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sbcice_lim.F90 in trunk/NEMOGCM/NEMO/OPA_SRC/SBC – NEMO

source: trunk/NEMOGCM/NEMO/OPA_SRC/SBC/sbcice_lim.F90 @ 6403

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  • 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#if defined key_bdy 
65   USE bdyice_lim       ! unstructured open boundary data  (bdy_ice_lim routine)
66#endif
67
68   IMPLICIT NONE
69   PRIVATE
70
71   PUBLIC sbc_ice_lim  ! routine called by sbcmod.F90
72   PUBLIC sbc_lim_init ! routine called by sbcmod.F90
73   
74   !! * Substitutions
75#  include "vectopt_loop_substitute.h90"
76   !!----------------------------------------------------------------------
77   !! NEMO/OPA 4.0 , UCL NEMO Consortium (2011)
78   !! $Id$
79   !! Software governed by the CeCILL licence     (NEMOGCM/NEMO_CeCILL.txt)
80   !!----------------------------------------------------------------------
81CONTAINS
82
83   SUBROUTINE sbc_ice_lim( kt, kblk )
84      !!---------------------------------------------------------------------
85      !!                  ***  ROUTINE sbc_ice_lim  ***
86      !!                   
87      !! ** Purpose :   update the ocean surface boundary condition via the
88      !!                Louvain la Neuve Sea Ice Model time stepping
89      !!
90      !! ** Method  :   ice model time stepping
91      !!              - call the ice dynamics routine
92      !!              - call the ice advection/diffusion routine
93      !!              - call the ice thermodynamics routine
94      !!              - call the routine that computes mass and
95      !!                heat fluxes at the ice/ocean interface
96      !!              - save the outputs
97      !!              - save the outputs for restart when necessary
98      !!
99      !! ** Action  : - time evolution of the LIM sea-ice model
100      !!              - update all sbc variables below sea-ice:
101      !!                utau, vtau, taum, wndm, qns , qsr, emp , sfx
102      !!---------------------------------------------------------------------
103      INTEGER, INTENT(in) ::   kt      ! ocean time step
104      INTEGER, INTENT(in) ::   kblk    ! type of bulk (=3 CLIO, =4 CORE, =5 COUPLED)
105      !!
106      INTEGER  ::    jl                 ! dummy loop index
107      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:,:)   ::   zalb_os, zalb_cs  ! ice albedo under overcast/clear sky
108      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:,:)   ::   zalb_ice          ! mean ice albedo (for coupled)
109      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:  )   ::   zutau_ice, zvtau_ice 
110      !!----------------------------------------------------------------------
111
112      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_start('sbc_ice_lim')
113
114      !-----------------------!
115      ! --- Ice time step --- !
116      !-----------------------!
117      IF( MOD( kt-1, nn_fsbc ) == 0 ) THEN
118
119         ! mean surface ocean current at ice velocity point (C-grid dynamics :  U- & V-points as the ocean)
120         u_oce(:,:) = ssu_m(:,:) * umask(:,:,1)
121         v_oce(:,:) = ssv_m(:,:) * vmask(:,:,1)
122         
123         ! masked sea surface freezing temperature [Kelvin] (set to rt0 over land)
124         CALL eos_fzp( sss_m(:,:) , t_bo(:,:) )
125         t_bo(:,:) = ( t_bo(:,:) + rt0 ) * tmask(:,:,1) + rt0 * ( 1._wp - tmask(:,:,1) )
126         
127         ! Mask sea ice surface temperature (set to rt0 over land)
128         DO jl = 1, jpl
129            t_su(:,:,jl) = t_su(:,:,jl) * tmask(:,:,1) + rt0 * ( 1._wp - tmask(:,:,1) )
130         END DO     
131         !
132         !------------------------------------------------!                                           
133         ! --- Dynamical coupling with the atmosphere --- !                                           
134         !------------------------------------------------!
