source: NEMO/branches/2018/dev_r10164_HPC09_ESIWACE_PREP_MERGE/src/TOP/PISCES/P4Z/p4zsed.F90 @ 10368

Last change on this file since 10368 was 10368, checked in by smasson, 2 years ago

dev_r10164_HPC09_ESIWACE_PREP_MERGE: merge with trunk@10365, see #2133

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 26.6 KB
Line 
1MODULE p4zsed
2   !!======================================================================
3   !!                         ***  MODULE p4sed  ***
4   !! TOP :   PISCES Compute loss of organic matter in the sediments
5   !!======================================================================
6   !! History :   1.0  !  2004-03 (O. Aumont) Original code
7   !!             2.0  !  2007-12 (C. Ethe, G. Madec)  F90
8   !!             3.4  !  2011-06 (C. Ethe) USE of fldread
9   !!             3.5  !  2012-07 (O. Aumont) improvment of river input of nutrients
10   !!----------------------------------------------------------------------
11   !!   p4z_sed        :  Compute loss of organic matter in the sediments
12   !!----------------------------------------------------------------------
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
16   USE p4zlim          !  Co-limitations of differents nutrients
17   USE p4zsbc          !  External source of nutrients
18   USE p4zint          !  interpolation and computation of various fields
19   USE sed             !  Sediment module
20   USE iom             !  I/O manager
21   USE prtctl_trc      !  print control for debugging
22
23   IMPLICIT NONE
24   PRIVATE
25
26   PUBLIC   p4z_sed 
27   PUBLIC   p4z_sed_alloc
28 
29   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) :: nitrpot    !: Nitrogen fixation
30   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:  ) :: sdenit     !: Nitrate reduction in the sediments
31   REAL(wp) :: r1_rday                  !: inverse of rday
32   LOGICAL, SAVE :: lk_sed
33
34   !!----------------------------------------------------------------------
35   !! NEMO/TOP 4.0 , NEMO Consortium (2018)
36   !! $Id$
37   !! Software governed by the CeCILL license (see ./LICENSE)
38   !!----------------------------------------------------------------------
39CONTAINS
40
41   SUBROUTINE p4z_sed( kt, knt )
42      !!---------------------------------------------------------------------
43      !!                     ***  ROUTINE p4z_sed  ***
44      !!
45      !! ** Purpose :   Compute loss of organic matter in the sediments. This
46      !!              is by no way a sediment model. The loss is simply
47      !!              computed to balance the inout from rivers and dust
48      !!
49      !! ** Method  : - ???
50      !!---------------------------------------------------------------------
51      !
52      INTEGER, INTENT(in) ::   kt, knt ! ocean time step
53      INTEGER  ::  ji, jj, jk, ikt
54      REAL(wp) ::  zrivalk, zrivsil, zrivno3
55      REAL(wp) ::  zwflux, zfminus, zfplus
56      REAL(wp) ::  zlim, zfact, zfactcal
57      REAL(wp) ::  zo2, zno3, zflx, zpdenit, z1pdenit, zolimit
58      REAL(wp) ::  zsiloss, zcaloss, zws3, zws4, zwsc, zdep
59      REAL(wp) ::  zwstpoc, zwstpon, zwstpop
60      REAL(wp) ::  ztrfer, ztrpo4s, ztrdp, zwdust, zmudia, ztemp
61      REAL(wp) ::  xdiano3, xdianh4
62      REAL(wp) ::  zwssfep
63      !
64      CHARACTER (len=25) :: charout
65      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj    ) :: zdenit2d, zbureff, zwork
66      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj    ) :: zwsbio3, zwsbio4
67      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj    ) :: zsedcal, zsedsi, zsedc
68      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) :: zsoufer, zlight
69      REAL(wp), ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:,:) :: ztrpo4, ztrdop, zirondep, zpdep
70      REAL(wp), ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:  ) :: zsidep, zwsfep, zironice
71      !!---------------------------------------------------------------------
72      !
73      IF( ln_timing )  CALL timing_start('p4z_sed')
74      !
75      IF( kt == nittrc000 .AND. knt == 1 )   THEN
76          r1_rday  = 1. / rday
77          IF (ln_sediment .AND. ln_sed_2way) THEN
78             lk_sed = .TRUE.
79          ELSE
80             lk_sed = .FALSE.
81          ENDIF
82      ENDIF
83      !
84      IF( kt == nittrc000 .AND. knt == 1 )   r1_rday  = 1. / rday
85      !
