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dev_r10164_HPC09_ESIWACE_PREP_MERGE: force STOP when fail to allocate array, see #2133

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Line 
1MODULE p4zlim
2   !!======================================================================
3   !!                         ***  MODULE p4zlim  ***
4   !! TOP :   PISCES
5   !!======================================================================
6   !! History :   1.0  !  2004     (O. Aumont) Original code
7   !!             2.0  !  2007-12  (C. Ethe, G. Madec)  F90
8   !!             3.4  !  2011-04  (O. Aumont, C. Ethe) Limitation for iron modelled in quota
9   !!----------------------------------------------------------------------
10   !!   p4z_lim        :   Compute the nutrients limitation terms
11   !!   p4z_lim_init   :   Read the namelist
12   !!----------------------------------------------------------------------
13   USE oce_trc         ! Shared ocean-passive tracers variables
14   USE trc             ! Tracers defined
15   USE sms_pisces      ! PISCES variables
16   USE iom             !  I/O manager
17
18   IMPLICIT NONE
19   PRIVATE
20
21   PUBLIC p4z_lim   
22   PUBLIC p4z_lim_init   
23   PUBLIC p4z_lim_alloc
24
25   !! * Shared module variables
26   REAL(wp), PUBLIC ::  concnno3    !:  NO3, PO4 half saturation   
27   REAL(wp), PUBLIC ::  concdno3    !:  Phosphate half saturation for diatoms 
28   REAL(wp), PUBLIC ::  concnnh4    !:  NH4 half saturation for phyto 
29   REAL(wp), PUBLIC ::  concdnh4    !:  NH4 half saturation for diatoms
30   REAL(wp), PUBLIC ::  concnfer    !:  Iron half saturation for nanophyto
31   REAL(wp), PUBLIC ::  concdfer    !:  Iron half saturation for diatoms 
32   REAL(wp), PUBLIC ::  concbno3    !:  NO3 half saturation  for bacteria
33   REAL(wp), PUBLIC ::  concbnh4    !:  NH4 half saturation for bacteria
34   REAL(wp), PUBLIC ::  xsizedia    !:  Minimum size criteria for diatoms
35   REAL(wp), PUBLIC ::  xsizephy    !:  Minimum size criteria for nanophyto
36   REAL(wp), PUBLIC ::  xsizern     !:  Size ratio for nanophytoplankton
37   REAL(wp), PUBLIC ::  xsizerd     !:  Size ratio for diatoms
38   REAL(wp), PUBLIC ::  xksi1       !:  half saturation constant for Si uptake
39   REAL(wp), PUBLIC ::  xksi2       !:  half saturation constant for Si/C
40   REAL(wp), PUBLIC ::  xkdoc       !:  2nd half-sat. of DOC remineralization 
41   REAL(wp), PUBLIC ::  concbfe     !:  Fe half saturation for bacteria
42   REAL(wp), PUBLIC ::  oxymin      !:  half saturation constant for anoxia
43   REAL(wp), PUBLIC ::  qnfelim     !:  optimal Fe quota for nanophyto
44   REAL(wp), PUBLIC ::  qdfelim     !:  optimal Fe quota for diatoms
45   REAL(wp), PUBLIC ::  caco3r      !:  mean rainratio
46
47   !!* Phytoplankton limitation terms
48   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:)  ::   xnanono3   !: ???
49   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:)  ::   xdiatno3   !: ???
50   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:)  ::   xnanonh4   !: ???
51   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:)  ::   xdiatnh4   !: ???
52   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:)  ::   xnanopo4   !: ???
53   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:)  ::   xdiatpo4   !: ???
54   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:)  ::   xlimphy    !: ???
55   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:)  ::   xlimdia    !: ???
56   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:)  ::   xlimnfe    !: ???
57   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:)  ::   xlimdfe    !: ???
58   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:)  ::   xlimsi     !: ???
59   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:)  ::   xlimbac    !: ??
60   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:)  ::   xlimbacl   !: ??
61   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:)  ::   concdfe    !: ???
62   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:)  ::   concnfe    !: ???
63
64   ! Coefficient for iron limitation
65   REAL(wp) ::  xcoef1   = 0.0016  / 55.85 
66   REAL(wp) ::  xcoef2   = 1.21E-5 * 14. / 55.85 / 7.625 * 0.5 * 1.5
67   REAL(wp) ::  xcoef3   = 1.15E-4 * 14. / 55.85 / 7.625 * 0.5 
68
69   !!----------------------------------------------------------------------
70   !! NEMO/TOP 4.0 , NEMO Consortium (2018)
71   !! $Id: p4zlim.F90 10069 2018-08-28 14:12:24Z nicolasmartin $
72   !! Software governed by the CeCILL license (see ./LICENSE)
73   !!----------------------------------------------------------------------
74CONTAINS
75
76   SUBROUTINE p4z_lim( kt, knt )
77      !!---------------------------------------------------------------------
78      !!                     ***  ROUTINE p4z_lim  ***
79      !!