135         ! It provides the following fields:
136         ! utau_ice, vtau_ice : surface ice stress (U- & V-points)   [N/m2]
137         !-----------------------------------------------------------------
138         SELECT CASE( kblk )
139         CASE( jp_clio    )   ;   CALL blk_ice_clio_tau                         ! CLIO bulk formulation           
140         CASE( jp_core    )   ;   CALL blk_ice_core_tau                         ! CORE bulk formulation
141         CASE( jp_purecpl )   ;   CALL sbc_cpl_ice_tau( utau_ice , vtau_ice )   ! Coupled   formulation
142         END SELECT
143         
144         IF( ln_mixcpl) THEN   ! Case of a mixed Bulk/Coupled formulation
145            CALL wrk_alloc( jpi,jpj    , zutau_ice, zvtau_ice)
146            CALL sbc_cpl_ice_tau( zutau_ice , zvtau_ice )
147            utau_ice(:,:) = utau_ice(:,:) * xcplmask(:,:,0) + zutau_ice(:,:) * ( 1. - xcplmask(:,:,0) )
148            vtau_ice(:,:) = vtau_ice(:,:) * xcplmask(:,:,0) + zvtau_ice(:,:) * ( 1. - xcplmask(:,:,0) )
149            CALL wrk_dealloc( jpi,jpj  , zutau_ice, zvtau_ice)
150         ENDIF
151
152         !-------------------------------------------------------!
153         ! --- ice dynamics and transport (except in 1D case) ---!
154         !-------------------------------------------------------!
155         numit = numit + nn_fsbc                  ! Ice model time step
156         !                                                   
157         CALL sbc_lim_bef                         ! Store previous ice values
158         CALL sbc_lim_diag0                       ! set diag of mass, heat and salt fluxes to 0
159         CALL lim_rst_opn( kt )                   ! Open Ice restart file
160         !
161         IF( .NOT. lk_c1d ) THEN
162            !
163            CALL lim_dyn( kt )                    ! Ice dynamics    ( rheology/dynamics )   
164            !
165            CALL lim_trp( kt )                    ! Ice transport   ( Advection/diffusion )
166            !
167            IF( nn_monocat /= 2 ) CALL lim_itd_me ! Mechanical redistribution ! (ridging/rafting)
168            !
169#if defined key_bdy
170            CALL bdy_ice_lim( kt )                ! bdy ice thermo
171            IF( ln_icectl )       CALL lim_prt( kt, iiceprt, jiceprt, 1, ' - ice thermo bdy - ' )
172#endif
173            !
174            CALL lim_update1( kt )                ! Corrections
175            !
176         ENDIF
177         
178         ! previous lead fraction and ice volume for flux calculations
179         CALL sbc_lim_bef                       
180         CALL lim_var_glo2eqv                     ! ht_i and ht_s for ice albedo calculation
181         CALL lim_var_agg(1)                      ! at_i for coupling (via pfrld)
182         pfrld(:,:)   = 1._wp - at_i(:,:)
183         phicif(:,:)  = vt_i(:,:)
184         
185         !------------------------------------------------------!                                           
186         ! --- Thermodynamical coupling with the atmosphere --- !                                           
187         !------------------------------------------------------!
188         ! It provides the following fields:
189         ! qsr_ice , qns_ice  : solar & non solar heat flux over ice   (T-point)         [W/m2]
190         ! qla_ice            : latent heat flux over ice              (T-point)         [W/m2]
191         ! dqns_ice, dqla_ice : non solar & latent heat sensistivity   (T-point)         [W/m2]
192         ! tprecip , sprecip  : total & solid precipitation            (T-point)         [Kg/m2/s]
193         ! fr1_i0  , fr2_i0   : 1sr & 2nd fraction of qsr penetration in ice             [%]
194         !----------------------------------------------------------------------------------------
195         CALL wrk_alloc( jpi,jpj,jpl, zalb_os, zalb_cs, zalb_ice )
196         CALL albedo_ice( t_su, ht_i, ht_s, zalb_cs, zalb_os ) ! cloud-sky and overcast-sky ice albedos
197
198         SELECT CASE( kblk )
199         CASE( jp_clio )                                       ! CLIO bulk formulation
200            ! In CLIO the cloud fraction is read in the climatology and the all-sky albedo
201            ! (zalb_ice) is computed within the bulk routine
202            CALL blk_ice_clio_flx( t_su, zalb_cs, zalb_os, zalb_ice )
