New URL for NEMO forge!   http://forge.nemo-ocean.eu

Since March 2022 along with NEMO 4.2 release, the code development moved to a self-hosted GitLab.
This present forge is now archived and remained online for history.
ice.F90 in branches/UKMO/dev_r8183_ICEMODEL_svn_removed/NEMOGCM/NEMO/LIM_SRC_3 – NEMO

source: branches/UKMO/dev_r8183_ICEMODEL_svn_removed/NEMOGCM/NEMO/LIM_SRC_3/ice.F90 @ 8752

Last change on this file since 8752 was 8752, checked in by dancopsey, 5 years ago

Merged in main ICEMODEL branch (branches/2017/dev_r8183_ICEMODEL) from revision 8587 to 8726.

File size: 36.8 KB
Line 
1MODULE ice
2   !!======================================================================
3   !!                        ***  MODULE  ice  ***
4   !!   sea-ice:  ice variables 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'                                       ESIM sea-ice model
12   !!----------------------------------------------------------------------
13   USE in_out_manager ! I/O manager
14   USE lib_mpp        ! MPP library
15
16   IMPLICIT NONE
17   PRIVATE
18
19   PUBLIC    ice_alloc  ! called by icestp.F90
20
21   !!======================================================================
22   !! LIM3 by the use of sweat, agile fingers and sometimes brain juice,
23   !!  was developed in Louvain-la-Neuve by :
24   !!    * Martin Vancoppenolle (UCL-ASTR, Belgium)
25   !!    * Sylvain Bouillon (UCL-ASTR, Belgium)
26   !!    * Miguel Angel Morales Maqueda (NOC-L, UK)
27   !!
28   !! Based on extremely valuable earlier work by
29   !!    * Thierry Fichefet
30   !!    * Hugues Goosse
31   !!
32   !! The following persons also contributed to the code in various ways
33   !!    * Gurvan Madec, Claude Talandier, Christian Ethe (LOCEAN, France)
34   !!    * Xavier Fettweis (UCL-ASTR), Ralph Timmermann (AWI, Germany)
35   !!    * Bill Lipscomb (LANL), Cecilia Bitz (UWa)
36   !!      and Elisabeth Hunke (LANL), USA.
37   !!
38   !! For more info, the interested user is kindly invited to consult the following references
39   !!    For model description and validation :
40   !!    * Vancoppenolle et al., Ocean Modelling, 2008a.
41   !!    * Vancoppenolle et al., Ocean Modelling, 2008b.
42   !!    For a specific description of EVP :
43   !!    * Bouillon et al., Ocean Modelling 2009.
44   !!
45   !!    Or the reference manual, that should be available by 2011
46   !!======================================================================
47   !!                                                                     |
48   !!              I C E   S T A T E   V A R I A B L E S                  |
49   !!                                                                     |
50   !! Introduction :                                                      |
51   !! --------------                                                      |
52   !! Every ice-covered grid cell is characterized by a series of state   |
53   !! variables. To account for unresolved spatial variability in ice     |
54   !! thickness, the ice cover in divided in ice thickness categories.    |
55   !!                                                                     |
56   !! Sea ice state variables depend on the ice thickness category        |
57   !!                                                                     |
58   !! Those variables are divided into two groups                         |
59   !! * Extensive (or global) variables.                                  |
60   !!   These are the variables that are transported by all means         |
61   !! * Intensive (or equivalent) variables.                              |
62   !!   These are the variables that are either physically more           |
63   !!   meaningful and/or used in ice thermodynamics                      |
64   !!                                                                     |
65   !! Routines in icevar.F90 perform conversions                          |
66   !!  - ice_var_glo2eqv  : from global to equivalent variables           |
67   !!  - ice_var_eqv2glo  : from equivalent to global variables           |
68   !!                                                                     |
69   !! For various purposes, the sea ice state variables have sometimes    |
70   !! to be aggregated over all ice thickness categories. This operation  |
71   !! is done in :                                                        |
72   !!  - ice_var_agg                                                      |
73   !!                                                                     |
74   !! in icestp.F90, the routines that compute the changes in the ice     |
