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

source: trunk/NEMOGCM/NEMO/OPA_SRC/SBC/sbcice_lim.F90 @ 5410

Last change on this file since 5410 was 5410, checked in by clem, 9 years ago

change sbccpl for EC-Earth purpose, ie more options for sn_snd_temp ('oce and ice'), sn_snd_alb ('ice') and sn_snd_thick (add 1-cat case for 'ice and snow'). Plus few cleaning in sbcice_lim

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 31.5 KB
Line 
1MODULE sbcice_lim
2   !!======================================================================
3   !!                       ***  MODULE  sbcice_lim  ***
4   !! Surface module :  update the ocean surface boundary condition over ice
5   !!       &           covered area using LIM sea-ice model
6   !! Sea-Ice model  :  LIM-3 Sea ice model time-stepping
7   !!=====================================================================
8   !! History :  2.0  ! 2006-12  (M. Vancoppenolle) Original code
9   !!            3.0  ! 2008-02  (C. Talandier)  Surface module from icestp.F90
10   !!             -   ! 2008-04  (G. Madec)  sltyle and lim_ctl routine
11   !!            3.3  ! 2010-11  (G. Madec) ice-ocean stress always computed at each ocean time-step
12   !!            3.4  ! 2011-01  (A Porter)  dynamical allocation
13   !!             -   ! 2012-10  (C. Rousset)  add lim_diahsb
14   !!            3.6  ! 2014-07  (M. Vancoppenolle, G. Madec, O. Marti) revise coupled interface
15   !!----------------------------------------------------------------------
16#if defined key_lim3
17   !!----------------------------------------------------------------------
18   !!   'key_lim3' :                                  LIM 3.0 sea-ice model
19   !!----------------------------------------------------------------------
20   !!   sbc_ice_lim  : sea-ice model time-stepping and update ocean sbc over ice-covered area
21   !!----------------------------------------------------------------------
22   USE oce             ! ocean dynamics and tracers
23   USE dom_oce         ! ocean space and time domain
24   USE ice             ! LIM-3: ice variables
25   USE thd_ice         ! LIM-3: thermodynamical variables
26   USE dom_ice         ! LIM-3: ice domain
27
28   USE sbc_oce         ! Surface boundary condition: ocean fields
29   USE sbc_ice         ! Surface boundary condition: ice   fields
30   USE sbcblk_core     ! Surface boundary condition: CORE bulk
31   USE sbcblk_clio     ! Surface boundary condition: CLIO bulk
32   USE sbccpl          ! Surface boundary condition: coupled interface
33   USE albedo          ! ocean & ice albedo
34
35   USE phycst          ! Define parameters for the routines
36   USE eosbn2          ! equation of state
37   USE limdyn          ! Ice dynamics
38   USE limtrp          ! Ice transport
39   USE limthd          ! Ice thermodynamics
40   USE limitd_me       ! Mechanics on ice thickness distribution
41   USE limsbc          ! sea surface boundary condition
42   USE limdiahsb       ! Ice budget diagnostics
43   USE limwri          ! Ice outputs
44   USE limrst          ! Ice restarts
45   USE limupdate1      ! update of global variables
46   USE limupdate2      ! update of global variables
47   USE limvar          ! Ice variables switch
48
49   USE limmsh          ! LIM mesh
50   USE limistate       ! LIM initial state
51   USE limthd_sal      ! LIM ice thermodynamics: salinity
52
53   USE c1d             ! 1D vertical configuration
54   USE lbclnk          ! lateral boundary condition - MPP link
55   USE lib_mpp         ! MPP library
56   USE wrk_nemo        ! work arrays
57   USE timing          ! Timing
58   USE iom             ! I/O manager library
59   USE in_out_manager  ! I/O manager
60   USE prtctl          ! Print control
61   USE lib_fortran     !
62   USE limctl
63
64#if defined key_bdy 
65   USE bdyice_lim       ! unstructured open boundary data  (bdy_ice_lim routine)
66#endif
67
68   IMPLICIT NONE
69   PRIVATE
70
71   PUBLIC sbc_ice_lim  ! routine called by sbcmod.F90
72   PUBLIC sbc_lim_init ! routine called by sbcmod.F90
73   
74   !! * Substitutions
75#  include "domzgr_substitute.h90"
76#  include "vectopt_loop_substitute.h90"
77   !!----------------------------------------------------------------------
78   !! NEMO/OPA 4.0 , UCL NEMO Consortium (2011)
79   !! $Id$
80   !! Software governed by the CeCILL licence     (NEMOGCM/NEMO_CeCILL.txt)
81   !!----------------------------------------------------------------------
82CONTAINS
83
84   !!======================================================================
85
86   SUBROUTINE sbc_ice_lim( kt, kblk )
87      !!---------------------------------------------------------------------
88      !!                  ***  ROUTINE sbc_ice_lim  ***
89      !!                   
