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sbcice_lim.F90 in branches/2016/dev_merge_2016/NEMOGCM/NEMO/OPA_SRC/SBC – NEMO

source: branches/2016/dev_merge_2016/NEMOGCM/NEMO/OPA_SRC/SBC/sbcice_lim.F90 @ 7412

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Merge dev_NOC_CMCC_merge_2016 into branch

  • Property svn:keywords set to Id
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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   USE dom_ice         ! LIM-3: ice domain
27   !
28   USE sbc_oce         ! Surface boundary condition: ocean fields
29   USE sbc_ice         ! Surface boundary condition: ice   fields
30   USE sbcblk_core     ! Surface boundary condition: CORE bulk
31   USE sbcblk_clio     ! Surface boundary condition: CLIO bulk
32   USE sbccpl          ! Surface boundary condition: coupled interface
33   USE albedo          ! ocean & ice albedo
34   !
35   USE phycst          ! Define parameters for the routines
36   USE eosbn2          ! equation of state
37   USE limdyn          ! Ice dynamics
38   USE limtrp          ! Ice transport
39   USE limhdf          ! Ice horizontal diffusion
40   USE limthd          ! Ice thermodynamics
41   USE limitd_me       ! Mechanics on ice thickness distribution
42   USE limsbc          ! sea surface boundary condition
43   USE limdiahsb       ! Ice budget diagnostics
44   USE limwri          ! Ice outputs
45   USE limrst          ! Ice restarts
46   USE limupdate1      ! update of global variables
47   USE limupdate2      ! update of global variables
48   USE limvar          ! Ice variables switch
49   USE limctl          !
50   USE limmsh          ! LIM mesh
51   USE limistate       ! LIM initial state
52   USE limthd_sal      ! LIM ice thermodynamics: salinity
53   !
54   USE c1d             ! 1D vertical configuration
55   USE in_out_manager  ! I/O manager
56   USE iom             ! I/O manager library
57   USE prtctl          ! Print control
58   USE lib_fortran     !
59   USE lbclnk          ! lateral boundary condition - MPP link
60   USE lib_mpp         ! MPP library
61   USE wrk_nemo        ! work arrays
62   USE timing          ! Timing
63
64   USE bdy_oce   , ONLY: ln_bdy
65   USE bdyice_lim      ! unstructured open boundary data  (bdy_ice_lim routine)
66
67   IMPLICIT NONE
68   PRIVATE
69
70   PUBLIC sbc_ice_lim  ! routine called by sbcmod.F90
71   PUBLIC sbc_lim_init ! routine called by sbcmod.F90
72   
73   !! * Substitutions
74#  include "vectopt_loop_substitute.h90"
75   !!----------------------------------------------------------------------
76   !! NEMO/OPA 4.0 , UCL NEMO Consortium (2011)
77   !! $Id$
78   !! Software governed by the CeCILL licence     (NEMOGCM/NEMO_CeCILL.txt)
79   !!----------------------------------------------------------------------
80CONTAINS
81
82   SUBROUTINE sbc_ice_lim( kt, kblk )
83      !!---------------------------------------------------------------------
84      !!                  ***  ROUTINE sbc_ice_lim  ***
85      !!                   
86      !! ** Purpose :   update the ocean surface boundary condition via the
87      !!                Louvain la Neuve Sea Ice Model time stepping
88      !!
89      !! ** Method  :   ice model time stepping
90      !!              - call the ice dynamics routine
91      !!              - call the ice advection/diffusion routine
92      !!              - call the ice thermodynamics routine
93      !!              - call the routine that computes mass and
94      !!                heat fluxes at the ice/ocean interface
95      !!              - save the outputs
96      !!              - save the outputs for restart when necessary
97      !!
98      !! ** Action  : - time evolution of the LIM sea-ice model
99      !!              - update all sbc variables below sea-ice:
100      !!                utau, vtau, taum, wndm, qns , qsr, emp , sfx
101      !!---------------------------------------------------------------------
102      INTEGER, INTENT(in) ::   kt      ! ocean time step
103      INTEGER, INTENT(in) ::   kblk    ! type of bulk (=3 CLIO, =4 CORE, =5 COUPLED)
104      !!
105      INTEGER  ::    jl                 ! dummy loop index
106      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:,:)   ::   zalb_os, zalb_cs  ! ice albedo under overcast/clear sky
107      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:  )   ::   zutau_ice, zvtau_ice 
108      !!----------------------------------------------------------------------
109
110      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_start('sbc_ice_lim')
111
112      !-----------------------!
113      ! --- Ice time step --- !
