source: NEMO/branches/2020/ticket2487/src/ICE/iceistate.F90 @ 13179

Last change on this file since 13179 was 13179, checked in by smueller, 3 months ago

Addition of initial sea-level compensation for non-zero sea-ice/snow mass (see ticket #2487)

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 28.3 KB
Line 
1MODULE iceistate
2   !!======================================================================
3   !!                     ***  MODULE  iceistate  ***
4   !!   sea-ice : Initialization of ice variables
5   !!======================================================================
6   !! History :  2.0  !  2004-01  (C. Ethe, G. Madec) Original code
7   !!            3.0  !  2007     (M. Vancoppenolle)  Rewrite for ice cats
8   !!            4.0  !  2018     (many people)       SI3 [aka Sea Ice cube]
9   !!----------------------------------------------------------------------
10#if defined key_si3
11   !!----------------------------------------------------------------------
12   !!   'key_si3'                                       SI3 sea-ice model
13   !!----------------------------------------------------------------------
14   !!   ice_istate       :  initialization of diagnostics ice variables
15   !!   ice_istate_init  :  initialization of ice state and namelist read
16   !!----------------------------------------------------------------------
17   USE phycst         ! physical constant
18   USE oce            ! dynamics and tracers variables
19   USE dom_oce        ! ocean domain
20   USE sbc_oce , ONLY : sst_m, sss_m, ln_ice_embd 
21   USE sbc_ice , ONLY : tn_ice, snwice_mass, snwice_mass_b
22   USE eosbn2         ! equation of state
23   USE domvvl         ! Variable volume
24   USE ice            ! sea-ice: variables
25   USE ice1D          ! sea-ice: thermodynamics variables
26   USE icetab         ! sea-ice: 1D <==> 2D transformation
27   USE icevar         ! sea-ice: operations
28   !
29   USE in_out_manager ! I/O manager
30   USE iom            ! I/O manager library
31   USE lib_mpp        ! MPP library
32   USE lib_fortran    ! fortran utilities (glob_sum + no signed zero)
33   USE fldread        ! read input fields
34
35   IMPLICIT NONE
36   PRIVATE
37
38   PUBLIC   ice_istate        ! called by icestp.F90
39   PUBLIC   ice_istate_init   ! called by icestp.F90
40   !
41   !                             !! ** namelist (namini) **
42   LOGICAL, PUBLIC  ::   ln_iceini        !: Ice initialization or not
43   LOGICAL, PUBLIC  ::   ln_iceini_file   !: Ice initialization from 2D netcdf file
44   REAL(wp) ::   rn_thres_sst
45   REAL(wp) ::   rn_hti_ini_n, rn_hts_ini_n, rn_ati_ini_n, rn_smi_ini_n, rn_tmi_ini_n, rn_tsu_ini_n, rn_tms_ini_n
46   REAL(wp) ::   rn_hti_ini_s, rn_hts_ini_s, rn_ati_ini_s, rn_smi_ini_s, rn_tmi_ini_s, rn_tsu_ini_s, rn_tms_ini_s
47   REAL(wp) ::   rn_apd_ini_n, rn_hpd_ini_n
48   REAL(wp) ::   rn_apd_ini_s, rn_hpd_ini_s
49   !
50   !                              ! if ln_iceini_file = T
51   INTEGER , PARAMETER ::   jpfldi = 9           ! maximum number of files to read
52   INTEGER , PARAMETER ::   jp_hti = 1           ! index of ice thickness    (m)
53   INTEGER , PARAMETER ::   jp_hts = 2           ! index of snw thickness    (m)
54   INTEGER , PARAMETER ::   jp_ati = 3           ! index of ice fraction     (-)
55   INTEGER , PARAMETER ::   jp_smi = 4           ! index of ice salinity     (g/kg)
56   INTEGER , PARAMETER ::   jp_tmi = 5           ! index of ice temperature  (K)
57   INTEGER , PARAMETER ::   jp_tsu = 6           ! index of ice surface temp (K)
58   INTEGER , PARAMETER ::   jp_tms = 7           ! index of snw temperature  (K)
59   INTEGER , PARAMETER ::   jp_apd = 8           ! index of pnd fraction     (-)
60   INTEGER , PARAMETER ::   jp_hpd = 9           ! index of pnd depth        (m)
61   TYPE(FLD), ALLOCATABLE, DIMENSION(:) ::   si  ! structure of input fields (file informations, fields read)
62   !   
