source: NEMO/branches/2018/dev_r10164_HPC09_ESIWACE_PREP_MERGE/src/TOP/PISCES/P4Z/p4zmicro.F90 @ 10368

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dev_r10164_HPC09_ESIWACE_PREP_MERGE: merge with trunk@10365, see #2133

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RevLine 
[3443]1MODULE p4zmicro
2   !!======================================================================
3   !!                         ***  MODULE p4zmicro  ***
4   !! TOP :   PISCES Compute the sources/sinks for microzooplankton
5   !!======================================================================
6   !! History :   1.0  !  2004     (O. Aumont) Original code
7   !!             2.0  !  2007-12  (C. Ethe, G. Madec)  F90
8   !!             3.4  !  2011-06  (O. Aumont, C. Ethe) Quota model for iron
9   !!----------------------------------------------------------------------
[9169]10   !!   p4z_micro      : Compute the sources/sinks for microzooplankton
11   !!   p4z_micro_init : Initialize and read the appropriate namelist
[3443]12   !!----------------------------------------------------------------------
[9169]13   USE oce_trc         ! shared variables between ocean and passive tracers
14   USE trc             ! passive tracers common variables
15   USE sms_pisces      ! PISCES Source Minus Sink variables
[10345]16   USE p4zlim          ! Co-limitations
[9169]17   USE p4zprod         ! production
18   USE iom             ! I/O manager
19   USE prtctl_trc      ! print control for debugging
[3443]20
21   IMPLICIT NONE
22   PRIVATE
23
24   PUBLIC   p4z_micro         ! called in p4zbio.F90
25   PUBLIC   p4z_micro_init    ! called in trcsms_pisces.F90
26
[9169]27   REAL(wp), PUBLIC ::   part        !: part of calcite not dissolved in microzoo guts
[10368]28   REAL(wp), PUBLIC ::   xprefc      !: microzoo preference for POC
29   REAL(wp), PUBLIC ::   xprefn      !: microzoo preference for nanophyto
30   REAL(wp), PUBLIC ::   xprefd      !: microzoo preference for diatoms
[9169]31   REAL(wp), PUBLIC ::   xthreshdia  !: diatoms feeding threshold for microzooplankton
32   REAL(wp), PUBLIC ::   xthreshphy  !: nanophyto threshold for microzooplankton
33   REAL(wp), PUBLIC ::   xthreshpoc  !: poc threshold for microzooplankton
34   REAL(wp), PUBLIC ::   xthresh     !: feeding threshold for microzooplankton
35   REAL(wp), PUBLIC ::   resrat      !: exsudation rate of microzooplankton
36   REAL(wp), PUBLIC ::   mzrat       !: microzooplankton mortality rate
37   REAL(wp), PUBLIC ::   grazrat     !: maximal microzoo grazing rate
[10368]38   REAL(wp), PUBLIC ::   xkgraz      !: Half-saturation constant of assimilation
39   REAL(wp), PUBLIC ::   unass       !: Non-assimilated part of food
[9169]40   REAL(wp), PUBLIC ::   sigma1      !: Fraction of microzoo excretion as DOM
[10368]41   REAL(wp), PUBLIC ::   epsher      !: growth efficiency for grazing 1
42   REAL(wp), PUBLIC ::   epshermin   !: minimum growth efficiency for grazing 1
[3443]43
44   !!----------------------------------------------------------------------
[10067]45   !! NEMO/TOP 4.0 , NEMO Consortium (2018)
[10069]46   !! $Id$
[10068]47   !! Software governed by the CeCILL license (see ./LICENSE)
[3443]48   !!----------------------------------------------------------------------
49CONTAINS
50
[5385]51   SUBROUTINE p4z_micro( kt, knt )
[3443]52      !!---------------------------------------------------------------------
53      !!                     ***  ROUTINE p4z_micro  ***
54      !!
55      !! ** Purpose :   Compute the sources/sinks for microzooplankton
56      !!
57      !! ** Method  : - ???
58      !!---------------------------------------------------------------------
[9169]59      INTEGER, INTENT(in) ::   kt    ! ocean time step
60      INTEGER, INTENT(in) ::   knt   ! ???
[3446]61      !