114      !-----------------------!
115      IF( MOD( kt-1, nn_fsbc ) == 0 ) THEN
116
117         ! mean surface ocean current at ice velocity point (C-grid dynamics :  U- & V-points as the ocean)
118         u_oce(:,:) = ssu_m(:,:) * umask(:,:,1)
119         v_oce(:,:) = ssv_m(:,:) * vmask(:,:,1)
120         
121         ! masked sea surface freezing temperature [Kelvin] (set to rt0 over land)
122         CALL eos_fzp( sss_m(:,:) , t_bo(:,:) )
123         t_bo(:,:) = ( t_bo(:,:) + rt0 ) * tmask(:,:,1) + rt0 * ( 1._wp - tmask(:,:,1) )
124         
125         ! Mask sea ice surface temperature (set to rt0 over land)
126         DO jl = 1, jpl
127            t_su(:,:,jl) = t_su(:,:,jl) * tmask(:,:,1) + rt0 * ( 1._wp - tmask(:,:,1) )
128         END DO     
129         !
130         !------------------------------------------------!                                           
131         ! --- Dynamical coupling with the atmosphere --- !                                           
132         !------------------------------------------------!
133         ! It provides the following fields:
134         ! utau_ice, vtau_ice : surface ice stress (U- & V-points)   [N/m2]
135         !-----------------------------------------------------------------
136         SELECT CASE( kblk )
137         CASE( jp_clio    )   ;   CALL blk_ice_clio_tau                         ! CLIO bulk formulation           
138         CASE( jp_core    )   ;   CALL blk_ice_core_tau                         ! CORE bulk formulation
139         CASE( jp_purecpl )   ;   CALL sbc_cpl_ice_tau( utau_ice , vtau_ice )   ! Coupled   formulation
140         END SELECT
141         
142         IF( ln_mixcpl) THEN   ! Case of a mixed Bulk/Coupled formulation
143            CALL wrk_alloc( jpi,jpj    , zutau_ice, zvtau_ice)
144            CALL sbc_cpl_ice_tau( zutau_ice , zvtau_ice )
145            utau_ice(:,:) = utau_ice(:,:) * xcplmask(:,:,0) + zutau_ice(:,:) * ( 1. - xcplmask(:,:,0) )
146            vtau_ice(:,:) = vtau_ice(:,:) * xcplmask(:,:,0) + zvtau_ice(:,:) * ( 1. - xcplmask(:,:,0) )
147            CALL wrk_dealloc( jpi,jpj  , zutau_ice, zvtau_ice)
148         ENDIF
149
150         !-------------------------------------------------------!
151         ! --- ice dynamics and transport (except in 1D case) ---!
152         !-------------------------------------------------------!
153         numit = numit + nn_fsbc                  ! Ice model time step
154         !                                                   
155         CALL sbc_lim_bef                         ! Store previous ice values
156         CALL sbc_lim_diag0                       ! set diag of mass, heat and salt fluxes to 0
157         CALL lim_rst_opn( kt )                   ! Open Ice restart file
158         !
159         IF( .NOT. lk_c1d ) THEN
160            !
161            CALL lim_dyn( kt )                    ! Ice dynamics    ( rheology/dynamics )   
162            !
163            CALL lim_trp( kt )                    ! Ice transport   ( Advection/diffusion )
164            !
165            IF( nn_monocat /= 2 ) CALL lim_itd_me ! Mechanical redistribution ! (ridging/rafting)
166            !
167            IF( ln_bdy )  CALL bdy_ice_lim( kt )                ! bdy ice thermo
168            IF( ln_bdy .AND. ln_icectl )  CALL lim_prt( kt, iiceprt, jiceprt, 1, ' - ice thermo bdy - ' )
169            !
170            CALL lim_update1( kt )                ! Corrections
171            !
172         ENDIF
173         
174         ! previous lead fraction and ice volume for flux calculations
175         CALL sbc_lim_bef                       
176         CALL lim_var_glo2eqv                     ! ht_i and ht_s for ice albedo calculation
177         CALL lim_var_agg(1)                      ! at_i for coupling (via pfrld)
178         pfrld(:,:)   = 1._wp - at_i(:,:)
179         phicif(:,:)  = vt_i(:,:)
180         
181         !------------------------------------------------------!                                           
182         ! --- Thermodynamical coupling with the atmosphere --- !                                           
183         !------------------------------------------------------!
