source: NEMO/trunk/src/ICE/icedyn_rdgrft.F90 @ 13226

Last change on this file since 13226 was 13226, checked in by orioltp, 3 months ago

Merging dev_r12512_HPC-04_mcastril_Mixed_Precision_implementation into the trunk

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 51.7 KB
Line 
1MODULE icedyn_rdgrft
2   !!======================================================================
3   !!                       ***  MODULE icedyn_rdgrft ***
4   !!    sea-ice : Mechanical impact on ice thickness distribution     
5   !!======================================================================
6   !! History :       !  2006-02  (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   !!   ice_dyn_rdgrft       : ridging/rafting of sea ice
14   !!   ice_dyn_rdgrft_init  : initialization of ridging/rafting of sea ice
15   !!   ice_strength         : ice strength calculation
16   !!----------------------------------------------------------------------
17   USE dom_oce        ! ocean domain
18   USE phycst         ! physical constants (ocean directory)
19   USE sbc_oce , ONLY : sss_m, sst_m   ! surface boundary condition: ocean fields
20   USE ice1D          ! sea-ice: thermodynamics
21   USE ice            ! sea-ice: variables
22   USE icetab         ! sea-ice: 1D <==> 2D transformation
23   USE icevar         ! sea-ice: operations
24   USE icectl         ! sea-ice: control prints
25   !
26   USE in_out_manager ! I/O manager
27   USE iom            ! I/O manager library
28   USE lib_mpp        ! MPP library
29   USE lib_fortran    ! fortran utilities (glob_sum + no signed zero)
30   USE lbclnk         ! lateral boundary conditions (or mpp links)
31   USE timing         ! Timing
32
33   IMPLICIT NONE
34   PRIVATE
35
36   PUBLIC   ice_dyn_rdgrft        ! called by icestp
37   PUBLIC   ice_dyn_rdgrft_init   ! called by icedyn
38   PUBLIC   ice_strength          ! called by icedyn_rhg_evp
39
40   ! Variables shared among ridging subroutines
41   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:)     ::   closing_net     ! net rate at which area is removed    (1/s)
42      !                                                               ! (ridging ice area - area of new ridges) / dt
43   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:)     ::   opning          ! rate of opening due to divergence/shear
44   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:)     ::   closing_gross   ! rate at which area removed, not counting area of new ridges
45   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   apartf          ! participation function; fraction of ridging/closing associated w/ category n
46   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   hrmin           ! minimum ridge thickness
47   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   hrmax           ! maximum ridge thickness
48   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   hraft           ! thickness of rafted ice
49   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   hi_hrdg         ! thickness of ridging ice / mean ridge thickness
50   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   aridge          ! participating ice ridging
51   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   araft           ! participating ice rafting
52   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   ze_i_2d
53   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   ze_s_2d
54   !
55   REAL(wp), PARAMETER ::   hrdg_hi_min = 1.1_wp    ! min ridge thickness multiplier: min(hrdg/hi)
56   REAL(wp), PARAMETER ::   hi_hrft     = 0.5_wp    ! rafting multipliyer: (hi/hraft)
57   !
58   ! ** namelist (namdyn_rdgrft) **
59   LOGICAL  ::   ln_str_H79       ! ice strength parameterization (Hibler79)
60   REAL(wp) ::   rn_pstar         ! determines ice strength, Hibler JPO79
61   REAL(wp) ::   rn_csrdg         ! fraction of shearing energy contributing to ridging           
62   LOGICAL  ::   ln_partf_lin     ! participation function linear (Thorndike et al. (1975))
63   REAL(wp) ::   rn_gstar         !    fractional area of young ice contributing to ridging
64   LOGICAL  ::   ln_partf_exp     ! participation function exponential (Lipscomb et al. (2007))
65   REAL(wp) ::   rn_astar         !    equivalent of G* for an exponential participation function
66   LOGICAL  ::   ln_ridging       ! ridging of ice or not                       
67   REAL(wp) ::   rn_hstar         !    thickness that determines the maximal thickness of ridged ice
68   REAL(wp) ::   rn_porordg       !    initial porosity of ridges (0.3 regular value)
69   REAL(wp) ::   rn_fsnwrdg       !    fractional snow loss to the ocean during ridging
70   REAL(wp) ::   rn_fpndrdg       !    fractional pond loss to the ocean during ridging
71   LOGICAL  ::   ln_rafting       ! rafting of ice or not                       
72   REAL(wp) ::   rn_hraft         !    threshold thickness (m) for rafting / ridging
73   REAL(wp) ::   rn_craft         !    coefficient for smoothness of the hyperbolic tangent in rafting
74   REAL(wp) ::   rn_fsnwrft       !    fractional snow loss to the ocean during rafting
75   REAL(wp) ::   rn_fpndrft       !    fractional pond loss to the ocean during rafting
76   !
77   !! * Substitutions
78#  include "do_loop_substitute.h90"
79   !!----------------------------------------------------------------------
80   !! NEMO/ICE 4.0 , NEMO Consortium (2018)
81   !! $Id$
82   !! Software governed by the CeCILL licence     (./LICENSE)
83   !!----------------------------------------------------------------------
84CONTAINS
85
86   INTEGER FUNCTION ice_dyn_rdgrft_alloc()
87      !!-------------------------------------------------------------------
88      !!                ***  ROUTINE ice_dyn_rdgrft_alloc ***
89      !!-------------------------------------------------------------------
90      ALLOCATE( closing_net(jpij)  , opning(jpij)      , closing_gross(jpij) ,               &
91         &      apartf(jpij,0:jpl) , hrmin  (jpij,jpl) , hraft(jpij,jpl) , aridge(jpij,jpl), &
92         &      hrmax (jpij,jpl)   , hi_hrdg(jpij,jpl) , araft(jpij,jpl) ,                   &
93         &      ze_i_2d(jpij,nlay_i,jpl), ze_s_2d(jpij,nlay_s,jpl), STAT=ice_dyn_rdgrft_alloc )
94
95      CALL mpp_sum ( 'icedyn_rdgrft', ice_dyn_rdgrft_alloc )
96      IF( ice_dyn_rdgrft_alloc /= 0 )   CALL ctl_stop( 'STOP',  'ice_dyn_rdgrft_alloc: failed to allocate arrays'  )
97      !
98   END FUNCTION ice_dyn_rdgrft_alloc
99
100
101   SUBROUTINE ice_dyn_rdgrft( kt )
102      !!-------------------------------------------------------------------
103      !!                ***  ROUTINE ice_dyn_rdgrft ***
104      !!
105      !! ** Purpose :   computes the mechanical redistribution of ice thickness
106      !!
107      !! ** Method  :   Steps :
108      !!       0) Identify grid cells with ice
109      !!       1) Calculate closing rate, divergence and opening
110      !!       2) Identify grid cells with ridging
111      !!       3) Start ridging iterations
112      !!          - prep = ridged and rafted ice + closing_gross
113      !!          - shift = move ice from one category to another
114      !!
115      !! ** Details
116      !!    step1: The net rate of closing is due to convergence and shear, based on Flato and Hibler (1995).
117      !!           The energy dissipation rate is equal to the net closing rate times the ice strength.
118      !!
119      !!    step3: The gross closing rate is equal to the first two terms (open
120      !!           water closing and thin ice ridging) without the third term
121      !!           (thick, newly ridged ice).
122      !!
123      !! References :   Flato, G. M., and W. D. Hibler III, 1995, JGR, 100, 18,611-18,626.
124      !!                Hibler, W. D. III, 1980, MWR, 108, 1943-1973, 1980.
