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Since March 2022 along with NEMO 4.2 release, the code development moved to a self-hosted GitLab.
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sbcice_lim.F90 in branches/2016/dev_v3_6_STABLE_r6506_AGRIF_LIM3/NEMOGCM/NEMO/OPA_SRC/SBC – NEMO

source: branches/2016/dev_v3_6_STABLE_r6506_AGRIF_LIM3/NEMOGCM/NEMO/OPA_SRC/SBC/sbcice_lim.F90 @ 6989

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use a namelist parameter to choose between the different advection schemes

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 35.2 KB
Line 
1MODULE sbcice_lim
2   !!======================================================================
3   !!                       ***  MODULE  sbcice_lim  ***
4   !! Surface module :  update the ocean surface boundary condition over ice
5   !!       &           covered area using LIM sea-ice model
6   !! Sea-Ice model  :  LIM-3 Sea ice model time-stepping
7   !!=====================================================================
8   !! History :  2.0  ! 2006-12  (M. Vancoppenolle) Original code
9   !!            3.0  ! 2008-02  (C. Talandier)  Surface module from icestp.F90
10   !!             -   ! 2008-04  (G. Madec)  sltyle and lim_ctl routine
11   !!            3.3  ! 2010-11  (G. Madec) ice-ocean stress always computed at each ocean time-step
12   !!            3.4  ! 2011-01  (A Porter)  dynamical allocation
13   !!             -   ! 2012-10  (C. Rousset)  add lim_diahsb
14   !!            3.6  ! 2014-07  (M. Vancoppenolle, G. Madec, O. Marti) revise coupled interface
15   !!----------------------------------------------------------------------
16#if defined key_lim3
17   !!----------------------------------------------------------------------
18   !!   'key_lim3' :                                  LIM 3.0 sea-ice model
19   !!----------------------------------------------------------------------
20   !!   sbc_ice_lim  : sea-ice model time-stepping and update ocean sbc over ice-covered area
21   !!----------------------------------------------------------------------
22   USE oce             ! ocean dynamics and tracers
23   USE dom_oce         ! ocean space and time domain
24   USE ice             ! LIM-3: ice variables
25   USE thd_ice         ! LIM-3: thermodynamical variables
26
27   USE sbc_oce         ! Surface boundary condition: ocean fields
28   USE sbc_ice         ! Surface boundary condition: ice   fields
29   USE sbcblk_core     ! Surface boundary condition: CORE bulk
30   USE sbcblk_clio     ! Surface boundary condition: CLIO bulk
31   USE sbccpl          ! Surface boundary condition: coupled interface
32   USE albedo          ! ocean & ice albedo
33
34   USE phycst          ! Define parameters for the routines
35   USE eosbn2          ! equation of state
36   USE limdyn          ! Ice dynamics
37   USE limtrp          ! Ice transport
38   USE limhdf          ! Ice horizontal diffusion
39   USE limthd          ! Ice thermodynamics
40   USE limitd_me       ! Mechanics on ice thickness distribution
41   USE limsbc          ! sea surface boundary condition
42   USE limdiahsb       ! Ice budget diagnostics
43   USE limwri          ! Ice outputs
44   USE limrst          ! Ice restarts
45   USE limupdate1      ! update of global variables
46   USE limupdate2      ! update of global variables
47   USE limvar          ! Ice variables switch
48
49   USE limistate       ! LIM initial state
50   USE limthd_sal      ! LIM ice thermodynamics: salinity
51
52   USE c1d             ! 1D vertical configuration
53   USE lbclnk          ! lateral boundary condition - MPP link
54   USE lib_mpp         ! MPP library
55   USE wrk_nemo        ! work arrays
56   USE timing          ! Timing
57   USE iom             ! I/O manager library
58   USE in_out_manager  ! I/O manager
59   USE prtctl          ! Print control
60   USE lib_fortran     !
61   USE limctl
62
63#if defined key_bdy 
64   USE bdyice_lim       ! unstructured open boundary data  (bdy_ice_lim routine)
65#endif
66# if defined key_agrif
67   USE agrif_ice
68   USE agrif_lim3_update
69   USE agrif_lim3_interp
70# endif
71
72   IMPLICIT NONE
73   PRIVATE
74
75   PUBLIC sbc_ice_lim  ! routine called by sbcmod.F90
76   PUBLIC sbc_lim_init ! routine called by sbcmod.F90
77   
78   !! * Substitutions
79#  include "domzgr_substitute.h90"
80#  include "vectopt_loop_substitute.h90"
81   !!----------------------------------------------------------------------
82   !! NEMO/OPA 4.0 , UCL NEMO Consortium (2011)
83   !! $Id$
84   !! Software governed by the CeCILL licence     (NEMOGCM/NEMO_CeCILL.txt)
85   !!----------------------------------------------------------------------
86CONTAINS
87
88   !!======================================================================
89
90   SUBROUTINE sbc_ice_lim( kt, kblk )
91      !!---------------------------------------------------------------------
92      !!                  ***  ROUTINE sbc_ice_lim  ***
93      !!                   
94      !! ** Purpose :   update the ocean surface boundary condition via the
95      !!                Louvain la Neuve Sea Ice Model time stepping
96      !!