90      !! ** Purpose :   update the ocean surface boundary condition via the
91      !!                Louvain la Neuve Sea Ice Model time stepping
92      !!
93      !! ** Method  :   ice model time stepping
94      !!              - call the ice dynamics routine
95      !!              - call the ice advection/diffusion routine
96      !!              - call the ice thermodynamics routine
97      !!              - call the routine that computes mass and
98      !!                heat fluxes at the ice/ocean interface
99      !!              - save the outputs
100      !!              - save the outputs for restart when necessary
101      !!
102      !! ** Action  : - time evolution of the LIM sea-ice model
103      !!              - update all sbc variables below sea-ice:
104      !!                utau, vtau, taum, wndm, qns , qsr, emp , sfx
105      !!---------------------------------------------------------------------
106      INTEGER, INTENT(in) ::   kt      ! ocean time step
107      INTEGER, INTENT(in) ::   kblk    ! type of bulk (=3 CLIO, =4 CORE, =5 COUPLED)
108      !!
109      INTEGER  ::   jl                 ! dummy loop index
110      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:,:)   ::   zalb_os, zalb_cs  ! ice albedo under overcast/clear sky
111      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:,:)   ::   zalb_ice          ! mean ice albedo (for coupled)
112      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:  )   ::   zutau_ice, zvtau_ice 
113      !!----------------------------------------------------------------------
114
115      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_start('sbc_ice_lim')
116
117      !-----------------------!
118      ! --- Ice time step --- !
119      !-----------------------!
120      IF( MOD( kt-1, nn_fsbc ) == 0 ) THEN
121
122         ! mean surface ocean current at ice velocity point (C-grid dynamics :  U- & V-points as the ocean)
123         u_oce(:,:) = ssu_m(:,:) * umask(:,:,1)
124         v_oce(:,:) = ssv_m(:,:) * vmask(:,:,1)
125         
126         ! masked sea surface freezing temperature [Kelvin] (set to rt0 over land)
127         t_bo(:,:) = ( eos_fzp( sss_m ) + rt0 ) * tmask(:,:,1) + rt0 * ( 1._wp - tmask(:,:,1) ) 
128         
129         ! Mask sea ice surface temperature (set to rt0 over land)
130         DO jl = 1, jpl
131            t_su(:,:,jl) = t_su(:,:,jl) * tmask(:,:,1) + rt0 * ( 1._wp - tmask(:,:,1) )
132         END DO     
133         !
134         !------------------------------------------------!                                           
135         ! --- Dynamical coupling with the atmosphere --- !                                           
136         !------------------------------------------------!
137         ! It provides the following fields:
138         ! utau_ice, vtau_ice : surface ice stress (U- & V-points)   [N/m2]
139         !-----------------------------------------------------------------
140         SELECT CASE( kblk )
141         CASE( jp_clio    )   ;   CALL blk_ice_clio_tau                         ! CLIO bulk formulation           
142         CASE( jp_core    )   ;   CALL blk_ice_core_tau                         ! CORE bulk formulation
143         CASE( jp_purecpl )   ;   CALL sbc_cpl_ice_tau( utau_ice , vtau_ice )   ! Coupled   formulation
144         END SELECT
145         
146         IF( ln_mixcpl) THEN   ! Case of a mixed Bulk/Coupled formulation
147            CALL wrk_alloc( jpi,jpj    , zutau_ice, zvtau_ice)
148            CALL sbc_cpl_ice_tau( zutau_ice , zvtau_ice )
149            utau_ice(:,:) = utau_ice(:,:) * xcplmask(:,:,0) + zutau_ice(:,:) * ( 1. - xcplmask(:,:,0) )
150            vtau_ice(:,:) = vtau_ice(:,:) * xcplmask(:,:,0) + zvtau_ice(:,:) * ( 1. - xcplmask(:,:,0) )
151            CALL wrk_dealloc( jpi,jpj  , zutau_ice, zvtau_ice)
152         ENDIF
153
154         !-------------------------------------------------------!
155         ! --- ice dynamics and transport (except in 1D case) ---!
156         !-------------------------------------------------------!
157         numit = numit + nn_fsbc                  ! Ice model time step
158         !                                                   
159         CALL sbc_lim_bef                         ! Store previous ice values
160         CALL sbc_lim_diag0                       ! set diag of mass, heat and salt fluxes to 0
161         CALL lim_rst_opn( kt )                   ! Open Ice restart file
162         !
163         IF( .NOT. lk_c1d ) THEN
164            !
165            CALL lim_dyn( kt )                    ! Ice dynamics    ( rheology/dynamics )   
166            !
