source: NEMO/branches/2019/dev_r11265_ASINTER-01_Guillaume_ABL1D/src/ICE/ice.F90 @ 11413

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Line 
1MODULE ice
2   !!======================================================================
3   !!                        ***  MODULE  ice  ***
4   !!   sea-ice:  ice variables defined in memory
5   !!======================================================================
6   !! History :  3.0  !  2008-03  (M. Vancoppenolle) Original code
7   !!            4.0  !  2018     (many people)      SI3 [aka Sea Ice cube]
8   !!----------------------------------------------------------------------
9#if defined key_si3
10   !!----------------------------------------------------------------------
11   !!   'key_si3'                                       SI3 sea-ice model
12   !!----------------------------------------------------------------------
13   USE in_out_manager ! I/O manager
14   USE lib_mpp        ! MPP library
15
16   IMPLICIT NONE
17   PRIVATE
18
19   PUBLIC   ice_alloc   ! called by icestp.F90
20
21   !!======================================================================
22   !!                                                                     |
23   !!              I C E   S T A T E   V A R I A B L E S                  |
24   !!                                                                     |
25   !! Introduction :                                                      |
26   !! --------------                                                      |
27   !! Every ice-covered grid cell is characterized by a series of state   |
28   !! variables. To account for unresolved spatial variability in ice     |
29   !! thickness, the ice cover in divided in ice thickness categories.    |
30   !!                                                                     |
31   !! Sea ice state variables depend on the ice thickness category        |
32   !!                                                                     |
33   !! Those variables are divided into two groups                         |
34   !! * Extensive (or global) variables.                                  |
35   !!   These are the variables that are transported by all means         |
36   !! * Intensive (or equivalent) variables.                              |
37   !!   These are the variables that are either physically more           |
38   !!   meaningful and/or used in ice thermodynamics                      |
39   !!                                                                     |
40   !! List of ice state variables :                                       |
41   !! -----------------------------                                       |
42   !!                                                                     |
43   !!-------------|-------------|---------------------------------|-------|
44   !!   name in   |   name in   |              meaning            | units |
45   !! 2D routines | 1D routines |                                 |       |
46   !!-------------|-------------|---------------------------------|-------|
47   !!                                                                     |
48   !! ******************************************************************* |
49   !! ***         Dynamical variables (prognostic)                    *** |
50   !! ******************************************************************* |
51   !!                                                                     |
52   !! u_ice       |      -      |    ice velocity in i-direction  | m/s   |
53   !! v_ice       |      -      |    ice velocity in j-direction  | m/s   |
54   !!                                                                     |
55   !! ******************************************************************* |
56   !! ***         Category dependent state variables (prognostic)     *** |
57   !! ******************************************************************* |
58   !!                                                                     |
59   !! ** Global variables                                                 |
60   !!-------------|-------------|---------------------------------|-------|
61   !! a_i         |   a_i_1d    |    Ice concentration            |       |
62   !! v_i         |      -      |    Ice volume per unit area     | m     |
63   !! v_s         |      -      |    Snow volume per unit area    | m     |
64   !! sv_i        |      -      |    Sea ice salt content         | pss.m |
65   !! oa_i        |      -      |    Sea ice areal age content    | s     |
66   !! e_i         |             |    Ice enthalpy                 | J/m2  |
67   !!             |    e_i_1d   |    Ice enthalpy per unit vol.   | J/m3  |
68   !! e_s         |             |    Snow enthalpy                | J/m2  |
69   !!             |    e_s_1d   |    Snow enthalpy per unit vol.  | J/m3  |
70   !! a_ip        |      -      |    Ice pond concentration       |       |
71   !! v_ip        |      -      |    Ice pond volume per unit area| m     |
72   !!                                                                     |
73   !!-------------|-------------|---------------------------------|-------|
74   !!                                                                     |
75   !! ** Equivalent variables                                             |
76   !!-------------|-------------|---------------------------------|-------|