97      !! ** Method  :   ice model time stepping
98      !!              - call the ice dynamics routine
99      !!              - call the ice advection/diffusion routine
100      !!              - call the ice thermodynamics routine
101      !!              - call the routine that computes mass and
102      !!                heat fluxes at the ice/ocean interface
103      !!              - save the outputs
104      !!              - save the outputs for restart when necessary
105      !!
106      !! ** Action  : - time evolution of the LIM sea-ice model
107      !!              - update all sbc variables below sea-ice:
108      !!                utau, vtau, taum, wndm, qns , qsr, emp , sfx
109      !!---------------------------------------------------------------------
110      INTEGER, INTENT(in) ::   kt      ! ocean time step
111      INTEGER, INTENT(in) ::   kblk    ! type of bulk (=3 CLIO, =4 CORE, =5 COUPLED)
112      !!
113      INTEGER  ::   jl                 ! dummy loop index
114      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:,:)   ::   zalb_os, zalb_cs  ! ice albedo under overcast/clear sky
115      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:  )   ::   zutau_ice, zvtau_ice 
116      !!----------------------------------------------------------------------
117
118      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_start('sbc_ice_lim')
119
120      !-----------------------!
121      ! --- Ice time step --- !
122      !-----------------------!
123      IF( MOD( kt-1, nn_fsbc ) == 0 ) THEN
124
125# if defined key_agrif
126         IF( .NOT. Agrif_Root() ) THEN
127            lim_nbstep = MOD( lim_nbstep, Agrif_irhot() * Agrif_Parent(nn_fsbc) / nn_fsbc ) + 1
128         ENDIF
129# endif
130
131         ! mean surface ocean current at ice velocity point (C-grid dynamics :  U- & V-points as the ocean)
132         u_oce(:,:) = ssu_m(:,:) * umask(:,:,1)
133         v_oce(:,:) = ssv_m(:,:) * vmask(:,:,1)
134         
135         ! masked sea surface freezing temperature [Kelvin] (set to rt0 over land)
136         CALL eos_fzp( sss_m(:,:) , t_bo(:,:) )
137         t_bo(:,:) = ( t_bo(:,:) + rt0 ) * tmask(:,:,1) + rt0 * ( 1._wp - tmask(:,:,1) )
138         
139         ! Mask sea ice surface temperature (set to rt0 over land)
140         DO jl = 1, jpl
141            t_su(:,:,jl) = t_su(:,:,jl) * tmask(:,:,1) + rt0 * ( 1._wp - tmask(:,:,1) )
142         END DO     
143         !
144         !------------------------------------------------!                                           
145         ! --- Dynamical coupling with the atmosphere --- !                                           
146         !------------------------------------------------!
147         ! It provides the following fields:
148         ! utau_ice, vtau_ice : surface ice stress (U- & V-points)   [N/m2]
149         !-----------------------------------------------------------------
150         SELECT CASE( kblk )
151            CASE( jp_clio    )   ;    CALL blk_ice_clio_tau                         ! CLIO bulk formulation           
152            CASE( jp_core    )   ;    CALL blk_ice_core_tau                         ! CORE bulk formulation
153            CASE( jp_purecpl )   ;    CALL sbc_cpl_ice_tau( utau_ice , vtau_ice )   ! Coupled   formulation
154         END SELECT
155         
156         IF( ln_mixcpl) THEN                                                       ! Case of a mixed Bulk/Coupled formulation
157            CALL wrk_alloc( jpi,jpj    , zutau_ice, zvtau_ice)
158                                      CALL sbc_cpl_ice_tau( zutau_ice , zvtau_ice )
159            utau_ice(:,:) = utau_ice(:,:) * xcplmask(:,:,0) + zutau_ice(:,:) * ( 1. - xcplmask(:,:,0) )
160            vtau_ice(:,:) = vtau_ice(:,:) * xcplmask(:,:,0) + zvtau_ice(:,:) * ( 1. - xcplmask(:,:,0) )
161            CALL wrk_dealloc( jpi,jpj  , zutau_ice, zvtau_ice)
162         ENDIF
163
164         !-------------------------------------------------------!
165         ! --- ice dynamics and transport (except in 1D case) ---!
166         !-------------------------------------------------------!
167         numit = numit + nn_fsbc                  ! Ice model time step
168         !                                                   
169                                      CALL sbc_lim_bef         ! Store previous ice values
170                                      CALL sbc_lim_diag0       ! set diag of mass, heat and salt fluxes to 0
171                                      CALL lim_rst_opn( kt )   ! Open Ice restart file
172         !
173#if defined key_agrif
174          IF( .NOT. Agrif_Root() )    CALL agrif_interp_lim3('T')
175#endif
176         ! --- zap this if no ice dynamics --- !
177         IF( .NOT. lk_c1d .AND. ln_limdyn ) THEN
178            !
179            IF( nn_limdyn /= 0 ) THEN                          ! -- Ice dynamics
180                                      CALL lim_dyn( kt )       !     rheology 
181            ELSE
182               u_ice(:,:) = rn_uice * umask(:,:,1)             !     or prescribed velocity
183               v_ice(:,:) = rn_vice * vmask(:,:,1)
184            ENDIF
185                                      CALL lim_trp( kt )       ! -- Ice transport (Advection/diffusion)
186            IF( nn_limdyn == 2 .AND. nn_monocat /= 2 )  &      ! -- Mechanical redistribution (ridging/rafting)
187               &                      CALL lim_itd_me         
188            IF( nn_limdyn == 2 )      CALL lim_update1( kt )   ! -- Corrections
189            !