86      ! Allocate temporary workspace
87      ALLOCATE( ztrpo4(jpi,jpj,jpk) )
88      IF( ln_p5z )    ALLOCATE( ztrdop(jpi,jpj,jpk) )
89      IF( ln_ligand ) ALLOCATE( zwsfep(jpi,jpj) )
90
91      zdenit2d(:,:) = 0.e0
92      zbureff (:,:) = 0.e0
93      zwork   (:,:) = 0.e0
94      zsedsi  (:,:) = 0.e0
95      zsedcal (:,:) = 0.e0
96      zsedc   (:,:) = 0.e0
97
98      ! Iron input/uptake due to sea ice : Crude parameterization based on Lancelot et al.
99      ! ----------------------------------------------------
100      IF( ln_ironice ) THEN 
101         !                                             
102         ALLOCATE( zironice(jpi,jpj) )
103         !                                             
104         DO jj = 1, jpj
105            DO ji = 1, jpi
106               zdep    = rfact2 / e3t_n(ji,jj,1)
107               zwflux  = fmmflx(ji,jj) / 1000._wp
108               zfminus = MIN( 0._wp, -zwflux ) * trb(ji,jj,1,jpfer) * zdep
109               zfplus  = MAX( 0._wp, -zwflux ) * icefeinput * zdep
110               zironice(ji,jj) =  zfplus + zfminus
111            END DO
112         END DO
113         !
114         tra(:,:,1,jpfer) = tra(:,:,1,jpfer) + zironice(:,:) 
115         !
116         IF( lk_iomput .AND. knt == nrdttrc .AND. iom_use( "Ironice" ) )   &
117            &   CALL iom_put( "Ironice", zironice(:,:) * 1.e+3 * rfact2r * e3t_n(:,:,1) * tmask(:,:,1) ) ! iron flux from ice
118         !
119         DEALLOCATE( zironice )
120         !                                             
121      ENDIF
122
123      ! Add the external input of nutrients from dust deposition
124      ! ----------------------------------------------------------
125      IF( ln_dust ) THEN
126         !                                             
127         ALLOCATE( zsidep(jpi,jpj), zpdep(jpi,jpj,jpk), zirondep(jpi,jpj,jpk) )
128         !                                              ! Iron and Si deposition at the surface
129         IF( ln_solub ) THEN
130            zirondep(:,:,1) = solub(:,:) * dust(:,:) * mfrac * rfact2 / e3t_n(:,:,1) / 55.85 + 3.e-10 * r1_ryyss 
131         ELSE
132            zirondep(:,:,1) = dustsolub  * dust(:,:) * mfrac * rfact2 / e3t_n(:,:,1) / 55.85 + 3.e-10 * r1_ryyss 
133         ENDIF
134         IF ( ln_ligand ) THEN
135            IF( ln_solub ) THEN
136               tra(:,:,1,jpfep) = tra(:,:,1,jpfep) + rdustfep * (1.0 - solub(:,:)) * dust(:,:) * mfrac * rfact2 / e3t_n(:,:,1) / 55.85
137            ELSE
138               tra(:,:,1,jpfep) = tra(:,:,1,jpfep) + rdustfep * (1.0 - dustsolub) * dust(:,:) * mfrac * rfact2 / e3t_n(:,:,1) / 55.85
139            ENDIF
140         ENDIF
141         zsidep(:,:)   = 8.8 * 0.075 * dust(:,:) * mfrac * rfact2 / e3t_n(:,:,1) / 28.1 
142         zpdep (:,:,1) = 0.1 * 0.021 * dust(:,:) * mfrac * rfact2 / e3t_n(:,:,1) / 31. / po4r 
143         !                                              ! Iron solubilization of particles in the water column
144         !                                              ! dust in kg/m2/s ---> 1/55.85 to put in mol/Fe ;  wdust in m/j
145         zwdust = 0.03 * rday / ( wdust * 55.85 ) / ( 270. * rday )
146         DO jk = 2, jpkm1
147            zirondep(:,:,jk) = dust(:,:) * mfrac * zwdust * rfact2 * EXP( -gdept_n(:,:,jk) / 540. )
148            zpdep   (:,:,jk) = zirondep(:,:,jk) * 0.023
149         END DO
150         !                                              ! Iron solubilization of particles in the water column
151         tra(:,:,1,jpsil) = tra(:,:,1,jpsil) + zsidep  (:,:)
152         DO jk = 1, jpkm1
153            tra(:,:,jk,jppo4) = tra(:,:,jk,jppo4) + zpdep   (:,:,jk)
154            tra(:,:,jk,jpfer) = tra(:,:,jk,jpfer) + zirondep(:,:,jk) 
155         ENDDO
156         !