77   !!                                                                     |
78   !! h_i         | h_i_1d      |    Ice thickness                | m     |
79   !! h_s         ! h_s_1d      |    Snow depth                   | m     |
80   !! s_i         ! s_i_1d      |    Sea ice bulk salinity        ! pss   |
81   !! sz_i        ! sz_i_1d     |    Sea ice salinity profile     ! pss   |
82   !! o_i         !      -      |    Sea ice Age                  ! s     |
83   !! t_i         ! t_i_1d      |    Sea ice temperature          ! K     |
84   !! t_s         ! t_s_1d      |    Snow temperature             ! K     |
85   !! t_su        ! t_su_1d     |    Sea ice surface temperature  ! K     |
86   !! h_ip        | h_ip_1d     |    Ice pond thickness           | m     |
87   !!                                                                     |
88   !! notes: the ice model only sees a bulk (i.e., vertically averaged)   |
89   !!        salinity, except in thermodynamic computations, for which    |
90   !!        the salinity profile is computed as a function of bulk       |
91   !!        salinity                                                     |
92   !!                                                                     |
93   !!        the sea ice surface temperature is not associated to any     |
94   !!        heat content. Therefore, it is not a state variable and      |
95   !!        does not have to be advected. Nevertheless, it has to be     |
96   !!        computed to determine whether the ice is melting or not      |
97   !!                                                                     |
98   !! ******************************************************************* |
99   !! ***         Category-summed state variables (diagnostic)        *** |
100   !! ******************************************************************* |
101   !! at_i        | at_i_1d     |    Total ice concentration      |       |
102   !! vt_i        |      -      |    Total ice vol. per unit area | m     |
103   !! vt_s        |      -      |    Total snow vol. per unit ar. | m     |
104   !! st_i        |      -      |    Total Sea ice salt content   | pss.m |
105   !! sm_i        |      -      |    Mean sea ice salinity        | pss   |
106   !! tm_i        |      -      |    Mean sea ice temperature     | K     |
107   !! tm_s        |      -      |    Mean snow    temperature     | K     |
108   !! et_i        |      -      |    Total ice enthalpy           | J/m2  |
109   !! et_s        |      -      |    Total snow enthalpy          | J/m2  |
110   !! bv_i        |      -      |    relative brine volume        | ???   |
111   !! at_ip       |      -      |    Total ice pond concentration |       |
112   !! vt_ip       |      -      |    Total ice pond vol. per unit area| m |
113   !!=====================================================================
114
115   !!----------------------------------------------------------------------
116   !! * Share Module variables
117   !!----------------------------------------------------------------------
118   !                                     !!** ice-generic parameters namelist (nampar) **
119   INTEGER           , PUBLIC ::   jpl              !: number of ice  categories
120   INTEGER           , PUBLIC ::   nlay_i           !: number of ice  layers
121   INTEGER           , PUBLIC ::   nlay_s           !: number of snow layers
122   LOGICAL           , PUBLIC ::   ln_virtual_itd   !: virtual ITD mono-category parameterization (T) or not (F)
123   LOGICAL           , PUBLIC ::   ln_icedyn        !: flag for ice dynamics (T) or not (F)
124   LOGICAL           , PUBLIC ::   ln_icethd        !: flag for ice thermo   (T) or not (F)
125   REAL(wp)          , PUBLIC ::   rn_amax_n        !: maximum ice concentration Northern hemisphere
126   REAL(wp)          , PUBLIC ::   rn_amax_s        !: maximum ice concentration Southern hemisphere
127   CHARACTER(len=256), PUBLIC ::   cn_icerst_in     !: suffix of ice restart name (input)
128   CHARACTER(len=256), PUBLIC ::   cn_icerst_out    !: suffix of ice restart name (output)
129   CHARACTER(len=256), PUBLIC ::   cn_icerst_indir  !: ice restart input directory
130   CHARACTER(len=256), PUBLIC ::   cn_icerst_outdir !: ice restart output directory
131
132   !                                     !!** ice-itd namelist (namitd) **
133   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_himin         !: minimum ice thickness
134   
135   !                                     !!** ice-dynamics namelist (namdyn) **
136   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_ishlat        !: lateral boundary condition for sea-ice
137   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_landfast_L16  !: landfast ice parameterizationfrom lemieux2016
138   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_depfra        !:    fraction of ocean depth that ice must reach to initiate landfast ice
139   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_icebfr        !:    maximum bottom stress per unit area of contact (lemieux2016) or per unit volume (home)
140   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_lfrelax       !:    relaxation time scale (s-1) to reach static friction
141   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_tensile       !:    isotropic tensile strength
142   !
