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1MODULE icethd
2   !!======================================================================
3   !!                  ***  MODULE icethd   ***
4   !!   sea-ice : master routine for thermodynamics
5   !!======================================================================
6   !! History :  1.0  !  2000-01  (M.A. Morales Maqueda, H. Goosse, T. Fichefet) original code 1D
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   !!   ice_thd       : thermodynamics of sea ice
14   !!   ice_thd_init  : initialisation of sea-ice thermodynamics
15   !!----------------------------------------------------------------------
16   USE phycst         ! physical constants
17   USE dom_oce        ! ocean space and time domain variables
18   USE ice            ! sea-ice: variables
19!!gm list trop longue ==>>> why not passage en argument d'appel ?
20   USE sbc_oce , ONLY : sss_m, sst_m, e3t_m, utau, vtau, ssu_m, ssv_m, frq_m, qns_tot, qsr_tot, sprecip, ln_cpl
21   USE sbc_ice , ONLY : qsr_oce, qns_oce, qemp_oce, qsr_ice, qns_ice, dqns_ice, evap_ice, qprec_ice, qevap_ice, &
22      &                 qml_ice, qcn_ice, qtr_ice_top
23   USE ice1D          ! sea-ice: thermodynamics variables
24   USE icethd_zdf     ! sea-ice: vertical heat diffusion
25   USE icethd_dh      ! sea-ice: ice-snow growth and melt
26   USE icethd_da      ! sea-ice: lateral melting
27   USE icethd_sal     ! sea-ice: salinity
28   USE icethd_ent     ! sea-ice: enthalpy redistribution
29   USE icethd_do      ! sea-ice: growth in open water
30   USE icethd_pnd     ! sea-ice: melt ponds
31   USE iceitd         ! sea-ice: remapping thickness distribution
32   USE icetab         ! sea-ice: 1D <==> 2D transformation
33   USE icevar         ! sea-ice: operations
34   USE icectl         ! sea-ice: control print
35   !
36   USE in_out_manager ! I/O manager
37   USE lib_mpp        ! MPP library
38   USE lib_fortran    ! fortran utilities (glob_sum + no signed zero)
39   USE lbclnk         ! lateral boundary conditions (or mpp links)
40   USE timing         ! Timing
41
42   IMPLICIT NONE
43   PRIVATE
44
45   PUBLIC   ice_thd         ! called by limstp module
46   PUBLIC   ice_thd_init    ! called by ice_init
47
48   !!** namelist (namthd) **
49   LOGICAL ::   ln_icedH         ! activate ice thickness change from growing/melting (T) or not (F)
50   LOGICAL ::   ln_icedA         ! activate lateral melting param. (T) or not (F)
51   LOGICAL ::   ln_icedO         ! activate ice growth in open-water (T) or not (F)
52   LOGICAL ::   ln_icedS         ! activate gravity drainage and flushing (T) or not (F)
53
54   !! * Substitutions
55#  include "vectopt_loop_substitute.h90"
56   !!----------------------------------------------------------------------
57   !! NEMO/ICE 4.0 , NEMO Consortium (2018)
58   !! $Id$
59   !! Software governed by the CeCILL license (see ./LICENSE)
60   !!----------------------------------------------------------------------
61CONTAINS
62
63   SUBROUTINE ice_thd( kt )
64      !!-------------------------------------------------------------------
65      !!                ***  ROUTINE ice_thd  ***       
66      !! 
67      !! ** Purpose : This routine manages ice thermodynamics
68      !!         
69      !! ** Action : - computation of oceanic sensible heat flux at the ice base
70      !!                              energy budget in the leads
71      !!                              net fluxes on top of ice and of ocean
72      !!             - selection of grid cells with ice
73      !!                - call ice_thd_zdf  for vertical heat diffusion
74      !!                - call ice_thd_dh   for vertical ice growth and melt
75      !!                - call ice_thd_pnd  for melt ponds
76      !!                - call ice_thd_ent  for enthalpy remapping
77      !!                - call ice_thd_sal  for ice desalination
78      !!                - call ice_thd_temp to  retrieve temperature from ice enthalpy
79      !!                - call ice_thd_mono for extra lateral ice melt if active virtual thickness distribution
80      !!                - call ice_thd_da   for lateral ice melt
81      !!             - back to the geographic grid
82      !!                - call ice_thd_rem  for remapping thickness distribution
83      !!                - call ice_thd_do   for ice growth in leads
84      !!-------------------------------------------------------------------
85      INTEGER, INTENT(in) :: kt    ! number of iteration
86      !
87      INTEGER  :: ji, jj, jk, jl, jn, gi, gj   ! dummy loop indices
88      REAL(wp) :: zfric_u, zqld, zqfr, zqfr_neg
89      REAL(wp), PARAMETER :: zfric_umin = 0._wp           ! lower bound for the friction velocity (cice value=5.e-04)
90      REAL(wp), PARAMETER :: zch        = 0.0057_wp       ! heat transfer coefficient
91      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj) ::   zu_io, zv_io, zfric   ! ice-ocean velocity (m/s) and frictional velocity (m2/s2)
92
93      REAL(wp) :: delta_lon, delta_lat, lon_west, lon_east, lat_south, lat_north, lon_print, lat_print
94      !
