source: branches/2014/dev_r4650_UKMO3_masked_damping/NEMOGCM/NEMO/LIM_SRC_3/ice.F90 @ 5086

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svn merge svn+sshtimgraham@…/ipsl/forge/projets/nemo/svn/trunk

Also recompiled NEMO_book.pdf with merged input files

  • Property svn:keywords set to Id
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Line 
1MODULE ice
2   !!======================================================================
3   !!                        ***  MODULE ice  ***
4   !! LIM-3 Sea Ice physics:  diagnostics variables of ice defined in memory
5   !!=====================================================================
6   !! History :  3.0  ! 2008-03  (M. Vancoppenolle) original code LIM-3
7   !!            4.0  ! 2011-02  (G. Madec) dynamical allocation
8   !!----------------------------------------------------------------------
9#if defined key_lim3
10   !!----------------------------------------------------------------------
11   !!   'key_lim3'                                      LIM-3 sea-ice model
12   !!----------------------------------------------------------------------
13   USE par_ice        ! LIM sea-ice parameters
14   USE in_out_manager ! I/O manager
15   USE lib_mpp        ! MPP library
16
17   IMPLICIT NONE
18   PRIVATE
19
20   PUBLIC    ice_alloc  !  Called in iceini.F90
21
22   !!======================================================================
23   !! LIM3 by the use of sweat, agile fingers and sometimes brain juice,
24   !!  was developed in Louvain-la-Neuve by :
25   !!    * Martin Vancoppenolle (UCL-ASTR, Belgium)
26   !!    * Sylvain Bouillon (UCL-ASTR, Belgium)
27   !!    * Miguel Angel Morales Maqueda (NOC-L, UK)
28   !!
29   !! Based on extremely valuable earlier work by
30   !!    * Thierry Fichefet
31   !!    * Hugues Goosse
32   !!
33   !! The following persons also contributed to the code in various ways
34   !!    * Gurvan Madec, Claude Talandier, Christian Ethe (LOCEAN, France)
35   !!    * Xavier Fettweis (UCL-ASTR), Ralph Timmermann (AWI, Germany)
36   !!    * Bill Lipscomb (LANL), Cecilia Bitz (UWa)
37   !!      and Elisabeth Hunke (LANL), USA.
38   !!
39   !! For more info, the interested user is kindly invited to consult the following references
40   !!    For model description and validation :
41   !!    * Vancoppenolle et al., Ocean Modelling, 2008a.
42   !!    * Vancoppenolle et al., Ocean Modelling, 2008b.
43   !!    For a specific description of EVP :
44   !!    * Bouillon et al., Ocean Modelling 2009.
45   !!
46   !!    Or the reference manual, that should be available by 2011
47   !!======================================================================
48   !!                                                                     |
49   !!              I C E   S T A T E   V A R I A B L E S                  |
50   !!                                                                     |
51   !! Introduction :                                                      |
52   !! --------------                                                      |
53   !! Every ice-covered grid cell is characterized by a series of state   |
54   !! variables. To account for unresolved spatial variability in ice     |
55   !! thickness, the ice cover in divided in ice thickness categories.    |
56   !!                                                                     |
57   !! Sea ice state variables depend on the ice thickness category        |
58   !!                                                                     |
59   !! Those variables are divided into two groups                         |
60   !! * Extensive (or global) variables.                                  |
61   !!   These are the variables that are transported by all means         |
62   !! * Intensive (or equivalent) variables.                              |
63   !!   These are the variables that are either physically more           |
64   !!   meaningful and/or used in ice thermodynamics                      |
65   !!                                                                     |
66   !! Routines in limvar.F90 perform conversions                          |
67   !!  - lim_var_glo2eqv  : from global to equivalent variables           |
68   !!  - lim_var_eqv2glo  : from equivalent to global variables           |
69   !!                                                                     |
70   !! For various purposes, the sea ice state variables have sometimes    |
71   !! to be aggregated over all ice thickness categories. This operation  |
72   !! is done in :                                                        |
73   !!  - lim_var_agg                                                      |
74   !!                                                                     |
75   !! in icestp.F90, the routines that compute the changes in the ice     |
76   !! state variables are called                                          |
77   !! - lim_dyn : ice dynamics                                            |
78   !! - lim_trp : ice transport                                           |
79   !! - lim_itd_me : mechanical redistribution (ridging and rafting)      |
80   !! - lim_thd : ice halo-thermodynamics                                 |
81   !! - lim_itd_th : thermodynamic changes in ice thickness distribution  |
82   !!                and creation of new ice                              |
83   !!                                                                     |
84   !! See the associated routines for more information                    |
85   !!                                                                     |
86   !! List of ice state variables :                                       |