143   !                                     !!** ice-ridging/rafting namelist (namdyn_rdgrft) **
144   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_crhg          !: determines changes in ice strength (also used for landfast param)
145   !
146   !                                     !!** ice-rheology namelist (namdyn_rhg) **
147   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_aEVP          !: using adaptive EVP (T or F)
148   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_creepl        !: creep limit : has to be under 1.0e-9
149   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_ecc           !: eccentricity of the elliptical yield curve
150   INTEGER , PUBLIC ::   nn_nevp          !: number of iterations for subcycling
151   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_relast        !: ratio => telast/rdt_ice (1/3 or 1/9 depending on nb of subcycling nevp)
152   !
153   !                                     !!** ice-advection namelist (namdyn_adv) **
154   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_adv_Pra       !: Prather        advection scheme
155   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_adv_UMx       !: Ultimate-Macho advection scheme
156   !
157   !                                     !!** ice-surface boundary conditions namelist (namsbc) **
158                                          ! -- icethd_dh -- !
159   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_blow_s        !: coef. for partitioning of snowfall between leads and sea ice
160                                          ! -- icethd -- !
161   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_cio           !: drag coefficient for oceanic stress
162   INTEGER , PUBLIC ::   nn_flxdist       !: Redistribute heat flux over ice categories
163   !                                      !   =-1  Do nothing (needs N(cat) fluxes)
164   !                                      !   = 0  Average N(cat) fluxes then apply the average over the N(cat) ice
165   !                                      !   = 1  Average N(cat) fluxes then redistribute over the N(cat) ice using T-ice and albedo sensitivity
166   !                                      !   = 2  Redistribute a single flux over categories
167   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_cndflx        !: use conduction flux as surface boundary condition (instead of qsr and qns)
168   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_cndemulate    !: emulate conduction flux (if not provided)
169   !                                      ! Conduction flux as surface forcing or not
170   INTEGER, PUBLIC, PARAMETER ::   np_cnd_OFF = 0  !: no forcing from conduction flux (ice thermodynamics forced via qsr and qns)
171   INTEGER, PUBLIC, PARAMETER ::   np_cnd_ON  = 1  !: forcing from conduction flux (SM0L) (compute qcn and qsr_tr via sbcblk.F90 or sbccpl.F90)
172   INTEGER, PUBLIC, PARAMETER ::   np_cnd_EMU = 2  !: emulate conduction flux via icethd_zdf.F90 (BL99) (1st round compute qcn and qsr_tr, 2nd round use it)
173
174   !                                     !!** ice-vertical diffusion namelist (namthd_zdf) **
175   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_cndi_U64      !: thermal conductivity: Untersteiner (1964)
176   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_cndi_P07      !: thermal conductivity: Pringle et al (2007)
177   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_kappa_i       !: coef. for the extinction of radiation Grenfell et al. (2006) [1/m]
178   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_cnd_s         !: thermal conductivity of the snow [W/m/K]   
179
180   !                                     !!** ice-salinity namelist (namthd_sal) **
181   INTEGER , PUBLIC ::   nn_icesal        !: salinity configuration used in the model
182   !                                      ! 1 - constant salinity in both space and time
183   !                                      ! 2 - prognostic salinity (s(z,t))
184   !                                      ! 3 - salinity profile, constant in time
185   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_icesal        !: bulk salinity (ppt) in case of constant salinity
186   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_simax         !: maximum ice salinity [PSU]
187   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_simin         !: minimum ice salinity [PSU]
188
189   !                                     !!** ice-ponds namelist (namthd_pnd)
190   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_pnd_H12       !: Melt ponds scheme from Holland et al 2012
191   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_pnd_CST       !: Melt ponds scheme with constant fraction and depth
192   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_apnd          !: prescribed pond fraction (0<rn_apnd<1)
193   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_hpnd          !: prescribed pond depth    (0<rn_hpnd<1)
194   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_pnd_alb       !: melt ponds affect albedo
195
196   !                                     !!** ice-diagnostics namelist (namdia) **
197   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_icediachk     !: flag for ice diag (T) or not (F)
198   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_icediahsb     !: flag for ice diag (T) or not (F)
199   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_icectl        !: flag for sea-ice points output (T) or not (F)
200   INTEGER , PUBLIC ::   iiceprt          !: debug i-point
201   INTEGER , PUBLIC ::   jiceprt          !: debug j-point
202
203   !                                     !!** some other parameters
204   INTEGER , PUBLIC ::   kt_ice           !: iteration number