75   !! state variables are called                                          |
76   !! - ice_rhg : ice dynamics                                            |
77   !! - ice_adv : ice advection                                           |
78   !! - ice_rdgrft : ice ridging and rafting                              |
79   !! - ice_thd : ice halo-thermodynamics and creation of new ice         |
80   !! - ice_itd : thermodynamic changes in ice thickness distribution     |
81   !!                                                                     |
82   !! See the associated routines for more information                    |
83   !!                                                                     |
84   !! List of ice state variables :                                       |
85   !! -----------------------------                                       |
86   !!                                                                     |
87   !!-------------|-------------|---------------------------------|-------|
88   !!   name in   |   name in   |              meaning            | units |
89   !! 2D routines | 1D routines |                                 |       |
90   !!-------------|-------------|---------------------------------|-------|
91   !!                                                                     |
92   !! ******************************************************************* |
93   !! ***         Dynamical variables (prognostic)                    *** |
94   !! ******************************************************************* |
95   !!                                                                     |
96   !! u_ice       |      -      |    Comp. U of the ice velocity  | m/s   |
97   !! v_ice       |      -      |    Comp. V of the ice velocity  | m/s   |
98   !!                                                                     |
99   !! ******************************************************************* |
100   !! ***         Category dependent state variables (prognostic)     *** |
101   !! ******************************************************************* |
102   !!                                                                     |
103   !! ** Global variables                                                 |
104   !!-------------|-------------|---------------------------------|-------|
105   !! a_i         | a_i_1d      |    Ice concentration            |       |
106   !! v_i         |      -      |    Ice volume per unit area     | m     |
107   !! v_s         |      -      |    Snow volume per unit area    | m     |
108   !! sv_i        |      -      |    Sea ice salt content         | ppt.m |
109   !! oa_i        !      -      !    Sea ice areal age content    | s     |
110   !! e_i         !      -      !    Ice enthalpy                 | J/m2  |
111   !!      -      ! e_i_1d      !    Ice enthalpy per unit vol.   | J/m3  |
112   !! e_s         !      -      !    Snow enthalpy                | J/m2  |
113   !!      -      ! e_s_1d      !    Snow enthalpy per unit vol.  | J/m3  |
114   !!                                                                     |
115   !!-------------|-------------|---------------------------------|-------|
116   !!                                                                     |
117   !! ** Equivalent variables                                             |
118   !!-------------|-------------|---------------------------------|-------|
119   !!                                                                     |
120   !! h_i         | h_i_1d      |    Ice thickness                | m     |
121   !! h_s         ! h_s_1d      |    Snow depth                   | m     |
122   !! s_i         ! s_i_1d      |    Sea ice bulk salinity        ! ppt   |
123   !! sz_i        ! sz_i_1d     |    Sea ice salinity profile     ! ppt   |
124   !! o_i         !      -      |    Sea ice Age                  ! s     |
125   !! t_i         ! t_i_1d      |    Sea ice temperature          ! K     |
126   !! t_s         ! t_s_1d      |    Snow temperature             ! K     |
127   !! t_su        ! t_su_1d     |    Sea ice surface temperature  ! K     |
128   !!                                                                     |
129   !! notes: the ice model only sees a bulk (i.e., vertically averaged)   |
130   !!        salinity, except in thermodynamic computations, for which    |
131   !!        the salinity profile is computed as a function of bulk       |
132   !!        salinity                                                     |
133   !!                                                                     |
134   !!        the sea ice surface temperature is not associated to any     |
