/[MITgcm]/MITgcm/pkg/seaice/seaice_ocean_stress.F
ViewVC logotype

Diff of /MITgcm/pkg/seaice/seaice_ocean_stress.F

Parent Directory Parent Directory | Revision Log Revision Log | View Revision Graph Revision Graph | View Patch Patch

revision 1.13 by mlosch, Fri Apr 20 18:29:58 2007 UTC revision 1.29 by mlosch, Wed Nov 24 15:51:05 2010 UTC
# Line 4  C $Name$ Line 4  C $Name$
4  #include "SEAICE_OPTIONS.h"  #include "SEAICE_OPTIONS.h"
5    
6  CStartOfInterface  CStartOfInterface
7        SUBROUTINE SEAICE_OCEAN_STRESS(        SUBROUTINE SEAICE_OCEAN_STRESS(
8       I     myTime, myIter, myThid )       I     myTime, myIter, myThid )
9  C     /==========================================================\  C     /==========================================================\
10  C     | SUBROUTINE SEAICE_OCEAN_STRESS                           |  C     | SUBROUTINE SEAICE_OCEAN_STRESS                           |
# Line 18  C     === Global variables === Line 18  C     === Global variables ===
18  #include "SIZE.h"  #include "SIZE.h"
19  #include "EEPARAMS.h"  #include "EEPARAMS.h"
20  #include "PARAMS.h"  #include "PARAMS.h"
21    #include "DYNVARS.h"
22  #include "GRID.h"  #include "GRID.h"
23  #include "FFIELDS.h"  #include "FFIELDS.h"
24  #include "SEAICE.h"  #include "SEAICE.h"
# Line 32  C     myThid - Thread no. that called th Line 33  C     myThid - Thread no. that called th
33        INTEGER myThid        INTEGER myThid
34  CEndOfInterface  CEndOfInterface
35    
36  #ifdef SEAICE_CGRID  #ifdef SEAICE_CGRID
37  C     === Local variables ===  C     === Local variables ===
38  C     i,j,bi,bj - Loop counters  C     i,j,bi,bj - Loop counters
39    C     kSrf      - vertical index of surface layer
40        INTEGER i, j, bi, bj        INTEGER i, j, bi, bj
41        _RL  SINWAT, COSWAT, SINWIN, COSWIN        INTEGER kSrf
42        _RL  fuIceLoc, fvIceLoc, FX, FY        _RL  COSWAT
43          _RS  SINWAT
44          _RL  fuIceLoc, fvIceLoc
45        _RL  areaW, areaS        _RL  areaW, areaS
46    
47        _RL e11         (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,nSx,nSy)  C     surrface level
48        _RL e22         (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,nSx,nSy)        kSrf = 1
49        _RL e12         (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,nSx,nSy)  C     introduce turning angle (default is zero)
       _RL press       (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,nSx,nSy)  
       _RL etaPlusZeta (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly)  
       _RL zetaMinusEta(1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly)  
       _RL etaMeanZ    (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly)  
       _RL etaMeanU    (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly)  
       _RL etaMeanV    (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly)  
       _RL dVdx        (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly)  
       _RL dVdy        (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly)  
       _RL dUdx        (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly)  
       _RL dUdy        (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly)  
   
 c     introduce turning angle (default is zero)  
50        SINWAT=SIN(SEAICE_waterTurnAngle*deg2rad)        SINWAT=SIN(SEAICE_waterTurnAngle*deg2rad)
51        COSWAT=COS(SEAICE_waterTurnAngle*deg2rad)        COSWAT=COS(SEAICE_waterTurnAngle*deg2rad)
       SINWIN=SIN(SEAICE_airTurnAngle*deg2rad)  
       COSWIN=COS(SEAICE_airTurnAngle*deg2rad)  
   
 C--   Update overlap regions  
       CALL EXCH_UV_XY_RL(WINDX, WINDY, .TRUE., myThid)  
   
 #ifndef SEAICE_EXTERNAL_FLUXES  
 C--   Interpolate wind stress (N/m^2) from C-points of C-grid  
 C     to U and V points of C-grid for forcing the ocean model.  