184         ! It provides the following fields:
185         ! qsr_ice , qns_ice  : solar & non solar heat flux over ice   (T-point)         [W/m2]
186         ! qla_ice            : latent heat flux over ice              (T-point)         [W/m2]
187         ! dqns_ice, dqla_ice : non solar & latent heat sensistivity   (T-point)         [W/m2]
188         ! tprecip , sprecip  : total & solid precipitation            (T-point)         [Kg/m2/s]
189         ! fr1_i0  , fr2_i0   : 1sr & 2nd fraction of qsr penetration in ice             [%]
190         !----------------------------------------------------------------------------------------
191         CALL wrk_alloc( jpi,jpj,jpl, zalb_os, zalb_cs )
192         CALL albedo_ice( t_su, ht_i, ht_s, zalb_cs, zalb_os ) ! cloud-sky and overcast-sky ice albedos
193
194         SELECT CASE( kblk )
195         CASE( jp_clio )                                       ! CLIO bulk formulation
196            ! In CLIO the cloud fraction is read in the climatology and the all-sky albedo
197            ! (alb_ice) is computed within the bulk routine
198                                 CALL blk_ice_clio_flx( t_su, zalb_cs, zalb_os, alb_ice )
199            IF( ln_mixcpl      ) CALL sbc_cpl_ice_flx( p_frld=pfrld, palbi=alb_ice, psst=sst_m, pist=t_su )
200            IF( nn_limflx /= 2 ) CALL ice_lim_flx( t_su, alb_ice, qns_ice, qsr_ice, dqns_ice, evap_ice, devap_ice, nn_limflx )
201         CASE( jp_core )                                       ! CORE bulk formulation
202            ! albedo depends on cloud fraction because of non-linear spectral effects
203            alb_ice(:,:,:) = ( 1. - cldf_ice ) * zalb_cs(:,:,:) + cldf_ice * zalb_os(:,:,:)
204                                 CALL blk_ice_core_flx( t_su, alb_ice )
205            IF( ln_mixcpl      ) CALL sbc_cpl_ice_flx( p_frld=pfrld, palbi=alb_ice, psst=sst_m, pist=t_su )
206            IF( nn_limflx /= 2 ) CALL ice_lim_flx( t_su, alb_ice, qns_ice, qsr_ice, dqns_ice, evap_ice, devap_ice, nn_limflx )
207         CASE ( jp_purecpl )
208            ! albedo depends on cloud fraction because of non-linear spectral effects
209            alb_ice(:,:,:) = ( 1. - cldf_ice ) * zalb_cs(:,:,:) + cldf_ice * zalb_os(:,:,:)
210                                 CALL sbc_cpl_ice_flx( p_frld=pfrld, palbi=alb_ice, psst=sst_m, pist=t_su )
211            IF( nn_limflx == 2 ) CALL ice_lim_flx( t_su, alb_ice, qns_ice, qsr_ice, dqns_ice, evap_ice, devap_ice, nn_limflx )
212         END SELECT
213         CALL wrk_dealloc( jpi,jpj,jpl, zalb_os, zalb_cs )
214
215         !----------------------------!
216         ! --- ice thermodynamics --- !
217         !----------------------------!
218         CALL lim_thd( kt )                         ! Ice thermodynamics     
219         !
220         CALL lim_update2( kt )                     ! Corrections
221         !
222         CALL lim_sbc_flx( kt )                     ! Update surface ocean mass, heat and salt fluxes
223         !
224         IF(ln_limdiaout) CALL lim_diahsb           ! Diagnostics and outputs
225         !
226         CALL lim_wri( 1 )                          ! Ice outputs
227         !
228         IF( kt == nit000 .AND. ln_rstart )   &
229            &             CALL iom_close( numrir )  ! close input ice restart file
230         !
231         IF( lrst_ice )   CALL lim_rst_write( kt )  ! Ice restart file
232         !
233         IF( ln_icectl )  CALL lim_ctl( kt )        ! alerts in case of model crash
234         !
235      ENDIF   ! End sea-ice time step only
236
237      !-------------------------!
238      ! --- Ocean time step --- !
239      !-------------------------!
240      ! Update surface ocean stresses (only in ice-dynamic case) otherwise the atm.-ocean stresses are used everywhere
241      IF( ln_limdyn )     CALL lim_sbc_tau( kt, ub(:,:,1), vb(:,:,1) )  ! using before instantaneous surf. currents
242!!gm   remark, the ocean-ice stress is not saved in ice diag call above .....  find a solution!!!
243      !
244      IF( nn_timing == 1 ) CALL timing_stop('sbc_ice_lim')
245      !
246   END SUBROUTINE sbc_ice_lim
247   
248
249   SUBROUTINE sbc_lim_init
250      !!----------------------------------------------------------------------
251      !!                  ***  ROUTINE sbc_lim_init  ***
252      !!