190         ENDIF
191         ! ---
192#if defined key_agrif
193          IF( .NOT. Agrif_Root() )    CALL agrif_interp_lim3('T')
194#endif
195#if defined key_bdy
196         IF( ln_limthd )              CALL bdy_ice_lim( kt )   ! -- bdy ice thermo
197         IF( ln_icectl )              CALL lim_prt( kt, iiceprt, jiceprt, 1, ' - ice thermo bdy - ' )
198#endif
199
200         ! previous lead fraction and ice volume for flux calculations
201                                      CALL sbc_lim_bef                       
202                                      CALL lim_var_glo2eqv     ! ht_i and ht_s for ice albedo calculation
203                                      CALL lim_var_agg(1)      ! at_i for coupling (via pfrld)
204         !
205         pfrld(:,:)   = 1._wp - at_i(:,:)
206         phicif(:,:)  = vt_i(:,:)
207         
208         !------------------------------------------------------!                                           
209         ! --- Thermodynamical coupling with the atmosphere --- !                                           
210         !------------------------------------------------------!
211         ! It provides the following fields:
212         ! qsr_ice , qns_ice  : solar & non solar heat flux over ice   (T-point)         [W/m2]
213         ! qla_ice            : latent heat flux over ice              (T-point)         [W/m2]
214         ! dqns_ice, dqla_ice : non solar & latent heat sensistivity   (T-point)         [W/m2]
215         ! tprecip , sprecip  : total & solid precipitation            (T-point)         [Kg/m2/s]
216         ! fr1_i0  , fr2_i0   : 1sr & 2nd fraction of qsr penetration in ice             [%]
217         !----------------------------------------------------------------------------------------
218         CALL wrk_alloc( jpi,jpj,jpl, zalb_os, zalb_cs )
219         
220                                      CALL albedo_ice( t_su, ht_i, ht_s, zalb_cs, zalb_os ) ! cloud-sky and overcast-sky ice albedos
221         SELECT CASE( kblk )
222
223            CASE( jp_clio )                                       ! CLIO bulk formulation
224               ! In CLIO the cloud fraction is read in the climatology and the all-sky albedo
225               ! (alb_ice) is computed within the bulk routine
226                                      CALL blk_ice_clio_flx( t_su, zalb_cs, zalb_os, alb_ice )
227               IF( ln_mixcpl      )   CALL sbc_cpl_ice_flx( p_frld=pfrld, palbi=alb_ice, psst=sst_m, pist=t_su )
228               IF( nn_limflx /= 2 )   CALL ice_lim_flx( t_su, alb_ice, qns_ice, qsr_ice, dqns_ice, evap_ice, devap_ice, nn_limflx )
229               
230            CASE( jp_core )                                       ! CORE bulk formulation
231               ! albedo depends on cloud fraction because of non-linear spectral effects
232               alb_ice(:,:,:) = ( 1. - cldf_ice ) * zalb_cs(:,:,:) + cldf_ice * zalb_os(:,:,:)
233                                      CALL blk_ice_core_flx( t_su, alb_ice )
234               IF( ln_mixcpl      )   CALL sbc_cpl_ice_flx( p_frld=pfrld, palbi=alb_ice, psst=sst_m, pist=t_su )
235               IF( nn_limflx /= 2 )   CALL ice_lim_flx( t_su, alb_ice, qns_ice, qsr_ice, dqns_ice, evap_ice, devap_ice, nn_limflx )
236               
237            CASE ( jp_purecpl )                                    ! Coupled formulation
238               ! albedo depends on cloud fraction because of non-linear spectral effects
239               alb_ice(:,:,:) = ( 1. - cldf_ice ) * zalb_cs(:,:,:) + cldf_ice * zalb_os(:,:,:)
240                                      CALL sbc_cpl_ice_flx( p_frld=pfrld, palbi=alb_ice, psst=sst_m, pist=t_su )
241               IF( nn_limflx == 2 )   CALL ice_lim_flx( t_su, alb_ice, qns_ice, qsr_ice, dqns_ice, evap_ice, devap_ice, nn_limflx )
242
243         END SELECT
244
245         CALL wrk_dealloc( jpi,jpj,jpl, zalb_os, zalb_cs )
246
247         !----------------------------!
248         ! --- ice thermodynamics --- !
249         !----------------------------!
250         ! --- zap this if no ice thermo --- !
251         IF( ln_limthd )              CALL lim_thd( kt )        ! -- Ice thermodynamics     
252         IF( ln_limthd )              CALL lim_update2( kt )    ! -- Corrections
253         ! ---
254# if defined key_agrif
255         IF( .NOT. Agrif_Root() )     CALL agrif_update_lim3( kt )
256# endif
257                                      CALL lim_var_glo2eqv      ! necessary calls (at least for coupling)
258                                      CALL lim_var_agg( 2 )     ! necessary calls (at least for coupling)
259                                      !
260                                      CALL lim_sbc_flx( kt )    ! -- Update surface ocean mass, heat and salt fluxes
261                                      !