87   !! -----------------------------                                       |
88   !!                                                                     |
89   !!-------------|-------------|---------------------------------|-------|
90   !!   name in   |   name in   |              meaning            | units |
91   !! 2D routines | 1D routines |                                 |       |
92   !!-------------|-------------|---------------------------------|-------|
93   !!                                                                     |
94   !! ******************************************************************* |
95   !! ***         Dynamical variables (prognostic)                    *** |
96   !! ******************************************************************* |
97   !!                                                                     |
98   !! u_ice       |      -      |    Comp. U of the ice velocity  | m/s   |
99   !! v_ice       |      -      |    Comp. V of the ice velocity  | m/s   |
100   !!                                                                     |
101   !! ******************************************************************* |
102   !! ***         Category dependent state variables (prognostic)     *** |
103   !! ******************************************************************* |
104   !!                                                                     |
105   !! ** Global variables                                                 |
106   !!-------------|-------------|---------------------------------|-------|
107   !! a_i         | a_i_1d      |    Ice concentration            |       |
108   !! v_i         |      -      |    Ice volume per unit area     | m     |
109   !! v_s         |      -      |    Snow volume per unit area    | m     |
110   !! smv_i       |      -      |    Sea ice salt content         | ppt.m |
111   !! oa_i        !      -      !    Sea ice areal age content    | day   |
112   !! e_i         !      -      !    Ice enthalpy                 | 10^9 J|
113   !!      -      ! q_i_1d      !    Ice enthalpy per unit vol.   | J/m3  |
114   !! e_s         !      -      !    Snow enthalpy                | 10^9 J|
115   !!      -      ! q_s_1d      !    Snow enthalpy per unit vol.  | J/m3  |
116   !!                                                                     |
117   !!-------------|-------------|---------------------------------|-------|
118   !!                                                                     |
119   !! ** Equivalent variables                                             |
120   !!-------------|-------------|---------------------------------|-------|
121   !!                                                                     |
122   !! ht_i        | ht_i_1d     |    Ice thickness                | m     |
123   !! ht_s        ! ht_s_1d     |    Snow depth                   | m     |
124   !! sm_i        ! sm_i_1d     |    Sea ice bulk salinity        ! ppt   |
125   !! s_i         ! s_i_1d      |    Sea ice salinity profile     ! ppt   |
126   !! o_i         !      -      |    Sea ice Age                  ! days  |
127   !! t_i         ! t_i_1d      |    Sea ice temperature          ! K     |
128   !! t_s         ! t_s_1d      |    Snow temperature             ! K     |
129   !! t_su        ! t_su_1d     |    Sea ice surface temperature  ! K     |
130   !!                                                                     |
131   !! notes: the ice model only sees a bulk (i.e., vertically averaged)   |
132   !!        salinity, except in thermodynamic computations, for which    |
133   !!        the salinity profile is computed as a function of bulk       |
134   !!        salinity                                                     |
135   !!                                                                     |
136   !!        the sea ice surface temperature is not associated to any     |
137   !!        heat content. Therefore, it is not a state variable and      |
138   !!        does not have to be advected. Nevertheless, it has to be     |
139   !!        computed to determine whether the ice is melting or not      |
140   !!                                                                     |
141   !! ******************************************************************* |
142   !! ***         Category-summed state variables (diagnostic)        *** |
143   !! ******************************************************************* |
144   !! at_i        | at_i_1d     |    Total ice concentration      |       |
145   !! vt_i        |      -      |    Total ice vol. per unit area | m     |
146   !! vt_s        |      -      |    Total snow vol. per unit ar. | m     |
147   !! smt_i       |      -      |    Mean sea ice salinity        | ppt   |
148   !! tm_i        |      -      |    Mean sea ice temperature     | K     |
149   !! ot_i        !      -      !    Sea ice areal age content    | day   |
150   !! et_i        !      -      !    Total ice enthalpy           | 10^9 J|
151   !! et_s        !      -      !    Total snow enthalpy          | 10^9 J|
152   !! bv_i        !      -      !    Mean relative brine volume   | ???   |
153   !!=====================================================================
154
155   LOGICAL, PUBLIC ::   con_i = .false.   ! switch for conservation test
156
157   !!--------------------------------------------------------------------------
158   !! * Share Module variables
159   !!--------------------------------------------------------------------------
160   INTEGER , PUBLIC ::   nstart           !: iteration number of the begining of the run
161   INTEGER , PUBLIC ::   nlast            !: iteration number of the end of the run