125      !!                Rothrock, D. A., 1975: JGR, 80, 4514-4519.
126      !!                Thorndike et al., 1975, JGR, 80, 4501-4513.
127      !!                Bitz et al., JGR, 2001
128      !!                Amundrud and Melling, JGR 2005
129      !!                Babko et al., JGR 2002
130      !!
131      !!     This routine is based on CICE code and authors William H. Lipscomb,
132      !!     and Elizabeth C. Hunke, LANL are gratefully acknowledged
133      !!-------------------------------------------------------------------
134      INTEGER, INTENT(in) ::   kt     ! number of iteration
135      !!
136      INTEGER  ::   ji, jj, jk, jl             ! dummy loop index
137      INTEGER  ::   iter, iterate_ridging      ! local integer
138      INTEGER  ::   ipti                       ! local integer
139      REAL(wp) ::   zfac                       ! local scalar
140      INTEGER , DIMENSION(jpij) ::   iptidx        ! compute ridge/raft or not
141      REAL(wp), DIMENSION(jpij) ::   zdivu, zdelt  ! 1D divu_i & delta_i
142      !
143      INTEGER, PARAMETER ::   jp_itermax = 20   
144      !!-------------------------------------------------------------------
145      ! controls
146      IF( ln_timing    )   CALL timing_start('icedyn_rdgrft')                                                             ! timing
147      IF( ln_icediachk )   CALL ice_cons_hsm(0, 'icedyn_rdgrft', rdiag_v, rdiag_s, rdiag_t, rdiag_fv, rdiag_fs, rdiag_ft) ! conservation
148      IF( ln_icediachk )   CALL ice_cons2D  (0, 'icedyn_rdgrft',  diag_v,  diag_s,  diag_t,  diag_fv,  diag_fs,  diag_ft) ! conservation
149
150      IF( kt == nit000 ) THEN
151         IF(lwp) WRITE(numout,*)
152         IF(lwp) WRITE(numout,*)'ice_dyn_rdgrft: ice ridging and rafting'
153         IF(lwp) WRITE(numout,*)'~~~~~~~~~~~~~~'
154      ENDIF     
155
156      !--------------------------------
157      ! 0) Identify grid cells with ice
158      !--------------------------------
159      at_i(:,:) = SUM( a_i, dim=3 )
160      !
161      npti = 0   ;   nptidx(:) = 0
162      ipti = 0   ;   iptidx(:) = 0
163      DO_2D_11_11
164         IF ( at_i(ji,jj) > epsi10 ) THEN
165            npti           = npti + 1
166            nptidx( npti ) = (jj - 1) * jpi + ji
167         ENDIF
168      END_2D
169     
170      !--------------------------------------------------------
171      ! 1) Dynamical inputs (closing rate, divergence, opening)
172      !--------------------------------------------------------
173      IF( npti > 0 ) THEN
174       
175         ! just needed here
176         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), zdelt   (1:npti)      , delta_i )
177         ! needed here and in the iteration loop
178         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), zdivu   (1:npti)      , divu_i) ! zdivu is used as a work array here (no change in divu_i)
179         CALL tab_3d_2d( npti, nptidx(1:npti), a_i_2d  (1:npti,1:jpl), a_i   )
180         CALL tab_3d_2d( npti, nptidx(1:npti), v_i_2d  (1:npti,1:jpl), v_i   )
181         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), ato_i_1d(1:npti)      , ato_i )
182
183         DO ji = 1, npti
184            ! closing_net = rate at which open water area is removed + ice area removed by ridging
185            !                                                        - ice area added in new ridges
186            closing_net(ji) = rn_csrdg * 0.5_wp * ( zdelt(ji) - ABS( zdivu(ji) ) ) - MIN( zdivu(ji), 0._wp )
187            !
188            IF( zdivu(ji) < 0._wp )   closing_net(ji) = MAX( closing_net(ji), -zdivu(ji) )   ! make sure the closing rate is large enough
189            !                                                                                ! to give asum = 1.0 after ridging
190            ! Opening rate (non-negative) that will give asum = 1.0 after ridging.
191            opning(ji) = closing_net(ji) + zdivu(ji)
192         END DO
193         !
194         !------------------------------------
195         ! 2) Identify grid cells with ridging
196         !------------------------------------
197         CALL rdgrft_prep( a_i_2d, v_i_2d, ato_i_1d, closing_net )
198
199         DO ji = 1, npti
200            IF( SUM( apartf(ji,1:jpl) ) > 0._wp .AND. closing_gross(ji) > 0._wp ) THEN
201               ipti = ipti + 1
202               iptidx     (ipti)   = nptidx     (ji)
203               ! adjust to new indices
204               a_i_2d     (ipti,:) = a_i_2d     (ji,:)
205               v_i_2d     (ipti,:) = v_i_2d     (ji,:)
206               ato_i_1d   (ipti)   = ato_i_1d   (ji)
207               closing_net(ipti)   = closing_net(ji)
208               zdivu      (ipti)   = zdivu      (ji)
209               opning     (ipti)   = opning     (ji)
210            ENDIF
211         END DO
212
213      ENDIF
214
215      ! grid cells with ridging
216      nptidx(:) = iptidx(:)
217      npti      = ipti
218
219      !-----------------
220      ! 3) Start ridging
221      !-----------------
222      IF( npti > 0 ) THEN
223         
224         CALL ice_dyn_1d2d( 1 )            ! --- Move to 1D arrays --- !
225
226         iter            = 1
227         iterate_ridging = 1     
228         !                                                        !----------------------!
229         DO WHILE( iterate_ridging > 0 .AND. iter < jp_itermax )  !  ridging iterations  !
230            !                                                     !----------------------!
231            ! Calculate participation function (apartf)
232            !       and transfer      function
233            !       and closing_gross (+correction on opening)
234            CALL rdgrft_prep( a_i_2d, v_i_2d, ato_i_1d, closing_net )
235
236            ! Redistribute area, volume, and energy between categories
237            CALL rdgrft_shift
238
239            ! Do we keep on iterating?
240            !-------------------------
241            ! Check whether a_i + ato_i = 0
242            ! If not, because the closing and opening rates were reduced above, ridge again with new rates
243            iterate_ridging = 0
244            DO ji = 1, npti
245               zfac = 1._wp - ( ato_i_1d(ji) + SUM( a_i_2d(ji,:) ) )
246               IF( ABS( zfac ) < epsi10 ) THEN
247                  closing_net(ji) = 0._wp
248                  opning     (ji) = 0._wp
249                  ato_i_1d   (ji) = MAX( 0._wp, 1._wp - SUM( a_i_2d(ji,:) ) )
250               ELSE
251                  iterate_ridging  = 1
252                  zdivu      (ji) = zfac * r1_Dt_ice
253                  closing_net(ji) = MAX( 0._wp, -zdivu(ji) )
254                  opning     (ji) = MAX( 0._wp,  zdivu(ji) )
255               ENDIF
256            END DO
257            !
258            iter = iter + 1
259            IF( iter  >  jp_itermax )    CALL ctl_stop( 'STOP',  'icedyn_rdgrft: non-converging ridging scheme'  )
260            !