205   REAL(wp), PUBLIC ::   rdt_ice          !: ice time step
206   REAL(wp), PUBLIC ::   r1_rdtice        !: = 1. / rdt_ice
207   REAL(wp), PUBLIC ::   r1_nlay_i        !: 1 / nlay_i
208   REAL(wp), PUBLIC ::   r1_nlay_s        !: 1 / nlay_s
209   REAL(wp), PUBLIC ::   rswitch          !: switch for the presence of ice (1) or not (0)
210   REAL(wp), PUBLIC ::   rdiag_v, rdiag_s, rdiag_t, rdiag_fv, rdiag_fs, rdiag_ft   !: conservation diagnostics
211   REAL(wp), PUBLIC, PARAMETER ::   epsi06 = 1.e-06_wp  !: small number
212   REAL(wp), PUBLIC, PARAMETER ::   epsi10 = 1.e-10_wp  !: small number
213   REAL(wp), PUBLIC, PARAMETER ::   epsi20 = 1.e-20_wp  !: small number
214
215   !                                     !!** define arrays
216   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   u_oce,v_oce !: surface ocean velocity used in ice dynamics
217   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   ht_i_new    !: ice collection thickness accreted in leads
218   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   strength    !: ice strength
219   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   stress1_i, stress2_i, stress12_i   !: 1st, 2nd & diagonal stress tensor element
220   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   delta_i     !: ice rheology elta factor (Flato & Hibler 95) [s-1]
221   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   divu_i      !: Divergence of the velocity field             [s-1]
222   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   shear_i     !: Shear of the velocity field                  [s-1]
223   !
224   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   t_bo        !: Sea-Ice bottom temperature [Kelvin]     
225   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   qlead       !: heat balance of the lead (or of the open ocean)
226   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   qsb_ice_bot !: net downward heat flux from the ice to the ocean
227   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   fhld        !: heat flux from the lead used for bottom melting
228
229   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_snw     !: mass flux from snow-ocean mass exchange             [kg.m-2.s-1]
230   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_snw_sni !: mass flux from snow ice growth component of wfx_snw [kg.m-2.s-1]
231   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_snw_sum !: mass flux from surface melt component of wfx_snw    [kg.m-2.s-1]
232   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_pnd     !: mass flux from melt pond-ocean mass exchange        [kg.m-2.s-1]
233   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_spr     !: mass flux from snow precipitation on ice            [kg.m-2.s-1]
234   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_sub     !: mass flux from sublimation of snow/ice              [kg.m-2.s-1]
235   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_snw_sub !: mass flux from snow sublimation                     [kg.m-2.s-1]
236   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_ice_sub !: mass flux from ice sublimation                      [kg.m-2.s-1]
237
238   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_snw_dyn !: mass flux from dynamical component of wfx_snw       [kg.m-2.s-1]
239
240   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_ice     !: mass flux from ice-ocean mass exchange                   [kg.m-2.s-1]
241   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_sni     !: mass flux from snow ice growth component of wfx_ice      [kg.m-2.s-1]
242   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_opw     !: mass flux from lateral ice growth component of wfx_ice   [kg.m-2.s-1]
243   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_bog     !: mass flux from bottom ice growth component of wfx_ice    [kg.m-2.s-1]
244   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_dyn     !: mass flux from dynamical ice growth component of wfx_ice [kg.m-2.s-1]
245   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_bom     !: mass flux from bottom melt component of wfx_ice          [kg.m-2.s-1]
246   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_sum     !: mass flux from surface melt component of wfx_ice         [kg.m-2.s-1]
247   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_lam     !: mass flux from lateral melt component of wfx_ice         [kg.m-2.s-1]
248   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_res     !: mass flux from residual component of wfx_ice             [kg.m-2.s-1]
249   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_err_sub !: mass flux error after sublimation                        [kg.m-2.s-1]
250
251   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_bog     !: salt flux due to ice bottom growth                   [pss.kg.m-2.s-1 => g.m-2.s-1]
252   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_bom     !: salt flux due to ice bottom melt                     [pss.kg.m-2.s-1 => g.m-2.s-1]
253   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_lam     !: salt flux due to ice lateral melt                    [pss.kg.m-2.s-1 => g.m-2.s-1]
254   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_sum     !: salt flux due to ice surface melt                    [pss.kg.m-2.s-1 => g.m-2.s-1]
255   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_sni     !: salt flux due to snow-ice growth                     [pss.kg.m-2.s-1 => g.m-2.s-1]
256   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_opw     !: salt flux due to growth in open water                [pss.kg.m-2.s-1 => g.m-2.s-1]
257   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_bri     !: salt flux due to brine rejection                     [pss.kg.m-2.s-1 => g.m-2.s-1]