162   INTEGER , PUBLIC ::   nitrun           !: number of iteration
163   INTEGER , PUBLIC ::   numit            !: iteration number
164   REAL(wp), PUBLIC ::   rdt_ice          !: ice time step
165   REAL(wp), PUBLIC ::   r1_rdtice        !: = 1. / rdt_ice
166
167   !                                     !!** ice-dynamic namelist (namicedyn) **
168   INTEGER , PUBLIC ::   nevp             !: number of iterations for subcycling
169   REAL(wp), PUBLIC ::   epsd             !: tolerance parameter for dynamic
170   REAL(wp), PUBLIC ::   om               !: relaxation constant
171   REAL(wp), PUBLIC ::   cw               !: drag coefficient for oceanic stress
172   REAL(wp), PUBLIC ::   pstar            !: determines ice strength (N/M), Hibler JPO79
173   REAL(wp), PUBLIC ::   c_rhg            !: determines changes in ice strength
174   REAL(wp), PUBLIC ::   creepl           !: creep limit : has to be under 1.0e-9
175   REAL(wp), PUBLIC ::   ecc              !: eccentricity of the elliptical yield curve
176   REAL(wp), PUBLIC ::   ahi0             !: sea-ice hor. eddy diffusivity coeff. (m2/s)
177   REAL(wp), PUBLIC ::   telast           !: timescale for elastic waves (s)
178   REAL(wp), PUBLIC ::   relast           !: ratio => telast/rdt_ice (1/3 or 1/9 depending on nb of subcycling nevp)
179   REAL(wp), PUBLIC ::   alphaevp         !: coeficient of the internal stresses
180   REAL(wp), PUBLIC ::   hminrhg          !: ice volume (a*h, in m) below which ice velocity is set to ocean velocity
181
182   !                                     !!** ice-salinity namelist (namicesal) **
183   REAL(wp), PUBLIC ::   s_i_max          !: maximum ice salinity [PSU]
184   REAL(wp), PUBLIC ::   s_i_min          !: minimum ice salinity [PSU]
185   REAL(wp), PUBLIC ::   s_i_0            !: 1st sal. value for the computation of sal .prof. [PSU]
186   REAL(wp), PUBLIC ::   s_i_1            !: 2nd sal. value for the computation of sal .prof. [PSU]
187   REAL(wp), PUBLIC ::   sal_G            !: restoring salinity for gravity drainage [PSU]
188   REAL(wp), PUBLIC ::   sal_F            !: restoring salinity for flushing [PSU]
189   REAL(wp), PUBLIC ::   time_G           !: restoring time constant for gravity drainage (= 20 days) [s]
190   REAL(wp), PUBLIC ::   time_F           !: restoring time constant for gravity drainage (= 10 days) [s]
191   REAL(wp), PUBLIC ::   bulk_sal         !: bulk salinity (ppt) in case of constant salinity
192
193   !                                     !!** ice-salinity namelist (namicesal) **
194   INTEGER , PUBLIC ::   num_sal             !: salinity configuration used in the model
195   !                                         ! 1 - constant salinity in both space and time
196   !                                         ! 2 - prognostic salinity (s(z,t))
197   !                                         ! 3 - salinity profile, constant in time
198   INTEGER , PUBLIC ::   thcon_i_swi         !: thermal conductivity: =0 Untersteiner (1964) ; =1 Pringle et al (2007)
199
200   !                                     !!** ice-mechanical redistribution namelist (namiceitdme)
201   REAL(wp), PUBLIC ::   Cs               !: fraction of shearing energy contributing to ridging           
202   REAL(wp), PUBLIC ::   Cf               !: ratio of ridging work to PE loss
203   REAL(wp), PUBLIC ::   fsnowrdg         !: fractional snow loss to the ocean during ridging
204   REAL(wp), PUBLIC ::   fsnowrft         !: fractional snow loss to the ocean during ridging
205   REAL(wp), PUBLIC ::   Gstar            !: fractional area of young ice contributing to ridging
206   REAL(wp), PUBLIC ::   astar            !: equivalent of G* for an exponential participation function
207   REAL(wp), PUBLIC ::   Hstar            !: thickness that determines the maximal thickness of ridged ice
208   REAL(wp), PUBLIC ::   hparmeter        !: threshold thickness (m) for rafting / ridging
209   REAL(wp), PUBLIC ::   Craft            !: coefficient for smoothness of the hyperbolic tangent in rafting
210   REAL(wp), PUBLIC ::   ridge_por        !: initial porosity of ridges (0.3 regular value)
211   REAL(wp), PUBLIC ::   betas            !: coef. for partitioning of snowfall between leads and sea ice
212   REAL(wp), PUBLIC ::   kappa_i          !: coef. for the extinction of radiation Grenfell et al. (2006) [1/m]
213   REAL(wp), PUBLIC ::   nconv_i_thd      !: maximal number of iterations for heat diffusion
214   REAL(wp), PUBLIC ::   maxer_i_thd      !: maximal tolerated error (C) for heat diffusion
215
216   !                                     !!** ice-mechanical redistribution namelist (namiceitdme)
217   INTEGER , PUBLIC ::   ridge_scheme_swi !: scheme used for ice ridging
218   INTEGER , PUBLIC ::   raft_swi         !: rafting of ice or not                       
219   INTEGER , PUBLIC ::   partfun_swi      !: participation function: =0 Thorndike et al. (1975), =1 Lipscomb et al. (2007)
220   INTEGER , PUBLIC ::   brinstren_swi    !: use brine volume to diminish ice strength
221
222   REAL(wp), PUBLIC ::   usecc2           !:  = 1.0 / ( ecc * ecc )
223   REAL(wp), PUBLIC ::   rhoco            !: = rau0 * cw
224
225   !                                     !!** switch for presence of ice or not
226   REAL(wp), PUBLIC ::   rswitch
227
228   !                                     !!** define some parameters
229   REAL(wp), PUBLIC, PARAMETER ::   unit_fac = 1.e+09_wp  !: conversion factor for ice / snow enthalpy
230   REAL(wp), PUBLIC, PARAMETER ::   epsi06   = 1.e-06_wp  !: small number
231   REAL(wp), PUBLIC, PARAMETER ::   epsi10   = 1.e-10_wp  !: small number
232   REAL(wp), PUBLIC, PARAMETER ::   epsi20   = 1.e-20_wp  !: small number
233