95      !!-------------------------------------------------------------------
96      ! controls
97      IF( ln_timing    )   CALL timing_start('icethd')                                                             ! timing
98      IF( ln_icediachk )   CALL ice_cons_hsm(0, 'icethd', rdiag_v, rdiag_s, rdiag_t, rdiag_fv, rdiag_fs, rdiag_ft) ! conservation
99
100      IF( kt == nit000 .AND. lwp ) THEN
101         WRITE(numout,*)
102         WRITE(numout,*) 'ice_thd: sea-ice thermodynamics'
103         WRITE(numout,*) '~~~~~~~'
104      ENDIF
105     
106      !---------------------------------------------!
107      ! computation of friction velocity at T points
108      !---------------------------------------------!
109      IF( ln_icedyn ) THEN
110         zu_io(:,:) = u_ice(:,:) - ssu_m(:,:)
111         zv_io(:,:) = v_ice(:,:) - ssv_m(:,:)
112         DO jj = 2, jpjm1 
113            DO ji = fs_2, fs_jpim1
114               zfric(ji,jj) = rn_cio * ( 0.5_wp *  &
115                  &                    (  zu_io(ji,jj) * zu_io(ji,jj) + zu_io(ji-1,jj) * zu_io(ji-1,jj)   &
116                  &                     + zv_io(ji,jj) * zv_io(ji,jj) + zv_io(ji,jj-1) * zv_io(ji,jj-1) ) ) * tmask(ji,jj,1)
117            END DO
118         END DO
119      ELSE      !  if no ice dynamics => transmit directly the atmospheric stress to the ocean
120         DO jj = 2, jpjm1
121            DO ji = fs_2, fs_jpim1
122               zfric(ji,jj) = r1_rau0 * SQRT( 0.5_wp *  &
123                  &                         (  utau(ji,jj) * utau(ji,jj) + utau(ji-1,jj) * utau(ji-1,jj)   &
124                  &                          + vtau(ji,jj) * vtau(ji,jj) + vtau(ji,jj-1) * vtau(ji,jj-1) ) ) * tmask(ji,jj,1)
125            END DO
126         END DO
127      ENDIF
128      CALL lbc_lnk( 'icethd', zfric, 'T',  1. )
129      !
130      !--------------------------------------------------------------------!
131      ! Partial computation of forcing for the thermodynamic sea ice model
132      !--------------------------------------------------------------------!
133      DO jj = 1, jpj
134         DO ji = 1, jpi
135            rswitch  = tmask(ji,jj,1) * MAX( 0._wp , SIGN( 1._wp , at_i(ji,jj) - epsi10 ) ) ! 0 if no ice
136            !
137            !           !  solar irradiance transmission at the mixed layer bottom and used in the lead heat budget
138            !           !  practically no "direct lateral ablation"
139            !           
140            !           !  net downward heat flux from the ice to the ocean, expressed as a function of ocean
141            !           !  temperature and turbulent mixing (McPhee, 1992)
142            !
143            ! --- Energy received in the lead from atm-oce exchanges, zqld is defined everywhere (J.m-2) --- !
144            zqld =  tmask(ji,jj,1) * rdt_ice *  &
145               &    ( ( 1._wp - at_i_b(ji,jj) ) * qsr_oce(ji,jj) * frq_m(ji,jj) +  &
146               &      ( 1._wp - at_i_b(ji,jj) ) * qns_oce(ji,jj) + qemp_oce(ji,jj) )
147
148            ! --- Energy needed to bring ocean surface layer until its freezing (mostly<0 but >0 if supercooling, J.m-2) --- !