157         IF( lk_iomput ) THEN
158            IF( knt == nrdttrc ) THEN
159                IF( iom_use( "Irondep" ) )   &
160                &  CALL iom_put( "Irondep", zirondep(:,:,1) * 1.e+3 * rfact2r * e3t_n(:,:,1) * tmask(:,:,1) ) ! surface downward dust depo of iron
161                IF( iom_use( "pdust" ) )   &
162                &  CALL iom_put( "pdust"  , dust(:,:) / ( wdust * rday )  * tmask(:,:,1) ) ! dust concentration at surface
163            ENDIF
164         ENDIF
165         DEALLOCATE( zsidep, zpdep, zirondep )
166         !                                             
167      ENDIF
168     
169      ! Add the external input of nutrients from river
170      ! ----------------------------------------------------------
171      IF( ln_river ) THEN
172         DO jj = 1, jpj
173            DO ji = 1, jpi
174               DO jk = 1, nk_rnf(ji,jj)
175                  tra(ji,jj,jk,jppo4) = tra(ji,jj,jk,jppo4) +  rivdip(ji,jj) * rfact2
176                  tra(ji,jj,jk,jpno3) = tra(ji,jj,jk,jpno3) +  rivdin(ji,jj) * rfact2
177                  tra(ji,jj,jk,jpfer) = tra(ji,jj,jk,jpfer) +  rivdic(ji,jj) * 5.e-5 * rfact2
178                  tra(ji,jj,jk,jpsil) = tra(ji,jj,jk,jpsil) +  rivdsi(ji,jj) * rfact2
179                  tra(ji,jj,jk,jpdic) = tra(ji,jj,jk,jpdic) +  rivdic(ji,jj) * rfact2
180                  tra(ji,jj,jk,jptal) = tra(ji,jj,jk,jptal) +  ( rivalk(ji,jj) - rno3 * rivdin(ji,jj) ) * rfact2
181                  tra(ji,jj,jk,jpdoc) = tra(ji,jj,jk,jpdoc) +  rivdoc(ji,jj) * rfact2
182               ENDDO
183            ENDDO
184         ENDDO
185         IF (ln_ligand) THEN
186            DO jj = 1, jpj
187               DO ji = 1, jpi
188                  DO jk = 1, nk_rnf(ji,jj)
189                     tra(ji,jj,jk,jplgw) = tra(ji,jj,jk,jplgw) +  rivdic(ji,jj) * 5.e-5 * rfact2
190                  ENDDO
191               ENDDO
192            ENDDO
193         ENDIF
194         IF( ln_p5z ) THEN
195            DO jj = 1, jpj
196               DO ji = 1, jpi
197                  DO jk = 1, nk_rnf(ji,jj)
198                     tra(ji,jj,jk,jpdop) = tra(ji,jj,jk,jpdop) + rivdop(ji,jj) * rfact2
199                     tra(ji,jj,jk,jpdon) = tra(ji,jj,jk,jpdon) + rivdon(ji,jj) * rfact2
200                  ENDDO
201               ENDDO
202            ENDDO
203         ENDIF
204      ENDIF
205     
206      ! Add the external input of nutrients from nitrogen deposition
207      ! ----------------------------------------------------------
208      IF( ln_ndepo ) THEN
209         tra(:,:,1,jpno3) = tra(:,:,1,jpno3) + nitdep(:,:) * rfact2
210         tra(:,:,1,jptal) = tra(:,:,1,jptal) - rno3 * nitdep(:,:) * rfact2
211      ENDIF
212
213      ! Add the external input of iron from hydrothermal vents
214      ! ------------------------------------------------------
215      IF( ln_hydrofe ) THEN
216            tra(:,:,:,jpfer) = tra(:,:,:,jpfer) + hydrofe(:,:,:) * rfact2
217         IF( ln_ligand ) THEN
218            tra(:,:,:,jpfep) = tra(:,:,:,jpfep) + ( hydrofe(:,:,:) * fep_rath ) * rfact2
219            tra(:,:,:,jplgw) = tra(:,:,:,jplgw) + ( hydrofe(:,:,:) * lgw_rath ) * rfact2
220         ENDIF
221         !
222         IF( lk_iomput .AND. knt == nrdttrc .AND. iom_use( "HYDR" ) )   &
223            &   CALL iom_put( "HYDR", hydrofe(:,:,:) * 1.e+3 * tmask(:,:,:) ) ! hydrothermal iron input
224      ENDIF
225
226      ! OA: Warning, the following part is necessary to avoid CFL problems above the sediments
227      ! --------------------------------------------------------------------
228      DO jj = 1, jpj
229         DO ji = 1, jpi
230            ikt  = mbkt(ji,jj)
231            zdep = e3t_n(ji,jj,ikt) / xstep
232            zwsbio4(ji,jj) = MIN( 0.99 * zdep, wsbio4(ji,jj,ikt) )
233            zwsbio3(ji,jj) = MIN( 0.99 * zdep, wsbio3(ji,jj,ikt) )
234         END DO
235      END DO
236      !
