific heat (Cp) of moist air
1055      !!
1056      !! ** Author: L. Brodeau, june 2016 / AeroBulk (https://sourceforge.net/p/aerobulk)
1057      !!-------------------------------------------------------------------------------
1058      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj), INTENT(in) ::   pqa      ! air specific humidity         [kg/kg]
1059      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj)             ::   cp_air   ! specific heat of moist air   [J/K/kg]
1060      !!-------------------------------------------------------------------------------
1061      !
1062      Cp_air = Cp_dry + Cp_vap * pqa
1063      !
1064   END FUNCTION cp_air
1065
1066
1067   FUNCTION q_sat( ptak, pslp )
1068      !!----------------------------------------------------------------------------------
1069      !!                           ***  FUNCTION q_sat  ***
1070      !!
1071      !! ** Purpose : Specific humidity at saturation in [kg/kg]
1072      !!              Based on accurate estimate of "e_sat"
1073      !!              aka saturation water vapor (Goff, 1957)
1074      !!
1075      !! ** Author: L. Brodeau, june 2016 / AeroBulk (https://sourceforge.net/p/aerobulk)
1076      !!----------------------------------------------------------------------------------
1077      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj), INTENT(in) ::   ptak    ! air temperature                       [K]
1078      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj), INTENT(in) ::   pslp    ! sea level atmospheric pressure       [Pa]
1079      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj)             ::   q_sat   ! Specific humidity at saturation   [kg/kg]
1080      !
1081      INTEGER  ::   ji, jj         ! dummy loop indices
1082      REAL(wp) ::   ze_sat, ztmp   ! local scalar
1083      !!----------------------------------------------------------------------------------
1084      !
1085!$OMP PARALLEL DO schedule(static) private(jj,ji,ztmp,ze_sat)
1086      DO jj = 1, jpj
1087         DO ji = 1, jpi
1088            !
1089            ztmp = rt0 / ptak(ji,jj)
1090            !
1091            ! Vapour pressure at saturation [hPa] : WMO, (Goff, 1957)
1092            ze_sat = 10.**( 10.79574*(1. - ztmp) - 5.028*LOG10(ptak(ji,jj)/rt0)        &
1093               &    + 1.50475*10.**(-4)*(1. - 10.**(-8.2969*(ptak(ji,jj)/rt0 - 1.)) )  &
1094               &    + 0.42873*10.**(-3)*(10.**(4.76955*(1. - ztmp)) - 1.) + 0.78614  )
1095               !
1096            q_sat(ji,jj) = reps0 * ze_sat/( 0.01_wp*pslp(ji,jj) - (1._wp - reps0)*ze_sat )   ! 0.01 because SLP is in [Pa]
1097            !
1098         END DO
1099      END DO
1100      !
1101   END FUNCTION q_sat
1102
1103
1104   FUNCTION gamma_moist( ptak, pqa )
1105      !!----------------------------------------------------------------------------------
1106      !!                           ***  FUNCTION gamma_moist  ***
1107      !!
1108      !! ** Purpose : Compute the moist adiabatic lapse-rate.
1109      !!     => http://glossary.ametsoc.org/wiki/Moist-adiabatic_lapse_rate
1110      !!     => http://www.geog.ucsb.edu/~joel/g266_s10/lecture_notes/chapt03/oh10_3_01/oh10_3_01.html
1111      !!
1112      !! ** Author: L. Brodeau, june 2016 / AeroBulk (https://sourceforge.net/p/aerobulk)
1113      !!----------------------------------------------------------------------------------
1114      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj), INTENT(in) ::   ptak          ! air temperature       [K]
1115      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj), INTENT(in) ::   pqa           ! specific humidity [kg/kg]
1116      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj)             ::   gamma_moist   ! moist adiabatic lapse-rate
1117      !
1118      INTEGER  ::   ji, jj         ! dummy loop indices
1119      REAL(wp) :: zrv, ziRT        ! local scalar
1120      !!----------------------------------------------------------------------------------
1121      !
1122!$OMP PARALLEL DO schedule(static) private(jj,ji,zrv,ziRT)
1123      DO jj = 1, jpj
1124         DO ji = 1, jpi
1125            zrv = pqa(ji,jj) / (1. - pqa(ji,jj))
1126            ziRT = 1. / (R_dry*ptak(ji,jj))    ! 1/RT
1127            gamma_moist(ji,jj) = grav * ( 1. + cevap*zrv*ziRT ) / ( Cp_dry + cevap*cevap*zrv*reps0*ziRT/ptak(ji,jj) )
1128         END DO
1129      END DO
1130      !