63   !!----------------------------------------------------------------------
64   !! NEMO/ICE 4.0 , NEMO Consortium (2018)
65   !! $Id$
66   !! Software governed by the CeCILL licence (modipsl/doc/NEMO_CeCILL.txt)
67   !!----------------------------------------------------------------------
68CONTAINS
69
70   SUBROUTINE ice_istate( kt )
71      !!-------------------------------------------------------------------
72      !!                    ***  ROUTINE ice_istate  ***
73      !!
74      !! ** Purpose :   defined the sea-ice initial state
75      !!
76      !! ** Method  :   This routine will put some ice where ocean
77      !!                is at the freezing point, then fill in ice
78      !!                state variables using prescribed initial
79      !!                values in the namelist           
80      !!
81      !! ** Steps   :   1) Set initial surface and basal temperatures
82      !!                2) Recompute or read sea ice state variables
83      !!                3) Fill in the ice thickness distribution using gaussian
84      !!                4) Fill in space-dependent arrays for state variables
85      !!                5) snow-ice mass computation
86      !!                6) store before fields
87      !!
88      !! ** Notes   : o_i, t_su, t_s, t_i, sz_i must be filled everywhere, even
89      !!              where there is no ice
90      !!--------------------------------------------------------------------
91      INTEGER, INTENT(in) ::   kt   ! time step
92      !!
93      INTEGER  ::   ji, jj, jk, jl         ! dummy loop indices
94      REAL(wp) ::   ztmelts, z1_area, zsshadj
95      INTEGER , DIMENSION(4)           ::   itest
96      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj)     ::   z2d
97      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj)     ::   zswitch    ! ice indicator
98      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj)     ::   zht_i_ini, zat_i_ini, ztm_s_ini            !data from namelist or nc file
99      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj)     ::   zt_su_ini, zht_s_ini, zsm_i_ini, ztm_i_ini !data from namelist or nc file
100      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj)     ::   zapnd_ini, zhpnd_ini                       !data from namelist or nc file
101      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpl) ::   zti_3d , zts_3d                            !temporary arrays
102      !!
103      REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::   zhi_2d, zhs_2d, zai_2d, zti_2d, zts_2d, ztsu_2d, zsi_2d, zaip_2d, zhip_2d
104      !--------------------------------------------------------------------
105
106      IF(lwp) WRITE(numout,*)
107      IF(lwp) WRITE(numout,*) 'ice_istate: sea-ice initialization '
108      IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~'
109
110      !---------------------------
111      ! 1) 1st init. of the fields
112      !---------------------------
113      !
114      ! basal temperature (considered at freezing point)   [Kelvin]
115      CALL eos_fzp( sss_m(:,:), t_bo(:,:) )
116      t_bo(:,:) = ( t_bo(:,:) + rt0 ) * tmask(:,:,1) 
117      !
118      ! surface temperature and conductivity
119      DO jl = 1, jpl
120         t_su   (:,:,jl) = rt0 * tmask(:,:,1)  ! temp at the surface
121         cnd_ice(:,:,jl) = 0._wp               ! initialisation of the effective conductivity at the top of ice/snow (ln_cndflx=T)
122      END DO
123      !
124      ! ice and snw temperatures
125      DO jl = 1, jpl
126         DO jk = 1, nlay_i
127            t_i(:,:,jk,jl) = rt0 * tmask(:,:,1)
128         END DO
129         DO jk = 1, nlay_s
130            t_s(:,:,jk,jl) = rt0 * tmask(:,:,1)
131         END DO
132      END DO
133      !
134      ! specific temperatures for coupled runs
135      tn_ice (:,:,:) = t_i (:,:,1,:)
136      t1_ice (:,:,:) = t_i (:,:,1,:)
137
138      ! heat contents
139      e_i (:,:,:,:) = 0._wp
140      e_s (:,:,:,:) = 0._wp
141     
142      ! general fields
143      a_i (:,:,:) = 0._wp
144      v_i (:,:,:) = 0._wp
145      v_s (:,:,:) = 0._wp
146      sv_i(:,:,:) = 0._wp
147      oa_i(:,:,:) = 0._wp
148      !
149      h_i (:,:,:) = 0._wp
150      h_s (:,:,:) = 0._wp
151      s_i (:,:,:) = 0._wp
152      o_i (:,:,:) = 0._wp
153      !
154      ! melt ponds
155      a_ip     (:,:,:) = 0._wp
156      v_ip     (:,:,:) = 0._wp
157      a_ip_frac(:,:,:) = 0._wp
158      h_ip     (:,:,:) = 0._wp
159      !
160      ! ice velocities
161      u_ice (:,:) = 0._wp
162      v_ice (:,:) = 0._wp
163      !
164      !------------------------------------------------------------------------
165      ! 2) overwrite some of the fields with namelist parameters or netcdf file
166      !------------------------------------------------------------------------
167      IF( ln_iceini ) THEN
168         !                             !---------------!
