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.
icb_oce.F90 in NEMO/branches/2020/tickets_2494_2375/src/OCE/ICB – NEMO

source: NEMO/branches/2020/tickets_2494_2375/src/OCE/ICB/icb_oce.F90 @ 13265

Last change on this file since 13265 was 13265, checked in by mathiot, 4 years ago

ticket #2494 and #2375: ticket #2494 changes and part of ticket #2375 (lbc_icb_lnk on extended variable at T point removed), ff_e initialisation and lbc_lnk move in the icbini.F90; tests on possible useless lbc_lnk in icbclv not yet done

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 14.5 KB
Line 
1MODULE icb_oce
2   !!======================================================================
3   !!                       ***  MODULE  icb_oce  ***
4   !! Icebergs:  declare variables for iceberg tracking
5   !!======================================================================
6   !! History :  3.3  !  2010-01  (T. Martin & A. Adcroft)  Original code
7   !!             -   !  2011-03  (G. Madec)  Part conversion to NEMO form
8   !!             -   !                       Removal of mapping from another grid
9   !!             -   !  2011-04  (S. Alderson) Extensive rewrite ; Split into separate modules
10   !!----------------------------------------------------------------------
11   !!
12   !! Track Icebergs as Lagrangian objects within the model domain
13   !! Interaction with the other model variables through 'icebergs_gridded'
14   !!
15   !! A single iceberg is held as an instance of type 'iceberg'
16   !! This type defines a linked list, so each instance contains a pointer
17   !! to the previous and next icebergs in the list
18   !!
19   !! Type 'icebergs' is a convenience container for all relevant arrays
20   !! It contains one pointer to an 'iceberg' instance representing all icebergs in the processor
21   !!
22   !! Each iceberg has a position represented as a real cartesian coordinate which is
23   !! fractional grid cell, centred on T-points; so an iceberg position of (1.0,1.0) lies
24   !! exactly on the first T-point and the T-cell spans 0.5 to 1.5 in each direction
25   !!
26   !! Each iceberg is assigned a unique id even in MPI
27   !! This consists of an array of integers: the first element is used to label, the second
28   !! and subsequent elements are used to count the number of times the first element wraps
29   !! around all possible values within the valid size for this datatype.
30   !! Labelling is done by starting the first label in each processor (even when only one)
31   !! as narea, and then incrementing by jpnij (i.e. the total number of processors.
32   !! This means that the source processor for each iceberg can be identified by arithmetic
33   !! modulo jpnij.
34   !!
35   !!----------------------------------------------------------------------
36   USE par_oce   ! ocean parameters
37   USE lib_mpp   ! MPP library
38
39   IMPLICIT NONE
40   PUBLIC
41
42   PUBLIC   icb_alloc   ! routine called by icb_init in icbini.F90 module
43
44   INTEGER, PUBLIC, PARAMETER ::   nclasses = 10   !: Number of icebergs classes   
45   INTEGER, PUBLIC, PARAMETER ::   nkounts  =  3   !: Number of integers combined for unique naming
46
47   TYPE, PUBLIC ::   icebergs_gridded   !: various icebergs properties on model grid
48      REAL(wp), DIMENSION(:,:)  , ALLOCATABLE ::   calving         ! Calving mass rate  (into stored ice)         [kg/s]
49      REAL(wp), DIMENSION(:,:)  , ALLOCATABLE ::   calving_hflx    ! Calving heat flux [heat content of calving]  [W/m2]
50      REAL(wp), DIMENSION(:,:)  , ALLOCATABLE ::   floating_melt   ! Net melting rate to icebergs + bits      [kg/s/m^2]
51      INTEGER , DIMENSION(:,:)  , ALLOCATABLE ::   maxclass        ! maximum class number at calving source point
52      REAL(wp), DIMENSION(:,:)  , ALLOCATABLE ::   tmp             ! Temporary work space
53      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::   stored_ice      ! Accumulated ice mass flux at calving locations [kg]
54      REAL(wp), DIMENSION(:,:)  , ALLOCATABLE ::   stored_heat     ! Heat content of stored ice                      [J]