[3443]62      INTEGER  :: ji, jj, jk
63      REAL(wp) :: zcompadi, zcompaz , zcompaph, zcompapoc
[4529]64      REAL(wp) :: zgraze  , zdenom, zdenom2
[10368]65      REAL(wp) :: zfact   , zfood, zfoodlim, zbeta
66      REAL(wp) :: zepsherf, zepshert, zepsherv, zgrarsig, zgraztotc, zgraztotn, zgraztotf
[3443]67      REAL(wp) :: zgrarem, zgrafer, zgrapoc, zprcaca, zmortz
[4529]68      REAL(wp) :: zrespz, ztortz, zgrasrat, zgrasratn
[3443]69      REAL(wp) :: zgrazp, zgrazm, zgrazsd
70      REAL(wp) :: zgrazmf, zgrazsf, zgrazpf
[10368]71      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) :: zgrazing, zfezoo
72      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE :: zw3d, zzligprod
[3443]73      CHARACTER (len=25) :: charout
74      !!---------------------------------------------------------------------
75      !
[9124]76      IF( ln_timing )   CALL timing_start('p4z_micro')
[3443]77      !
[10368]78      IF (ln_ligand) THEN
79         ALLOCATE( zzligprod(jpi,jpj,jpk) )
80         zzligprod(:,:,:) = 0._wp
81      ENDIF
82      !
[3443]83      DO jk = 1, jpkm1
84         DO jj = 1, jpj
85            DO ji = 1, jpi
[5385]86               zcompaz = MAX( ( trb(ji,jj,jk,jpzoo) - 1.e-9 ), 0.e0 )
[7646]87               zfact   = xstep * tgfunc2(ji,jj,jk) * zcompaz
[3443]88
89               !  Respiration rates of both zooplankton
90               !  -------------------------------------
[5385]91               zrespz = resrat * zfact * trb(ji,jj,jk,jpzoo) / ( xkmort + trb(ji,jj,jk,jpzoo) )  &
[3443]92                  &   + resrat * zfact * 3. * nitrfac(ji,jj,jk)
93
94               !  Zooplankton mortality. A square function has been selected with
95               !  no real reason except that it seems to be more stable and may mimic predation.
96               !  ---------------------------------------------------------------
[8533]97               ztortz = mzrat * 1.e6 * zfact * trb(ji,jj,jk,jpzoo) * (1. - nitrfac(ji,jj,jk))
[3443]98
[5385]99               zcompadi  = MIN( MAX( ( trb(ji,jj,jk,jpdia) - xthreshdia ), 0.e0 ), xsizedia )
100               zcompaph  = MAX( ( trb(ji,jj,jk,jpphy) - xthreshphy ), 0.e0 )
101               zcompapoc = MAX( ( trb(ji,jj,jk,jppoc) - xthreshpoc ), 0.e0 )
[3443]102               
103               !     Microzooplankton grazing
104               !     ------------------------
[10368]105               zfood     = xprefn * zcompaph + xprefc * zcompapoc + xprefd * zcompadi
[3443]106               zfoodlim  = MAX( 0. , zfood - min(xthresh,0.5*zfood) )
107               zdenom    = zfoodlim / ( xkgraz + zfoodlim )
108               zdenom2   = zdenom / ( zfood + rtrn )
[8533]109               zgraze    = grazrat * xstep * tgfunc2(ji,jj,jk) * trb(ji,jj,jk,jpzoo) * (1. - nitrfac(ji,jj,jk))
[3443]110
[10368]111               zgrazp    = zgraze  * xprefn * zcompaph  * zdenom2 
112               zgrazm    = zgraze  * xprefc * zcompapoc * zdenom2 
113               zgrazsd   = zgraze  * xprefd * zcompadi  * zdenom2 
[3443]114
[5385]115               zgrazpf   = zgrazp  * trb(ji,jj,jk,jpnfe) / (trb(ji,jj,jk,jpphy) + rtrn)
116               zgrazmf   = zgrazm  * trb(ji,jj,jk,jpsfe) / (trb(ji,jj,jk,jppoc) + rtrn)
117               zgrazsf   = zgrazsd * trb(ji,jj,jk,jpdfe) / (trb(ji,jj,jk,jpdia) + rtrn)
[3443]118               !