234   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   u_oce, v_oce   !: surface ocean velocity used in ice dynamics
235   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   ahiu , ahiv    !: hor. diffusivity coeff. at U- and V-points [m2/s]
236   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   pahu , pahv    !: ice hor. eddy diffusivity coef. at U- and V-points
237   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   ust2s, hicol   !: friction velocity, ice collection thickness accreted in leads
238   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   strp1, strp2   !: strength at previous time steps
239   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   strength       !: ice strength
240   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   stress1_i, stress2_i, stress12_i   !: 1st, 2nd & diagonal stress tensor element
241   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   delta_i        !: ice rheology elta factor (Flato & Hibler 95) [s-1]
242   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   divu_i         !: Divergence of the velocity field [s-1]
243   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   shear_i        !: Shear of the velocity field [s-1]
244   !
245   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sist        !: Average Sea-Ice Surface Temperature [Kelvin]
246   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   icethi      !: total ice thickness (for all categories) (diag only)
247   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   t_bo        !: Sea-Ice bottom temperature [Kelvin]     
248   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   frld        !: Leads fraction = 1 - ice fraction
249   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   pfrld       !: Leads fraction at previous time 
250   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   phicif      !: Old ice thickness
251   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   qlead       !: heat balance of the lead (or of the open ocean)
252   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   fhtur       !: net downward heat flux from the ice to the ocean
253   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   fhld        !: heat flux from the lead used for bottom melting
254
255   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_snw    !: snow-ocean mass exchange over 1 time step [kg/m2]
256   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_spr    !: snow precipitation on ice over 1 time step [kg/m2]
257   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_sub    !: snow sublimation over 1 time step [kg/m2]
258
259   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_ice    !: ice-ocean mass exchange over 1 time step [kg/m2]
260   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_sni    !: snow ice growth component of wfx_ice [kg/m2]
261   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_opw    !: lateral ice growth component of wfx_ice [kg/m2]
262   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_bog    !: bottom ice growth component of wfx_ice [kg/m2]
263   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_dyn    !: dynamical ice growth component of wfx_ice [kg/m2]
264   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_bom    !: bottom melt component of wfx_ice [kg/m2]
265   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_sum    !: surface melt component of wfx_ice [kg/m2]
266   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_res    !: residual component of wfx_ice [kg/m2]
267
268   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_bog     !: salt flux due to ice growth/melt                      [PSU/m2/s]
269   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_bom     !: salt flux due to ice growth/melt                      [PSU/m2/s]
270   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_sum     !: salt flux due to ice growth/melt                      [PSU/m2/s]
271   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_sni     !: salt flux due to ice growth/melt                      [PSU/m2/s]
272   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_opw     !: salt flux due to ice growth/melt                      [PSU/m2/s]
273   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_bri     !: salt flux due to brine rejection                      [PSU/m2/s]
274   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_dyn     !: salt flux due to porous ridged ice formation          [PSU/m2/s]
275   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_res     !: residual salt flux due to correction of ice thickness [PSU/m2/s]
276
277   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_bog     !: total heat flux causing bottom ice growth
278   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_bom     !: total heat flux causing bottom ice melt
279   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_sum     !: total heat flux causing surface ice melt
280   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_opw     !: total heat flux causing open water ice formation
281   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_dif     !: total heat flux causing Temp change in the ice
282   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_snw     !: heat flux for snow melt
283   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_err     !: heat flux error after heat diffusion
284   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_err_rem !: heat flux error after heat remapping
285   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_in      !: heat flux available for thermo transformations