135   !!        heat content. Therefore, it is not a state variable and      |
136   !!        does not have to be advected. Nevertheless, it has to be     |
137   !!        computed to determine whether the ice is melting or not      |
138   !!                                                                     |
139   !! ******************************************************************* |
140   !! ***         Category-summed state variables (diagnostic)        *** |
141   !! ******************************************************************* |
142   !! at_i        | at_i_1d     |    Total ice concentration      |       |
143   !! vt_i        |      -      |    Total ice vol. per unit area | m     |
144   !! vt_s        |      -      |    Total snow vol. per unit ar. | m     |
145   !! sm_i        |      -      |    Mean sea ice salinity        | ppt   |
146   !! tm_i        |      -      |    Mean sea ice temperature     | K     |
147   !! et_i        !      -      !    Total ice enthalpy           | J/m2  |
148   !! et_s        !      -      !    Total snow enthalpy          | J/m2  |
149   !! bv_i        !      -      !    relative brine volume        | ???   |
150   !!=====================================================================
151
152   !!----------------------------------------------------------------------
153   !! * Share Module variables
154   !!----------------------------------------------------------------------
155   !                                     !!** ice-generic parameters namelist (nampar) **
156   INTEGER           , PUBLIC ::   jpl             !: number of ice  categories
157   INTEGER           , PUBLIC ::   nlay_i          !: number of ice  layers
158   INTEGER           , PUBLIC ::   nlay_s          !: number of snow layers
159   INTEGER           , PUBLIC ::   nn_monocat      !: virtual ITD mono-category parameterizations (1-4) or not (0)
160   LOGICAL           , PUBLIC ::   ln_icedyn       !: flag for ice dynamics (T) or not (F)
161   LOGICAL           , PUBLIC ::   ln_icethd       !: flag for ice thermo   (T) or not (F)
162   REAL(wp)          , PUBLIC ::   rn_amax_n       !: maximum ice concentration Northern hemisphere
163   REAL(wp)          , PUBLIC ::   rn_amax_s       !: maximum ice concentration Southern hemisphere
164   CHARACTER(len=32) , PUBLIC ::   cn_icerst_in    !: suffix of ice restart name (input)
165   CHARACTER(len=32) , PUBLIC ::   cn_icerst_out   !: suffix of ice restart name (output)
166   CHARACTER(len=256), PUBLIC ::   cn_icerst_indir !: ice restart input directory
167   CHARACTER(len=256), PUBLIC ::   cn_icerst_outdir!: ice restart output directory
168
169   !                                     !!** ice-itd namelist (namitd) **
170   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_himin         !: minimum ice thickness
171   
172   !                                     !!** ice-dynamics namelist (namdyn) **
173   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_ishlat        !: lateral boundary condition for sea-ice
174   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_landfast      !: landfast ice parameterization (T or F)
175   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_gamma         !:    fraction of ocean depth that ice must reach to initiate landfast ice
176   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_icebfr        !:    maximum bottom stress per unit area of contact (landfast ice)
177   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_lfrelax       !:    relaxation time scale (s-1) to reach static friction (landfast ice)
178   !
179   !                                     !!** ice-rheology namelist (namrhg) **
180   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_aEVP          !: using adaptive EVP (T or F)
181   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_creepl        !: creep limit : has to be under 1.0e-9
182   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_ecc           !: eccentricity of the elliptical yield curve
183   INTEGER , PUBLIC ::   nn_nevp          !: number of iterations for subcycling
184   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_relast        !: ratio => telast/rdt_ice (1/3 or 1/9 depending on nb of subcycling nevp)
185   !
186   !                                     !!** ice-surface forcing namelist (namforcing) **
187                                          ! -- icethd_dh -- !
188   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_blow_s        !: coef. for partitioning of snowfall between leads and sea ice
189                                          ! -- icethd -- !