203            IF( ln_mixcpl      ) CALL sbc_cpl_ice_flx( p_frld=pfrld, palbi=zalb_ice, psst=sst_m, pist=t_su )
204            IF( nn_limflx /= 2 ) CALL ice_lim_flx( t_su, zalb_ice, qns_ice, qsr_ice, dqns_ice, evap_ice, devap_ice, nn_limflx )
205         CASE( jp_core )                                       ! CORE bulk formulation
206            ! albedo depends on cloud fraction because of non-linear spectral effects
207            zalb_ice(:,:,:) = ( 1. - cldf_ice ) * zalb_cs(:,:,:) + cldf_ice * zalb_os(:,:,:)
208            CALL blk_ice_core_flx( t_su, zalb_ice )
209            IF( ln_mixcpl      ) CALL sbc_cpl_ice_flx( p_frld=pfrld, palbi=zalb_ice, psst=sst_m, pist=t_su )
210            IF( nn_limflx /= 2 ) CALL ice_lim_flx( t_su, zalb_ice, qns_ice, qsr_ice, dqns_ice, evap_ice, devap_ice, nn_limflx )
211         CASE ( jp_purecpl )
212            ! albedo depends on cloud fraction because of non-linear spectral effects
213            zalb_ice(:,:,:) = ( 1. - cldf_ice ) * zalb_cs(:,:,:) + cldf_ice * zalb_os(:,:,:)
214                                 CALL sbc_cpl_ice_flx( p_frld=pfrld, palbi=zalb_ice, psst=sst_m, pist=t_su )
215            ! clem: evap_ice is forced to 0 in coupled mode for now
216            !       but it needs to be changed (along with modif in limthd_dh) once heat flux from evap will be avail. from atm. models
217            evap_ice  (:,:,:) = 0._wp   ;   devap_ice (:,:,:) = 0._wp
218            IF( nn_limflx == 2 ) CALL ice_lim_flx( t_su, zalb_ice, qns_ice, qsr_ice, dqns_ice, evap_ice, devap_ice, nn_limflx )
219         END SELECT
220         CALL wrk_dealloc( jpi,jpj,jpl, zalb_os, zalb_cs, zalb_ice )
221
222         !----------------------------!
223         ! --- ice thermodynamics --- !
224         !----------------------------!
225         CALL lim_thd( kt )                         ! Ice thermodynamics     
226         !
227         CALL lim_update2( kt )                     ! Corrections
228         !
229         CALL lim_sbc_flx( kt )                     ! Update surface ocean mass, heat and salt fluxes
230         !
231         IF(ln_limdiaout) CALL lim_diahsb           ! Diagnostics and outputs
232         !
233         CALL lim_wri( 1 )                          ! Ice outputs
234         !
235         IF( kt == nit000 .AND. ln_rstart )   &
236            &             CALL iom_close( numrir )  ! close input ice restart file
237         !
238         IF( lrst_ice )   CALL lim_rst_write( kt )  ! Ice restart file
239         !
240         IF( ln_icectl )  CALL lim_ctl( kt )        ! alerts in case of model crash
241         !
242      ENDIF   ! End sea-ice time step only
243
244      !-------------------------!
245      ! --- Ocean time step --- !
246      !-------------------------!
247      ! Update surface ocean stresses (only in ice-dynamic case) otherwise the atm.-ocean stresses are used everywhere
248      IF( ln_limdyn )     CALL lim_sbc_tau( kt, ub(:,:,1), vb(:,:,1) )  ! using before instantaneous surf. currents
249!!gm   remark, the ocean-ice stress is not saved in ice diag call above .....  find a solution!!!
250      !
251      IF( nn_timing == 1 ) CALL timing_stop('sbc_ice_lim')
252      !
253   END SUBROUTINE sbc_ice_lim
254   
255
256   SUBROUTINE sbc_lim_init
257      !!----------------------------------------------------------------------
258      !!                  ***  ROUTINE sbc_lim_init  ***
259      !!
260      !! ** purpose :   Allocate all the dynamic arrays of the LIM-3 modules
261      !!----------------------------------------------------------------------
262      INTEGER :: ji, jj, ierr
263      !!----------------------------------------------------------------------
264      IF(lwp) WRITE(numout,*)
265      IF(lwp) WRITE(numout,*) 'sbc_ice_lim : update ocean surface boudary condition' 
266      IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~   via Louvain la Neuve Ice Model (LIM-3) time stepping'
267      !
268      !                                ! Open the reference and configuration namelist files and namelist output file
269      CALL ctl_opn( numnam_ice_ref, 'namelist_ice_ref',    'OLD',     'FORMATTED', 'SEQUENTIAL', -1, numout, lwp ) 
270      CALL ctl_opn( numnam_ice_cfg, 'namelist_ice_cfg',    'OLD',     'FORMATTED', 'SEQUENTIAL', -1, numout, lwp )
271      IF(lwm) CALL ctl_opn( numoni, 'output.namelist.ice', 'UNKNOWN', 'FORMATTED', 'SEQUENTIAL', -1, numout, lwp, 1 )
272      !
