source: trunk/NEMOGCM/NEMO/OPA_SRC/SBC/sbcice_lim.F90 @ 5471

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initialization of evap_ice and devap_ice for coupled mode

  • Property svn:keywords set to Id
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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 limhdf          ! Ice horizontal diffusion
40   USE limthd          ! Ice thermodynamics
41   USE limitd_me       ! Mechanics on ice thickness distribution
42   USE limsbc          ! sea surface boundary condition
43   USE limdiahsb       ! Ice budget diagnostics
44   USE limwri          ! Ice outputs
45   USE limrst          ! Ice restarts
46   USE limupdate1      ! update of global variables
47   USE limupdate2      ! update of global variables
48   USE limvar          ! Ice variables switch
49
50   USE limmsh          ! LIM mesh
51   USE limistate       ! LIM initial state
52   USE limthd_sal      ! LIM ice thermodynamics: salinity
53
54   USE c1d             ! 1D vertical configuration
55   USE lbclnk          ! lateral boundary condition - MPP link
56   USE lib_mpp         ! MPP library
57   USE wrk_nemo        ! work arrays
58   USE timing          ! Timing
59   USE iom             ! I/O manager library
60   USE in_out_manager  ! I/O manager
61   USE prtctl          ! Print control
62   USE lib_fortran     !
63   USE limctl
64
65#if defined key_bdy 
66   USE bdyice_lim       ! unstructured open boundary data  (bdy_ice_lim routine)
67#endif
68
69   IMPLICIT NONE
70   PRIVATE
71
72   PUBLIC sbc_ice_lim  ! routine called by sbcmod.F90
73   PUBLIC sbc_lim_init ! routine called by sbcmod.F90
74   
75   !! * Substitutions
76#  include "domzgr_substitute.h90"
77#  include "vectopt_loop_substitute.h90"
78   !!----------------------------------------------------------------------
79   !! NEMO/OPA 4.0 , UCL NEMO Consortium (2011)
80   !! $Id$
81   !! Software governed by the CeCILL licence     (NEMOGCM/NEMO_CeCILL.txt)
82   !!----------------------------------------------------------------------
83CONTAINS
84
85   !!======================================================================
86
87   SUBROUTINE sbc_ice_lim( kt, kblk )
88      !!---------------------------------------------------------------------
89      !!                  ***  ROUTINE sbc_ice_lim  ***
90      !!                   
91      !! ** Purpose :   update the ocean surface boundary condition via the
92      !!                Louvain la Neuve Sea Ice Model time stepping
93      !!
94      !! ** Method  :   ice model time stepping
95      !!              - call the ice dynamics routine
96      !!              - call the ice advection/diffusion routine
97      !!              - call the ice thermodynamics routine
98      !!              - call the routine that computes mass and
99      !!                heat fluxes at the ice/ocean interface
100      !!              - save the outputs
101      !!              - save the outputs for restart when necessary
102      !!
103      !! ** Action  : - time evolution of the LIM sea-ice model
104      !!              - update all sbc variables below sea-ice:
105      !!                utau, vtau, taum, wndm, qns , qsr, emp , sfx
106      !!---------------------------------------------------------------------
107      INTEGER, INTENT(in) ::   kt      ! ocean time step
108      INTEGER, INTENT(in) ::   kblk    ! type of bulk (=3 CLIO, =4 CORE, =5 COUPLED)
109      !!
110      INTEGER  ::   jl                 ! dummy loop index
111      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:,:)   ::   zalb_os, zalb_cs  ! ice albedo under overcast/clear sky
112      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:,:)   ::   zalb_ice          ! mean ice albedo (for coupled)
113      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:  )   ::   zutau_ice, zvtau_ice 
114      !!----------------------------------------------------------------------
115
116      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_start('sbc_ice_lim')
117
118      !-----------------------!
119      ! --- Ice time step --- !
120      !-----------------------!
121      IF( MOD( kt-1, nn_fsbc ) == 0 ) THEN
122
123         ! mean surface ocean current at ice velocity point (C-grid dynamics :  U- & V-points as the ocean)
124         u_oce(:,:) = ssu_m(:,:) * umask(:,:,1)
125         v_oce(:,:) = ssv_m(:,:) * vmask(:,:,1)
126         
127         ! masked sea surface freezing temperature [Kelvin] (set to rt0 over land)
128         t_bo(:,:) = ( eos_fzp( sss_m ) + rt0 ) * tmask(:,:,1) + rt0 * ( 1._wp - tmask(:,:,1) ) 
129         
130         ! Mask sea ice surface temperature (set to rt0 over land)
131         DO jl = 1, jpl
132            t_su(:,:,jl) = t_su(:,:,jl) * tmask(:,:,1) + rt0 * ( 1._wp - tmask(:,:,1) )
133         END DO     
134         !
