source: NEMO/trunk/src/OCE/SBC/sbcblk.F90 @ 12377

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The big one. Merging all 2019 developments from the option 1 branch back onto the trunk.

This changeset reproduces 2019/dev_r11943_MERGE_2019 on the trunk using a 2-URL merge
onto a working copy of the trunk. I.e.:

svn merge —ignore-ancestry \

svn+ssh://acc@forge.ipsl.jussieu.fr/ipsl/forge/projets/nemo/svn/NEMO/trunk \
svn+ssh://acc@forge.ipsl.jussieu.fr/ipsl/forge/projets/nemo/svn/NEMO/branches/2019/dev_r11943_MERGE_2019 ./

The —ignore-ancestry flag avoids problems that may otherwise arise from the fact that
the merge history been trunk and branch may have been applied in a different order but
care has been taken before this step to ensure that all applicable fixes and updates
are present in the merge branch.

The trunk state just before this step has been branched to releases/release-4.0-HEAD
and that branch has been immediately tagged as releases/release-4.0.2. Any fixes
or additions in response to tickets on 4.0, 4.0.1 or 4.0.2 should be done on
releases/release-4.0-HEAD. From now on future 'point' releases (e.g. 4.0.2) will
remain unchanged with periodic releases as needs demand. Note release-4.0-HEAD is a
transitional naming convention. Future full releases, say 4.2, will have a release-4.2
branch which fulfills this role and the first point release (e.g. 4.2.0) will be made
immediately following the release branch creation.

2020 developments can be started from any trunk revision later than this one.

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 79.4 KB
Line 
1MODULE sbcblk
2   !!======================================================================
3   !!                       ***  MODULE  sbcblk  ***
4   !! Ocean forcing:  momentum, heat and freshwater flux formulation
5   !!                         Aerodynamic Bulk Formulas
6   !!                        SUCCESSOR OF "sbcblk_core"
7   !!=====================================================================
8   !! History :  1.0  !  2004-08  (U. Schweckendiek)  Original CORE code
9   !!            2.0  !  2005-04  (L. Brodeau, A.M. Treguier)  improved CORE bulk and its user interface
10   !!            3.0  !  2006-06  (G. Madec)  sbc rewritting
11   !!             -   !  2006-12  (L. Brodeau)  Original code for turb_core
12   !!            3.2  !  2009-04  (B. Lemaire)  Introduce iom_put
13   !!            3.3  !  2010-10  (S. Masson)  add diurnal cycle
14   !!            3.4  !  2011-11  (C. Harris)  Fill arrays required by CICE
15   !!            3.7  !  2014-06  (L. Brodeau)  simplification and optimization of CORE bulk
16   !!            4.0  !  2016-06  (L. Brodeau)  sbcblk_core becomes sbcblk and is not restricted to the CORE algorithm anymore
17   !!                 !                        ==> based on AeroBulk (https://github.com/brodeau/aerobulk/)
18   !!            4.0  !  2016-10  (G. Madec)  introduce a sbc_blk_init routine
19   !!            4.0  !  2016-10  (M. Vancoppenolle)  Introduce conduction flux emulator (M. Vancoppenolle)
20   !!            4.0  !  2019-03  (F. Lemarié & G. Samson)  add ABL compatibility (ln_abl=TRUE)
21   !!----------------------------------------------------------------------
22
23   !!----------------------------------------------------------------------
24   !!   sbc_blk_init  : initialisation of the chosen bulk formulation as ocean surface boundary condition
25   !!   sbc_blk       : bulk formulation as ocean surface boundary condition
26   !!   blk_oce_1     : computes pieces of momentum, heat and freshwater fluxes over ocean for ABL model  (ln_abl=TRUE)
27   !!   blk_oce_2     : finalizes momentum, heat and freshwater fluxes computation over ocean after the ABL step  (ln_abl=TRUE)
28   !!             sea-ice case only :
29   !!   blk_ice_1   : provide the air-ice stress
30   !!   blk_ice_2   : provide the heat and mass fluxes at air-ice interface
31   !!   blk_ice_qcn   : provide ice surface temperature and snow/ice conduction flux (emulating conduction flux)
32   !!   Cdn10_Lupkes2012 : Lupkes et al. (2012) air-ice drag
33   !!   Cdn10_Lupkes2015 : Lupkes et al. (2015) air-ice drag
34   !!----------------------------------------------------------------------
35   USE oce            ! ocean dynamics and tracers
36   USE dom_oce        ! ocean space and time domain
37   USE phycst         ! physical constants
38   USE fldread        ! read input fields
39   USE sbc_oce        ! Surface boundary condition: ocean fields
40   USE cyclone        ! Cyclone 10m wind form trac of cyclone centres
41   USE sbcdcy         ! surface boundary condition: diurnal cycle
42   USE sbcwave , ONLY :   cdn_wave ! wave module
43   USE sbc_ice        ! Surface boundary condition: ice fields
44   USE lib_fortran    ! to use key_nosignedzero
45#if defined key_si3
46   USE ice     , ONLY :   jpl, a_i_b, at_i_b, rn_cnd_s, hfx_err_dif
47   USE icethd_dh      ! for CALL ice_thd_snwblow
48#endif
49   USE sbcblk_algo_ncar     ! => turb_ncar     : NCAR - CORE (Large & Yeager, 2009)
50   USE sbcblk_algo_coare3p0 ! => turb_coare3p0 : COAREv3.0 (Fairall et al. 2003)
51   USE sbcblk_algo_coare3p6 ! => turb_coare3p6 : COAREv3.6 (Fairall et al. 2018 + Edson et al. 2013)
52   USE sbcblk_algo_ecmwf    ! => turb_ecmwf    : ECMWF (IFS cycle 45r1)
53   !
54   USE iom            ! I/O manager library
55   USE in_out_manager ! I/O manager
56   USE lib_mpp        ! distribued memory computing library
57   USE lbclnk         ! ocean lateral boundary conditions (or mpp link)
58   USE prtctl         ! Print control
59
60   USE sbcblk_phy     ! a catalog of functions for physical/meteorological parameters in the marine boundary layer, rho_air, q_sat, etc...
61
62
63   IMPLICIT NONE
64   PRIVATE
65
66   PUBLIC   sbc_blk_init  ! called in sbcmod
67   PUBLIC   sbc_blk       ! called in sbcmod
68   PUBLIC   blk_oce_1     ! called in sbcabl
69   PUBLIC   blk_oce_2     ! called in sbcabl
70#if defined key_si3
71   PUBLIC   blk_ice_1     ! routine called in icesbc
72   PUBLIC   blk_ice_2     ! routine called in icesbc
73   PUBLIC   blk_ice_qcn   ! routine called in icesbc
74#endif
75
76   INTEGER , PUBLIC            ::   jpfld         ! maximum number of files to read
77   INTEGER , PUBLIC, PARAMETER ::   jp_wndi = 1   ! index of 10m wind velocity (i-component) (m/s)    at T-point
78   INTEGER , PUBLIC, PARAMETER ::   jp_wndj = 2   ! index of 10m wind velocity (j-component) (m/s)    at T-point
79   INTEGER , PUBLIC, PARAMETER ::   jp_tair = 3   ! index of 10m air temperature             (Kelvin)
80   INTEGER , PUBLIC, PARAMETER ::   jp_humi = 4   ! index of specific humidity               ( % )
81   INTEGER , PUBLIC, PARAMETER ::   jp_qsr  = 5   ! index of solar heat                      (W/m2)
82   INTEGER , PUBLIC, PARAMETER ::   jp_qlw  = 6   ! index of Long wave                       (W/m2)
83   INTEGER , PUBLIC, PARAMETER ::   jp_prec = 7   ! index of total precipitation (rain+snow) (Kg/m2/s)
84   INTEGER , PUBLIC, PARAMETER ::   jp_snow = 8   ! index of snow (solid prcipitation)       (kg/m2/s)
85   INTEGER , PUBLIC, PARAMETER ::   jp_slp  = 9   ! index of sea level pressure              (Pa)
86   INTEGER , PUBLIC, PARAMETER ::   jp_hpgi =10   ! index of ABL geostrophic wind or hpg (i-component) (m/s) at T-point
87   INTEGER , PUBLIC, PARAMETER ::   jp_hpgj =11   ! index of ABL geostrophic wind or hpg (j-component) (m/s) at T-point
88
89   TYPE(FLD), PUBLIC, ALLOCATABLE, DIMENSION(:) ::   sf   ! structure of input atmospheric fields (file informations, fields read)
90
91   !                           !!* Namelist namsbc_blk : bulk parameters
92   LOGICAL  ::   ln_NCAR        ! "NCAR"      algorithm   (Large and Yeager 2008)
93   LOGICAL  ::   ln_COARE_3p0   ! "COARE 3.0" algorithm   (Fairall et al. 2003)
94   LOGICAL  ::   ln_COARE_3p6   ! "COARE 3.6" algorithm   (Edson et al. 2013)
95   LOGICAL  ::   ln_ECMWF       ! "ECMWF"     algorithm   (IFS cycle 45r1)
96   !
97   LOGICAL  ::   ln_Cd_L12      ! ice-atm drag = F( ice concentration )                        (Lupkes et al. JGR2012)
98   LOGICAL  ::   ln_Cd_L15      ! ice-atm drag = F( ice concentration, atmospheric stability ) (Lupkes et al. JGR2015)
99   !
100   REAL(wp)         ::   rn_pfac   ! multiplication factor for precipitation
101   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_efac   ! multiplication factor for evaporation
102   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_vfac   ! multiplication factor for ice/ocean velocity in the calculation of wind stress
103   REAL(wp)         ::   rn_zqt    ! z(q,t) : height of humidity and temperature measurements
104   REAL(wp)         ::   rn_zu     ! z(u)   : height of wind measurements
105   !
106   REAL(wp), ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:) ::   Cd_ice , Ch_ice , Ce_ice   ! transfert coefficients over ice
107   REAL(wp), ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:) ::   Cdn_oce, Chn_oce, Cen_oce  ! neutral coeffs over ocean (L15 bulk scheme)
108   REAL(wp), ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:) ::   t_zu, q_zu                 ! air temp. and spec. hum. at wind speed height (L15 bulk scheme)
109
110   LOGICAL  ::   ln_skin_cs     ! use the cool-skin (only available in ECMWF and COARE algorithms) !LB
111   LOGICAL  ::   ln_skin_wl     ! use the warm-layer parameterization (only available in ECMWF and COARE algorithms) !LB
112   LOGICAL  ::   ln_humi_sph    ! humidity read in files ("sn_humi") is specific humidity [kg/kg] if .true. !LB
113   LOGICAL  ::   ln_humi_dpt    ! humidity read in files ("sn_humi") is dew-point temperature [K] if .true. !LB
114   LOGICAL  ::   ln_humi_rlh    ! humidity read in files ("sn_humi") is relative humidity     [%] if .true. !LB
115   !
116   INTEGER  ::   nhumi          ! choice of the bulk algorithm
117   !                            ! associated indices:
118   INTEGER, PARAMETER :: np_humi_sph = 1
119   INTEGER, PARAMETER :: np_humi_dpt = 2
120   INTEGER, PARAMETER :: np_humi_rlh = 3
121
122   INTEGER  ::   nblk           ! choice of the bulk algorithm
123   !                            ! associated indices:
124   INTEGER, PARAMETER ::   np_NCAR      = 1   ! "NCAR" algorithm        (Large and Yeager 2008)
125   INTEGER, PARAMETER ::   np_COARE_3p0 = 2   ! "COARE 3.0" algorithm   (Fairall et al. 2003)
126   INTEGER, PARAMETER ::   np_COARE_3p6 = 3   ! "COARE 3.6" algorithm   (Edson et al. 2013)
127   INTEGER, PARAMETER ::   np_ECMWF     = 4   ! "ECMWF" algorithm       (IFS cycle 45r1)
128
129   !! * Substitutions
130#  include "do_loop_substitute.h90"
131   !!----------------------------------------------------------------------
132   !! NEMO/OCE 4.0 , NEMO Consortium (2018)
133   !! $Id$
134   !! Software governed by the CeCILL license (see ./LICENSE)
135   !!----------------------------------------------------------------------
136CONTAINS
137
138   INTEGER FUNCTION sbc_blk_alloc()
139      !!-------------------------------------------------------------------
140      !!             ***  ROUTINE sbc_blk_alloc ***
141      !!-------------------------------------------------------------------
142      ALLOCATE( t_zu(jpi,jpj)   , q_zu(jpi,jpj)   ,                                      &
143         &      Cdn_oce(jpi,jpj), Chn_oce(jpi,jpj), Cen_oce(jpi,jpj),                    &
144         &      Cd_ice (jpi,jpj), Ch_ice (jpi,jpj), Ce_ice (jpi,jpj), STAT=sbc_blk_alloc )
145      !