273      CALL ice_run                     ! set some ice run parameters
274      !
275      !                                ! Allocate the ice arrays
276      ierr =        ice_alloc        ()      ! ice variables
277      ierr = ierr + dom_ice_alloc    ()      ! domain
278      ierr = ierr + sbc_ice_alloc    ()      ! surface forcing
279      ierr = ierr + thd_ice_alloc    ()      ! thermodynamics
280      ierr = ierr + lim_itd_me_alloc ()      ! ice thickness distribution - mechanics
281      !
282      IF( lk_mpp    )   CALL mpp_sum( ierr )
283      IF( ierr /= 0 )   CALL ctl_stop('STOP', 'sbc_lim_init : unable to allocate ice arrays')
284      !
285      !                                ! adequation jpk versus ice/snow layers/categories
286      IF( jpl > jpk .OR. (nlay_i+1) > jpk .OR. nlay_s > jpk )   &
287         &      CALL ctl_stop( 'STOP',                          &
288         &     'sbc_lim_init: the 3rd dimension of workspace arrays is too small.',   &
289         &     'use more ocean levels or less ice/snow layers/categories.' )
290      !
291      CALL lim_itd_init                ! ice thickness distribution initialization
292      !
293      CALL lim_hdf_init                ! set ice horizontal diffusion computation parameters
294      !
295      CALL lim_thd_init                ! set ice thermodynics parameters
296      !
297      CALL lim_thd_sal_init            ! set ice salinity parameters
298      !
299      CALL lim_msh                     ! ice mesh initialization
300      !
301      CALL lim_itd_me_init             ! ice thickness distribution initialization for mecanical deformation
302      !                                ! Initial sea-ice state
303      IF( .NOT. ln_rstart ) THEN              ! start from rest: sea-ice deduced from sst
304         numit = 0
305         numit = nit000 - 1
306         CALL lim_istate
307      ELSE                                    ! start from a restart file
308         CALL lim_rst_read
309         numit = nit000 - 1
310      ENDIF
311      CALL lim_var_agg(1)
312      CALL lim_var_glo2eqv
313      !
314      CALL lim_sbc_init                 ! ice surface boundary condition   
315      !
316      fr_i(:,:)     = at_i(:,:)         ! initialisation of sea-ice fraction
317      tn_ice(:,:,:) = t_su(:,:,:)       ! initialisation of surface temp for coupled simu
318      !
319      DO jj = 1, jpj
320         DO ji = 1, jpi
321            IF( gphit(ji,jj) > 0._wp ) THEN  ;  rn_amax_2d(ji,jj) = rn_amax_n  ! NH
322            ELSE                             ;  rn_amax_2d(ji,jj) = rn_amax_s  ! SH
323            ENDIF
324        ENDDO
325      ENDDO 
326      !
327      nstart = numit  + nn_fsbc     
328      nitrun = nitend - nit000 + 1 
329      nlast  = numit  + nitrun 
330      !
331      IF( nstock == 0 )   nstock = nlast + 1
332      !
333   END SUBROUTINE sbc_lim_init
334
335
336   SUBROUTINE ice_run
337      !!-------------------------------------------------------------------
338      !!                  ***  ROUTINE ice_run ***
339      !!                 
340      !! ** Purpose :   Definition some run parameter for ice model
341      !!
342      !! ** Method  :   Read the namicerun namelist and check the parameter
343      !!              values called at the first timestep (nit000)
344      !!
345      !! ** input   :   Namelist namicerun
346      !!-------------------------------------------------------------------
347      INTEGER  ::   ios                 ! Local integer output status for namelist read
348      NAMELIST/namicerun/ jpl, nlay_i, nlay_s, cn_icerst_in, cn_icerst_indir, cn_icerst_out, cn_icerst_outdir,  &
349         &                ln_limdyn, rn_amax_n, rn_amax_s, ln_limdiahsb, ln_limdiaout, ln_icectl, iiceprt, jiceprt 
350      !!-------------------------------------------------------------------
351      !                   