135         !------------------------------------------------!                                           
136         ! --- Dynamical coupling with the atmosphere --- !                                           
137         !------------------------------------------------!
138         ! It provides the following fields:
139         ! utau_ice, vtau_ice : surface ice stress (U- & V-points)   [N/m2]
140         !-----------------------------------------------------------------
141         SELECT CASE( kblk )
142         CASE( jp_clio    )   ;   CALL blk_ice_clio_tau                         ! CLIO bulk formulation           
143         CASE( jp_core    )   ;   CALL blk_ice_core_tau                         ! CORE bulk formulation
144         CASE( jp_purecpl )   ;   CALL sbc_cpl_ice_tau( utau_ice , vtau_ice )   ! Coupled   formulation
145         END SELECT
146         
147         IF( ln_mixcpl) THEN   ! Case of a mixed Bulk/Coupled formulation
148            CALL wrk_alloc( jpi,jpj    , zutau_ice, zvtau_ice)
149            CALL sbc_cpl_ice_tau( zutau_ice , zvtau_ice )
150            utau_ice(:,:) = utau_ice(:,:) * xcplmask(:,:,0) + zutau_ice(:,:) * ( 1. - xcplmask(:,:,0) )
151            vtau_ice(:,:) = vtau_ice(:,:) * xcplmask(:,:,0) + zvtau_ice(:,:) * ( 1. - xcplmask(:,:,0) )
152            CALL wrk_dealloc( jpi,jpj  , zutau_ice, zvtau_ice)
153         ENDIF
154
155         !-------------------------------------------------------!
156         ! --- ice dynamics and transport (except in 1D case) ---!
157         !-------------------------------------------------------!
158         numit = numit + nn_fsbc                  ! Ice model time step
159         !                                                   
160         CALL sbc_lim_bef                         ! Store previous ice values
161         CALL sbc_lim_diag0                       ! set diag of mass, heat and salt fluxes to 0
162         CALL lim_rst_opn( kt )                   ! Open Ice restart file
163         !
164         IF( .NOT. lk_c1d ) THEN
165            !
166            CALL lim_dyn( kt )                    ! Ice dynamics    ( rheology/dynamics )   
167            !
168            CALL lim_trp( kt )                    ! Ice transport   ( Advection/diffusion )
169            !
170            IF( nn_monocat /= 2 ) CALL lim_itd_me ! Mechanical redistribution ! (ridging/rafting)
171            !
172#if defined key_bdy
173            CALL bdy_ice_lim( kt )                ! bdy ice thermo
174            IF( ln_icectl )       CALL lim_prt( kt, iiceprt, jiceprt, 1, ' - ice thermo bdy - ' )
175#endif
176            !
177            CALL lim_update1( kt )                ! Corrections
178            !
179         ENDIF
180         
181         ! previous lead fraction and ice volume for flux calculations
182         CALL sbc_lim_bef                       
183         CALL lim_var_glo2eqv                     ! ht_i and ht_s for ice albedo calculation
184         CALL lim_var_agg(1)                      ! at_i for coupling (via pfrld)
185         pfrld(:,:)   = 1._wp - at_i(:,:)
186         phicif(:,:)  = vt_i(:,:)
187         
188         !------------------------------------------------------!                                           
189         ! --- Thermodynamical coupling with the atmosphere --- !                                           
190         !------------------------------------------------------!