190   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_cio           !: drag coefficient for oceanic stress
191   INTEGER , PUBLIC ::   nn_iceflx        !: Redistribute heat flux over ice categories
192   !                                      !   =-1  Do nothing (needs N(cat) fluxes)
193   !                                      !   = 0  Average N(cat) fluxes then apply the average over the N(cat) ice
194   !                                      !   = 1  Average N(cat) fluxes then redistribute over the N(cat) ice
195   !                                      !                                   using T-ice and albedo sensitivity
196   !                                      !   = 2  Redistribute a single flux over categories
197
198   INTEGER , PUBLIC            ::   nice_jules            ! Choice of jules coupling
199   !                                                      ! Associated indices
200   INTEGER , PUBLIC, PARAMETER ::   np_jules_OFF    = 0   ! no Jules coupling (ice thermodynamics forced via qsr and qns)
201   INTEGER , PUBLIC, PARAMETER ::   np_jules_EMULE  = 1   ! emulated Jules coupling via icethd_zdf.F90 (BL99) (1st round compute qcn and qsr_tr, 2nd round use it)
202   INTEGER , PUBLIC, PARAMETER ::   np_jules_ACTIVE = 2   ! active Jules coupling                      (SM0L) (compute qcn and qsr_tr via sbcblk.F90 or sbccpl.F90)
203
204   !                                     !!** ice-salinity namelist (namthd_sal) **
205   INTEGER , PUBLIC ::   nn_icesal        !: salinity configuration used in the model
206   !                                      ! 1 - constant salinity in both space and time
207   !                                      ! 2 - prognostic salinity (s(z,t))
208   !                                      ! 3 - salinity profile, constant in time
209   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_icesal        !: bulk salinity (ppt) in case of constant salinity
210   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_simax         !: maximum ice salinity [PSU]
211   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_simin         !: minimum ice salinity [PSU]
212
213   !                                     !!** namelist namthd_pnd
214   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_pnd_H12       !: Melt ponds scheme from Holland et al 2012
215   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_pnd_fwb       !: melt ponds store freshwater
216   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_pnd_CST       !: Melt ponds scheme with constant fraction and depth
217   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_apnd          !: prescribed pond fraction (0<rn_apnd<1)
218   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_hpnd          !: prescribed pond depth    (0<rn_hpnd<1)
219   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_pnd_alb       !: melt ponds affect albedo
220
221   !                                     !!** ice-diagnostics namelist (namdia) **
222   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_icediachk     !: flag for ice diag (T) or not (F)
223   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_icediahsb     !: flag for ice diag (T) or not (F)
224   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_icectl        !: flag for sea-ice points output (T) or not (F)
225   INTEGER , PUBLIC ::   iiceprt          !: debug i-point
226   INTEGER , PUBLIC ::   jiceprt          !: debug j-point
227
228   !                                     !!** some other parameters
229   INTEGER , PUBLIC ::   kt_ice           !: iteration number
230   REAL(wp), PUBLIC ::   rdt_ice          !: ice time step
231   REAL(wp), PUBLIC ::   r1_rdtice        !: = 1. / rdt_ice
232   REAL(wp), PUBLIC ::   r1_nlay_i        !: 1 / nlay_i
233   REAL(wp), PUBLIC ::   r1_nlay_s        !: 1 / nlay_s
234   REAL(wp), PUBLIC ::   rswitch          !: switch for the presence of ice (1) or not (0)
235   REAL(wp), PUBLIC ::   rdiag_v, rdiag_s, rdiag_t, rdiag_fv, rdiag_fs, rdiag_ft   !: conservation diagnostics
236   REAL(wp), PUBLIC, PARAMETER ::   epsi06 = 1.e-06_wp  !: small number
237   REAL(wp), PUBLIC, PARAMETER ::   epsi10 = 1.e-10_wp  !: small number
238   REAL(wp), PUBLIC, PARAMETER ::   epsi20 = 1.e-20_wp  !: small number
239
240
241   !                                     !!** define arrays
242   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   u_oce,v_oce !: surface ocean velocity used in ice dynamics
243   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   ht_i_new    !: ice collection thickness accreted in leads
244   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   strength    !: ice strength
245   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   stress1_i, stress2_i, stress12_i   !: 1st, 2nd & diagonal stress tensor element
246   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   delta_i     !: ice rheology elta factor (Flato & Hibler 95) [s-1]
247   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   divu_i      !: Divergence of the velocity field [s-1]
248   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   shear_i     !: Shear of the velocity field [s-1]
249   !