       DO bj=myByLo(myThid),myByHi(myThid)  
        DO bi=myBxLo(myThid),myBxHi(myThid)  
         DO j=1,sNy  
          DO i=1,sNx  
           fu(I,J,bi,bj)=0.5*(WINDX(I,J,bi,bj) + WINDX(I-1,J,bi,bj))  
           fv(I,J,bi,bj)=0.5*(WINDY(I,J,bi,bj) + WINDY(I,J-1,bi,bj))  
          ENDDO  
         ENDDO  
        ENDDO  
       ENDDO  
 #endif /* ifndef SEAICE_EXTERNAL_FLUXES */  
52    
53        IF ( useHB87StressCoupling ) THEN        IF ( useHB87StressCoupling ) THEN
54  C  C
55  C     use an intergral over ice and ocean surface layer to define  C     use an intergral over ice and ocean surface layer to define
56  C     surface stresses on ocean following Hibler and Bryan (1987, JPO)  C     surface stresses on ocean following Hibler and Bryan (1987, JPO)
57  C      C
 C     recompute viscosities from updated ice velocities  
       CALL SEAICE_CALC_STRAINRATES(  
      I     uIce(1-Olx,1-Oly,1,1,1), vIce(1-Olx,1-Oly,1,1,1),  
      O     e11, e22, e12,  
      I     myThid )  
   
       CALL SEAICE_CALC_VISCOSITIES(  
      I     e11, e22, e12, zMin, zMax, hEffM, press0,  
      O     eta, zeta, press,  
      I     myThid )  
 C     re-compute internal stresses with updated ice velocities  
58         DO bj=myByLo(myThid),myByHi(myThid)         DO bj=myByLo(myThid),myByHi(myThid)
59          DO bi=myBxLo(myThid),myBxHi(myThid)          DO bi=myBxLo(myThid),myBxHi(myThid)
60           DO j=1-Oly+1,sNy+Oly-1           DO J=1,sNy
61            DO i=1-Olx+1,sNx+Olx-1            DO I=1,sNx
62             etaPlusZeta (I,J) =  eta(I,J,bi,bj) + zeta(I,J,bi,bj)  C     average wind stress over ice and ocean and apply averaged wind
            zetaMinusEta(I,J) = zeta(I,J,bi,bj) -  eta(I,J,bi,bj)  
            etaMeanU (I,J) =  
      &          HALF*(ETA (I,J,bi,bj) + ETA (I-1,J  ,bi,bj))  
            etaMeanV (I,J) =  
      &          HALF*(ETA (I,J,bi,bj) + ETA (I  ,J-1,bi,bj))  
            etaMeanZ (I,J) = QUART *    
      &          ( eta(I  ,J,bi,bj) + eta(I  ,J-1,bi,bj)  
      &          + eta(I-1,J,bi,bj) + eta(I-1,J-1,bi,bj) )  
            dUdx(I,J) = ( uIce(I+1,J,1,bi,bj) - uIce(I,J,1,bi,bj) )  
      &          * _recip_dxF(I,J,bi,bj)  
            dUdy(I,J) = ( uIce(I,J+1,1,bi,bj) - uIce(I,J,1,bi,bj) )  
      &          * _recip_dyU(I,J+1,bi,bj)  
            dVdx(I,J) = ( vIce(I+1,J,1,bi,bj) - vIce(I,J,1,bi,bj) )  
      &          * _recip_dxV(I+1,J,bi,bj)  
            dVdy(I,J) = ( vIce(I,J+1,1,bi,bj) - vIce(I,J,1,bi,bj) )  
      &          * _recip_dyF(I,J,bi,bj)  
           ENDDO  
          ENDDO  
          DO J = 1,sNy  
           DO I = 1,sNx  
 C     First FX = (d/dx)*sigma  
 C     + d/dx[ eta+zeta d/dx ] U  
            FX = _recip_dxC(I,J,bi,bj) *  