146      CALL mpp_sum ( 'sbcblk', sbc_blk_alloc )
147      IF( sbc_blk_alloc /= 0 )   CALL ctl_stop( 'STOP', 'sbc_blk_alloc: failed to allocate arrays' )
148   END FUNCTION sbc_blk_alloc
149
150
151   SUBROUTINE sbc_blk_init
152      !!---------------------------------------------------------------------
153      !!                    ***  ROUTINE sbc_blk_init  ***
154      !!
155      !! ** Purpose :   choose and initialize a bulk formulae formulation
156      !!
157      !! ** Method  :
158      !!
159      !!----------------------------------------------------------------------
160      INTEGER  ::   jfpr                  ! dummy loop indice and argument
161      INTEGER  ::   ios, ierror, ioptio   ! Local integer
162      !!
163      CHARACTER(len=100)            ::   cn_dir                ! Root directory for location of atmospheric forcing files
164      TYPE(FLD_N), ALLOCATABLE, DIMENSION(:) ::   slf_i        ! array of namelist informations on the fields to read
165      TYPE(FLD_N) ::   sn_wndi, sn_wndj, sn_humi, sn_qsr       ! informations about the fields to be read
166      TYPE(FLD_N) ::   sn_qlw , sn_tair, sn_prec, sn_snow      !       "                        "
167      TYPE(FLD_N) ::   sn_slp , sn_hpgi, sn_hpgj               !       "                        "
168      NAMELIST/namsbc_blk/ sn_wndi, sn_wndj, sn_humi, sn_qsr, sn_qlw ,                &   ! input fields
169         &                 sn_tair, sn_prec, sn_snow, sn_slp, sn_hpgi, sn_hpgj,       &
170         &                 ln_NCAR, ln_COARE_3p0, ln_COARE_3p6, ln_ECMWF,             &   ! bulk algorithm
171         &                 cn_dir , rn_zqt, rn_zu,                                    &
172         &                 rn_pfac, rn_efac, rn_vfac, ln_Cd_L12, ln_Cd_L15,           &
173         &                 ln_skin_cs, ln_skin_wl, ln_humi_sph, ln_humi_dpt, ln_humi_rlh  ! cool-skin / warm-layer !LB
174      !!---------------------------------------------------------------------
175      !
176      !                                      ! allocate sbc_blk_core array
177      IF( sbc_blk_alloc() /= 0 )   CALL ctl_stop( 'STOP', 'sbc_blk : unable to allocate standard arrays' )
178      !
179      !                             !** read bulk namelist
180      READ  ( numnam_ref, namsbc_blk, IOSTAT = ios, ERR = 901)
181901   IF( ios /= 0 )   CALL ctl_nam ( ios , 'namsbc_blk in reference namelist' )
182      !
183      READ  ( numnam_cfg, namsbc_blk, IOSTAT = ios, ERR = 902 )
184902   IF( ios >  0 )   CALL ctl_nam ( ios , 'namsbc_blk in configuration namelist' )
185      !
186      IF(lwm) WRITE( numond, namsbc_blk )
187      !
188      !                             !** initialization of the chosen bulk formulae (+ check)
189      !                                   !* select the bulk chosen in the namelist and check the choice
190      ioptio = 0
191      IF( ln_NCAR      ) THEN
192         nblk =  np_NCAR        ;   ioptio = ioptio + 1
193      ENDIF
194      IF( ln_COARE_3p0 ) THEN
195         nblk =  np_COARE_3p0   ;   ioptio = ioptio + 1
196      ENDIF
197      IF( ln_COARE_3p6 ) THEN
198         nblk =  np_COARE_3p6   ;   ioptio = ioptio + 1
199      ENDIF
200      IF( ln_ECMWF     ) THEN
201         nblk =  np_ECMWF       ;   ioptio = ioptio + 1
202      ENDIF
203      IF( ioptio /= 1 )   CALL ctl_stop( 'sbc_blk_init: Choose one and only one bulk algorithm' )
204
205      !                             !** initialization of the cool-skin / warm-layer parametrization
206      IF( ln_skin_cs .OR. ln_skin_wl ) THEN
207         !! Some namelist sanity tests:
208         IF( ln_NCAR )      &
209            & CALL ctl_stop( 'sbc_blk_init: Cool-skin/warm-layer param. not compatible with NCAR algorithm' )
210         IF( nn_fsbc /= 1 ) &
211            & CALL ctl_stop( 'sbc_blk_init: Please set "nn_fsbc" to 1 when using cool-skin/warm-layer param.')
212      END IF
213
214      IF( ln_skin_wl ) THEN
215         !! Check if the frequency of downwelling solar flux input makes sense and if ln_dm2dc=T if it is daily!
216         IF( (sn_qsr%freqh  < 0.).OR.(sn_qsr%freqh  > 24.) ) &
217            & CALL ctl_stop( 'sbc_blk_init: Warm-layer param. (ln_skin_wl) not compatible with freq. of solar flux > daily' )
218         IF( (sn_qsr%freqh == 24.).AND.(.NOT. ln_dm2dc) ) &
219            & CALL ctl_stop( 'sbc_blk_init: Please set ln_dm2dc=T for warm-layer param. (ln_skin_wl) to work properly' )
220      END IF
221
222      ioptio = 0
223      IF( ln_humi_sph ) THEN
224         nhumi =  np_humi_sph    ;   ioptio = ioptio + 1
225      ENDIF
226      IF( ln_humi_dpt ) THEN
227         nhumi =  np_humi_dpt    ;   ioptio = ioptio + 1
228      ENDIF
229      IF( ln_humi_rlh ) THEN
230         nhumi =  np_humi_rlh    ;   ioptio = ioptio + 1
231      ENDIF
232      IF( ioptio /= 1 )   CALL ctl_stop( 'sbc_blk_init: Choose one and only one type of air humidity' )
233      !
234      IF( ln_dm2dc ) THEN                 !* check: diurnal cycle on Qsr
235         IF( sn_qsr%freqh /= 24. )   CALL ctl_stop( 'sbc_blk_init: ln_dm2dc=T only with daily short-wave input' )
236         IF( sn_qsr%ln_tint ) THEN
237            CALL ctl_warn( 'sbc_blk_init: ln_dm2dc=T daily qsr time interpolation done by sbcdcy module',   &
238               &           '              ==> We force time interpolation = .false. for qsr' )
239            sn_qsr%ln_tint = .false.
240         ENDIF
241      ENDIF
242      !                                   !* set the bulk structure
243      !                                      !- store namelist information in an array
244      IF( ln_blk ) jpfld = 9
245      IF( ln_abl ) jpfld = 11
246      ALLOCATE( slf_i(jpfld) )
247      !
248      slf_i(jp_wndi) = sn_wndi   ;   slf_i(jp_wndj) = sn_wndj
249      slf_i(jp_qsr ) = sn_qsr    ;   slf_i(jp_qlw ) = sn_qlw
250      slf_i(jp_tair) = sn_tair   ;   slf_i(jp_humi) = sn_humi
251      slf_i(jp_prec) = sn_prec   ;   slf_i(jp_snow) = sn_snow
252      slf_i(jp_slp ) = sn_slp
253      IF( ln_abl ) THEN
254         slf_i(jp_hpgi) = sn_hpgi   ;   slf_i(jp_hpgj) = sn_hpgj
255      END IF
256      !
257      !                                      !- allocate the bulk structure
258      ALLOCATE( sf(jpfld), STAT=ierror )
259      IF( ierror > 0 )   CALL ctl_stop( 'STOP', 'sbc_blk_init: unable to allocate sf structure' )
260      !
261      DO jfpr= 1, jpfld
262         !
263         IF( TRIM(sf(jfpr)%clrootname) == 'NOT USED' ) THEN    !--  not used field  --!   (only now allocated and set to zero)
264            ALLOCATE( sf(jfpr)%fnow(jpi,jpj,1) )
265            sf(jfpr)%fnow(:,:,1) = 0._wp
266         ELSE                                                  !-- used field  --!
267            IF(   ln_abl    .AND.                                                      &
268               &    ( jfpr == jp_wndi .OR. jfpr == jp_wndj .OR. jfpr == jp_humi .OR.   &
269               &      jfpr == jp_hpgi .OR. jfpr == jp_hpgj .OR. jfpr == jp_tair     )  ) THEN   ! ABL: some fields are 3D input
270               ALLOCATE( sf(jfpr)%fnow(jpi,jpj,jpka) )
271               IF( slf_i(jfpr)%ln_tint )   ALLOCATE( sf(jfpr)%fdta(jpi,jpj,jpka,2) )
272            ELSE                                                                                ! others or Bulk fields are 2D fiels
273               ALLOCATE( sf(jfpr)%fnow(jpi,jpj,1) )
274               IF( slf_i(jfpr)%ln_tint )   ALLOCATE( sf(jfpr)%fdta(jpi,jpj,1,2) )
275            ENDIF
276            !
277            IF( slf_i(jfpr)%freqh > 0. .AND. MOD( NINT(3600. * slf_i(jfpr)%freqh), nn_fsbc * NINT(rdt) ) /= 0 )   &
278               &  CALL ctl_warn( 'sbc_blk_init: sbcmod timestep rdt*nn_fsbc is NOT a submultiple of atmospheric forcing frequency.',   &
279               &                 '               This is not ideal. You should consider changing either rdt or nn_fsbc value...' )
280         ENDIF
281      END DO
282      !                                      !- fill the bulk structure with namelist informations
283      CALL fld_fill( sf, slf_i, cn_dir, 'sbc_blk_init', 'surface boundary condition -- bulk formulae', 'namsbc_blk' )
284      !
285      IF( ln_wave ) THEN
286         !Activated wave module but neither drag nor stokes drift activated
287         IF( .NOT.(ln_cdgw .OR. ln_sdw .OR. ln_tauwoc .OR. ln_stcor ) )   THEN
288            CALL ctl_stop( 'STOP',  'Ask for wave coupling but ln_cdgw=F, ln_sdw=F, ln_tauwoc=F, ln_stcor=F' )
289            !drag coefficient read from wave model definable only with mfs bulk formulae and core
290         ELSEIF(ln_cdgw .AND. .NOT. ln_NCAR )       THEN
291            CALL ctl_stop( 'drag coefficient read from wave model definable only with NCAR and CORE bulk formulae')
292         ELSEIF(ln_stcor .AND. .NOT. ln_sdw)                             THEN
293            CALL ctl_stop( 'Stokes-Coriolis term calculated only if activated Stokes Drift ln_sdw=T')
294         ENDIF
295      ELSE
296         IF( ln_cdgw .OR. ln_sdw .OR. ln_tauwoc .OR. ln_stcor )                &
297            &   CALL ctl_stop( 'Not Activated Wave Module (ln_wave=F) but asked coupling ',    &
298            &                  'with drag coefficient (ln_cdgw =T) '  ,                        &
299            &                  'or Stokes Drift (ln_sdw=T) ' ,                                 &
300            &                  'or ocean stress modification due to waves (ln_tauwoc=T) ',      &
301            &                  'or Stokes-Coriolis term (ln_stcori=T)'  )
302      ENDIF
303      !
304      IF( ln_abl ) THEN       ! ABL: read 3D fields for wind, temperature, humidity and pressure gradient
305         rn_zqt = ght_abl(2)          ! set the bulk altitude to ABL first level
306         rn_zu  = ght_abl(2)
307         IF(lwp) WRITE(numout,*)
308         IF(lwp) WRITE(numout,*) '   ABL formulation: overwrite rn_zqt & rn_zu with ABL first level altitude'
309      ENDIF
310      !
311      ! set transfer coefficients to default sea-ice values
312      Cd_ice(:,:) = rCd_ice
313      Ch_ice(:,:) = rCd_ice
314      Ce_ice(:,:) = rCd_ice
315      !
316      IF(lwp) THEN                     !** Control print
317         !
318         WRITE(numout,*)                  !* namelist
319         WRITE(numout,*) '   Namelist namsbc_blk (other than data information):'
320         WRITE(numout,*) '      "NCAR"      algorithm   (Large and Yeager 2008)     ln_NCAR      = ', ln_NCAR
321         WRITE(numout,*) '      "COARE 3.0" algorithm   (Fairall et al. 2003)       ln_COARE_3p0 = ', ln_COARE_3p0
322         WRITE(numout,*) '      "COARE 3.6" algorithm (Fairall 2018 + Edson al 2013)ln_COARE_3p6 = ', ln_COARE_3p6
323         WRITE(numout,*) '      "ECMWF"     algorithm   (IFS cycle 45r1)            ln_ECMWF     = ', ln_ECMWF
324         WRITE(numout,*) '      Air temperature and humidity reference height (m)   rn_zqt       = ', rn_zqt
325         WRITE(numout,*) '      Wind vector reference height (m)                    rn_zu        = ', rn_zu
326         WRITE(numout,*) '      factor applied on precipitation (total & snow)      rn_pfac      = ', rn_pfac
327         WRITE(numout,*) '      factor applied on evaporation                       rn_efac      = ', rn_efac
328         WRITE(numout,*) '      factor applied on ocean/ice velocity                rn_vfac      = ', rn_vfac
329         WRITE(numout,*) '         (form absolute (=0) to relative winds(=1))'
330         WRITE(numout,*) '      use ice-atm drag from Lupkes2012                    ln_Cd_L12    = ', ln_Cd_L12
331         WRITE(numout,*) '      use ice-atm drag from Lupkes2015                    ln_Cd_L15    = ', ln_Cd_L15
332         !