286   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_out     !: heat flux remaining at the end of thermo transformations
287
288   ! heat flux associated with ice-atmosphere mass exchange
289   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_sub     !: heat flux for sublimation
290   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_spr     !: heat flux of the snow precipitation
291
292   ! heat flux associated with ice-ocean mass exchange
293   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_thd     !: ice-ocean heat flux from thermo processes (limthd_dh)
294   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_dyn     !: ice-ocean heat flux from mecanical processes (limitd_me)
295   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_res     !: residual heat flux due to correction of ice thickness
296
297   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   ftr_ice   !: transmitted solar radiation under ice
298
299   ! temporary arrays for dummy version of the code
300   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   dh_i_surf2D, dh_i_bott2D, q_s
301
302   !!--------------------------------------------------------------------------
303   !! * Ice global state variables
304   !!--------------------------------------------------------------------------
305   !! Variables defined for each ice category
306   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   ht_i    !: Ice thickness (m)
307   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   a_i     !: Ice fractional areas (concentration)
308   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   v_i     !: Ice volume per unit area (m)
309   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   v_s     !: Snow volume per unit area(m)
310   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   ht_s    !: Snow thickness (m)
311   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   t_su    !: Sea-Ice Surface Temperature (K)
312   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   sm_i    !: Sea-Ice Bulk salinity (ppt)
313   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   smv_i   !: Sea-Ice Bulk salinity times volume per area (ppt.m)
314   !                                                                  !  this is an extensive variable that has to be transported
315   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   o_i     !: Sea-Ice Age (days)
316   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   ov_i    !: Sea-Ice Age times volume per area (days.m)
317   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   oa_i    !: Sea-Ice Age times ice area (days)
318
319   !! Variables summed over all categories, or associated to all the ice in a single grid cell
320   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   u_ice, v_ice   !: components of the ice velocity (m/s)
321   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   tio_u, tio_v   !: components of the ice-ocean stress (N/m2)
322   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   vt_i , vt_s    !: ice and snow total volume per unit area (m)
323   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   at_i           !: ice total fractional area (ice concentration)
324   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   ato_i          !: =1-at_i ; total open water fractional area
325   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   et_i , et_s    !: ice and snow total heat content
326   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   ot_i           !: mean age over all categories
327   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   tm_i           !: mean ice temperature over all categories
328   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   bv_i           !: brine volume averaged over all categories
329   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   smt_i          !: mean sea ice salinity averaged over all categories [PSU]
330
331   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:,:) ::   t_s        !: Snow temperatures [K]
332   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:,:) ::   e_s        !: Snow ...     
333     
334   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:,:) ::   t_i        !: ice temperatures          [K]
335   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:,:) ::   e_i        !: ice thermal contents [Giga J]
336   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:,:) ::   s_i        !: ice salinities          [PSU]
337
338   !!--------------------------------------------------------------------------
339   !! * Moments for advection
340   !!--------------------------------------------------------------------------
341   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)     ::   sxopw, syopw, sxxopw, syyopw, sxyopw   !: open water in sea ice
342   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:)   ::   sxice, syice, sxxice, syyice, sxyice   !: ice thickness
343   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:)   ::   sxsn , sysn , sxxsn , syysn , sxysn    !: snow thickness
344   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:)   ::   sxa  , sya  , sxxa  , syya  , sxya     !: lead fraction
345   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:)   ::   sxc0 , syc0 , sxxc0 , syyc0 , sxyc0    !: snow thermal content
346   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:)   ::   sxsal, sysal, sxxsal, syysal, sxysal   !: ice salinity
347   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:)   ::   sxage, syage, sxxage, syyage, sxyage   !: ice age
348   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:,:) ::   sxe  , sye  , sxxe  , syye  , sxye     !: ice layers heat content
349
350   !!--------------------------------------------------------------------------