253      !! ** purpose :   Allocate all the dynamic arrays of the LIM-3 modules
254      !!----------------------------------------------------------------------
255      INTEGER :: ji, jj, ierr
256      !!----------------------------------------------------------------------
257      IF(lwp) WRITE(numout,*)
258      IF(lwp) WRITE(numout,*) 'sbc_ice_lim : update ocean surface boudary condition' 
259      IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~   via Louvain la Neuve Ice Model (LIM-3) time stepping'
260      !
261      !                                ! Open the reference and configuration namelist files and namelist output file
262      CALL ctl_opn( numnam_ice_ref, 'namelist_ice_ref',    'OLD',     'FORMATTED', 'SEQUENTIAL', -1, numout, lwp ) 
263      CALL ctl_opn( numnam_ice_cfg, 'namelist_ice_cfg',    'OLD',     'FORMATTED', 'SEQUENTIAL', -1, numout, lwp )
264      IF(lwm) CALL ctl_opn( numoni, 'output.namelist.ice', 'UNKNOWN', 'FORMATTED', 'SEQUENTIAL', -1, numout, lwp, 1 )
265      !
266      CALL ice_run                     ! set some ice run parameters
267      !
268      !                                ! Allocate the ice arrays
269      ierr =        ice_alloc        ()      ! ice variables
270      ierr = ierr + dom_ice_alloc    ()      ! domain
271      ierr = ierr + sbc_ice_alloc    ()      ! surface forcing
272      ierr = ierr + thd_ice_alloc    ()      ! thermodynamics
273      ierr = ierr + lim_itd_me_alloc ()      ! ice thickness distribution - mechanics
274      !
275      IF( lk_mpp    )   CALL mpp_sum( ierr )
276      IF( ierr /= 0 )   CALL ctl_stop('STOP', 'sbc_lim_init : unable to allocate ice arrays')
277      !
278      !                                ! adequation jpk versus ice/snow layers/categories
279      IF( jpl > jpk .OR. (nlay_i+1) > jpk .OR. nlay_s > jpk )   &
280         &      CALL ctl_stop( 'STOP',                          &
281         &     'sbc_lim_init: the 3rd dimension of workspace arrays is too small.',   &
282         &     'use more ocean levels or less ice/snow layers/categories.' )
283      !
284      CALL lim_itd_init                ! ice thickness distribution initialization
285      !
286      CALL lim_hdf_init                ! set ice horizontal diffusion computation parameters
287      !
288      CALL lim_thd_init                ! set ice thermodynics parameters
289      !
290      CALL lim_thd_sal_init            ! set ice salinity parameters
291      !
292      CALL lim_msh                     ! ice mesh initialization
293      !
294      CALL lim_itd_me_init             ! ice thickness distribution initialization for mecanical deformation
295      !                                ! Initial sea-ice state
296      IF( .NOT. ln_rstart ) THEN              ! start from rest: sea-ice deduced from sst
297         numit = 0
298         numit = nit000 - 1
299         CALL lim_istate
300      ELSE                                    ! start from a restart file
301         CALL lim_rst_read
302         numit = nit000 - 1
303      ENDIF
304      CALL lim_var_agg(1)
305      CALL lim_var_glo2eqv
306      !
307      CALL lim_sbc_init                 ! ice surface boundary condition   
308      !
309      fr_i(:,:)     = at_i(:,:)         ! initialisation of sea-ice fraction
310      tn_ice(:,:,:) = t_su(:,:,:)       ! initialisation of surface temp for coupled simu
311      !
312      DO jj = 1, jpj
313         DO ji = 1, jpi
314            IF( gphit(ji,jj) > 0._wp ) THEN  ;  rn_amax_2d(ji,jj) = rn_amax_n  ! NH
315            ELSE                             ;  rn_amax_2d(ji,jj) = rn_amax_s  ! SH
316            ENDIF
317        ENDDO
318      ENDDO 
319      !
320      nstart = numit  + nn_fsbc     
321      nitrun = nitend - nit000 + 1 
322      nlast  = numit  + nitrun 
323      !
324      IF( nstock == 0 )   nstock = nlast + 1
325      !
326   END SUBROUTINE sbc_lim_init
327
328
329   SUBROUTINE ice_run
330      !!-------------------------------------------------------------------
331      !!                  ***  ROUTINE ice_run ***
332      !!                 
333      !! ** Purpose :   Definition some run parameter for ice model
334      !!