80      !! ** Purpose :   Compute the co-limitations by the various nutrients
81      !!              for the various phytoplankton species
82      !!
83      !! ** Method  : - ???
84      !!---------------------------------------------------------------------
85      INTEGER, INTENT(in)  :: kt, knt
86      !
87      INTEGER  ::   ji, jj, jk
88      REAL(wp) ::   zlim1, zlim2, zlim3, zlim4, zno3, zferlim
89      REAL(wp) ::   zconcd, zconcd2, zconcn, zconcn2
90      REAL(wp) ::   z1_trbdia, z1_trbphy, ztem1, ztem2, zetot1, zetot2
91      REAL(wp) ::   zdenom, zratio, zironmin
92      REAL(wp) ::   zconc1d, zconc1dnh4, zconc0n, zconc0nnh4   
93      !!---------------------------------------------------------------------
94      !
95      IF( ln_timing )   CALL timing_start('p4z_lim')
96      !
97      DO jk = 1, jpkm1
98         DO jj = 1, jpj
99            DO ji = 1, jpi
100               
101               ! Tuning of the iron concentration to a minimum level that is set to the detection limit
102               !-------------------------------------
103               zno3    = trb(ji,jj,jk,jpno3) / 40.e-6
104               zferlim = MAX( 3e-11 * zno3 * zno3, 5e-12 )
105               zferlim = MIN( zferlim, 7e-11 )
106               trb(ji,jj,jk,jpfer) = MAX( trb(ji,jj,jk,jpfer), zferlim )
107
108               ! Computation of a variable Ks for iron on diatoms taking into account
109               ! that increasing biomass is made of generally bigger cells
110               !------------------------------------------------
111               zconcd   = MAX( 0.e0 , trb(ji,jj,jk,jpdia) - xsizedia )
112               zconcd2  = trb(ji,jj,jk,jpdia) - zconcd
113               zconcn   = MAX( 0.e0 , trb(ji,jj,jk,jpphy) - xsizephy )
114               zconcn2  = trb(ji,jj,jk,jpphy) - zconcn
115               z1_trbphy   = 1. / ( trb(ji,jj,jk,jpphy) + rtrn )
116               z1_trbdia   = 1. / ( trb(ji,jj,jk,jpdia) + rtrn )
117
118               concdfe(ji,jj,jk) = MAX( concdfer, ( zconcd2 * concdfer + concdfer * xsizerd * zconcd ) * z1_trbdia )
119               zconc1d           = MAX( concdno3, ( zconcd2 * concdno3 + concdno3 * xsizerd * zconcd ) * z1_trbdia )
120               zconc1dnh4        = MAX( concdnh4, ( zconcd2 * concdnh4 + concdnh4 * xsizerd * zconcd ) * z1_trbdia )
121
122               concnfe(ji,jj,jk) = MAX( concnfer, ( zconcn2 * concnfer + concnfer * xsizern * zconcn ) * z1_trbphy )
123               zconc0n           = MAX( concnno3, ( zconcn2 * concnno3 + concnno3 * xsizern * zconcn ) * z1_trbphy )
124               zconc0nnh4        = MAX( concnnh4, ( zconcn2 * concnnh4 + concnnh4 * xsizern * zconcn ) * z1_trbphy )
125
126               ! Michaelis-Menten Limitation term for nutrients Small bacteria
127               ! -------------------------------------------------------------
128               zdenom = 1. /  ( concbno3 * concbnh4 + concbnh4 * trb(ji,jj,jk,jpno3) + concbno3 * trb(ji,jj,jk,jpnh4) )
129               xnanono3(ji,jj,jk) = trb(ji,jj,jk,jpno3) * concbnh4 * zdenom
130               xnanonh4(ji,jj,jk) = trb(ji,jj,jk,jpnh4) * concbno3 * zdenom
131               !