169         IF( ln_iceini_file )THEN      ! Read a file   !
170            !                          !---------------!
171            WHERE( ff_t(:,:) >= 0._wp )   ;   zswitch(:,:) = 1._wp
172            ELSEWHERE                     ;   zswitch(:,:) = 0._wp
173            END WHERE
174            !
175            CALL fld_read( kt, 1, si ) ! input fields provided at the current time-step
176            !
177            ! -- mandatory fields -- !
178            zht_i_ini(:,:) = si(jp_hti)%fnow(:,:,1) * tmask(:,:,1)
179            zht_s_ini(:,:) = si(jp_hts)%fnow(:,:,1) * tmask(:,:,1)
180            zat_i_ini(:,:) = si(jp_ati)%fnow(:,:,1) * tmask(:,:,1)
181
182            ! -- optional fields -- !
183            !    if fields do not exist then set them to the values present in the namelist (except for temperatures)
184            !
185            ! ice salinity
186            IF( TRIM(si(jp_smi)%clrootname) == 'NOT USED' ) &
187               &     si(jp_smi)%fnow(:,:,1) = ( rn_smi_ini_n * zswitch + rn_smi_ini_s * (1._wp - zswitch) ) * tmask(:,:,1)
188            !
189            ! temperatures
190            IF    ( TRIM(si(jp_tmi)%clrootname) == 'NOT USED' .AND. TRIM(si(jp_tsu)%clrootname) == 'NOT USED' .AND. &
191               &    TRIM(si(jp_tms)%clrootname) == 'NOT USED' ) THEN
192               si(jp_tmi)%fnow(:,:,1) = ( rn_tmi_ini_n * zswitch + rn_tmi_ini_s * (1._wp - zswitch) ) * tmask(:,:,1)
193               si(jp_tsu)%fnow(:,:,1) = ( rn_tsu_ini_n * zswitch + rn_tsu_ini_s * (1._wp - zswitch) ) * tmask(:,:,1)
194               si(jp_tms)%fnow(:,:,1) = ( rn_tms_ini_n * zswitch + rn_tms_ini_s * (1._wp - zswitch) ) * tmask(:,:,1)
195            ELSEIF( TRIM(si(jp_tmi)%clrootname) == 'NOT USED' .AND. TRIM(si(jp_tms)%clrootname) /= 'NOT USED' ) THEN ! if T_s is read and not T_i, set T_i = (T_s + T_freeze)/2
196               si(jp_tmi)%fnow(:,:,1) = 0.5_wp * ( si(jp_tms)%fnow(:,:,1) + 271.15 )
197            ELSEIF( TRIM(si(jp_tmi)%clrootname) == 'NOT USED' .AND. TRIM(si(jp_tsu)%clrootname) /= 'NOT USED' ) THEN ! if T_su is read and not T_i, set T_i = (T_su + T_freeze)/2
198               si(jp_tmi)%fnow(:,:,1) = 0.5_wp * ( si(jp_tsu)%fnow(:,:,1) + 271.15 )
199            ELSEIF( TRIM(si(jp_tsu)%clrootname) == 'NOT USED' .AND. TRIM(si(jp_tms)%clrootname) /= 'NOT USED' ) THEN ! if T_s is read and not T_su, set T_su = T_s
200               si(jp_tsu)%fnow(:,:,1) = si(jp_tms)%fnow(:,:,1)
201            ELSEIF( TRIM(si(jp_tsu)%clrootname) == 'NOT USED' .AND. TRIM(si(jp_tmi)%clrootname) /= 'NOT USED' ) THEN ! if T_i is read and not T_su, set T_su = T_i
202               si(jp_tsu)%fnow(:,:,1) = si(jp_tmi)%fnow(:,:,1)
203            ELSEIF( TRIM(si(jp_tms)%clrootname) == 'NOT USED' .AND. TRIM(si(jp_tsu)%clrootname) /= 'NOT USED' ) THEN ! if T_su is read and not T_s, set T_s = T_su
204               si(jp_tms)%fnow(:,:,1) = si(jp_tsu)%fnow(:,:,1)
205            ELSEIF( TRIM(si(jp_tms)%clrootname) == 'NOT USED' .AND. TRIM(si(jp_tmi)%clrootname) /= 'NOT USED' ) THEN ! if T_i is read and not T_s, set T_s = T_i
206               si(jp_tms)%fnow(:,:,1) = si(jp_tmi)%fnow(:,:,1)
207            ENDIF
208            !