352      REWIND( numnam_ice_ref )              ! Namelist namicerun in reference namelist : Parameters for ice
353      READ  ( numnam_ice_ref, namicerun, IOSTAT = ios, ERR = 901)
354901   IF( ios /= 0 )   CALL ctl_nam ( ios , 'namicerun in reference namelist', lwp )
355      !
356      REWIND( numnam_ice_cfg )              ! Namelist namicerun in configuration namelist : Parameters for ice
357      READ  ( numnam_ice_cfg, namicerun, IOSTAT = ios, ERR = 902 )
358902   IF( ios /= 0 )   CALL ctl_nam ( ios , 'namicerun in configuration namelist', lwp )
359      IF(lwm) WRITE( numoni, namicerun )
360      !
361      IF(lwp) THEN                        ! control print
362         WRITE(numout,*)
363         WRITE(numout,*) 'ice_run : ice share parameters for dynamics/advection/thermo of sea-ice'
364         WRITE(numout,*) ' ~~~~~~'
365         WRITE(numout,*) '   number of ice  categories                               = ', jpl
366         WRITE(numout,*) '   number of ice  layers                                   = ', nlay_i
367         WRITE(numout,*) '   number of snow layers                                   = ', nlay_s
368         WRITE(numout,*) '   switch for ice dynamics (1) or not (0)      ln_limdyn   = ', ln_limdyn
369         WRITE(numout,*) '   maximum ice concentration for NH                        = ', rn_amax_n 
370         WRITE(numout,*) '   maximum ice concentration for SH                        = ', rn_amax_s
371         WRITE(numout,*) '   Diagnose heat/salt budget or not          ln_limdiahsb  = ', ln_limdiahsb
372         WRITE(numout,*) '   Output   heat/salt budget or not          ln_limdiaout  = ', ln_limdiaout
373         WRITE(numout,*) '   control prints in ocean.out for (i,j)=(iiceprt,jiceprt) = ', ln_icectl
374         WRITE(numout,*) '   i-index for control prints (ln_icectl=true)             = ', iiceprt
375         WRITE(numout,*) '   j-index for control prints (ln_icectl=true)             = ', jiceprt
376      ENDIF
377      !
378      ! sea-ice timestep and inverse
379      rdt_ice   = nn_fsbc * rdt 
380      r1_rdtice = 1._wp / rdt_ice 
381
382      ! inverse of nlay_i and nlay_s
383      r1_nlay_i = 1._wp / REAL( nlay_i, wp )
384      r1_nlay_s = 1._wp / REAL( nlay_s, wp )
385      !
386#if defined key_bdy
387      IF( lwp .AND. ln_limdiahsb )  CALL ctl_warn('online conservation check activated but it does not work with BDY')
388#endif
389      !
390   END SUBROUTINE ice_run
391
392
393   SUBROUTINE lim_itd_init
394      !!------------------------------------------------------------------
395      !!                ***  ROUTINE lim_itd_init ***
396      !!
397      !! ** Purpose :   Initializes the ice thickness distribution
398      !! ** Method  :   ...
399      !! ** input   :   Namelist namiceitd
400      !!-------------------------------------------------------------------
401      INTEGER  ::   ios                 ! Local integer output status for namelist read
402      NAMELIST/namiceitd/ nn_catbnd, rn_himean
403      !
404      INTEGER  ::   jl                   ! dummy loop index
405      REAL(wp) ::   zc1, zc2, zc3, zx1   ! local scalars
406      REAL(wp) ::   zhmax, znum, zden, zalpha !
407      !!------------------------------------------------------------------
408      !
409      REWIND( numnam_ice_ref )              ! Namelist namiceitd in reference namelist : Parameters for ice
410      READ  ( numnam_ice_ref, namiceitd, IOSTAT = ios, ERR = 903)
411903   IF( ios /= 0 )   CALL ctl_nam ( ios , 'namiceitd in reference namelist', lwp )
412      !
413      REWIND( numnam_ice_cfg )              ! Namelist namiceitd in configuration namelist : Parameters for ice
414      READ  ( numnam_ice_cfg, namiceitd, IOSTAT = ios, ERR = 904 )
415904   IF( ios /= 0 )   CALL ctl_nam ( ios , 'namiceitd in configuration namelist', lwp )
416      IF(lwm) WRITE( numoni, namiceitd )
417      !