167            CALL lim_trp( kt )                    ! Ice transport   ( Advection/diffusion )
168            !
169            IF( nn_monocat /= 2 ) CALL lim_itd_me ! Mechanical redistribution ! (ridging/rafting)
170            !
171#if defined key_bdy
172            CALL bdy_ice_lim( kt )                ! bdy ice thermo
173            IF( ln_icectl )       CALL lim_prt( kt, iiceprt, jiceprt, 1, ' - ice thermo bdy - ' )
174#endif
175            !
176            CALL lim_update1( kt )                ! Corrections
177            !
178         ENDIF
179         
180         ! previous lead fraction and ice volume for flux calculations
181         CALL sbc_lim_bef                       
182         CALL lim_var_glo2eqv                     ! ht_i and ht_s for ice albedo calculation
183         CALL lim_var_agg(1)                      ! at_i for coupling (via pfrld)
184         pfrld(:,:)   = 1._wp - at_i(:,:)
185         phicif(:,:)  = vt_i(:,:)
186         
187         !------------------------------------------------------!                                           
188         ! --- Thermodynamical coupling with the atmosphere --- !                                           
189         !------------------------------------------------------!
190         ! It provides the following fields:
191         ! qsr_ice , qns_ice  : solar & non solar heat flux over ice   (T-point)         [W/m2]
192         ! qla_ice            : latent heat flux over ice              (T-point)         [W/m2]
193         ! dqns_ice, dqla_ice : non solar & latent heat sensistivity   (T-point)         [W/m2]
194         ! tprecip , sprecip  : total & solid precipitation            (T-point)         [Kg/m2/s]
195         ! fr1_i0  , fr2_i0   : 1sr & 2nd fraction of qsr penetration in ice             [%]
196         !----------------------------------------------------------------------------------------
197         CALL wrk_alloc( jpi,jpj,jpl, zalb_os, zalb_cs, zalb_ice )
198         CALL albedo_ice( t_su, ht_i, ht_s, zalb_cs, zalb_os ) ! cloud-sky and overcast-sky ice albedos
199
200         SELECT CASE( kblk )
201         CASE( jp_clio )                                       ! CLIO bulk formulation
202            ! In CLIO the cloud fraction is read in the climatology and the all-sky albedo
203            ! (zalb_ice) is computed within the bulk routine
204            CALL blk_ice_clio_flx( t_su, zalb_cs, zalb_os, zalb_ice )
205            IF( ln_mixcpl      ) CALL sbc_cpl_ice_flx( p_frld=pfrld, palbi=zalb_ice, psst=sst_m, pist=t_su )
206            IF( nn_limflx /= 2 ) CALL ice_lim_flx( t_su, zalb_ice, qns_ice, qsr_ice, dqns_ice, evap_ice, devap_ice, nn_limflx )
207         CASE( jp_core )                                       ! CORE bulk formulation
208            ! albedo depends on cloud fraction because of non-linear spectral effects
209            zalb_ice(:,:,:) = ( 1. - cldf_ice ) * zalb_cs(:,:,:) + cldf_ice * zalb_os(:,:,:)
210            CALL blk_ice_core_flx( t_su, zalb_ice )
211            IF( ln_mixcpl      ) CALL sbc_cpl_ice_flx( p_frld=pfrld, palbi=zalb_ice, psst=sst_m, pist=t_su )
212            IF( nn_limflx /= 2 ) CALL ice_lim_flx( t_su, zalb_ice, qns_ice, qsr_ice, dqns_ice, evap_ice, devap_ice, nn_limflx )
213         CASE ( jp_purecpl )
214            ! albedo depends on cloud fraction because of non-linear spectral effects
215            zalb_ice(:,:,:) = ( 1. - cldf_ice ) * zalb_cs(:,:,:) + cldf_ice * zalb_os(:,:,:)
216                                 CALL sbc_cpl_ice_flx( p_frld=pfrld, palbi=zalb_ice, psst=sst_m, pist=t_su )
217            IF( nn_limflx == 2 ) CALL ice_lim_flx( t_su, zalb_ice, qns_ice, qsr_ice, dqns_ice, evap_ice, devap_ice, nn_limflx )
218            ! Latent heat flux is forced to 0 in coupled: it is included in qns (non-solar heat flux)
219            evap_ice  (:,:,:) = 0._wp
220            devap_ice (:,:,:) = 0._wp
221         END SELECT
222         CALL wrk_dealloc( jpi,jpj,jpl, zalb_os, zalb_cs, zalb_ice )
223
224         !----------------------------!
225         ! --- ice thermodynamics --- !
226         !----------------------------!
227         CALL lim_thd( kt )                         ! Ice thermodynamics     
228         !