351   !! * Old values of global variables
352   !!--------------------------------------------------------------------------
353   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:)   ::   v_s_b, v_i_b               !: snow and ice volumes
354   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:)   ::   a_i_b, smv_i_b, oa_i_b     !:
355   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:,:) ::   e_s_b                      !: snow heat content
356   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:,:) ::   e_i_b                      !: ice temperatures
357   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)     ::   u_ice_b, v_ice_b           !: ice velocity
358     
359
360   !!--------------------------------------------------------------------------
361   !! * Increment of global variables
362   !!--------------------------------------------------------------------------
363   ! thd refers to changes induced by thermodynamics
364   ! trp   ''         ''     ''       advection (transport of ice)
365   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   d_a_i_thd  , d_a_i_trp                 !: icefractions                 
366   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   d_v_s_thd  , d_v_s_trp                 !: snow volume
367   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   d_v_i_thd  , d_v_i_trp                 !: ice  volume
368   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   d_smv_i_thd, d_smv_i_trp               !:     
369   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   d_sm_i_fl  , d_sm_i_gd                 !:
370   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   d_sm_i_se  , d_sm_i_si  , d_sm_i_la    !:
371   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   d_oa_i_thd , d_oa_i_trp                !:
372
373   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:,:) ::   d_e_s_thd  , d_e_s_trp     !:
374   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:,:) ::   d_e_i_thd  , d_e_i_trp     !:
375   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)     ::   d_u_ice_dyn, d_v_ice_dyn   !: ice velocity
376     
377   !!--------------------------------------------------------------------------
378   !! * Ice thickness distribution variables
379   !!--------------------------------------------------------------------------
380   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:)   ::   hi_max         !: Boundary of ice thickness categories in thickness space
381   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:)   ::   hi_mean        !: Mean ice thickness in catgories
382
383   !!--------------------------------------------------------------------------
384   !! * Ice Run
385   !!--------------------------------------------------------------------------
386   !                                                  !!: ** Namelist namicerun read in iceini **
387   CHARACTER(len=32)     , PUBLIC ::   cn_icerst_in    !: suffix of ice restart name (input)
388   CHARACTER(len=32)     , PUBLIC ::   cn_icerst_out   !: suffix of ice restart name (output)
389   LOGICAL               , PUBLIC ::   ln_limdyn       !: flag for ice dynamics (T) or not (F)
390   LOGICAL               , PUBLIC ::   ln_nicep        !: flag for sea-ice points output (T) or not (F)
391   REAL(wp)              , PUBLIC ::   cai             !: atmospheric drag over sea ice
392   REAL(wp)              , PUBLIC ::   cao             !: atmospheric drag over ocean
393   REAL(wp)              , PUBLIC ::   amax            !: maximum ice concentration
394   !
395   !!--------------------------------------------------------------------------
396   !! * Ice diagnostics
397   !!--------------------------------------------------------------------------
398   !! Check if everything down here is necessary
399   LOGICAL , PUBLIC                                      ::   ln_limdiahsb  !: flag for ice diag (T) or not (F)
400   LOGICAL , PUBLIC                                      ::   ln_limdiaout  !: flag for ice diag (T) or not (F)
401   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   dv_dt_thd     !: thermodynamic growth rates
402   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   diag_trp_vi   !: transport of ice volume
403   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   diag_trp_vs   !: transport of snw volume
404   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   diag_trp_ei   !: transport of ice enthalpy (W/m2)
405   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   diag_trp_es   !: transport of snw enthalpy (W/m2)
406   !
407   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   diag_heat_dhc !: snw/ice heat content variation   [W/m2]
408   !
409   INTEGER , PUBLIC ::   jiindx, jjindx        !: indexes of the debugging point
410
411   !!----------------------------------------------------------------------
412   !! NEMO/LIM3 4.0 , UCL - NEMO Consortium (2010)
413   !! $Id$
414   !! Software governed by the CeCILL licence     (NEMOGCM/NEMO_CeCILL.txt)
415   !!----------------------------------------------------------------------
416CONTAINS
417
418   FUNCTION ice_alloc()
419      !!-----------------------------------------------------------------
420      !!               *** Routine ice_alloc_2 ***
421      !!-----------------------------------------------------------------
422      INTEGER :: ice_alloc
423      !
424      INTEGER :: ierr(19), ii
425      !!-----------------------------------------------------------------
426
427      ierr(:) = 0
428
429      ! What could be one huge allocate statement is broken-up to try to
430      ! stay within Fortran's max-line length limit.