237      IF( ln_ligand ) THEN
238         DO jj = 1, jpj
239            DO ji = 1, jpi
240               ikt  = mbkt(ji,jj)
241               zdep = e3t_n(ji,jj,ikt) / xstep
242               zwsfep(ji,jj)  = MIN( 0.99 * zdep, wsfep(ji,jj,ikt)  )
243            END DO
244         ENDDO
245      ENDIF
246
247      IF( .NOT.lk_sed ) THEN
248!
249         ! Add the external input of iron from sediment mobilization
250         ! ------------------------------------------------------
251         IF( ln_ironsed ) THEN
252                            tra(:,:,:,jpfer) = tra(:,:,:,jpfer) + ironsed(:,:,:) * rfact2
253            IF( ln_ligand ) tra(:,:,:,jpfep) = tra(:,:,:,jpfep) + ( ironsed(:,:,:) * fep_rats ) * rfact2
254            !
255            IF( lk_iomput .AND. knt == nrdttrc .AND. iom_use( "Ironsed" ) )   &
256               &   CALL iom_put( "Ironsed", ironsed(:,:,:) * 1.e+3 * tmask(:,:,:) ) ! iron inputs from sediments
257         ENDIF
258
259         ! Computation of the sediment denitrification proportion: The metamodel from midlleburg (2006) is being used
260         ! Computation of the fraction of organic matter that is permanently buried from Dunne's model
261         ! -------------------------------------------------------
262         DO jj = 1, jpj
263            DO ji = 1, jpi
264              IF( tmask(ji,jj,1) == 1 ) THEN
265                 ikt = mbkt(ji,jj)
266                 zflx = (  trb(ji,jj,ikt,jpgoc) * zwsbio4(ji,jj)   &
267                   &     + trb(ji,jj,ikt,jppoc) * zwsbio3(ji,jj) )  * 1E3 * 1E6 / 1E4
268                 zflx  = LOG10( MAX( 1E-3, zflx ) )
269                 zo2   = LOG10( MAX( 10. , trb(ji,jj,ikt,jpoxy) * 1E6 ) )
270                 zno3  = LOG10( MAX( 1.  , trb(ji,jj,ikt,jpno3) * 1E6 * rno3 ) )
271                 zdep  = LOG10( gdepw_n(ji,jj,ikt+1) )
272                 zdenit2d(ji,jj) = -2.2567 - 1.185 * zflx - 0.221 * zflx**2 - 0.3995 * zno3 * zo2 + 1.25 * zno3    &
273                   &                + 0.4721 * zo2 - 0.0996 * zdep + 0.4256 * zflx * zo2
274                 zdenit2d(ji,jj) = 10.0**( zdenit2d(ji,jj) )
275                   !
276                 zflx = (  trb(ji,jj,ikt,jpgoc) * zwsbio4(ji,jj)   &
277                   &     + trb(ji,jj,ikt,jppoc) * zwsbio3(ji,jj) ) * 1E6
278                 zbureff(ji,jj) = 0.013 + 0.53 * zflx**2 / ( 7.0 + zflx )**2
279              ENDIF
280            END DO
281         END DO 
282         !
283      ENDIF
284
285      ! This loss is scaled at each bottom grid cell for equilibrating the total budget of silica in the ocean.
286      ! Thus, the amount of silica lost in the sediments equal the supply at the surface (dust+rivers)
287      ! ------------------------------------------------------
288      IF( .NOT.lk_sed )  zrivsil = 1._wp - sedsilfrac
289
290      DO jj = 1, jpj
291         DO ji = 1, jpi
292            ikt  = mbkt(ji,jj)
293            zdep = xstep / e3t_n(ji,jj,ikt) 
294            zwsc = zwsbio4(ji,jj) * zdep
295            zsiloss = trb(ji,jj,ikt,jpgsi) * zwsc
296            zcaloss = trb(ji,jj,ikt,jpcal) * zwsc
297            !
298            tra(ji,jj,ikt,jpgsi) = tra(ji,jj,ikt,jpgsi) - zsiloss
299            tra(ji,jj,ikt,jpcal) = tra(ji,jj,ikt,jpcal) - zcaloss
300         END DO
301      END DO
302      !
303      IF( .NOT.lk_sed ) THEN
304         DO jj = 1, jpj
305            DO ji = 1, jpi
306               ikt  = mbkt(ji,jj)
307               zdep = xstep / e3t_n(ji,jj,ikt) 
308               zwsc = zwsbio4(ji,jj) * zdep
309               zsiloss = trb(ji,jj,ikt,jpgsi) * zwsc
310               zcaloss = trb(ji,jj,ikt,jpcal) * zwsc
311               tra(ji,jj,ikt,jpsil) = tra(ji,jj,ikt,jpsil) + zsiloss * zrivsil 
312               !