250   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   t_bo        !: Sea-Ice bottom temperature [Kelvin]     
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   [kg.m-2.s-1]
256   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_snw_sni !: snow ice growth component of wfx_snw [kg.m-2.s-1]
257   ! MV MP 2016
258   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_snw_sum !: surface melt component of wfx_snw [kg.m-2.s-1]
259   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_pnd     !: melt pond-ocean mass exchange   [kg.m-2.s-1]
260   ! END MV MP 2016
261   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_spr     !: snow precipitation on ice  [kg.m-2.s-1]
262   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_sub     !: sublimation of snow/ice    [kg.m-2.s-1]
263   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_snw_sub !: snow sublimation           [kg.m-2.s-1]
264   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_ice_sub !: ice sublimation            [kg.m-2.s-1]
265
266   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_snw_dyn !: dynamical component of wfx_snw    [kg.m-2.s-1]
267
268   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_ice     !: ice-ocean mass exchange                   [kg.m-2.s-1]
269   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_sni     !: snow ice growth component of wfx_ice      [kg.m-2.s-1]
270   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_opw     !: lateral ice growth component of wfx_ice   [kg.m-2.s-1]
271   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_bog     !: bottom ice growth component of wfx_ice    [kg.m-2.s-1]
272   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_dyn     !: dynamical ice growth component of wfx_ice [kg.m-2.s-1]
273   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_bom     !: bottom melt component of wfx_ice          [kg.m-2.s-1]
274   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_sum     !: surface melt component of wfx_ice         [kg.m-2.s-1]
275   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_lam     !: lateral melt component of wfx_ice         [kg.m-2.s-1]
276   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_res     !: residual component of wfx_ice             [kg.m-2.s-1]
277
278   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   afx_tot     !: ice concentration tendency (total)          [s-1]
279
280   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_bog     !: salt flux due to ice growth/melt                      [PSU/m2/s]
281   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_bom     !: salt flux due to ice growth/melt                      [PSU/m2/s]
282   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_lam     !: salt flux due to ice growth/melt                      [PSU/m2/s]
283   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_sum     !: salt flux due to ice growth/melt                      [PSU/m2/s]
284   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_sni     !: salt flux due to ice growth/melt                      [PSU/m2/s]
285   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_opw     !: salt flux due to ice growth/melt                      [PSU/m2/s]
286   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_bri     !: salt flux due to brine rejection                      [PSU/m2/s]
287   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_dyn     !: salt flux due to porous ridged ice formation          [PSU/m2/s]
288   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_res     !: residual salt flux due to correction of ice thickness [PSU/m2/s]
289
290   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sfx_sub     !: salt flux due to ice sublimation
291
292   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_bog     !: total heat flux causing bottom ice growth        [W.m-2]
293   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_bom     !: total heat flux causing bottom ice melt          [W.m-2]
294   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_sum     !: total heat flux causing surface ice melt         [W.m-2]
295   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_opw     !: total heat flux causing open water ice formation [W.m-2]
296   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_dif     !: total heat flux causing Temp change in the ice   [W.m-2]
297   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_snw     !: heat flux for snow melt                          [W.m-2]
298   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_err_dif !: heat flux remaining due to change in non-solar flux [W.m-2]
299   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_err_rem !: heat flux error after heat remapping             [W.m-2]
300   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_in      !: heat flux available for thermo transformations   [W.m-2]
301   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_out     !: heat flux remaining at the end of thermo transformations  [W.m-2]
302   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   wfx_err_sub !: mass flux error after sublimation [kg.m-2.s-1]
303   
304   ! heat flux associated with ice-atmosphere mass exchange
305   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_sub     !: heat flux for sublimation  [W.m-2]
306   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_spr     !: heat flux of the snow precipitation  [W.m-2]
307
308   ! heat flux associated with ice-ocean mass exchange
309   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_thd     !: ice-ocean heat flux from thermo processes (icethd_dh) [W.m-2]
310   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_dyn     !: ice-ocean heat flux from ridging                      [W.m-2]
311   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hfx_res     !: residual heat flux due to correction of ice thickness [W.m-2]
312
313   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   rn_amax_2d     !: maximum ice concentration 2d array
314   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   ftr_ice        !: transmitted solar radiation under ice
315
316   !!----------------------------------------------------------------------
317   !! * Ice global state variables
318   !!----------------------------------------------------------------------
319   !! Variables defined for each ice category
320   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   h_i       !: Ice thickness (m)
321   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   a_i       !: Ice fractional areas (concentration)
322   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   v_i       !: Ice volume per unit area (m)
323   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   v_s       !: Snow volume per unit area(m)
324   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   h_s       !: Snow thickness (m)
325   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   t_su      !: Sea-Ice Surface Temperature (K)