431      ii = 1
432      ALLOCATE( u_oce    (jpi,jpj) , v_oce    (jpi,jpj) ,                           &
433         &      ahiu     (jpi,jpj) , ahiv     (jpi,jpj) ,                           &
434         &      pahu     (jpi,jpj) , pahv     (jpi,jpj) ,                           &
435         &      ust2s    (jpi,jpj) , hicol    (jpi,jpj) ,                           &
436         &      strp1    (jpi,jpj) , strp2    (jpi,jpj) , strength  (jpi,jpj) ,     &
437         &      stress1_i(jpi,jpj) , stress2_i(jpi,jpj) , stress12_i(jpi,jpj) ,     &
438         &      delta_i  (jpi,jpj) , divu_i   (jpi,jpj) , shear_i   (jpi,jpj) , STAT=ierr(ii) )
439
440      ii = ii + 1
441      ALLOCATE( sist   (jpi,jpj) , icethi (jpi,jpj) , t_bo   (jpi,jpj) ,      &
442         &      frld   (jpi,jpj) , pfrld  (jpi,jpj) , phicif (jpi,jpj) ,      &
443         &      wfx_snw(jpi,jpj) , wfx_ice(jpi,jpj) , wfx_sub(jpi,jpj) ,    &
444         &      wfx_bog(jpi,jpj) , wfx_dyn(jpi,jpj) , wfx_bom(jpi,jpj) , wfx_sum(jpi,jpj) ,     &
445         &      wfx_res(jpi,jpj) , wfx_sni(jpi,jpj) , wfx_opw(jpi,jpj) , wfx_spr(jpi,jpj) ,  qlead  (jpi,jpj) ,     &
446         &      fhtur  (jpi,jpj) , ftr_ice(jpi,jpj,jpl) ,      &
447         &      sfx_res(jpi,jpj) , sfx_bri(jpi,jpj) , sfx_dyn(jpi,jpj) ,      &
448         &      sfx_bog(jpi,jpj) , sfx_bom(jpi,jpj) , sfx_sum(jpi,jpj) , sfx_sni(jpi,jpj) , sfx_opw(jpi,jpj) ,   &
449         &      hfx_res(jpi,jpj) , hfx_snw(jpi,jpj) , hfx_sub(jpi,jpj) , hfx_err(jpi,jpj) , hfx_err_rem(jpi,jpj), &
450         &      hfx_in (jpi,jpj) , hfx_out(jpi,jpj) , fhld(jpi,jpj) ,  &
451         &      hfx_sum(jpi,jpj) , hfx_bom(jpi,jpj) , hfx_bog(jpi,jpj) , hfx_dif(jpi,jpj) , hfx_opw(jpi,jpj) , &
452         &      hfx_thd(jpi,jpj) , hfx_dyn(jpi,jpj) , hfx_spr(jpi,jpj) ,  STAT=ierr(ii) )
453
454      ! * Ice global state variables
455      ii = ii + 1
456      ALLOCATE( ht_i (jpi,jpj,jpl) , a_i  (jpi,jpj,jpl) , v_i  (jpi,jpj,jpl) ,     &
457         &      v_s  (jpi,jpj,jpl) , ht_s (jpi,jpj,jpl) , t_su (jpi,jpj,jpl) ,     &
458         &      sm_i (jpi,jpj,jpl) , smv_i(jpi,jpj,jpl) , o_i  (jpi,jpj,jpl) ,     &
459         &      ov_i (jpi,jpj,jpl) , oa_i (jpi,jpj,jpl)                      , STAT=ierr(ii) )
460      ii = ii + 1
461      ALLOCATE( u_ice(jpi,jpj) , v_ice(jpi,jpj) , tio_u(jpi,jpj) , tio_v(jpi,jpj) ,     &
462         &      vt_i (jpi,jpj) , vt_s (jpi,jpj) , at_i (jpi,jpj) , ato_i(jpi,jpj) ,     &
463         &      et_i (jpi,jpj) , et_s (jpi,jpj) , ot_i (jpi,jpj) , tm_i (jpi,jpj) ,     &
464         &      bv_i (jpi,jpj) , smt_i(jpi,jpj)                                   , STAT=ierr(ii) )
465      ii = ii + 1
466      ALLOCATE( t_s(jpi,jpj,nlay_s,jpl) ,                            &
467         &      e_s(jpi,jpj,nlay_s,jpl) , STAT=ierr(ii) )
468      ii = ii + 1
469      ALLOCATE( t_i(jpi,jpj,nlay_i+1,jpl) , e_i(jpi,jpj,nlay_i+1,jpl) , s_i(jpi,jpj,nlay_i+1,jpl) , STAT=ierr(ii) )
470
471      ! * Moments for advection
472      ii = ii + 1
473      ALLOCATE( sxopw(jpi,jpj) , syopw(jpi,jpj) , sxxopw(jpi,jpj) , syyopw(jpi,jpj) , sxyopw(jpi,jpj) , STAT=ierr(ii) )
474      ii = ii + 1
475      ALLOCATE( sxice(jpi,jpj,jpl) , syice(jpi,jpj,jpl) , sxxice(jpi,jpj,jpl) , syyice(jpi,jpj,jpl) , sxyice(jpi,jpj,jpl) ,   &