313               zfactcal = MIN( excess(ji,jj,ikt), 0.2 )
314               zfactcal = MIN( 1., 1.3 * ( 0.2 - zfactcal ) / ( 0.4 - zfactcal ) )
315               zrivalk  = sedcalfrac * zfactcal
316               tra(ji,jj,ikt,jptal) =  tra(ji,jj,ikt,jptal) + zcaloss * zrivalk * 2.0
317               tra(ji,jj,ikt,jpdic) =  tra(ji,jj,ikt,jpdic) + zcaloss * zrivalk
318               zsedcal(ji,jj) = (1.0 - zrivalk) * zcaloss * e3t_n(ji,jj,ikt) 
319               zsedsi (ji,jj) = (1.0 - zrivsil) * zsiloss * e3t_n(ji,jj,ikt) 
320            END DO
321         END DO
322      ENDIF
323      !
324      DO jj = 1, jpj
325         DO ji = 1, jpi
326            ikt  = mbkt(ji,jj)
327            zdep = xstep / e3t_n(ji,jj,ikt) 
328            zws4 = zwsbio4(ji,jj) * zdep
329            zws3 = zwsbio3(ji,jj) * zdep
330            tra(ji,jj,ikt,jpgoc) = tra(ji,jj,ikt,jpgoc) - trb(ji,jj,ikt,jpgoc) * zws4 
331            tra(ji,jj,ikt,jppoc) = tra(ji,jj,ikt,jppoc) - trb(ji,jj,ikt,jppoc) * zws3
332            tra(ji,jj,ikt,jpbfe) = tra(ji,jj,ikt,jpbfe) - trb(ji,jj,ikt,jpbfe) * zws4
333            tra(ji,jj,ikt,jpsfe) = tra(ji,jj,ikt,jpsfe) - trb(ji,jj,ikt,jpsfe) * zws3
334         END DO
335      END DO
336      !
337      IF( ln_ligand ) THEN
338         DO jj = 1, jpj
339            DO ji = 1, jpi
340               ikt     = mbkt(ji,jj)
341               zdep    = xstep / e3t_n(ji,jj,ikt) 
342               zwssfep = zwsfep(ji,jj) * zdep
343               tra(ji,jj,ikt,jpfep) = tra(ji,jj,ikt,jpfep) - trb(ji,jj,ikt,jpfep) * zwssfep
344            END DO
345         END DO
346      ENDIF
347      !
348      IF( ln_p5z ) THEN
349         DO jj = 1, jpj
350            DO ji = 1, jpi
351               ikt  = mbkt(ji,jj)
352               zdep = xstep / e3t_n(ji,jj,ikt) 
353               zws4 = zwsbio4(ji,jj) * zdep
354               zws3 = zwsbio3(ji,jj) * zdep
355               tra(ji,jj,ikt,jpgon) = tra(ji,jj,ikt,jpgon) - trb(ji,jj,ikt,jpgon) * zws4
356               tra(ji,jj,ikt,jppon) = tra(ji,jj,ikt,jppon) - trb(ji,jj,ikt,jppon) * zws3
357               tra(ji,jj,ikt,jpgop) = tra(ji,jj,ikt,jpgop) - trb(ji,jj,ikt,jpgop) * zws4
358               tra(ji,jj,ikt,jppop) = tra(ji,jj,ikt,jppop) - trb(ji,jj,ikt,jppop) * zws3
359            END DO
360         END DO
361      ENDIF
362
363      IF( .NOT.lk_sed ) THEN
364         ! The 0.5 factor in zpdenit is to avoid negative NO3 concentration after
365         ! denitrification in the sediments. Not very clever, but simpliest option.