335      !! ** Method  :   Read the namicerun namelist and check the parameter
336      !!              values called at the first timestep (nit000)
337      !!
338      !! ** input   :   Namelist namicerun
339      !!-------------------------------------------------------------------
340      INTEGER  ::   ios                 ! Local integer output status for namelist read
341      NAMELIST/namicerun/ jpl, nlay_i, nlay_s, cn_icerst_in, cn_icerst_indir, cn_icerst_out, cn_icerst_outdir,  &
342         &                ln_limdyn, rn_amax_n, rn_amax_s, ln_limdiahsb, ln_limdiaout, ln_icectl, iiceprt, jiceprt 
343      !!-------------------------------------------------------------------
344      !                   
345      REWIND( numnam_ice_ref )              ! Namelist namicerun in reference namelist : Parameters for ice
346      READ  ( numnam_ice_ref, namicerun, IOSTAT = ios, ERR = 901)
347901   IF( ios /= 0 )   CALL ctl_nam ( ios , 'namicerun in reference namelist', lwp )
348      !
349      REWIND( numnam_ice_cfg )              ! Namelist namicerun in configuration namelist : Parameters for ice
350      READ  ( numnam_ice_cfg, namicerun, IOSTAT = ios, ERR = 902 )
351902   IF( ios /= 0 )   CALL ctl_nam ( ios , 'namicerun in configuration namelist', lwp )
352      IF(lwm) WRITE( numoni, namicerun )
353      !
354      IF(lwp) THEN                        ! control print
355         WRITE(numout,*)
356         WRITE(numout,*) 'ice_run : ice share parameters for dynamics/advection/thermo of sea-ice'
357         WRITE(numout,*) ' ~~~~~~'
358         WRITE(numout,*) '   number of ice  categories                               = ', jpl
359         WRITE(numout,*) '   number of ice  layers                                   = ', nlay_i
360         WRITE(numout,*) '   number of snow layers                                   = ', nlay_s
361         WRITE(numout,*) '   switch for ice dynamics (1) or not (0)      ln_limdyn   = ', ln_limdyn
362         WRITE(numout,*) '   maximum ice concentration for NH                        = ', rn_amax_n 
363         WRITE(numout,*) '   maximum ice concentration for SH                        = ', rn_amax_s
364         WRITE(numout,*) '   Diagnose heat/salt budget or not          ln_limdiahsb  = ', ln_limdiahsb
365         WRITE(numout,*) '   Output   heat/salt budget or not          ln_limdiaout  = ', ln_limdiaout
366         WRITE(numout,*) '   control prints in ocean.out for (i,j)=(iiceprt,jiceprt) = ', ln_icectl
367         WRITE(numout,*) '   i-index for control prints (ln_icectl=true)             = ', iiceprt
368         WRITE(numout,*) '   j-index for control prints (ln_icectl=true)             = ', jiceprt
369      ENDIF
370      !
371      ! sea-ice timestep and inverse
372      rdt_ice   = nn_fsbc * rdt 
373      r1_rdtice = 1._wp / rdt_ice 
374
375      ! inverse of nlay_i and nlay_s
376      r1_nlay_i = 1._wp / REAL( nlay_i, wp )
377      r1_nlay_s = 1._wp / REAL( nlay_s, wp )
378      !
379      IF( lwp .AND. ln_bdy .AND. ln_limdiahsb )  &
380      &   CALL ctl_warn('online conservation check activated but it does not work with BDY')
381      !
382   END SUBROUTINE ice_run
383
384
385   SUBROUTINE lim_itd_init
386      !!------------------------------------------------------------------
387      !!                ***  ROUTINE lim_itd_init ***
388      !!
389      !! ** Purpose :   Initializes the ice thickness distribution
390      !! ** Method  :   ...
391      !! ** input   :   Namelist namiceitd
392      !!-------------------------------------------------------------------
393      INTEGER  ::   ios                 ! Local integer output status for namelist read
394      NAMELIST/namiceitd/ nn_catbnd, rn_himean
395      !
396      INTEGER  ::   jl                   ! dummy loop index
397      REAL(wp) ::   zc1, zc2, zc3, zx1   ! local scalars
398      REAL(wp) ::   zhmax, znum, zden, zalpha !
399      !!------------------------------------------------------------------
400      !
401      REWIND( numnam_ice_ref )              ! Namelist namiceitd in reference namelist : Parameters for ice
402      READ  ( numnam_ice_ref, namiceitd, IOSTAT = ios, ERR = 903)
403903   IF( ios /= 0 )   CALL ctl_nam ( ios , 'namiceitd in reference namelist', lwp )
404      !