229         CALL lim_update2( kt )                     ! Corrections
230         !
231         CALL lim_sbc_flx( kt )                     ! Update surface ocean mass, heat and salt fluxes
232         !
233         IF(ln_limdiaout) CALL lim_diahsb           ! Diagnostics and outputs
234         !
235         CALL lim_wri( 1 )                          ! Ice outputs
236         !
237         IF( kt == nit000 .AND. ln_rstart )   &
238            &             CALL iom_close( numrir )  ! close input ice restart file
239         !
240         IF( lrst_ice )   CALL lim_rst_write( kt )  ! Ice restart file
241         !
242         IF( ln_icectl )  CALL lim_ctl( kt )        ! alerts in case of model crash
243         !
244      ENDIF   ! End sea-ice time step only
245
246      !-------------------------!
247      ! --- Ocean time step --- !
248      !-------------------------!
249      ! Update surface ocean stresses (only in ice-dynamic case) otherwise the atm.-ocean stresses are used everywhere
250      IF( ln_limdyn )     CALL lim_sbc_tau( kt, ub(:,:,1), vb(:,:,1) )  ! using before instantaneous surf. currents
251!!gm   remark, the ocean-ice stress is not saved in ice diag call above .....  find a solution!!!
252      !
253      IF( nn_timing == 1 ) CALL timing_stop('sbc_ice_lim')
254      !
255   END SUBROUTINE sbc_ice_lim
256   
257
258   SUBROUTINE sbc_lim_init
259      !!----------------------------------------------------------------------
260      !!                  ***  ROUTINE sbc_lim_init  ***
261      !!
262      !! ** purpose :   Allocate all the dynamic arrays of the LIM-3 modules
263      !!----------------------------------------------------------------------
264      INTEGER :: ierr
265      !!----------------------------------------------------------------------
266      IF(lwp) WRITE(numout,*)
267      IF(lwp) WRITE(numout,*) 'sbc_ice_lim : update ocean surface boudary condition' 
268      IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~   via Louvain la Neuve Ice Model (LIM-3) time stepping'
269      !
270                                       ! Open the reference and configuration namelist files and namelist output file
271      CALL ctl_opn( numnam_ice_ref, 'namelist_ice_ref',    'OLD',     'FORMATTED', 'SEQUENTIAL', -1, numout, lwp ) 
272      CALL ctl_opn( numnam_ice_cfg, 'namelist_ice_cfg',    'OLD',     'FORMATTED', 'SEQUENTIAL', -1, numout, lwp )
273      IF(lwm) CALL ctl_opn( numoni, 'output.namelist.ice', 'UNKNOWN', 'FORMATTED', 'SEQUENTIAL', -1, numout, lwp, 1 )
274
275      CALL ice_run                     ! set some ice run parameters
276      !
277      !                                ! Allocate the ice arrays
278      ierr =        ice_alloc        ()      ! ice variables
279      ierr = ierr + dom_ice_alloc    ()      ! domain
280      ierr = ierr + sbc_ice_alloc    ()      ! surface forcing
281      ierr = ierr + thd_ice_alloc    ()      ! thermodynamics
282      ierr = ierr + lim_itd_me_alloc ()      ! ice thickness distribution - mechanics
283      !
284      IF( lk_mpp    )   CALL mpp_sum( ierr )
285      IF( ierr /= 0 )   CALL ctl_stop('STOP', 'sbc_lim_init : unable to allocate ice arrays')
286      !
287      !                                ! adequation jpk versus ice/snow layers/categories
288      IF( jpl > jpk .OR. (nlay_i+1) > jpk .OR. nlay_s > jpk )   &
289         &      CALL ctl_stop( 'STOP',                          &
290         &     'sbc_lim_init: the 3rd dimension of workspace arrays is too small.',   &
291         &     'use more ocean levels or less ice/snow layers/categories.' )
292      !
293      CALL lim_itd_init                ! ice thickness distribution initialization
294      !
295      CALL lim_thd_init                ! set ice thermodynics parameters
296      !
297      CALL lim_thd_sal_init            ! set ice salinity parameters
298      !
299      CALL lim_msh                     ! ice mesh initialization
300      !
301      CALL lim_itd_me_init             ! ice thickness distribution initialization for mecanical deformation
302      !                                ! Initial sea-ice state
303      IF( .NOT. ln_rstart ) THEN              ! start from rest: sea-ice deduced from sst
304         numit = 0
305         numit = nit000 - 1
306         CALL lim_istate
307      ELSE                                    ! start from a restart file
308         CALL lim_rst_read
309         numit = nit000 - 1
310      ENDIF
311      CALL lim_var_agg(1)
312      CALL lim_var_glo2eqv
313      !
