source: NEMO/trunk/src/ICE/icethd.F90 @ 12489

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Preparation for new timestepping scheme #2390.
Main changes:

  1. Initial euler timestep now handled in stp and not in TRA/DYN routines.
  2. Renaming of all timestep parameters. In summary, the namelist parameter is now rn_Dt and the current timestep is rDt (and rDt_ice, rDt_trc etc).
  3. Renaming of a few miscellaneous parameters, eg. atfp → rn_atfp (namelist parameter used everywhere) and rau0 → rho0.

This version gives bit-comparable results to the previous version of the trunk.

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 33.4 KB
Line 
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 "do_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   ! 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      !!-------------------------------------------------------------------
94      ! controls
95      IF( ln_timing    )   CALL timing_start('icethd')                                                             ! timing
96      IF( ln_icediachk )   CALL ice_cons_hsm(0, 'icethd', rdiag_v, rdiag_s, rdiag_t, rdiag_fv, rdiag_fs, rdiag_ft) ! conservation
97      IF( ln_icediachk )   CALL ice_cons2D  (0, 'icethd',  diag_v,  diag_s,  diag_t,  diag_fv,  diag_fs,  diag_ft) ! conservation
98
99      IF( kt == nit000 .AND. lwp ) THEN
100         WRITE(numout,*)
101         WRITE(numout,*) 'ice_thd: sea-ice thermodynamics'
102         WRITE(numout,*) '~~~~~~~'
103      ENDIF
104     
105      !---------------------------------------------!
106      ! computation of friction velocity at T points
107      !---------------------------------------------!
108      IF( ln_icedyn ) THEN
109         zu_io(:,:) = u_ice(:,:) - ssu_m(:,:)
110         zv_io(:,:) = v_ice(:,:) - ssv_m(:,:)
111         DO_2D_00_00
112            zfric(ji,jj) = rn_cio * ( 0.5_wp *  &
113               &                    (  zu_io(ji,jj) * zu_io(ji,jj) + zu_io(ji-1,jj) * zu_io(ji-1,jj)   &
114               &                     + zv_io(ji,jj) * zv_io(ji,jj) + zv_io(ji,jj-1) * zv_io(ji,jj-1) ) ) * tmask(ji,jj,1)
115         END_2D
116      ELSE      !  if no ice dynamics => transmit directly the atmospheric stress to the ocean
117         DO_2D_00_00
118            zfric(ji,jj) = r1_rho0 * SQRT( 0.5_wp *  &
119               &                         (  utau(ji,jj) * utau(ji,jj) + utau(ji-1,jj) * utau(ji-1,jj)   &
120               &                          + vtau(ji,jj) * vtau(ji,jj) + vtau(ji,jj-1) * vtau(ji,jj-1) ) ) * tmask(ji,jj,1)
121         END_2D
122      ENDIF
123      CALL lbc_lnk( 'icethd', zfric, 'T',  1. )
124      !
125      !--------------------------------------------------------------------!
126      ! Partial computation of forcing for the thermodynamic sea ice model
127      !--------------------------------------------------------------------!
128      DO_2D_11_11
129         rswitch  = tmask(ji,jj,1) * MAX( 0._wp , SIGN( 1._wp , at_i(ji,jj) - epsi10 ) ) ! 0 if no ice
130         !
131         !           !  solar irradiance transmission at the mixed layer bottom and used in the lead heat budget
132         !           !  practically no "direct lateral ablation"
133         !           
134         !           !  net downward heat flux from the ice to the ocean, expressed as a function of ocean
135         !           !  temperature and turbulent mixing (McPhee, 1992)
136         !
137         ! --- Energy received in the lead from atm-oce exchanges, zqld is defined everywhere (J.m-2) --- !
138         zqld =  tmask(ji,jj,1) * rDt_ice *  &
139            &    ( ( 1._wp - at_i_b(ji,jj) ) * qsr_oce(ji,jj) * frq_m(ji,jj) +  &
140            &      ( 1._wp - at_i_b(ji,jj) ) * qns_oce(ji,jj) + qemp_oce(ji,jj) )
141
142         ! --- Energy needed to bring ocean surface layer until its freezing (mostly<0 but >0 if supercooling, J.m-2) --- !