262         IF(ln_limdiaout)             CALL lim_diahsb( kt )     ! -- Diagnostics and outputs
263         !
264                                      CALL lim_wri( 1 )         ! -- Ice outputs
265         !
266         IF( kt == nit000 .AND. ln_rstart )   &
267            &                         CALL iom_close( numrir )  ! close input ice restart file
268         !
269         IF( lrst_ice )               CALL lim_rst_write( kt )  ! -- Ice restart file
270         !
271         IF( ln_icectl )              CALL lim_ctl( kt )        ! alerts in case of model crash
272         !
273      ENDIF   ! End sea-ice time step only
274
275      !-------------------------!
276      ! --- Ocean time step --- !
277      !-------------------------!
278      ! Update surface ocean stresses (only in ice-dynamic case) otherwise the atm.-ocean stresses are used everywhere
279      !    using before instantaneous surf. currents
280      IF( ln_limdyn )                 CALL lim_sbc_tau( kt, ub(:,:,1), vb(:,:,1) )
281!!gm   remark, the ocean-ice stress is not saved in ice diag call above .....  find a solution!!!
282      !
283      IF( nn_timing == 1 ) CALL timing_stop('sbc_ice_lim')
284      !
285   END SUBROUTINE sbc_ice_lim
286   
287
288   SUBROUTINE sbc_lim_init
289      !!----------------------------------------------------------------------
290      !!                  ***  ROUTINE sbc_lim_init  ***
291      !!
292      !! ** purpose :   Allocate all the dynamic arrays of the LIM-3 modules
293      !!----------------------------------------------------------------------
294      INTEGER :: ierr
295      INTEGER :: ji, jj
296      !!----------------------------------------------------------------------
297      IF(lwp) WRITE(numout,*)
298      IF(lwp) WRITE(numout,*) 'sbc_lim_init : update ocean surface boudary condition' 
299      IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~   via Louvain la Neuve Ice Model (LIM-3) time stepping'
300      !
301                                       ! Open the reference and configuration namelist files and namelist output file
302      CALL ctl_opn( numnam_ice_ref, 'namelist_ice_ref',    'OLD',     'FORMATTED', 'SEQUENTIAL', -1, numout, lwp ) 
303      CALL ctl_opn( numnam_ice_cfg, 'namelist_ice_cfg',    'OLD',     'FORMATTED', 'SEQUENTIAL', -1, numout, lwp )
304      IF(lwm) CALL ctl_opn( numoni, 'output.namelist.ice', 'UNKNOWN', 'FORMATTED', 'SEQUENTIAL', -1, numout, lwp, 1 )
305
306      CALL ice_run                     ! set some ice run parameters
307      !
308      !                                ! Allocate the ice arrays
309      ierr =        ice_alloc        ()      ! ice variables
310      ierr = ierr + sbc_ice_alloc    ()      ! surface forcing
311      ierr = ierr + thd_ice_alloc    ()      ! thermodynamics
312      IF( ln_limdyn )   ierr = ierr + lim_itd_me_alloc ()      ! ice thickness distribution - mechanics
313      !
314      IF( lk_mpp    )   CALL mpp_sum( ierr )
315      IF( ierr /= 0 )   CALL ctl_stop('STOP', 'sbc_lim_init : unable to allocate ice arrays')
316      !
317      !                                ! adequation jpk versus ice/snow layers/categories
318      IF( jpl > jpk .OR. (nlay_i+1) > jpk .OR. nlay_s > jpk )   &
319         &      CALL ctl_stop( 'STOP',                          &
320         &     'sbc_lim_init: the 3rd dimension of workspace arrays is too small.',   &
321         &     'use more ocean levels or less ice/snow layers/categories.' )
322      !
323      CALL lim_dyn_init                ! set ice dynamics parameters
324      !
325      CALL lim_itd_init                ! ice thickness distribution initialization
326      !
327      CALL lim_hdf_init                ! set ice horizontal diffusion computation parameters
328      !
329      CALL lim_thd_init                ! set ice thermodynics parameters
330      !
331      CALL lim_thd_sal_init            ! set ice salinity parameters
332      !
333      IF( ln_limdyn )   CALL lim_itd_me_init             ! ice thickness distribution initialization for mecanical deformation
334      !                                ! Initial sea-ice state
335      IF( .NOT. ln_rstart ) THEN              ! start from rest: sea-ice deduced from sst
336         numit = 0
337         numit = nit000 - 1
338         CALL lim_istate
339      ELSE                                    ! start from a restart file
340         CALL lim_rst_read
341         numit = nit000 - 1
342      ENDIF
343      CALL lim_var_agg(2)
344      CALL lim_var_glo2eqv
345      !
346      CALL lim_sbc_init                 ! ice surface boundary condition   
347      !
348      IF( ln_limdiaout) CALL lim_diahsb_init  ! initialization for diags
349      !
350      fr_i(:,:)     = at_i(:,:)         ! initialisation of sea-ice fraction
351      tn_ice(:,:,:) = t_su(:,:,:)       ! initialisation of surface temp for coupled simu
352      !