149            zqfr     = rau0 * rcp * e3t_m(ji,jj) * ( t_bo(ji,jj) - ( sst_m(ji,jj) + rt0 ) ) * tmask(ji,jj,1)  ! both < 0 (t_bo < sst) and > 0 (t_bo > sst)
150            zqfr_neg = MIN( zqfr , 0._wp )                                                                    ! only < 0
151
152            ! --- Sensible ocean-to-ice heat flux (mostly>0 but <0 if supercooling, W/m2)
153            zfric_u            = MAX( SQRT( zfric(ji,jj) ), zfric_umin ) 
154            qsb_ice_bot(ji,jj) = rswitch * rau0 * rcp * zch * zfric_u * ( ( sst_m(ji,jj) + rt0 ) - t_bo(ji,jj) ) ! W.m-2
155
156            If (to_print_2d(ji,jj) == 1) THEN
157              write(numout,*) 'icethd: qsb_ice_bot(ji,jj), rswitch, rau0, rcp = ',qsb_ice_bot(ji,jj), rswitch, rau0, rcp
158              write(numout,*) 'icethd: zch, zfric_u, sst_m(ji,jj), t_bo(ji,jj) = ',zch, zfric_u, sst_m(ji,jj), t_bo(ji,jj)
159            ENDIF
160
161            qsb_ice_bot(ji,jj) = rswitch * MIN( qsb_ice_bot(ji,jj), - zqfr_neg * r1_rdtice / MAX( at_i(ji,jj), epsi10 ) )
162            ! upper bound for qsb_ice_bot: the heat retrieved from the ocean must be smaller than the heat necessary to reach
163            !                              the freezing point, so that we do not have SST < T_freeze
164            !                              This implies: - ( qsb_ice_bot(ji,jj) * at_i(ji,jj) * rtdice ) - zqfr >= 0
165
166            If (to_print_2d(ji,jj) == 1) THEN
167              write(numout,*) 'icethd: qsb_ice_bot(ji,jj) after adjust = ',qsb_ice_bot(ji,jj)
168            ENDIF
169
170            !-- Energy Budget of the leads (J.m-2), source of ice growth in open water. Must be < 0 to form ice
171            qlead(ji,jj) = MIN( 0._wp , zqld - ( qsb_ice_bot(ji,jj) * at_i(ji,jj) * rdt_ice ) - zqfr )
172
173            ! If there is ice and leads are warming => transfer energy from the lead budget and use it for bottom melting
174            ! If the grid cell is fully covered by ice (no leads) => transfer energy from the lead budget to the ice bottom budget
175            IF( ( zqld >= 0._wp .AND. at_i(ji,jj) > 0._wp ) .OR. at_i(ji,jj) >= (1._wp - epsi10) ) THEN
176               fhld (ji,jj) = rswitch * zqld * r1_rdtice / MAX( at_i(ji,jj), epsi10 ) ! divided by at_i since this is (re)multiplied by a_i in icethd_dh.F90
177               qlead(ji,jj) = 0._wp
178            ELSE
179               fhld (ji,jj) = 0._wp
180            ENDIF
181
182            If (to_print_2d(ji,jj) == 1) THEN
183              write(numout,*) 'icethd: fhld(ji,jj), rswitch, zqld, at_i(ji,jj) = ', fhld(ji,jj), rswitch, zqld, at_i(ji,jj)
184              write(numout,*) 'icethd: qsr_oce(ji,jj), frq_m(ji,jj), qns_oce(ji,jj), qemp_oce(ji,jj) = ',qsr_oce(ji,jj), frq_m(ji,jj), qns_oce(ji,jj), ' ', qemp_oce(ji,jj)
185              write(numout,*) 'icethd: at_i_b(ji,jj), 1-at_i_b(ji,jj) = ',at_i_b(ji,jj), 1-at_i_b(ji,jj)
186            ENDIF
187
188            !
189            ! Net heat flux on top of the ice-ocean [W.m-2]
190            ! ---------------------------------------------
191            qt_atm_oi(ji,jj) = qns_tot(ji,jj) + qsr_tot(ji,jj) 
192         END DO
193      END DO
194     
195      ! In case we bypass open-water ice formation
196      IF( .NOT. ln_icedO )  qlead(:,:) = 0._wp
197      ! In case we bypass growing/melting from top and bottom
198      IF( .NOT. ln_icedH ) THEN
199         qsb_ice_bot(:,:) = 0._wp
200         fhld       (:,:) = 0._wp
201      ENDIF
202
203      ! ---------------------------------------------------------------------
204      ! Net heat flux on top of the ocean after ice thermo (1st step) [W.m-2]
205      ! ---------------------------------------------------------------------
206      !     First  step here              :  non solar + precip - qlead - qsensible
207      !     Second step in icethd_dh      :  heat remaining if total melt (zq_rema)
208      !     Third  step in iceupdate.F90  :  heat from ice-ocean mass exchange (zf_mass) + solar
209      qt_oce_ai(:,:) = ( 1._wp - at_i_b(:,:) ) * qns_oce(:,:) + qemp_oce(:,:)  &  ! Non solar heat flux received by the ocean               
210         &             - qlead(:,:) * r1_rdtice                                &  ! heat flux taken from the ocean where there is open water ice formation
211         &             - at_i (:,:) * qsb_ice_bot(:,:)                         &  ! heat flux taken by sensible flux
212         &             - at_i (:,:) * fhld       (:,:)                            ! heat flux taken during bottom growth/melt
213      !                                                                           !    (fhld should be 0 while bott growth)
214      !-------------------------------------------------------------------------------------------!
215      ! Thermodynamic computation (only on grid points covered by ice) => loop over ice categories
216      !-------------------------------------------------------------------------------------------!