      &            ( etaPlusZeta(I  ,J) * dUdx(I  ,J)  
      &            - etaPlusZeta(I-1,J) * dUdx(I-1,J) )  
 C     + (d/dy)[eta*(d/dy + tanphi/a)] U (also on UVRT1/2)  
            FX = FX + _recip_dyG(I,J,bi,bj) * (  
      &          ( etaMeanZ(I,J+1) * dUdy(I,J+1)  
      &          - etaMeanZ(I,J  ) * dUdy(I,J  )  
      &          )  
      &          - ( etaMeanZ(I,J+1)  
      &            * ( uIce(I,J+1,1,bi,bj)+uIce(I,J,1,bi,bj) )  
      &            - etaMeanZ(I,J  )  
      &            * ( uIce(I,J-1,1,bi,bj)+uIce(I,J,1,bi,bj) ) )  
      &          * 0.5 _d 0 * _tanPhiAtU(I,J,bi,bj)  
      &          * recip_rSphere )  
 C     - 2*eta*(tanphi/a) * ( tanphi/a ) U  
            FX = FX - TWO * uIce(I,J,1,bi,bj)  
      &          * etaMeanU(I,J)*recip_rSphere*recip_rSphere  
      &          * _tanPhiAtU(I,J,bi,bj)  * _tanPhiAtU(I,J,bi,bj)  
 C     + d/dx[ (zeta-eta) dV/dy]  
            FX = FX +  
      &          ( zetaMinusEta(I  ,J  ) * dVdy(I  ,J  )  
      &          - zetaMinusEta(I-1,J  ) * dVdy(I-1,J  )  
      &          ) * _recip_dxC(I,J,bi,bj)  
 C     + d/dy[ eta dV/x ]  
            FX = FX + (  
      &            etaMeanZ(I,J+1)  
      &          * ( vIce(I  ,J+1,1,bi,bj) - vIce(I-1,J+1,1,bi,bj) )  
      &          * _recip_dxV(I,J+1,bi,bj)  
      &          - etaMeanZ(I,J  )  
      &          * ( vIce(I  ,J,1,bi,bj) - vIce(I-1,J,1,bi,bj) )  
      &          * _recip_dxV(I,J,bi,bj)  
      &          ) * _recip_dyG(I,J,bi,bj)  
 C     - d/dx[ (eta+zeta) * v * (tanphi/a) ]  
            FX = FX - (  
      &            etaPlusZeta(I  ,J)  
      &          * 0.5 * (vIce(I  ,J,1,bi,bj)+vIce(I  ,J+1,1,bi,bj))  
      &          * 0.5 * ( _tanPhiAtU(I  ,J,bi,bj)  
      &          + _tanPhiAtU(I+1,J,bi,bj) )  
      &          - etaPlusZeta(I-1,J) *  
      &          * 0.5 * (vIce(I-1,J,1,bi,bj)+vIce(I-1,J+1,1,bi,bj))  
      &          * 0.5 * ( _tanPhiAtU(I-1,J,bi,bj)  
      &          + _tanPhiAtU(I  ,J,bi,bj) )  
      &          )* _recip_dxC(I,J,bi,bj)*recip_rSphere  
 C     - 2*eta*(tanphi/a) * dV/dx  
            FX = FX  
      &          -TWO * etaMeanU(I,J) * _tanPhiAtV(I,J,bi,bj)  
      &          *recip_rSphere  
      &          *(vIce(I  ,J,1,bi,bj) + vIce(I  ,J+1,1,bi,bj)  
      &          - vIce(I-1,J,1,bi,bj) - vIce(I-1,J+1,1,bi,bj))  
      &          * _recip_dxC(I,J,bi,bj)  
 C     - (d/dx) P/2  
            FX = _maskW(I,J,1,bi,bj) * ( FX - _recip_dxC(I,J,bi,bj)  
      &          * ( press(I,J,bi,bj) - press(I-1,J,bi,bj) ) )  
 C  
 C     then FY = (d/dy)*sigma  
 C     + d/dy [(eta+zeta) d/dy] V  
            FY = _recip_dyC(I,J,bi,bj) *  
      &          ( dVdy(I,J  ) * etaPlusZeta(I,J  )  