191         ! It provides the following fields:
192         ! qsr_ice , qns_ice  : solar & non solar heat flux over ice   (T-point)         [W/m2]
193         ! qla_ice            : latent heat flux over ice              (T-point)         [W/m2]
194         ! dqns_ice, dqla_ice : non solar & latent heat sensistivity   (T-point)         [W/m2]
195         ! tprecip , sprecip  : total & solid precipitation            (T-point)         [Kg/m2/s]
196         ! fr1_i0  , fr2_i0   : 1sr & 2nd fraction of qsr penetration in ice             [%]
197         !----------------------------------------------------------------------------------------
198         CALL wrk_alloc( jpi,jpj,jpl, zalb_os, zalb_cs, zalb_ice )
199         CALL albedo_ice( t_su, ht_i, ht_s, zalb_cs, zalb_os ) ! cloud-sky and overcast-sky ice albedos
200
201         SELECT CASE( kblk )
202         CASE( jp_clio )                                       ! CLIO bulk formulation
203            ! In CLIO the cloud fraction is read in the climatology and the all-sky albedo
204            ! (zalb_ice) is computed within the bulk routine
205            CALL blk_ice_clio_flx( t_su, zalb_cs, zalb_os, zalb_ice )
206            IF( ln_mixcpl      ) CALL sbc_cpl_ice_flx( p_frld=pfrld, palbi=zalb_ice, psst=sst_m, pist=t_su )
207            IF( nn_limflx /= 2 ) CALL ice_lim_flx( t_su, zalb_ice, qns_ice, qsr_ice, dqns_ice, evap_ice, devap_ice, nn_limflx )
208         CASE( jp_core )                                       ! CORE bulk formulation
209            ! albedo depends on cloud fraction because of non-linear spectral effects
210            zalb_ice(:,:,:) = ( 1. - cldf_ice ) * zalb_cs(:,:,:) + cldf_ice * zalb_os(:,:,:)
211            CALL blk_ice_core_flx( t_su, zalb_ice )
212            IF( ln_mixcpl      ) CALL sbc_cpl_ice_flx( p_frld=pfrld, palbi=zalb_ice, psst=sst_m, pist=t_su )
213            IF( nn_limflx /= 2 ) CALL ice_lim_flx( t_su, zalb_ice, qns_ice, qsr_ice, dqns_ice, evap_ice, devap_ice, nn_limflx )
214         CASE ( jp_purecpl )
215            ! albedo depends on cloud fraction because of non-linear spectral effects
216            zalb_ice(:,:,:) = ( 1. - cldf_ice ) * zalb_cs(:,:,:) + cldf_ice * zalb_os(:,:,:)
217                                 CALL sbc_cpl_ice_flx( p_frld=pfrld, palbi=zalb_ice, psst=sst_m, pist=t_su )
218            ! clem: evap_ice is forced to 0 in coupled mode for now
219            !       but it needs to be changed (along with modif in limthd_dh) once heat flux from evap will be avail. from atm. models
220            evap_ice  (:,:,:) = 0._wp   ;   devap_ice (:,:,:) = 0._wp
221            IF( nn_limflx == 2 ) CALL ice_lim_flx( t_su, zalb_ice, qns_ice, qsr_ice, dqns_ice, evap_ice, devap_ice, nn_limflx )
222         END SELECT
223         CALL wrk_dealloc( jpi,jpj,jpl, zalb_os, zalb_cs, zalb_ice )
224
225         !----------------------------!
226         ! --- ice thermodynamics --- !
227         !----------------------------!
228         CALL lim_thd( kt )                         ! Ice thermodynamics     
229         !
230         CALL lim_update2( kt )                     ! Corrections
231         !
232         CALL lim_sbc_flx( kt )                     ! Update surface ocean mass, heat and salt fluxes
233         !
234         IF(ln_limdiaout) CALL lim_diahsb           ! Diagnostics and outputs
235         !
236         CALL lim_wri( 1 )                          ! Ice outputs
237         !
238         IF( kt == nit000 .AND. ln_rstart )   &
239            &             CALL iom_close( numrir )  ! close input ice restart file
240         !
241         IF( lrst_ice )   CALL lim_rst_write( kt )  ! Ice restart file
242         !
243         IF( ln_icectl )  CALL lim_ctl( kt )        ! alerts in case of model crash
244         !
245      ENDIF   ! End sea-ice time step only
246
247      !-------------------------!
248      ! --- Ocean time step --- !
249      !-------------------------!
250      ! Update surface ocean stresses (only in ice-dynamic case) otherwise the atm.-ocean stresses are used everywhere
251      IF( ln_limdyn )     CALL lim_sbc_tau( kt, ub(:,:,1), vb(:,:,1) )  ! using before instantaneous surf. currents
252!!gm   remark, the ocean-ice stress is not saved in ice diag call above .....  find a solution!!!
253      !
254      IF( nn_timing == 1 ) CALL timing_stop('sbc_ice_lim')
255      !
256   END SUBROUTINE sbc_ice_lim
257   
258
259   SUBROUTINE sbc_lim_init
260      !!----------------------------------------------------------------------
261      !!                  ***  ROUTINE sbc_lim_init  ***
262      !!