405      REWIND( numnam_ice_cfg )              ! Namelist namiceitd in configuration namelist : Parameters for ice
406      READ  ( numnam_ice_cfg, namiceitd, IOSTAT = ios, ERR = 904 )
407904   IF( ios /= 0 )   CALL ctl_nam ( ios , 'namiceitd in configuration namelist', lwp )
408      IF(lwm) WRITE( numoni, namiceitd )
409      !
410      IF(lwp) THEN                        ! control print
411         WRITE(numout,*)
412         WRITE(numout,*) 'ice_itd : ice cat distribution'
413         WRITE(numout,*) ' ~~~~~~'
414         WRITE(numout,*) '   shape of ice categories distribution                     nn_catbnd = ', nn_catbnd
415         WRITE(numout,*) '   mean ice thickness in the domain (used if nn_catbnd=2)   rn_himean = ', rn_himean
416      ENDIF
417      !
418      !----------------------------------
419      !- Thickness categories boundaries
420      !----------------------------------
421      IF(lwp) WRITE(numout,*)
422      IF(lwp) WRITE(numout,*) 'lim_itd_init : Initialization of ice cat distribution '
423      IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~~'
424      !
425      hi_max(:) = 0._wp
426      !
427      SELECT CASE ( nn_catbnd  )    ! type of ice categories distribution
428      !
429      CASE (1)                            !==  tanh function (CICE)  ==!
430         zc1 =  3._wp / REAL( jpl, wp )
431         zc2 = 10._wp * zc1
432         zc3 =  3._wp
433         DO jl = 1, jpl
434            zx1 = REAL( jl-1, wp ) / REAL( jpl, wp )
435            hi_max(jl) = hi_max(jl-1) + zc1 + zc2 * (1._wp + TANH( zc3 * (zx1 - 1._wp ) ) )
436         END DO
437         !
438      CASE (2)                            !==  h^(-alpha) function  ==!
439         zalpha = 0.05_wp
440         zhmax  = 3._wp * rn_himean
441         DO jl = 1, jpl 
442            znum = jpl * ( zhmax+1 )**zalpha
443            zden = REAL( jpl-jl , wp ) * ( zhmax + 1._wp )**zalpha + REAL( jl , wp )
444            hi_max(jl) = ( znum / zden )**(1./zalpha) - 1
445         END DO
446         !
447      END SELECT
448      !
449      DO jl = 1, jpl                ! mean thickness by category
450         hi_mean(jl) = ( hi_max(jl) + hi_max(jl-1) ) * 0.5_wp
451      END DO
452      !
453      hi_max(jpl) = 99._wp          ! set to a big value to ensure that all ice is thinner than hi_max(jpl)
454      !
455      IF(lwp) WRITE(numout,*) ' Thickness category boundaries '
456      IF(lwp) WRITE(numout,*) ' hi_max ', hi_max(0:jpl)
457      !
458   END SUBROUTINE lim_itd_init
459
460   
461   SUBROUTINE ice_lim_flx( ptn_ice , palb_ice, pqns_ice ,    &
462      &                    pqsr_ice, pdqn_ice, pevap_ice, pdevap_ice, k_limflx )
463      !!---------------------------------------------------------------------
464      !!                  ***  ROUTINE ice_lim_flx  ***
465      !!                   
466      !! ** Purpose :   update the ice surface boundary condition by averaging and / or
467      !!                redistributing fluxes on ice categories                   
468      !!
469      !! ** Method  :   average then redistribute
470      !!
471      !! ** Action  :   
472      !!---------------------------------------------------------------------
473      INTEGER                   , INTENT(in   ) ::   k_limflx   ! =-1 do nothing; =0 average ;
474      !                                                         ! =1 average and redistribute ; =2 redistribute
475      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(in   ) ::   ptn_ice    ! ice surface temperature
476      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(in   ) ::   palb_ice   ! ice albedo
477      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(inout) ::   pqns_ice   ! non solar flux
478      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(inout) ::   pqsr_ice   ! net solar flux
479      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(inout) ::   pdqn_ice   ! non solar flux sensitivity
480      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(inout) ::   pevap_ice  ! sublimation
481      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(inout) ::   pdevap_ice ! sublimation sensitivity
482      !
483      INTEGER  ::   jl      ! dummy loop index
484      !
485      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:) :: zalb_m    ! Mean albedo over all categories
486      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:) :: ztem_m    ! Mean temperature over all categories
487      !