333         WRITE(numout,*)
334         SELECT CASE( nblk )              !* Print the choice of bulk algorithm
335         CASE( np_NCAR      )   ;   WRITE(numout,*) '   ==>>>   "NCAR" algorithm        (Large and Yeager 2008)'
336         CASE( np_COARE_3p0 )   ;   WRITE(numout,*) '   ==>>>   "COARE 3.0" algorithm   (Fairall et al. 2003)'
337         CASE( np_COARE_3p6 )   ;   WRITE(numout,*) '   ==>>>   "COARE 3.6" algorithm (Fairall 2018+Edson et al. 2013)'
338         CASE( np_ECMWF     )   ;   WRITE(numout,*) '   ==>>>   "ECMWF" algorithm       (IFS cycle 45r1)'
339         END SELECT
340         !
341         WRITE(numout,*)
342         WRITE(numout,*) '      use cool-skin  parameterization (SSST)  ln_skin_cs  = ', ln_skin_cs
343         WRITE(numout,*) '      use warm-layer parameterization (SSST)  ln_skin_wl  = ', ln_skin_wl
344         !
345         WRITE(numout,*)
346         SELECT CASE( nhumi )              !* Print the choice of air humidity
347         CASE( np_humi_sph )   ;   WRITE(numout,*) '   ==>>>   air humidity is SPECIFIC HUMIDITY     [kg/kg]'
348         CASE( np_humi_dpt )   ;   WRITE(numout,*) '   ==>>>   air humidity is DEW-POINT TEMPERATURE [K]'
349         CASE( np_humi_rlh )   ;   WRITE(numout,*) '   ==>>>   air humidity is RELATIVE HUMIDITY     [%]'
350         END SELECT
351         !
352      ENDIF
353      !
354   END SUBROUTINE sbc_blk_init
355
356
357   SUBROUTINE sbc_blk( kt )
358      !!---------------------------------------------------------------------
359      !!                    ***  ROUTINE sbc_blk  ***
360      !!
361      !! ** Purpose :   provide at each time step the surface ocean fluxes
362      !!              (momentum, heat, freshwater and runoff)
363      !!
364      !! ** Method  :
365      !!              (1) READ each fluxes in NetCDF files:
366      !!      the wind velocity (i-component) at z=rn_zu  (m/s) at T-point
367      !!      the wind velocity (j-component) at z=rn_zu  (m/s) at T-point
368      !!      the specific humidity           at z=rn_zqt (kg/kg)
369      !!      the air temperature             at z=rn_zqt (Kelvin)
370      !!      the solar heat                              (W/m2)
371      !!      the Long wave                               (W/m2)
372      !!      the total precipitation (rain+snow)         (Kg/m2/s)
373      !!      the snow (solid precipitation)              (kg/m2/s)
374      !!      ABL dynamical forcing (i/j-components of either hpg or geostrophic winds)
375      !!              (2) CALL blk_oce_1 and blk_oce_2
376      !!
377      !!      C A U T I O N : never mask the surface stress fields
378      !!                      the stress is assumed to be in the (i,j) mesh referential
379      !!
380      !! ** Action  :   defined at each time-step at the air-sea interface
381      !!              - utau, vtau  i- and j-component of the wind stress
382      !!              - taum        wind stress module at T-point
383      !!              - wndm        wind speed  module at T-point over free ocean or leads in presence of sea-ice
384      !!              - qns, qsr    non-solar and solar heat fluxes
385      !!              - emp         upward mass flux (evapo. - precip.)
386      !!              - sfx         salt flux due to freezing/melting (non-zero only if ice is present)
387      !!
388      !! ** References :   Large & Yeager, 2004 / Large & Yeager, 2008
389      !!                   Brodeau et al. Ocean Modelling 2010
390      !!----------------------------------------------------------------------
391      INTEGER, INTENT(in) ::   kt   ! ocean time step
392      !!----------------------------------------------------------------------
393      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj) ::   zssq, zcd_du, zsen, zevp
394      REAL(wp) :: ztmp
395      !!----------------------------------------------------------------------
396      !
397      CALL fld_read( kt, nn_fsbc, sf )             ! input fields provided at the current time-step
398
399      ! Sanity/consistence test on humidity at first time step to detect potential screw-up:
400      IF( kt == nit000 ) THEN
401         IF(lwp) WRITE(numout,*) ''
402#if defined key_agrif
403         IF(lwp) WRITE(numout,*) ' === AGRIF => Sanity/consistence test on air humidity SKIPPED! :( ==='
404#else
405         ztmp = SUM(tmask(:,:,1)) ! number of ocean points on local proc domain
406         IF( ztmp > 8._wp ) THEN ! test only on proc domains with at least 8 ocean points!
407            ztmp = SUM(sf(jp_humi)%fnow(:,:,1)*tmask(:,:,1))/ztmp ! mean humidity over ocean on proc
408            SELECT CASE( nhumi )
409            CASE( np_humi_sph ) ! specific humidity => expect: 0. <= something < 0.065 [kg/kg] (0.061 is saturation at 45degC !!!)
410               IF(  (ztmp < 0._wp) .OR. (ztmp > 0.065)  ) ztmp = -1._wp
411            CASE( np_humi_dpt ) ! dew-point temperature => expect: 110. <= something < 320. [K]
412               IF( (ztmp < 110._wp).OR.(ztmp > 320._wp) ) ztmp = -1._wp
413            CASE( np_humi_rlh ) ! relative humidity => expect: 0. <= something < 100. [%]
414               IF(  (ztmp < 0._wp) .OR.(ztmp > 100._wp) ) ztmp = -1._wp
415            END SELECT
416            IF(ztmp < 0._wp) THEN
417               IF (lwp) WRITE(numout,'("   Mean humidity value found on proc #",i6.6," is: ",f10.5)') narea, ztmp
418               CALL ctl_stop( 'STOP', 'Something is wrong with air humidity!!!', &
419                  &   ' ==> check the unit in your input files'       , &
420                  &   ' ==> check consistence of namelist choice: specific? relative? dew-point?', &
421                  &   ' ==> ln_humi_sph -> [kg/kg] | ln_humi_rlh -> [%] | ln_humi_dpt -> [K] !!!' )
422            END IF
423         END IF
424         IF(lwp) WRITE(numout,*) ' === Sanity/consistence test on air humidity sucessfuly passed! ==='
425#endif
426         IF(lwp) WRITE(numout,*) ''
427      END IF !IF( kt == nit000 )
428      !                                            ! compute the surface ocean fluxes using bulk formulea
429      IF( MOD( kt - 1, nn_fsbc ) == 0 ) THEN
430         CALL blk_oce_1( kt, sf(jp_wndi)%fnow(:,:,1), sf(jp_wndj)%fnow(:,:,1),   &   !   <<= in
431            &                sf(jp_tair)%fnow(:,:,1), sf(jp_humi)%fnow(:,:,1),   &   !   <<= in
432            &                sf(jp_slp )%fnow(:,:,1), sst_m, ssu_m, ssv_m,       &   !   <<= in
433            &                sf(jp_qsr )%fnow(:,:,1), sf(jp_qlw )%fnow(:,:,1),   &   !   <<= in (wl/cs)
434            &                tsk_m, zssq, zcd_du, zsen, zevp )                       !   =>> out
435
436         CALL blk_oce_2(     sf(jp_tair)%fnow(:,:,1), sf(jp_qsr )%fnow(:,:,1),   &   !   <<= in
437            &                sf(jp_qlw )%fnow(:,:,1), sf(jp_prec)%fnow(:,:,1),   &   !   <<= in
438            &                sf(jp_snow)%fnow(:,:,1), tsk_m,                     &   !   <<= in
439            &                zsen, zevp )                                            !   <=> in out
440      ENDIF
441      !
442#if defined key_cice
443      IF( MOD( kt - 1, nn_fsbc ) == 0 )   THEN
444         qlw_ice(:,:,1)   = sf(jp_qlw )%fnow(:,:,1)
445         IF( ln_dm2dc ) THEN
446            qsr_ice(:,:,1) = sbc_dcy( sf(jp_qsr)%fnow(:,:,1) )
447         ELSE
448            qsr_ice(:,:,1) =          sf(jp_qsr)%fnow(:,:,1)
449         ENDIF
450         tatm_ice(:,:)    = sf(jp_tair)%fnow(:,:,1)
451
452         SELECT CASE( nhumi )
453         CASE( np_humi_sph )
454            qatm_ice(:,:) =           sf(jp_humi)%fnow(:,:,1)
455         CASE( np_humi_dpt )
456            qatm_ice(:,:) = q_sat(    sf(jp_humi)%fnow(:,:,1), sf(jp_slp)%fnow(:,:,1) )
457         CASE( np_humi_rlh )
458            qatm_ice(:,:) = q_air_rh( 0.01_wp*sf(jp_humi)%fnow(:,:,1), sf(jp_tair)%fnow(:,:,1), sf(jp_slp)%fnow(:,:,1)) !LB: 0.01 => RH is % percent in file
459         END SELECT
460
461         tprecip(:,:)     = sf(jp_prec)%fnow(:,:,1) * rn_pfac
462         sprecip(:,:)     = sf(jp_snow)%fnow(:,:,1) * rn_pfac
463         wndi_ice(:,:)    = sf(jp_wndi)%fnow(:,:,1)
464         wndj_ice(:,:)    = sf(jp_wndj)%fnow(:,:,1)
465      ENDIF
466#endif
467      !
468   END SUBROUTINE sbc_blk
469
470
471   SUBROUTINE blk_oce_1( kt, pwndi, pwndj , ptair, phumi, &  ! inp
472      &                  pslp , pst   , pu   , pv,        &  ! inp
473      &                  pqsr , pqlw  ,                   &  ! inp
474      &                  ptsk, pssq , pcd_du, psen , pevp   )  ! out
475      !!---------------------------------------------------------------------
476      !!                     ***  ROUTINE blk_oce_1  ***
477      !!
478      !! ** Purpose :   if ln_blk=T, computes surface momentum, heat and freshwater fluxes
479      !!                if ln_abl=T, computes Cd x |U|, Ch x |U|, Ce x |U| for ABL integration
480      !!
481      !! ** Method  :   bulk formulae using atmospheric fields from :
482      !!                if ln_blk=T, atmospheric fields read in sbc_read
483      !!                if ln_abl=T, the ABL model at previous time-step
484      !!
485      !! ** Outputs : - pssq    : surface humidity used to compute latent heat flux (kg/kg)
486      !!              - pcd_du  : Cd x |dU| at T-points  (m/s)
487      !!              - psen    : Ch x |dU| at T-points  (m/s)
488      !!              - pevp    : Ce x |dU| at T-points  (m/s)
489      !!---------------------------------------------------------------------
490      INTEGER , INTENT(in   )                 ::   kt     ! time step index
491      REAL(wp), INTENT(in   ), DIMENSION(:,:) ::   pwndi  ! atmospheric wind at U-point              [m/s]
492      REAL(wp), INTENT(in   ), DIMENSION(:,:) ::   pwndj  ! atmospheric wind at V-point              [m/s]
493      REAL(wp), INTENT(in   ), DIMENSION(:,:) ::   phumi  ! specific humidity at T-points            [kg/kg]
494      REAL(wp), INTENT(in   ), DIMENSION(:,:) ::   ptair  ! potential temperature at T-points        [Kelvin]
495      REAL(wp), INTENT(in   ), DIMENSION(:,:) ::   pslp   ! sea-level pressure                       [Pa]
496      REAL(wp), INTENT(in   ), DIMENSION(:,:) ::   pst    ! surface temperature                      [Celsius]
497      REAL(wp), INTENT(in   ), DIMENSION(:,:) ::   pu     ! surface current at U-point (i-component) [m/s]
498      REAL(wp), INTENT(in   ), DIMENSION(:,:) ::   pv     ! surface current at V-point (j-component) [m/s]
499      REAL(wp), INTENT(in   ), DIMENSION(:,:) ::   pqsr   !
500      REAL(wp), INTENT(in   ), DIMENSION(:,:) ::   pqlw   !
501      REAL(wp), INTENT(  out), DIMENSION(:,:) ::   ptsk   ! skin temp. (or SST if CS & WL not used)  [Celsius]
502      REAL(wp), INTENT(  out), DIMENSION(:,:) ::   pssq   ! specific humidity at pst                 [kg/kg]
503      REAL(wp), INTENT(  out), DIMENSION(:,:) ::   pcd_du ! Cd x |dU| at T-points                    [m/s]
504      REAL(wp), INTENT(  out), DIMENSION(:,:) ::   psen   ! Ch x |dU| at T-points                    [m/s]
505      REAL(wp), INTENT(  out), DIMENSION(:,:) ::   pevp   ! Ce x |dU| at T-points                    [m/s]
506      !