418      IF(lwp) THEN                        ! control print
419         WRITE(numout,*)
420         WRITE(numout,*) 'ice_itd : ice cat distribution'
421         WRITE(numout,*) ' ~~~~~~'
422         WRITE(numout,*) '   shape of ice categories distribution                     nn_catbnd = ', nn_catbnd
423         WRITE(numout,*) '   mean ice thickness in the domain (used if nn_catbnd=2)   rn_himean = ', rn_himean
424      ENDIF
425      !
426      !----------------------------------
427      !- Thickness categories boundaries
428      !----------------------------------
429      IF(lwp) WRITE(numout,*)
430      IF(lwp) WRITE(numout,*) 'lim_itd_init : Initialization of ice cat distribution '
431      IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~~'
432      !
433      hi_max(:) = 0._wp
434      !
435      SELECT CASE ( nn_catbnd  )    ! type of ice categories distribution
436      !
437      CASE (1)                            !==  tanh function (CICE)  ==!
438         zc1 =  3._wp / REAL( jpl, wp )
439         zc2 = 10._wp * zc1
440         zc3 =  3._wp
441         DO jl = 1, jpl
442            zx1 = REAL( jl-1, wp ) / REAL( jpl, wp )
443            hi_max(jl) = hi_max(jl-1) + zc1 + zc2 * (1._wp + TANH( zc3 * (zx1 - 1._wp ) ) )
444         END DO
445         !
446      CASE (2)                            !==  h^(-alpha) function  ==!
447         zalpha = 0.05_wp
448         zhmax  = 3._wp * rn_himean
449         DO jl = 1, jpl 
450            znum = jpl * ( zhmax+1 )**zalpha
451            zden = REAL( jpl-jl , wp ) * ( zhmax + 1._wp )**zalpha + REAL( jl , wp )
452            hi_max(jl) = ( znum / zden )**(1./zalpha) - 1
453         END DO
454         !
455      END SELECT
456      !
457      DO jl = 1, jpl                ! mean thickness by category
458         hi_mean(jl) = ( hi_max(jl) + hi_max(jl-1) ) * 0.5_wp
459      END DO
460      !
461      hi_max(jpl) = 99._wp          ! set to a big value to ensure that all ice is thinner than hi_max(jpl)
462      !
463      IF(lwp) WRITE(numout,*) ' Thickness category boundaries '
464      IF(lwp) WRITE(numout,*) ' hi_max ', hi_max(0:jpl)
465      !
466   END SUBROUTINE lim_itd_init
467
468   
469   SUBROUTINE ice_lim_flx( ptn_ice , palb_ice, pqns_ice ,    &
470      &                    pqsr_ice, pdqn_ice, pevap_ice, pdevap_ice, k_limflx )
471      !!---------------------------------------------------------------------
472      !!                  ***  ROUTINE ice_lim_flx  ***
473      !!                   
474      !! ** Purpose :   update the ice surface boundary condition by averaging and / or
475      !!                redistributing fluxes on ice categories                   
476      !!
477      !! ** Method  :   average then redistribute
478      !!
479      !! ** Action  :   
480      !!---------------------------------------------------------------------
481      INTEGER                   , INTENT(in   ) ::   k_limflx   ! =-1 do nothing; =0 average ;
482      !                                                         ! =1 average and redistribute ; =2 redistribute
483      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(in   ) ::   ptn_ice    ! ice surface temperature
484      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(in   ) ::   palb_ice   ! ice albedo
485      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(inout) ::   pqns_ice   ! non solar flux
486      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(inout) ::   pqsr_ice   ! net solar flux
487      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(inout) ::   pdqn_ice   ! non solar flux sensitivity
488      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(inout) ::   pevap_ice  ! sublimation
489      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(inout) ::   pdevap_ice ! sublimation sensitivity
490      !
491      INTEGER  ::   jl      ! dummy loop index
492      !
493      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:) :: zalb_m    ! Mean albedo over all categories
494      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:) :: ztem_m    ! Mean temperature over all categories
495      !
496      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:) :: z_qsr_m   ! Mean solar heat flux over all categories
497      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:) :: z_qns_m   ! Mean non solar heat flux over all categories
498      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:) :: z_evap_m  ! Mean sublimation over all categories
499      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:) :: z_dqn_m   ! Mean d(qns)/dT over all categories
500      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:) :: z_devap_m ! Mean d(evap)/dT over all categories
501      !!----------------------------------------------------------------------
502      !