314      CALL lim_sbc_init                 ! ice surface boundary condition   
315      !
316      fr_i(:,:)     = at_i(:,:)         ! initialisation of sea-ice fraction
317      tn_ice(:,:,:) = t_su(:,:,:)       ! initialisation of surface temp for coupled simu
318      !
319      nstart = numit  + nn_fsbc     
320      nitrun = nitend - nit000 + 1 
321      nlast  = numit  + nitrun 
322      !
323      IF( nstock == 0 )   nstock = nlast + 1
324      !
325   END SUBROUTINE sbc_lim_init
326
327
328   SUBROUTINE ice_run
329      !!-------------------------------------------------------------------
330      !!                  ***  ROUTINE ice_run ***
331      !!                 
332      !! ** Purpose :   Definition some run parameter for ice model
333      !!
334      !! ** Method  :   Read the namicerun namelist and check the parameter
335      !!              values called at the first timestep (nit000)
336      !!
337      !! ** input   :   Namelist namicerun
338      !!-------------------------------------------------------------------
339      INTEGER  ::   ios                 ! Local integer output status for namelist read
340      NAMELIST/namicerun/ jpl, nlay_i, nlay_s, cn_icerst_in, cn_icerst_indir, cn_icerst_out, cn_icerst_outdir,  &
341         &                ln_limdyn, rn_amax, ln_limdiahsb, ln_limdiaout, ln_icectl, iiceprt, jiceprt 
342      !!-------------------------------------------------------------------
343      !                   
344      REWIND( numnam_ice_ref )              ! Namelist namicerun in reference namelist : Parameters for ice
345      READ  ( numnam_ice_ref, namicerun, IOSTAT = ios, ERR = 901)
346901   IF( ios /= 0 ) CALL ctl_nam ( ios , 'namicerun in reference namelist', lwp )
347
348      REWIND( numnam_ice_cfg )              ! Namelist namicerun in configuration namelist : Parameters for ice
349      READ  ( numnam_ice_cfg, namicerun, IOSTAT = ios, ERR = 902 )
350902   IF( ios /= 0 ) CALL ctl_nam ( ios , 'namicerun in configuration namelist', lwp )
351      IF(lwm) WRITE ( numoni, namicerun )
352      !
353      !
354      IF(lwp) THEN                        ! control print
355         WRITE(numout,*)
356         WRITE(numout,*) 'ice_run : ice share parameters for dynamics/advection/thermo of sea-ice'
357         WRITE(numout,*) ' ~~~~~~'
358         WRITE(numout,*) '   number of ice  categories                               = ', jpl
359         WRITE(numout,*) '   number of ice  layers                                   = ', nlay_i
360         WRITE(numout,*) '   number of snow layers                                   = ', nlay_s
361         WRITE(numout,*) '   switch for ice dynamics (1) or not (0)      ln_limdyn   = ', ln_limdyn
362         WRITE(numout,*) '   maximum ice concentration                               = ', rn_amax 
363         WRITE(numout,*) '   Diagnose heat/salt budget or not          ln_limdiahsb  = ', ln_limdiahsb
364         WRITE(numout,*) '   Output   heat/salt budget or not          ln_limdiaout  = ', ln_limdiaout
365         WRITE(numout,*) '   control prints in ocean.out for (i,j)=(iiceprt,jiceprt) = ', ln_icectl
366         WRITE(numout,*) '   i-index for control prints (ln_icectl=true)             = ', iiceprt
367         WRITE(numout,*) '   j-index for control prints (ln_icectl=true)             = ', jiceprt
368      ENDIF
369      !
370      ! sea-ice timestep and inverse
371      rdt_ice   = nn_fsbc * rdttra(1) 
372      r1_rdtice = 1._wp / rdt_ice 
373
374      ! inverse of nlay_i and nlay_s
375      r1_nlay_i = 1._wp / REAL( nlay_i, wp )
376      r1_nlay_s = 1._wp / REAL( nlay_s, wp )
377      !
378#if defined key_bdy
379      IF( lwp .AND. ln_limdiahsb )  CALL ctl_warn('online conservation check activated but it does not work with BDY')
380#endif
381      !
382   END SUBROUTINE ice_run
383
384
385   SUBROUTINE lim_itd_init
386      !!------------------------------------------------------------------
387      !!                ***  ROUTINE lim_itd_init ***
388      !!
389      !! ** Purpose :   Initializes the ice thickness distribution
390      !! ** Method  :   ...
391      !! ** input   :   Namelist namiceitd
392      !!-------------------------------------------------------------------
393      INTEGER  ::   ios                 ! Local integer output status for namelist read
394      NAMELIST/namiceitd/ nn_catbnd, rn_himean
395      !