507      INTEGER  ::   ji, jj               ! dummy loop indices
508      REAL(wp) ::   zztmp                ! local variable
509      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj) ::   zwnd_i, zwnd_j    ! wind speed components at T-point
510      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj) ::   zU_zu             ! bulk wind speed at height zu  [m/s]
511      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj) ::   ztpot             ! potential temperature of air at z=rn_zqt [K]
512      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj) ::   zqair             ! specific humidity     of air at z=rn_zqt [kg/kg]
513      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj) ::   zcd_oce           ! momentum transfert coefficient over ocean
514      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj) ::   zch_oce           ! sensible heat transfert coefficient over ocean
515      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj) ::   zce_oce           ! latent   heat transfert coefficient over ocean
516      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj) ::   zqla              ! latent heat flux
517      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj) ::   zztmp1, zztmp2
518      !!---------------------------------------------------------------------
519      !
520      ! local scalars ( place there for vector optimisation purposes)
521      !                           ! Temporary conversion from Celcius to Kelvin (and set minimum value far above 0 K)
522      ptsk(:,:) = pst(:,:) + rt0  ! by default: skin temperature = "bulk SST" (will remain this way if NCAR algorithm used!)
523
524      ! ----------------------------------------------------------------------------- !
525      !      0   Wind components and module at T-point relative to the moving ocean   !
526      ! ----------------------------------------------------------------------------- !
527
528      ! ... components ( U10m - U_oce ) at T-point (unmasked)
529#if defined key_cyclone
530      zwnd_i(:,:) = 0._wp
531      zwnd_j(:,:) = 0._wp
532      CALL wnd_cyc( kt, zwnd_i, zwnd_j )    ! add analytical tropical cyclone (Vincent et al. JGR 2012)
533      DO_2D_00_00
534         pwndi(ji,jj) = pwndi(ji,jj) + zwnd_i(ji,jj)
535         pwndj(ji,jj) = pwndj(ji,jj) + zwnd_j(ji,jj)
536      END_2D
537#endif
538      DO_2D_00_00
539         zwnd_i(ji,jj) = (  pwndi(ji,jj) - rn_vfac * 0.5 * ( pu(ji-1,jj  ) + pu(ji,jj) )  )
540         zwnd_j(ji,jj) = (  pwndj(ji,jj) - rn_vfac * 0.5 * ( pv(ji  ,jj-1) + pv(ji,jj) )  )
541      END_2D
542      CALL lbc_lnk_multi( 'sbcblk', zwnd_i, 'T', -1., zwnd_j, 'T', -1. )
543      ! ... scalar wind ( = | U10m - U_oce | ) at T-point (masked)
544      wndm(:,:) = SQRT(  zwnd_i(:,:) * zwnd_i(:,:)   &
545         &             + zwnd_j(:,:) * zwnd_j(:,:)  ) * tmask(:,:,1)
546
547      ! ----------------------------------------------------------------------------- !
548      !      I   Solar FLUX                                                           !
549      ! ----------------------------------------------------------------------------- !
550
551      ! ocean albedo assumed to be constant + modify now Qsr to include the diurnal cycle                    ! Short Wave
552      zztmp = 1. - albo
553      IF( ln_dm2dc ) THEN
554         qsr(:,:) = zztmp * sbc_dcy( sf(jp_qsr)%fnow(:,:,1) ) * tmask(:,:,1)
555      ELSE
556         qsr(:,:) = zztmp *          sf(jp_qsr)%fnow(:,:,1)   * tmask(:,:,1)
557      ENDIF
558
559
560      ! ----------------------------------------------------------------------------- !
561      !     II   Turbulent FLUXES                                                     !
562      ! ----------------------------------------------------------------------------- !
563
564      ! specific humidity at SST
565      pssq(:,:) = rdct_qsat_salt * q_sat( ptsk(:,:), pslp(:,:) )
566
567      IF( ln_skin_cs .OR. ln_skin_wl ) THEN
568         !! Backup "bulk SST" and associated spec. hum.
569         zztmp1(:,:) = ptsk(:,:)
570         zztmp2(:,:) = pssq(:,:)
571      ENDIF
572
573      ! specific humidity of air at "rn_zqt" m above the sea
574      SELECT CASE( nhumi )
575      CASE( np_humi_sph )
576         zqair(:,:) = phumi(:,:)      ! what we read in file is already a spec. humidity!
577      CASE( np_humi_dpt )
578         !IF(lwp) WRITE(numout,*) ' *** blk_oce => computing q_air out of d_air and slp !' !LBrm
579         zqair(:,:) = q_sat( phumi(:,:), pslp(:,:) )
580      CASE( np_humi_rlh )
581         !IF(lwp) WRITE(numout,*) ' *** blk_oce => computing q_air out of RH, t_air and slp !' !LBrm
582         zqair(:,:) = q_air_rh( 0.01_wp*phumi(:,:), ptair(:,:), pslp(:,:) ) !LB: 0.01 => RH is % percent in file
583      END SELECT
584      !
585      ! potential temperature of air at "rn_zqt" m above the sea
586      IF( ln_abl ) THEN
587         ztpot = ptair(:,:)
588      ELSE
589         ! Estimate of potential temperature at z=rn_zqt, based on adiabatic lapse-rate
590         !    (see Josey, Gulev & Yu, 2013) / doi=10.1016/B978-0-12-391851-2.00005-2
591         !    (since reanalysis products provide T at z, not theta !)
592         !#LB: because AGRIF hates functions that return something else than a scalar, need to
593         !     use scalar version of gamma_moist() ...
594         DO_2D_11_11
595            ztpot(ji,jj) = ptair(ji,jj) + gamma_moist( ptair(ji,jj), zqair(ji,jj) ) * rn_zqt
596         END_2D
597      ENDIF
598
599
600
601      !! Time to call the user-selected bulk parameterization for
602      !!  ==  transfer coefficients  ==!   Cd, Ch, Ce at T-point, and more...
603      SELECT CASE( nblk )
604
605      CASE( np_NCAR      )
606         CALL turb_ncar    ( rn_zqt, rn_zu, ptsk, ztpot, pssq, zqair, wndm,                              &
607            &                zcd_oce, zch_oce, zce_oce, t_zu, q_zu, zU_zu, cdn_oce, chn_oce, cen_oce )
608
609      CASE( np_COARE_3p0 )
610         CALL turb_coare3p0 ( kt, rn_zqt, rn_zu, ptsk, ztpot, pssq, zqair, wndm, ln_skin_cs, ln_skin_wl, &
611            &                zcd_oce, zch_oce, zce_oce, t_zu, q_zu, zU_zu, cdn_oce, chn_oce, cen_oce,   &
612            &                Qsw=qsr(:,:), rad_lw=pqlw(:,:), slp=pslp(:,:) )
613
614      CASE( np_COARE_3p6 )
615         CALL turb_coare3p6 ( kt, rn_zqt, rn_zu, ptsk, ztpot, pssq, zqair, wndm, ln_skin_cs, ln_skin_wl, &
616            &                zcd_oce, zch_oce, zce_oce, t_zu, q_zu, zU_zu, cdn_oce, chn_oce, cen_oce,   &
617            &                Qsw=qsr(:,:), rad_lw=pqlw(:,:), slp=pslp(:,:) )
618
619      CASE( np_ECMWF     )
620         CALL turb_ecmwf   ( kt, rn_zqt, rn_zu, ptsk, ztpot, pssq, zqair, wndm, ln_skin_cs, ln_skin_wl,  &
621            &                zcd_oce, zch_oce, zce_oce, t_zu, q_zu, zU_zu, cdn_oce, chn_oce, cen_oce,   &
622            &                Qsw=qsr(:,:), rad_lw=pqlw(:,:), slp=pslp(:,:) )
623
624      CASE DEFAULT
625         CALL ctl_stop( 'STOP', 'sbc_oce: non-existing bulk formula selected' )
626
627      END SELECT
628
629      IF( ln_skin_cs .OR. ln_skin_wl ) THEN
630         !! ptsk and pssq have been updated!!!
631         !!
632         !! In the presence of sea-ice we forget about the cool-skin/warm-layer update of ptsk and pssq:
633         WHERE ( fr_i(:,:) > 0.001_wp )
634            ! sea-ice present, we forget about the update, using what we backed up before call to turb_*()
635            ptsk(:,:) = zztmp1(:,:)
636            pssq(:,:) = zztmp2(:,:)
637         END WHERE
638      END IF
639
640      !!      CALL iom_put( "Cd_oce", zcd_oce)  ! output value of pure ocean-atm. transfer coef.
641      !!      CALL iom_put( "Ch_oce", zch_oce)  ! output value of pure ocean-atm. transfer coef.
642
643      IF( ABS(rn_zu - rn_zqt) < 0.1_wp ) THEN
644         !! If zu == zt, then ensuring once for all that:
645         t_zu(:,:) = ztpot(:,:)
646         q_zu(:,:) = zqair(:,:)
647      ENDIF
648
649
650      !  Turbulent fluxes over ocean  => BULK_FORMULA @ sbcblk_phy.F90
651      ! -------------------------------------------------------------
652
653      IF( ln_abl ) THEN         !==  ABL formulation  ==!   multiplication by rho_air and turbulent fluxes computation done in ablstp
654         !! FL do we need this multiplication by tmask ... ???
655         DO_2D_11_11
656            zztmp = zU_zu(ji,jj) !* tmask(ji,jj,1)
657            wndm(ji,jj)   = zztmp                   ! Store zU_zu in wndm to compute ustar2 in ablmod
658            pcd_du(ji,jj) = zztmp * zcd_oce(ji,jj)
659            psen(ji,jj)   = zztmp * zch_oce(ji,jj)
660            pevp(ji,jj)   = zztmp * zce_oce(ji,jj)
661         END_2D
662      ELSE                      !==  BLK formulation  ==!   turbulent fluxes computation
663         CALL BULK_FORMULA( rn_zu, ptsk(:,:), pssq(:,:), t_zu(:,:), q_zu(:,:), &
664            &               zcd_oce(:,:), zch_oce(:,:), zce_oce(:,:),         &
665            &               wndm(:,:), zU_zu(:,:), pslp(:,:),                 &
666            &               taum(:,:), psen(:,:), zqla(:,:),                  &
667            &               pEvap=pevp(:,:), prhoa=rhoa(:,:) )
668
669         zqla(:,:) = zqla(:,:) * tmask(:,:,1)
670         psen(:,:) = psen(:,:) * tmask(:,:,1)
671         taum(:,:) = taum(:,:) * tmask(:,:,1)
672         pevp(:,:) = pevp(:,:) * tmask(:,:,1)
673
674         ! Tau i and j component on T-grid points, using array "zcd_oce" as a temporary array...
675         zcd_oce = 0._wp
676         WHERE ( wndm > 0._wp ) zcd_oce = taum / wndm
677         zwnd_i = zcd_oce * zwnd_i
678         zwnd_j = zcd_oce * zwnd_j
679
680         CALL iom_put( "taum_oce", taum )   ! output wind stress module
681
682         ! ... utau, vtau at U- and V_points, resp.
683         !     Note the use of 0.5*(2-umask) in order to unmask the stress along coastlines
684         !     Note the use of MAX(tmask(i,j),tmask(i+1,j) is to mask tau over ice shelves
685         DO_2D_10_10
686            utau(ji,jj) = 0.5 * ( 2. - umask(ji,jj,1) ) * ( zwnd_i(ji,jj) + zwnd_i(ji+1,jj  ) ) &
687               &          * MAX(tmask(ji,jj,1),tmask(ji+1,jj,1))
688            vtau(ji,jj) = 0.5 * ( 2. - vmask(ji,jj,1) ) * ( zwnd_j(ji,jj) + zwnd_j(ji  ,jj+1) ) &
689               &          * MAX(tmask(ji,jj,1),tmask(ji,jj+1,1))
690         END_2D
691         CALL lbc_lnk_multi( 'sbcblk', utau, 'U', -1., vtau, 'V', -1. )
692
693         IF(sn_cfctl%l_prtctl) THEN
694            CALL prt_ctl( tab2d_1=wndm  , clinfo1=' blk_oce_1: wndm   : ')
695            CALL prt_ctl( tab2d_1=utau  , clinfo1=' blk_oce_1: utau   : ', mask1=umask,   &
696               &          tab2d_2=vtau  , clinfo2='            vtau   : ', mask2=vmask )
697         ENDIF
698         !