209            ! pond concentration
210            IF( TRIM(si(jp_apd)%clrootname) == 'NOT USED' ) &
211               &     si(jp_apd)%fnow(:,:,1) = ( rn_apd_ini_n * zswitch + rn_apd_ini_s * (1._wp - zswitch) ) * tmask(:,:,1) & ! rn_apd = pond fraction => rn_apnd * a_i = pond conc.
212               &                              * si(jp_ati)%fnow(:,:,1) 
213            !
214            ! pond depth
215            IF( TRIM(si(jp_hpd)%clrootname) == 'NOT USED' ) &
216               &     si(jp_hpd)%fnow(:,:,1) = ( rn_hpd_ini_n * zswitch + rn_hpd_ini_s * (1._wp - zswitch) ) * tmask(:,:,1)
217            !
218            zsm_i_ini(:,:) = si(jp_smi)%fnow(:,:,1) * tmask(:,:,1)
219            ztm_i_ini(:,:) = si(jp_tmi)%fnow(:,:,1) * tmask(:,:,1)
220            zt_su_ini(:,:) = si(jp_tsu)%fnow(:,:,1) * tmask(:,:,1)
221            ztm_s_ini(:,:) = si(jp_tms)%fnow(:,:,1) * tmask(:,:,1)
222            zapnd_ini(:,:) = si(jp_apd)%fnow(:,:,1) * tmask(:,:,1)
223            zhpnd_ini(:,:) = si(jp_hpd)%fnow(:,:,1) * tmask(:,:,1)
224            !
225            ! change the switch for the following
226            WHERE( zat_i_ini(:,:) > 0._wp )   ;   zswitch(:,:) = tmask(:,:,1) 
227            ELSEWHERE                         ;   zswitch(:,:) = 0._wp
228            END WHERE
229            !                          !---------------!
230         ELSE                          ! Read namelist !
231            !                          !---------------!
232            ! no ice if (sst - Tfreez) >= thresold
233            WHERE( ( sst_m(:,:) - (t_bo(:,:) - rt0) ) * tmask(:,:,1) >= rn_thres_sst )   ;   zswitch(:,:) = 0._wp 
234            ELSEWHERE                                                                    ;   zswitch(:,:) = tmask(:,:,1)
235            END WHERE
236            !
237            ! assign initial thickness, concentration, snow depth and salinity to an hemisphere-dependent array
238            WHERE( ff_t(:,:) >= 0._wp )
239               zht_i_ini(:,:) = rn_hti_ini_n * zswitch(:,:)
240               zht_s_ini(:,:) = rn_hts_ini_n * zswitch(:,:)
241               zat_i_ini(:,:) = rn_ati_ini_n * zswitch(:,:)
242               zsm_i_ini(:,:) = rn_smi_ini_n * zswitch(:,:)
243               ztm_i_ini(:,:) = rn_tmi_ini_n * zswitch(:,:)
244               zt_su_ini(:,:) = rn_tsu_ini_n * zswitch(:,:)
245               ztm_s_ini(:,:) = rn_tms_ini_n * zswitch(:,:)
246               zapnd_ini(:,:) = rn_apd_ini_n * zswitch(:,:) * zat_i_ini(:,:) ! rn_apd = pond fraction => rn_apd * a_i = pond conc.
247               zhpnd_ini(:,:) = rn_hpd_ini_n * zswitch(:,:)
248            ELSEWHERE
249               zht_i_ini(:,:) = rn_hti_ini_s * zswitch(:,:)
250               zht_s_ini(:,:) = rn_hts_ini_s * zswitch(:,:)
251               zat_i_ini(:,:) = rn_ati_ini_s * zswitch(:,:)
252               zsm_i_ini(:,:) = rn_smi_ini_s * zswitch(:,:)
253               ztm_i_ini(:,:) = rn_tmi_ini_s * zswitch(:,:)
254               zt_su_ini(:,:) = rn_tsu_ini_s * zswitch(:,:)
255               ztm_s_ini(:,:) = rn_tms_ini_s * zswitch(:,:)
256               zapnd_ini(:,:) = rn_apd_ini_s * zswitch(:,:) * zat_i_ini(:,:) ! rn_apd = pond fraction => rn_apd * a_i = pond conc.
257               zhpnd_ini(:,:) = rn_hpd_ini_s * zswitch(:,:)
258            END WHERE
259            !
260         ENDIF
261
262         ! make sure ponds = 0 if no ponds scheme
263         IF ( .NOT.ln_pnd ) THEN
264            zapnd_ini(:,:) = 0._wp
265            zhpnd_ini(:,:) = 0._wp
266         ENDIF
267         
268         !-------------!
269         ! fill fields !
270         !-------------!