396      INTEGER  ::   jl                   ! dummy loop index
397      REAL(wp) ::   zc1, zc2, zc3, zx1   ! local scalars
398      REAL(wp) ::   zhmax, znum, zden, zalpha !
399      !!------------------------------------------------------------------
400      !
401      REWIND( numnam_ice_ref )              ! Namelist namiceitd in reference namelist : Parameters for ice
402      READ  ( numnam_ice_ref, namiceitd, IOSTAT = ios, ERR = 903)
403903   IF( ios /= 0 ) CALL ctl_nam ( ios , 'namiceitd in reference namelist', lwp )
404
405      REWIND( numnam_ice_cfg )              ! Namelist namiceitd in configuration namelist : Parameters for ice
406      READ  ( numnam_ice_cfg, namiceitd, IOSTAT = ios, ERR = 904 )
407904   IF( ios /= 0 ) CALL ctl_nam ( ios , 'namiceitd in configuration namelist', lwp )
408      IF(lwm) WRITE ( numoni, namiceitd )
409      !
410      !
411      IF(lwp) THEN                        ! control print
412         WRITE(numout,*)
413         WRITE(numout,*) 'ice_itd : ice cat distribution'
414         WRITE(numout,*) ' ~~~~~~'
415         WRITE(numout,*) '   shape of ice categories distribution                          nn_catbnd = ', nn_catbnd
416         WRITE(numout,*) '   mean ice thickness in the domain (only active if nn_catbnd=2) rn_himean = ', rn_himean
417      ENDIF
418
419      !----------------------------------
420      !- Thickness categories boundaries
421      !----------------------------------
422      IF(lwp) WRITE(numout,*)
423      IF(lwp) WRITE(numout,*) 'lim_itd_init : Initialization of ice cat distribution '
424      IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~~'
425
426      hi_max(:) = 0._wp
427
428      SELECT CASE ( nn_catbnd  )       
429                                   !----------------------
430         CASE (1)                  ! tanh function (CICE)
431                                   !----------------------
432         zc1 =  3._wp / REAL( jpl, wp )
433         zc2 = 10._wp * zc1
434         zc3 =  3._wp
435
436         DO jl = 1, jpl
437            zx1 = REAL( jl-1, wp ) / REAL( jpl, wp )
438            hi_max(jl) = hi_max(jl-1) + zc1 + zc2 * (1._wp + TANH( zc3 * (zx1 - 1._wp ) ) )
439         END DO
440
441                                   !----------------------
442         CASE (2)                  ! h^(-alpha) function
443                                   !----------------------
444         zalpha = 0.05             ! exponent of the transform function
445
446         zhmax  = 3.*rn_himean
447
448         DO jl = 1, jpl 
449            znum = jpl * ( zhmax+1 )**zalpha
450            zden = ( jpl - jl ) * ( zhmax+1 )**zalpha + jl
451            hi_max(jl) = ( znum / zden )**(1./zalpha) - 1
452         END DO
453
454      END SELECT
455
456      DO jl = 1, jpl
457         hi_mean(jl) = ( hi_max(jl) + hi_max(jl-1) ) * 0.5_wp
458      END DO
459
460      ! Set hi_max(jpl) to a big value to ensure that all ice is thinner than hi_max(jpl)
461      hi_max(jpl) = 99._wp
462
463      IF(lwp) WRITE(numout,*) ' Thickness category boundaries '
464      IF(lwp) WRITE(numout,*) ' hi_max ', hi_max(0:jpl)
465      !
466   END SUBROUTINE lim_itd_init
467
468   
469   SUBROUTINE ice_lim_flx( ptn_ice, palb_ice, pqns_ice, pqsr_ice, pdqn_ice, pevap_ice, pdevap_ice, k_limflx )
470      !!---------------------------------------------------------------------
471      !!                  ***  ROUTINE ice_lim_flx  ***
472      !!                   
473      !! ** Purpose :   update the ice surface boundary condition by averaging and / or
474      !!                redistributing fluxes on ice categories                   
475      !!
476      !! ** Method  :   average then redistribute
477      !!
478      !! ** Action  :   
479      !!---------------------------------------------------------------------
480      INTEGER                   , INTENT(in   ) ::   k_limflx   ! =-1 do nothing; =0 average ;
481                                                                ! =1 average and redistribute ; =2 redistribute
482      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(in   ) ::   ptn_ice    ! ice surface temperature
483      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(in   ) ::   palb_ice   ! ice albedo
484      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(inout) ::   pqns_ice   ! non solar flux
485      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(inout) ::   pqsr_ice   ! net solar flux
486      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(inout) ::   pdqn_ice   ! non solar flux sensitivity
487      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(inout) ::   pevap_ice  ! sublimation
488      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(inout) ::   pdevap_ice ! sublimation sensitivity
489      !