258   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_dyn     !: salt flux due to porous ridged ice formation         [pss.kg.m-2.s-1 => g.m-2.s-1]
259   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_res     !: salt flux due to correction on ice thick. (residual) [pss.kg.m-2.s-1 => g.m-2.s-1]
260   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_sub     !: salt flux due to ice sublimation                     [pss.kg.m-2.s-1 => g.m-2.s-1]
261
262   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_bog     !: total heat flux causing bottom ice growth           [W.m-2]
263   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_bom     !: total heat flux causing bottom ice melt             [W.m-2]
264   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_sum     !: total heat flux causing surface ice melt            [W.m-2]
265   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_opw     !: total heat flux causing open water ice formation    [W.m-2]
266   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_dif     !: total heat flux causing Temp change in the ice      [W.m-2]
267   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_snw     !: heat flux for snow melt                             [W.m-2]
268   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_err_dif !: heat flux remaining due to change in non-solar flux [W.m-2]
269   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_err_rem !: heat flux error after heat remapping => must be 0   [W.m-2]
270   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   qt_atm_oi   !: heat flux at the interface atm-[oce+ice]            [W.m-2]
271   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   qt_oce_ai   !: heat flux at the interface oce-[atm+ice]            [W.m-2]
272   
273   ! heat flux associated with ice-atmosphere mass exchange
274   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_sub     !: heat flux for sublimation            [W.m-2]
275   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_spr     !: heat flux of the snow precipitation  [W.m-2]
276
277   ! heat flux associated with ice-ocean mass exchange
278   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_thd     !: ice-ocean heat flux from thermo processes (icethd_dh) [W.m-2]
279   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_dyn     !: ice-ocean heat flux from ridging                      [W.m-2]
280   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_res     !: heat flux due to correction on ice thick. (residual)  [W.m-2]
281
282   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   rn_amax_2d     !: maximum ice concentration 2d array
283   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   qtr_ice_bot    !: transmitted solar radiation under ice
284   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   t1_ice         !: temperature of the first layer                (ln_cndflx=T) [K]
285   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   cnd_ice        !: effective conductivity at the top of ice/snow (ln_cndflx=T) [W.m-2.K-1]
286
287   !!----------------------------------------------------------------------
288   !! * Ice global state variables
289   !!----------------------------------------------------------------------
290   !! Variables defined for each ice category
291   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   h_i       !: Ice thickness                           (m)
292   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   a_i       !: Ice fractional areas (concentration)
293   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   v_i       !: Ice volume per unit area                (m)
294   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   v_s       !: Snow volume per unit area               (m)
295   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   h_s       !: Snow thickness                          (m)
296   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   t_su      !: Sea-Ice Surface Temperature             (K)
297   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   s_i       !: Sea-Ice Bulk salinity                   (pss)
298   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   sv_i      !: Sea-Ice Bulk salinity * volume per area (pss.m)
299   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   o_i       !: Sea-Ice Age                             (s)
300   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   oa_i      !: Sea-Ice Age times ice area              (s)
301   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   bv_i      !: brine volume
302
303   !! Variables summed over all categories, or associated to all the ice in a single grid cell
304   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   u_ice, v_ice !: components of the ice velocity                          (m/s)
305   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   vt_i , vt_s  !: ice and snow total volume per unit area                 (m)
306   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   st_i         !: Total ice salinity content                              (pss.m)
307   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   at_i         !: ice total fractional area (ice concentration)
308   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   ato_i        !: =1-at_i ; total open water fractional area
309   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   et_i , et_s  !: ice and snow total heat content                         (J/m2)
310   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   tm_i         !: mean ice temperature over all categories                (K)