699      ENDIF !IF( ln_abl )
700     
701      ptsk(:,:) = ( ptsk(:,:) - rt0 ) * tmask(:,:,1)  ! Back to Celsius
702           
703      IF( ln_skin_cs .OR. ln_skin_wl ) THEN
704         CALL iom_put( "t_skin" ,  ptsk        )  ! T_skin in Celsius
705         CALL iom_put( "dt_skin" , ptsk - pst  )  ! T_skin - SST temperature difference...
706      ENDIF
707
708      IF(sn_cfctl%l_prtctl) THEN
709         CALL prt_ctl( tab2d_1=pevp  , clinfo1=' blk_oce_1: pevp   : ' )
710         CALL prt_ctl( tab2d_1=psen  , clinfo1=' blk_oce_1: psen   : ' )
711         CALL prt_ctl( tab2d_1=pssq  , clinfo1=' blk_oce_1: pssq   : ' )
712      ENDIF
713      !
714   END SUBROUTINE blk_oce_1
715
716
717   SUBROUTINE blk_oce_2( ptair, pqsr, pqlw, pprec,   &   ! <<= in
718      &                  psnow, ptsk, psen, pevp     )   ! <<= in
719      !!---------------------------------------------------------------------
720      !!                     ***  ROUTINE blk_oce_2  ***
721      !!
722      !! ** Purpose :   finalize the momentum, heat and freshwater fluxes computation
723      !!                at the ocean surface at each time step knowing Cd, Ch, Ce and
724      !!                atmospheric variables (from ABL or external data)
725      !!
726      !! ** Outputs : - utau    : i-component of the stress at U-point  (N/m2)
727      !!              - vtau    : j-component of the stress at V-point  (N/m2)
728      !!              - taum    : Wind stress module at T-point         (N/m2)
729      !!              - wndm    : Wind speed module at T-point          (m/s)
730      !!              - qsr     : Solar heat flux over the ocean        (W/m2)
731      !!              - qns     : Non Solar heat flux over the ocean    (W/m2)
732      !!              - emp     : evaporation minus precipitation       (kg/m2/s)
733      !!---------------------------------------------------------------------
734      REAL(wp), INTENT(in), DIMENSION(:,:) ::   ptair
735      REAL(wp), INTENT(in), DIMENSION(:,:) ::   pqsr
736      REAL(wp), INTENT(in), DIMENSION(:,:) ::   pqlw
737      REAL(wp), INTENT(in), DIMENSION(:,:) ::   pprec
738      REAL(wp), INTENT(in), DIMENSION(:,:) ::   psnow
739      REAL(wp), INTENT(in), DIMENSION(:,:) ::   ptsk   ! SKIN surface temperature   [Celsius]
740      REAL(wp), INTENT(in), DIMENSION(:,:) ::   psen
741      REAL(wp), INTENT(in), DIMENSION(:,:) ::   pevp
742      !
743      INTEGER  ::   ji, jj               ! dummy loop indices
744      REAL(wp) ::   zztmp,zz1,zz2,zz3    ! local variable
745      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj) ::   ztskk             ! skin temp. in Kelvin
746      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj) ::   zqlw              ! long wave and sensible heat fluxes     
747      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj) ::   zqla              ! latent heat fluxes and evaporation
748      !!---------------------------------------------------------------------
749      !
750      ! local scalars ( place there for vector optimisation purposes)
751
752
753      ztskk(:,:) = ptsk(:,:) + rt0  ! => ptsk in Kelvin rather than Celsius
754     
755      ! ----------------------------------------------------------------------------- !
756      !     III    Net longwave radiative FLUX                                        !
757      ! ----------------------------------------------------------------------------- !
758
759      !! LB: now moved after Turbulent fluxes because must use the skin temperature rather that the SST
760      !! (ztskk is skin temperature if ln_skin_cs==.TRUE. .OR. ln_skin_wl==.TRUE.)
761      zqlw(:,:) = emiss_w * ( pqlw(:,:) - stefan*ztskk(:,:)*ztskk(:,:)*ztskk(:,:)*ztskk(:,:) ) * tmask(:,:,1)   ! Net radiative longwave flux
762
763      !  Latent flux over ocean
764      ! -----------------------
765
766      ! use scalar version of L_vap() for AGRIF compatibility
767      DO_2D_11_11
768         zqla(ji,jj) = - L_vap( ztskk(ji,jj) ) * pevp(ji,jj)    ! Latent Heat flux !!GS: possibility to add a global qla to avoid recomputation after abl update
769      END_2D
770
771      IF(sn_cfctl%l_prtctl) THEN
772         CALL prt_ctl( tab2d_1=zqla  , clinfo1=' blk_oce_2: zqla   : ' )
773         CALL prt_ctl( tab2d_1=zqlw  , clinfo1=' blk_oce_2: zqlw   : ', tab2d_2=qsr, clinfo2=' qsr : ' )
774
775      ENDIF
776
777      ! ----------------------------------------------------------------------------- !
778      !     IV    Total FLUXES                                                       !
779      ! ----------------------------------------------------------------------------- !
780      !
781      emp (:,:) = (  pevp(:,:)                                       &   ! mass flux (evap. - precip.)
782         &         - pprec(:,:) * rn_pfac  ) * tmask(:,:,1)
783      !
784      qns(:,:) = zqlw(:,:) + psen(:,:) + zqla(:,:)                   &   ! Downward Non Solar
785         &     - psnow(:,:) * rn_pfac * rLfus                        &   ! remove latent melting heat for solid precip
786         &     - pevp(:,:) * ptsk(:,:) * rcp                         &   ! remove evap heat content at SST
787         &     + ( pprec(:,:) - psnow(:,:) ) * rn_pfac               &   ! add liquid precip heat content at Tair
788         &     * ( ptair(:,:) - rt0 ) * rcp                          &
789         &     + psnow(:,:) * rn_pfac                                &   ! add solid  precip heat content at min(Tair,Tsnow)
790         &     * ( MIN( ptair(:,:), rt0 ) - rt0 ) * rcpi
791      qns(:,:) = qns(:,:) * tmask(:,:,1)
792      !
793#if defined key_si3
794      qns_oce(:,:) = zqlw(:,:) + psen(:,:) + zqla(:,:)                             ! non solar without emp (only needed by SI3)
795      qsr_oce(:,:) = qsr(:,:)
796#endif
797      !
798      CALL iom_put( "rho_air"  , rhoa*tmask(:,:,1) )       ! output air density [kg/m^3]
799      CALL iom_put( "evap_oce" , pevp )                    ! evaporation
800      CALL iom_put( "qlw_oce"  , zqlw )                    ! output downward longwave heat over the ocean
801      CALL iom_put( "qsb_oce"  , psen )                    ! output downward sensible heat over the ocean
802      CALL iom_put( "qla_oce"  , zqla )                    ! output downward latent   heat over the ocean
803      tprecip(:,:) = pprec(:,:) * rn_pfac * tmask(:,:,1)   ! output total precipitation [kg/m2/s]
804      sprecip(:,:) = psnow(:,:) * rn_pfac * tmask(:,:,1)   ! output solid precipitation [kg/m2/s]
805      CALL iom_put( 'snowpre', sprecip )                   ! Snow
806      CALL iom_put( 'precip' , tprecip )                   ! Total precipitation
807      !
808      IF ( nn_ice == 0 ) THEN
809         CALL iom_put( "qemp_oce" , qns-zqlw-psen-zqla )   ! output downward heat content of E-P over the ocean
810         CALL iom_put( "qns_oce"  ,   qns  )               ! output downward non solar heat over the ocean
811         CALL iom_put( "qsr_oce"  ,   qsr  )               ! output downward solar heat over the ocean
812         CALL iom_put( "qt_oce"   ,   qns+qsr )            ! output total downward heat over the ocean
813      ENDIF
814      !
815      IF(sn_cfctl%l_prtctl) THEN
816         CALL prt_ctl(tab2d_1=zqlw , clinfo1=' blk_oce_2: zqlw  : ')
817         CALL prt_ctl(tab2d_1=zqla , clinfo1=' blk_oce_2: zqla  : ', tab2d_2=qsr  , clinfo2=' qsr   : ')
818         CALL prt_ctl(tab2d_1=emp  , clinfo1=' blk_oce_2: emp   : ')
819      ENDIF
820      !
821   END SUBROUTINE blk_oce_2
822
823
824#if defined key_si3
825   !!----------------------------------------------------------------------
826   !!   'key_si3'                                       SI3 sea-ice model
827   !!----------------------------------------------------------------------
828   !!   blk_ice_1   : provide the air-ice stress
829   !!   blk_ice_2   : provide the heat and mass fluxes at air-ice interface
830   !!   blk_ice_qcn : provide ice surface temperature and snow/ice conduction flux (emulating conduction flux)
831   !!   Cdn10_Lupkes2012 : Lupkes et al. (2012) air-ice drag
832   !!   Cdn10_Lupkes2015 : Lupkes et al. (2015) air-ice drag
833   !!----------------------------------------------------------------------
834
835   SUBROUTINE blk_ice_1( pwndi, pwndj, ptair, phumi, pslp , puice, pvice, ptsui,  &   ! inputs
836      &                  putaui, pvtaui, pseni, pevpi, pssqi, pcd_dui             )   ! optional outputs
837      !!---------------------------------------------------------------------
838      !!                     ***  ROUTINE blk_ice_1  ***
839      !!
840      !! ** Purpose :   provide the surface boundary condition over sea-ice
841      !!
842      !! ** Method  :   compute momentum using bulk formulation
843      !!                formulea, ice variables and read atmospheric fields.
844      !!                NB: ice drag coefficient is assumed to be a constant
845      !!---------------------------------------------------------------------
846      REAL(wp) , INTENT(in   ), DIMENSION(:,:  ) ::   pslp    ! sea-level pressure [Pa]
847      REAL(wp) , INTENT(in   ), DIMENSION(:,:  ) ::   pwndi   ! atmospheric wind at T-point [m/s]
848      REAL(wp) , INTENT(in   ), DIMENSION(:,:  ) ::   pwndj   ! atmospheric wind at T-point [m/s]
849      REAL(wp) , INTENT(in   ), DIMENSION(:,:  ) ::   ptair   ! atmospheric wind at T-point [m/s]
850      REAL(wp) , INTENT(in   ), DIMENSION(:,:  ) ::   phumi   ! atmospheric wind at T-point [m/s]
851      REAL(wp) , INTENT(in   ), DIMENSION(:,:  ) ::   puice   ! sea-ice velocity on I or C grid [m/s]
852      REAL(wp) , INTENT(in   ), DIMENSION(:,:  ) ::   pvice   ! "
853      REAL(wp) , INTENT(in   ), DIMENSION(:,:  ) ::   ptsui   ! sea-ice surface temperature [K]
854      REAL(wp) , INTENT(  out), DIMENSION(:,:  ), OPTIONAL ::   putaui  ! if ln_blk
855      REAL(wp) , INTENT(  out), DIMENSION(:,:  ), OPTIONAL ::   pvtaui  ! if ln_blk
856      REAL(wp) , INTENT(  out), DIMENSION(:,:  ), OPTIONAL ::   pseni   ! if ln_abl
857      REAL(wp) , INTENT(  out), DIMENSION(:,:  ), OPTIONAL ::   pevpi   ! if ln_abl
858      REAL(wp) , INTENT(  out), DIMENSION(:,:  ), OPTIONAL ::   pssqi   ! if ln_abl
859      REAL(wp) , INTENT(  out), DIMENSION(:,:  ), OPTIONAL ::   pcd_dui ! if ln_abl
860      !
861      INTEGER  ::   ji, jj    ! dummy loop indices
862      REAL(wp) ::   zwndi_t , zwndj_t             ! relative wind components at T-point
863      REAL(wp) ::   zootm_su                      ! sea-ice surface mean temperature
864      REAL(wp) ::   zztmp1, zztmp2                ! temporary arrays
865      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj) ::   zcd_dui   ! transfer coefficient for momentum      (tau)
866      !!---------------------------------------------------------------------
867      !
868
869      ! ------------------------------------------------------------ !
870      !    Wind module relative to the moving ice ( U10m - U_ice )   !
871      ! ------------------------------------------------------------ !
872      ! C-grid ice dynamics :   U & V-points (same as ocean)
873      DO_2D_00_00
874         zwndi_t = (  pwndi(ji,jj) - rn_vfac * 0.5_wp * ( puice(ji-1,jj  ) + puice(ji,jj) )  )
875         zwndj_t = (  pwndj(ji,jj) - rn_vfac * 0.5_wp * ( pvice(ji  ,jj-1) + pvice(ji,jj) )  )
876         wndm_ice(ji,jj) = SQRT( zwndi_t * zwndi_t + zwndj_t * zwndj_t ) * tmask(ji,jj,1)
877      END_2D
878      CALL lbc_lnk( 'sbcblk', wndm_ice, 'T',  1. )
879      !