271         ! select ice covered grid points
272         npti = 0 ; nptidx(:) = 0
273         DO jj = 1, jpj
274            DO ji = 1, jpi
275               IF ( zht_i_ini(ji,jj) > 0._wp ) THEN
276                  npti         = npti  + 1
277                  nptidx(npti) = (jj - 1) * jpi + ji
278               ENDIF
279            END DO
280         END DO
281
282         ! move to 1D arrays: (jpi,jpj) -> (jpi*jpj)
283         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), h_i_1d (1:npti)  , zht_i_ini )
284         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), h_s_1d (1:npti)  , zht_s_ini )
285         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), at_i_1d(1:npti)  , zat_i_ini )
286         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), t_i_1d (1:npti,1), ztm_i_ini )
287         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), t_s_1d (1:npti,1), ztm_s_ini )
288         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), t_su_1d(1:npti)  , zt_su_ini )
289         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), s_i_1d (1:npti)  , zsm_i_ini )
290         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), a_ip_1d(1:npti)  , zapnd_ini )
291         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), h_ip_1d(1:npti)  , zhpnd_ini )
292
293         ! allocate temporary arrays
294         ALLOCATE( zhi_2d(npti,jpl), zhs_2d(npti,jpl), zai_2d (npti,jpl), &
295            &      zti_2d(npti,jpl), zts_2d(npti,jpl), ztsu_2d(npti,jpl), zsi_2d(npti,jpl), zaip_2d(npti,jpl), zhip_2d(npti,jpl) )
296         
297         ! distribute 1-cat into jpl-cat: (jpi*jpj) -> (jpi*jpj,jpl)
298         CALL ice_var_itd( h_i_1d(1:npti)  , h_s_1d(1:npti)  , at_i_1d(1:npti),                                                   &
299            &              zhi_2d          , zhs_2d          , zai_2d         ,                                                   &
300            &              t_i_1d(1:npti,1), t_s_1d(1:npti,1), t_su_1d(1:npti), s_i_1d(1:npti), a_ip_1d(1:npti), h_ip_1d(1:npti), &
301            &              zti_2d          , zts_2d          , ztsu_2d        , zsi_2d        , zaip_2d        , zhip_2d )
302
303         ! move to 3D arrays: (jpi*jpj,jpl) -> (jpi,jpj,jpl)
304         DO jl = 1, jpl
305            zti_3d(:,:,jl) = rt0 * tmask(:,:,1)
306            zts_3d(:,:,jl) = rt0 * tmask(:,:,1)
307         END DO
308         CALL tab_2d_3d( npti, nptidx(1:npti), zhi_2d   , h_i    )
309         CALL tab_2d_3d( npti, nptidx(1:npti), zhs_2d   , h_s    )
310         CALL tab_2d_3d( npti, nptidx(1:npti), zai_2d   , a_i    )
311         CALL tab_2d_3d( npti, nptidx(1:npti), zti_2d   , zti_3d )
312         CALL tab_2d_3d( npti, nptidx(1:npti), zts_2d   , zts_3d )
313         CALL tab_2d_3d( npti, nptidx(1:npti), ztsu_2d  , t_su   )
314         CALL tab_2d_3d( npti, nptidx(1:npti), zsi_2d   , s_i    )
315         CALL tab_2d_3d( npti, nptidx(1:npti), zaip_2d  , a_ip   )
316         CALL tab_2d_3d( npti, nptidx(1:npti), zhip_2d  , h_ip   )
317
318         ! deallocate temporary arrays
319         DEALLOCATE( zhi_2d, zhs_2d, zai_2d , &
320            &        zti_2d, zts_2d, ztsu_2d, zsi_2d, zaip_2d, zhip_2d )
321
322         ! calculate extensive and intensive variables
323         CALL ice_var_salprof ! for sz_i
324         DO jl = 1, jpl
325            DO jj = 1, jpj
326               DO ji = 1, jpi
327                  v_i (ji,jj,jl) = h_i(ji,jj,jl) * a_i(ji,jj,jl)
328                  v_s (ji,jj,jl) = h_s(ji,jj,jl) * a_i(ji,jj,jl)
329                  sv_i(ji,jj,jl) = MIN( MAX( rn_simin , s_i(ji,jj,jl) ) , rn_simax ) * v_i(ji,jj,jl)
330               END DO
331            END DO
332         END DO
333         !
334         DO jl = 1, jpl
335            DO jk = 1, nlay_s
336               DO jj = 1, jpj
337                  DO ji = 1, jpi
338                     t_s(ji,jj,jk,jl) = zts_3d(ji,jj,jl)
339                     e_s(ji,jj,jk,jl) = zswitch(ji,jj) * v_s(ji,jj,jl) * r1_nlay_s * &
340                        &               rhos * ( rcpi * ( rt0 - t_s(ji,jj,jk,jl) ) + rLfus )
341                  END DO
342               END DO
343            END DO
344         END DO
345         !
