source: trunk/NEMO/LIM_SRC/limtrp.F90 @ 12

Last change on this file since 12 was 12, checked in by opalod, 17 years ago

CT : UPDATE001 : First major NEMO update

  • Property svn:eol-style set to native
  • Property svn:keywords set to Author Date Id Revision
File size: 15.0 KB
Line 
1MODULE limtrp
2   !!======================================================================
3   !!                       ***  MODULE limtrp   ***
4   !! LIM transport ice model : sea-ice advection/diffusion
5   !!======================================================================
6#if defined key_ice_lim
7   !!----------------------------------------------------------------------
8   !!   'key_ice_lim' :                                   LIM sea-ice model
9   !!----------------------------------------------------------------------
10   !!   lim_trp      : advection/diffusion process of sea ice
11   !!   lim_trp_init : initialization and namelist read
12   !!----------------------------------------------------------------------
13   !! * Modules used
14   USE phycst
15   USE dom_oce
16   USE daymod
17   USE in_out_manager  ! I/O manager
18   USE ice_oce         ! ice variables
19   USE dom_ice
20   USE ice
21   USE iceini
22   USE limistate
23   USE limadv
24   USE limhdf
25   USE lbclnk
26
27   IMPLICIT NONE
28   PRIVATE
29
30   !! * Routine accessibility
31   PUBLIC lim_trp       ! called by ice_step
32
33   !! * Shared module variables
34   REAL(wp), PUBLIC  ::   &  !:
35      bound  = 0.0           !: boundary condit. (0.0 no-slip, 1.0 free-slip)
36
37   !! * Module variables
38   REAL(wp)  ::           &  ! constant values
39      epsi06 = 1.e-06  ,  &
40      epsi03 = 1.e-03  ,  &
41      epsi16 = 1.e-16  ,  &
42      rzero  = 0.e0    ,  &
43      rone   = 1.e0
44
45   !! * Substitution
46#  include "vectopt_loop_substitute.h90"
47   !!----------------------------------------------------------------------
48   !!   LIM 2.0 , UCL-LODYC-IPSL  (2003)
49   !!----------------------------------------------------------------------
50
51CONTAINS
52
53   SUBROUTINE lim_trp
54      !!-------------------------------------------------------------------
55      !!                   ***  ROUTINE lim_trp ***
56      !!                   
57      !! ** purpose : advection/diffusion process of sea ice
58      !!
59      !! ** method  : variables included in the process are scalar,   
60      !!     other values are considered as second order.
61      !!     For advection, a second order Prather scheme is used. 
62      !!
63      !! ** action :
64      !!
65      !! History :
66      !!   1.0  !  00-01 (LIM)  Original code
67      !!        !  01-05 (G. Madec, R. Hordoir) opa norm
68      !!   2.0  !  04-01 (G. Madec, C. Ethe)  F90, mpp
69      !!---------------------------------------------------------------------
70      !! * Local Variables
71      INTEGER  ::   ji, jj, jk,   &  ! dummy loop indices
72         &          initad           ! number of sub-timestep for the advection
73
74      REAL(wp) ::  &                             
75         zindb  ,  &
76         zacrith, &
77         zindsn , &
78         zindic , &
79         zusvosn, &
80         zusvoic, &
81         zignm  , &
82         zindhe , &
83         zvbord , &
84         zcfl   , &
85         zusnit , &
86         zrtt, ztsn, ztic1, ztic2
87
88      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj)  ::   &  ! temporary workspace
89         zui_u , zvi_v , zsm   ,         &
90         zs0ice, zs0sn , zs0a  ,         &
91         zs0c0 , zs0c1 , zs0c2 ,         &
92         zs0st
93      !---------------------------------------------------------------------
94
95      IF( numit == nstart  )   CALL lim_trp_init      ! Initialization (first time-step only)
96
97      zsm(:,:) = area(:,:)
98     
99      IF( ldyn ) THEN
100         !-------------------------------------!
101         !   Advection of sea ice properties   !
102         !-------------------------------------!