[10368]119               zgraztotc = zgrazp  + zgrazm  + zgrazsd 
[3443]120               zgraztotf = zgrazpf + zgrazsf + zgrazmf 
[4529]121               zgraztotn = zgrazp * quotan(ji,jj,jk) + zgrazm + zgrazsd * quotad(ji,jj,jk)
[3443]122
123               ! Grazing by microzooplankton
[10368]124               zgrazing(ji,jj,jk) = zgraztotc
[3443]125
126               !    Various remineralization and excretion terms
127               !    --------------------------------------------
[10368]128               zgrasrat  = ( zgraztotf + rtrn ) / ( zgraztotc + rtrn )
129               zgrasratn = ( zgraztotn + rtrn ) / ( zgraztotc + rtrn )
[4529]130               zepshert  =  MIN( 1., zgrasratn, zgrasrat / ferat3)
[10368]131               zbeta     = MAX(0., (epsher - epshermin) )
132               zepsherf  = epshermin + zbeta / ( 1.0 + 0.04E6 * 12. * zfood * zbeta )
133               zepsherv  = zepsherf * zepshert 
[3443]134
[10368]135               zgrafer   = zgraztotc * MAX( 0. , ( 1. - unass ) * zgrasrat - ferat3 * zepsherv ) 
136               zgrarem   = zgraztotc * ( 1. - zepsherv - unass )
137               zgrapoc   = zgraztotc * unass
138
[3443]139               !  Update of the TRA arrays
140               !  ------------------------
141               zgrarsig  = zgrarem * sigma1
142               tra(ji,jj,jk,jppo4) = tra(ji,jj,jk,jppo4) + zgrarsig
143               tra(ji,jj,jk,jpnh4) = tra(ji,jj,jk,jpnh4) + zgrarsig
144               tra(ji,jj,jk,jpdoc) = tra(ji,jj,jk,jpdoc) + zgrarem - zgrarsig
[7646]145               !
[10368]146               IF( ln_ligand ) THEN
147                  tra(ji,jj,jk,jplgw) = tra(ji,jj,jk,jplgw) + (zgrarem - zgrarsig) * ldocz
148                  zzligprod(ji,jj,jk) = (zgrarem - zgrarsig) * ldocz
149               ENDIF
[7646]150               !
[3443]151               tra(ji,jj,jk,jpoxy) = tra(ji,jj,jk,jpoxy) - o2ut * zgrarsig
152               tra(ji,jj,jk,jpfer) = tra(ji,jj,jk,jpfer) + zgrafer
[10368]153               zfezoo(ji,jj,jk)    = zgrafer
[3443]154               tra(ji,jj,jk,jppoc) = tra(ji,jj,jk,jppoc) + zgrapoc
[10368]155               prodpoc(ji,jj,jk)   = prodpoc(ji,jj,jk) + zgrapoc
[3443]156               tra(ji,jj,jk,jpsfe) = tra(ji,jj,jk,jpsfe) + zgraztotf * unass
157               tra(ji,jj,jk,jpdic) = tra(ji,jj,jk,jpdic) + zgrarsig
158               tra(ji,jj,jk,jptal) = tra(ji,jj,jk,jptal) + rno3 * zgrarsig
159               !   Update the arrays TRA which contain the biological sources and sinks
160               !   --------------------------------------------------------------------
161               zmortz = ztortz + zrespz
[10368]162               tra(ji,jj,jk,jpzoo) = tra(ji,jj,jk,jpzoo) - zmortz + zepsherv * zgraztotc 
[3443]163               tra(ji,jj,jk,jpphy) = tra(ji,jj,jk,jpphy) - zgrazp