366         DO jj = 1, jpj
367            DO ji = 1, jpi
368               ikt  = mbkt(ji,jj)
369               zdep = xstep / e3t_n(ji,jj,ikt) 
370               zws4 = zwsbio4(ji,jj) * zdep
371               zws3 = zwsbio3(ji,jj) * zdep
372               zrivno3 = 1. - zbureff(ji,jj)
373               zwstpoc = trb(ji,jj,ikt,jpgoc) * zws4 + trb(ji,jj,ikt,jppoc) * zws3
374               zpdenit  = MIN( 0.5 * ( trb(ji,jj,ikt,jpno3) - rtrn ) / rdenit, zdenit2d(ji,jj) * zwstpoc * zrivno3 )
375               z1pdenit = zwstpoc * zrivno3 - zpdenit
376               zolimit = MIN( ( trb(ji,jj,ikt,jpoxy) - rtrn ) / o2ut, z1pdenit * ( 1.- nitrfac(ji,jj,ikt) ) )
377               tra(ji,jj,ikt,jpdoc) = tra(ji,jj,ikt,jpdoc) + z1pdenit - zolimit
378               tra(ji,jj,ikt,jppo4) = tra(ji,jj,ikt,jppo4) + zpdenit + zolimit
379               tra(ji,jj,ikt,jpnh4) = tra(ji,jj,ikt,jpnh4) + zpdenit + zolimit
380               tra(ji,jj,ikt,jpno3) = tra(ji,jj,ikt,jpno3) - rdenit * zpdenit
381               tra(ji,jj,ikt,jpoxy) = tra(ji,jj,ikt,jpoxy) - zolimit * o2ut
382               tra(ji,jj,ikt,jptal) = tra(ji,jj,ikt,jptal) + rno3 * (zolimit + (1.+rdenit) * zpdenit )
383               tra(ji,jj,ikt,jpdic) = tra(ji,jj,ikt,jpdic) + zpdenit + zolimit 
384               sdenit(ji,jj) = rdenit * zpdenit * e3t_n(ji,jj,ikt)
385               zsedc(ji,jj)   = (1. - zrivno3) * zwstpoc * e3t_n(ji,jj,ikt)
386               IF( ln_p5z ) THEN
387                  zwstpop              = trb(ji,jj,ikt,jpgop) * zws4 + trb(ji,jj,ikt,jppop) * zws3
388                  zwstpon              = trb(ji,jj,ikt,jpgon) * zws4 + trb(ji,jj,ikt,jppon) * zws3
389                  tra(ji,jj,ikt,jpdon) = tra(ji,jj,ikt,jpdon) + ( z1pdenit - zolimit ) * zwstpon / (zwstpoc + rtrn)
390                  tra(ji,jj,ikt,jpdop) = tra(ji,jj,ikt,jpdop) + ( z1pdenit - zolimit ) * zwstpop / (zwstpoc + rtrn)
391               ENDIF
392            END DO
393         END DO
394       ENDIF
395
396
397      ! Nitrogen fixation process
398      ! Small source iron from particulate inorganic iron
399      !-----------------------------------
400      DO jk = 1, jpkm1
401         zlight (:,:,jk) =  ( 1.- EXP( -etot_ndcy(:,:,jk) / diazolight ) ) * ( 1. - fr_i(:,:) ) 
402         zsoufer(:,:,jk) = zlight(:,:,jk) * 2E-11 / ( 2E-11 + biron(:,:,jk) )
403      ENDDO
404      IF( ln_p4z ) THEN
405         DO jk = 1, jpkm1
406            DO jj = 1, jpj
407               DO ji = 1, jpi
408                  !                      ! Potential nitrogen fixation dependant on temperature and iron
409                  ztemp = tsn(ji,jj,jk,jp_tem)
410                  zmudia = MAX( 0.,-0.001096*ztemp**2 + 0.057*ztemp -0.637 ) * 7.625
411                  !       Potential nitrogen fixation dependant on temperature and iron
412                  xdianh4 = trb(ji,jj,jk,jpnh4) / ( concnnh4 + trb(ji,jj,jk,jpnh4) )
413                  xdiano3 = trb(ji,jj,jk,jpno3) / ( concnno3 + trb(ji,jj,jk,jpno3) ) * (1. - xdianh4)
414                  zlim = ( 1.- xdiano3 - xdianh4 )
415                  IF( zlim <= 0.1 )   zlim = 0.01
416                  zfact = zlim * rfact2
417                  ztrfer = biron(ji,jj,jk) / ( concfediaz + biron(ji,jj,jk) )
418                  ztrpo4(ji,jj,jk) = trb(ji,jj,jk,jppo4) / ( 1E-6 + trb(ji,jj,jk,jppo4) )
419                  ztrdp = ztrpo4(ji,jj,jk)
420                  nitrpot(ji,jj,jk) =  zmudia * r1_rday * zfact * MIN( ztrfer, ztrdp ) * zlight(ji,jj,jk)
421               END DO
422            END DO
423         END DO
424      ELSE       ! p5z
425         DO jk = 1, jpkm1
426            DO jj = 1, jpj