503      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_start('ice_lim_flx')
504      !
505      SELECT CASE( k_limflx )                              !==  averaged on all ice categories  ==!
506      CASE( 0 , 1 )
507         CALL wrk_alloc( jpi,jpj, z_qsr_m, z_qns_m, z_evap_m, z_dqn_m, z_devap_m)
508         !
509         z_qns_m  (:,:) = fice_ice_ave ( pqns_ice (:,:,:) )
510         z_qsr_m  (:,:) = fice_ice_ave ( pqsr_ice (:,:,:) )
511         z_dqn_m  (:,:) = fice_ice_ave ( pdqn_ice (:,:,:) )
512         z_evap_m (:,:) = fice_ice_ave ( pevap_ice (:,:,:) )
513         z_devap_m(:,:) = fice_ice_ave ( pdevap_ice (:,:,:) )
514         DO jl = 1, jpl
515            pdqn_ice  (:,:,jl) = z_dqn_m(:,:)
516            pdevap_ice(:,:,jl) = z_devap_m(:,:)
517         END DO
518         !
519         DO jl = 1, jpl
520            pqns_ice (:,:,jl) = z_qns_m(:,:)
521            pqsr_ice (:,:,jl) = z_qsr_m(:,:)
522            pevap_ice(:,:,jl) = z_evap_m(:,:)
523         END DO
524         !
525         CALL wrk_dealloc( jpi,jpj, z_qsr_m, z_qns_m, z_evap_m, z_dqn_m, z_devap_m)
526      END SELECT
527      !
528      SELECT CASE( k_limflx )                              !==  redistribution on all ice categories  ==!
529      CASE( 1 , 2 )
530         CALL wrk_alloc( jpi,jpj, zalb_m, ztem_m )
531         !
532         zalb_m(:,:) = fice_ice_ave ( palb_ice (:,:,:) ) 
533         ztem_m(:,:) = fice_ice_ave ( ptn_ice  (:,:,:) ) 
534         DO jl = 1, jpl
535            pqns_ice (:,:,jl) = pqns_ice (:,:,jl) + pdqn_ice  (:,:,jl) * ( ptn_ice(:,:,jl) - ztem_m(:,:) )
536            pevap_ice(:,:,jl) = pevap_ice(:,:,jl) + pdevap_ice(:,:,jl) * ( ptn_ice(:,:,jl) - ztem_m(:,:) )
537            pqsr_ice (:,:,jl) = pqsr_ice (:,:,jl) * ( 1._wp - palb_ice(:,:,jl) ) / ( 1._wp - zalb_m(:,:) ) 
538         END DO
539         !
540         CALL wrk_dealloc( jpi,jpj, zalb_m, ztem_m )
541      END SELECT
542      !
543      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_stop('ice_lim_flx')
544      !
545   END SUBROUTINE ice_lim_flx
546
547
548   SUBROUTINE sbc_lim_bef
549      !!----------------------------------------------------------------------
550      !!                  ***  ROUTINE sbc_lim_bef  ***
551      !!
552      !! ** purpose :  store ice variables at "before" time step
553      !!----------------------------------------------------------------------
554      a_i_b  (:,:,:)   = a_i  (:,:,:)     ! ice area
555      e_i_b  (:,:,:,:) = e_i  (:,:,:,:)   ! ice thermal energy
556      v_i_b  (:,:,:)   = v_i  (:,:,:)     ! ice volume
557      v_s_b  (:,:,:)   = v_s  (:,:,:)     ! snow volume
558      e_s_b  (:,:,:,:) = e_s  (:,:,:,:)   ! snow thermal energy
559      smv_i_b(:,:,:)   = smv_i(:,:,:)     ! salt content
560      oa_i_b (:,:,:)   = oa_i (:,:,:)     ! areal age content
561      u_ice_b(:,:)     = u_ice(:,:)
562      v_ice_b(:,:)     = v_ice(:,:)
563      !     
564   END SUBROUTINE sbc_lim_bef
565
566
567   SUBROUTINE sbc_lim_diag0
568      !!----------------------------------------------------------------------
569      !!                  ***  ROUTINE sbc_lim_diag0  ***
570      !!