326   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   s_i       !: Sea-Ice Bulk salinity (ppt)
327   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   sv_i     !: Sea-Ice Bulk salinity times volume per area (ppt.m)
328   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   o_i       !: Sea-Ice Age (s)
329   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   oa_i      !: Sea-Ice Age times ice area (s)
330   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   bv_i      !: brine volume
331
332   !! Variables summed over all categories, or associated to all the ice in a single grid cell
333   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   u_ice, v_ice !: components of the ice velocity (m/s)
334   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   vt_i , vt_s  !: ice and snow total volume per unit area (m)
335   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   at_i         !: ice total fractional area (ice concentration)
336   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   ato_i        !: =1-at_i ; total open water fractional area
337   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   et_i , et_s  !: ice and snow total heat content
338   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   tm_i         !: mean ice temperature over all categories
339   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   bvm_i        !: brine volume averaged over all categories
340   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   sm_i         !: mean sea ice salinity averaged over all categories [PSU]
341   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   tm_su        !: mean surface temperature over all categories
342   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hm_i         !: mean ice  thickness over all categories
343   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   hm_s         !: mean snow thickness over all categories
344   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   om_i         !: mean ice age over all categories
345   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::   tau_icebfr   !: ice friction with bathy (landfast param activated)
346
347   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:,:) ::   t_s      !: Snow temperatures     [K]
348   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:,:) ::   e_s      !: Snow enthalpy         [J/m2]
349   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:,:) ::   t_i      !: ice temperatures      [K]
350   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:,:) ::   e_i      !: ice enthalpy          [J/m2]
351   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:,:) ::   sz_i     !: ice salinity          [PSU]
352
353   ! MV MP 2016
354   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   a_ip       !: melt pond fraction per grid cell area
355   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   v_ip       !: melt pond volume per grid cell area [m]
356   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   a_ip_frac  !: melt pond volume per ice area
357   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   h_ip       !: melt pond thickness [m]
358
359   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   at_ip      !: total melt pond fraction
360   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   vt_ip      !: total melt pond volume per unit area [m]
361   ! END MV MP 2016
362
363   !!----------------------------------------------------------------------
364   !! * Old values of global variables
365   !!----------------------------------------------------------------------
366   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:)   ::   v_s_b, v_i_b, h_s_b, h_i_b  !: snow and ice volumes/thickness
367   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:)   ::   a_i_b, sv_i_b, oa_i_b        !:
368   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:,:) ::   e_s_b                         !: snow heat content
369   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:,:) ::   e_i_b                         !: ice temperatures
370   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)     ::   u_ice_b, v_ice_b              !: ice velocity
371   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)     ::   at_i_b                        !: ice concentration (total)
372           
373   !!----------------------------------------------------------------------
374   !! * Ice thickness distribution variables
375   !!----------------------------------------------------------------------
376   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:)   ::   hi_max         !: Boundary of ice thickness categories in thickness space
377   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:)   ::   hi_mean        !: Mean ice thickness in catgories
378   !
379   !!----------------------------------------------------------------------
380   !! * Ice diagnostics
381   !!----------------------------------------------------------------------
382   ! thd refers to changes induced by thermodynamics
383   ! trp   ''         ''     ''       advection (transport of ice)
384   !
385   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)     ::   diag_trp_vi   !: transport of ice volume
386   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)     ::   diag_trp_vs   !: transport of snw volume
387   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)     ::   diag_trp_ei   !: transport of ice enthalpy (W/m2)
388   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)     ::   diag_trp_es   !: transport of snw enthalpy (W/m2)
389   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)     ::   diag_trp_sv   !: transport of salt content
390   !
391   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)     ::   diag_heat     !: snw/ice heat content variation   [W/m2]
392   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)     ::   diag_sice     !: ice salt content variation   []
393   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)     ::   diag_vice     !: ice volume variation   [m/s]
394   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)     ::   diag_vsnw     !: snw volume variation   [m/s]
395
396   !
397   !!----------------------------------------------------------------------
398   !! * SIMIP extra diagnostics
399   !!----------------------------------------------------------------------
400   ! Extra sea ice diagnostics to address the data request
401   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:)   ::   t_si          !: Temperature at Snow-ice interface (K)
402   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)     ::   tm_si         !: mean temperature at the snow-ice interface (K)
403   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)     ::   diag_fc_bo    !: Bottom conduction flux (W/m2)
404   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)     ::   diag_fc_su    !: Surface conduction flux (W/m2)
405
406   !