880      ! Make ice-atm. drag dependent on ice concentration
881      IF    ( ln_Cd_L12 ) THEN   ! calculate new drag from Lupkes(2012) equations
882         CALL Cdn10_Lupkes2012( Cd_ice )
883         Ch_ice(:,:) = Cd_ice(:,:)       ! momentum and heat transfer coef. are considered identical
884         Ce_ice(:,:) = Cd_ice(:,:)
885      ELSEIF( ln_Cd_L15 ) THEN   ! calculate new drag from Lupkes(2015) equations
886         CALL Cdn10_Lupkes2015( ptsui, pslp, Cd_ice, Ch_ice )
887         Ce_ice(:,:) = Ch_ice(:,:)       ! sensible and latent heat transfer coef. are considered identical
888      ENDIF
889
890      !! IF ( iom_use("Cd_ice") ) CALL iom_put("Cd_ice", Cd_ice)   ! output value of pure ice-atm. transfer coef.
891      !! IF ( iom_use("Ch_ice") ) CALL iom_put("Ch_ice", Ch_ice)   ! output value of pure ice-atm. transfer coef.
892
893      ! local scalars ( place there for vector optimisation purposes)
894      !IF (ln_abl) rhoa  (:,:)  = rho_air( ptair(:,:), phumi(:,:), pslp(:,:) ) !!GS: rhoa must be (re)computed here with ABL to avoid division by zero after (TBI)
895      zcd_dui(:,:) = wndm_ice(:,:) * Cd_ice(:,:)
896
897      IF( ln_blk ) THEN
898         ! ------------------------------------------------------------ !
899         !    Wind stress relative to the moving ice ( U10m - U_ice )   !
900         ! ------------------------------------------------------------ !
901         ! C-grid ice dynamics :   U & V-points (same as ocean)
902         DO_2D_00_00
903            putaui(ji,jj) = 0.5_wp * (  rhoa(ji+1,jj) * zcd_dui(ji+1,jj)             &
904               &                      + rhoa(ji  ,jj) * zcd_dui(ji  ,jj)  )          &
905               &         * ( 0.5_wp * ( pwndi(ji+1,jj) + pwndi(ji,jj) ) - rn_vfac * puice(ji,jj) )
906            pvtaui(ji,jj) = 0.5_wp * (  rhoa(ji,jj+1) * zcd_dui(ji,jj+1)             &
907               &                      + rhoa(ji,jj  ) * zcd_dui(ji,jj  )  )          &
908               &         * ( 0.5_wp * ( pwndj(ji,jj+1) + pwndj(ji,jj) ) - rn_vfac * pvice(ji,jj) )
909         END_2D
910         CALL lbc_lnk_multi( 'sbcblk', putaui, 'U', -1., pvtaui, 'V', -1. )
911         !
912         IF(sn_cfctl%l_prtctl)  CALL prt_ctl( tab2d_1=putaui  , clinfo1=' blk_ice: putaui : '   &
913            &                               , tab2d_2=pvtaui  , clinfo2='          pvtaui : ' )
914      ELSE
915         zztmp1 = 11637800.0_wp
916         zztmp2 =    -5897.8_wp
917         DO_2D_11_11
918            pcd_dui(ji,jj) = zcd_dui (ji,jj)
919            pseni  (ji,jj) = wndm_ice(ji,jj) * Ch_ice(ji,jj)
920            pevpi  (ji,jj) = wndm_ice(ji,jj) * Ce_ice(ji,jj)
921            zootm_su       = zztmp2 / ptsui(ji,jj)   ! ptsui is in K (it can't be zero ??)
922            pssqi  (ji,jj) = zztmp1 * EXP( zootm_su ) / rhoa(ji,jj)
923         END_2D
924      ENDIF
925      !
926      IF(sn_cfctl%l_prtctl)  CALL prt_ctl(tab2d_1=wndm_ice  , clinfo1=' blk_ice: wndm_ice : ')
927      !
928   END SUBROUTINE blk_ice_1
929
930
931   SUBROUTINE blk_ice_2( ptsu, phs, phi, palb, ptair, phumi, pslp, pqlw, pprec, psnow  )
932      !!---------------------------------------------------------------------
933      !!                     ***  ROUTINE blk_ice_2  ***
934      !!
935      !! ** Purpose :   provide the heat and mass fluxes at air-ice interface
936      !!
937      !! ** Method  :   compute heat and freshwater exchanged
938      !!                between atmosphere and sea-ice using bulk formulation
939      !!                formulea, ice variables and read atmmospheric fields.
940      !!
941      !! caution : the net upward water flux has with mm/day unit
942      !!---------------------------------------------------------------------
943      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(in)  ::   ptsu   ! sea ice surface temperature [K]
944      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(in)  ::   phs    ! snow thickness
945      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(in)  ::   phi    ! ice thickness
946      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(in)  ::   palb   ! ice albedo (all skies)
947      REAL(wp), DIMENSION(:,:  ), INTENT(in)  ::   ptair
948      REAL(wp), DIMENSION(:,:  ), INTENT(in)  ::   phumi
949      REAL(wp), DIMENSION(:,:  ), INTENT(in)  ::   pslp
950      REAL(wp), DIMENSION(:,:  ), INTENT(in)  ::   pqlw
951      REAL(wp), DIMENSION(:,:  ), INTENT(in)  ::   pprec
952      REAL(wp), DIMENSION(:,:  ), INTENT(in)  ::   psnow
953      !!
954      INTEGER  ::   ji, jj, jl               ! dummy loop indices
955      REAL(wp) ::   zst3                     ! local variable
956      REAL(wp) ::   zcoef_dqlw, zcoef_dqla   !   -      -
957      REAL(wp) ::   zztmp, zztmp2, z1_rLsub  !   -      -
958      REAL(wp) ::   zfr1, zfr2               ! local variables
959      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpl) ::   z1_st         ! inverse of surface temperature
960      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpl) ::   z_qlw         ! long wave heat flux over ice
961      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpl) ::   z_qsb         ! sensible  heat flux over ice
962      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpl) ::   z_dqlw        ! long wave heat sensitivity over ice
963      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpl) ::   z_dqsb        ! sensible  heat sensitivity over ice
964      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj)     ::   zevap, zsnw   ! evaporation and snw distribution after wind blowing (SI3)
965      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj)     ::   zqair         ! specific humidity of air at z=rn_zqt [kg/kg] !LB
966      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj)     ::   ztmp, ztmp2
967      !!---------------------------------------------------------------------
968      !
969      zcoef_dqlw = 4._wp * 0.95_wp * stefan             ! local scalars
970      zcoef_dqla = -rLsub * 11637800._wp * (-5897.8_wp) !LB: BAD!
971      !
972      SELECT CASE( nhumi )
973      CASE( np_humi_sph )
974         zqair(:,:) =  phumi(:,:)      ! what we read in file is already a spec. humidity!
975      CASE( np_humi_dpt )
976         zqair(:,:) = q_sat( phumi(:,:), pslp )
977      CASE( np_humi_rlh )
978         zqair(:,:) = q_air_rh( 0.01_wp*phumi(:,:), ptair(:,:), pslp(:,:) ) !LB: 0.01 => RH is % percent in file
979      END SELECT
980      !
981      zztmp = 1. / ( 1. - albo )
982      WHERE( ptsu(:,:,:) /= 0._wp )
983         z1_st(:,:,:) = 1._wp / ptsu(:,:,:)
984      ELSEWHERE
985         z1_st(:,:,:) = 0._wp
986      END WHERE
987      !                                     ! ========================== !
988      DO jl = 1, jpl                        !  Loop over ice categories  !
989         !                                  ! ========================== !
990         DO jj = 1 , jpj
991            DO ji = 1, jpi
992               ! ----------------------------!
993               !      I   Radiative FLUXES   !
994               ! ----------------------------!
995               zst3 = ptsu(ji,jj,jl) * ptsu(ji,jj,jl) * ptsu(ji,jj,jl)
996               ! Short Wave (sw)
997               qsr_ice(ji,jj,jl) = zztmp * ( 1. - palb(ji,jj,jl) ) * qsr(ji,jj)
998               ! Long  Wave (lw)
999               z_qlw(ji,jj,jl) = 0.95 * ( pqlw(ji,jj) - stefan * ptsu(ji,jj,jl) * zst3 ) * tmask(ji,jj,1)
1000               ! lw sensitivity
1001               z_dqlw(ji,jj,jl) = zcoef_dqlw * zst3
1002
1003               ! ----------------------------!
1004               !     II    Turbulent FLUXES  !
1005               ! ----------------------------!
1006
1007               ! ... turbulent heat fluxes with Ch_ice recalculated in blk_ice_1
1008               ! Sensible Heat
1009               z_qsb(ji,jj,jl) = rhoa(ji,jj) * rCp_air * Ch_ice(ji,jj) * wndm_ice(ji,jj) * (ptsu(ji,jj,jl) - ptair(ji,jj))
1010               ! Latent Heat
1011               zztmp2 = EXP( -5897.8 * z1_st(ji,jj,jl) )
1012               qla_ice(ji,jj,jl) = rn_efac * MAX( 0.e0, rhoa(ji,jj) * rLsub  * Ce_ice(ji,jj) * wndm_ice(ji,jj) *  &
1013                  &                ( 11637800. * zztmp2 / rhoa(ji,jj) - zqair(ji,jj) ) )
1014               ! Latent heat sensitivity for ice (Dqla/Dt)
1015               IF( qla_ice(ji,jj,jl) > 0._wp ) THEN
1016                  dqla_ice(ji,jj,jl) = rn_efac * zcoef_dqla * Ce_ice(ji,jj) * wndm_ice(ji,jj) *  &
1017                     &                 z1_st(ji,jj,jl) * z1_st(ji,jj,jl) * zztmp2
1018               ELSE
1019                  dqla_ice(ji,jj,jl) = 0._wp
1020               ENDIF
1021
1022               ! Sensible heat sensitivity (Dqsb_ice/Dtn_ice)
1023               z_dqsb(ji,jj,jl) = rhoa(ji,jj) * rCp_air * Ch_ice(ji,jj) * wndm_ice(ji,jj)
1024
1025               ! ----------------------------!
1026               !     III    Total FLUXES     !
1027               ! ----------------------------!
1028               ! Downward Non Solar flux
1029               qns_ice (ji,jj,jl) =     z_qlw (ji,jj,jl) - z_qsb (ji,jj,jl) - qla_ice (ji,jj,jl)
1030               ! Total non solar heat flux sensitivity for ice
1031               dqns_ice(ji,jj,jl) = - ( z_dqlw(ji,jj,jl) + z_dqsb(ji,jj,jl) + dqla_ice(ji,jj,jl) )
1032            END DO
1033            !
1034         END DO
1035         !
1036      END DO
1037      !
1038      tprecip(:,:) = pprec(:,:) * rn_pfac * tmask(:,:,1)  ! total precipitation [kg/m2/s]
1039      sprecip(:,:) = psnow(:,:) * rn_pfac * tmask(:,:,1)  ! solid precipitation [kg/m2/s]
1040      CALL iom_put( 'snowpre', sprecip )                  ! Snow precipitation
1041      CALL iom_put( 'precip' , tprecip )                  ! Total precipitation
1042
1043      ! --- evaporation --- !
1044      z1_rLsub = 1._wp / rLsub
1045      evap_ice (:,:,:) = rn_efac * qla_ice (:,:,:) * z1_rLsub    ! sublimation
1046      devap_ice(:,:,:) = rn_efac * dqla_ice(:,:,:) * z1_rLsub    ! d(sublimation)/dT
1047      zevap    (:,:)   = rn_efac * ( emp(:,:) + tprecip(:,:) )   ! evaporation over ocean
1048
1049      ! --- evaporation minus precipitation --- !
1050      zsnw(:,:) = 0._wp
1051      CALL ice_thd_snwblow( (1.-at_i_b(:,:)), zsnw )  ! snow distribution over ice after wind blowing
1052      emp_oce(:,:) = ( 1._wp - at_i_b(:,:) ) * zevap(:,:) - ( tprecip(:,:) - sprecip(:,:) ) - sprecip(:,:) * (1._wp - zsnw )
1053      emp_ice(:,:) = SUM( a_i_b(:,:,:) * evap_ice(:,:,:), dim=3 ) - sprecip(:,:) * zsnw
1054      emp_tot(:,:) = emp_oce(:,:) + emp_ice(:,:)
1055
1056      ! --- heat flux associated with emp --- !
1057      qemp_oce(:,:) = - ( 1._wp - at_i_b(:,:) ) * zevap(:,:) * sst_m(:,:) * rcp                  & ! evap at sst
1058         &          + ( tprecip(:,:) - sprecip(:,:) ) * ( ptair(:,:) - rt0 ) * rcp               & ! liquid precip at Tair
1059         &          +   sprecip(:,:) * ( 1._wp - zsnw ) *                                        & ! solid precip at min(Tair,Tsnow)
1060         &              ( ( MIN( ptair(:,:), rt0 ) - rt0 ) * rcpi * tmask(:,:,1) - rLfus )
1061      qemp_ice(:,:) =   sprecip(:,:) * zsnw *                                                    & ! solid precip (only)
1062         &              ( ( MIN( ptair(:,:), rt0 ) - rt0 ) * rcpi * tmask(:,:,1) - rLfus )
1063
1064      ! --- total solar and non solar fluxes --- !