488      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:) :: z_qsr_m   ! Mean solar heat flux over all categories
489      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:) :: z_qns_m   ! Mean non solar heat flux over all categories
490      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:) :: z_evap_m  ! Mean sublimation over all categories
491      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:) :: z_dqn_m   ! Mean d(qns)/dT over all categories
492      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:) :: z_devap_m ! Mean d(evap)/dT over all categories
493      !!----------------------------------------------------------------------
494      !
495      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_start('ice_lim_flx')
496      !
497      SELECT CASE( k_limflx )                              !==  averaged on all ice categories  ==!
498      CASE( 0 , 1 )
499         CALL wrk_alloc( jpi,jpj, z_qsr_m, z_qns_m, z_evap_m, z_dqn_m, z_devap_m)
500         !
501         z_qns_m  (:,:) = fice_ice_ave ( pqns_ice (:,:,:) )
502         z_qsr_m  (:,:) = fice_ice_ave ( pqsr_ice (:,:,:) )
503         z_dqn_m  (:,:) = fice_ice_ave ( pdqn_ice (:,:,:) )
504         z_evap_m (:,:) = fice_ice_ave ( pevap_ice (:,:,:) )
505         z_devap_m(:,:) = fice_ice_ave ( pdevap_ice (:,:,:) )
506         DO jl = 1, jpl
507            pdqn_ice  (:,:,jl) = z_dqn_m(:,:)
508            pdevap_ice(:,:,jl) = z_devap_m(:,:)
509         END DO
510         !
511         DO jl = 1, jpl
512            pqns_ice (:,:,jl) = z_qns_m(:,:)
513            pqsr_ice (:,:,jl) = z_qsr_m(:,:)
514            pevap_ice(:,:,jl) = z_evap_m(:,:)
515         END DO
516         !
517         CALL wrk_dealloc( jpi,jpj, z_qsr_m, z_qns_m, z_evap_m, z_dqn_m, z_devap_m)
518      END SELECT
519      !
520      SELECT CASE( k_limflx )                              !==  redistribution on all ice categories  ==!
521      CASE( 1 , 2 )
522         CALL wrk_alloc( jpi,jpj, zalb_m, ztem_m )
523         !
524         zalb_m(:,:) = fice_ice_ave ( palb_ice (:,:,:) ) 
525         ztem_m(:,:) = fice_ice_ave ( ptn_ice  (:,:,:) ) 
526         DO jl = 1, jpl
527            pqns_ice (:,:,jl) = pqns_ice (:,:,jl) + pdqn_ice  (:,:,jl) * ( ptn_ice(:,:,jl) - ztem_m(:,:) )
528            pevap_ice(:,:,jl) = pevap_ice(:,:,jl) + pdevap_ice(:,:,jl) * ( ptn_ice(:,:,jl) - ztem_m(:,:) )
529            pqsr_ice (:,:,jl) = pqsr_ice (:,:,jl) * ( 1._wp - palb_ice(:,:,jl) ) / ( 1._wp - zalb_m(:,:) ) 
530         END DO
531         !
532         CALL wrk_dealloc( jpi,jpj, zalb_m, ztem_m )
533      END SELECT
534      !
535      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_stop('ice_lim_flx')
536      !
537   END SUBROUTINE ice_lim_flx
538
539
540   SUBROUTINE sbc_lim_bef
541      !!----------------------------------------------------------------------
542      !!                  ***  ROUTINE sbc_lim_bef  ***
543      !!
544      !! ** purpose :  store ice variables at "before" time step
545      !!----------------------------------------------------------------------
546      a_i_b  (:,:,:)   = a_i  (:,:,:)     ! ice area
547      e_i_b  (:,:,:,:) = e_i  (:,:,:,:)   ! ice thermal energy
548      v_i_b  (:,:,:)   = v_i  (:,:,:)     ! ice volume
549      v_s_b  (:,:,:)   = v_s  (:,:,:)     ! snow volume
550      e_s_b  (:,:,:,:) = e_s  (:,:,:,:)   ! snow thermal energy
551      smv_i_b(:,:,:)   = smv_i(:,:,:)     ! salt content
552      oa_i_b (:,:,:)   = oa_i (:,:,:)     ! areal age content
553      u_ice_b(:,:)     = u_ice(:,:)
554      v_ice_b(:,:)     = v_ice(:,:)
555      !     
556   END SUBROUTINE sbc_lim_bef
557
558
559   SUBROUTINE sbc_lim_diag0
560      !!----------------------------------------------------------------------
561      !!                  ***  ROUTINE sbc_lim_diag0  ***
562      !!
