source: NEMO/branches/UKMO/NEMO_4.0.2_IODRAG/src/OCE/SBC/sbc_ice.F90 @ 13658

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Implicit sea ice drag: merge from NEMO/branches/MOI/NEMO_4.03_IODRAG [12947:12964]

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Line 
1MODULE sbc_ice
2   !!======================================================================
3   !!                 ***  MODULE  sbc_ice  ***
4   !! Surface module - SI3 & CICE: parameters & variables defined in memory
5   !!======================================================================
6   !! History :  3.0   !  2006-08  (G. Madec)        Surface module
7   !!            3.2   !  2009-06  (S. Masson)       merge with ice_oce
8   !!            3.3.1 !  2011-01  (A. R. Porter, STFC Daresbury) dynamical allocation
9   !!            3.4   !  2011-11  (C. Harris)       CICE added as an option
10   !!            4.0   !  2018     (many people)     SI3 compatibility
11   !!----------------------------------------------------------------------
12#if defined key_si3 || defined key_cice
13   !!----------------------------------------------------------------------
14   !!   'key_si3' or 'key_cice' :              SI3 or CICE sea-ice model
15   !!----------------------------------------------------------------------
16   USE par_oce          ! ocean parameters
17   USE sbc_oce          ! surface boundary condition: ocean
18# if defined key_si3
19   USE ice              ! SI3 parameters
20# endif
21# if defined key_cice
22   USE ice_domain_size, only: ncat 
23#endif
24   USE lib_mpp          ! MPP library
25   USE in_out_manager   ! I/O manager
26
27   IMPLICIT NONE
28   PRIVATE
29
30   PUBLIC   sbc_ice_alloc   ! called in sbcmod.F90 or sbcice_cice.F90
31
32# if defined  key_si3
33   LOGICAL         , PUBLIC, PARAMETER ::   lk_si3     = .TRUE.   !: SI3 ice model
34   LOGICAL         , PUBLIC, PARAMETER ::   lk_cice    = .FALSE.  !: no CICE
35# endif
36# if defined  key_cice
37   LOGICAL         , PUBLIC, PARAMETER ::   lk_si3     = .FALSE.  !: no SI3
38   LOGICAL         , PUBLIC, PARAMETER ::   lk_cice    = .TRUE.   !: CICE ice model
39# endif
40
41   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   qns_ice        !: non solar heat flux over ice                  [W/m2]
42   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   qsr_ice        !: solar heat flux over ice                      [W/m2]
43   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   qla_ice        !: latent flux over ice                          [W/m2]
44   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   dqla_ice       !: latent sensibility over ice                 [W/m2/K]
45   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   dqns_ice       !: non solar heat flux over ice (LW+SEN+LA)    [W/m2/K]
46   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   tn_ice         !: ice surface temperature                          [K]
47   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   alb_ice        !: ice albedo                                       [-]
48
49   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   qml_ice        !: heat available for snow / ice surface melting     [W/m2]
50   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   qcn_ice        !: heat conduction flux in the layer below surface   [W/m2]
51   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   qtr_ice_top    !: solar flux transmitted below the ice surface      [W/m2]
52
53   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   utau_ice       !: atmos-ice u-stress. VP: I-pt ; EVP: U,V-pts   [N/m2]
54   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   vtau_ice       !: atmos-ice v-stress. VP: I-pt ; EVP: U,V-pts   [N/m2]
55   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   emp_ice        !: sublimation - precip over sea ice          [kg/m2/s]
56
57   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   topmelt            !: category topmelt
58   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   botmelt            !: category botmelt
59
60#if defined  key_si3
61   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   evap_ice       !: sublimation                              [kg/m2/s]
62   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   devap_ice      !: sublimation sensitivity                [kg/m2/s/K]
63   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   qns_oce        !: non solar heat flux over ocean              [W/m2]
64   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   qsr_oce        !: non solar heat flux over ocean              [W/m2]
65   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   qemp_oce       !: heat flux of precip and evap over ocean     [W/m2]
66   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   qemp_ice       !: heat flux of precip and evap over ice       [W/m2]
67   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   qevap_ice      !: heat flux of evap over ice                  [W/m2]
68   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   qprec_ice      !: enthalpy of precip over ice                 [J/m3]
69   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   emp_oce        !: evap - precip over ocean                 [kg/m2/s]
70   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   wndm_ice       !: wind speed module at T-point                 [m/s]
71   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   sstfrz         !: wind speed module at T-point                 [m/s]
72   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   rCdU_ice       !: ice-ocean drag at T-point (<0)               [m/s]
73   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   tsfc_ice       !: sea ice surface skin temperature (on categories)
74#endif
75
76#if defined key_cice
77   !