55   END TYPE icebergs_gridded
56
57   TYPE, PUBLIC ::   point              !: properties of an individual iceberg (position, mass, size, etc...)
58      INTEGER  ::   year
59      REAL(wp) ::   xi , yj                                              ! iceberg coordinates in the (i,j) referential (global)
60      REAL(wp) ::   e1 , e2                                              ! horizontal scale factors at the iceberg position
61      REAL(wp) ::   lon, lat, day                                        ! geographic position
62      REAL(wp) ::   mass, thickness, width, length, uvel, vvel           ! iceberg physical properties
63      REAL(wp) ::   uo, vo, ui, vi, ua, va, ssh_x, ssh_y, sst, cn, hi    ! properties of iceberg environment
64      REAL(wp) ::   mass_of_bits, heat_density
65   END TYPE point
66
67   TYPE, PUBLIC ::   iceberg            !: linked list defining all the icebergs present in the model domain
68      TYPE(iceberg), POINTER      ::   prev=>NULL(), next=>NULL()   ! pointers to previous and next unique icebergs in linked list
69      INTEGER, DIMENSION(nkounts) ::   number                       ! variables which do not change for this iceberg
70      REAL(wp)                    ::   mass_scaling                 !    -        -            -                - 
71      TYPE(point), POINTER        ::   current_point => NULL()      ! variables which change with time are held in a separate type
72   END TYPE iceberg
73
74
75   TYPE(icebergs_gridded), POINTER ::   berg_grid                 !: master instance of gridded iceberg type
76   TYPE(iceberg)         , POINTER ::   first_berg => NULL()      !: master instance of linked list iceberg type
77
78   !                                                             !!! parameters controlling iceberg characteristics and modelling
79   REAL(wp)                            ::   berg_dt                   !: Time-step between iceberg CALLs (should make adaptive?)
80   REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::   first_width, first_length !:
81   LOGICAL                             ::   l_restarted_bergs=.FALSE.  ! Indicate whether we read state from a restart or not
82   !                                                               ! arbitrary numbers for diawri entry
83   REAL(wp), DIMENSION(nclasses), PUBLIC ::   class_num=(/ 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 /)
84
85   ! Extra arrays with bigger halo, needed when interpolating forcing onto iceberg position
86   ! particularly for MPP when iceberg can lie inside T grid but outside U, V, or f grid
87   REAL(wp), PUBLIC, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::   uo_e, vo_e
88   REAL(wp), PUBLIC, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::   tt_e, fr_e
89   REAL(wp), PUBLIC, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::   ua_e, va_e
90   REAL(wp), PUBLIC, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::   ssh_e
91   REAL(wp), PUBLIC, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::   tmask_e, umask_e, vmask_e
92   REAl(wp), PUBLIC, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::   rlon_e, rlat_e, ff_e
93      ! prepration to Nacho work
94      ! tt3d_e
95      ! uo3d_e
96      ! vo3d_e
97      !
98#if defined key_si3 || defined key_cice
99   REAL(wp), PUBLIC, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::   hi_e, ui_e, vi_e
100#endif
101
102   !!gm almost all those PARAM ARE defined in NEMO
103   REAL(wp), PUBLIC, PARAMETER :: pp_rho_ice      = 916.7_wp   !: Density of fresh ice   @ 0oC [kg/m^3]
104   REAL(wp), PUBLIC, PARAMETER :: pp_rho_water    = 999.8_wp   !: Density of fresh water @ 0oC [kg/m^3]
105   REAL(wp), PUBLIC, PARAMETER :: pp_rho_air      = 1.1_wp     !: Density of air         @ 0oC [kg/m^3]
106   REAL(wp), PUBLIC, PARAMETER :: pp_rho_seawater = 1025._wp   !: Approx. density of surface sea water @ 0oC [kg/m^3]
107   !!gm end
108   REAL(wp), PUBLIC, PARAMETER :: pp_Cd_av = 1.3_wp      !: (Vertical) Drag coefficient between bergs and atmos
109   REAL(wp), PUBLIC, PARAMETER :: pp_Cd_ah = 0.0055_wp   !: (lateral ) Drag coefficient between bergs and atmos
110   REAL(wp), PUBLIC, PARAMETER :: pp_Cd_wv = 0.9_wp      !: (Vertical) Drag coefficient between bergs and ocean
111   REAL(wp), PUBLIC, PARAMETER :: pp_Cd_wh = 0.0012_wp   !: (lateral ) Drag coefficient between bergs and ocean
112   REAL(wp), PUBLIC, PARAMETER :: pp_Cd_iv = 0.9_wp      !: (Vertical) Drag coefficient between bergs and sea-ice
113!TOM> no horizontal drag for sea ice! real, PARAMETER :: pp_Cd_ih=0.0012 ! (lateral) Drag coeff. between bergs and sea-ice
114
115   !                                                         !!* namberg namelist parameters (and defaults) **
116   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_bergdia                      !: Calculate budgets
117   INTEGER , PUBLIC ::   nn_verbose_level                !: Turn on debugging when level > 0
118   INTEGER , PUBLIC ::   nn_test_icebergs                !: Create icebergs in absence of a restart file from the supplied class nb