263      !! ** purpose :   Allocate all the dynamic arrays of the LIM-3 modules
264      !!----------------------------------------------------------------------
265      INTEGER :: ierr
266      !!----------------------------------------------------------------------
267      IF(lwp) WRITE(numout,*)
268      IF(lwp) WRITE(numout,*) 'sbc_ice_lim : update ocean surface boudary condition' 
269      IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~   via Louvain la Neuve Ice Model (LIM-3) time stepping'
270      !
271                                       ! Open the reference and configuration namelist files and namelist output file
272      CALL ctl_opn( numnam_ice_ref, 'namelist_ice_ref',    'OLD',     'FORMATTED', 'SEQUENTIAL', -1, numout, lwp ) 
273      CALL ctl_opn( numnam_ice_cfg, 'namelist_ice_cfg',    'OLD',     'FORMATTED', 'SEQUENTIAL', -1, numout, lwp )
274      IF(lwm) CALL ctl_opn( numoni, 'output.namelist.ice', 'UNKNOWN', 'FORMATTED', 'SEQUENTIAL', -1, numout, lwp, 1 )
275
276      CALL ice_run                     ! set some ice run parameters
277      !
278      !                                ! Allocate the ice arrays
279      ierr =        ice_alloc        ()      ! ice variables
280      ierr = ierr + dom_ice_alloc    ()      ! domain
281      ierr = ierr + sbc_ice_alloc    ()      ! surface forcing
282      ierr = ierr + thd_ice_alloc    ()      ! thermodynamics
283      ierr = ierr + lim_itd_me_alloc ()      ! ice thickness distribution - mechanics
284      !
285      IF( lk_mpp    )   CALL mpp_sum( ierr )
286      IF( ierr /= 0 )   CALL ctl_stop('STOP', 'sbc_lim_init : unable to allocate ice arrays')
287      !
288      !                                ! adequation jpk versus ice/snow layers/categories
289      IF( jpl > jpk .OR. (nlay_i+1) > jpk .OR. nlay_s > jpk )   &
290         &      CALL ctl_stop( 'STOP',                          &
291         &     'sbc_lim_init: the 3rd dimension of workspace arrays is too small.',   &
292         &     'use more ocean levels or less ice/snow layers/categories.' )
293      !
294      CALL lim_itd_init                ! ice thickness distribution initialization
295      !
296      CALL lim_hdf_init                ! set ice horizontal diffusion computation parameters
297      !
298      CALL lim_thd_init                ! set ice thermodynics parameters
299      !
300      CALL lim_thd_sal_init            ! set ice salinity parameters
301      !
302      CALL lim_msh                     ! ice mesh initialization
303      !
304      CALL lim_itd_me_init             ! ice thickness distribution initialization for mecanical deformation
305      !                                ! Initial sea-ice state
306      IF( .NOT. ln_rstart ) THEN              ! start from rest: sea-ice deduced from sst
307         numit = 0
308         numit = nit000 - 1
309         CALL lim_istate
310      ELSE                                    ! start from a restart file
311         CALL lim_rst_read
312         numit = nit000 - 1
313      ENDIF
314      CALL lim_var_agg(1)
315      CALL lim_var_glo2eqv
316      !
317      CALL lim_sbc_init                 ! ice surface boundary condition   
318      !
319      fr_i(:,:)     = at_i(:,:)         ! initialisation of sea-ice fraction
320      tn_ice(:,:,:) = t_su(:,:,:)       ! initialisation of surface temp for coupled simu
321      !
322      nstart = numit  + nn_fsbc     
323      nitrun = nitend - nit000 + 1 
324      nlast  = numit  + nitrun 
325      !
326      IF( nstock == 0 )   nstock = nlast + 1
327      !
328   END SUBROUTINE sbc_lim_init
329
330
331   SUBROUTINE ice_run
332      !!-------------------------------------------------------------------
333      !!                  ***  ROUTINE ice_run ***
334      !!                 
335      !! ** Purpose :   Definition some run parameter for ice model
336      !!
337      !! ** Method  :   Read the namicerun namelist and check the parameter
338      !!              values called at the first timestep (nit000)
339      !!