103
104         ! ice velocities at ocean U- and V-points (zui_u,zvi_v)
105         ! ---------------------------------------
106         ! zvbord factor between 1 and 2 to take into account slip or no-slip boundary conditions.       
107         zvbord = 1.0 + ( 1.0 - bound )
108         DO jj = 1, jpjm1
109            DO ji = 1, jpim1
110               zui_u(ji,jj) = ( u_ice(ji+1,jj  ) + u_ice(ji+1,jj+1) ) / ( MAX( tmu(ji+1,jj  ) + tmu(ji+1,jj+1), zvbord ) )
111               zvi_v(ji,jj) = ( v_ice(ji  ,jj+1) + v_ice(ji+1,jj+1) ) / ( MAX( tmu(ji  ,jj+1) + tmu(ji+1,jj+1), zvbord ) )
112            END DO
113         END DO
114         ! Lateral boundary conditions on zui_u, zvi_v
115         CALL lbc_lnk( zui_u, 'U', -1. )
116         CALL lbc_lnk( zvi_v, 'V', -1. )
117
118         ! CFL test for stability
119         ! ----------------------
120         zcfl  = 0.e0
121         zcfl  = MAX( zcfl, MAXVAL( ABS( zui_u(1:jpim1, :     ) ) * rdt_ice / e1u(1:jpim1, :     ) ) )
122         zcfl  = MAX( zcfl, MAXVAL( ABS( zvi_v( :     ,1:jpjm1) ) * rdt_ice / e2v( :     ,1:jpjm1) ) )
123
124         IF ( zcfl > 0.5 )   WRITE(numout,*) 'lim_trp : violation of cfl criterion the ',nday,'th day, cfl = ',zcfl
125
126         ! content of properties
127         ! ---------------------
128         zs0sn (:,:) =  hsnm(:,:) * area(:,:)                 ! Snow volume.
129         zs0ice(:,:) =  hicm (:,:) * area(:,:)                ! Ice volume.
130         zs0a  (:,:) =  ( 1.0 - frld(:,:) ) * area(:,:)       ! Surface covered by ice.
131         zs0c0 (:,:) =  tbif(:,:,1) / rt0_snow * zs0sn(:,:)   ! Heat content of the snow layer.
132         zs0c1 (:,:) =  tbif(:,:,2) / rt0_ice  * zs0ice(:,:)  ! Heat content of the first ice layer.
133         zs0c2 (:,:) =  tbif(:,:,3) / rt0_ice  * zs0ice(:,:)  ! Heat content of the second ice layer.
134         zs0st (:,:) =  qstoif(:,:) / xlic     * zs0a(:,:)    ! Heat reservoir for brine pockets.
135         
136 
137         ! Advection
138         ! ---------
139         ! If ice drift field is too fast, use an appropriate time step for advection.         
140         initad = 1 + INT( MAX( rzero, SIGN( rone, zcfl-0.5 ) ) )
141         zusnit = 1.0 / REAL( initad ) 
142         
143         IF ( MOD( nday , 2 ) == 0) THEN
144            DO jk = 1,initad
145               CALL lim_adv_x( zusnit, zui_u, rone , zsm, zs0ice, sxice, sxxice, syice, syyice, sxyice )
146               CALL lim_adv_y( zusnit, zvi_v, rzero, zsm, zs0ice, sxice, sxxice, syice, syyice, sxyice )
147               CALL lim_adv_x( zusnit, zui_u, rone , zsm, zs0sn , sxsn , sxxsn , sysn , syysn , sxysn  )
148               CALL lim_adv_y( zusnit, zvi_v, rzero, zsm, zs0sn , sxsn , sxxsn , sysn , syysn , sxysn  )
149               CALL lim_adv_x( zusnit, zui_u, rone , zsm, zs0a  , sxa  , sxxa  , sya  , syya  , sxya   )
150               CALL lim_adv_y( zusnit, zvi_v, rzero, zsm, zs0a  , sxa  , sxxa  , sya  , syya  , sxya   )