143         zqfr     = rho0 * 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)
144         zqfr_neg = MIN( zqfr , 0._wp )                                                                    ! only < 0
145
146         ! --- Sensible ocean-to-ice heat flux (mostly>0 but <0 if supercooling, W/m2)
147         zfric_u            = MAX( SQRT( zfric(ji,jj) ), zfric_umin ) 
148         qsb_ice_bot(ji,jj) = rswitch * rho0 * rcp * zch * zfric_u * ( ( sst_m(ji,jj) + rt0 ) - t_bo(ji,jj) ) ! W.m-2
149
150         qsb_ice_bot(ji,jj) = rswitch * MIN( qsb_ice_bot(ji,jj), - zqfr_neg * r1_Dt_ice / MAX( at_i(ji,jj), epsi10 ) )
151         ! upper bound for qsb_ice_bot: the heat retrieved from the ocean must be smaller than the heat necessary to reach
152         !                              the freezing point, so that we do not have SST < T_freeze
153         !                              This implies: - ( qsb_ice_bot(ji,jj) * at_i(ji,jj) * rtdice ) - zqfr >= 0
154
155         !-- Energy Budget of the leads (J.m-2), source of ice growth in open water. Must be < 0 to form ice
156         qlead(ji,jj) = MIN( 0._wp , zqld - ( qsb_ice_bot(ji,jj) * at_i(ji,jj) * rDt_ice ) - zqfr )
157
158         ! If there is ice and leads are warming => transfer energy from the lead budget and use it for bottom melting
159         ! If the grid cell is fully covered by ice (no leads) => transfer energy from the lead budget to the ice bottom budget
160         IF( ( zqld >= 0._wp .AND. at_i(ji,jj) > 0._wp ) .OR. at_i(ji,jj) >= (1._wp - epsi10) ) THEN
161            fhld (ji,jj) = rswitch * zqld * r1_Dt_ice / MAX( at_i(ji,jj), epsi10 ) ! divided by at_i since this is (re)multiplied by a_i in icethd_dh.F90
162            qlead(ji,jj) = 0._wp
163         ELSE
164            fhld (ji,jj) = 0._wp
165         ENDIF
166         !
167         ! Net heat flux on top of the ice-ocean [W.m-2]
168         ! ---------------------------------------------
169         qt_atm_oi(ji,jj) = qns_tot(ji,jj) + qsr_tot(ji,jj) 
170      END_2D
171     
172      ! In case we bypass open-water ice formation
173      IF( .NOT. ln_icedO )  qlead(:,:) = 0._wp
174      ! In case we bypass growing/melting from top and bottom
175      IF( .NOT. ln_icedH ) THEN
176         qsb_ice_bot(:,:) = 0._wp
177         fhld       (:,:) = 0._wp
178      ENDIF
179
180      ! ---------------------------------------------------------------------
181      ! Net heat flux on top of the ocean after ice thermo (1st step) [W.m-2]
182      ! ---------------------------------------------------------------------
183      !     First  step here              :  non solar + precip - qlead - qsensible
184      !     Second step in icethd_dh      :  heat remaining if total melt (zq_rema)
185      !     Third  step in iceupdate.F90  :  heat from ice-ocean mass exchange (zf_mass) + solar
186      qt_oce_ai(:,:) = ( 1._wp - at_i_b(:,:) ) * qns_oce(:,:) + qemp_oce(:,:)  &  ! Non solar heat flux received by the ocean               
187         &             - qlead(:,:) * r1_Dt_ice                                &  ! heat flux taken from the ocean where there is open water ice formation
188         &             - at_i (:,:) * qsb_ice_bot(:,:)                         &  ! heat flux taken by sensible flux
189         &             - at_i (:,:) * fhld       (:,:)                            ! heat flux taken during bottom growth/melt
190      !                                                                           !    (fhld should be 0 while bott growth)
191      !-------------------------------------------------------------------------------------------!
192      ! Thermodynamic computation (only on grid points covered by ice) => loop over ice categories
193      !-------------------------------------------------------------------------------------------!
194      DO jl = 1, jpl
195
196         ! select ice covered grid points
197         npti = 0 ; nptidx(:) = 0
198         DO_2D_11_11
199            IF ( a_i(ji,jj,jl) > epsi10 ) THEN     
200               npti         = npti  + 1
201               nptidx(npti) = (jj - 1) * jpi + ji
202            ENDIF
203         END_2D
204
205         IF( npti > 0 ) THEN  ! If there is no ice, do nothing.
206            !                                                               
207                              CALL ice_thd_1d2d( jl, 1 )            ! --- Move to 1D arrays --- !
208            !                                                       ! --- & Change units of e_i, e_s from J/m2 to J/m3 --- !