490      INTEGER  ::   jl      ! dummy loop index
491      !
492      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:) :: zalb_m    ! Mean albedo over all categories
493      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:) :: ztem_m    ! Mean temperature over all categories
494      !
495      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:) :: z_qsr_m   ! Mean solar heat flux over all categories
496      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:) :: z_qns_m   ! Mean non solar heat flux over all categories
497      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:) :: z_evap_m  ! Mean sublimation over all categories
498      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:) :: z_dqn_m   ! Mean d(qns)/dT over all categories
499      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:) :: z_devap_m ! Mean d(evap)/dT over all categories
500      !!----------------------------------------------------------------------
501
502      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_start('ice_lim_flx')
503      !
504      !
505      SELECT CASE( k_limflx )                              !==  averaged on all ice categories  ==!
506      CASE( 0 , 1 )
507         CALL wrk_alloc( jpi,jpj, z_qsr_m, z_qns_m, z_evap_m, z_dqn_m, z_devap_m)
508         !
509         z_qns_m  (:,:) = fice_ice_ave ( pqns_ice (:,:,:) )
510         z_qsr_m  (:,:) = fice_ice_ave ( pqsr_ice (:,:,:) )
511         z_dqn_m  (:,:) = fice_ice_ave ( pdqn_ice (:,:,:) )
512         z_evap_m (:,:) = fice_ice_ave ( pevap_ice (:,:,:) )
513         z_devap_m(:,:) = fice_ice_ave ( pdevap_ice (:,:,:) )
514         DO jl = 1, jpl
515            pdqn_ice  (:,:,jl) = z_dqn_m(:,:)
516            pdevap_ice(:,:,jl) = z_devap_m(:,:)
517         END DO
518         !
519         DO jl = 1, jpl
520            pqns_ice (:,:,jl) = z_qns_m(:,:)
521            pqsr_ice (:,:,jl) = z_qsr_m(:,:)
522            pevap_ice(:,:,jl) = z_evap_m(:,:)
523         END DO
524         !
525         CALL wrk_dealloc( jpi,jpj, z_qsr_m, z_qns_m, z_evap_m, z_dqn_m, z_devap_m)
526      END SELECT
527
528      SELECT CASE( k_limflx )                              !==  redistribution on all ice categories  ==!
529      CASE( 1 , 2 )
530         CALL wrk_alloc( jpi,jpj, zalb_m, ztem_m )
531         !
532         zalb_m(:,:) = fice_ice_ave ( palb_ice (:,:,:) ) 
533         ztem_m(:,:) = fice_ice_ave ( ptn_ice  (:,:,:) ) 
534         DO jl = 1, jpl
535            pqns_ice (:,:,jl) = pqns_ice (:,:,jl) + pdqn_ice  (:,:,jl) * ( ptn_ice(:,:,jl) - ztem_m(:,:) )
536            pevap_ice(:,:,jl) = pevap_ice(:,:,jl) + pdevap_ice(:,:,jl) * ( ptn_ice(:,:,jl) - ztem_m(:,:) )
537            pqsr_ice (:,:,jl) = pqsr_ice (:,:,jl) * ( 1._wp - palb_ice(:,:,jl) ) / ( 1._wp - zalb_m(:,:) ) 
538         END DO
539         !
540         CALL wrk_dealloc( jpi,jpj, zalb_m, ztem_m )
541      END SELECT
542      !
543      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_stop('ice_lim_flx')
544      !
545   END SUBROUTINE ice_lim_flx
546
547   SUBROUTINE sbc_lim_bef
548      !!----------------------------------------------------------------------
549      !!                  ***  ROUTINE sbc_lim_bef  ***
550      !!
551      !! ** purpose :  store ice variables at "before" time step
552      !!----------------------------------------------------------------------
553      a_i_b  (:,:,:)   = a_i  (:,:,:)     ! ice area
554      e_i_b  (:,:,:,:) = e_i  (:,:,:,:)   ! ice thermal energy
555      v_i_b  (:,:,:)   = v_i  (:,:,:)     ! ice volume
556      v_s_b  (:,:,:)   = v_s  (:,:,:)     ! snow volume
557      e_s_b  (:,:,:,:) = e_s  (:,:,:,:)   ! snow thermal energy
558      smv_i_b(:,:,:)   = smv_i(:,:,:)     ! salt content
559      oa_i_b (:,:,:)   = oa_i (:,:,:)     ! areal age content
560      u_ice_b(:,:)     = u_ice(:,:)
561      v_ice_b(:,:)     = v_ice(:,:)
562     
563   END SUBROUTINE sbc_lim_bef
564
565   SUBROUTINE sbc_lim_diag0
566      !!----------------------------------------------------------------------
567      !!                  ***  ROUTINE sbc_lim_diag0  ***
568      !!