571      !! ** purpose :  set ice-ocean and ice-atm. fluxes to zeros at the beggining
572      !!               of the time step
573      !!----------------------------------------------------------------------
574      sfx    (:,:) = 0._wp   ;
575      sfx_bri(:,:) = 0._wp   ; 
576      sfx_sni(:,:) = 0._wp   ;   sfx_opw(:,:) = 0._wp
577      sfx_bog(:,:) = 0._wp   ;   sfx_dyn(:,:) = 0._wp
578      sfx_bom(:,:) = 0._wp   ;   sfx_sum(:,:) = 0._wp
579      sfx_res(:,:) = 0._wp
580      !
581      wfx_snw(:,:) = 0._wp   ;   wfx_ice(:,:) = 0._wp
582      wfx_sni(:,:) = 0._wp   ;   wfx_opw(:,:) = 0._wp
583      wfx_bog(:,:) = 0._wp   ;   wfx_dyn(:,:) = 0._wp
584      wfx_bom(:,:) = 0._wp   ;   wfx_sum(:,:) = 0._wp
585      wfx_res(:,:) = 0._wp   ;   wfx_sub(:,:) = 0._wp
586      wfx_spr(:,:) = 0._wp   ;   
587      !
588      hfx_thd(:,:) = 0._wp   ;   
589      hfx_snw(:,:) = 0._wp   ;   hfx_opw(:,:) = 0._wp
590      hfx_bog(:,:) = 0._wp   ;   hfx_dyn(:,:) = 0._wp
591      hfx_bom(:,:) = 0._wp   ;   hfx_sum(:,:) = 0._wp
592      hfx_res(:,:) = 0._wp   ;   hfx_sub(:,:) = 0._wp
593      hfx_spr(:,:) = 0._wp   ;   hfx_dif(:,:) = 0._wp 
594      hfx_err(:,:) = 0._wp   ;   hfx_err_rem(:,:) = 0._wp
595      hfx_err_dif(:,:) = 0._wp   ;
596      !
597      afx_tot(:,:) = 0._wp   ;
598      afx_dyn(:,:) = 0._wp   ;   afx_thd(:,:) = 0._wp
599      !
600      diag_heat(:,:) = 0._wp ;   diag_smvi(:,:) = 0._wp ;
601      diag_vice(:,:) = 0._wp ;   diag_vsnw(:,:) = 0._wp ;
602      !
603   END SUBROUTINE sbc_lim_diag0
604
605     
606   FUNCTION fice_cell_ave ( ptab )
607      !!--------------------------------------------------------------------------
608      !! * Compute average over categories, for grid cell (ice covered and free ocean)
609      !!--------------------------------------------------------------------------
610      REAL (wp), DIMENSION (jpi,jpj) :: fice_cell_ave
611      REAL (wp), DIMENSION (jpi,jpj,jpl), INTENT (in) :: ptab
612      INTEGER :: jl ! Dummy loop index
613     
614      fice_cell_ave (:,:) = 0.0_wp
615      DO jl = 1, jpl
616         fice_cell_ave (:,:) = fice_cell_ave (:,:) + a_i (:,:,jl) * ptab (:,:,jl)
617      END DO
618     
619   END FUNCTION fice_cell_ave
620   
621   
622   FUNCTION fice_ice_ave ( ptab )
623      !!--------------------------------------------------------------------------
624      !! * Compute average over categories, for ice covered part of grid cell
625      !!--------------------------------------------------------------------------
626      REAL (kind=wp), DIMENSION (jpi,jpj) :: fice_ice_ave
627      REAL (kind=wp), DIMENSION (jpi,jpj,jpl), INTENT(in) :: ptab
628
629      fice_ice_ave (:,:) = 0.0_wp
630      WHERE ( at_i (:,:) > 0.0_wp ) fice_ice_ave (:,:) = fice_cell_ave ( ptab (:,:,:)) / at_i (:,:)
631
632   END FUNCTION fice_ice_ave
633
634#else
635   !!----------------------------------------------------------------------
636   !!   Default option           Dummy module      NO LIM 3.0 sea-ice model
637   !!----------------------------------------------------------------------
638CONTAINS
639   SUBROUTINE sbc_ice_lim ( kt, kblk )     ! Dummy routine
640      WRITE(*,*) 'sbc_ice_lim: You should not have seen this print! error?', kt, kblk
641   END SUBROUTINE sbc_ice_lim
642   SUBROUTINE sbc_lim_init                 ! Dummy routine
643   END SUBROUTINE sbc_lim_init
644#endif
645
646   !!======================================================================
647END MODULE sbcice_lim
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.