311   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   tm_s         !: mean snw temperature over all categories                (K)
312   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   bvm_i        !: brine volume averaged over all categories
313   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sm_i         !: mean sea ice salinity averaged over all categories      (pss)
314   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   tm_su        !: mean surface temperature over all categories            (K)
315   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hm_i         !: mean ice  thickness over all categories                 (m)
316   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hm_s         !: mean snow thickness over all categories                 (m)
317   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   om_i         !: mean ice age over all categories                        (s)
318   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   tau_icebfr   !: ice friction on ocean bottom (landfast param activated)
319
320   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:,:) ::   t_s      !: Snow temperatures     [K]
321   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:,:) ::   e_s      !: Snow enthalpy         [J/m2]
322   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:,:) ::   t_i      !: ice temperatures      [K]
323   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:,:) ::   e_i      !: ice enthalpy          [J/m2]
324   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:,:) ::   sz_i     !: ice salinity          [PSS]
325
326   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   a_ip       !: melt pond fraction per grid cell area
327   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   v_ip       !: melt pond volume per grid cell area      [m]
328   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   a_ip_frac  !: melt pond volume per ice area
329   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   h_ip       !: melt pond thickness                      [m]
330
331   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   at_ip      !: total melt pond fraction
332   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   vt_ip      !: total melt pond volume per unit area     [m]
333
334   !!----------------------------------------------------------------------
335   !! * Old values of global variables
336   !!----------------------------------------------------------------------
337   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:)   ::   v_s_b, v_i_b, h_s_b, h_i_b, h_ip_b    !: snow and ice volumes/thickness
338   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:)   ::   a_i_b, sv_i_b, oa_i_b                 !:
339   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:,:) ::   e_s_b                                 !: snow heat content
340   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:,:) ::   e_i_b                                 !: ice temperatures
341   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)     ::   u_ice_b, v_ice_b                      !: ice velocity
342   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)     ::   at_i_b                                !: ice concentration (total)
343           
344   !!----------------------------------------------------------------------
345   !! * Ice thickness distribution variables
346   !!----------------------------------------------------------------------
347   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:) ::   hi_max         !: Boundary of ice thickness categories in thickness space
348   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:) ::   hi_mean        !: Mean ice thickness in catgories
349   !
350   !!----------------------------------------------------------------------
351   !! * Ice diagnostics
352   !!----------------------------------------------------------------------
353   ! thd refers to changes induced by thermodynamics
354   ! trp   ''         ''     ''       advection (transport of ice)
355   !
356   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   diag_trp_vi   !: transport of ice volume
357   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   diag_trp_vs   !: transport of snw volume
358   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   diag_trp_ei   !: transport of ice enthalpy [W/m2]
359   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   diag_trp_es   !: transport of snw enthalpy [W/m2]
360   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   diag_trp_sv   !: transport of salt content
361   !
362   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   diag_heat     !: snw/ice heat content variation   [W/m2]
363   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   diag_sice     !: ice salt content variation   []
364   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   diag_vice     !: ice volume variation   [m/s]
365   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   diag_vsnw     !: snw volume variation   [m/s]
366
367   !
368   !!----------------------------------------------------------------------
369   !! * SIMIP extra diagnostics
370   !!----------------------------------------------------------------------
371   ! Extra sea ice diagnostics to address the data request
372   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   t_si          !: Temperature at Snow-ice interface (K)
373   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   tm_si         !: mean temperature at the snow-ice interface (K)
374   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   qcn_ice_bot   !: Bottom  conduction flux (W/m2)
375   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   qcn_ice_top   !: Surface conduction flux (W/m2)
376
377   !