217
218      write(numout,*)'icethd: sz_i(3,4,1,1) = ',sz_i(3,4,1,1)
219      write(numout,*)'icethd: t_i(3,4,1,1) = ',t_i(3,4,1,1)
220
221      DO jl = 1, jpl
222
223         cat = jl
224
225         ! select ice covered grid points
226         npti = 0 ; nptidx(:) = 0
227         DO jj = 1, jpj
228            DO ji = 1, jpi
229               IF ( a_i(ji,jj,jl) > epsi10 ) THEN     
230                  npti         = npti  + 1
231                  nptidx(npti) = (jj - 1) * jpi + ji
232               ENDIF
233            END DO
234         END DO
235
236         IF( npti > 0 ) THEN  ! If there is no ice, do nothing.
237            !                                                               
238                              CALL ice_thd_1d2d( jl, 1 )            ! --- Move to 1D arrays --- !
239            !                                                       ! --- & Change units of e_i, e_s from J/m2 to J/m3 --- !
240            !
241
242            DO jn = 1, npti
243              ji        = MOD( nptidx(jn) - 1 , jpi ) + 1
244              jj        =    ( nptidx(jn) - 1 ) / jpi + 1
245             
246              !IF ( jl == 1 ) THEN
247                to_print(jn) = to_print_2d(ji,jj)
248              !ELSE
249              !  to_print(jn) = 0
250              !END IF
251
252              !gi = nimpp + ji - 1
253              !gj = njmpp + jj - 1
254              !to_print(jn) = 0
255
256              !delta_lon = (glamt(2,jj) - glamt(1,jj))/2.0
257              !delta_lat = (gphit(ji,2) - gphit(ji,1))/2.0
258
259              !lon_west = glamt(ji,jj) - delta_lon
260              !lon_east = glamt(ji,jj) + delta_lon
261              !lat_south = gphit(ji,jj) - delta_lat
262              !lat_north = gphit(ji,jj) + delta_lat
263              !lon_print = 95.0
264              !lat_print = -63.0
265
266              !IF ( lon_west <= lon_print .AND. lon_print <= lon_east .AND. lat_south <= lat_print .AND. lat_print <= lat_north ) THEN
267              !  to_print(jn) = 1
268              !  write(numout,*)'icethd: jn, ji, jj, gi,gj = ', jn, ji, jj, gi,gj
269              !ENDIF
270             
271            END DO
272
273            s_i_new   (1:npti) = 0._wp ; dh_s_tot(1:npti) = 0._wp  ! --- some init --- !  (important to have them here)
274            dh_i_sum  (1:npti) = 0._wp ; dh_i_bom(1:npti) = 0._wp ; dh_i_itm  (1:npti) = 0._wp 
275            dh_i_sub  (1:npti) = 0._wp ; dh_i_bog(1:npti) = 0._wp
276            dh_snowice(1:npti) = 0._wp ; dh_s_mlt(1:npti) = 0._wp
277            !                                     
278                              CALL ice_thd_zdf                      ! --- Ice-Snow temperature --- !
279            !
280            IF( ln_icedH ) THEN                                     ! --- Growing/Melting --- !
281                              CALL ice_thd_dh                           ! Ice-Snow thickness   
282                              CALL ice_thd_pnd                          ! Melt ponds formation
283                              CALL ice_thd_ent( e_i_1d(1:npti,:) )      ! Ice enthalpy remapping
284            ENDIF
285                              CALL ice_thd_sal( ln_icedS )          ! --- Ice salinity --- !   
286            !
287                              CALL ice_thd_temp                     ! --- Temperature update --- !
288
289           
290
291
292            !
293            IF( ln_icedH .AND. ln_virtual_itd ) &
294               &              CALL ice_thd_mono                     ! --- Extra lateral melting if virtual_itd --- !
295            !
296            IF( ln_icedA )    CALL ice_thd_da                       ! --- Lateral melting --- !
297            !
298                              CALL ice_thd_1d2d( jl, 2 )            ! --- Change units of e_i, e_s from J/m3 to J/m2 --- !
299            !                                                       ! --- & Move to 2D arrays --- !
300         ENDIF
301         !
302      END DO
303      !
304      IF( ln_icediachk )   CALL ice_cons_hsm(1, 'icethd', rdiag_v, rdiag_s, rdiag_t, rdiag_fv, rdiag_fs, rdiag_ft)
305      !                   
306      IF( jpl > 1  )          CALL ice_itd_rem( kt )                ! --- Transport ice between thickness categories --- !
307      !
308      IF( ln_icedO )          CALL ice_thd_do                       ! --- Frazil ice growth in leads --- !
309      !
310      ! controls
311      IF( ln_icectl )   CALL ice_prt    (kt, iiceprt, jiceprt, 1, ' - ice thermodyn. - ') ! prints
312      IF( ln_ctl    )   CALL ice_prt3D  ('icethd')                                        ! prints
313      IF( ln_timing )   CALL timing_stop('icethd')                                        ! timing
314      !
315   END SUBROUTINE ice_thd 
316
317 
318   SUBROUTINE ice_thd_temp
319      !!-----------------------------------------------------------------------
320      !!                   ***  ROUTINE ice_thd_temp ***
321      !!                 