346         DO jl = 1, jpl
347            DO jk = 1, nlay_i
348               DO jj = 1, jpj
349                  DO ji = 1, jpi
350                     t_i (ji,jj,jk,jl) = zti_3d(ji,jj,jl) 
351                     ztmelts          = - rTmlt * sz_i(ji,jj,jk,jl) + rt0 ! melting temperature in K
352                     e_i(ji,jj,jk,jl) = zswitch(ji,jj) * v_i(ji,jj,jl) * r1_nlay_i * &
353                        &               rhoi * (  rcpi  * ( ztmelts - t_i(ji,jj,jk,jl) ) + &
354                        &                         rLfus * ( 1._wp - (ztmelts-rt0) / MIN( (t_i(ji,jj,jk,jl)-rt0), -epsi20 ) ) &
355                        &                       - rcp   * ( ztmelts - rt0 ) )
356                  END DO
357               END DO
358            END DO
359         END DO
360
361         ! Melt ponds
362         WHERE( a_i > epsi10 )
363            a_ip_frac(:,:,:) = a_ip(:,:,:) / a_i(:,:,:)
364         ELSEWHERE
365            a_ip_frac(:,:,:) = 0._wp
366         END WHERE
367         v_ip(:,:,:) = h_ip(:,:,:) * a_ip(:,:,:)
368         
369         ! specific temperatures for coupled runs
370         tn_ice(:,:,:) = t_su(:,:,:)
371         t1_ice(:,:,:) = t_i (:,:,1,:)
372         !
373      ENDIF ! ln_iceini
374      !
375      at_i(:,:) = SUM( a_i, dim=3 )
376      !
377      !----------------------------------------------
378      ! 3) Snow-ice mass (case ice is fully embedded)
379      !----------------------------------------------
380      snwice_mass  (:,:) = tmask(:,:,1) * SUM( rhos * v_s(:,:,:) + rhoi * v_i(:,:,:), dim=3  )   ! snow+ice mass
381      snwice_mass_b(:,:) = snwice_mass(:,:)
382      !
383      IF( ln_ice_embd ) THEN            ! embedded sea-ice: deplete the initial ssh below sea-ice area
384         !
385         sshn(:,:) = sshn(:,:) - snwice_mass(:,:) * r1_rau0
386         sshb(:,:) = sshb(:,:) - snwice_mass(:,:) * r1_rau0
387         !
388         IF( .NOT.ln_linssh ) THEN
389            !
390            WHERE( ht_0(:,:) > 0 )   ;   z2d(:,:) = 1._wp + sshn(:,:)*tmask(:,:,1) / ht_0(:,:)
391            ELSEWHERE                ;   z2d(:,:) = 1._wp   ;   END WHERE
392            !
393            DO jk = 1,jpkm1                     ! adjust initial vertical scale factors               
394               e3t_n(:,:,jk) = e3t_0(:,:,jk) * z2d(:,:)
395               e3t_b(:,:,jk) = e3t_n(:,:,jk)
396               e3t_a(:,:,jk) = e3t_n(:,:,jk)
397            END DO
398            !
399            ! Reconstruction of all vertical scale factors at now and before time-steps
400            ! =========================================================================
401            ! Horizontal scale factor interpolations
402            ! --------------------------------------
403            CALL dom_vvl_interpol( e3t_b(:,:,:), e3u_b(:,:,:), 'U' )
404            CALL dom_vvl_interpol( e3t_b(:,:,:), e3v_b(:,:,:), 'V' )
405            CALL dom_vvl_interpol( e3t_n(:,:,:), e3u_n(:,:,:), 'U' )
406            CALL dom_vvl_interpol( e3t_n(:,:,:), e3v_n(:,:,:), 'V' )
407            CALL dom_vvl_interpol( e3u_n(:,:,:), e3f_n(:,:,:), 'F' )
408            ! Vertical scale factor interpolations
409            ! ------------------------------------
410            CALL dom_vvl_interpol( e3t_n(:,:,:), e3w_n (:,:,:), 'W'  )
411            CALL dom_vvl_interpol( e3u_n(:,:,:), e3uw_n(:,:,:), 'UW' )
412            CALL dom_vvl_interpol( e3v_n(:,:,:), e3vw_n(:,:,:), 'VW' )
413            CALL dom_vvl_interpol( e3u_b(:,:,:), e3uw_b(:,:,:), 'UW' )
414            CALL dom_vvl_interpol( e3v_b(:,:,:), e3vw_b(:,:,:), 'VW' )
415            ! t- and w- points depth
416            ! ----------------------
417            !!gm not sure of that....