378   !!----------------------------------------------------------------------
379   !! NEMO/ICE 4.0 , NEMO Consortium (2018)
380   !! $Id$
381   !! Software governed by the CeCILL license (see ./LICENSE)
382   !!----------------------------------------------------------------------
383CONTAINS
384
385   FUNCTION ice_alloc()
386      !!-----------------------------------------------------------------
387      !!               *** Routine ice_alloc ***
388      !!-----------------------------------------------------------------
389      INTEGER :: ice_alloc
390      !
391      INTEGER :: ierr(15), ii
392      !!-----------------------------------------------------------------
393      ierr(:) = 0
394
395      ii = 1
396      ALLOCATE( u_oce    (jpi,jpj) , v_oce    (jpi,jpj) , ht_i_new  (jpi,jpj) , strength(jpi,jpj) ,  &
397         &      stress1_i(jpi,jpj) , stress2_i(jpi,jpj) , stress12_i(jpi,jpj) ,                      &
398         &      delta_i  (jpi,jpj) , divu_i   (jpi,jpj) , shear_i   (jpi,jpj) , STAT=ierr(ii) )
399
400      ii = ii + 1
401      ALLOCATE( t_bo       (jpi,jpj) , wfx_snw_sni(jpi,jpj) ,                                                &
402         &      wfx_snw    (jpi,jpj) , wfx_snw_dyn(jpi,jpj) , wfx_snw_sum(jpi,jpj) , wfx_snw_sub(jpi,jpj) ,  &
403         &      wfx_ice    (jpi,jpj) , wfx_sub    (jpi,jpj) , wfx_ice_sub(jpi,jpj) , wfx_lam    (jpi,jpj) ,  &
404         &      wfx_pnd    (jpi,jpj) ,                                                                       &
405         &      wfx_bog    (jpi,jpj) , wfx_dyn   (jpi,jpj) , wfx_bom(jpi,jpj) , wfx_sum(jpi,jpj) ,           &
406         &      wfx_res    (jpi,jpj) , wfx_sni   (jpi,jpj) , wfx_opw(jpi,jpj) , wfx_spr(jpi,jpj) ,           &
407         &      rn_amax_2d (jpi,jpj) ,                                                                       &
408         &      qsb_ice_bot(jpi,jpj) , qlead     (jpi,jpj) ,                                                 &
409         &      sfx_res    (jpi,jpj) , sfx_bri   (jpi,jpj) , sfx_dyn(jpi,jpj) , sfx_sub(jpi,jpj) , sfx_lam(jpi,jpj) ,  &
410         &      sfx_bog    (jpi,jpj) , sfx_bom   (jpi,jpj) , sfx_sum(jpi,jpj) , sfx_sni(jpi,jpj) , sfx_opw(jpi,jpj) ,  &
411         &      hfx_res    (jpi,jpj) , hfx_snw   (jpi,jpj) , hfx_sub(jpi,jpj) ,                        & 
412         &      qt_atm_oi  (jpi,jpj) , qt_oce_ai (jpi,jpj) , fhld   (jpi,jpj) ,                        &
413         &      hfx_sum    (jpi,jpj) , hfx_bom   (jpi,jpj) , hfx_bog(jpi,jpj) , hfx_dif(jpi,jpj) ,     &
414         &      hfx_opw    (jpi,jpj) , hfx_thd   (jpi,jpj) , hfx_dyn(jpi,jpj) , hfx_spr(jpi,jpj) ,     &
415         &      hfx_err_dif(jpi,jpj) , hfx_err_rem(jpi,jpj) , wfx_err_sub(jpi,jpj)             ,  STAT=ierr(ii) )
416
417      ! * Ice global state variables
418      ii = ii + 1
419      ALLOCATE( qtr_ice_bot(jpi,jpj,jpl) , cnd_ice(jpi,jpj,jpl) , t1_ice(jpi,jpj,jpl) ,  &
420         &      h_i        (jpi,jpj,jpl) , a_i    (jpi,jpj,jpl) , v_i   (jpi,jpj,jpl) ,  &