261         END DO
262
263         CALL ice_dyn_1d2d( 2 )            ! --- Move to 2D arrays --- !
264
265      ENDIF
266   
267      CALL ice_var_agg( 1 ) 
268
269      ! controls
270      IF( sn_cfctl%l_prtctl )   CALL ice_prt3D   ('icedyn_rdgrft')                                                        ! prints
271      IF( ln_icectl    )   CALL ice_prt     (kt, iiceprt, jiceprt,-1, ' - ice dyn rdgrft - ')                             ! prints
272      IF( ln_icediachk )   CALL ice_cons_hsm(1, 'icedyn_rdgrft', rdiag_v, rdiag_s, rdiag_t, rdiag_fv, rdiag_fs, rdiag_ft) ! conservation
273      IF( ln_icediachk )   CALL ice_cons2D  (1, 'icedyn_rdgrft',  diag_v,  diag_s,  diag_t,  diag_fv,  diag_fs,  diag_ft) ! conservation
274      IF( ln_timing    )   CALL timing_stop ('icedyn_rdgrft')                                                             ! timing
275      !
276   END SUBROUTINE ice_dyn_rdgrft
277
278
279   SUBROUTINE rdgrft_prep( pa_i, pv_i, pato_i, pclosing_net )
280      !!-------------------------------------------------------------------
281      !!                ***  ROUTINE rdgrft_prep ***
282      !!
283      !! ** Purpose :   preparation for ridging calculations
284      !!
285      !! ** Method  :   Compute the thickness distribution of the ice and open water
286      !!                participating in ridging and of the resulting ridges.
287      !!-------------------------------------------------------------------
288      REAL(wp), DIMENSION(:)  , INTENT(in) ::   pato_i, pclosing_net 
289      REAL(wp), DIMENSION(:,:), INTENT(in) ::   pa_i, pv_i 
290      !!
291      INTEGER  ::   ji, jl                     ! dummy loop indices
292      REAL(wp) ::   z1_gstar, z1_astar, zhmean, zfac   ! local scalar
293      REAL(wp), DIMENSION(jpij)        ::   zasum, z1_asum, zaksum   ! sum of a_i+ato_i and reverse
294      REAL(wp), DIMENSION(jpij,jpl)    ::   zhi                      ! ice thickness
295      REAL(wp), DIMENSION(jpij,-1:jpl) ::   zGsum                    ! zGsum(n) = sum of areas in categories 0 to n
296      !--------------------------------------------------------------------
297
298      z1_gstar = 1._wp / rn_gstar
299      z1_astar = 1._wp / rn_astar
300
301      !                       ! Ice thickness needed for rafting
302      ! In single precision there were floating point invalids due a sqrt of zhi which happens to have negative values
303      ! To solve that an extra check about the value of pv_i was added.
304      ! Although adding this condition is safe, the double definition (one for single other for double) has been kept to preserve the results of the sette test.
305#if defined key_single
306
307      WHERE( pa_i(1:npti,:) > epsi10 .and. pv_i(1:npti,:) > epsi10 )   ;   zhi(1:npti,:) = pv_i(1:npti,:) / pa_i(1:npti,:)
308#else
309      WHERE( pa_i(1:npti,:) > epsi10 )   ;   zhi(1:npti,:) = pv_i(1:npti,:) / pa_i(1:npti,:)
310#endif
311      ELSEWHERE                          ;   zhi(1:npti,:) = 0._wp
312      END WHERE
313
314      ! 1) Participation function (apartf): a(h) = b(h).g(h)
315      !-----------------------------------------------------------------
316      ! Compute the participation function = total area lost due to ridging/closing
317      ! This is analogous to
318      !   a(h) = b(h)g(h) as defined in Thorndike et al. (1975).
319      !   assuming b(h) = (2/Gstar) * (1 - G(h)/Gstar).
320      !
321      ! apartf = integrating b(h)g(h) between the category boundaries
322      ! apartf is always >= 0 and SUM(apartf(0:jpl))=1
323      !-----------------------------------------------------------------
324      !
325      ! Compute total area of ice plus open water.
326      ! This is in general not equal to one because of divergence during transport
327      zasum(1:npti) = pato_i(1:npti) + SUM( pa_i(1:npti,:), dim=2 )
328      !
329      WHERE( zasum(1:npti) > epsi10 )   ;   z1_asum(1:npti) = 1._wp / zasum(1:npti)
330      ELSEWHERE                         ;   z1_asum(1:npti) = 0._wp
331      END WHERE
332      !
333      ! Compute cumulative thickness distribution function
334      ! Compute the cumulative thickness distribution function zGsum,
335      ! where zGsum(n) is the fractional area in categories 0 to n.
336      ! initial value (in h = 0) = open water area
337      zGsum(1:npti,-1) = 0._wp
338      zGsum(1:npti,0 ) = pato_i(1:npti) * z1_asum(1:npti)
339      DO jl = 1, jpl
340         zGsum(1:npti,jl) = ( pato_i(1:npti) + SUM( pa_i(1:npti,1:jl), dim=2 ) ) * z1_asum(1:npti)  ! sum(1:jl) is ok (and not jpl)
341      END DO
342      !
343      IF( ln_partf_lin ) THEN          !--- Linear formulation (Thorndike et al., 1975)
344         DO jl = 0, jpl   
345            DO ji = 1, npti
346               IF    ( zGsum(ji,jl)   < rn_gstar ) THEN
347                  apartf(ji,jl) = z1_gstar * ( zGsum(ji,jl) - zGsum(ji,jl-1) ) * &
348                     &                       ( 2._wp - ( zGsum(ji,jl-1) + zGsum(ji,jl) ) * z1_gstar )
349               ELSEIF( zGsum(ji,jl-1) < rn_gstar ) THEN
350                  apartf(ji,jl) = z1_gstar * ( rn_gstar     - zGsum(ji,jl-1) ) *  &
351                     &                       ( 2._wp - ( zGsum(ji,jl-1) + rn_gstar        ) * z1_gstar )
352               ELSE
353                  apartf(ji,jl) = 0._wp
354               ENDIF
355            END DO
356         END DO
357         !
358      ELSEIF( ln_partf_exp ) THEN      !--- Exponential, more stable formulation (Lipscomb et al, 2007)
359         !                       
360         zfac = 1._wp / ( 1._wp - EXP(-z1_astar) )
361         DO jl = -1, jpl
362            DO ji = 1, npti
363               zGsum(ji,jl) = EXP( -zGsum(ji,jl) * z1_astar ) * zfac
364            END DO
365         END DO
366         DO jl = 0, jpl
367            DO ji = 1, npti
368               apartf(ji,jl) = zGsum(ji,jl-1) - zGsum(ji,jl)
369            END DO
370         END DO
371         !
372      ENDIF
373
374      !                                !--- Ridging and rafting participation concentrations
375      IF( ln_rafting .AND. ln_ridging ) THEN             !- ridging & rafting
376         DO jl = 1, jpl
377            DO ji = 1, npti
378               aridge(ji,jl) = ( 1._wp + TANH ( rn_craft * ( zhi(ji,jl) - rn_hraft ) ) ) * 0.5_wp * apartf(ji,jl)
379               araft (ji,jl) = apartf(ji,jl) - aridge(ji,jl)
380            END DO
381         END DO
382      ELSEIF( ln_ridging .AND. .NOT. ln_rafting ) THEN   !- ridging alone
383         DO jl = 1, jpl
384            DO ji = 1, npti
385               aridge(ji,jl) = apartf(ji,jl)
386               araft (ji,jl) = 0._wp
387            END DO
388         END DO
389      ELSEIF( ln_rafting .AND. .NOT. ln_ridging ) THEN   !- rafting alone   
390         DO jl = 1, jpl
391            DO ji = 1, npti
392               aridge(ji,jl) = 0._wp
393               araft (ji,jl) = apartf(ji,jl)
394            END DO
395         END DO
396      ELSE                                               !- no ridging & no rafting
397         DO jl = 1, jpl
398            DO ji = 1, npti
399               aridge(ji,jl) = 0._wp
400               araft (ji,jl) = 0._wp         
401            END DO
402         END DO
403      ENDIF
404
405      ! 2) Transfer function
406      !-----------------------------------------------------------------
407      ! Compute max and min ridged ice thickness for each ridging category.