119   REAL(wp), PUBLIC, DIMENSION(4) ::   rn_test_box       !: lon1,lon2,lat1,lat2 box to create them in
120   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_use_calving                  !: Force use of calving data even with nn_test_icebergs > 0
121                                                         !  (default is not to use calving data with test bergs)
122   INTEGER , PUBLIC ::   nn_sample_rate                  !: Timesteps between sampling of position for trajectory storage
123   INTEGER , PUBLIC ::   nn_verbose_write                !: timesteps between verbose messages
124   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_rho_bergs                    !: Density of icebergs
125   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_LoW_ratio                    !: Initial ratio L/W for newly calved icebergs
126   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_bits_erosion_fraction        !: Fraction of erosion melt flux to divert to bergy bits
127   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_sicn_shift                   !: Shift of sea-ice concentration in erosion flux modulation (0<sicn_shift<1)
128   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_operator_splitting           !: Use first order operator splitting for thermodynamics
129   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_passive_mode                 !: iceberg - ocean decoupling
130   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_time_average_weight          !: Time average the weight on the ocean    !!gm I don't understand that !
131   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_speed_limit                  !: CFL speed limit for a berg
132   !
133   ! restart
134   CHARACTER(len=256), PUBLIC :: cn_icbrst_indir , cn_icbrst_in  !:  in: restart directory, restart name
135   CHARACTER(len=256), PUBLIC :: cn_icbrst_outdir, cn_icbrst_out !: out: restart directory, restart name
136   !
137   !                                     ! Mass thresholds between iceberg classes [kg]
138   REAL(wp), DIMENSION(nclasses), PUBLIC ::   rn_initial_mass      ! Fraction of calving to apply to this class [non-dim]
139   REAL(wp), DIMENSION(nclasses), PUBLIC ::   rn_distribution      ! Ratio between effective and real iceberg mass (non-dim)
140   REAL(wp), DIMENSION(nclasses), PUBLIC ::   rn_mass_scaling      ! Total thickness of newly calved bergs [m]
141   REAL(wp), DIMENSION(nclasses), PUBLIC ::   rn_initial_thickness !  Single instance of an icebergs type initialised in icebergs_init and updated in icebergs_run
142   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)     ::   src_calving, src_calving_hflx    !: accumulate input ice
143   INTEGER , PUBLIC             , SAVE                     ::   numicb                           !: iceberg IO
144   INTEGER , PUBLIC             , SAVE, DIMENSION(nkounts) ::   num_bergs                        !: iceberg counter
145   INTEGER , PUBLIC             , SAVE                     ::   nicbdi, nicbei, nicbdj, nicbej   !: processor bounds
146   REAL(wp), PUBLIC             , SAVE                     ::   ricb_left, ricb_right            !: cyclical bounds
147   INTEGER , PUBLIC             , SAVE                     ::   nicbpack                         !: packing integer
148   INTEGER , PUBLIC             , SAVE                     ::   nktberg, nknberg                 !: helpers
149   INTEGER , PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:)       ::   nicbfldpts                       !: nfold packed points
150   INTEGER , PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:)       ::   nicbflddest                      !: nfold destination proc
151   INTEGER , PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:)       ::   nicbfldproc                      !: nfold destination proc
152   INTEGER , PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:)       ::   nicbfldnsend                     !: nfold number of bergs to send to nfold neighbour
153   INTEGER , PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:)       ::   nicbfldexpect                    !: nfold expected number of bergs
154   INTEGER , PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:)       ::   nicbfldreq                       !: nfold message handle (immediate send)
155
156   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:)   :: griddata                           !: work array for icbrst
157
158   !!----------------------------------------------------------------------
159   !! NEMO/OCE 4.0 , NEMO Consortium (2018)
160   !! $Id$
161   !! Software governed by the CeCILL license (see ./LICENSE)
162   !!----------------------------------------------------------------------
163CONTAINS
164   
165   INTEGER FUNCTION icb_alloc()
166      !!----------------------------------------------------------------------
167      !!                ***  ROUTINE icb_alloc  ***
168      !!----------------------------------------------------------------------
169      INTEGER ::   ill
170      !!----------------------------------------------------------------------
171      !