78   ! for consistency with SI3, these are declared with three dimensions
79   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   qlw_ice            !: incoming long-wave
80   !
81   ! other forcing arrays are two dimensional
82   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   ss_iou             !: x ice-ocean surface stress at NEMO U point
83   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   ss_iov             !: y ice-ocean surface stress at NEMO V point
84   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   qatm_ice           !: specific humidity
85   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   wndi_ice           !: i wind at T point
86   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   wndj_ice           !: j wind at T point
87   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   nfrzmlt            !: NEMO frzmlt
88   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   fr_iu              !: ice fraction at NEMO U point
89   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   fr_iv              !: ice fraction at NEMO V point
90   
91   ! variables used in the coupled interface
92   INTEGER , PUBLIC, PARAMETER ::   jpl = ncat
93   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   u_ice, v_ice          ! jpi, jpj
94   
95   ! already defined in ice.F90 for SI3
96   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::  a_i
97   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::  h_i, h_s
98
99   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   tatm_ice       !: air temperature [K]
100#endif
101
102   REAL(wp), PUBLIC, SAVE ::   cldf_ice = 0.81    !: cloud fraction over sea ice, summer CLIO value   [-]
103
104   !! arrays relating to embedding ice in the ocean
105   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   snwice_mass        !: mass of snow and ice at current  ice time step   [Kg/m2]
106   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   snwice_mass_b      !: mass of snow and ice at previous ice time step   [Kg/m2]
107   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   snwice_fmass       !: time evolution of mass of snow+ice               [Kg/m2/s]
108
109   !!----------------------------------------------------------------------
110   !! NEMO/OCE 4.0 , NEMO Consortium (2018)
111   !! $Id$
112   !! Software governed by the CeCILL license (see ./LICENSE)
113   !!----------------------------------------------------------------------
114CONTAINS
115
116   INTEGER FUNCTION sbc_ice_alloc()
117      !!----------------------------------------------------------------------
118      !!                     ***  FUNCTION sbc_ice_alloc  ***
119      !!----------------------------------------------------------------------
120      INTEGER :: ierr(4)
121      !!----------------------------------------------------------------------
122      ierr(:) = 0
123
124      ALLOCATE( snwice_mass(jpi,jpj) , snwice_mass_b(jpi,jpj), snwice_fmass(jpi,jpj) , STAT=ierr(1) )
125
126#if defined key_si3
127      ALLOCATE( qns_ice (jpi,jpj,jpl) , qsr_ice  (jpi,jpj,jpl) ,     &
128         &      qla_ice (jpi,jpj,jpl) , dqla_ice (jpi,jpj,jpl) ,     &
129         &      dqns_ice(jpi,jpj,jpl) , tn_ice   (jpi,jpj,jpl) , alb_ice    (jpi,jpj,jpl) ,   &
130         &      qml_ice (jpi,jpj,jpl) , qcn_ice  (jpi,jpj,jpl) , qtr_ice_top(jpi,jpj,jpl) ,   &
131         &      utau_ice(jpi,jpj)     , vtau_ice (jpi,jpj)     , wndm_ice   (jpi,jpj)     ,   &
132         &      evap_ice(jpi,jpj,jpl) , devap_ice(jpi,jpj,jpl) , qprec_ice  (jpi,jpj)     ,   &
133         &      qemp_ice(jpi,jpj)     , qevap_ice(jpi,jpj,jpl) , qemp_oce   (jpi,jpj)     ,   &
134         &      qns_oce (jpi,jpj)     , qsr_oce  (jpi,jpj)     , emp_oce    (jpi,jpj)     ,   &
135         &      emp_ice (jpi,jpj)     , sstfrz   (jpi,jpj)     , rCdU_ice   (jpi,jpj)     ,   &
136         &      tsfc_ice (jpi,jpj,jpl)  , STAT= ierr(2) )
137#endif
138
139#if defined key_cice
140      ALLOCATE( qla_ice(jpi,jpj,1)    , qlw_ice(jpi,jpj,1)    , qsr_ice(jpi,jpj,1)    , &