132               zlim1    = xnanono3(ji,jj,jk) + xnanonh4(ji,jj,jk)
133               zlim2    = trb(ji,jj,jk,jppo4) / ( trb(ji,jj,jk,jppo4) + concbnh4 )
134               zlim3    = trb(ji,jj,jk,jpfer) / ( concbfe + trb(ji,jj,jk,jpfer) )
135               zlim4    = trb(ji,jj,jk,jpdoc) / ( xkdoc   + trb(ji,jj,jk,jpdoc) )
136               xlimbacl(ji,jj,jk) = MIN( zlim1, zlim2, zlim3 )
137               xlimbac (ji,jj,jk) = MIN( zlim1, zlim2, zlim3 ) * zlim4
138
139               ! Michaelis-Menten Limitation term for nutrients Small flagellates
140               ! -----------------------------------------------
141               zdenom = 1. /  ( zconc0n * zconc0nnh4 + zconc0nnh4 * trb(ji,jj,jk,jpno3) + zconc0n * trb(ji,jj,jk,jpnh4) )
142               xnanono3(ji,jj,jk) = trb(ji,jj,jk,jpno3) * zconc0nnh4 * zdenom
143               xnanonh4(ji,jj,jk) = trb(ji,jj,jk,jpnh4) * zconc0n    * zdenom
144               !
145               zlim1    = xnanono3(ji,jj,jk) + xnanonh4(ji,jj,jk)
146               zlim2    = trb(ji,jj,jk,jppo4) / ( trb(ji,jj,jk,jppo4) + zconc0nnh4 )
147               zratio   = trb(ji,jj,jk,jpnfe) * z1_trbphy 
148               zironmin = xcoef1 * trb(ji,jj,jk,jpnch) * z1_trbphy + xcoef2 * zlim1 + xcoef3 * xnanono3(ji,jj,jk)
149               zlim3    = MAX( 0.,( zratio - zironmin ) / qnfelim )
150               xnanopo4(ji,jj,jk) = zlim2
151               xlimnfe (ji,jj,jk) = MIN( 1., zlim3 )
152               xlimphy (ji,jj,jk) = MIN( zlim1, zlim2, zlim3 )
153               !
154               !   Michaelis-Menten Limitation term for nutrients Diatoms
155               !   ----------------------------------------------
156               zdenom   = 1. / ( zconc1d * zconc1dnh4 + zconc1dnh4 * trb(ji,jj,jk,jpno3) + zconc1d * trb(ji,jj,jk,jpnh4) )
157               xdiatno3(ji,jj,jk) = trb(ji,jj,jk,jpno3) * zconc1dnh4 * zdenom
158               xdiatnh4(ji,jj,jk) = trb(ji,jj,jk,jpnh4) * zconc1d    * zdenom
159               !
160               zlim1    = xdiatno3(ji,jj,jk) + xdiatnh4(ji,jj,jk)
161               zlim2    = trb(ji,jj,jk,jppo4) / ( trb(ji,jj,jk,jppo4) + zconc1dnh4  )
162               zlim3    = trb(ji,jj,jk,jpsil) / ( trb(ji,jj,jk,jpsil) + xksi(ji,jj) )
163               zratio   = trb(ji,jj,jk,jpdfe) * z1_trbdia
164               zironmin = xcoef1 * trb(ji,jj,jk,jpdch) * z1_trbdia + xcoef2 * zlim1 + xcoef3 * xdiatno3(ji,jj,jk)
165               zlim4    = MAX( 0., ( zratio - zironmin ) / qdfelim )
166               xdiatpo4(ji,jj,jk) = zlim2
167               xlimdfe (ji,jj,jk) = MIN( 1., zlim4 )
168               xlimdia (ji,jj,jk) = MIN( zlim1, zlim2, zlim3, zlim4 )
169               xlimsi  (ji,jj,jk) = MIN( zlim1, zlim2, zlim4 )
170           END DO
171         END DO
172      END DO
173
174      ! Compute the fraction of nanophytoplankton that is made of calcifiers
175      ! --------------------------------------------------------------------
176      DO jk = 1, jpkm1
177         DO jj = 1, jpj
178            DO ji = 1, jpi
179               zlim1 =  ( trb(ji,jj,jk,jpno3) * concnnh4 + trb(ji,jj,jk,jpnh4) * concnno3 )    &
180                  &   / ( concnno3 * concnnh4 + concnnh4 * trb(ji,jj,jk,jpno3) + concnno3 * trb(ji,jj,jk,jpnh4) ) 
181               zlim2  = trb(ji,jj,jk,jppo4) / ( trb(ji,jj,jk,jppo4) + concnnh4 )
182               zlim3  = trb(ji,jj,jk,jpfer) / ( trb(ji,jj,jk,jpfer) +  5.E-11   )
183               ztem1  = MAX( 0., tsn(ji,jj,jk,jp_tem) )
184               ztem2  = tsn(ji,jj,jk,jp_tem) - 10.