209            !
210            s_i_new   (1:npti) = 0._wp ; dh_s_tot(1:npti) = 0._wp  ! --- some init --- !  (important to have them here)
211            dh_i_sum  (1:npti) = 0._wp ; dh_i_bom(1:npti) = 0._wp ; dh_i_itm  (1:npti) = 0._wp 
212            dh_i_sub  (1:npti) = 0._wp ; dh_i_bog(1:npti) = 0._wp
213            dh_snowice(1:npti) = 0._wp ; dh_s_mlt(1:npti) = 0._wp
214            !                                     
215                              CALL ice_thd_zdf                      ! --- Ice-Snow temperature --- !
216            !
217            IF( ln_icedH ) THEN                                     ! --- Growing/Melting --- !
218                              CALL ice_thd_dh                           ! Ice-Snow thickness   
219                              CALL ice_thd_pnd                          ! Melt ponds formation
220                              CALL ice_thd_ent( e_i_1d(1:npti,:) )      ! Ice enthalpy remapping
221            ENDIF
222                              CALL ice_thd_sal( ln_icedS )          ! --- Ice salinity --- !   
223            !
224                              CALL ice_thd_temp                     ! --- Temperature update --- !
225            !
226            IF( ln_icedH .AND. ln_virtual_itd ) &
227               &              CALL ice_thd_mono                     ! --- Extra lateral melting if virtual_itd --- !
228            !
229            IF( ln_icedA )    CALL ice_thd_da                       ! --- Lateral melting --- !
230            !
231                              CALL ice_thd_1d2d( jl, 2 )            ! --- Change units of e_i, e_s from J/m3 to J/m2 --- !
232            !                                                       ! --- & Move to 2D arrays --- !
233         ENDIF
234         !
235      END DO
236      !
237      IF( ln_icediachk )   CALL ice_cons_hsm(1, 'icethd', rdiag_v, rdiag_s, rdiag_t, rdiag_fv, rdiag_fs, rdiag_ft)
238      IF( ln_icediachk )   CALL ice_cons2D  (1, 'icethd',  diag_v,  diag_s,  diag_t,  diag_fv,  diag_fs,  diag_ft)
239      !                   
240      IF( jpl > 1  )          CALL ice_itd_rem( kt )                ! --- Transport ice between thickness categories --- !
241      !
242      IF( ln_icedO )          CALL ice_thd_do                       ! --- Frazil ice growth in leads --- !
243      !
244      ! controls
245      IF( ln_icectl )   CALL ice_prt    (kt, iiceprt, jiceprt, 1, ' - ice thermodyn. - ') ! prints
246      IF( sn_cfctl%l_prtctl )   &
247        &               CALL ice_prt3D  ('icethd')                                        ! prints
248      IF( ln_timing )   CALL timing_stop('icethd')                                        ! timing
249      !
250   END SUBROUTINE ice_thd 
251
252 
253   SUBROUTINE ice_thd_temp
254      !!-----------------------------------------------------------------------
255      !!                   ***  ROUTINE ice_thd_temp ***
256      !!                 
257      !! ** Purpose :   Computes sea ice temperature (Kelvin) from enthalpy
258      !!
259      !! ** Method  :   Formula (Bitz and Lipscomb, 1999)
260      !!-------------------------------------------------------------------
261      INTEGER  ::   ji, jk   ! dummy loop indices
262      REAL(wp) ::   ztmelts, zbbb, zccc  ! local scalar
263      !!-------------------------------------------------------------------
264      ! Recover ice temperature
265      DO jk = 1, nlay_i
266         DO ji = 1, npti
267            ztmelts       = -rTmlt * sz_i_1d(ji,jk)
268            ! Conversion q(S,T) -> T (second order equation)
269            zbbb          = ( rcp - rcpi ) * ztmelts + e_i_1d(ji,jk) * r1_rhoi - rLfus
270            zccc          = SQRT( MAX( zbbb * zbbb - 4._wp * rcpi * rLfus * ztmelts, 0._wp ) )
271            t_i_1d(ji,jk) = rt0 - ( zbbb + zccc ) * 0.5_wp * r1_rcpi
272           
273            ! mask temperature
274            rswitch       = 1._wp - MAX( 0._wp , SIGN( 1._wp , - h_i_1d(ji) ) ) 
275            t_i_1d(ji,jk) = rswitch * t_i_1d(ji,jk) + ( 1._wp - rswitch ) * rt0
276         END DO
277      END DO 
278      !