141                wndi_ice(jpi,jpj)     , tatm_ice(jpi,jpj)     , qatm_ice(jpi,jpj)     , &
142                wndj_ice(jpi,jpj)     , nfrzmlt(jpi,jpj)      , ss_iou(jpi,jpj)       , &
143                ss_iov(jpi,jpj)       , fr_iu(jpi,jpj)        , fr_iv(jpi,jpj)        , &
144                a_i(jpi,jpj,ncat)     , topmelt(jpi,jpj,ncat) , botmelt(jpi,jpj,ncat) , &
145                STAT= ierr(2) )
146      IF( ln_cpl )   ALLOCATE( u_ice(jpi,jpj)        , tn_ice (jpi,jpj,1)    , &
147         &                     v_ice(jpi,jpj)        , alb_ice(jpi,jpj,1)    , &
148         &                     emp_ice(jpi,jpj)      , qns_ice(jpi,jpj,1)    , dqns_ice(jpi,jpj,1)   , &
149         &                     STAT= ierr(3) )     
150      IF( ln_cpl )   ALLOCATE( h_i(jpi,jpj,jpl) , h_s(jpi,jpj,jpl) , STAT=ierr(4) )
151#endif
152
153      sbc_ice_alloc = MAXVAL( ierr )
154      CALL mpp_sum ( 'sbc_ice', sbc_ice_alloc )
155      IF( sbc_ice_alloc > 0 )   CALL ctl_warn('sbc_ice_alloc: allocation of arrays failed')
156   END FUNCTION sbc_ice_alloc
157
158#else
159   !!----------------------------------------------------------------------
160   !!   Default option                      NO SI3 or CICE sea-ice model
161   !!----------------------------------------------------------------------
162   USE lib_mpp          ! MPP library
163   USE in_out_manager   ! I/O manager
164
165   IMPLICIT NONE
166   PRIVATE
167
168   PUBLIC   sbc_ice_alloc   !
169
170   LOGICAL         , PUBLIC, PARAMETER ::   lk_si3     = .FALSE.  !: no SI3 ice model
171   LOGICAL         , PUBLIC, PARAMETER ::   lk_cice    = .FALSE.  !: no CICE ice model
172   REAL(wp)        , PUBLIC, PARAMETER ::   cldf_ice = 0.81       !: cloud fraction over sea ice, summer CLIO value   [-]
173   INTEGER         , PUBLIC, PARAMETER ::   jpl = 1 
174   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   u_ice, v_ice                        ! jpi, jpj
175   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   tn_ice, alb_ice, qns_ice, dqns_ice  ! (jpi,jpj,jpl)
176   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   a_i
177   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   emp_ice
178   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   qsr_ice
179   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   h_i, h_s
180   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   topmelt, botmelt
181   !
182   !! arrays related to embedding ice in the ocean.
183   !! These arrays need to be declared even if no ice model is required.
184   !! In the no ice model or traditional levitating ice cases they contain only zeros
185   !! ---------------------
186   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   snwice_mass        !: mass of snow and ice at current  ice time step   [Kg/m2]
187   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   snwice_mass_b      !: mass of snow and ice at previous ice time step   [Kg/m2]
188   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   snwice_fmass       !: time evolution of mass of snow+ice               [Kg/m2/s]
189   !!----------------------------------------------------------------------
190CONTAINS
191
192   INTEGER FUNCTION sbc_ice_alloc()
193      !!----------------------------------------------------------------------
194      !!                     ***  FUNCTION sbc_ice_alloc  ***
195      !!----------------------------------------------------------------------
196      INTEGER :: ierr(1)
197      !!----------------------------------------------------------------------
198      ierr(:) = 0
199      ALLOCATE( snwice_mass(jpi,jpj) , snwice_mass_b(jpi,jpj), snwice_fmass(jpi,jpj) , STAT=ierr(1) )
200      sbc_ice_alloc = MAXVAL( ierr )
201      CALL mpp_sum ( 'sbc_ice', sbc_ice_alloc )
202      IF( sbc_ice_alloc > 0 )   CALL ctl_warn('sbc_ice_alloc: allocation of arrays failed')
203   END FUNCTION sbc_ice_alloc
204#endif
205
206   !!======================================================================
207END MODULE sbc_ice
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.