353      DO jj = 1, jpj
354         DO ji = 1, jpi
355            IF( gphit(ji,jj) > 0._wp ) THEN  ;  rn_amax_2d(ji,jj) = rn_amax_n  ! NH
356            ELSE                             ;  rn_amax_2d(ji,jj) = rn_amax_s  ! SH
357            ENDIF
358        ENDDO
359      ENDDO 
360      !
361      nstart = numit  + nn_fsbc     
362      nitrun = nitend - nit000 + 1 
363      nlast  = numit  + nitrun 
364      !
365      IF( nstock == 0 )   nstock = nlast + 1
366      !
367# if defined key_agrif
368      IF( .NOT. Agrif_Root() )   CALL Agrif_InitValues_cont_lim3
369# endif
370      !
371   END SUBROUTINE sbc_lim_init
372
373
374   SUBROUTINE ice_run
375      !!-------------------------------------------------------------------
376      !!                  ***  ROUTINE ice_run ***
377      !!                 
378      !! ** Purpose :   Definition some run parameter for ice model
379      !!
380      !! ** Method  :   Read the namicerun namelist and check the parameter
381      !!              values called at the first timestep (nit000)
382      !!
383      !! ** input   :   Namelist namicerun
384      !!-------------------------------------------------------------------
385      INTEGER  ::   ios                 ! Local integer output status for namelist read
386      NAMELIST/namicerun/ jpl, nlay_i, nlay_s, rn_amax_n, rn_amax_s, cn_icerst_in, cn_icerst_indir,   &
387         &                cn_icerst_out, cn_icerst_outdir, ln_limthd, ln_limdyn, nn_limdyn, rn_uice, rn_vice 
388      NAMELIST/namicediag/ ln_limdiahsb, ln_limdiaout, ln_icectl, iiceprt, jiceprt 
389      !!-------------------------------------------------------------------
390      !                   
391      REWIND( numnam_ice_ref )              ! Namelist namicerun in reference namelist : Parameters for ice
392      READ  ( numnam_ice_ref, namicerun, IOSTAT = ios, ERR = 901)
393901   IF( ios /= 0 ) CALL ctl_nam ( ios , 'namicerun in reference namelist', lwp )
394
395      REWIND( numnam_ice_cfg )              ! Namelist namicerun in configuration namelist : Parameters for ice
396      READ  ( numnam_ice_cfg, namicerun, IOSTAT = ios, ERR = 902 )
397902   IF( ios /= 0 ) CALL ctl_nam ( ios , 'namicerun in configuration namelist', lwp )
398      IF(lwm) WRITE ( numoni, namicerun )
399      !
400      REWIND( numnam_ice_ref )              ! Namelist namicediag in reference namelist : Parameters for ice
401      READ  ( numnam_ice_ref, namicediag, IOSTAT = ios, ERR = 903)
402903   IF( ios /= 0 ) CALL ctl_nam ( ios , 'namicediag in reference namelist', lwp )
403
404      REWIND( numnam_ice_cfg )              ! Namelist namicediag in configuration namelist : Parameters for ice
405      READ  ( numnam_ice_cfg, namicediag, IOSTAT = ios, ERR = 904 )
406904   IF( ios /= 0 ) CALL ctl_nam ( ios , 'namicediag in configuration namelist', lwp )
407      IF(lwm) WRITE ( numoni, namicediag )
408      !
409      IF(lwp) THEN                        ! control print
410         WRITE(numout,*)
411         WRITE(numout,*) 'ice_run : ice share~d parameters for dynamics/advection/thermo of sea-ice'
412         WRITE(numout,*) ' ~~~~~~'
413         WRITE(numout,*) '   number of ice  categories                               = ', jpl
414         WRITE(numout,*) '   number of ice  layers                                   = ', nlay_i
415         WRITE(numout,*) '   number of snow layers                                   = ', nlay_s
416         WRITE(numout,*) '   maximum ice concentration for NH                        = ', rn_amax_n 
417         WRITE(numout,*) '   maximum ice concentration for SH                        = ', rn_amax_s
418         WRITE(numout,*) '   Ice thermodynamics (T) or not (F)            ln_limthd  = ', ln_limthd
419         WRITE(numout,*) '   Ice dynamics       (T) or not (F)            ln_limdyn  = ', ln_limdyn
420         WRITE(numout,*) '     (ln_limdyn=T) Ice dynamics switch          nn_limdyn  = ', nn_limdyn
421         WRITE(numout,*) '       2: total'
422         WRITE(numout,*) '       1: advection only (no diffusion, no ridging/rafting)'
423         WRITE(numout,*) '       0: advection only (as 1 + prescribed velocity, bypass rheology)'
424         WRITE(numout,*) '     (ln_limdyn=T) prescribed u-vel (case nn_limdyn=0)     = ', rn_uice
425         WRITE(numout,*) '     (ln_limdyn=T) prescribed v-vel (case nn_limdyn=0)     = ', rn_vice
426         WRITE(numout,*)
427         WRITE(numout,*) '...and ice diagnostics'
428         WRITE(numout,*) ' ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~'
429         WRITE(numout,*) '   Diagnose heat/mass/salt budget or not     ln_limdiahsb  = ', ln_limdiahsb
430         WRITE(numout,*) '   Output   heat/mass/salt budget or not     ln_limdiaout  = ', ln_limdiaout
431         WRITE(numout,*) '   control prints in ocean.out for (i,j)=(iiceprt,jiceprt) = ', ln_icectl
432         WRITE(numout,*) '   i-index for control prints (ln_icectl=true)             = ', iiceprt
433         WRITE(numout,*) '   j-index for control prints (ln_icectl=true)             = ', jiceprt
434      ENDIF
435      !