322      !! ** Purpose :   Computes sea ice temperature (Kelvin) from enthalpy
323      !!
324      !! ** Method  :   Formula (Bitz and Lipscomb, 1999)
325      !!-------------------------------------------------------------------
326      INTEGER  ::   ji, jk   ! dummy loop indices
327      REAL(wp) ::   ztmelts, zbbb, zccc  ! local scalar
328      !!-------------------------------------------------------------------
329      ! Recover ice temperature
330      DO jk = 1, nlay_i
331         DO ji = 1, npti
332            ztmelts       = -rTmlt * sz_i_1d(ji,jk)
333            ! Conversion q(S,T) -> T (second order equation)
334            zbbb          = ( rcp - rcpi ) * ztmelts + e_i_1d(ji,jk) * r1_rhoi - rLfus
335            zccc          = SQRT( MAX( zbbb * zbbb - 4._wp * rcpi * rLfus * ztmelts, 0._wp ) )
336            t_i_1d(ji,jk) = rt0 - ( zbbb + zccc ) * 0.5_wp * r1_rcpi
337           
338            ! mask temperature
339            rswitch       = 1._wp - MAX( 0._wp , SIGN( 1._wp , - h_i_1d(ji) ) ) 
340            t_i_1d(ji,jk) = rswitch * t_i_1d(ji,jk) + ( 1._wp - rswitch ) * rt0
341         END DO
342      END DO 
343      !
344   END SUBROUTINE ice_thd_temp
345
346
347   SUBROUTINE ice_thd_mono
348      !!-----------------------------------------------------------------------
349      !!                   ***  ROUTINE ice_thd_mono ***
350      !!                 
351      !! ** Purpose :   Lateral melting in case virtual_itd
352      !!                          ( dA = A/2h dh )
353      !!-----------------------------------------------------------------------
354      INTEGER  ::   ji                 ! dummy loop indices
355      REAL(wp) ::   zhi_bef            ! ice thickness before thermo
356      REAL(wp) ::   zdh_mel, zda_mel   ! net melting
357      REAL(wp) ::   zvi, zvs           ! ice/snow volumes
358      !!-----------------------------------------------------------------------
359      !
360      DO ji = 1, npti
361         zdh_mel = MIN( 0._wp, dh_i_itm(ji) + dh_i_sum(ji) + dh_i_bom(ji) + dh_snowice(ji) + dh_i_sub(ji) )
362         IF( zdh_mel < 0._wp .AND. a_i_1d(ji) > 0._wp )  THEN
363            zvi          = a_i_1d(ji) * h_i_1d(ji)
364            zvs          = a_i_1d(ji) * h_s_1d(ji)
365            ! lateral melting = concentration change
366            zhi_bef     = h_i_1d(ji) - zdh_mel
367            rswitch     = MAX( 0._wp , SIGN( 1._wp , zhi_bef - epsi20 ) )
368            zda_mel     = rswitch * a_i_1d(ji) * zdh_mel / ( 2._wp * MAX( zhi_bef, epsi20 ) )
369            a_i_1d(ji)  = MAX( epsi20, a_i_1d(ji) + zda_mel ) 
370            ! adjust thickness
371            h_i_1d(ji) = zvi / a_i_1d(ji)           
372            h_s_1d(ji) = zvs / a_i_1d(ji)           
373            ! retrieve total concentration
374            at_i_1d(ji) = a_i_1d(ji)
375         END IF
376      END DO
377      !
378   END SUBROUTINE ice_thd_mono
379
380
381   SUBROUTINE ice_thd_1d2d( kl, kn )
382      !!-----------------------------------------------------------------------
383      !!                   ***  ROUTINE ice_thd_1d2d ***
384      !!                 
385      !! ** Purpose :   move arrays from 1d to 2d and the reverse
386      !!-----------------------------------------------------------------------
387      INTEGER, INTENT(in) ::   kl   ! index of the ice category
388      INTEGER, INTENT(in) ::   kn   ! 1= from 2D to 1D   ;   2= from 1D to 2D
389      !
390      INTEGER ::   jk   ! dummy loop indices
391      !!-----------------------------------------------------------------------
392      !
393      SELECT CASE( kn )
394      !                    !---------------------!
395      CASE( 1 )            !==  from 2D to 1D  ==!
396         !                 !---------------------!