340      !! ** input   :   Namelist namicerun
341      !!-------------------------------------------------------------------
342      INTEGER  ::   ios                 ! Local integer output status for namelist read
343      NAMELIST/namicerun/ jpl, nlay_i, nlay_s, cn_icerst_in, cn_icerst_indir, cn_icerst_out, cn_icerst_outdir,  &
344         &                ln_limdyn, rn_amax, ln_limdiahsb, ln_limdiaout, ln_icectl, iiceprt, jiceprt 
345      !!-------------------------------------------------------------------
346      !                   
347      REWIND( numnam_ice_ref )              ! Namelist namicerun in reference namelist : Parameters for ice
348      READ  ( numnam_ice_ref, namicerun, IOSTAT = ios, ERR = 901)
349901   IF( ios /= 0 ) CALL ctl_nam ( ios , 'namicerun in reference namelist', lwp )
350
351      REWIND( numnam_ice_cfg )              ! Namelist namicerun in configuration namelist : Parameters for ice
352      READ  ( numnam_ice_cfg, namicerun, IOSTAT = ios, ERR = 902 )
353902   IF( ios /= 0 ) CALL ctl_nam ( ios , 'namicerun in configuration namelist', lwp )
354      IF(lwm) WRITE ( numoni, namicerun )
355      !
356      !
357      IF(lwp) THEN                        ! control print
358         WRITE(numout,*)
359         WRITE(numout,*) 'ice_run : ice share parameters for dynamics/advection/thermo of sea-ice'
360         WRITE(numout,*) ' ~~~~~~'
361         WRITE(numout,*) '   number of ice  categories                               = ', jpl
362         WRITE(numout,*) '   number of ice  layers                                   = ', nlay_i
363         WRITE(numout,*) '   number of snow layers                                   = ', nlay_s
364         WRITE(numout,*) '   switch for ice dynamics (1) or not (0)      ln_limdyn   = ', ln_limdyn
365         WRITE(numout,*) '   maximum ice concentration                               = ', rn_amax 
366         WRITE(numout,*) '   Diagnose heat/salt budget or not          ln_limdiahsb  = ', ln_limdiahsb
367         WRITE(numout,*) '   Output   heat/salt budget or not          ln_limdiaout  = ', ln_limdiaout
368         WRITE(numout,*) '   control prints in ocean.out for (i,j)=(iiceprt,jiceprt) = ', ln_icectl
369         WRITE(numout,*) '   i-index for control prints (ln_icectl=true)             = ', iiceprt
370         WRITE(numout,*) '   j-index for control prints (ln_icectl=true)             = ', jiceprt
371      ENDIF
372      !
373      ! sea-ice timestep and inverse
374      rdt_ice   = nn_fsbc * rdttra(1) 
375      r1_rdtice = 1._wp / rdt_ice 
376
377      ! inverse of nlay_i and nlay_s
378      r1_nlay_i = 1._wp / REAL( nlay_i, wp )
379      r1_nlay_s = 1._wp / REAL( nlay_s, wp )
380      !
381#if defined key_bdy
382      IF( lwp .AND. ln_limdiahsb )  CALL ctl_warn('online conservation check activated but it does not work with BDY')
383#endif
384      !
385   END SUBROUTINE ice_run
386
387
388   SUBROUTINE lim_itd_init
389      !!------------------------------------------------------------------
390      !!                ***  ROUTINE lim_itd_init ***
391      !!
392      !! ** Purpose :   Initializes the ice thickness distribution
393      !! ** Method  :   ...
394      !! ** input   :   Namelist namiceitd
395      !!-------------------------------------------------------------------
396      INTEGER  ::   ios                 ! Local integer output status for namelist read
397      NAMELIST/namiceitd/ nn_catbnd, rn_himean
398      !
399      INTEGER  ::   jl                   ! dummy loop index
400      REAL(wp) ::   zc1, zc2, zc3, zx1   ! local scalars
401      REAL(wp) ::   zhmax, znum, zden, zalpha !
402      !!------------------------------------------------------------------
403      !
404      REWIND( numnam_ice_ref )              ! Namelist namiceitd in reference namelist : Parameters for ice
405      READ  ( numnam_ice_ref, namiceitd, IOSTAT = ios, ERR = 903)
406903   IF( ios /= 0 ) CALL ctl_nam ( ios , 'namiceitd in reference namelist', lwp )
407
408      REWIND( numnam_ice_cfg )              ! Namelist namiceitd in configuration namelist : Parameters for ice
409      READ  ( numnam_ice_cfg, namiceitd, IOSTAT = ios, ERR = 904 )
410904   IF( ios /= 0 ) CALL ctl_nam ( ios , 'namiceitd in configuration namelist', lwp )
411      IF(lwm) WRITE ( numoni, namiceitd )
412      !