408      ! Assume ridged ice is uniformly distributed between hrmin and hrmax.
409      !
410      ! This parameterization is a modified version of Hibler (1980).
411      ! The mean ridging thickness, zhmean, is proportional to hi^(0.5)
412      !  and for very thick ridging ice must be >= hrdg_hi_min*hi
413      !
414      ! The minimum ridging thickness, hrmin, is equal to 2*hi
415      !  (i.e., rafting) and for very thick ridging ice is
416      !  constrained by hrmin <= (zhmean + hi)/2.
417      !
418      ! The maximum ridging thickness, hrmax, is determined by zhmean and hrmin.
419      !
420      ! These modifications have the effect of reducing the ice strength
421      ! (relative to the Hibler formulation) when very thick ice is ridging.
422      !
423      ! zaksum = net area removed/ total area removed
424      ! where total area removed = area of ice that ridges
425      !         net area removed = total area removed - area of new ridges
426      !-----------------------------------------------------------------
427      zfac = 1._wp / hi_hrft
428      zaksum(1:npti) = apartf(1:npti,0)
429      !
430      DO jl = 1, jpl
431         DO ji = 1, npti
432            IF ( apartf(ji,jl) > 0._wp ) THEN
433               zhmean         = MAX( SQRT( rn_hstar * zhi(ji,jl) ), zhi(ji,jl) * hrdg_hi_min )
434               hrmin  (ji,jl) = MIN( 2._wp * zhi(ji,jl), 0.5_wp * ( zhmean + zhi(ji,jl) ) )
435               hrmax  (ji,jl) = 2._wp * zhmean - hrmin(ji,jl)
436               hraft  (ji,jl) = zhi(ji,jl) * zfac
437               hi_hrdg(ji,jl) = zhi(ji,jl) / MAX( zhmean, epsi20 )
438               !
439               ! Normalization factor : zaksum, ensures mass conservation
440               zaksum(ji) = zaksum(ji) + aridge(ji,jl) * ( 1._wp - hi_hrdg(ji,jl) )    &
441                  &                    + araft (ji,jl) * ( 1._wp - hi_hrft )
442            ELSE
443               hrmin  (ji,jl) = 0._wp 
444               hrmax  (ji,jl) = 0._wp 
445               hraft  (ji,jl) = 0._wp 
446               hi_hrdg(ji,jl) = 1._wp
447            ENDIF
448         END DO
449      END DO
450      !
451      ! 3) closing_gross
452      !-----------------
453      ! Based on the ITD of ridging and ridged ice, convert the net closing rate to a gross closing rate. 
454      ! NOTE: 0 < aksum <= 1
455      WHERE( zaksum(1:npti) > epsi10 )   ;   closing_gross(1:npti) = pclosing_net(1:npti) / zaksum(1:npti)
456      ELSEWHERE                          ;   closing_gross(1:npti) = 0._wp
457      END WHERE
458     
459      ! correction to closing rate if excessive ice removal
460      !----------------------------------------------------
461      ! Reduce the closing rate if more than 100% of any ice category would be removed
462      ! Reduce the opening rate in proportion
463      DO jl = 1, jpl
464         DO ji = 1, npti
465            zfac = apartf(ji,jl) * closing_gross(ji) * rDt_ice
466            IF( zfac > pa_i(ji,jl) .AND. apartf(ji,jl) /= 0._wp ) THEN
467               closing_gross(ji) = pa_i(ji,jl) / apartf(ji,jl) * r1_Dt_ice
468            ENDIF
469         END DO
470      END DO     
471
472      ! 4) correction to opening if excessive open water removal
473      !---------------------------------------------------------
474      ! Reduce the closing rate if more than 100% of the open water would be removed
475      ! Reduce the opening rate in proportion
476      DO ji = 1, npti 
477         zfac = pato_i(ji) + ( opning(ji) - apartf(ji,0) * closing_gross(ji) ) * rDt_ice
478         IF( zfac < 0._wp ) THEN           ! would lead to negative ato_i
479            opning(ji) = apartf(ji,0) * closing_gross(ji) - pato_i(ji) * r1_Dt_ice 
480         ELSEIF( zfac > zasum(ji) ) THEN   ! would lead to ato_i > asum
481            opning(ji) = apartf(ji,0) * closing_gross(ji) + ( zasum(ji) - pato_i(ji) ) * r1_Dt_ice 
482         ENDIF
483      END DO
484      !
485   END SUBROUTINE rdgrft_prep
486
487
488   SUBROUTINE rdgrft_shift
489      !!-------------------------------------------------------------------
490      !!                ***  ROUTINE rdgrft_shift ***
491      !!
492      !! ** Purpose :   shift ridging ice among thickness categories of ice thickness
493      !!
494      !! ** Method  :   Remove area, volume, and energy from each ridging category
495      !!                and add to thicker ice categories.
496      !!-------------------------------------------------------------------
497      !
498      INTEGER  ::   ji, jj, jl, jl1, jl2, jk   ! dummy loop indices
499      REAL(wp) ::   hL, hR, farea              ! left and right limits of integration and new area going to jl2
500      REAL(wp) ::   vsw                        ! vol of water trapped into ridges
501      REAL(wp) ::   afrdg, afrft               ! fraction of category area ridged/rafted
502      REAL(wp)                  ::   airdg1, oirdg1, aprdg1, virdg1, sirdg1
503      REAL(wp)                  ::   airft1, oirft1, aprft1
504      REAL(wp), DIMENSION(jpij) ::   airdg2, oirdg2, aprdg2, virdg2, sirdg2, vsrdg, vprdg  ! area etc of new ridges
505      REAL(wp), DIMENSION(jpij) ::   airft2, oirft2, aprft2, virft , sirft , vsrft, vprft  ! area etc of rafted ice
506      !
507      REAL(wp), DIMENSION(jpij) ::   ersw             ! enth of water trapped into ridges
508      REAL(wp), DIMENSION(jpij) ::   zswitch, fvol    ! new ridge volume going to jl2
509      REAL(wp), DIMENSION(jpij) ::   z1_ai            ! 1 / a
510      REAL(wp), DIMENSION(jpij) ::   zvti             ! sum(v_i)
511      !
512      REAL(wp), DIMENSION(jpij,nlay_s) ::   esrft     ! snow energy of rafting ice
513      REAL(wp), DIMENSION(jpij,nlay_i) ::   eirft     ! ice  energy of rafting ice
514      REAL(wp), DIMENSION(jpij,nlay_s) ::   esrdg     ! enth*volume of new ridges     
515      REAL(wp), DIMENSION(jpij,nlay_i) ::   eirdg     ! enth*volume of new ridges
516      !
517      INTEGER , DIMENSION(jpij) ::   itest_rdg, itest_rft   ! test for conservation
518      !!-------------------------------------------------------------------
519      !
520      zvti(1:npti) = SUM( v_i_2d(1:npti,:), dim=2 )   ! total ice volume
521      !