436      ! sea-ice timestep and inverse
437      rdt_ice   = nn_fsbc * rdttra(1) 
438      r1_rdtice = 1._wp / rdt_ice 
439
440      ! inverse of nlay_i and nlay_s
441      r1_nlay_i = 1._wp / REAL( nlay_i, wp )
442      r1_nlay_s = 1._wp / REAL( nlay_s, wp )
443      !
444#if defined key_bdy
445      IF( lwp .AND. ln_limdiahsb )  CALL ctl_warn('online conservation check activated but it does not work with BDY')
446#endif
447      !
448   END SUBROUTINE ice_run
449
450
451   SUBROUTINE lim_itd_init
452      !!------------------------------------------------------------------
453      !!                ***  ROUTINE lim_itd_init ***
454      !!
455      !! ** Purpose :   Initializes the ice thickness distribution
456      !! ** Method  :   ...
457      !! ** input   :   Namelist namiceitd
458      !!-------------------------------------------------------------------
459      INTEGER  ::   ios                 ! Local integer output status for namelist read
460      NAMELIST/namiceitd/ nn_catbnd, rn_himean
461      !
462      INTEGER  ::   jl                   ! dummy loop index
463      REAL(wp) ::   zc1, zc2, zc3, zx1   ! local scalars
464      REAL(wp) ::   zhmax, znum, zden, zalpha !
465      !!------------------------------------------------------------------
466      !
467      REWIND( numnam_ice_ref )              ! Namelist namiceitd in reference namelist : Parameters for ice
468      READ  ( numnam_ice_ref, namiceitd, IOSTAT = ios, ERR = 905)
469905   IF( ios /= 0 ) CALL ctl_nam ( ios , 'namiceitd in reference namelist', lwp )
470
471      REWIND( numnam_ice_cfg )              ! Namelist namiceitd in configuration namelist : Parameters for ice
472      READ  ( numnam_ice_cfg, namiceitd, IOSTAT = ios, ERR = 906 )
473906   IF( ios /= 0 ) CALL ctl_nam ( ios , 'namiceitd in configuration namelist', lwp )
474      IF(lwm) WRITE ( numoni, namiceitd )
475      !
476      IF(lwp) THEN                        ! control print
477         WRITE(numout,*)
478         WRITE(numout,*) 'lim_itd_init : Initialization of ice cat distribution '
479         WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~~'
480         WRITE(numout,*) '   shape of ice categories distribution                          nn_catbnd = ', nn_catbnd
481         WRITE(numout,*) '   mean ice thickness in the domain (only active if nn_catbnd=2) rn_himean = ', rn_himean
482      ENDIF
483
484      !----------------------------------
485      !- Thickness categories boundaries
486      !----------------------------------
487      hi_max(:) = 0._wp
488
489      SELECT CASE ( nn_catbnd  )       
490                                   !----------------------
491         CASE (1)                  ! tanh function (CICE)
492                                   !----------------------
493         zc1 =  3._wp / REAL( jpl, wp )
494         zc2 = 10._wp * zc1
495         zc3 =  3._wp
496
497         DO jl = 1, jpl
498            zx1 = REAL( jl-1, wp ) / REAL( jpl, wp )
499            hi_max(jl) = hi_max(jl-1) + zc1 + zc2 * (1._wp + TANH( zc3 * (zx1 - 1._wp ) ) )
500         END DO
501
502                                   !----------------------
503         CASE (2)                  ! h^(-alpha) function
504                                   !----------------------
505         zalpha = 0.05             ! exponent of the transform function
506
507         zhmax  = 3.*rn_himean
508
509         DO jl = 1, jpl 
510            znum = jpl * ( zhmax+1 )**zalpha
511            zden = ( jpl - jl ) * ( zhmax+1 )**zalpha + jl
512            hi_max(jl) = ( znum / zden )**(1./zalpha) - 1
513         END DO
514
515      END SELECT
516
517      DO jl = 1, jpl
518         hi_mean(jl) = ( hi_max(jl) + hi_max(jl-1) ) * 0.5_wp
519      END DO
520
521      ! Set hi_max(jpl) to a big value to ensure that all ice is thinner than hi_max(jpl)
522      hi_max(jpl) = 99._wp
523
524      IF(lwp) WRITE(numout,*) ' Thickness category boundaries '
525      IF(lwp) WRITE(numout,*) ' hi_max ', hi_max(0:jpl)
526      !
527   END SUBROUTINE lim_itd_init
528
529   
530   SUBROUTINE ice_lim_flx( ptn_ice, palb_ice, pqns_ice, pqsr_ice, pdqn_ice, pevap_ice, pdevap_ice, k_limflx )
531      !!---------------------------------------------------------------------
532      !!                  ***  ROUTINE ice_lim_flx  ***
533      !!                   
534      !! ** Purpose :   update the ice surface boundary condition by averaging and / or
535      !!                redistributing fluxes on ice categories                   
536      !!
537      !! ** Method  :   average then redistribute
538      !!