151               CALL lim_adv_x( zusnit, zui_u, rone , zsm, zs0c0 , sxc0 , sxxc0 , syc0 , syyc0 , sxyc0  )
152               CALL lim_adv_y( zusnit, zvi_v, rzero, zsm, zs0c0 , sxc0 , sxxc0 , syc0 , syyc0 , sxyc0  )
153               CALL lim_adv_x( zusnit, zui_u, rone , zsm, zs0c1 , sxc1 , sxxc1 , syc1 , syyc1 , sxyc1  )
154               CALL lim_adv_y( zusnit, zvi_v, rzero, zsm, zs0c1 , sxc1 , sxxc1 , syc1 , syyc1 , sxyc1  )
155               CALL lim_adv_x( zusnit, zui_u, rone , zsm, zs0c2 , sxc2 , sxxc2 , syc2 , syyc2 , sxyc2  )
156               CALL lim_adv_y( zusnit, zvi_v, rzero, zsm, zs0c2 , sxc2 , sxxc2 , syc2 , syyc2 , sxyc2  )
157               CALL lim_adv_x( zusnit, zui_u, rone , zsm, zs0st , sxst , sxxst , syst , syyst , sxyst  )
158               CALL lim_adv_y( zusnit, zvi_v, rzero, zsm, zs0st , sxst , sxxst , syst , syyst , sxyst  )
159            END DO
160         ELSE
161            DO jk = 1, initad
162               CALL lim_adv_y( zusnit, zvi_v, rone , zsm, zs0ice, sxice, sxxice, syice, syyice, sxyice )
163               CALL lim_adv_x( zusnit, zui_u, rzero, zsm, zs0ice, sxice, sxxice, syice, syyice, sxyice )
164               CALL lim_adv_y( zusnit, zvi_v, rone , zsm, zs0sn , sxsn , sxxsn , sysn , syysn , sxysn  )
165               CALL lim_adv_x( zusnit, zui_u, rzero, zsm, zs0sn , sxsn , sxxsn , sysn , syysn , sxysn  )
166               CALL lim_adv_y( zusnit, zvi_v, rone , zsm, zs0a  , sxa  , sxxa  , sya  , syya  , sxya   )
167               CALL lim_adv_x( zusnit, zui_u, rzero, zsm, zs0a  , sxa  , sxxa  , sya  , syya  , sxya   )
168               CALL lim_adv_y( zusnit, zvi_v, rone , zsm, zs0c0 , sxc0 , sxxc0 , syc0 , syyc0 , sxyc0  )
169               CALL lim_adv_x( zusnit, zui_u, rzero, zsm, zs0c0 , sxc0 , sxxc0 , syc0 , syyc0 , sxyc0  )
170               CALL lim_adv_y( zusnit, zvi_v, rone , zsm, zs0c1 , sxc1 , sxxc1 , syc1 , syyc1 , sxyc1  )
171               CALL lim_adv_x( zusnit, zui_u, rzero, zsm, zs0c1 , sxc1 , sxxc1 , syc1 , syyc1 , sxyc1  )
172               CALL lim_adv_y( zusnit, zvi_v, rone , zsm, zs0c2 , sxc2 , sxxc2 , syc2 , syyc2 , sxyc2  )
173               CALL lim_adv_x( zusnit, zui_u, rzero, zsm, zs0c2 , sxc2 , sxxc2 , syc2 , syyc2 , sxyc2  )
174               CALL lim_adv_y( zusnit, zvi_v, rone , zsm, zs0st , sxst , sxxst , syst , syyst , sxyst  )
175               CALL lim_adv_x( zusnit, zui_u, rzero, zsm, zs0st , sxst , sxxst , syst , syyst , sxyst  )
176            END DO
177         ENDIF
178                       
179         ! recover the properties from their contents
180         ! ------------------------------------------
181         zs0ice(:,:) = zs0ice(:,:) / area(:,:)
182         zs0sn (:,:) = zs0sn (:,:) / area(:,:)
183         zs0a  (:,:) = zs0a  (:,:) / area(:,:)
184         zs0c0 (:,:) = zs0c0 (:,:) / area(:,:)
185         zs0c1 (:,:) = zs0c1 (:,:) / area(:,:)
186         zs0c2 (:,:) = zs0c2 (:,:) / area(:,:)
187         zs0st (:,:) = zs0st (:,:) / area(:,:)
188
189
190         !-------------------------------------!