1065      qns_tot(:,:) = ( 1._wp - at_i_b(:,:) ) * qns_oce(:,:) + SUM( a_i_b(:,:,:) * qns_ice(:,:,:), dim=3 )  &
1066         &           + qemp_ice(:,:) + qemp_oce(:,:)
1067      qsr_tot(:,:) = ( 1._wp - at_i_b(:,:) ) * qsr_oce(:,:) + SUM( a_i_b(:,:,:) * qsr_ice(:,:,:), dim=3 )
1068
1069      ! --- heat content of precip over ice in J/m3 (to be used in 1D-thermo) --- !
1070      qprec_ice(:,:) = rhos * ( ( MIN( ptair(:,:), rt0 ) - rt0 ) * rcpi * tmask(:,:,1) - rLfus )
1071
1072      ! --- heat content of evap over ice in W/m2 (to be used in 1D-thermo) ---
1073      DO jl = 1, jpl
1074         qevap_ice(:,:,jl) = 0._wp ! should be -evap_ice(:,:,jl)*( ( Tice - rt0 ) * rcpi * tmask(:,:,1) )
1075         !                         ! But we do not have Tice => consider it at 0degC => evap=0
1076      END DO
1077
1078      ! --- shortwave radiation transmitted below the surface (W/m2, see Grenfell Maykut 77) --- !
1079      zfr1 = ( 0.18 * ( 1.0 - cldf_ice ) + 0.35 * cldf_ice )            ! transmission when hi>10cm
1080      zfr2 = ( 0.82 * ( 1.0 - cldf_ice ) + 0.65 * cldf_ice )            ! zfr2 such that zfr1 + zfr2 to equal 1
1081      !
1082      WHERE    ( phs(:,:,:) <= 0._wp .AND. phi(:,:,:) <  0.1_wp )       ! linear decrease from hi=0 to 10cm
1083         qtr_ice_top(:,:,:) = qsr_ice(:,:,:) * ( zfr1 + zfr2 * ( 1._wp - phi(:,:,:) * 10._wp ) )
1084      ELSEWHERE( phs(:,:,:) <= 0._wp .AND. phi(:,:,:) >= 0.1_wp )       ! constant (zfr1) when hi>10cm
1085         qtr_ice_top(:,:,:) = qsr_ice(:,:,:) * zfr1
1086      ELSEWHERE                                                         ! zero when hs>0
1087         qtr_ice_top(:,:,:) = 0._wp
1088      END WHERE
1089      !
1090
1091      IF( iom_use('evap_ao_cea') .OR. iom_use('hflx_evap_cea') ) THEN
1092         ztmp(:,:) = zevap(:,:) * ( 1._wp - at_i_b(:,:) )
1093         IF( iom_use('evap_ao_cea'  ) )  CALL iom_put( 'evap_ao_cea'  , ztmp(:,:) * tmask(:,:,1) )   ! ice-free oce evap (cell average)
1094         IF( iom_use('hflx_evap_cea') )  CALL iom_put( 'hflx_evap_cea', ztmp(:,:) * sst_m(:,:) * rcp * tmask(:,:,1) )   ! heat flux from evap (cell average)
1095      ENDIF
1096      IF( iom_use('hflx_rain_cea') ) THEN
1097         ztmp(:,:) = rcp * ( SUM( (ptsu-rt0) * a_i_b, dim=3 ) + sst_m(:,:) * ( 1._wp - at_i_b(:,:) ) )
1098         IF( iom_use('hflx_rain_cea') )  CALL iom_put( 'hflx_rain_cea', ( tprecip(:,:) - sprecip(:,:) ) * ztmp(:,:) )   ! heat flux from rain (cell average)
1099      ENDIF
1100      IF( iom_use('hflx_snow_cea') .OR. iom_use('hflx_snow_ao_cea') .OR. iom_use('hflx_snow_ai_cea')  )  THEN
1101         WHERE( SUM( a_i_b, dim=3 ) > 1.e-10 )
1102            ztmp(:,:) = rcpi * SUM( (ptsu-rt0) * a_i_b, dim=3 ) / SUM( a_i_b, dim=3 )
1103         ELSEWHERE
1104            ztmp(:,:) = rcp * sst_m(:,:)
1105         ENDWHERE
1106         ztmp2(:,:) = sprecip(:,:) * ( ztmp(:,:) - rLfus )
1107         IF( iom_use('hflx_snow_cea')    ) CALL iom_put('hflx_snow_cea'   , ztmp2(:,:) ) ! heat flux from snow (cell average)
1108         IF( iom_use('hflx_snow_ao_cea') ) CALL iom_put('hflx_snow_ao_cea', ztmp2(:,:) * ( 1._wp - zsnw(:,:) ) ) ! heat flux from snow (over ocean)
1109         IF( iom_use('hflx_snow_ai_cea') ) CALL iom_put('hflx_snow_ai_cea', ztmp2(:,:) *           zsnw(:,:)   ) ! heat flux from snow (over ice)
1110      ENDIF
1111      !
1112      IF(sn_cfctl%l_prtctl) THEN
1113         CALL prt_ctl(tab3d_1=qla_ice , clinfo1=' blk_ice: qla_ice  : ', tab3d_2=z_qsb   , clinfo2=' z_qsb    : ', kdim=jpl)
1114         CALL prt_ctl(tab3d_1=z_qlw   , clinfo1=' blk_ice: z_qlw    : ', tab3d_2=dqla_ice, clinfo2=' dqla_ice : ', kdim=jpl)
1115         CALL prt_ctl(tab3d_1=z_dqsb  , clinfo1=' blk_ice: z_dqsb   : ', tab3d_2=z_dqlw  , clinfo2=' z_dqlw   : ', kdim=jpl)
1116         CALL prt_ctl(tab3d_1=dqns_ice, clinfo1=' blk_ice: dqns_ice : ', tab3d_2=qsr_ice , clinfo2=' qsr_ice  : ', kdim=jpl)
1117         CALL prt_ctl(tab3d_1=ptsu    , clinfo1=' blk_ice: ptsu     : ', tab3d_2=qns_ice , clinfo2=' qns_ice  : ', kdim=jpl)
1118         CALL prt_ctl(tab2d_1=tprecip , clinfo1=' blk_ice: tprecip  : ', tab2d_2=sprecip , clinfo2=' sprecip  : ')
1119      ENDIF
1120      !
1121   END SUBROUTINE blk_ice_2
1122
1123
1124   SUBROUTINE blk_ice_qcn( ld_virtual_itd, ptsu, ptb, phs, phi )
1125      !!---------------------------------------------------------------------
1126      !!                     ***  ROUTINE blk_ice_qcn  ***
1127      !!
1128      !! ** Purpose :   Compute surface temperature and snow/ice conduction flux
1129      !!                to force sea ice / snow thermodynamics
1130      !!                in the case conduction flux is emulated
1131      !!
1132      !! ** Method  :   compute surface energy balance assuming neglecting heat storage
1133      !!                following the 0-layer Semtner (1976) approach
1134      !!
1135      !! ** Outputs : - ptsu    : sea-ice / snow surface temperature (K)
1136      !!              - qcn_ice : surface inner conduction flux (W/m2)
1137      !!
1138      !!---------------------------------------------------------------------
1139      LOGICAL                   , INTENT(in   ) ::   ld_virtual_itd  ! single-category option
1140      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(inout) ::   ptsu            ! sea ice / snow surface temperature
1141      REAL(wp), DIMENSION(:,:)  , INTENT(in   ) ::   ptb             ! sea ice base temperature
1142      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(in   ) ::   phs             ! snow thickness
1143      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(in   ) ::   phi             ! sea ice thickness
1144      !
1145      INTEGER , PARAMETER ::   nit = 10                  ! number of iterations
1146      REAL(wp), PARAMETER ::   zepsilon = 0.1_wp         ! characteristic thickness for enhanced conduction
1147      !
1148      INTEGER  ::   ji, jj, jl           ! dummy loop indices
1149      INTEGER  ::   iter                 ! local integer
1150      REAL(wp) ::   zfac, zfac2, zfac3   ! local scalars
1151      REAL(wp) ::   zkeff_h, ztsu, ztsu0 !
1152      REAL(wp) ::   zqc, zqnet           !
1153      REAL(wp) ::   zhe, zqa0            !
1154      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpl) ::   zgfac   ! enhanced conduction factor
1155      !!---------------------------------------------------------------------
1156
1157      ! -------------------------------------!
1158      !      I   Enhanced conduction factor  !
1159      ! -------------------------------------!
1160      ! Emulates the enhancement of conduction by unresolved thin ice (ld_virtual_itd = T)
1161      ! Fichefet and Morales Maqueda, JGR 1997
1162      !
1163      zgfac(:,:,:) = 1._wp
1164
1165      IF( ld_virtual_itd ) THEN
1166         !
1167         zfac  = 1._wp /  ( rn_cnd_s + rcnd_i )
1168         zfac2 = EXP(1._wp) * 0.5_wp * zepsilon
1169         zfac3 = 2._wp / zepsilon
1170         !
1171         DO jl = 1, jpl
1172            DO_2D_11_11
1173               zhe = ( rn_cnd_s * phi(ji,jj,jl) + rcnd_i * phs(ji,jj,jl) ) * zfac                            ! Effective thickness
1174               IF( zhe >=  zfac2 )   zgfac(ji,jj,jl) = MIN( 2._wp, 0.5_wp * ( 1._wp + LOG( zhe * zfac3 ) ) ) ! Enhanced conduction factor
1175            END_2D
1176         END DO
1177         !
1178      ENDIF
1179
1180      ! -------------------------------------------------------------!
1181      !      II   Surface temperature and conduction flux            !
1182      ! -------------------------------------------------------------!
1183      !
1184      zfac = rcnd_i * rn_cnd_s
1185      !
1186      DO jl = 1, jpl
1187         DO_2D_11_11
1188            !
1189            zkeff_h = zfac * zgfac(ji,jj,jl) / &                                    ! Effective conductivity of the snow-ice system divided by thickness
1190               &      ( rcnd_i * phs(ji,jj,jl) + rn_cnd_s * MAX( 0.01, phi(ji,jj,jl) ) )
1191            ztsu    = ptsu(ji,jj,jl)                                                ! Store current iteration temperature
1192            ztsu0   = ptsu(ji,jj,jl)                                                ! Store initial surface temperature
1193            zqa0    = qsr_ice(ji,jj,jl) - qtr_ice_top(ji,jj,jl) + qns_ice(ji,jj,jl) ! Net initial atmospheric heat flux
1194            !
1195            DO iter = 1, nit     ! --- Iterative loop
1196               zqc   = zkeff_h * ( ztsu - ptb(ji,jj) )                              ! Conduction heat flux through snow-ice system (>0 downwards)
1197               zqnet = zqa0 + dqns_ice(ji,jj,jl) * ( ztsu - ptsu(ji,jj,jl) ) - zqc  ! Surface energy budget
1198               ztsu  = ztsu - zqnet / ( dqns_ice(ji,jj,jl) - zkeff_h )              ! Temperature update
1199            END DO
1200            !
1201            ptsu   (ji,jj,jl) = MIN( rt0, ztsu )
1202            qcn_ice(ji,jj,jl) = zkeff_h * ( ptsu(ji,jj,jl) - ptb(ji,jj) )
1203            qns_ice(ji,jj,jl) = qns_ice(ji,jj,jl) + dqns_ice(ji,jj,jl) * ( ptsu(ji,jj,jl) - ztsu0 )
1204            qml_ice(ji,jj,jl) = ( qsr_ice(ji,jj,jl) - qtr_ice_top(ji,jj,jl) + qns_ice(ji,jj,jl) - qcn_ice(ji,jj,jl) )  &
1205               &   * MAX( 0._wp , SIGN( 1._wp, ptsu(ji,jj,jl) - rt0 ) )
1206
1207            ! --- Diagnose the heat loss due to changing non-solar flux (as in icethd_zdf_bl99) --- !
1208            hfx_err_dif(ji,jj) = hfx_err_dif(ji,jj) - ( dqns_ice(ji,jj,jl) * ( ptsu(ji,jj,jl) - ztsu0 ) ) * a_i_b(ji,jj,jl)
1209
1210         END_2D
1211         !
1212      END DO
1213      !
1214   END SUBROUTINE blk_ice_qcn
1215
1216
1217   SUBROUTINE Cdn10_Lupkes2012( pcd )
1218      !!----------------------------------------------------------------------
1219      !!                      ***  ROUTINE  Cdn10_Lupkes2012  ***
1220      !!
1221      !! ** Purpose :    Recompute the neutral air-ice drag referenced at 10m
1222      !!                 to make it dependent on edges at leads, melt ponds and flows.