522      ! 1) Change in open water area due to closing and opening
523      !--------------------------------------------------------
524      DO ji = 1, npti
525         ato_i_1d(ji) = MAX( 0._wp, ato_i_1d(ji) + ( opning(ji) - apartf(ji,0) * closing_gross(ji) ) * rDt_ice )
526      END DO
527     
528      ! 2) compute categories in which ice is removed (jl1)
529      !----------------------------------------------------
530      DO jl1 = 1, jpl
531
532         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), s_i_1d(1:npti), s_i(:,:,jl1) )
533
534         DO ji = 1, npti
535
536            IF( apartf(ji,jl1) > 0._wp .AND. closing_gross(ji) > 0._wp ) THEN   ! only if ice is ridging
537
538               IF( a_i_2d(ji,jl1) > epsi10 ) THEN   ;   z1_ai(ji) = 1._wp / a_i_2d(ji,jl1)
539               ELSE                                 ;   z1_ai(ji) = 0._wp
540               ENDIF
541               
542               ! area of ridging / rafting ice (airdg1) and of new ridge (airdg2)
543               airdg1 = aridge(ji,jl1) * closing_gross(ji) * rDt_ice
544               airft1 = araft (ji,jl1) * closing_gross(ji) * rDt_ice
545
546               airdg2(ji) = airdg1 * hi_hrdg(ji,jl1)
547               airft2(ji) = airft1 * hi_hrft
548
549               ! ridging /rafting fractions
550               afrdg = airdg1 * z1_ai(ji)
551               afrft = airft1 * z1_ai(ji)
552
553               ! volume and enthalpy (J/m2, >0) of seawater trapped into ridges
554               IF    ( zvti(ji) <= 10. ) THEN ; vsw = v_i_2d(ji,jl1) * afrdg * rn_porordg                                           ! v <= 10m then porosity = rn_porordg
555               ELSEIF( zvti(ji) >= 20. ) THEN ; vsw = 0._wp                                                                         ! v >= 20m then porosity = 0
556               ELSE                           ; vsw = v_i_2d(ji,jl1) * afrdg * rn_porordg * MAX( 0._wp, 2._wp - 0.1_wp * zvti(ji) ) ! v > 10m and v < 20m then porosity = linear transition to 0
557               ENDIF
558               ersw(ji) = -rhoi * vsw * rcp * sst_1d(ji)   ! clem: if sst>0, then ersw <0 (is that possible?)
559
560               ! volume etc of ridging / rafting ice and new ridges (vi, vs, sm, oi, es, ei)
561               virdg1     = v_i_2d (ji,jl1)   * afrdg
562               virdg2(ji) = v_i_2d (ji,jl1)   * afrdg + vsw
563               vsrdg(ji)  = v_s_2d (ji,jl1)   * afrdg
564               sirdg1     = sv_i_2d(ji,jl1)   * afrdg
565               sirdg2(ji) = sv_i_2d(ji,jl1)   * afrdg + vsw * sss_1d(ji)
566               oirdg1     = oa_i_2d(ji,jl1)   * afrdg
567               oirdg2(ji) = oa_i_2d(ji,jl1)   * afrdg * hi_hrdg(ji,jl1) 
568
569               virft(ji)  = v_i_2d (ji,jl1)   * afrft
570               vsrft(ji)  = v_s_2d (ji,jl1)   * afrft
571               sirft(ji)  = sv_i_2d(ji,jl1)   * afrft 
572               oirft1     = oa_i_2d(ji,jl1)   * afrft 
573               oirft2(ji) = oa_i_2d(ji,jl1)   * afrft * hi_hrft 
574
575               IF ( ln_pnd_H12 ) THEN
576                  aprdg1     = a_ip_2d(ji,jl1) * afrdg
577                  aprdg2(ji) = a_ip_2d(ji,jl1) * afrdg * hi_hrdg(ji,jl1)
578                  vprdg (ji) = v_ip_2d(ji,jl1) * afrdg
579                  aprft1     = a_ip_2d(ji,jl1) * afrft
580                  aprft2(ji) = a_ip_2d(ji,jl1) * afrft * hi_hrft
581                  vprft (ji) = v_ip_2d(ji,jl1) * afrft
582               ENDIF
583
584               ! Ice-ocean exchanges associated with ice porosity
585               wfx_dyn_1d(ji) = wfx_dyn_1d(ji) - vsw * rhoi * r1_Dt_ice   ! increase in ice volume due to seawater frozen in voids
586               sfx_dyn_1d(ji) = sfx_dyn_1d(ji) - vsw * sss_1d(ji) * rhoi * r1_Dt_ice
587               hfx_dyn_1d(ji) = hfx_dyn_1d(ji) + ersw(ji) * r1_Dt_ice          ! > 0 [W.m-2]
588
589               ! Put the snow lost by ridging into the ocean
590               !  Note that esrdg > 0; the ocean must cool to melt snow. If the ocean temp = Tf already, new ice must grow.
591               wfx_snw_dyn_1d(ji) = wfx_snw_dyn_1d(ji) + ( rhos * vsrdg(ji) * ( 1._wp - rn_fsnwrdg )   &   ! fresh water source for ocean
592                  &                                      + rhos * vsrft(ji) * ( 1._wp - rn_fsnwrft ) ) * r1_Dt_ice
593
594               ! virtual salt flux to keep salinity constant
595               IF( nn_icesal /= 2 )  THEN
596                  sirdg2(ji)     = sirdg2(ji)     - vsw * ( sss_1d(ji) - s_i_1d(ji) )       ! ridge salinity = s_i
597                  sfx_bri_1d(ji) = sfx_bri_1d(ji) + sss_1d(ji) * vsw * rhoi * r1_Dt_ice  &  ! put back sss_m into the ocean
598                     &                            - s_i_1d(ji) * vsw * rhoi * r1_Dt_ice     ! and get  s_i  from the ocean
599               ENDIF
600
601               ! Remove area, volume of new ridge to each category jl1
602               !------------------------------------------------------
603               a_i_2d (ji,jl1) = a_i_2d (ji,jl1) - airdg1    - airft1
604               v_i_2d (ji,jl1) = v_i_2d (ji,jl1) - virdg1    - virft(ji)
605               v_s_2d (ji,jl1) = v_s_2d (ji,jl1) - vsrdg(ji) - vsrft(ji)
606               sv_i_2d(ji,jl1) = sv_i_2d(ji,jl1) - sirdg1    - sirft(ji)
607               oa_i_2d(ji,jl1) = oa_i_2d(ji,jl1) - oirdg1    - oirft1
608               IF ( ln_pnd_H12 ) THEN
609                  a_ip_2d(ji,jl1) = a_ip_2d(ji,jl1) - aprdg1    - aprft1
610                  v_ip_2d(ji,jl1) = v_ip_2d(ji,jl1) - vprdg(ji) - vprft(ji)
611               ENDIF
612            ENDIF
613
614         END DO ! ji
615
616         ! special loop for e_s because of layers jk
617         DO jk = 1, nlay_s
618            DO ji = 1, npti
619               IF( apartf(ji,jl1) > 0._wp .AND. closing_gross(ji) > 0._wp ) THEN
620                  ! Compute ridging /rafting fractions
621                  afrdg = aridge(ji,jl1) * closing_gross(ji) * rDt_ice * z1_ai(ji)
622                  afrft = araft (ji,jl1) * closing_gross(ji) * rDt_ice * z1_ai(ji)
623                  ! Compute ridging /rafting ice and new ridges for es
624                  esrdg(ji,jk) = ze_s_2d (ji,jk,jl1) * afrdg
625                  esrft(ji,jk) = ze_s_2d (ji,jk,jl1) * afrft
626                  ! Put the snow lost by ridging into the ocean
627                  hfx_dyn_1d(ji) = hfx_dyn_1d(ji) + ( - esrdg(ji,jk) * ( 1._wp - rn_fsnwrdg )   &                 ! heat sink for ocean (<0, W.m-2)
628                     &                                - esrft(ji,jk) * ( 1._wp - rn_fsnwrft ) ) * r1_Dt_ice
629                  !