421         &      v_s        (jpi,jpj,jpl) , h_s    (jpi,jpj,jpl) , t_su  (jpi,jpj,jpl) ,  &
422         &      s_i        (jpi,jpj,jpl) , sv_i   (jpi,jpj,jpl) , o_i   (jpi,jpj,jpl) ,  &
423         &      oa_i       (jpi,jpj,jpl) , bv_i   (jpi,jpj,jpl) , STAT=ierr(ii) )
424
425      ii = ii + 1
426      ALLOCATE( u_ice(jpi,jpj) , v_ice(jpi,jpj) ,                                   &
427         &      vt_i (jpi,jpj) , vt_s (jpi,jpj) , st_i(jpi,jpj) , at_i(jpi,jpj) , ato_i(jpi,jpj) ,  &
428         &      et_i (jpi,jpj) , et_s (jpi,jpj) , tm_i(jpi,jpj) , tm_s(jpi,jpj) ,  &
429         &      sm_i (jpi,jpj) , tm_su(jpi,jpj) , hm_i(jpi,jpj) , hm_s(jpi,jpj) ,  &
430         &      om_i (jpi,jpj) , bvm_i(jpi,jpj) , tau_icebfr(jpi,jpj)            , STAT=ierr(ii) )
431
432      ii = ii + 1
433      ALLOCATE( t_s(jpi,jpj,nlay_s,jpl) , e_s(jpi,jpj,nlay_s,jpl) , STAT=ierr(ii) )
434
435      ii = ii + 1
436      ALLOCATE( t_i(jpi,jpj,nlay_i,jpl) , e_i(jpi,jpj,nlay_i,jpl) , sz_i(jpi,jpj,nlay_i,jpl) , STAT=ierr(ii) )
437
438      ii = ii + 1
439      ALLOCATE( a_ip(jpi,jpj,jpl) , v_ip(jpi,jpj,jpl) , a_ip_frac(jpi,jpj,jpl) , h_ip(jpi,jpj,jpl) , STAT = ierr(ii) )
440
441      ii = ii + 1
442      ALLOCATE( at_ip(jpi,jpj) , vt_ip(jpi,jpj) , STAT = ierr(ii) )
443
444      ! * Old values of global variables
445      ii = ii + 1
446      ALLOCATE( v_s_b (jpi,jpj,jpl) , v_i_b (jpi,jpj,jpl) , h_s_b(jpi,jpj,jpl)        , h_i_b(jpi,jpj,jpl), h_ip_b(jpi,jpj,jpl),  &
447         &      a_i_b (jpi,jpj,jpl) , sv_i_b(jpi,jpj,jpl) , e_i_b(jpi,jpj,nlay_i,jpl) , e_s_b(jpi,jpj,nlay_s,jpl) ,               &
448         &      oa_i_b(jpi,jpj,jpl)                                                   , STAT=ierr(ii) )
449
450      ii = ii + 1
451      ALLOCATE( u_ice_b(jpi,jpj) , v_ice_b(jpi,jpj) , at_i_b(jpi,jpj) , STAT=ierr(ii) )
452     
453      ! * Ice thickness distribution variables
454      ii = ii + 1
455      ALLOCATE( hi_max(0:jpl), hi_mean(jpl),  STAT=ierr(ii) )
456
457      ! * Ice diagnostics
458      ii = ii + 1
459      ALLOCATE( diag_trp_vi(jpi,jpj) , diag_trp_vs (jpi,jpj) , diag_trp_ei(jpi,jpj),   & 
460         &      diag_trp_es(jpi,jpj) , diag_trp_sv (jpi,jpj) , diag_heat  (jpi,jpj),   &
461         &      diag_sice  (jpi,jpj) , diag_vice   (jpi,jpj) , diag_vsnw  (jpi,jpj), STAT=ierr(ii) )
462
463      ! * SIMIP diagnostics
464      ii = ii + 1
465      ALLOCATE( t_si(jpi,jpj,jpl) , tm_si(jpi,jpj) , qcn_ice_bot(jpi,jpj,jpl) , qcn_ice_top(jpi,jpj,jpl) , STAT = ierr(ii) )
466
467      ice_alloc = MAXVAL( ierr(:) )
468      IF( ice_alloc /= 0 )   CALL ctl_stop( 'STOP', 'ice_alloc: failed to allocate arrays.' )
469      !
470   END FUNCTION ice_alloc
471
472#else
473   !!----------------------------------------------------------------------
474   !!   Default option         Empty module           NO SI3 sea-ice model
475   !!----------------------------------------------------------------------
476#endif
477
478   !!======================================================================
479END MODULE ice
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.