279   END SUBROUTINE ice_thd_temp
280
281
282   SUBROUTINE ice_thd_mono
283      !!-----------------------------------------------------------------------
284      !!                   ***  ROUTINE ice_thd_mono ***
285      !!                 
286      !! ** Purpose :   Lateral melting in case virtual_itd
287      !!                          ( dA = A/2h dh )
288      !!-----------------------------------------------------------------------
289      INTEGER  ::   ji                 ! dummy loop indices
290      REAL(wp) ::   zhi_bef            ! ice thickness before thermo
291      REAL(wp) ::   zdh_mel, zda_mel   ! net melting
292      REAL(wp) ::   zvi, zvs           ! ice/snow volumes
293      !!-----------------------------------------------------------------------
294      !
295      DO ji = 1, npti
296         zdh_mel = MIN( 0._wp, dh_i_itm(ji) + dh_i_sum(ji) + dh_i_bom(ji) + dh_snowice(ji) + dh_i_sub(ji) )
297         IF( zdh_mel < 0._wp .AND. a_i_1d(ji) > 0._wp )  THEN
298            zvi          = a_i_1d(ji) * h_i_1d(ji)
299            zvs          = a_i_1d(ji) * h_s_1d(ji)
300            ! lateral melting = concentration change
301            zhi_bef     = h_i_1d(ji) - zdh_mel
302            rswitch     = MAX( 0._wp , SIGN( 1._wp , zhi_bef - epsi20 ) )
303            zda_mel     = rswitch * a_i_1d(ji) * zdh_mel / ( 2._wp * MAX( zhi_bef, epsi20 ) )
304            a_i_1d(ji)  = MAX( epsi20, a_i_1d(ji) + zda_mel ) 
305            ! adjust thickness
306            h_i_1d(ji) = zvi / a_i_1d(ji)           
307            h_s_1d(ji) = zvs / a_i_1d(ji)           
308            ! retrieve total concentration
309            at_i_1d(ji) = a_i_1d(ji)
310         END IF
311      END DO
312      !
313   END SUBROUTINE ice_thd_mono
314
315
316   SUBROUTINE ice_thd_1d2d( kl, kn )
317      !!-----------------------------------------------------------------------
318      !!                   ***  ROUTINE ice_thd_1d2d ***
319      !!                 
320      !! ** Purpose :   move arrays from 1d to 2d and the reverse
321      !!-----------------------------------------------------------------------
322      INTEGER, INTENT(in) ::   kl   ! index of the ice category
323      INTEGER, INTENT(in) ::   kn   ! 1= from 2D to 1D   ;   2= from 1D to 2D
324      !
325      INTEGER ::   jk   ! dummy loop indices
326      !!-----------------------------------------------------------------------
327      !
328      SELECT CASE( kn )
329      !                    !---------------------!
330      CASE( 1 )            !==  from 2D to 1D  ==!
331         !                 !---------------------!
332         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), at_i_1d(1:npti), at_i             )
333         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), a_i_1d (1:npti), a_i (:,:,kl)     )
334         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), h_i_1d (1:npti), h_i (:,:,kl)     )
335         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), h_s_1d (1:npti), h_s (:,:,kl)     )
336         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), t_su_1d(1:npti), t_su(:,:,kl)     )
337         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), s_i_1d (1:npti), s_i (:,:,kl)     )
338         DO jk = 1, nlay_s
339            CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), t_s_1d(1:npti,jk), t_s(:,:,jk,kl)    )
340            CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), e_s_1d(1:npti,jk), e_s(:,:,jk,kl)    )
341         END DO
342         DO jk = 1, nlay_i
343            CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), t_i_1d (1:npti,jk), t_i (:,:,jk,kl)  )
344            CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), e_i_1d (1:npti,jk), e_i (:,:,jk,kl)  )
345            CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), sz_i_1d(1:npti,jk), sz_i(:,:,jk,kl)  )
346         END DO
347         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), a_ip_1d     (1:npti), a_ip     (:,:,kl) )
348         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), h_ip_1d     (1:npti), h_ip     (:,:,kl) )
349         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), a_ip_frac_1d(1:npti), a_ip_frac(:,:,kl) )
350         !