      &          - dVdy(I,J-1) * etaPlusZeta(I,J-1) )  
 C     + d/dx [eta d/dx] V  
            FY = FY +  _recip_dxC(I,J,bi,bj) *  
      &          ( eta(I  ,J,bi,bj) * dVdx(I  ,J)  
      &          - eta(I-1,J,bi,bj) * dVdx(I-1,J) )  
 C     - d/dy [(zeta-eta) tanphi/a] V  
            FY = FY - _recip_dyC(I,J,bi,bj) * recip_rSphere * (  
      &            zetaMinusEta(I,J  ) * tanPhiAtU(I,J  ,bi,bj)  
      &          * 0.5 * ( vIce(I,J,1,bi,bj) + vIce(I,J+1,1,bi,bj))  
      &          - zetaMinusEta(I,J-1) * tanPhiAtU(I,J-1,bi,bj)  
      &          * 0.5 * ( vIce(I,J,1,bi,bj) + vIce(I,J-1,1,bi,bj)) )  
 C     2*eta tanphi/a ( - tanphi/a - d/dy) V  
            FY = FY - TWO*etaMeanV(I,J) * recip_rSphere  
      &          * _tanPhiAtV(I,J,bi,bj) * (  
      &            _tanPhiAtV(I,J,bi,bj) * recip_rSphere  
      &          + _recip_dyC(I,J,bi,bj) *  
      &          ( 0.5 * ( vIce(I,J,1,bi,bj) + vIce(I,J+1,1,bi,bj))  
      &          - 0.5 * ( vIce(I,J,1,bi,bj) + vIce(I,J-1,1,bi,bj)) ) )  
 C     + d/dy[ (zeta-eta) dU/dx ]  
            FY = FY +  
      &          ( zetaMinusEta(I,J  )*dUdx(I,J  )  
      &          - zetaMinusEta(I,J-1)*dUdx(I,J-1) )  
      &          * _recip_dyC(I,J,bi,bj)  
 C     + d/dx[ eta dU/dy ]  
            FY = FY + _recip_dxG(I,J,bi,bj) *  
      &          ( etaMeanZ(I+1,J) * dUdy(I+1,J)  
      &          - etaMeanZ(I  ,J) * dUdy(I  ,J) )  
 C     + d/dx[ eta * (tanphi/a) * U ]  
            FY = FY + (  
      &            etaMeanZ(I+1,J) * 0.5 *  
      &          ( uIce(I+1,J  ,1,bi,bj) * _tanPhiAtU(I+1,J  ,bi,bj)  
      &          + uIce(I+1,J-1,1,bi,bj) * _tanPhiAtU(I+1,J-1,bi,bj) )  
      &          - etaMeanZ(I  ,J) * 0.5 *  
      &          ( uIce(I  ,J  ,1,bi,bj) * _tanPhiAtU(I  ,J  ,bi,bj)  
      &          + uIce(I  ,J-1,1,bi,bj) * _tanPhiAtU(I  ,J  ,bi,bj) )  
      &          ) *  _recip_dxG(I,J,bi,bj)*recip_rSphere  
 C     + 2*eta*(tanphi/a) dU/dx  
            FY = FY +  
      &          TWO * etaMeanV(I,J)*TWO  * _tanPhiAtV(I,J,bi,bj)  
      &          * ( uIce(I+1,J,1,bi,bj)+uIce(I+1,J-1,1,bi,bj)  
      &            - uIce(I  ,J,1,bi,bj)-uIce(I  ,J-1,1,bi,bj) )  
      &          * _recip_dxG(I,J,bi,bj) * recip_rSphere  
 C     - (d/dy) P/2  
            FY = _maskS(I,J,1,bi,bj) * ( FY - _recip_dyC(I,J,bi,bj)  
      &          * ( press(I,J,bi,bj) - press(I,J-1,bi,bj) ) )  
 C     average wind stress over ice and ocean and apply averaged wind  
63  C     stress and internal ice stresses to surface layer of ocean  C     stress and internal ice stresses to surface layer of ocean
64             areaW = 0.5 * (AREA(I,J,1,bi,bj) + AREA(I-1,J,1,bi,bj))             areaW = 0.5 * (AREA(I,J,bi,bj) + AREA(I-1,J,bi,bj))