397         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), at_i_1d(1:npti), at_i             )
398         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), a_i_1d (1:npti), a_i (:,:,kl)     )
399         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), h_i_1d (1:npti), h_i (:,:,kl)     )
400         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), h_s_1d (1:npti), h_s (:,:,kl)     )
401         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), t_su_1d(1:npti), t_su(:,:,kl)     )
402         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), s_i_1d (1:npti), s_i (:,:,kl)     )
403         DO jk = 1, nlay_s
404            CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), t_s_1d(1:npti,jk), t_s(:,:,jk,kl)    )
405            CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), e_s_1d(1:npti,jk), e_s(:,:,jk,kl)    )
406         END DO
407         DO jk = 1, nlay_i
408            CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), t_i_1d (1:npti,jk), t_i (:,:,jk,kl)  )
409            CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), e_i_1d (1:npti,jk), e_i (:,:,jk,kl)  )
410            CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), sz_i_1d(1:npti,jk), sz_i(:,:,jk,kl)  )
411         END DO
412         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), a_ip_1d     (1:npti), a_ip     (:,:,kl) )
413         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), h_ip_1d     (1:npti), h_ip     (:,:,kl) )
414         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), a_ip_frac_1d(1:npti), a_ip_frac(:,:,kl) )
415         !
416         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), qprec_ice_1d  (1:npti), qprec_ice            )
417         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), qsr_ice_1d    (1:npti), qsr_ice (:,:,kl)     )
418         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), qns_ice_1d    (1:npti), qns_ice (:,:,kl)     )
419         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), evap_ice_1d   (1:npti), evap_ice(:,:,kl)     )
420         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), dqns_ice_1d   (1:npti), dqns_ice(:,:,kl)     )
421         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), t_bo_1d       (1:npti), t_bo                 )
422         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), sprecip_1d    (1:npti), sprecip              ) 
423         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), qsb_ice_bot_1d(1:npti), qsb_ice_bot          )
424         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), fhld_1d       (1:npti), fhld                 )
425         
426         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), qml_ice_1d    (1:npti), qml_ice    (:,:,kl) )
427         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), qcn_ice_1d    (1:npti), qcn_ice    (:,:,kl) )
428         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), qtr_ice_top_1d(1:npti), qtr_ice_top(:,:,kl) )
429         !
430         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), wfx_snw_sni_1d(1:npti), wfx_snw_sni   )
431         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), wfx_snw_sum_1d(1:npti), wfx_snw_sum   )
432         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), wfx_sub_1d    (1:npti), wfx_sub       )
433         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), wfx_snw_sub_1d(1:npti), wfx_snw_sub   )
434         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), wfx_ice_sub_1d(1:npti), wfx_ice_sub   )
435         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), wfx_err_sub_1d(1:npti), wfx_err_sub   )
436         !
437         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), wfx_bog_1d (1:npti), wfx_bog          )
438         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), wfx_bom_1d (1:npti), wfx_bom          )
439         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), wfx_sum_1d (1:npti), wfx_sum          )
440         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), wfx_sni_1d (1:npti), wfx_sni          )
441         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), wfx_res_1d (1:npti), wfx_res          )
442         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), wfx_spr_1d (1:npti), wfx_spr          )
443         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), wfx_lam_1d (1:npti), wfx_lam          )
444         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), wfx_pnd_1d (1:npti), wfx_pnd          )
445         !
446         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), sfx_bog_1d (1:npti), sfx_bog          )
447         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), sfx_bom_1d (1:npti), sfx_bom          )
448         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), sfx_sum_1d (1:npti), sfx_sum          )
449         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), sfx_sni_1d (1:npti), sfx_sni          )
450         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), sfx_bri_1d (1:npti), sfx_bri          )
451         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), sfx_res_1d (1:npti), sfx_res          )
452         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), sfx_sub_1d (1:npti), sfx_sub          )
453         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), sfx_lam_1d (1:npti), sfx_lam          )
454         !
455         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), hfx_thd_1d    (1:npti), hfx_thd       )
456         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), hfx_spr_1d    (1:npti), hfx_spr       )
457         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), hfx_sum_1d    (1:npti), hfx_sum       )
458         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), hfx_bom_1d    (1:npti), hfx_bom       )
459         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), hfx_bog_1d    (1:npti), hfx_bog       )
460         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), hfx_dif_1d    (1:npti), hfx_dif       )
461         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), hfx_opw_1d    (1:npti), hfx_opw       )
462         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), hfx_snw_1d    (1:npti), hfx_snw       )
463         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), hfx_sub_1d    (1:npti), hfx_sub       )
464         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), hfx_res_1d    (1:npti), hfx_res       )
465         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), hfx_err_dif_1d(1:npti), hfx_err_dif   )
466         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), hfx_err_rem_1d(1:npti), hfx_err_rem   )
467         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), qt_oce_ai_1d  (1:npti), qt_oce_ai     )
468         !
469         ! ocean surface fields
470         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), sst_1d(1:npti), sst_m )
471         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), sss_1d(1:npti), sss_m )
472         !
473         ! to update ice age
474         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), o_i_1d (1:npti), o_i (:,:,kl) )
475         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), oa_i_1d(1:npti), oa_i(:,:,kl) )
476         !
477         ! --- Change units of e_i, e_s from J/m2 to J/m3 --- !