569      !! ** purpose :  set ice-ocean and ice-atm. fluxes to zeros at the beggining
570      !!               of the time step
571      !!----------------------------------------------------------------------
572      sfx    (:,:) = 0._wp   ;
573      sfx_bri(:,:) = 0._wp   ; 
574      sfx_sni(:,:) = 0._wp   ;   sfx_opw(:,:) = 0._wp
575      sfx_bog(:,:) = 0._wp   ;   sfx_dyn(:,:) = 0._wp
576      sfx_bom(:,:) = 0._wp   ;   sfx_sum(:,:) = 0._wp
577      sfx_res(:,:) = 0._wp
578     
579      wfx_snw(:,:) = 0._wp   ;   wfx_ice(:,:) = 0._wp
580      wfx_sni(:,:) = 0._wp   ;   wfx_opw(:,:) = 0._wp
581      wfx_bog(:,:) = 0._wp   ;   wfx_dyn(:,:) = 0._wp
582      wfx_bom(:,:) = 0._wp   ;   wfx_sum(:,:) = 0._wp
583      wfx_res(:,:) = 0._wp   ;   wfx_sub(:,:) = 0._wp
584      wfx_spr(:,:) = 0._wp   ;   
585     
586      hfx_thd(:,:) = 0._wp   ;   
587      hfx_snw(:,:) = 0._wp   ;   hfx_opw(:,:) = 0._wp
588      hfx_bog(:,:) = 0._wp   ;   hfx_dyn(:,:) = 0._wp
589      hfx_bom(:,:) = 0._wp   ;   hfx_sum(:,:) = 0._wp
590      hfx_res(:,:) = 0._wp   ;   hfx_sub(:,:) = 0._wp
591      hfx_spr(:,:) = 0._wp   ;   hfx_dif(:,:) = 0._wp 
592      hfx_err(:,:) = 0._wp   ;   hfx_err_rem(:,:) = 0._wp
593      hfx_err_dif(:,:) = 0._wp   ;
594
595      afx_tot(:,:) = 0._wp   ;
596      afx_dyn(:,:) = 0._wp   ;   afx_thd(:,:) = 0._wp
597
598      diag_heat(:,:) = 0._wp ;   diag_smvi(:,:) = 0._wp ;
599      diag_vice(:,:) = 0._wp ;   diag_vsnw(:,:) = 0._wp ;
600     
601   END SUBROUTINE sbc_lim_diag0
602
603     
604   FUNCTION fice_cell_ave ( ptab )
605      !!--------------------------------------------------------------------------
606      !! * Compute average over categories, for grid cell (ice covered and free ocean)
607      !!--------------------------------------------------------------------------
608      REAL (wp), DIMENSION (jpi,jpj) :: fice_cell_ave
609      REAL (wp), DIMENSION (jpi,jpj,jpl), INTENT (in) :: ptab
610      INTEGER :: jl ! Dummy loop index
611     
612      fice_cell_ave (:,:) = 0.0_wp
613      DO jl = 1, jpl
614         fice_cell_ave (:,:) = fice_cell_ave (:,:) + a_i (:,:,jl) * ptab (:,:,jl)
615      END DO
616     
617   END FUNCTION fice_cell_ave
618   
619   
620   FUNCTION fice_ice_ave ( ptab )
621      !!--------------------------------------------------------------------------
622      !! * Compute average over categories, for ice covered part of grid cell
623      !!--------------------------------------------------------------------------
624      REAL (kind=wp), DIMENSION (jpi,jpj) :: fice_ice_ave
625      REAL (kind=wp), DIMENSION (jpi,jpj,jpl), INTENT(in) :: ptab
626
627      fice_ice_ave (:,:) = 0.0_wp
628      WHERE ( at_i (:,:) > 0.0_wp ) fice_ice_ave (:,:) = fice_cell_ave ( ptab (:,:,:)) / at_i (:,:)
629
630   END FUNCTION fice_ice_ave
631
632
633#else
634   !!----------------------------------------------------------------------
635   !!   Default option           Dummy module      NO LIM 3.0 sea-ice model
636   !!----------------------------------------------------------------------
637CONTAINS
638   SUBROUTINE sbc_ice_lim ( kt, kblk )     ! Dummy routine
639      WRITE(*,*) 'sbc_ice_lim: You should not have seen this print! error?', kt, kblk
640   END SUBROUTINE sbc_ice_lim
641   SUBROUTINE sbc_lim_init                 ! Dummy routine
642   END SUBROUTINE sbc_lim_init
643#endif
644
645   !!======================================================================
646END MODULE sbcice_lim
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.