413      !
414      IF(lwp) THEN                        ! control print
415         WRITE(numout,*)
416         WRITE(numout,*) 'ice_itd : ice cat distribution'
417         WRITE(numout,*) ' ~~~~~~'
418         WRITE(numout,*) '   shape of ice categories distribution                          nn_catbnd = ', nn_catbnd
419         WRITE(numout,*) '   mean ice thickness in the domain (only active if nn_catbnd=2) rn_himean = ', rn_himean
420      ENDIF
421
422      !----------------------------------
423      !- Thickness categories boundaries
424      !----------------------------------
425      IF(lwp) WRITE(numout,*)
426      IF(lwp) WRITE(numout,*) 'lim_itd_init : Initialization of ice cat distribution '
427      IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~~'
428
429      hi_max(:) = 0._wp
430
431      SELECT CASE ( nn_catbnd  )       
432                                   !----------------------
433         CASE (1)                  ! tanh function (CICE)
434                                   !----------------------
435         zc1 =  3._wp / REAL( jpl, wp )
436         zc2 = 10._wp * zc1
437         zc3 =  3._wp
438
439         DO jl = 1, jpl
440            zx1 = REAL( jl-1, wp ) / REAL( jpl, wp )
441            hi_max(jl) = hi_max(jl-1) + zc1 + zc2 * (1._wp + TANH( zc3 * (zx1 - 1._wp ) ) )
442         END DO
443
444                                   !----------------------
445         CASE (2)                  ! h^(-alpha) function
446                                   !----------------------
447         zalpha = 0.05             ! exponent of the transform function
448
449         zhmax  = 3.*rn_himean
450
451         DO jl = 1, jpl 
452            znum = jpl * ( zhmax+1 )**zalpha
453            zden = ( jpl - jl ) * ( zhmax+1 )**zalpha + jl
454            hi_max(jl) = ( znum / zden )**(1./zalpha) - 1
455         END DO
456
457      END SELECT
458
459      DO jl = 1, jpl
460         hi_mean(jl) = ( hi_max(jl) + hi_max(jl-1) ) * 0.5_wp
461      END DO
462
463      ! Set hi_max(jpl) to a big value to ensure that all ice is thinner than hi_max(jpl)
464      hi_max(jpl) = 99._wp
465
466      IF(lwp) WRITE(numout,*) ' Thickness category boundaries '
467      IF(lwp) WRITE(numout,*) ' hi_max ', hi_max(0:jpl)
468      !
469   END SUBROUTINE lim_itd_init
470
471   
472   SUBROUTINE ice_lim_flx( ptn_ice, palb_ice, pqns_ice, pqsr_ice, pdqn_ice, pevap_ice, pdevap_ice, k_limflx )
473      !!---------------------------------------------------------------------
474      !!                  ***  ROUTINE ice_lim_flx  ***
475      !!                   
476      !! ** Purpose :   update the ice surface boundary condition by averaging and / or
477      !!                redistributing fluxes on ice categories                   
478      !!
479      !! ** Method  :   average then redistribute
480      !!
481      !! ** Action  :   
482      !!---------------------------------------------------------------------
483      INTEGER                   , INTENT(in   ) ::   k_limflx   ! =-1 do nothing; =0 average ;
484                                                                ! =1 average and redistribute ; =2 redistribute
485      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(in   ) ::   ptn_ice    ! ice surface temperature
486      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(in   ) ::   palb_ice   ! ice albedo
487      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(inout) ::   pqns_ice   ! non solar flux
488      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(inout) ::   pqsr_ice   ! net solar flux
489      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(inout) ::   pdqn_ice   ! non solar flux sensitivity
490      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(inout) ::   pevap_ice  ! sublimation
491      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(inout) ::   pdevap_ice ! sublimation sensitivity
492      !
493      INTEGER  ::   jl      ! dummy loop index
494      !
495      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:) :: zalb_m    ! Mean albedo over all categories
496      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:) :: ztem_m    ! Mean temperature over all categories
497      !
498      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:) :: z_qsr_m   ! Mean solar heat flux over all categories
499      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:) :: z_qns_m   ! Mean non solar heat flux over all categories
500      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:) :: z_evap_m  ! Mean sublimation over all categories
501      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:) :: z_dqn_m   ! Mean d(qns)/dT over all categories
502      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:) :: z_devap_m ! Mean d(evap)/dT over all categories
503      !!----------------------------------------------------------------------
504
505      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_start('ice_lim_flx')
506      !