539      !! ** Action  :   
540      !!---------------------------------------------------------------------
541      INTEGER                   , INTENT(in   ) ::   k_limflx   ! =-1 do nothing; =0 average ;
542                                                                ! =1 average and redistribute ; =2 redistribute
543      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(in   ) ::   ptn_ice    ! ice surface temperature
544      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(in   ) ::   palb_ice   ! ice albedo
545      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(inout) ::   pqns_ice   ! non solar flux
546      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(inout) ::   pqsr_ice   ! net solar flux
547      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(inout) ::   pdqn_ice   ! non solar flux sensitivity
548      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(inout) ::   pevap_ice  ! sublimation
549      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(inout) ::   pdevap_ice ! sublimation sensitivity
550      !
551      INTEGER  ::   jl      ! dummy loop index
552      !
553      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:) :: zalb_m    ! Mean albedo over all categories
554      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:) :: ztem_m    ! Mean temperature over all categories
555      !
556      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:) :: z_qsr_m   ! Mean solar heat flux over all categories
557      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:) :: z_qns_m   ! Mean non solar heat flux over all categories
558      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:) :: z_evap_m  ! Mean sublimation over all categories
559      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:) :: z_dqn_m   ! Mean d(qns)/dT over all categories
560      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:) :: z_devap_m ! Mean d(evap)/dT over all categories
561      !!----------------------------------------------------------------------
562
563      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_start('ice_lim_flx')
564      !
565      !
566      SELECT CASE( k_limflx )                              !==  averaged on all ice categories  ==!
567      CASE( 0 , 1 )
568         CALL wrk_alloc( jpi,jpj, z_qsr_m, z_qns_m, z_evap_m, z_dqn_m, z_devap_m)
569         !
570         z_qns_m  (:,:) = fice_ice_ave ( pqns_ice (:,:,:) )
571         z_qsr_m  (:,:) = fice_ice_ave ( pqsr_ice (:,:,:) )
572         z_dqn_m  (:,:) = fice_ice_ave ( pdqn_ice (:,:,:) )
573         z_evap_m (:,:) = fice_ice_ave ( pevap_ice (:,:,:) )
574         z_devap_m(:,:) = fice_ice_ave ( pdevap_ice (:,:,:) )
575         DO jl = 1, jpl
576            pdqn_ice  (:,:,jl) = z_dqn_m(:,:)
577            pdevap_ice(:,:,jl) = z_devap_m(:,:)
578         END DO
579         !
580         DO jl = 1, jpl
581            pqns_ice (:,:,jl) = z_qns_m(:,:)
582            pqsr_ice (:,:,jl) = z_qsr_m(:,:)
583            pevap_ice(:,:,jl) = z_evap_m(:,:)
584         END DO
585         !
586         CALL wrk_dealloc( jpi,jpj, z_qsr_m, z_qns_m, z_evap_m, z_dqn_m, z_devap_m)
587      END SELECT
588
589      SELECT CASE( k_limflx )                              !==  redistribution on all ice categories  ==!
590      CASE( 1 , 2 )
591         CALL wrk_alloc( jpi,jpj, zalb_m, ztem_m )
592         !
593         zalb_m(:,:) = fice_ice_ave ( palb_ice (:,:,:) ) 
594         ztem_m(:,:) = fice_ice_ave ( ptn_ice  (:,:,:) ) 
595         DO jl = 1, jpl
596            pqns_ice (:,:,jl) = pqns_ice (:,:,jl) + pdqn_ice  (:,:,jl) * ( ptn_ice(:,:,jl) - ztem_m(:,:) )
597            pevap_ice(:,:,jl) = pevap_ice(:,:,jl) + pdevap_ice(:,:,jl) * ( ptn_ice(:,:,jl) - ztem_m(:,:) )
598            pqsr_ice (:,:,jl) = pqsr_ice (:,:,jl) * ( 1._wp - palb_ice(:,:,jl) ) / ( 1._wp - zalb_m(:,:) ) 
599         END DO
600         !
601         CALL wrk_dealloc( jpi,jpj, zalb_m, ztem_m )
602      END SELECT
603      !
604      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_stop('ice_lim_flx')
605      !
606   END SUBROUTINE ice_lim_flx
607
608   SUBROUTINE sbc_lim_bef
609      !!----------------------------------------------------------------------
610      !!                  ***  ROUTINE sbc_lim_bef  ***
611      !!
612      !! ** purpose :  store ice variables at "before" time step
613      !!----------------------------------------------------------------------
614      a_i_b  (:,:,:)   = a_i  (:,:,:)     ! ice area
615      e_i_b  (:,:,:,:) = e_i  (:,:,:,:)   ! ice thermal energy
616      v_i_b  (:,:,:)   = v_i  (:,:,:)     ! ice volume
617      v_s_b  (:,:,:)   = v_s  (:,:,:)     ! snow volume
618      e_s_b  (:,:,:,:) = e_s  (:,:,:,:)   ! snow thermal energy
619      smv_i_b(:,:,:)   = smv_i(:,:,:)     ! salt content
620      oa_i_b (:,:,:)   = oa_i (:,:,:)     ! areal age content
621      u_ice_b(:,:)     = u_ice(:,:)
622      v_ice_b(:,:)     = v_ice(:,:)
623      at_i_b (:,:)     = SUM( a_i_b(:,:,:), dim=3 )
624     
625   END SUBROUTINE sbc_lim_bef
626
627   SUBROUTINE sbc_lim_diag0
628      !!----------------------------------------------------------------------
629      !!                  ***  ROUTINE sbc_lim_diag0  ***
630      !!