418            gdept_n(:,:,1) = 0.5_wp * e3w_n(:,:,1)
419            gdepw_n(:,:,1) = 0.0_wp
420            gde3w_n(:,:,1) = gdept_n(:,:,1) - sshn(:,:)
421            DO jk = 2, jpk
422               gdept_n(:,:,jk) = gdept_n(:,:,jk-1) + e3w_n(:,:,jk  )
423               gdepw_n(:,:,jk) = gdepw_n(:,:,jk-1) + e3t_n(:,:,jk-1)
424               gde3w_n(:,:,jk) = gdept_n(:,:,jk  ) - sshn (:,:)
425            END DO
426         ENDIF
427      ELSE
428         z1_area = 1.0_wp / glob_sum( 'iceistate', e1e2t(:,:) )
429         zsshadj = glob_sum( 'iceistate', e1e2t(:,:) * snwice_mass(:,:) ) * r1_rau0 * z1_area
430         WRITE(ctmp1,'(A34,F10.6,A32)') 'iceistate:   mean ssh adjusted by ', -1.0_wp * zsshadj, ' m to compensate for the initial'
431         CALL ctl_warn( ctmp1,          '             ice+snow mass' )
432         sshn(:,:) = sshn(:,:) - zsshadj
433         sshb(:,:) = sshb(:,:) - zsshadj
434      ENDIF
435     
436      !------------------------------------
437      ! 4) store fields at before time-step
438      !------------------------------------
439      ! it is only necessary for the 1st interpolation by Agrif
440      a_i_b  (:,:,:)   = a_i  (:,:,:)
441      e_i_b  (:,:,:,:) = e_i  (:,:,:,:)
442      v_i_b  (:,:,:)   = v_i  (:,:,:)
443      v_s_b  (:,:,:)   = v_s  (:,:,:)
444      e_s_b  (:,:,:,:) = e_s  (:,:,:,:)
445      sv_i_b (:,:,:)   = sv_i (:,:,:)
446      oa_i_b (:,:,:)   = oa_i (:,:,:)
447      u_ice_b(:,:)     = u_ice(:,:)
448      v_ice_b(:,:)     = v_ice(:,:)
449      ! total concentration is needed for Lupkes parameterizations
450      at_i_b (:,:)     = at_i (:,:) 
451
452!!clem: output of initial state should be written here but it is impossible because
453!!      the ocean and ice are in the same file
454!!      CALL dia_wri_state( 'output.init' )
455      !
456   END SUBROUTINE ice_istate
457
458
459   SUBROUTINE ice_istate_init
460      !!-------------------------------------------------------------------
461      !!                   ***  ROUTINE ice_istate_init  ***
462      !!       
463      !! ** Purpose :   Definition of initial state of the ice
464      !!
465      !! ** Method  :   Read the namini namelist and check the parameter
466      !!              values called at the first timestep (nit000)
467      !!
468      !! ** input   :  Namelist namini
469      !!
470      !!-----------------------------------------------------------------------------
471      INTEGER ::   ios   ! Local integer output status for namelist read
472      INTEGER ::   ifpr, ierror
473      !
474      CHARACTER(len=256) ::  cn_dir          ! Root directory for location of ice files
475      TYPE(FLD_N)                    ::   sn_hti, sn_hts, sn_ati, sn_smi, sn_tmi, sn_tsu, sn_tms, sn_apd, sn_hpd
476      TYPE(FLD_N), DIMENSION(jpfldi) ::   slf_i                 ! array of namelist informations on the fields to read
477      !
478      NAMELIST/namini/ ln_iceini, ln_iceini_file, rn_thres_sst, &
479         &             rn_hti_ini_n, rn_hti_ini_s, rn_hts_ini_n, rn_hts_ini_s, &
480         &             rn_ati_ini_n, rn_ati_ini_s, rn_smi_ini_n, rn_smi_ini_s, &
481         &             rn_tmi_ini_n, rn_tmi_ini_s, rn_tsu_ini_n, rn_tsu_ini_s, rn_tms_ini_n, rn_tms_ini_s, &
482         &             rn_apd_ini_n, rn_apd_ini_s, rn_hpd_ini_n, rn_hpd_ini_s, &
483         &             sn_hti, sn_hts, sn_ati, sn_tsu, sn_tmi, sn_smi, sn_tms, sn_apd, sn_hpd, cn_dir
484      !!-----------------------------------------------------------------------------
485      !