507      !
508      SELECT CASE( k_limflx )                              !==  averaged on all ice categories  ==!
509      CASE( 0 , 1 )
510         CALL wrk_alloc( jpi,jpj, z_qsr_m, z_qns_m, z_evap_m, z_dqn_m, z_devap_m)
511         !
512         z_qns_m  (:,:) = fice_ice_ave ( pqns_ice (:,:,:) )
513         z_qsr_m  (:,:) = fice_ice_ave ( pqsr_ice (:,:,:) )
514         z_dqn_m  (:,:) = fice_ice_ave ( pdqn_ice (:,:,:) )
515         z_evap_m (:,:) = fice_ice_ave ( pevap_ice (:,:,:) )
516         z_devap_m(:,:) = fice_ice_ave ( pdevap_ice (:,:,:) )
517         DO jl = 1, jpl
518            pdqn_ice  (:,:,jl) = z_dqn_m(:,:)
519            pdevap_ice(:,:,jl) = z_devap_m(:,:)
520         END DO
521         !
522         DO jl = 1, jpl
523            pqns_ice (:,:,jl) = z_qns_m(:,:)
524            pqsr_ice (:,:,jl) = z_qsr_m(:,:)
525            pevap_ice(:,:,jl) = z_evap_m(:,:)
526         END DO
527         !
528         CALL wrk_dealloc( jpi,jpj, z_qsr_m, z_qns_m, z_evap_m, z_dqn_m, z_devap_m)
529      END SELECT
530
531      SELECT CASE( k_limflx )                              !==  redistribution on all ice categories  ==!
532      CASE( 1 , 2 )
533         CALL wrk_alloc( jpi,jpj, zalb_m, ztem_m )
534         !
535         zalb_m(:,:) = fice_ice_ave ( palb_ice (:,:,:) ) 
536         ztem_m(:,:) = fice_ice_ave ( ptn_ice  (:,:,:) ) 
537         DO jl = 1, jpl
538            pqns_ice (:,:,jl) = pqns_ice (:,:,jl) + pdqn_ice  (:,:,jl) * ( ptn_ice(:,:,jl) - ztem_m(:,:) )
539            pevap_ice(:,:,jl) = pevap_ice(:,:,jl) + pdevap_ice(:,:,jl) * ( ptn_ice(:,:,jl) - ztem_m(:,:) )
540            pqsr_ice (:,:,jl) = pqsr_ice (:,:,jl) * ( 1._wp - palb_ice(:,:,jl) ) / ( 1._wp - zalb_m(:,:) ) 
541         END DO
542         !
543         CALL wrk_dealloc( jpi,jpj, zalb_m, ztem_m )
544      END SELECT
545      !
546      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_stop('ice_lim_flx')
547      !
548   END SUBROUTINE ice_lim_flx
549
550   SUBROUTINE sbc_lim_bef
551      !!----------------------------------------------------------------------
552      !!                  ***  ROUTINE sbc_lim_bef  ***
553      !!
554      !! ** purpose :  store ice variables at "before" time step
555      !!----------------------------------------------------------------------
556      a_i_b  (:,:,:)   = a_i  (:,:,:)     ! ice area
557      e_i_b  (:,:,:,:) = e_i  (:,:,:,:)   ! ice thermal energy
558      v_i_b  (:,:,:)   = v_i  (:,:,:)     ! ice volume
559      v_s_b  (:,:,:)   = v_s  (:,:,:)     ! snow volume
560      e_s_b  (:,:,:,:) = e_s  (:,:,:,:)   ! snow thermal energy
561      smv_i_b(:,:,:)   = smv_i(:,:,:)     ! salt content
562      oa_i_b (:,:,:)   = oa_i (:,:,:)     ! areal age content
563      u_ice_b(:,:)     = u_ice(:,:)
564      v_ice_b(:,:)     = v_ice(:,:)
565     
566   END SUBROUTINE sbc_lim_bef
567
568   SUBROUTINE sbc_lim_diag0
569      !!----------------------------------------------------------------------
570      !!                  ***  ROUTINE sbc_lim_diag0  ***
571      !!