65       &         * SEAICEstressFactor       &          * SEAICEstressFactor
            areaS = 0.5 * (AREA(I,J,1,bi,bj) + AREA(I,J-1,1,bi,bj))  
      &         * SEAICEstressFactor  
66             fu(I,J,bi,bj)=(ONE-areaW)*fu(I,J,bi,bj)             fu(I,J,bi,bj)=(ONE-areaW)*fu(I,J,bi,bj)
67       &          + areaW*taux(I,J,bi,bj)       &          + areaW*taux(I,J,bi,bj)
68       &          + FX * SEAICEstressFactor       &          + stressDivergenceX(I,J,bi,bj) * SEAICEstressFactor
69              ENDDO
70             ENDDO
71    C     This loop separation makes the adjoint code vectorize
72             DO J=1,sNy
73              DO I=1,sNx
74               areaS = 0.5 * (AREA(I,J,bi,bj) + AREA(I,J-1,bi,bj))
75         &          * SEAICEstressFactor
76             fv(I,J,bi,bj)=(ONE-areaS)*fv(I,J,bi,bj)             fv(I,J,bi,bj)=(ONE-areaS)*fv(I,J,bi,bj)
77       &          + areaS*tauy(I,J,bi,bj)       &          + areaS*tauy(I,J,bi,bj)
78       &          + FY * SEAICEstressFactor       &          + stressDivergenceY(I,J,bi,bj) * SEAICEstressFactor
79            END DO            ENDDO
80           END DO           ENDDO
81          ENDDO          ENDDO
82         ENDDO         ENDDO
83    
84        ELSE        ELSE
85    C     else: useHB87StressCoupling=F
86    
87  C--   Compute ice-affected wind stress (interpolate to U/V-points)  C--   Compute ice-affected wind stress (interpolate to U/V-points)
88  C     by averaging wind stress and ice-ocean stress according to  C     by averaging wind stress and ice-ocean stress according to
89  C     ice cover  C     ice cover
90        DO bj=myByLo(myThid),myByHi(myThid)        DO bj=myByLo(myThid),myByHi(myThid)
91         DO bi=myBxLo(myThid),myBxHi(myThid)         DO bi=myBxLo(myThid),myBxHi(myThid)
92          DO j=1,sNy          DO j=1,sNy
93           DO i=1,sNx           DO i=1,sNx
94            fuIceLoc=HALF*( DWATN(I,J,bi,bj)+DWATN(I,J+1,bi,bj) )*            fuIceLoc=HALF*( DWATN(I,J,bi,bj)+DWATN(I-1,J,bi,bj) )*
95       &         COSWAT *       &         COSWAT *
96       &         ( UICE(I,J,1,bi,bj)-GWATX(I,J,bi,bj) )       &         ( uIce(I,J,bi,bj)-uVel(I,J,kSrf,bi,bj) )
97       &         - SIGN(SINWAT, _fCori(I,J,bi,bj)) * 0.5 _d 0 *       &         - SIGN(SINWAT, _fCori(I,J,bi,bj)) * 0.5 _d 0 *
98       &         ( DWATN(I  ,J,bi,bj) *       &         ( DWATN(I  ,J,bi,bj) *
99       &         0.5 _d 0*(vIce(I  ,J  ,1,bi,bj)-GWATY(I  ,J  ,bi,bj)       &         0.5 _d 0*(vIce(I  ,J  ,bi,bj)-vVel(I  ,J  ,kSrf,bi,bj)
100       &                  +vIce(I  ,J+1,1,bi,bj)-GWATY(I  ,J+1,bi,bj))       &                  +vIce(I  ,J+1,bi,bj)-vVel(I  ,J+1,kSrf,bi,bj))
101       &         + DWATN(I-1,J,bi,bj) *       &         + DWATN(I-1,J,bi,bj) *