351         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), qprec_ice_1d  (1:npti), qprec_ice            )
352         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), qsr_ice_1d    (1:npti), qsr_ice (:,:,kl)     )
353         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), qns_ice_1d    (1:npti), qns_ice (:,:,kl)     )
354         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), evap_ice_1d   (1:npti), evap_ice(:,:,kl)     )
355         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), dqns_ice_1d   (1:npti), dqns_ice(:,:,kl)     )
356         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), t_bo_1d       (1:npti), t_bo                 )
357         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), sprecip_1d    (1:npti), sprecip              ) 
358         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), qsb_ice_bot_1d(1:npti), qsb_ice_bot          )
359         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), fhld_1d       (1:npti), fhld                 )
360         
361         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), qml_ice_1d    (1:npti), qml_ice    (:,:,kl) )
362         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), qcn_ice_1d    (1:npti), qcn_ice    (:,:,kl) )
363         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), qtr_ice_top_1d(1:npti), qtr_ice_top(:,:,kl) )
364         !
365         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), wfx_snw_sni_1d(1:npti), wfx_snw_sni   )
366         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), wfx_snw_sum_1d(1:npti), wfx_snw_sum   )
367         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), wfx_sub_1d    (1:npti), wfx_sub       )
368         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), wfx_snw_sub_1d(1:npti), wfx_snw_sub   )
369         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), wfx_ice_sub_1d(1:npti), wfx_ice_sub   )
370         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), wfx_err_sub_1d(1:npti), wfx_err_sub   )
371         !
372         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), wfx_bog_1d (1:npti), wfx_bog          )
373         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), wfx_bom_1d (1:npti), wfx_bom          )
374         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), wfx_sum_1d (1:npti), wfx_sum          )
375         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), wfx_sni_1d (1:npti), wfx_sni          )
376         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), wfx_res_1d (1:npti), wfx_res          )
377         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), wfx_spr_1d (1:npti), wfx_spr          )
378         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), wfx_lam_1d (1:npti), wfx_lam          )
379         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), wfx_pnd_1d (1:npti), wfx_pnd          )
380         !
381         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), sfx_bog_1d (1:npti), sfx_bog          )
382         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), sfx_bom_1d (1:npti), sfx_bom          )
383         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), sfx_sum_1d (1:npti), sfx_sum          )
384         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), sfx_sni_1d (1:npti), sfx_sni          )
385         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), sfx_bri_1d (1:npti), sfx_bri          )
386         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), sfx_res_1d (1:npti), sfx_res          )
387         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), sfx_sub_1d (1:npti), sfx_sub          )
388         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), sfx_lam_1d (1:npti), sfx_lam          )
389         !
390         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), hfx_thd_1d    (1:npti), hfx_thd       )
391         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), hfx_spr_1d    (1:npti), hfx_spr       )
392         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), hfx_sum_1d    (1:npti), hfx_sum       )
393         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), hfx_bom_1d    (1:npti), hfx_bom       )
394         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), hfx_bog_1d    (1:npti), hfx_bog       )
395         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), hfx_dif_1d    (1:npti), hfx_dif       )
396         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), hfx_opw_1d    (1:npti), hfx_opw       )
397         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), hfx_snw_1d    (1:npti), hfx_snw       )
398         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), hfx_sub_1d    (1:npti), hfx_sub       )
399         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), hfx_res_1d    (1:npti), hfx_res       )
400         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), hfx_err_dif_1d(1:npti), hfx_err_dif   )
401         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), hfx_err_rem_1d(1:npti), hfx_err_rem   )
402         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), qt_oce_ai_1d  (1:npti), qt_oce_ai     )
403         !
404         ! ocean surface fields
405         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), sst_1d(1:npti), sst_m )
406         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), sss_1d(1:npti), sss_m )
407         !
408         ! to update ice age
409         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), o_i_1d (1:npti), o_i (:,:,kl) )
410         CALL tab_2d_1d( npti, nptidx(1:npti), oa_i_1d(1:npti), oa_i(:,:,kl) )
411         !
412         ! --- Change units of e_i, e_s from J/m2 to J/m3 --- !
413         DO jk = 1, nlay_i
414            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
415         END DO
416         DO jk = 1, nlay_s
417            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
418         END DO
419         !
420         !                 !---------------------!
421      CASE( 2 )            !==  from 1D to 2D  ==!
422         !                 !---------------------!