572      !! ** purpose :  set ice-ocean and ice-atm. fluxes to zeros at the beggining
573      !!               of the time step
574      !!----------------------------------------------------------------------
575      sfx    (:,:) = 0._wp   ;
576      sfx_bri(:,:) = 0._wp   ; 
577      sfx_sni(:,:) = 0._wp   ;   sfx_opw(:,:) = 0._wp
578      sfx_bog(:,:) = 0._wp   ;   sfx_dyn(:,:) = 0._wp
579      sfx_bom(:,:) = 0._wp   ;   sfx_sum(:,:) = 0._wp
580      sfx_res(:,:) = 0._wp
581     
582      wfx_snw(:,:) = 0._wp   ;   wfx_ice(:,:) = 0._wp
583      wfx_sni(:,:) = 0._wp   ;   wfx_opw(:,:) = 0._wp
584      wfx_bog(:,:) = 0._wp   ;   wfx_dyn(:,:) = 0._wp
585      wfx_bom(:,:) = 0._wp   ;   wfx_sum(:,:) = 0._wp
586      wfx_res(:,:) = 0._wp   ;   wfx_sub(:,:) = 0._wp
587      wfx_spr(:,:) = 0._wp   ;   
588     
589      hfx_thd(:,:) = 0._wp   ;   
590      hfx_snw(:,:) = 0._wp   ;   hfx_opw(:,:) = 0._wp
591      hfx_bog(:,:) = 0._wp   ;   hfx_dyn(:,:) = 0._wp
592      hfx_bom(:,:) = 0._wp   ;   hfx_sum(:,:) = 0._wp
593      hfx_res(:,:) = 0._wp   ;   hfx_sub(:,:) = 0._wp
594      hfx_spr(:,:) = 0._wp   ;   hfx_dif(:,:) = 0._wp 
595      hfx_err(:,:) = 0._wp   ;   hfx_err_rem(:,:) = 0._wp
596      hfx_err_dif(:,:) = 0._wp   ;
597
598      afx_tot(:,:) = 0._wp   ;
599      afx_dyn(:,:) = 0._wp   ;   afx_thd(:,:) = 0._wp
600
601      diag_heat(:,:) = 0._wp ;   diag_smvi(:,:) = 0._wp ;
602      diag_vice(:,:) = 0._wp ;   diag_vsnw(:,:) = 0._wp ;
603     
604   END SUBROUTINE sbc_lim_diag0
605
606     
607   FUNCTION fice_cell_ave ( ptab )
608      !!--------------------------------------------------------------------------
609      !! * Compute average over categories, for grid cell (ice covered and free ocean)
610      !!--------------------------------------------------------------------------
611      REAL (wp), DIMENSION (jpi,jpj) :: fice_cell_ave
612      REAL (wp), DIMENSION (jpi,jpj,jpl), INTENT (in) :: ptab
613      INTEGER :: jl ! Dummy loop index
614     
615      fice_cell_ave (:,:) = 0.0_wp
616      DO jl = 1, jpl
617         fice_cell_ave (:,:) = fice_cell_ave (:,:) + a_i (:,:,jl) * ptab (:,:,jl)
618      END DO
619     
620   END FUNCTION fice_cell_ave
621   
622   
623   FUNCTION fice_ice_ave ( ptab )
624      !!--------------------------------------------------------------------------
625      !! * Compute average over categories, for ice covered part of grid cell
626      !!--------------------------------------------------------------------------
627      REAL (kind=wp), DIMENSION (jpi,jpj) :: fice_ice_ave
628      REAL (kind=wp), DIMENSION (jpi,jpj,jpl), INTENT(in) :: ptab
629
630      fice_ice_ave (:,:) = 0.0_wp
631      WHERE ( at_i (:,:) > 0.0_wp ) fice_ice_ave (:,:) = fice_cell_ave ( ptab (:,:,:)) / at_i (:,:)
632
633   END FUNCTION fice_ice_ave
634
635
636#else
637   !!----------------------------------------------------------------------
638   !!   Default option           Dummy module      NO LIM 3.0 sea-ice model
639   !!----------------------------------------------------------------------
640CONTAINS
641   SUBROUTINE sbc_ice_lim ( kt, kblk )     ! Dummy routine
642      WRITE(*,*) 'sbc_ice_lim: You should not have seen this print! error?', kt, kblk
643   END SUBROUTINE sbc_ice_lim
644   SUBROUTINE sbc_lim_init                 ! Dummy routine
645   END SUBROUTINE sbc_lim_init
646#endif
647
648   !!======================================================================
649END MODULE sbcice_lim
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.