1223      !!                 After some approximations, this can be resumed to a dependency
1224      !!                 on ice concentration.
1225      !!
1226      !! ** Method :     The parameterization is taken from Lupkes et al. (2012) eq.(50)
1227      !!                 with the highest level of approximation: level4, eq.(59)
1228      !!                 The generic drag over a cell partly covered by ice can be re-written as follows:
1229      !!
1230      !!                 Cd = Cdw * (1-A) + Cdi * A + Ce * (1-A)**(nu+1/(10*beta)) * A**mu
1231      !!
1232      !!                    Ce = 2.23e-3       , as suggested by Lupkes (eq. 59)
1233      !!                    nu = mu = beta = 1 , as suggested by Lupkes (eq. 59)
1234      !!                    A is the concentration of ice minus melt ponds (if any)
1235      !!
1236      !!                 This new drag has a parabolic shape (as a function of A) starting at
1237      !!                 Cdw(say 1.5e-3) for A=0, reaching 1.97e-3 for A~0.5
1238      !!                 and going down to Cdi(say 1.4e-3) for A=1
1239      !!
1240      !!                 It is theoretically applicable to all ice conditions (not only MIZ)
1241      !!                 => see Lupkes et al (2013)
1242      !!
1243      !! ** References : Lupkes et al. JGR 2012 (theory)
1244      !!                 Lupkes et al. GRL 2013 (application to GCM)
1245      !!
1246      !!----------------------------------------------------------------------
1247      REAL(wp), DIMENSION(:,:), INTENT(inout) ::   pcd
1248      REAL(wp), PARAMETER ::   zCe   = 2.23e-03_wp
1249      REAL(wp), PARAMETER ::   znu   = 1._wp
1250      REAL(wp), PARAMETER ::   zmu   = 1._wp
1251      REAL(wp), PARAMETER ::   zbeta = 1._wp
1252      REAL(wp)            ::   zcoef
1253      !!----------------------------------------------------------------------
1254      zcoef = znu + 1._wp / ( 10._wp * zbeta )
1255
1256      ! generic drag over a cell partly covered by ice
1257      !!Cd(:,:) = Cd_oce(:,:) * ( 1._wp - at_i_b(:,:) ) +  &                        ! pure ocean drag
1258      !!   &      Cd_ice      *           at_i_b(:,:)   +  &                        ! pure ice drag
1259      !!   &      zCe         * ( 1._wp - at_i_b(:,:) )**zcoef * at_i_b(:,:)**zmu   ! change due to sea-ice morphology
1260
1261      ! ice-atm drag
1262      pcd(:,:) = rCd_ice +  &                                                         ! pure ice drag
1263         &      zCe     * ( 1._wp - at_i_b(:,:) )**zcoef * at_i_b(:,:)**(zmu-1._wp)  ! change due to sea-ice morphology
1264
1265   END SUBROUTINE Cdn10_Lupkes2012
1266
1267
1268   SUBROUTINE Cdn10_Lupkes2015( ptm_su, pslp, pcd, pch )
1269      !!----------------------------------------------------------------------
1270      !!                      ***  ROUTINE  Cdn10_Lupkes2015  ***
1271      !!
1272      !! ** pUrpose :    Alternative turbulent transfert coefficients formulation
1273      !!                 between sea-ice and atmosphere with distinct momentum
1274      !!                 and heat coefficients depending on sea-ice concentration
1275      !!                 and atmospheric stability (no meltponds effect for now).
1276      !!
1277      !! ** Method :     The parameterization is adapted from Lupkes et al. (2015)
1278      !!                 and ECHAM6 atmospheric model. Compared to Lupkes2012 scheme,
1279      !!                 it considers specific skin and form drags (Andreas et al. 2010)
1280      !!                 to compute neutral transfert coefficients for both heat and
1281      !!                 momemtum fluxes. Atmospheric stability effect on transfert
1282      !!                 coefficient is also taken into account following Louis (1979).
1283      !!
1284      !! ** References : Lupkes et al. JGR 2015 (theory)
1285      !!                 Lupkes et al. ECHAM6 documentation 2015 (implementation)
1286      !!
1287      !!----------------------------------------------------------------------
1288      !
1289      REAL(wp), DIMENSION(:,:), INTENT(in   ) ::   ptm_su ! sea-ice surface temperature [K]
1290      REAL(wp), DIMENSION(:,:), INTENT(in   ) ::   pslp   ! sea-level pressure [Pa]
1291      REAL(wp), DIMENSION(:,:), INTENT(inout) ::   pcd    ! momentum transfert coefficient
1292      REAL(wp), DIMENSION(:,:), INTENT(inout) ::   pch    ! heat transfert coefficient
1293      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj)            ::   zst, zqo_sat, zqi_sat
1294      !
1295      ! ECHAM6 constants
1296      REAL(wp), PARAMETER ::   z0_skin_ice  = 0.69e-3_wp  ! Eq. 43 [m]
1297      REAL(wp), PARAMETER ::   z0_form_ice  = 0.57e-3_wp  ! Eq. 42 [m]
1298      REAL(wp), PARAMETER ::   z0_ice       = 1.00e-3_wp  ! Eq. 15 [m]
1299      REAL(wp), PARAMETER ::   zce10        = 2.80e-3_wp  ! Eq. 41
1300      REAL(wp), PARAMETER ::   zbeta        = 1.1_wp      ! Eq. 41
1301      REAL(wp), PARAMETER ::   zc           = 5._wp       ! Eq. 13
1302      REAL(wp), PARAMETER ::   zc2          = zc * zc
1303      REAL(wp), PARAMETER ::   zam          = 2. * zc     ! Eq. 14
1304      REAL(wp), PARAMETER ::   zah          = 3. * zc     ! Eq. 30
1305      REAL(wp), PARAMETER ::   z1_alpha     = 1._wp / 0.2_wp  ! Eq. 51
1306      REAL(wp), PARAMETER ::   z1_alphaf    = z1_alpha    ! Eq. 56
1307      REAL(wp), PARAMETER ::   zbetah       = 1.e-3_wp    ! Eq. 26
1308      REAL(wp), PARAMETER ::   zgamma       = 1.25_wp     ! Eq. 26
1309      REAL(wp), PARAMETER ::   z1_gamma     = 1._wp / zgamma
1310      REAL(wp), PARAMETER ::   r1_3         = 1._wp / 3._wp
1311      !
1312      INTEGER  ::   ji, jj         ! dummy loop indices
1313      REAL(wp) ::   zthetav_os, zthetav_is, zthetav_zu
1314      REAL(wp) ::   zrib_o, zrib_i
1315      REAL(wp) ::   zCdn_skin_ice, zCdn_form_ice, zCdn_ice
1316      REAL(wp) ::   zChn_skin_ice, zChn_form_ice
1317      REAL(wp) ::   z0w, z0i, zfmi, zfmw, zfhi, zfhw
1318      REAL(wp) ::   zCdn_form_tmp
1319      !!----------------------------------------------------------------------
1320
1321      ! Momentum Neutral Transfert Coefficients (should be a constant)
1322      zCdn_form_tmp = zce10 * ( LOG( 10._wp / z0_form_ice + 1._wp ) / LOG( rn_zu / z0_form_ice + 1._wp ) )**2   ! Eq. 40
1323      zCdn_skin_ice = ( vkarmn                                      / LOG( rn_zu / z0_skin_ice + 1._wp ) )**2   ! Eq. 7
1324      zCdn_ice      = zCdn_skin_ice   ! Eq. 7
1325      !zCdn_ice     = 1.89e-3         ! old ECHAM5 value (cf Eq. 32)
1326
1327      ! Heat Neutral Transfert Coefficients
1328      zChn_skin_ice = vkarmn**2 / ( LOG( rn_zu / z0_ice + 1._wp ) * LOG( rn_zu * z1_alpha / z0_skin_ice + 1._wp ) )   ! Eq. 50 + Eq. 52
1329
1330      ! Atmospheric and Surface Variables
1331      zst(:,:)     = sst_m(:,:) + rt0                                        ! convert SST from Celcius to Kelvin
1332      zqo_sat(:,:) = rdct_qsat_salt * q_sat( zst(:,:)   , pslp(:,:) )   ! saturation humidity over ocean [kg/kg]
1333      zqi_sat(:,:) =                  q_sat( ptm_su(:,:), pslp(:,:) )   ! saturation humidity over ice   [kg/kg]
1334      !
1335      DO_2D_00_00
1336         ! Virtual potential temperature [K]
1337         zthetav_os = zst(ji,jj)    * ( 1._wp + rctv0 * zqo_sat(ji,jj) )   ! over ocean
1338         zthetav_is = ptm_su(ji,jj) * ( 1._wp + rctv0 * zqi_sat(ji,jj) )   ! ocean ice
1339         zthetav_zu = t_zu (ji,jj)  * ( 1._wp + rctv0 * q_zu(ji,jj)    )   ! at zu
1340
1341         ! Bulk Richardson Number (could use Ri_bulk function from aerobulk instead)
1342         zrib_o = grav / zthetav_os * ( zthetav_zu - zthetav_os ) * rn_zu / MAX( 0.5, wndm(ji,jj)     )**2   ! over ocean
1343         zrib_i = grav / zthetav_is * ( zthetav_zu - zthetav_is ) * rn_zu / MAX( 0.5, wndm_ice(ji,jj) )**2   ! over ice
1344
1345         ! Momentum and Heat Neutral Transfert Coefficients
1346         zCdn_form_ice = zCdn_form_tmp * at_i_b(ji,jj) * ( 1._wp - at_i_b(ji,jj) )**zbeta  ! Eq. 40
1347         zChn_form_ice = zCdn_form_ice / ( 1._wp + ( LOG( z1_alphaf ) / vkarmn ) * SQRT( zCdn_form_ice ) )               ! Eq. 53
1348
1349         ! Momentum and Heat Stability functions (possibility to use psi_m_ecmwf instead ?)
1350         z0w = rn_zu * EXP( -1._wp * vkarmn / SQRT( Cdn_oce(ji,jj) ) ) ! over water
1351         z0i = z0_skin_ice                                             ! over ice
1352         IF( zrib_o <= 0._wp ) THEN
1353            zfmw = 1._wp - zam * zrib_o / ( 1._wp + 3._wp * zc2 * Cdn_oce(ji,jj) * SQRT( -zrib_o * ( rn_zu / z0w + 1._wp ) ) )  ! Eq. 10
1354            zfhw = ( 1._wp + ( zbetah * ( zthetav_os - zthetav_zu )**r1_3 / ( Chn_oce(ji,jj) * MAX(0.01, wndm(ji,jj)) )   &     ! Eq. 26
1355               &             )**zgamma )**z1_gamma
1356         ELSE
1357            zfmw = 1._wp / ( 1._wp + zam * zrib_o / SQRT( 1._wp + zrib_o ) )   ! Eq. 12
1358            zfhw = 1._wp / ( 1._wp + zah * zrib_o / SQRT( 1._wp + zrib_o ) )   ! Eq. 28
1359         ENDIF
1360
1361         IF( zrib_i <= 0._wp ) THEN
1362            zfmi = 1._wp - zam * zrib_i / (1._wp + 3._wp * zc2 * zCdn_ice * SQRT( -zrib_i * ( rn_zu / z0i + 1._wp)))   ! Eq.  9
1363            zfhi = 1._wp - zah * zrib_i / (1._wp + 3._wp * zc2 * zCdn_ice * SQRT( -zrib_i * ( rn_zu / z0i + 1._wp)))   ! Eq. 25
1364         ELSE
1365            zfmi = 1._wp / ( 1._wp + zam * zrib_i / SQRT( 1._wp + zrib_i ) )   ! Eq. 11
1366            zfhi = 1._wp / ( 1._wp + zah * zrib_i / SQRT( 1._wp + zrib_i ) )   ! Eq. 27
1367         ENDIF
1368
1369         ! Momentum Transfert Coefficients (Eq. 38)
1370         pcd(ji,jj) = zCdn_skin_ice *   zfmi +  &
1371            &        zCdn_form_ice * ( zfmi * at_i_b(ji,jj) + zfmw * ( 1._wp - at_i_b(ji,jj) ) ) / MAX( 1.e-06, at_i_b(ji,jj) )
1372
1373         ! Heat Transfert Coefficients (Eq. 49)
1374         pch(ji,jj) = zChn_skin_ice *   zfhi +  &
1375            &        zChn_form_ice * ( zfhi * at_i_b(ji,jj) + zfhw * ( 1._wp - at_i_b(ji,jj) ) ) / MAX( 1.e-06, at_i_b(ji,jj) )
1376         !
1377      END_2D
1378      CALL lbc_lnk_multi( 'sbcblk', pcd, 'T',  1., pch, 'T', 1. )
1379      !
1380   END SUBROUTINE Cdn10_Lupkes2015
1381
1382#endif
1383
1384   !!======================================================================
1385END MODULE sbcblk
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.