407   !!----------------------------------------------------------------------
408   !! NEMO/LIM3 4.0 , UCL - NEMO Consortium (2010)
409   !! $Id$
410   !! Software governed by the CeCILL licence     (NEMOGCM/NEMO_CeCILL.txt)
411   !!----------------------------------------------------------------------
412CONTAINS
413
414   FUNCTION ice_alloc()
415      !!-----------------------------------------------------------------
416      !!               *** Routine ice_alloc ***
417      !!-----------------------------------------------------------------
418      INTEGER :: ice_alloc
419      !
420      INTEGER :: ierr(18), ii
421      !!-----------------------------------------------------------------
422
423      ierr(:) = 0
424
425      ! What could be one huge allocate statement is broken-up to try to
426      ! stay within Fortran's max-line length limit.
427      ii = 1
428      ALLOCATE( u_oce   (jpi,jpj) , v_oce    (jpi,jpj) , ht_i_new (jpi,jpj) ,                        &
429         &      strength(jpi,jpj) , stress1_i(jpi,jpj) , stress2_i(jpi,jpj) , stress12_i(jpi,jpj) ,  &
430         &      delta_i (jpi,jpj) , divu_i   (jpi,jpj) , shear_i  (jpi,jpj) , STAT=ierr(ii) )
431
432      ii = ii + 1
433      ALLOCATE( t_bo   (jpi,jpj) , wfx_snw_sni(jpi,jpj) ,                                                &
434         &      wfx_snw(jpi,jpj) , wfx_snw_dyn(jpi,jpj) , wfx_snw_sum(jpi,jpj) , wfx_snw_sub(jpi,jpj) ,  &
435         &      wfx_ice(jpi,jpj) , wfx_sub    (jpi,jpj) , wfx_ice_sub(jpi,jpj) , wfx_lam    (jpi,jpj) ,  &
436         &      wfx_pnd(jpi,jpj) ,                                                              &
437         &      wfx_bog(jpi,jpj) , wfx_dyn(jpi,jpj) , wfx_bom(jpi,jpj) , wfx_sum(jpi,jpj) ,     &
438         &      wfx_res(jpi,jpj) , wfx_sni(jpi,jpj) , wfx_opw(jpi,jpj) , wfx_spr(jpi,jpj) ,     &
439         &      afx_tot(jpi,jpj) , rn_amax_2d(jpi,jpj),                                         &
440         &      fhtur  (jpi,jpj) , qlead  (jpi,jpj) ,                                           &
441         &      sfx_res(jpi,jpj) , sfx_bri(jpi,jpj) , sfx_dyn(jpi,jpj) , sfx_sub(jpi,jpj) , sfx_lam(jpi,jpj) ,  &
442         &      sfx_bog(jpi,jpj) , sfx_bom(jpi,jpj) , sfx_sum(jpi,jpj) , sfx_sni(jpi,jpj) , sfx_opw(jpi,jpj) ,  &
443         &      hfx_res(jpi,jpj) , hfx_snw(jpi,jpj) , hfx_sub(jpi,jpj) ,     & 
444         &      hfx_in (jpi,jpj) , hfx_out(jpi,jpj) , fhld   (jpi,jpj) ,                        &
445         &      hfx_sum(jpi,jpj) , hfx_bom(jpi,jpj) , hfx_bog(jpi,jpj) , hfx_dif(jpi,jpj) ,     &
446         &      hfx_opw(jpi,jpj) , hfx_thd(jpi,jpj) , hfx_dyn(jpi,jpj) , hfx_spr(jpi,jpj) ,     &
447         &      hfx_err_dif(jpi,jpj) , hfx_err_rem(jpi,jpj) , wfx_err_sub(jpi,jpj)        ,  STAT=ierr(ii) )
448
449      ! * Ice global state variables
450      ii = ii + 1
451      ALLOCATE( ftr_ice(jpi,jpj,jpl) ,                                                 &
452         &      h_i   (jpi,jpj,jpl) , a_i   (jpi,jpj,jpl) , v_i   (jpi,jpj,jpl) ,     &