563      !! ** purpose :  set ice-ocean and ice-atm. fluxes to zeros at the beggining
564      !!               of the time step
565      !!----------------------------------------------------------------------
566      sfx    (:,:) = 0._wp   ;
567      sfx_bri(:,:) = 0._wp   ; 
568      sfx_sni(:,:) = 0._wp   ;   sfx_opw(:,:) = 0._wp
569      sfx_bog(:,:) = 0._wp   ;   sfx_dyn(:,:) = 0._wp
570      sfx_bom(:,:) = 0._wp   ;   sfx_sum(:,:) = 0._wp
571      sfx_res(:,:) = 0._wp   ;   sfx_sub(:,:) = 0._wp
572      !
573      wfx_snw(:,:) = 0._wp   ;   wfx_ice(:,:) = 0._wp
574      wfx_sni(:,:) = 0._wp   ;   wfx_opw(:,:) = 0._wp
575      wfx_bog(:,:) = 0._wp   ;   wfx_dyn(:,:) = 0._wp
576      wfx_bom(:,:) = 0._wp   ;   wfx_sum(:,:) = 0._wp
577      wfx_res(:,:) = 0._wp   ;   wfx_sub(:,:) = 0._wp
578      wfx_spr(:,:) = 0._wp   ;   
579      !
580      hfx_thd(:,:) = 0._wp   ;   
581      hfx_snw(:,:) = 0._wp   ;   hfx_opw(:,:) = 0._wp
582      hfx_bog(:,:) = 0._wp   ;   hfx_dyn(:,:) = 0._wp
583      hfx_bom(:,:) = 0._wp   ;   hfx_sum(:,:) = 0._wp
584      hfx_res(:,:) = 0._wp   ;   hfx_sub(:,:) = 0._wp
585      hfx_spr(:,:) = 0._wp   ;   hfx_dif(:,:) = 0._wp 
586      hfx_err(:,:) = 0._wp   ;   hfx_err_rem(:,:) = 0._wp
587      hfx_err_dif(:,:) = 0._wp
588      wfx_err_sub(:,:) = 0._wp
589      !
590      afx_tot(:,:) = 0._wp   ;
591      afx_dyn(:,:) = 0._wp   ;   afx_thd(:,:) = 0._wp
592      !
593      diag_heat(:,:) = 0._wp ;   diag_smvi(:,:) = 0._wp ;
594      diag_vice(:,:) = 0._wp ;   diag_vsnw(:,:) = 0._wp ;
595      !
596   END SUBROUTINE sbc_lim_diag0
597
598     
599   FUNCTION fice_cell_ave ( ptab )
600      !!--------------------------------------------------------------------------
601      !! * Compute average over categories, for grid cell (ice covered and free ocean)
602      !!--------------------------------------------------------------------------
603      REAL (wp), DIMENSION (jpi,jpj) :: fice_cell_ave
604      REAL (wp), DIMENSION (jpi,jpj,jpl), INTENT (in) :: ptab
605      INTEGER :: jl ! Dummy loop index
606     
607      fice_cell_ave (:,:) = 0.0_wp
608      DO jl = 1, jpl
609         fice_cell_ave (:,:) = fice_cell_ave (:,:) + a_i (:,:,jl) * ptab (:,:,jl)
610      END DO
611     
612   END FUNCTION fice_cell_ave
613   
614   
615   FUNCTION fice_ice_ave ( ptab )
616      !!--------------------------------------------------------------------------
617      !! * Compute average over categories, for ice covered part of grid cell
618      !!--------------------------------------------------------------------------
619      REAL (kind=wp), DIMENSION (jpi,jpj) :: fice_ice_ave
620      REAL (kind=wp), DIMENSION (jpi,jpj,jpl), INTENT(in) :: ptab
621
622      fice_ice_ave (:,:) = 0.0_wp
623      WHERE ( at_i (:,:) > 0.0_wp ) fice_ice_ave (:,:) = fice_cell_ave ( ptab (:,:,:)) / at_i (:,:)
624
625   END FUNCTION fice_ice_ave
626
627#else
628   !!----------------------------------------------------------------------
629   !!   Default option           Dummy module      NO LIM 3.0 sea-ice model
630   !!----------------------------------------------------------------------
631CONTAINS
632   SUBROUTINE sbc_ice_lim ( kt, kblk )     ! Dummy routine
633      WRITE(*,*) 'sbc_ice_lim: You should not have seen this print! error?', kt, kblk
634   END SUBROUTINE sbc_ice_lim
635   SUBROUTINE sbc_lim_init                 ! Dummy routine
636   END SUBROUTINE sbc_lim_init
637#endif
638
639   !!======================================================================
640END MODULE sbcice_lim
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.