1131   END FUNCTION gamma_moist
1132
1133
1134   FUNCTION L_vap( psst )
1135      !!---------------------------------------------------------------------------------
1136      !!                           ***  FUNCTION L_vap  ***
1137      !!
1138      !! ** Purpose : Compute the latent heat of vaporization of water from temperature
1139      !!
1140      !! ** Author: L. Brodeau, june 2016 / AeroBulk (https://sourceforge.net/p/aerobulk)
1141      !!----------------------------------------------------------------------------------
1142      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj)             ::   L_vap   ! latent heat of vaporization   [J/kg]
1143      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj), INTENT(in) ::   psst   ! water temperature                [K]
1144      !!----------------------------------------------------------------------------------
1145      !
1146      L_vap = (  2.501 - 0.00237 * ( psst(:,:) - rt0)  ) * 1.e6
1147      !
1148   END FUNCTION L_vap
1149
1150
1151#if defined key_lim3
1152   SUBROUTINE Cdn10_Lupkes2012( Cd )
1153      !!----------------------------------------------------------------------
1154      !!                      ***  ROUTINE  Cdn10_Lupkes2012  ***
1155      !!
1156      !! ** Purpose :    Recompute the ice-atm drag at 10m height to make
1157      !!                 it dependent on edges at leads, melt ponds and flows.
1158      !!                 After some approximations, this can be resumed to a dependency
1159      !!                 on ice concentration.
1160      !!               
1161      !! ** Method :     The parameterization is taken from Lupkes et al. (2012) eq.(50)
1162      !!                 with the highest level of approximation: level4, eq.(59)
1163      !!                 The generic drag over a cell partly covered by ice can be re-written as follows:
1164      !!
1165      !!                 Cd = Cdw * (1-A) + Cdi * A + Ce * (1-A)**(nu+1/(10*beta)) * A**mu
1166      !!
1167      !!                    Ce = 2.23e-3       , as suggested by Lupkes (eq. 59)
1168      !!                    nu = mu = beta = 1 , as suggested by Lupkes (eq. 59)
1169      !!                    A is the concentration of ice minus melt ponds (if any)
1170      !!
1171      !!                 This new drag has a parabolic shape (as a function of A) starting at
1172      !!                 Cdw(say 1.5e-3) for A=0, reaching 1.97e-3 for A~0.5
1173      !!                 and going down to Cdi(say 1.4e-3) for A=1
1174      !!
1175      !!                 It is theoretically applicable to all ice conditions (not only MIZ)
1176      !!                 => see Lupkes et al (2013)
1177      !!
1178      !! ** References : Lupkes et al. JGR 2012 (theory)
1179      !!                 Lupkes et al. GRL 2013 (application to GCM)
1180      !!
1181      !!----------------------------------------------------------------------
1182      REAL(wp), DIMENSION(:,:), INTENT(inout) ::   Cd
1183      REAL(wp), PARAMETER ::   zCe   = 2.23e-03_wp
1184      REAL(wp), PARAMETER ::   znu   = 1._wp
1185      REAL(wp), PARAMETER ::   zmu   = 1._wp
1186      REAL(wp), PARAMETER ::   zbeta = 1._wp
1187      REAL(wp)            ::   zcoef
1188      !!----------------------------------------------------------------------
1189      zcoef = znu + 1._wp / ( 10._wp * zbeta )
1190
1191      ! generic drag over a cell partly covered by ice
1192      !!Cd(:,:) = Cd_oce(:,:) * ( 1._wp - at_i_b(:,:) ) +  &                        ! pure ocean drag
1193      !!   &      Cd_ice      *           at_i_b(:,:)   +  &                        ! pure ice drag
1194      !!   &      zCe         * ( 1._wp - at_i_b(:,:) )**zcoef * at_i_b(:,:)**zmu   ! change due to sea-ice morphology
1195
1196      ! ice-atm drag
1197      Cd(:,:) = Cd_ice +  &                                                         ! pure ice drag
1198         &      zCe    * ( 1._wp - at_i_b(:,:) )**zcoef * at_i_b(:,:)**(zmu-1._wp)  ! change due to sea-ice morphology
1199     
1200   END SUBROUTINE Cdn10_Lupkes2012
1201#endif
1202   
1203
1204   !!======================================================================
1205END MODULE sbcblk
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.