423         ! --- Change units of e_i, e_s from J/m3 to J/m2 --- !
424         DO jk = 1, nlay_i
425            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
426         END DO
427         DO jk = 1, nlay_s
428            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
429         END DO
430         !
431         ! Change thickness to volume (replaces routine ice_var_eqv2glo)
432         v_i_1d (1:npti) = h_i_1d (1:npti) * a_i_1d (1:npti)
433         v_s_1d (1:npti) = h_s_1d (1:npti) * a_i_1d (1:npti)
434         sv_i_1d(1:npti) = s_i_1d (1:npti) * v_i_1d (1:npti)
435         v_ip_1d(1:npti) = h_ip_1d(1:npti) * a_ip_1d(1:npti)
436         oa_i_1d(1:npti) = o_i_1d (1:npti) * a_i_1d (1:npti)
437         
438         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), at_i_1d(1:npti), at_i             )
439         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), a_i_1d (1:npti), a_i (:,:,kl)     )
440         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), h_i_1d (1:npti), h_i (:,:,kl)     )
441         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), h_s_1d (1:npti), h_s (:,:,kl)     )
442         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), t_su_1d(1:npti), t_su(:,:,kl)     )
443         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), s_i_1d (1:npti), s_i (:,:,kl)     )
444         DO jk = 1, nlay_s
445            CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), t_s_1d(1:npti,jk), t_s(:,:,jk,kl)    )
446            CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), e_s_1d(1:npti,jk), e_s(:,:,jk,kl)    )
447         END DO
448         DO jk = 1, nlay_i
449            CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), t_i_1d (1:npti,jk), t_i (:,:,jk,kl)  )
450            CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), e_i_1d (1:npti,jk), e_i (:,:,jk,kl)  )
451            CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), sz_i_1d(1:npti,jk), sz_i(:,:,jk,kl)  )
452         END DO
453         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), a_ip_1d     (1:npti), a_ip     (:,:,kl) )
454         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), h_ip_1d     (1:npti), h_ip     (:,:,kl) )
455         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), a_ip_frac_1d(1:npti), a_ip_frac(:,:,kl) )
456         !
457         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), wfx_snw_sni_1d(1:npti), wfx_snw_sni )
458         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), wfx_snw_sum_1d(1:npti), wfx_snw_sum )
459         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), wfx_sub_1d    (1:npti), wfx_sub     )
460         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), wfx_snw_sub_1d(1:npti), wfx_snw_sub )
461         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), wfx_ice_sub_1d(1:npti), wfx_ice_sub )
462         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), wfx_err_sub_1d(1:npti), wfx_err_sub )
463         !
464         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), wfx_bog_1d (1:npti), wfx_bog        )
465         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), wfx_bom_1d (1:npti), wfx_bom        )
466         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), wfx_sum_1d (1:npti), wfx_sum        )
467         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), wfx_sni_1d (1:npti), wfx_sni        )
468         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), wfx_res_1d (1:npti), wfx_res        )
469         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), wfx_spr_1d (1:npti), wfx_spr        )
470         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), wfx_lam_1d (1:npti), wfx_lam        )
471         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), wfx_pnd_1d (1:npti), wfx_pnd        )
472         !
473         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), sfx_bog_1d (1:npti), sfx_bog        )
474         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), sfx_bom_1d (1:npti), sfx_bom        )
475         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), sfx_sum_1d (1:npti), sfx_sum        )
476         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), sfx_sni_1d (1:npti), sfx_sni        )
477         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), sfx_bri_1d (1:npti), sfx_bri        )
478         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), sfx_res_1d (1:npti), sfx_res        )
479         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), sfx_sub_1d (1:npti), sfx_sub        )
480         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), sfx_lam_1d (1:npti), sfx_lam        )
481         !
482         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), hfx_thd_1d    (1:npti), hfx_thd     )
483         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), hfx_spr_1d    (1:npti), hfx_spr     )
484         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), hfx_sum_1d    (1:npti), hfx_sum     )
485         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), hfx_bom_1d    (1:npti), hfx_bom     )
486         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), hfx_bog_1d    (1:npti), hfx_bog     )
487         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), hfx_dif_1d    (1:npti), hfx_dif     )
488         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), hfx_opw_1d    (1:npti), hfx_opw     )
489         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), hfx_snw_1d    (1:npti), hfx_snw     )
490         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), hfx_sub_1d    (1:npti), hfx_sub     )
491         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), hfx_res_1d    (1:npti), hfx_res     )
492         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), hfx_err_dif_1d(1:npti), hfx_err_dif )
493         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), hfx_err_rem_1d(1:npti), hfx_err_rem )
494         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), qt_oce_ai_1d  (1:npti), qt_oce_ai   )
495         !