486      REWIND( numnam_ice_ref )              ! Namelist namini in reference namelist : Ice initial state
487      READ  ( numnam_ice_ref, namini, IOSTAT = ios, ERR = 901)
488901   IF( ios /= 0 )   CALL ctl_nam ( ios , 'namini in reference namelist' )
489      REWIND( numnam_ice_cfg )              ! Namelist namini in configuration namelist : Ice initial state
490      READ  ( numnam_ice_cfg, namini, IOSTAT = ios, ERR = 902 )
491902   IF( ios >  0 )   CALL ctl_nam ( ios , 'namini in configuration namelist' )
492      IF(lwm) WRITE ( numoni, namini )
493      !
494      slf_i(jp_hti) = sn_hti  ;  slf_i(jp_hts) = sn_hts
495      slf_i(jp_ati) = sn_ati  ;  slf_i(jp_smi) = sn_smi
496      slf_i(jp_tmi) = sn_tmi  ;  slf_i(jp_tsu) = sn_tsu   ;   slf_i(jp_tms) = sn_tms
497      slf_i(jp_apd) = sn_apd  ;  slf_i(jp_hpd) = sn_hpd
498      !
499      IF(lwp) THEN                          ! control print
500         WRITE(numout,*)
501         WRITE(numout,*) 'ice_istate_init: ice parameters inititialisation '
502         WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~~~~~'
503         WRITE(numout,*) '   Namelist namini:'
504         WRITE(numout,*) '      ice initialization (T) or not (F)                ln_iceini      = ', ln_iceini
505         WRITE(numout,*) '      ice initialization from a netcdf file            ln_iceini_file = ', ln_iceini_file
506         WRITE(numout,*) '      max ocean temp. above Tfreeze with initial ice   rn_thres_sst   = ', rn_thres_sst
507         IF( ln_iceini .AND. .NOT.ln_iceini_file ) THEN
508            WRITE(numout,*) '      initial snw thickness in the north-south         rn_hts_ini     = ', rn_hts_ini_n,rn_hts_ini_s 
509            WRITE(numout,*) '      initial ice thickness in the north-south         rn_hti_ini     = ', rn_hti_ini_n,rn_hti_ini_s
510            WRITE(numout,*) '      initial ice concentr  in the north-south         rn_ati_ini     = ', rn_ati_ini_n,rn_ati_ini_s
511            WRITE(numout,*) '      initial ice salinity  in the north-south         rn_smi_ini     = ', rn_smi_ini_n,rn_smi_ini_s
512            WRITE(numout,*) '      initial surf temperat in the north-south         rn_tsu_ini     = ', rn_tsu_ini_n,rn_tsu_ini_s
513            WRITE(numout,*) '      initial ice temperat  in the north-south         rn_tmi_ini     = ', rn_tmi_ini_n,rn_tmi_ini_s
514            WRITE(numout,*) '      initial snw temperat  in the north-south         rn_tms_ini     = ', rn_tms_ini_n,rn_tms_ini_s
515            WRITE(numout,*) '      initial pnd fraction  in the north-south         rn_apd_ini     = ', rn_apd_ini_n,rn_apd_ini_s
516            WRITE(numout,*) '      initial pnd depth     in the north-south         rn_hpd_ini     = ', rn_hpd_ini_n,rn_hpd_ini_s
517         ENDIF
518      ENDIF
519      !
520      IF( ln_iceini_file ) THEN                      ! Ice initialization using input file
521         !
522         ! set si structure
523         ALLOCATE( si(jpfldi), STAT=ierror )
524         IF( ierror > 0 ) THEN
525            CALL ctl_stop( 'ice_istate_ini in iceistate: unable to allocate si structure' )   ;   RETURN
526         ENDIF
527         !
528         DO ifpr = 1, jpfldi
529            ALLOCATE( si(ifpr)%fnow(jpi,jpj,1) )
530            IF( slf_i(ifpr)%ln_tint )  ALLOCATE( si(ifpr)%fdta(jpi,jpj,1,2) )
531         END DO
532         !
533         ! fill si with slf_i and control print
534         CALL fld_fill( si, slf_i, cn_dir, 'ice_istate_ini', 'initialization of sea ice fields', 'numnam_ice' )
535         !
536      ENDIF
537      !
538      IF( .NOT.ln_pnd ) THEN
539         rn_apd_ini_n = 0. ; rn_apd_ini_s = 0.
540         rn_hpd_ini_n = 0. ; rn_hpd_ini_s = 0.
541         CALL ctl_warn( 'rn_apd_ini & rn_hpd_ini = 0 when no ponds' )
542      ENDIF
543      !
544   END SUBROUTINE ice_istate_init
545
546#else
547   !!----------------------------------------------------------------------
548   !!   Default option :         Empty module         NO SI3 sea-ice model
549   !!----------------------------------------------------------------------
550#endif
551
552   !!======================================================================
553END MODULE iceistate
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.