476         &      sxsn (jpi,jpj,jpl) , sysn (jpi,jpj,jpl) , sxxsn (jpi,jpj,jpl) , syysn (jpi,jpj,jpl) , sxysn (jpi,jpj,jpl) ,   &
477         &      STAT=ierr(ii) )
478      ii = ii + 1
479      ALLOCATE( sxa  (jpi,jpj,jpl) , sya  (jpi,jpj,jpl) , sxxa  (jpi,jpj,jpl) , syya  (jpi,jpj,jpl) , sxya  (jpi,jpj,jpl) ,   &
480         &      sxc0 (jpi,jpj,jpl) , syc0 (jpi,jpj,jpl) , sxxc0 (jpi,jpj,jpl) , syyc0 (jpi,jpj,jpl) , sxyc0 (jpi,jpj,jpl) ,   &
481         &      sxsal(jpi,jpj,jpl) , sysal(jpi,jpj,jpl) , sxxsal(jpi,jpj,jpl) , syysal(jpi,jpj,jpl) , sxysal(jpi,jpj,jpl) ,   &
482         &      sxage(jpi,jpj,jpl) , syage(jpi,jpj,jpl) , sxxage(jpi,jpj,jpl) , syyage(jpi,jpj,jpl) , sxyage(jpi,jpj,jpl) ,   &
483         &      STAT=ierr(ii) )
484      ii = ii + 1
485      ALLOCATE( sxe (jpi,jpj,nlay_i+1,jpl) , sye (jpi,jpj,nlay_i+1,jpl) , sxxe(jpi,jpj,nlay_i+1,jpl) ,     &
486         &      syye(jpi,jpj,nlay_i+1,jpl) , sxye(jpi,jpj,nlay_i+1,jpl)                           , STAT=ierr(ii) )
487
488      ! * Old values of global variables
489      ii = ii + 1
490      ALLOCATE( v_s_b  (jpi,jpj,jpl) , v_i_b  (jpi,jpj,jpl) , e_s_b(jpi,jpj,nlay_s,jpl) ,     &
491         &      a_i_b  (jpi,jpj,jpl) , smv_i_b(jpi,jpj,jpl) , e_i_b(jpi,jpj,nlay_i+1 ,jpl) ,     &
492         &      oa_i_b (jpi,jpj,jpl)                                                        ,     &
493         &      u_ice_b(jpi,jpj)     , v_ice_b(jpi,jpj)                                   , STAT=ierr(ii) )
494
495      ! * Increment of global variables
496      ii = ii + 1
497      ALLOCATE( d_a_i_thd(jpi,jpj,jpl) , d_a_i_trp (jpi,jpj,jpl) , d_v_s_thd  (jpi,jpj,jpl) , d_v_s_trp  (jpi,jpj,jpl) ,   &
498         &      d_v_i_thd(jpi,jpj,jpl) , d_v_i_trp (jpi,jpj,jpl) , d_smv_i_thd(jpi,jpj,jpl) , d_smv_i_trp(jpi,jpj,jpl) ,   &     
499         &      d_sm_i_fl(jpi,jpj,jpl) , d_sm_i_gd (jpi,jpj,jpl) , d_sm_i_se  (jpi,jpj,jpl) , d_sm_i_si  (jpi,jpj,jpl) ,   &
500         &      d_sm_i_la(jpi,jpj,jpl) , d_oa_i_thd(jpi,jpj,jpl) , d_oa_i_trp (jpi,jpj,jpl) ,   &
501         &     STAT=ierr(ii) )
502      ii = ii + 1
503      ALLOCATE( d_e_s_thd(jpi,jpj,nlay_s,jpl) , d_e_i_thd(jpi,jpj,nlay_i,jpl) , d_u_ice_dyn(jpi,jpj) ,     &
504         &      d_e_s_trp(jpi,jpj,nlay_s,jpl) , d_e_i_trp(jpi,jpj,nlay_i,jpl) , d_v_ice_dyn(jpi,jpj) , STAT=ierr(ii) )
505     
506      ! * Ice thickness distribution variables
507      ii = ii + 1
508      ALLOCATE( hi_max(0:jpl), hi_mean(jpl),  STAT=ierr(ii) )
509
510      ! * Ice diagnostics
511      ii = ii + 1
512      ALLOCATE( dv_dt_thd(jpi,jpj,jpl),    &
513         &      diag_trp_vi(jpi,jpj), diag_trp_vs  (jpi,jpj), diag_trp_ei(jpi,jpj),   & 
514         &      diag_trp_es(jpi,jpj), diag_heat_dhc(jpi,jpj),  STAT=ierr(ii) )
515
516      ice_alloc = MAXVAL( ierr(:) )
517      IF( ice_alloc /= 0 )   CALL ctl_warn('ice_alloc_2: failed to allocate arrays.')
518      !
519   END FUNCTION ice_alloc
520
521#else
522   !!----------------------------------------------------------------------
523   !!   Default option         Empty module            NO LIM sea-ice model
524   !!----------------------------------------------------------------------
525#endif
526
527   !!======================================================================
528END MODULE ice
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.