496         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), qns_ice_1d    (1:npti), qns_ice    (:,:,kl) )
497         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), qtr_ice_bot_1d(1:npti), qtr_ice_bot(:,:,kl) )
498         ! effective conductivity and 1st layer temperature (ln_cndflx=T)
499         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), cnd_ice_1d(1:npti), cnd_ice(:,:,kl) )
500         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), t1_ice_1d (1:npti), t1_ice (:,:,kl) )
501         ! SIMIP diagnostics         
502         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), t_si_1d       (1:npti), t_si       (:,:,kl) )
503         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), qcn_ice_bot_1d(1:npti), qcn_ice_bot(:,:,kl) )
504         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), qcn_ice_top_1d(1:npti), qcn_ice_top(:,:,kl) )
505         ! extensive variables
506         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), v_i_1d (1:npti), v_i (:,:,kl) )
507         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), v_s_1d (1:npti), v_s (:,:,kl) )
508         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), sv_i_1d(1:npti), sv_i(:,:,kl) )
509         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), v_ip_1d(1:npti), v_ip(:,:,kl) )
510         CALL tab_1d_2d( npti, nptidx(1:npti), oa_i_1d(1:npti), oa_i(:,:,kl) )
511         !
512      END SELECT
513      !
514   END SUBROUTINE ice_thd_1d2d
515
516
517   SUBROUTINE ice_thd_init
518      !!-------------------------------------------------------------------
519      !!                   ***  ROUTINE ice_thd_init ***
520      !!                 
521      !! ** Purpose :   Physical constants and parameters associated with
522      !!                ice thermodynamics
523      !!
524      !! ** Method  :   Read the namthd namelist and check the parameters
525      !!                called at the first timestep (nit000)
526      !!
527      !! ** input   :   Namelist namthd
528      !!-------------------------------------------------------------------
529      INTEGER  ::   ios   ! Local integer output status for namelist read
530      !!
531      NAMELIST/namthd/ ln_icedH, ln_icedA, ln_icedO, ln_icedS
532      !!-------------------------------------------------------------------
533      !
534      READ  ( numnam_ice_ref, namthd, IOSTAT = ios, ERR = 901)
535901   IF( ios /= 0 )   CALL ctl_nam ( ios , 'namthd in reference namelist' )
536      READ  ( numnam_ice_cfg, namthd, IOSTAT = ios, ERR = 902 )
537902   IF( ios >  0 )   CALL ctl_nam ( ios , 'namthd in configuration namelist' )
538      IF(lwm) WRITE( numoni, namthd )
539      !
540      IF(lwp) THEN                          ! control print
541         WRITE(numout,*)
542         WRITE(numout,*) 'ice_thd_init: Ice Thermodynamics'
543         WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~~'
544         WRITE(numout,*) '   Namelist namthd:'
545         WRITE(numout,*) '      activate ice thick change from top/bot (T) or not (F)   ln_icedH  = ', ln_icedH
546         WRITE(numout,*) '      activate lateral melting (T) or not (F)                 ln_icedA  = ', ln_icedA
547         WRITE(numout,*) '      activate ice growth in open-water (T) or not (F)        ln_icedO  = ', ln_icedO
548         WRITE(numout,*) '      activate gravity drainage and flushing (T) or not (F)   ln_icedS  = ', ln_icedS
549     ENDIF
550      !
551                       CALL ice_thd_zdf_init   ! set ice heat diffusion parameters
552      IF( ln_icedA )   CALL ice_thd_da_init    ! set ice lateral melting parameters
553      IF( ln_icedO )   CALL ice_thd_do_init    ! set ice growth in open water parameters
554                       CALL ice_thd_sal_init   ! set ice salinity parameters
555                       CALL ice_thd_pnd_init   ! set melt ponds parameters
556      !
557   END SUBROUTINE ice_thd_init
558
559#else
560   !!----------------------------------------------------------------------
561   !!   Default option         Dummy module          NO  SI3 sea-ice model
562   !!----------------------------------------------------------------------
563#endif
564
565   !!======================================================================
566END MODULE icethd
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.