191         !   Diffusion of sea ice properties   !
192         !-------------------------------------!
193
194         ! Masked eddy diffusivity coefficient at ocean U- and V-points
195         ! ------------------------------------------------------------
196         DO jj = 1, jpjm1          ! NB: has not to be defined on jpj line and jpi row
197            DO ji = 1 , fs_jpim1   ! vector opt.
198               pahu(ji,jj) = ( 1.0 - MAX( rzero, SIGN( rone, -zs0a(ji  ,jj) ) ) )   &
199                  &        * ( 1.0 - MAX( rzero, SIGN( rone, -zs0a(ji+1,jj) ) ) ) * ahiu(ji,jj)
200               pahv(ji,jj) = ( 1.0 - MAX( rzero, SIGN( rone, -zs0a(ji,jj  ) ) ) )   &
201                  &        * ( 1.0 - MAX( rzero, SIGN( rone,- zs0a(ji,jj+1) ) ) ) * ahiv(ji,jj)
202            END DO
203         END DO
204
205         ! diffusion
206         ! ---------
207         CALL lim_hdf( zs0ice )
208         CALL lim_hdf( zs0sn  )
209         CALL lim_hdf( zs0a   )
210         CALL lim_hdf( zs0c0  )
211         CALL lim_hdf( zs0c1  )
212         CALL lim_hdf( zs0c2  )
213         CALL lim_hdf( zs0st  )
214
215         zs0ice(:,:) = MAX( rzero, zs0ice(:,:) * area(:,:) )    !!bug:  est-ce utile
216         zs0sn (:,:) = MAX( rzero, zs0sn (:,:) * area(:,:) )    !!bug:  cf /area  juste apres
217         zs0a  (:,:) = MAX( rzero, zs0a  (:,:) * area(:,:) )    !! suppression des 2 change le resultat...
218         zs0c0 (:,:) = MAX( rzero, zs0c0 (:,:) * area(:,:) )
219         zs0c1 (:,:) = MAX( rzero, zs0c1 (:,:) * area(:,:) )
220         zs0c2 (:,:) = MAX( rzero, zs0c2 (:,:) * area(:,:) )
221         zs0st (:,:) = MAX( rzero, zs0st (:,:) * area(:,:) )
222
223
224         ! -------------------------------------------------------------------!
225         !   Up-dating and limitation of sea ice properties after transport   !
226         ! -------------------------------------------------------------------!
227
228         ! Up-dating and limitation of sea ice properties after transport.
229         DO jj = 1, jpj
230            zindhe = REAL( MAX( 0, isign(1, jj - jeq ) ) )              !ibug mpp  !!bugmpp  jeq!
231            DO ji = 1, jpi
232
233               ! Recover mean values over the grid squares.
234               zs0sn (ji,jj) = MAX( rzero, zs0sn (ji,jj)/area(ji,jj) )
235               zs0ice(ji,jj) = MAX( rzero, zs0ice(ji,jj)/area(ji,jj) )
236               zs0a  (ji,jj) = MAX( rzero, zs0a  (ji,jj)/area(ji,jj) )
237               zs0c0 (ji,jj) = MAX( rzero, zs0c0 (ji,jj)/area(ji,jj) )
238               zs0c1 (ji,jj) = MAX( rzero, zs0c1 (ji,jj)/area(ji,jj) )
239               zs0c2 (ji,jj) = MAX( rzero, zs0c2 (ji,jj)/area(ji,jj) )
240               zs0st (ji,jj) = MAX( rzero, zs0st (ji,jj)/area(ji,jj) )
241
242               ! Recover in situ values.