427               DO ji = 1, jpi
428                  !                      ! Potential nitrogen fixation dependant on temperature and iron
429                  ztemp = tsn(ji,jj,jk,jp_tem)
430                  zmudia = MAX( 0.,-0.001096*ztemp**2 + 0.057*ztemp -0.637 ) * 7.625
431                  !       Potential nitrogen fixation dependant on temperature and iron
432                  xdianh4 = trb(ji,jj,jk,jpnh4) / ( concnnh4 + trb(ji,jj,jk,jpnh4) )
433                  xdiano3 = trb(ji,jj,jk,jpno3) / ( concnno3 + trb(ji,jj,jk,jpno3) ) * (1. - xdianh4)
434                  zlim = ( 1.- xdiano3 - xdianh4 )
435                  IF( zlim <= 0.1 )   zlim = 0.01
436                  zfact = zlim * rfact2
437                  ztrfer = biron(ji,jj,jk) / ( concfediaz + biron(ji,jj,jk) )
438                  ztrpo4(ji,jj,jk) = trb(ji,jj,jk,jppo4) / ( 1E-6 + trb(ji,jj,jk,jppo4) )
439                  ztrdop(ji,jj,jk) = trb(ji,jj,jk,jpdop) / ( 1E-6 + trb(ji,jj,jk,jpdop) ) * (1. - ztrpo4(ji,jj,jk))
440                  ztrdp = ztrpo4(ji,jj,jk) + ztrdop(ji,jj,jk)
441                  nitrpot(ji,jj,jk) =  zmudia * r1_rday * zfact * MIN( ztrfer, ztrdp ) * zlight(ji,jj,jk)
442               END DO
443            END DO
444         END DO
445      ENDIF
446
447      ! Nitrogen change due to nitrogen fixation
448      ! ----------------------------------------
449      IF( ln_p4z ) THEN
450         DO jk = 1, jpkm1
451            DO jj = 1, jpj
452               DO ji = 1, jpi
453                  zfact = nitrpot(ji,jj,jk) * nitrfix
454                  tra(ji,jj,jk,jpnh4) = tra(ji,jj,jk,jpnh4) + zfact / 3.0
455                  tra(ji,jj,jk,jptal) = tra(ji,jj,jk,jptal) + rno3 * zfact / 3.0
456                  tra(ji,jj,jk,jppo4) = tra(ji,jj,jk,jppo4) - zfact * 2.0 / 3.0
457                  tra(ji,jj,jk,jpdoc) = tra(ji,jj,jk,jpdoc) + zfact * 1.0 / 3.0
458                  tra(ji,jj,jk,jppoc) = tra(ji,jj,jk,jppoc) + zfact * 1.0 / 3.0 * 2.0 / 3.0
459                  tra(ji,jj,jk,jpgoc) = tra(ji,jj,jk,jpgoc) + zfact * 1.0 / 3.0 * 1.0 / 3.0
460                  tra(ji,jj,jk,jpoxy) = tra(ji,jj,jk,jpoxy) + ( o2ut + o2nit ) * zfact * 2.0 / 3.0 + o2nit * zfact / 3.0
461                  tra(ji,jj,jk,jpfer) = tra(ji,jj,jk,jpfer) - 30E-6 * zfact * 1.0 / 3.0
462                  tra(ji,jj,jk,jpsfe) = tra(ji,jj,jk,jpsfe) + 30E-6 * zfact * 1.0 / 3.0 * 2.0 / 3.0
463                  tra(ji,jj,jk,jpbfe) = tra(ji,jj,jk,jpbfe) + 30E-6 * zfact * 1.0 / 3.0 * 1.0 / 3.0
464                  tra(ji,jj,jk,jpfer) = tra(ji,jj,jk,jpfer) + 0.002 * 4E-10 * zsoufer(ji,jj,jk) * rfact2 / rday
465                  tra(ji,jj,jk,jppo4) = tra(ji,jj,jk,jppo4) + concdnh4 / ( concdnh4 + trb(ji,jj,jk,jppo4) ) &
466                  &                     * 0.001 * trb(ji,jj,jk,jpdoc) * xstep
467              END DO
468            END DO
469         END DO
470      ELSE    ! p5z
471         DO jk = 1, jpkm1
472            DO jj = 1, jpj
473               DO ji = 1, jpi
474                  zfact = nitrpot(ji,jj,jk) * nitrfix
475                  tra(ji,jj,jk,jpnh4) = tra(ji,jj,jk,jpnh4) + zfact / 3.0
476                  tra(ji,jj,jk,jptal) = tra(ji,jj,jk,jptal) + rno3 * zfact / 3.0
477                  tra(ji,jj,jk,jppo4) = tra(ji,jj,jk,jppo4) - 16.0 / 46.0 * zfact * ( 1.0 - 1.0 / 3.0 ) &
478                  &                     * ztrpo4(ji,jj,jk) / (ztrpo4(ji,jj,jk) + ztrdop(ji,jj,jk) + rtrn)
479                  tra(ji,jj,jk,jpdon) = tra(ji,jj,jk,jpdon) + zfact * 1.0 / 3.0
480                  tra(ji,jj,jk,jpdoc) = tra(ji,jj,jk,jpdoc) + zfact * 1.0 / 3.0
481                  tra(ji,jj,jk,jpdop) = tra(ji,jj,jk,jpdop) + 16.0 / 46.0 * zfact / 3.0  &