478         DO jk = 1, nlay_i
479            WHERE( h_i_1d(1:npti)>0._wp ) e_i_1d(1:npti,jk) = e_i_1d(1:npti,jk) / (h_i_1d(1:npti) * a_i_1d(1:npti)) * nlay_i
480         END DO
481         DO jk = 1, nlay_s
482            WHERE( h_s_1d(1:npti)>0._wp ) e_s_1d(1:npti,jk) = e_s_1d(1:npti,jk) / (h_s_1d(1:npti) * a_i_1d(1:npti)) * nlay_s
483         END DO
484         !
485         !                 !---------------------!
486      CASE( 2 )            !==  from 1D to 2D  ==!
487         !                 !---------------------!
488         ! --- Change units of e_i, e_s from J/m3 to J/m2 --- !
489         DO jk = 1, nlay_i
490            e_i_1d(1:npti,jk) = e_i_1d(1:npti,jk) * h_i_1d(1:npti) * a_i_1d(1:npti) * r1_nlay_i
491         END DO
492         DO jk = 1, nlay_s
493            e_s_1d(1:npti,jk) = e_s_1d(1:npti,jk) * h_s_1d(1:npti) * a_i_1d(1:npti) * r1_nlay_s
494         END DO
495         !
496         ! Change thickness to volume (replaces routine ice_var_eqv2glo)
497         v_i_1d (1:npti) = h_i_1d (1:npti) * a_i_1d (1:npti)
498         v_s_1d (1:npti) = h_s_1d (1:npti) * a_i_1d (1:npti)
499         sv_i_1d(1:npti) = s_i_1d (1:npti) * v_i_1d (1:npti)
500         v_ip_1d(1:npti) = h_ip_1d(1:npti) * a_ip_1d(1:npti)
501         oa_i_1d(1:npti) = o_i_1d (1:npti) * a_i_1d (1:npti)
502         
503         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), at_i_1d(1:npti), at_i             )
504         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), a_i_1d (1:npti), a_i (:,:,kl)     )
505         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), h_i_1d (1:npti), h_i (:,:,kl)     )
506         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), h_s_1d (1:npti), h_s (:,:,kl)     )
507         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), t_su_1d(1:npti), t_su(:,:,kl)     )
508         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), s_i_1d (1:npti), s_i (:,:,kl)     )
509         DO jk = 1, nlay_s
510            CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), t_s_1d(1:npti,jk), t_s(:,:,jk,kl)    )
511            CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), e_s_1d(1:npti,jk), e_s(:,:,jk,kl)    )
512         END DO
513         DO jk = 1, nlay_i
514            CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), t_i_1d (1:npti,jk), t_i (:,:,jk,kl)  )
515            CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), e_i_1d (1:npti,jk), e_i (:,:,jk,kl)  )
516            CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), sz_i_1d(1:npti,jk), sz_i(:,:,jk,kl)  )
517         END DO
518         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), a_ip_1d     (1:npti), a_ip     (:,:,kl) )
519         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), h_ip_1d     (1:npti), h_ip     (:,:,kl) )
520         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), a_ip_frac_1d(1:npti), a_ip_frac(:,:,kl) )
521         !
522         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), wfx_snw_sni_1d(1:npti), wfx_snw_sni )
523         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), wfx_snw_sum_1d(1:npti), wfx_snw_sum )
524         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), wfx_sub_1d    (1:npti), wfx_sub     )
525         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), wfx_snw_sub_1d(1:npti), wfx_snw_sub )
526         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), wfx_ice_sub_1d(1:npti), wfx_ice_sub )
527         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), wfx_err_sub_1d(1:npti), wfx_err_sub )
528         !
529         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), wfx_bog_1d (1:npti), wfx_bog        )
530         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), wfx_bom_1d (1:npti), wfx_bom        )
531         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), wfx_sum_1d (1:npti), wfx_sum        )
532         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), wfx_sni_1d (1:npti), wfx_sni        )
533         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), wfx_res_1d (1:npti), wfx_res        )
534         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), wfx_spr_1d (1:npti), wfx_spr        )
535         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), wfx_lam_1d (1:npti), wfx_lam        )
536         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), wfx_pnd_1d (1:npti), wfx_pnd        )
537         !
538         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), sfx_bog_1d (1:npti), sfx_bog        )
539         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), sfx_bom_1d (1:npti), sfx_bom        )
540         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), sfx_sum_1d (1:npti), sfx_sum        )
541         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), sfx_sni_1d (1:npti), sfx_sni        )
542         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), sfx_bri_1d (1:npti), sfx_bri        )
543         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), sfx_res_1d (1:npti), sfx_res        )
544         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), sfx_sub_1d (1:npti), sfx_sub        )
545         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), sfx_lam_1d (1:npti), sfx_lam        )
546         !