631      !! ** purpose :  set ice-ocean and ice-atm. fluxes to zeros at the beggining
632      !!               of the time step
633      !!----------------------------------------------------------------------
634      sfx    (:,:) = 0._wp   ;
635      sfx_bri(:,:) = 0._wp   ;   sfx_lam(:,:) = 0._wp
636      sfx_sni(:,:) = 0._wp   ;   sfx_opw(:,:) = 0._wp
637      sfx_bog(:,:) = 0._wp   ;   sfx_dyn(:,:) = 0._wp
638      sfx_bom(:,:) = 0._wp   ;   sfx_sum(:,:) = 0._wp
639      sfx_res(:,:) = 0._wp   ;   sfx_sub(:,:) = 0._wp
640     
641      wfx_snw(:,:) = 0._wp   ;   wfx_ice(:,:) = 0._wp
642      wfx_sni(:,:) = 0._wp   ;   wfx_opw(:,:) = 0._wp
643      wfx_bog(:,:) = 0._wp   ;   wfx_dyn(:,:) = 0._wp
644      wfx_bom(:,:) = 0._wp   ;   wfx_sum(:,:) = 0._wp
645      wfx_res(:,:) = 0._wp   ;   wfx_sub(:,:) = 0._wp
646      wfx_spr(:,:) = 0._wp   ;   wfx_lam(:,:) = 0._wp 
647     
648      hfx_thd(:,:) = 0._wp   ;   
649      hfx_snw(:,:) = 0._wp   ;   hfx_opw(:,:) = 0._wp
650      hfx_bog(:,:) = 0._wp   ;   hfx_dyn(:,:) = 0._wp
651      hfx_bom(:,:) = 0._wp   ;   hfx_sum(:,:) = 0._wp
652      hfx_res(:,:) = 0._wp   ;   hfx_sub(:,:) = 0._wp
653      hfx_spr(:,:) = 0._wp   ;   hfx_dif(:,:) = 0._wp 
654      hfx_err(:,:) = 0._wp   ;   hfx_err_rem(:,:) = 0._wp
655      hfx_err_dif(:,:) = 0._wp
656      wfx_err_sub(:,:) = 0._wp
657     
658      afx_tot(:,:) = 0._wp   ;
659      afx_dyn(:,:) = 0._wp   ;   afx_thd(:,:) = 0._wp
660
661      diag_heat(:,:) = 0._wp ;   diag_smvi(:,:) = 0._wp ;
662      diag_vice(:,:) = 0._wp ;   diag_vsnw(:,:) = 0._wp ;
663
664      tau_icebfr(:,:) = 0._wp; ! landfast ice param only (clem: important to keep the init here)
665     
666   END SUBROUTINE sbc_lim_diag0
667
668     
669   FUNCTION fice_cell_ave ( ptab )
670      !!--------------------------------------------------------------------------
671      !! * Compute average over categories, for grid cell (ice covered and free ocean)
672      !!--------------------------------------------------------------------------
673      REAL (wp), DIMENSION (jpi,jpj) :: fice_cell_ave
674      REAL (wp), DIMENSION (jpi,jpj,jpl), INTENT (in) :: ptab
675      INTEGER :: jl ! Dummy loop index
676     
677      fice_cell_ave (:,:) = 0.0_wp
678      DO jl = 1, jpl
679         fice_cell_ave (:,:) = fice_cell_ave (:,:) + a_i (:,:,jl) * ptab (:,:,jl)
680      END DO
681     
682   END FUNCTION fice_cell_ave
683   
684   
685   FUNCTION fice_ice_ave ( ptab )
686      !!--------------------------------------------------------------------------
687      !! * Compute average over categories, for ice covered part of grid cell
688      !!--------------------------------------------------------------------------
689      REAL (kind=wp), DIMENSION (jpi,jpj) :: fice_ice_ave
690      REAL (kind=wp), DIMENSION (jpi,jpj,jpl), INTENT(in) :: ptab
691
692      fice_ice_ave (:,:) = 0.0_wp
693      WHERE ( at_i (:,:) > 0.0_wp ) fice_ice_ave (:,:) = fice_cell_ave ( ptab (:,:,:)) / at_i (:,:)
694
695   END FUNCTION fice_ice_ave
696
697
698#else
699   !!----------------------------------------------------------------------
700   !!   Default option           Dummy module      NO LIM 3.0 sea-ice model
701   !!----------------------------------------------------------------------
702CONTAINS
703   SUBROUTINE sbc_ice_lim ( kt, kblk )     ! Dummy routine
704      WRITE(*,*) 'sbc_ice_lim: You should not have seen this print! error?', kt, kblk
705   END SUBROUTINE sbc_ice_lim
706   SUBROUTINE sbc_lim_init                 ! Dummy routine
707   END SUBROUTINE sbc_lim_init
708#endif
709
710   !!======================================================================
711END MODULE sbcice_lim
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.