630                  ! Remove energy of new ridge to each category jl1
631                  !-------------------------------------------------
632                  ze_s_2d(ji,jk,jl1) = ze_s_2d(ji,jk,jl1) * ( 1._wp - afrdg - afrft ) 
633               ENDIF
634            END DO
635         END DO
636                 
637         ! special loop for e_i because of layers jk
638         DO jk = 1, nlay_i
639            DO ji = 1, npti
640               IF( apartf(ji,jl1) > 0._wp .AND. closing_gross(ji) > 0._wp ) THEN
641                  ! Compute ridging /rafting fractions
642                  afrdg = aridge(ji,jl1) * closing_gross(ji) * rDt_ice * z1_ai(ji)
643                  afrft = araft (ji,jl1) * closing_gross(ji) * rDt_ice * z1_ai(ji)
644                  ! Compute ridging ice and new ridges for ei
645                  eirdg(ji,jk) = ze_i_2d (ji,jk,jl1) * afrdg + ersw(ji) * r1_nlay_i
646                  eirft(ji,jk) = ze_i_2d (ji,jk,jl1) * afrft
647                  !
648                  ! Remove energy of new ridge to each category jl1
649                  !-------------------------------------------------
650                  ze_i_2d(ji,jk,jl1) = ze_i_2d(ji,jk,jl1) * ( 1._wp - afrdg - afrft ) 
651               ENDIF
652            END DO
653         END DO
654         
655         ! 3) compute categories in which ice is added (jl2)
656         !--------------------------------------------------
657         itest_rdg(1:npti) = 0
658         itest_rft(1:npti) = 0
659         DO jl2  = 1, jpl 
660            !
661            DO ji = 1, npti
662
663               IF( apartf(ji,jl1) > 0._wp .AND. closing_gross(ji) > 0._wp ) THEN
664
665                  ! Compute the fraction of ridged ice area and volume going to thickness category jl2
666                  IF( hrmin(ji,jl1) <= hi_max(jl2) .AND. hrmax(ji,jl1) > hi_max(jl2-1) ) THEN
667                     hL = MAX( hrmin(ji,jl1), hi_max(jl2-1) )
668                     hR = MIN( hrmax(ji,jl1), hi_max(jl2)   )
669                     farea    = ( hR      - hL      ) / ( hrmax(ji,jl1)                 - hrmin(ji,jl1)                 )
670                     fvol(ji) = ( hR * hR - hL * hL ) / ( hrmax(ji,jl1) * hrmax(ji,jl1) - hrmin(ji,jl1) * hrmin(ji,jl1) )
671                     !
672                     itest_rdg(ji) = 1   ! test for conservation
673                  ELSE
674                     farea    = 0._wp 
675                     fvol(ji) = 0._wp                 
676                  ENDIF
677
678                  ! Compute the fraction of rafted ice area and volume going to thickness category jl2
679                  IF( hraft(ji,jl1) <= hi_max(jl2) .AND. hraft(ji,jl1) >  hi_max(jl2-1) ) THEN
680                     zswitch(ji) = 1._wp
681                     !
682                     itest_rft(ji) = 1   ! test for conservation
683                  ELSE
684                     zswitch(ji) = 0._wp
685                  ENDIF
686                  !
687                  ! Patch to ensure perfect conservation if ice thickness goes mad
688                  ! Sometimes thickness is larger than hi_max(jpl) because of advection scheme (for very small areas)
689                  ! Then ice volume is removed from one category but the ridging/rafting scheme
690                  ! does not know where to move it, leading to a conservation issue. 
691                  IF( itest_rdg(ji) == 0 .AND. jl2 == jpl ) THEN   ;   farea = 1._wp   ;   fvol(ji) = 1._wp   ;   ENDIF
692                  IF( itest_rft(ji) == 0 .AND. jl2 == jpl )      zswitch(ji) = 1._wp
693                  !
694                  ! Add area, volume of new ridge to category jl2
695                  !----------------------------------------------
696                  a_i_2d (ji,jl2) = a_i_2d (ji,jl2) + ( airdg2(ji) * farea    + airft2(ji) * zswitch(ji) )
697                  oa_i_2d(ji,jl2) = oa_i_2d(ji,jl2) + ( oirdg2(ji) * farea    + oirft2(ji) * zswitch(ji) )
698                  v_i_2d (ji,jl2) = v_i_2d (ji,jl2) + ( virdg2(ji) * fvol(ji) + virft (ji) * zswitch(ji) )
699                  sv_i_2d(ji,jl2) = sv_i_2d(ji,jl2) + ( sirdg2(ji) * fvol(ji) + sirft (ji) * zswitch(ji) )
700                  v_s_2d (ji,jl2) = v_s_2d (ji,jl2) + ( vsrdg (ji) * rn_fsnwrdg * fvol(ji)  +  &
701                     &                                  vsrft (ji) * rn_fsnwrft * zswitch(ji) )
702                  IF ( ln_pnd_H12 ) THEN
703                     v_ip_2d (ji,jl2) = v_ip_2d(ji,jl2) + (   vprdg (ji) * rn_fpndrdg * fvol   (ji)   &
704                        &                                   + vprft (ji) * rn_fpndrft * zswitch(ji)   )
705                     a_ip_2d (ji,jl2) = a_ip_2d(ji,jl2) + (   aprdg2(ji) * rn_fpndrdg * farea         & 
706                        &                                   + aprft2(ji) * rn_fpndrft * zswitch(ji)   )
707                  ENDIF
708                 
709               ENDIF
710
711            END DO
712            ! Add snow energy of new ridge to category jl2
713            !---------------------------------------------
714            DO jk = 1, nlay_s
715               DO ji = 1, npti
716                  IF( apartf(ji,jl1) > 0._wp .AND. closing_gross(ji) > 0._wp )   &
717                     &   ze_s_2d(ji,jk,jl2) = ze_s_2d(ji,jk,jl2) + ( esrdg(ji,jk) * rn_fsnwrdg * fvol(ji)  +  &
718                     &                                               esrft(ji,jk) * rn_fsnwrft * zswitch(ji) )
719               END DO
720            END DO
721            ! Add ice energy of new ridge to category jl2
722            !--------------------------------------------
723            DO jk = 1, nlay_i
724               DO ji = 1, npti
725                  IF( apartf(ji,jl1) > 0._wp .AND. closing_gross(ji) > 0._wp )   &
726                     &   ze_i_2d(ji,jk,jl2) = ze_i_2d(ji,jk,jl2) + eirdg(ji,jk) * fvol(ji) + eirft(ji,jk) * zswitch(ji)                 
727               END DO
728            END DO
729            !
730         END DO ! jl2
731         !
732      END DO ! jl1
733      !
734      ! roundoff errors
735      !----------------
736      ! In case ridging/rafting lead to very small negative values (sometimes it happens)
737      CALL ice_var_roundoff( a_i_2d, v_i_2d, v_s_2d, sv_i_2d, oa_i_2d, a_ip_2d, v_ip_2d, ze_s_2d, ze_i_2d )
738      !
739   END SUBROUTINE rdgrft_shift
740
741
742   SUBROUTINE ice_strength
743      !!----------------------------------------------------------------------
744      !!                ***  ROUTINE ice_strength ***
745      !!
746      !! ** Purpose :   computes ice strength used in dynamics routines of ice thickness
747      !!