243               zindb         = MAX( rzero, SIGN( rone, zs0a(ji,jj) - epsi06 ) )
244               zacrith       = 1.0 - ( zindhe * acrit(1) + ( 1.0 - zindhe ) * acrit(2) )
245               zs0a (ji,jj)  = zindb * MIN( zs0a(ji,jj), zacrith )
246               hsnif(ji,jj)  = zindb * ( zs0sn(ji,jj) /MAX( zs0a(ji,jj), epsi16 ) )
247               hicif(ji,jj)  = zindb * ( zs0ice(ji,jj)/MAX( zs0a(ji,jj), epsi16 ) )
248               zindsn        = MAX( rzero, SIGN( rone, hsnif(ji,jj) - epsi06 ) )
249               zindic        = MAX( rzero, SIGN( rone, hicif(ji,jj) - epsi03 ) )
250               zindb         = MAX( zindsn, zindic )
251               zs0a (ji,jj)  = zindb * zs0a(ji,jj)
252               frld (ji,jj)  = 1.0 - zs0a(ji,jj)
253               hsnif(ji,jj)  = zindsn * hsnif(ji,jj)
254               hicif(ji,jj)  = zindic * hicif(ji,jj)
255               zusvosn       = 1.0/MAX( hsnif(ji,jj) * zs0a(ji,jj), epsi16 )
256               zusvoic       = 1.0/MAX( hicif(ji,jj) * zs0a(ji,jj), epsi16 )
257               zignm         = MAX( rzero,  SIGN( rone, hsndif - hsnif(ji,jj) ) )
258               zrtt          = 173.15 * rone 
259               ztsn          =          zignm   * tbif(ji,jj,1)  &
260                              + ( 1.0 - zignm ) * MIN( MAX( zrtt, rt0_snow * zusvosn * zs0c0(ji,jj)) , tfu(ji,jj) ) 
261               ztic1          = MIN( MAX( zrtt, rt0_ice * zusvoic * zs0c1(ji,jj) ) , tfu(ji,jj) )
262               ztic2          = MIN( MAX( zrtt, rt0_ice * zusvoic * zs0c2(ji,jj) ) , tfu(ji,jj) )
263 
264               tbif(ji,jj,1) = zindsn * ztsn  + ( 1.0 - zindsn ) * tfu(ji,jj)               
265               tbif(ji,jj,2) = zindic * ztic1 + ( 1.0 - zindic ) * tfu(ji,jj)
266               tbif(ji,jj,3) = zindic * ztic2 + ( 1.0 - zindic ) * tfu(ji,jj)
267               qstoif(ji,jj) = zindb  * xlic * zs0st(ji,jj) /  MAX( zs0a(ji,jj), epsi16 )
268            END DO
269         END DO
270         
271      ENDIF
272     
273   END SUBROUTINE lim_trp
274
275
276   SUBROUTINE lim_trp_init
277      !!-------------------------------------------------------------------
278      !!                  ***  ROUTINE lim_trp_init  ***
279      !!
280      !! ** Purpose :   initialization of ice advection parameters
281      !!
282      !! ** Method  : Read the namicetrp namelist and check the parameter
283      !!       values called at the first timestep (nit000)
284      !!
285      !! ** input   :   Namelist namicetrp
286      !!
287      !! history :
288      !!   2.0  !  03-08 (C. Ethe)  Original code
289      !!-------------------------------------------------------------------
290      NAMELIST/namicetrp/ bound
291      !!-------------------------------------------------------------------
292
293      ! Read Namelist namicetrp
294      REWIND ( numnam_ice )
295      READ   ( numnam_ice  , namicetrp )
296      IF(lwp) THEN
297         WRITE(numout,*)
298         WRITE(numout,*) 'lim_trp_init : Ice parameters for advection '
299         WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~~'
300         WRITE(numout,*) '   boundary conditions (0.0 no-slip, 1.0 free-slip) bound  = ', bound
301      ENDIF
302           
303   END SUBROUTINE lim_trp_init
304
305#else
306   !!----------------------------------------------------------------------
307   !!   Default option         Empty Module                No sea-ice model
308   !!----------------------------------------------------------------------
309CONTAINS
310   SUBROUTINE lim_trp        ! Empty routine
311   END SUBROUTINE lim_trp
312#endif
313
314   !!======================================================================
315END MODULE limtrp
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.