482                  &                     - 16.0 / 46.0 * zfact * ztrdop(ji,jj,jk)   &
483                  &                     / (ztrpo4(ji,jj,jk) + ztrdop(ji,jj,jk) + rtrn)
484                  tra(ji,jj,jk,jppoc) = tra(ji,jj,jk,jppoc) + zfact * 1.0 / 3.0 * 2.0 / 3.0
485                  tra(ji,jj,jk,jppon) = tra(ji,jj,jk,jppon) + zfact * 1.0 / 3.0 * 2.0 /3.0
486                  tra(ji,jj,jk,jppop) = tra(ji,jj,jk,jppop) + 16.0 / 46.0 * zfact * 1.0 / 3.0 * 2.0 /3.0
487                  tra(ji,jj,jk,jpgoc) = tra(ji,jj,jk,jpgoc) + zfact * 1.0 / 3.0 * 1.0 / 3.0
488                  tra(ji,jj,jk,jpgon) = tra(ji,jj,jk,jpgon) + zfact * 1.0 / 3.0 * 1.0 /3.0
489                  tra(ji,jj,jk,jpgop) = tra(ji,jj,jk,jpgop) + 16.0 / 46.0 * zfact * 1.0 / 3.0 * 1.0 /3.0
490                  tra(ji,jj,jk,jpoxy) = tra(ji,jj,jk,jpoxy) + ( o2ut + o2nit ) * zfact * 2.0 / 3.0 + o2nit * zfact / 3.0
491                  tra(ji,jj,jk,jpfer) = tra(ji,jj,jk,jpfer) - 30E-6 * zfact * 1.0 / 3.0 
492                  tra(ji,jj,jk,jpsfe) = tra(ji,jj,jk,jpsfe) + 30E-6 * zfact * 1.0 / 3.0 * 2.0 / 3.0
493                  tra(ji,jj,jk,jpbfe) = tra(ji,jj,jk,jpbfe) + 30E-6 * zfact * 1.0 / 3.0 * 1.0 / 3.0
494                  tra(ji,jj,jk,jpfer) = tra(ji,jj,jk,jpfer) + 0.002 * 4E-10 * zsoufer(ji,jj,jk) * rfact2 / rday
495              END DO
496            END DO
497         END DO
498         !
499      ENDIF
500
501      IF( lk_iomput ) THEN
502         IF( knt == nrdttrc ) THEN
503            zfact = 1.e+3 * rfact2r !  conversion from molC/l/kt  to molN/m3/s
504            IF( iom_use("Nfix"   ) ) CALL iom_put( "Nfix", nitrpot(:,:,:) * nitrfix * rno3 * zfact * tmask(:,:,:) )  ! nitrogen fixation
505            IF( iom_use("INTNFIX") ) THEN   ! nitrogen fixation rate in ocean ( vertically integrated )
506               zwork(:,:) = 0.
507               DO jk = 1, jpkm1
508                 zwork(:,:) = zwork(:,:) + nitrpot(:,:,jk) * nitrfix * rno3 * zfact * e3t_n(:,:,jk) * tmask(:,:,jk)
509               ENDDO
510               CALL iom_put( "INTNFIX" , zwork ) 
511            ENDIF
512            IF( iom_use("SedCal" ) ) CALL iom_put( "SedCal", zsedcal(:,:) * zfact )
513            IF( iom_use("SedSi" ) )  CALL iom_put( "SedSi",  zsedsi (:,:) * zfact )
514            IF( iom_use("SedC" ) )   CALL iom_put( "SedC",   zsedc  (:,:) * zfact )
515            IF( iom_use("Sdenit" ) ) CALL iom_put( "Sdenit", sdenit (:,:) * zfact * rno3 )
516         ENDIF
517      ENDIF
518      !
519      IF(ln_ctl) THEN  ! print mean trends (USEd for debugging)
520         WRITE(charout, fmt="('sed ')")
521         CALL prt_ctl_trc_info(charout)
522         CALL prt_ctl_trc(tab4d=tra, mask=tmask, clinfo=ctrcnm)
523      ENDIF
524      !
525      IF( ln_p5z )    DEALLOCATE( ztrpo4, ztrdop )
526      IF( ln_ligand ) DEALLOCATE( zwsfep )
527      !
528      IF( ln_timing )  CALL timing_stop('p4z_sed')
529      !
530   END SUBROUTINE p4z_sed
531
532
533   INTEGER FUNCTION p4z_sed_alloc()
534      !!----------------------------------------------------------------------
535      !!                     ***  ROUTINE p4z_sed_alloc  ***
536      !!----------------------------------------------------------------------
537      ALLOCATE( nitrpot(jpi,jpj,jpk), sdenit(jpi,jpj), STAT=p4z_sed_alloc )
538      !
539      IF( p4z_sed_alloc /= 0 )   CALL ctl_warn('p4z_sed_alloc: failed to allocate arrays')
540      !
541   END FUNCTION p4z_sed_alloc
542
543   !!======================================================================
544END MODULE p4zsed
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.