748      !! ** Method  :   Compute the strength of the ice pack, defined as the energy (J m-2)
749      !!              dissipated per unit area removed from the ice pack under compression,
750      !!              and assumed proportional to the change in potential energy caused
751      !!              by ridging. Note that only Hibler's formulation is stable and that
752      !!              ice strength has to be smoothed
753      !!----------------------------------------------------------------------
754      INTEGER             ::   ji, jj, jl  ! dummy loop indices
755      INTEGER             ::   ismooth     ! smoothing the resistance to deformation
756      INTEGER             ::   itframe     ! number of time steps for the P smoothing
757      REAL(wp)            ::   zp, z1_3    ! local scalars
758      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj) ::   zworka           ! temporary array used here
759      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj) ::   zstrp1, zstrp2   ! strength at previous time steps
760      !!----------------------------------------------------------------------
761      !                              !--------------------------------------------------!
762      IF( ln_str_H79 ) THEN          ! Ice strength => Hibler (1979) method             !
763      !                              !--------------------------------------------------!
764         strength(:,:) = rn_pstar * SUM( v_i(:,:,:), dim=3 ) * EXP( -rn_crhg * ( 1._wp - SUM( a_i(:,:,:), dim=3 ) ) )
765         ismooth = 1
766         !                           !--------------------------------------------------!
767      ELSE                           ! Zero strength                                    !
768         !                           !--------------------------------------------------!
769         strength(:,:) = 0._wp
770         ismooth = 0
771      ENDIF
772      !                              !--------------------------------------------------!
773      SELECT CASE( ismooth )         ! Smoothing ice strength                           !
774      !                              !--------------------------------------------------!
775      CASE( 1 )               !--- Spatial smoothing
776         DO_2D_00_00
777            IF ( SUM( a_i(ji,jj,:) ) > 0._wp ) THEN
778               zworka(ji,jj) = ( 4.0 * strength(ji,jj)              &
779                  &                  + strength(ji-1,jj) * tmask(ji-1,jj,1) + strength(ji+1,jj) * tmask(ji+1,jj,1) & 
780                  &                  + strength(ji,jj-1) * tmask(ji,jj-1,1) + strength(ji,jj+1) * tmask(ji,jj+1,1) &
781                  &            ) / ( 4.0 + tmask(ji-1,jj,1) + tmask(ji+1,jj,1) + tmask(ji,jj-1,1) + tmask(ji,jj+1,1) )
782            ELSE
783               zworka(ji,jj) = 0._wp
784            ENDIF
785         END_2D
786         
787         DO_2D_00_00
788            strength(ji,jj) = zworka(ji,jj)
789         END_2D
790         CALL lbc_lnk( 'icedyn_rdgrft', strength, 'T', 1.0_wp )
791         !
792      CASE( 2 )               !--- Temporal smoothing
793         IF ( kt_ice == nit000 ) THEN
794            zstrp1(:,:) = 0._wp
795            zstrp2(:,:) = 0._wp
796         ENDIF
797         !
798         DO_2D_00_00
799            IF ( SUM( a_i(ji,jj,:) ) > 0._wp ) THEN
800               itframe = 1 ! number of time steps for the running mean
801               IF ( zstrp1(ji,jj) > 0._wp ) itframe = itframe + 1
802               IF ( zstrp2(ji,jj) > 0._wp ) itframe = itframe + 1
803               zp = ( strength(ji,jj) + zstrp1(ji,jj) + zstrp2(ji,jj) ) / itframe
804               zstrp2  (ji,jj) = zstrp1  (ji,jj)
805               zstrp1  (ji,jj) = strength(ji,jj)
806               strength(ji,jj) = zp
807            ENDIF
808         END_2D
809         CALL lbc_lnk( 'icedyn_rdgrft', strength, 'T', 1.0_wp )
810         !
811      END SELECT
812      !
813   END SUBROUTINE ice_strength
814
815   
816   SUBROUTINE ice_dyn_1d2d( kn )
817      !!-----------------------------------------------------------------------
818      !!                   ***  ROUTINE ice_dyn_1d2d ***
819      !!                 
820      !! ** Purpose :   move arrays from 1d to 2d and the reverse
821      !!-----------------------------------------------------------------------
822      INTEGER, INTENT(in) ::   kn   ! 1= from 2D to 1D   ;   2= from 1D to 2D
823      !
824      INTEGER ::   jl, jk   ! dummy loop indices
825      !!-----------------------------------------------------------------------
826      !
827      SELECT CASE( kn )
828      !                    !---------------------!
829      CASE( 1 )            !==  from 2D to 1D  ==!
830         !                 !---------------------!
831         ! fields used but not modified
832         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), sss_1d(1:npti), sss_m(:,:) )
833         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), sst_1d(1:npti), sst_m(:,:) )
834         ! the following fields are modified in this routine
835         !!CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), ato_i_1d(1:npti), ato_i(:,:) )
836         !!CALL tab_3d_2d( npti, nptidx(1:npti), a_i_2d(1:npti,1:jpl), a_i(:,:,:) )
837         !!CALL tab_3d_2d( npti, nptidx(1:npti), v_i_2d  (1:npti,1:jpl), v_i  (:,:,:) )
838         CALL tab_3d_2d( npti, nptidx(1:npti), v_s_2d (1:npti,1:jpl), v_s (:,:,:) )
839         CALL tab_3d_2d( npti, nptidx(1:npti), sv_i_2d(1:npti,1:jpl), sv_i(:,:,:) )
840         CALL tab_3d_2d( npti, nptidx(1:npti), oa_i_2d(1:npti,1:jpl), oa_i(:,:,:) )
841         CALL tab_3d_2d( npti, nptidx(1:npti), a_ip_2d(1:npti,1:jpl), a_ip(:,:,:) )
842         CALL tab_3d_2d( npti, nptidx(1:npti), v_ip_2d(1:npti,1:jpl), v_ip(:,:,:) )
843         DO jl = 1, jpl
844            DO jk = 1, nlay_s
845               CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), ze_s_2d(1:npti,jk,jl), e_s(:,:,jk,jl) )
846            END DO
847            DO jk = 1, nlay_i
848               CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), ze_i_2d(1:npti,jk,jl), e_i(:,:,jk,jl) )
849            END DO
850         END DO
851         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), sfx_dyn_1d    (1:npti), sfx_dyn    (:,:) )
852         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), sfx_bri_1d    (1:npti), sfx_bri    (:,:) )
853         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), wfx_dyn_1d    (1:npti), wfx_dyn    (:,:) )
854         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), hfx_dyn_1d    (1:npti), hfx_dyn    (:,:) )
855         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), wfx_snw_dyn_1d(1:npti), wfx_snw_dyn(:,:) )
856         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), wfx_pnd_1d    (1:npti), wfx_pnd    (:,:) )
857         !
858         !                 !---------------------!
859      CASE( 2 )            !==  from 1D to 2D  ==!
860         !                 !---------------------!