164               tra(ji,jj,jk,jpdia) = tra(ji,jj,jk,jpdia) - zgrazsd
[5385]165               tra(ji,jj,jk,jpnch) = tra(ji,jj,jk,jpnch) - zgrazp  * trb(ji,jj,jk,jpnch)/(trb(ji,jj,jk,jpphy)+rtrn)
166               tra(ji,jj,jk,jpdch) = tra(ji,jj,jk,jpdch) - zgrazsd * trb(ji,jj,jk,jpdch)/(trb(ji,jj,jk,jpdia)+rtrn)
167               tra(ji,jj,jk,jpdsi) = tra(ji,jj,jk,jpdsi) - zgrazsd * trb(ji,jj,jk,jpdsi)/(trb(ji,jj,jk,jpdia)+rtrn)
168               tra(ji,jj,jk,jpgsi) = tra(ji,jj,jk,jpgsi) + zgrazsd * trb(ji,jj,jk,jpdsi)/(trb(ji,jj,jk,jpdia)+rtrn)
[3443]169               tra(ji,jj,jk,jpnfe) = tra(ji,jj,jk,jpnfe) - zgrazpf
170               tra(ji,jj,jk,jpdfe) = tra(ji,jj,jk,jpdfe) - zgrazsf
171               tra(ji,jj,jk,jppoc) = tra(ji,jj,jk,jppoc) + zmortz - zgrazm
[7646]172               prodpoc(ji,jj,jk) = prodpoc(ji,jj,jk) + zmortz
173               conspoc(ji,jj,jk) = conspoc(ji,jj,jk) - zgrazm
[3443]174               tra(ji,jj,jk,jpsfe) = tra(ji,jj,jk,jpsfe) + ferat3 * zmortz - zgrazmf
175               !
176               ! calcite production
[4529]177               zprcaca = xfracal(ji,jj,jk) * zgrazp
[3443]178               prodcal(ji,jj,jk) = prodcal(ji,jj,jk) + zprcaca  ! prodcal=prodcal(nanophy)+prodcal(microzoo)+prodcal(mesozoo)
179               !
180               zprcaca = part * zprcaca
181               tra(ji,jj,jk,jpdic) = tra(ji,jj,jk,jpdic) - zprcaca
182               tra(ji,jj,jk,jptal) = tra(ji,jj,jk,jptal) - 2. * zprcaca
183               tra(ji,jj,jk,jpcal) = tra(ji,jj,jk,jpcal) + zprcaca
184            END DO
185         END DO
186      END DO
187      !
[7646]188      IF( lk_iomput ) THEN
189         IF( knt == nrdttrc ) THEN
[9125]190           ALLOCATE( zw3d(jpi,jpj,jpk) )
[7646]191           IF( iom_use( "GRAZ1" ) ) THEN
[7753]192              zw3d(:,:,:) = zgrazing(:,:,:) * 1.e+3 * rfact2r * tmask(:,:,:)  !  Total grazing of phyto by zooplankton
[7646]193              CALL iom_put( "GRAZ1", zw3d )
194           ENDIF
[10368]195           IF( iom_use( "FEZOO" ) ) THEN
196              zw3d(:,:,:) = zfezoo(:,:,:) * 1e9 * 1.e+3 * rfact2r * tmask(:,:,:)   !
197              CALL iom_put( "FEZOO", zw3d )
198           ENDIF
199           IF( iom_use( "LPRODZ" ) .AND. ln_ligand )  THEN
200              zw3d(:,:,:) = zzligprod(:,:,:) * 1e9 * 1.e+3 * rfact2r * tmask(:,:,:)
201              CALL iom_put( "LPRODZ"  , zw3d )
202           ENDIF
[9125]203           DEALLOCATE( zw3d )
[4996]204         ENDIF
[3446]205      ENDIF
206      !
[9169]207      IF(ln_ctl) THEN      ! print mean trends (used for debugging)
[3443]208         WRITE(charout, FMT="('micro')")
209         CALL prt_ctl_trc_info(charout)
210         CALL prt_ctl_trc(tab4d=tra, mask=tmask, clinfo=ctrcnm)
211      ENDIF
212      !
[9124]213      IF( ln_timing )   CALL timing_stop('p4z_micro')
[3443]214      !