102       &         0.5 _d 0*(vIce(I-1,J  ,1,bi,bj)-GWATY(I-1,J  ,bi,bj)       &         0.5 _d 0*(vIce(I-1,J  ,bi,bj)-vVel(I-1,J  ,kSrf,bi,bj)
103       &                  +vIce(I-1,J+1,1,bi,bj)-GWATY(I-1,J+1,bi,bj))       &                  +vIce(I-1,J+1,bi,bj)-vVel(I-1,J+1,kSrf,bi,bj))
104       &         )       &         )
105            fvIceLoc=HALF*( DWATN(I,J,bi,bj)+DWATN(I+1,J,bi,bj) )*            fvIceLoc=HALF*( DWATN(I,J,bi,bj)+DWATN(I,J-1,bi,bj) )*
106       &         COSWAT *       &         COSWAT *
107       &         ( VICE(I,J,1,bi,bj)-GWATY(I,J,bi,bj) )       &         ( vIce(I,J,bi,bj)-vVel(I,J,kSrf,bi,bj) )
108       &         + SIGN(SINWAT,  _fCori(I,J,bi,bj)) * 0.5 _d 0 *       &         + SIGN(SINWAT,  _fCori(I,J,bi,bj)) * 0.5 _d 0 *
109       &         ( DWATN(I,J  ,bi,bj) *       &         ( DWATN(I,J  ,bi,bj) *
110       &         0.5 _d 0*(uIce(I  ,J  ,1,bi,bj)-GWATX(I  ,J  ,bi,bj)       &         0.5 _d 0*(uIce(I  ,J  ,bi,bj)-uVel(I  ,J  ,kSrf,bi,bj)
111       &                  +uIce(I+1,J  ,1,bi,bj)-GWATX(I+1,J  ,bi,bj))       &                  +uIce(I+1,J  ,bi,bj)-uVel(I+1,J  ,kSrf,bi,bj))
112       &         + DWATN(I,J-1,bi,bj) *       &         + DWATN(I,J-1,bi,bj) *
113       &         0.5 _d 0*(uIce(I  ,J-1,1,bi,bj)-GWATX(I  ,J-1,bi,bj)       &         0.5 _d 0*(uIce(I  ,J-1,bi,bj)-uVel(I  ,J-1,kSrf,bi,bj)
114       &                  +uIce(I+1,J-1,1,bi,bj)-GWATX(I+1,J-1,bi,bj))       &                  +uIce(I+1,J-1,bi,bj)-uVel(I+1,J-1,kSrf,bi,bj))
115       &         )       &         )
116            areaW = 0.5 _d 0 * (AREA(I,J,1,bi,bj) + AREA(I-1,J,1,bi,bj))            areaW = 0.5 _d 0 * (AREA(I,J,bi,bj) + AREA(I-1,J,bi,bj))
117       &         * SEAICEstressFactor       &         * SEAICEstressFactor
118            areaS = 0.5 _d 0 * (AREA(I,J,1,bi,bj) + AREA(I,J-1,1,bi,bj))            areaS = 0.5 _d 0 * (AREA(I,J,bi,bj) + AREA(I,J-1,bi,bj))
119       &         * SEAICEstressFactor       &         * SEAICEstressFactor
120            fu(I,J,bi,bj)=(ONE-areaW)*fu(I,J,bi,bj)+areaW*fuIceLoc            fu(I,J,bi,bj)=(ONE-areaW)*fu(I,J,bi,bj)+areaW*fuIceLoc
121            fv(I,J,bi,bj)=(ONE-areaS)*fv(I,J,bi,bj)+areaS*fvIceLoc            fv(I,J,bi,bj)=(ONE-areaS)*fv(I,J,bi,bj)+areaS*fvIceLoc
# Line 285  C     ice cover Line 126  C     ice cover
126        ENDIF        ENDIF
127        CALL EXCH_UV_XY_RS(fu, fv, .TRUE., myThid)        CALL EXCH_UV_XY_RS(fu, fv, .TRUE., myThid)
128    
129  #endif /* not SEAICE_CGRID */  #endif /* SEAICE_CGRID */
130    
131        RETURN        RETURN
132        END        END
Legend:
Removed from v.1.13  
changed lines
  Added in v.1.29
  ViewVC Help
Powered by ViewVC 1.1.22