172      icb_alloc = 0
173      ALLOCATE( berg_grid, STAT=ill )
174      icb_alloc = icb_alloc + ill
175      ALLOCATE( berg_grid%calving    (jpi,jpj) , berg_grid%calving_hflx (jpi,jpj)          ,   &
176         &      berg_grid%stored_heat(jpi,jpj) , berg_grid%floating_melt(jpi,jpj)          ,   &
177         &      berg_grid%maxclass   (jpi,jpj) , berg_grid%stored_ice   (jpi,jpj,nclasses) ,   &
178         &      berg_grid%tmp        (jpi,jpj) , STAT=ill)
179      icb_alloc = icb_alloc + ill
180      !
181      ! expanded arrays for bilinear interpolation
182      ALLOCATE( uo_e(0:jpi+1,0:jpj+1) , ua_e(0:jpi+1,0:jpj+1) ,    &
183         &      vo_e(0:jpi+1,0:jpj+1) , va_e(0:jpi+1,0:jpj+1) ,    &
184#if defined key_si3 || defined key_cice
185         &      ui_e(0:jpi+1,0:jpj+1) ,                            &
186         &      vi_e(0:jpi+1,0:jpj+1) ,                            &
187         &      hi_e(0:jpi+1,0:jpj+1) ,                            &
188#endif
189         &      fr_e(0:jpi+1,0:jpj+1) ,                            &
190         &      tt_e(0:jpi+1,0:jpj+1) , ssh_e(0:jpi+1,0:jpj+1) ,   &
191         &      first_width(nclasses) , first_length(nclasses) ,   &
192         &      src_calving (jpi,jpj) ,                            &
193         &      src_calving_hflx(jpi,jpj) , STAT=ill)
194      icb_alloc = icb_alloc + ill
195
196      ! prepration to Nacho work
197      ! tt3d_e
198      ! uo3d_e
199      ! vo3d_e
200      !
201      ALLOCATE( tmask_e(0:jpi+1,0:jpj+1), umask_e(0:jpi+1,0:jpj+1), vmask_e(0:jpi+1,0:jpj+1), &
202         &      rlon_e(0:jpi+1,0:jpj+1) , rlat_e(0:jpi+1,0:jpj+1) , ff_e(0:jpi+1,0:jpj+1)   , STAT=ill)
203      icb_alloc = icb_alloc + ill
204
205      ALLOCATE( nicbfldpts(jpi) , nicbflddest(jpi) , nicbfldproc(jpni) , &
206         &      nicbfldnsend(jpni), nicbfldexpect(jpni) , nicbfldreq(jpni), STAT=ill)
207      icb_alloc = icb_alloc + ill
208
209      ALLOCATE( griddata(jpi,jpj,1), STAT=ill )
210      icb_alloc = icb_alloc + ill
211
212      CALL mpp_sum ( 'icb_oce', icb_alloc )
213      IF( icb_alloc > 0 )   CALL ctl_warn('icb_alloc: allocation of arrays failed')
214      !
215   END FUNCTION icb_alloc
216
217   !!======================================================================
218END MODULE icb_oce
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.