547         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), hfx_thd_1d    (1:npti), hfx_thd     )
548         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), hfx_spr_1d    (1:npti), hfx_spr     )
549         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), hfx_sum_1d    (1:npti), hfx_sum     )
550         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), hfx_bom_1d    (1:npti), hfx_bom     )
551         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), hfx_bog_1d    (1:npti), hfx_bog     )
552         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), hfx_dif_1d    (1:npti), hfx_dif     )
553         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), hfx_opw_1d    (1:npti), hfx_opw     )
554         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), hfx_snw_1d    (1:npti), hfx_snw     )
555         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), hfx_sub_1d    (1:npti), hfx_sub     )
556         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), hfx_res_1d    (1:npti), hfx_res     )
557         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), hfx_err_dif_1d(1:npti), hfx_err_dif )
558         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), hfx_err_rem_1d(1:npti), hfx_err_rem )
559         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), qt_oce_ai_1d  (1:npti), qt_oce_ai   )
560         !
561         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), qns_ice_1d    (1:npti), qns_ice    (:,:,kl) )
562         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), qtr_ice_bot_1d(1:npti), qtr_ice_bot(:,:,kl) )
563         ! effective conductivity and 1st layer temperature (ln_cndflx=T)
564         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), cnd_ice_1d(1:npti), cnd_ice(:,:,kl) )
565         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), t1_ice_1d (1:npti), t1_ice (:,:,kl) )
566         ! SIMIP diagnostics         
567         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), t_si_1d       (1:npti), t_si       (:,:,kl) )
568         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), qcn_ice_bot_1d(1:npti), qcn_ice_bot(:,:,kl) )
569         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), qcn_ice_top_1d(1:npti), qcn_ice_top(:,:,kl) )
570         ! extensive variables
571         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), v_i_1d (1:npti), v_i (:,:,kl) )
572         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), v_s_1d (1:npti), v_s (:,:,kl) )
573         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), sv_i_1d(1:npti), sv_i(:,:,kl) )
574         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), v_ip_1d(1:npti), v_ip(:,:,kl) )
575         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), oa_i_1d(1:npti), oa_i(:,:,kl) )
576         !
577      END SELECT
578      !
579   END SUBROUTINE ice_thd_1d2d
580
581
582   SUBROUTINE ice_thd_init
583      !!-------------------------------------------------------------------
584      !!                   ***  ROUTINE ice_thd_init ***
585      !!                 
586      !! ** Purpose :   Physical constants and parameters associated with
587      !!                ice thermodynamics
588      !!
589      !! ** Method  :   Read the namthd namelist and check the parameters
590      !!                called at the first timestep (nit000)
591      !!
592      !! ** input   :   Namelist namthd
593      !!-------------------------------------------------------------------
594      INTEGER  ::   ios   ! Local integer output status for namelist read
595      !!
596      NAMELIST/namthd/ ln_icedH, ln_icedA, ln_icedO, ln_icedS
597      !!-------------------------------------------------------------------
598      !
599      REWIND( numnam_ice_ref )              ! Namelist namthd in reference namelist : Ice thermodynamics
600      READ  ( numnam_ice_ref, namthd, IOSTAT = ios, ERR = 901)
601901   IF( ios /= 0 )   CALL ctl_nam ( ios , 'namthd in reference namelist', lwp )
602      REWIND( numnam_ice_cfg )              ! Namelist namthd in configuration namelist : Ice thermodynamics
603      READ  ( numnam_ice_cfg, namthd, IOSTAT = ios, ERR = 902 )
604902   IF( ios >  0 )   CALL ctl_nam ( ios , 'namthd in configuration namelist', lwp )
605      IF(lwm) WRITE( numoni, namthd )
606      !
607      IF(lwp) THEN                          ! control print
608         WRITE(numout,*)
609         WRITE(numout,*) 'ice_thd_init: Ice Thermodynamics'
610         WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~~'
611         WRITE(numout,*) '   Namelist namthd:'
612         WRITE(numout,*) '      activate ice thick change from top/bot (T) or not (F)   ln_icedH  = ', ln_icedH
613         WRITE(numout,*) '      activate lateral melting (T) or not (F)                 ln_icedA  = ', ln_icedA
614         WRITE(numout,*) '      activate ice growth in open-water (T) or not (F)        ln_icedO  = ', ln_icedO
615         WRITE(numout,*) '      activate gravity drainage and flushing (T) or not (F)   ln_icedS  = ', ln_icedS
616     ENDIF
617      !
618                       CALL ice_thd_zdf_init   ! set ice heat diffusion parameters
619      IF( ln_icedA )   CALL ice_thd_da_init    ! set ice lateral melting parameters
620      IF( ln_icedO )   CALL ice_thd_do_init    ! set ice growth in open water parameters
621                       CALL ice_thd_sal_init   ! set ice salinity parameters
622                       CALL ice_thd_pnd_init   ! set melt ponds parameters
623      !
624   END SUBROUTINE ice_thd_init
625
626#else
627   !!----------------------------------------------------------------------
628   !!   Default option         Dummy module          NO  SI3 sea-ice model
629   !!----------------------------------------------------------------------
630#endif
631
632   !!======================================================================
633END MODULE icethd
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.