861         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), ato_i_1d(1:npti), ato_i(:,:) )
862         CALL tab_2d_3d( npti, nptidx(1:npti), a_i_2d (1:npti,1:jpl), a_i (:,:,:) )
863         CALL tab_2d_3d( npti, nptidx(1:npti), v_i_2d (1:npti,1:jpl), v_i (:,:,:) )
864         CALL tab_2d_3d( npti, nptidx(1:npti), v_s_2d (1:npti,1:jpl), v_s (:,:,:) )
865         CALL tab_2d_3d( npti, nptidx(1:npti), sv_i_2d(1:npti,1:jpl), sv_i(:,:,:) )
866         CALL tab_2d_3d( npti, nptidx(1:npti), oa_i_2d(1:npti,1:jpl), oa_i(:,:,:) )
867         CALL tab_2d_3d( npti, nptidx(1:npti), a_ip_2d(1:npti,1:jpl), a_ip(:,:,:) )
868         CALL tab_2d_3d( npti, nptidx(1:npti), v_ip_2d(1:npti,1:jpl), v_ip(:,:,:) )
869         DO jl = 1, jpl
870            DO jk = 1, nlay_s
871               CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), ze_s_2d(1:npti,jk,jl), e_s(:,:,jk,jl) )
872            END DO
873            DO jk = 1, nlay_i
874               CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), ze_i_2d(1:npti,jk,jl), e_i(:,:,jk,jl) )
875            END DO
876         END DO
877         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), sfx_dyn_1d    (1:npti), sfx_dyn    (:,:) )
878         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), sfx_bri_1d    (1:npti), sfx_bri    (:,:) )
879         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), wfx_dyn_1d    (1:npti), wfx_dyn    (:,:) )
880         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), hfx_dyn_1d    (1:npti), hfx_dyn    (:,:) )
881         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), wfx_snw_dyn_1d(1:npti), wfx_snw_dyn(:,:) )
882         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), wfx_pnd_1d    (1:npti), wfx_pnd    (:,:) )
883         !
884      END SELECT
885      !
886   END SUBROUTINE ice_dyn_1d2d
887   
888
889   SUBROUTINE ice_dyn_rdgrft_init
890      !!-------------------------------------------------------------------
891      !!                  ***  ROUTINE ice_dyn_rdgrft_init ***
892      !!
893      !! ** Purpose :   Physical constants and parameters linked
894      !!                to the mechanical ice redistribution
895      !!
896      !! ** Method  :   Read the namdyn_rdgrft namelist
897      !!                and check the parameters values
898      !!                called at the first timestep (nit000)
899      !!
900      !! ** input   :   Namelist namdyn_rdgrft
901      !!-------------------------------------------------------------------
902      INTEGER :: ios                 ! Local integer output status for namelist read
903      !!
904      NAMELIST/namdyn_rdgrft/ ln_str_H79, rn_pstar, rn_crhg, &
905         &                    rn_csrdg  ,                    &
906         &                    ln_partf_lin, rn_gstar,        &
907         &                    ln_partf_exp, rn_astar,        & 
908         &                    ln_ridging, rn_hstar, rn_porordg, rn_fsnwrdg, rn_fpndrdg,  & 
909         &                    ln_rafting, rn_hraft, rn_craft  , rn_fsnwrft, rn_fpndrft
910      !!-------------------------------------------------------------------
911      !
912      READ  ( numnam_ice_ref, namdyn_rdgrft, IOSTAT = ios, ERR = 901)
913901   IF( ios /= 0 )   CALL ctl_nam ( ios , 'namdyn_rdgrft in reference namelist' )
914      READ  ( numnam_ice_cfg, namdyn_rdgrft, IOSTAT = ios, ERR = 902 )
915902   IF( ios >  0 )   CALL ctl_nam ( ios , 'namdyn_rdgrft in configuration namelist' )
916      IF(lwm) WRITE ( numoni, namdyn_rdgrft )
917      !
918      IF (lwp) THEN                          ! control print
919         WRITE(numout,*)
920         WRITE(numout,*) 'ice_dyn_rdgrft_init: ice parameters for ridging/rafting '
921         WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~~~~~~~~'
922         WRITE(numout,*) '   Namelist namdyn_rdgrft:'
923         WRITE(numout,*) '      ice strength parameterization Hibler (1979)              ln_str_H79   = ', ln_str_H79 
924         WRITE(numout,*) '            1st bulk-rheology parameter                        rn_pstar     = ', rn_pstar
925         WRITE(numout,*) '            2nd bulk-rhelogy parameter                         rn_crhg      = ', rn_crhg
926         WRITE(numout,*) '      Fraction of shear energy contributing to ridging         rn_csrdg     = ', rn_csrdg 
927         WRITE(numout,*) '      linear ridging participation function                    ln_partf_lin = ', ln_partf_lin
928         WRITE(numout,*) '            Fraction of ice coverage contributing to ridging   rn_gstar     = ', rn_gstar
929         WRITE(numout,*) '      Exponential ridging participation function               ln_partf_exp = ', ln_partf_exp
930         WRITE(numout,*) '            Equivalent to G* for an exponential function       rn_astar     = ', rn_astar
931         WRITE(numout,*) '      Ridging of ice sheets or not                             ln_ridging   = ', ln_ridging
932         WRITE(numout,*) '            max ridged ice thickness                           rn_hstar     = ', rn_hstar
933         WRITE(numout,*) '            Initial porosity of ridges                         rn_porordg   = ', rn_porordg
934         WRITE(numout,*) '            Fraction of snow volume conserved during ridging   rn_fsnwrdg   = ', rn_fsnwrdg 
935         WRITE(numout,*) '            Fraction of pond volume conserved during ridging   rn_fpndrdg   = ', rn_fpndrdg 
936         WRITE(numout,*) '      Rafting of ice sheets or not                             ln_rafting   = ', ln_rafting
937         WRITE(numout,*) '            Parmeter thickness (threshold between ridge-raft)  rn_hraft     = ', rn_hraft
938         WRITE(numout,*) '            Rafting hyperbolic tangent coefficient             rn_craft     = ', rn_craft 
939         WRITE(numout,*) '            Fraction of snow volume conserved during rafting   rn_fsnwrft   = ', rn_fsnwrft 
940         WRITE(numout,*) '            Fraction of pond volume conserved during rafting   rn_fpndrft   = ', rn_fpndrft 
941      ENDIF
942      !
943      IF ( ( ln_partf_lin .AND. ln_partf_exp ) .OR. ( .NOT.ln_partf_lin .AND. .NOT.ln_partf_exp ) ) THEN
944         CALL ctl_stop( 'ice_dyn_rdgrft_init: choose one and only one participation function (ln_partf_lin or ln_partf_exp)' )
945      ENDIF
946      !
947      IF( .NOT. ln_icethd ) THEN
948         rn_porordg = 0._wp
949         rn_fsnwrdg = 1._wp ; rn_fsnwrft = 1._wp
950         rn_fpndrdg = 1._wp ; rn_fpndrft = 1._wp
951         IF( lwp ) THEN
952            WRITE(numout,*) '      ==> only ice dynamics is activated, thus some parameters must be changed'
953            WRITE(numout,*) '            rn_porordg   = ', rn_porordg
954            WRITE(numout,*) '            rn_fsnwrdg   = ', rn_fsnwrdg 
955            WRITE(numout,*) '            rn_fpndrdg   = ', rn_fpndrdg 
956            WRITE(numout,*) '            rn_fsnwrft   = ', rn_fsnwrft 
957            WRITE(numout,*) '            rn_fpndrft   = ', rn_fpndrft 
958         ENDIF
959      ENDIF
960      !                              ! allocate arrays
961      IF( ice_dyn_rdgrft_alloc() /= 0 )   CALL ctl_stop( 'STOP', 'ice_dyn_rdgrft_init: unable to allocate arrays' )
962      !
963  END SUBROUTINE ice_dyn_rdgrft_init
964
965#else
966   !!----------------------------------------------------------------------
967   !!   Default option         Empty module           NO SI3 sea-ice model
968   !!----------------------------------------------------------------------
969#endif
970
971   !!======================================================================
972END MODULE icedyn_rdgrft
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.