185               zetot1 = MAX( 0., etot_ndcy(ji,jj,jk) - 1.) / ( 4. + etot_ndcy(ji,jj,jk) ) 
186               zetot2 = 30. / ( 30. + etot_ndcy(ji,jj,jk) ) 
187
188               xfracal(ji,jj,jk) = caco3r * MIN( zlim1, zlim2, zlim3 )                  &
189                  &                       * ztem1 / ( 0.1 + ztem1 )                     &
190                  &                       * MAX( 1., trb(ji,jj,jk,jpphy) * 1.e6 / 2. )  &
191                  &                       * zetot1 * zetot2               &
192                  &                       * ( 1. + EXP(-ztem2 * ztem2 / 25. ) )         &
193                  &                       * MIN( 1., 50. / ( hmld(ji,jj) + rtrn ) )
194               xfracal(ji,jj,jk) = MIN( 0.8 , xfracal(ji,jj,jk) )
195               xfracal(ji,jj,jk) = MAX( 0.02, xfracal(ji,jj,jk) )
196            END DO
197         END DO
198      END DO
199      !
200      DO jk = 1, jpkm1
201         DO jj = 1, jpj
202            DO ji = 1, jpi
203               ! denitrification factor computed from O2 levels
204               nitrfac(ji,jj,jk) = MAX(  0.e0, 0.4 * ( 6.e-6  - trb(ji,jj,jk,jpoxy) )    &
205                  &                                / ( oxymin + trb(ji,jj,jk,jpoxy) )  )
206               nitrfac(ji,jj,jk) = MIN( 1., nitrfac(ji,jj,jk) )
207               !
208               ! denitrification factor computed from NO3 levels
209               nitrfac2(ji,jj,jk) = MAX( 0.e0,       ( 1.E-6 - trb(ji,jj,jk,jpno3) )  &
210                  &                                / ( 1.E-6 + trb(ji,jj,jk,jpno3) ) )
211               nitrfac2(ji,jj,jk) = MIN( 1., nitrfac2(ji,jj,jk) )
212            END DO
213         END DO
214      END DO
215      !
216      IF( lk_iomput .AND. knt == nrdttrc ) THEN        ! save output diagnostics
217        IF( iom_use( "xfracal" ) )   CALL iom_put( "xfracal", xfracal(:,:,:) * tmask(:,:,:) )  ! euphotic layer deptht
218        IF( iom_use( "LNnut"   ) )   CALL iom_put( "LNnut"  , xlimphy(:,:,:) * tmask(:,:,:) )  ! Nutrient limitation term
219        IF( iom_use( "LDnut"   ) )   CALL iom_put( "LDnut"  , xlimdia(:,:,:) * tmask(:,:,:) )  ! Nutrient limitation term
220        IF( iom_use( "LNFe"    ) )   CALL iom_put( "LNFe"   , xlimnfe(:,:,:) * tmask(:,:,:) )  ! Iron limitation term
221        IF( iom_use( "LDFe"    ) )   CALL iom_put( "LDFe"   , xlimdfe(:,:,:) * tmask(:,:,:) )  ! Iron limitation term
222      ENDIF
223      !
224      IF( ln_timing )   CALL timing_stop('p4z_lim')
225      !
226   END SUBROUTINE p4z_lim
227
228
229   SUBROUTINE p4z_lim_init
230      !!----------------------------------------------------------------------
231      !!                  ***  ROUTINE p4z_lim_init  ***
232      !!
233      !! ** Purpose :   Initialization of nutrient limitation parameters
234      !!
235      !! ** Method  :   Read the nampislim namelist and check the parameters
236      !!      called at the first timestep (nittrc000)
237      !!
238      !! ** input   :   Namelist nampislim
239      !!
240      !!----------------------------------------------------------------------
241      INTEGER ::   ios   ! Local integer
242      !
243      NAMELIST/namp4zlim/ concnno3, concdno3, concnnh4, concdnh4, concnfer, concdfer, concbfe,   &
244         &                concbno3, concbnh4, xsizedia, xsizephy, xsizern, xsizerd,          & 
245         &                xksi1, xksi2, xkdoc, qnfelim, qdfelim, caco3r, oxymin
246      !!----------------------------------------------------------------------
247      !
248      IF(lwp) THEN
249         WRITE(numout,*)
250         WRITE(numout,*) 'p4z_lim_init : initialization of nutrient limitations'
251         WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~~'
252      ENDIF
253      !