215   END SUBROUTINE p4z_micro
216
217
218   SUBROUTINE p4z_micro_init
219      !!----------------------------------------------------------------------
220      !!                  ***  ROUTINE p4z_micro_init  ***
221      !!
222      !! ** Purpose :   Initialization of microzooplankton parameters
223      !!
224      !! ** Method  :   Read the nampiszoo namelist and check the parameters
225      !!                called at the first timestep (nittrc000)
226      !!
227      !! ** input   :   Namelist nampiszoo
228      !!
229      !!----------------------------------------------------------------------
[9124]230      INTEGER ::   ios   ! Local integer
231      !
[10368]232      NAMELIST/namp4zzoo/ part, grazrat, resrat, mzrat, xprefn, xprefc, &
233         &                xprefd,  xthreshdia,  xthreshphy,  xthreshpoc, &
234         &                xthresh, xkgraz, epsher, epshermin, sigma1, unass
[9124]235      !!----------------------------------------------------------------------
236      !
[9169]237      IF(lwp) THEN
238         WRITE(numout,*) 
239         WRITE(numout,*) 'p4z_micro_init : Initialization of microzooplankton parameters'
240         WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~~~~'
241      ENDIF
242      !
[4147]243      REWIND( numnatp_ref )              ! Namelist nampiszoo in reference namelist : Pisces microzooplankton
[7646]244      READ  ( numnatp_ref, namp4zzoo, IOSTAT = ios, ERR = 901)
[9169]245901   IF( ios /= 0 )   CALL ctl_nam ( ios , 'namp4zzoo in reference namelist', lwp )
[4147]246      REWIND( numnatp_cfg )              ! Namelist nampiszoo in configuration namelist : Pisces microzooplankton
[7646]247      READ  ( numnatp_cfg, namp4zzoo, IOSTAT = ios, ERR = 902 )
[9169]248902   IF( ios >  0 )   CALL ctl_nam ( ios , 'namp4zzoo in configuration namelist', lwp )
249      IF(lwm) WRITE( numonp, namp4zzoo )
[9124]250      !
[3443]251      IF(lwp) THEN                         ! control print
[9169]252         WRITE(numout,*) '   Namelist : namp4zzoo'
253         WRITE(numout,*) '      part of calcite not dissolved in microzoo guts  part        =', part
[10368]254         WRITE(numout,*) '      microzoo preference for POC                     xprefc      =', xprefc
255         WRITE(numout,*) '      microzoo preference for nano                    xprefn      =', xprefn
256         WRITE(numout,*) '      microzoo preference for diatoms                 xprefd      =', xprefd
[9169]257         WRITE(numout,*) '      diatoms feeding threshold  for microzoo         xthreshdia  =', xthreshdia
258         WRITE(numout,*) '      nanophyto feeding threshold for microzoo        xthreshphy  =', xthreshphy
259         WRITE(numout,*) '      poc feeding threshold for microzoo              xthreshpoc  =', xthreshpoc
260         WRITE(numout,*) '      feeding threshold for microzooplankton          xthresh     =', xthresh
261         WRITE(numout,*) '      exsudation rate of microzooplankton             resrat      =', resrat
262         WRITE(numout,*) '      microzooplankton mortality rate                 mzrat       =', mzrat
263         WRITE(numout,*) '      maximal microzoo grazing rate                   grazrat     =', grazrat
264         WRITE(numout,*) '      non assimilated fraction of P by microzoo       unass       =', unass
265         WRITE(numout,*) '      Efficicency of microzoo growth                  epsher      =', epsher
[10368]266         WRITE(numout,*) '      Minimum efficicency of microzoo growth          epshermin   =', epshermin
[9169]267         WRITE(numout,*) '      Fraction of microzoo excretion as DOM           sigma1      =', sigma1
268         WRITE(numout,*) '      half sturation constant for grazing 1           xkgraz      =', xkgraz
[3443]269      ENDIF
[9124]270      !
[3443]271   END SUBROUTINE p4z_micro_init
272
273   !!======================================================================
[5656]274END MODULE p4zmicro
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.