453         &      v_s    (jpi,jpj,jpl) , h_s  (jpi,jpj,jpl) , t_su  (jpi,jpj,jpl) ,     &
454         &      s_i   (jpi,jpj,jpl) , sv_i (jpi,jpj,jpl) , o_i   (jpi,jpj,jpl) ,     &
455         &      oa_i   (jpi,jpj,jpl) , bv_i  (jpi,jpj,jpl) ,  STAT=ierr(ii) )
456      ii = ii + 1
457      ALLOCATE( u_ice(jpi,jpj) , v_ice(jpi,jpj) ,                                       &
458         &      vt_i (jpi,jpj) , vt_s (jpi,jpj) , at_i (jpi,jpj) , ato_i(jpi,jpj) ,     &
459         &      et_i (jpi,jpj) , et_s (jpi,jpj) , tm_i (jpi,jpj) , bvm_i(jpi,jpj) ,     &
460         &      sm_i (jpi,jpj) , tm_su(jpi,jpj) , hm_i(jpi,jpj) , hm_s(jpi,jpj) ,     &
461         &      om_i (jpi,jpj) , tau_icebfr(jpi,jpj)                              , STAT=ierr(ii) )
462      ii = ii + 1
463      ALLOCATE( t_s(jpi,jpj,nlay_s,jpl) , e_s(jpi,jpj,nlay_s,jpl) , STAT=ierr(ii) )
464      ii = ii + 1
465      ALLOCATE( t_i(jpi,jpj,nlay_i,jpl) , e_i(jpi,jpj,nlay_i,jpl) , sz_i(jpi,jpj,nlay_i,jpl) , STAT=ierr(ii) )
466
467      ii = ii + 1
468      ALLOCATE( a_ip(jpi,jpj,jpl) , v_ip(jpi,jpj,jpl) , a_ip_frac(jpi,jpj,jpl) , &
469         &      h_ip(jpi,jpj,jpl) , STAT = ierr(ii) )
470      ii = ii + 1
471      ALLOCATE( at_ip(jpi,jpj) , vt_ip(jpi,jpj) , STAT = ierr(ii) )
472
473      ! * Old values of global variables
474      ii = ii + 1
475      ALLOCATE( v_s_b  (jpi,jpj,jpl) , v_i_b  (jpi,jpj,jpl) , h_s_b(jpi,jpj,jpl)        , h_i_b(jpi,jpj,jpl)        ,   &
476         &      a_i_b  (jpi,jpj,jpl) , sv_i_b(jpi,jpj,jpl) , e_i_b (jpi,jpj,nlay_i,jpl) , e_s_b (jpi,jpj,nlay_s,jpl) ,   &
477         &      oa_i_b (jpi,jpj,jpl)                                                     , STAT=ierr(ii) )
478      ii = ii + 1
479      ALLOCATE( u_ice_b(jpi,jpj) , v_ice_b(jpi,jpj) , at_i_b(jpi,jpj) , STAT=ierr(ii) )
480     
481      ! * Ice thickness distribution variables
482      ii = ii + 1
483      ALLOCATE( hi_max(0:jpl), hi_mean(jpl),  STAT=ierr(ii) )
484
485      ! * Ice diagnostics
486      ii = ii + 1
487      ALLOCATE( diag_trp_vi(jpi,jpj) , diag_trp_vs (jpi,jpj) , diag_trp_ei(jpi,jpj),   & 
488         &      diag_trp_es(jpi,jpj) , diag_trp_sv (jpi,jpj) , diag_heat  (jpi,jpj),   &
489         &      diag_sice  (jpi,jpj) , diag_vice   (jpi,jpj) , diag_vsnw  (jpi,jpj), STAT=ierr(ii) )
490
491      ! * SIMIP diagnostics
492      ii = ii + 1
493      ALLOCATE( t_si (jpi,jpj,jpl)    , tm_si(jpi,jpj)        ,    & 
494                diag_fc_bo(jpi,jpj)   , diag_fc_su(jpi,jpj)   ,    &
495                STAT = ierr(ii) )
496
497      ice_alloc = MAXVAL( ierr(:) )
498      IF( ice_alloc /= 0 )   CALL ctl_warn('ice_alloc: failed to allocate arrays.')
499      !
500   END FUNCTION ice_alloc
501
502#else
503   !!----------------------------------------------------------------------
504   !!   Default option         Empty module           NO ESIM sea-ice model
505   !!----------------------------------------------------------------------
506#endif
507
508   !!======================================================================
509END MODULE ice
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.