254      REWIND( numnatp_ref )              ! Namelist nampislim in reference namelist : Pisces nutrient limitation parameters
255      READ  ( numnatp_ref, namp4zlim, IOSTAT = ios, ERR = 901)
256901   IF( ios /= 0 )   CALL ctl_nam ( ios , 'namp4zlim in reference namelist', lwp )
257      REWIND( numnatp_cfg )              ! Namelist nampislim in configuration namelist : Pisces nutrient limitation parameters
258      READ  ( numnatp_cfg, namp4zlim, IOSTAT = ios, ERR = 902 )
259902   IF( ios >  0 )   CALL ctl_nam ( ios , 'namp4zlim in configuration namelist', lwp )
260      IF(lwm) WRITE( numonp, namp4zlim )
261      !
262      IF(lwp) THEN                         ! control print
263         WRITE(numout,*) '   Namelist : namp4zlim'
264         WRITE(numout,*) '      mean rainratio                           caco3r    = ', caco3r
265         WRITE(numout,*) '      NO3 half saturation of nanophyto         concnno3  = ', concnno3
266         WRITE(numout,*) '      NO3 half saturation of diatoms           concdno3  = ', concdno3
267         WRITE(numout,*) '      NH4 half saturation for phyto            concnnh4  = ', concnnh4
268         WRITE(numout,*) '      NH4 half saturation for diatoms          concdnh4  = ', concdnh4
269         WRITE(numout,*) '      half saturation constant for Si uptake   xksi1     = ', xksi1
270         WRITE(numout,*) '      half saturation constant for Si/C        xksi2     = ', xksi2
271         WRITE(numout,*) '      half-sat. of DOC remineralization        xkdoc     = ', xkdoc
272         WRITE(numout,*) '      Iron half saturation for nanophyto       concnfer  = ', concnfer
273         WRITE(numout,*) '      Iron half saturation for diatoms         concdfer  = ', concdfer
274         WRITE(numout,*) '      size ratio for nanophytoplankton         xsizern   = ', xsizern
275         WRITE(numout,*) '      size ratio for diatoms                   xsizerd   = ', xsizerd
276         WRITE(numout,*) '      NO3 half saturation of bacteria          concbno3  = ', concbno3
277         WRITE(numout,*) '      NH4 half saturation for bacteria         concbnh4  = ', concbnh4
278         WRITE(numout,*) '      Minimum size criteria for diatoms        xsizedia  = ', xsizedia
279         WRITE(numout,*) '      Minimum size criteria for nanophyto      xsizephy  = ', xsizephy
280         WRITE(numout,*) '      Fe half saturation for bacteria          concbfe   = ', concbfe
281         WRITE(numout,*) '      halk saturation constant for anoxia       oxymin   =' , oxymin
282         WRITE(numout,*) '      optimal Fe quota for nano.               qnfelim   = ', qnfelim
283         WRITE(numout,*) '      Optimal Fe quota for diatoms             qdfelim   = ', qdfelim
284      ENDIF
285      !
286      nitrfac (:,:,:) = 0._wp
287      !
288   END SUBROUTINE p4z_lim_init
289
290
291   INTEGER FUNCTION p4z_lim_alloc()
292      !!----------------------------------------------------------------------
293      !!                     ***  ROUTINE p5z_lim_alloc  ***
294      !!----------------------------------------------------------------------
295      USE lib_mpp , ONLY: ctl_warn
296      !!----------------------------------------------------------------------
297
298      !*  Biological arrays for phytoplankton growth
299      ALLOCATE( xnanono3(jpi,jpj,jpk), xdiatno3(jpi,jpj,jpk),       &
300         &      xnanonh4(jpi,jpj,jpk), xdiatnh4(jpi,jpj,jpk),       &
301         &      xnanopo4(jpi,jpj,jpk), xdiatpo4(jpi,jpj,jpk),       &
302         &      xlimphy (jpi,jpj,jpk), xlimdia (jpi,jpj,jpk),       &
303         &      xlimnfe (jpi,jpj,jpk), xlimdfe (jpi,jpj,jpk),       &
304         &      xlimbac (jpi,jpj,jpk), xlimbacl(jpi,jpj,jpk),       &
305         &      concnfe (jpi,jpj,jpk), concdfe (jpi,jpj,jpk),       &
306         &      xlimsi  (jpi,jpj,jpk), STAT=p4z_lim_alloc )
307      !
308      IF( p4z_lim_alloc /= 0 ) CALL ctl_stop( 'STOP', 'p4z_lim_alloc : failed to allocate arrays.' )
309      !
310   END FUNCTION p4z_lim_alloc
311
312   !!======================================================================
313END MODULE p4zlim
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.