source: NEMO/branches/2019/dev_r10984_HPC-13_IRRMANN_BDY_optimization/src/TOP/PISCES/P4Z/p5zprod.F90 @ 11317

Last change on this file since 11317 was 11317, checked in by smasson, 15 months ago

dev_r10984_HPC-13 : improve error handling, see #2307 and #2285

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 35.2 KB
Line 
1MODULE p5zprod
2   !!======================================================================
3   !!                         ***  MODULE p5zprod  ***
4   !! TOP :  Growth Rate of the two phytoplanktons groups
5   !!======================================================================
6   !! History :   1.0  !  2004     (O. Aumont) Original code
7   !!             2.0  !  2007-12  (C. Ethe, G. Madec)  F90
8   !!             3.4  !  2011-05  (O. Aumont, C. Ethe) New parameterization of light limitation
9   !!             3.6  !  2015-05  (O. Aumont) PISCES quota
10   !!----------------------------------------------------------------------
11   !!   p5z_prod       :   Compute the growth Rate of the two phytoplanktons groups
12   !!   p5z_prod_init  :   Initialization of the parameters for growth
13   !!   p5z_prod_alloc :   Allocate variables for growth
14   !!----------------------------------------------------------------------
15   USE oce_trc         !  shared variables between ocean and passive tracers
16   USE trc             !  passive tracers common variables
17   USE sms_pisces      !  PISCES Source Minus Sink variables
18   USE p4zlim
19   USE p5zlim          !  Co-limitations of differents nutrients
20   USE prtctl_trc      !  print control for debugging
21   USE iom             !  I/O manager
22
23   IMPLICIT NONE
24   PRIVATE
25
26   PUBLIC   p5z_prod         ! called in p5zbio.F90
27   PUBLIC   p5z_prod_init    ! called in trcsms_pisces.F90
28   PUBLIC   p5z_prod_alloc
29
30   !! * Shared module variables
31   REAL(wp), PUBLIC ::  pislopen        !:
32   REAL(wp), PUBLIC ::  pislopep        !:
33   REAL(wp), PUBLIC ::  pisloped        !:
34   REAL(wp), PUBLIC ::  xadap           !:
35   REAL(wp), PUBLIC ::  excretn         !:
36   REAL(wp), PUBLIC ::  excretp         !:
37   REAL(wp), PUBLIC ::  excretd         !:
38   REAL(wp), PUBLIC ::  bresp           !:
39   REAL(wp), PUBLIC ::  thetanpm        !:
40   REAL(wp), PUBLIC ::  thetannm        !:
41   REAL(wp), PUBLIC ::  thetandm        !:
42   REAL(wp), PUBLIC ::  chlcmin         !:
43   REAL(wp), PUBLIC ::  grosip          !:
44
45   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   zdaylen
46   
47   REAL(wp) :: r1_rday                !: 1 / rday
48   REAL(wp) :: texcretn               !: 1 - excret
49   REAL(wp) :: texcretp               !: 1 - excretp
50   REAL(wp) :: texcretd               !: 1 - excret2       
51
52   !!----------------------------------------------------------------------
53   !! NEMO/TOP 4.0 , NEMO Consortium (2018)
54   !! $Id$
55   !! Software governed by the CeCILL license (see ./LICENSE)
56   !!----------------------------------------------------------------------
57CONTAINS
58
59   SUBROUTINE p5z_prod( kt , knt )
60      !!---------------------------------------------------------------------
61      !!                     ***  ROUTINE p5z_prod  ***
62      !!
63      !! ** Purpose :   Compute the phytoplankton production depending on
64      !!              light, temperature and nutrient availability
65      !!
66      !! ** Method  : - ???
67      !!---------------------------------------------------------------------
68      !
69      INTEGER, INTENT(in) :: kt, knt
70      !
71      INTEGER  ::   ji, jj, jk
72      REAL(wp) ::   zsilfac, znanotot, zpicotot, zdiattot, zconctemp, zconctemp2
73      REAL(wp) ::   zration, zratiop, zratiof, zmax, zmax2, zsilim, ztn, zadap
74      REAL(wp) ::   zpronmax, zpropmax, zprofmax, zrat
75      REAL(wp) ::   zlim, zsilfac2, zsiborn, zprod, zprontot, zproptot, zprodtot
76      REAL(wp) ::   zprnutmax, zdocprod, zprochln, zprochld, zprochlp
77      REAL(wp) ::   zpislopen, zpislopep, zpisloped, thetannm_n, thetandm_n, thetanpm_n
78      REAL(wp) ::   zrum, zcodel, zargu, zval, zfeup
79      REAL(wp) ::   zfact, zrfact2
80      CHARACTER (len=25) :: charout
81      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj    ) :: zmixnano, zmixpico, zmixdiat, zstrn
82      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) :: zpislopeadn, zpislopeadp, zpislopeadd
83      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) :: zprnut, zprmaxp, zprmaxn, zprmaxd
84      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) :: zprbio, zprpic, zprdia, zysopt
85      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) :: zprchln, zprchlp, zprchld
86      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) :: zprorcan, zprorcap, zprorcad 
87      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) :: zprofed, zprofep, zprofen
88      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) :: zpronewn, zpronewp, zpronewd
89      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) :: zproregn, zproregp, zproregd
90      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) :: zpropo4n, zpropo4p, zpropo4d
91      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) :: zprodopn, zprodopp, zprodopd
92      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) :: zrespn, zrespp, zrespd
93      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) :: zcroissn, zcroissp, zcroissd
94      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) :: zmxl_fac, zmxl_chl
95      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) :: zpligprod1, zpligprod2
96      REAL(wp), ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:,:) :: zw3d
97      REAL(wp), ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:  ) :: zw2d
98      !!---------------------------------------------------------------------
99      !
100      IF( ln_timing )   CALL timing_start('p5z_prod')
101      !
102      zprorcan(:,:,:) = 0._wp ; zprorcap(:,:,:) = 0._wp ; zprorcad(:,:,:) = 0._wp
103      zprofed (:,:,:) = 0._wp ; zprofep (:,:,:) = 0._wp ; zprofen (:,:,:) = 0._wp
104      zpronewn(:,:,:) = 0._wp ; zpronewp(:,:,:) = 0._wp ; zpronewd(:,:,:) = 0._wp
105      zproregn(:,:,:) = 0._wp ; zproregp(:,:,:) = 0._wp ; zproregd(:,:,:) = 0._wp 
106      zpropo4n(:,:,:) = 0._wp ; zpropo4p(:,:,:) = 0._wp ; zpropo4d(:,:,:) = 0._wp
107      zprdia  (:,:,:) = 0._wp ; zprpic  (:,:,:) = 0._wp ; zprbio  (:,:,:) = 0._wp
108      zprodopn(:,:,:) = 0._wp ; zprodopp(:,:,:) = 0._wp ; zprodopd(:,:,:) = 0._wp
109      zysopt  (:,:,:) = 0._wp
110      zrespn  (:,:,:) = 0._wp ; zrespp  (:,:,:) = 0._wp ; zrespd  (:,:,:) = 0._wp 
111
112      ! Computation of the optimal production
113      zprnut (:,:,:) = 0.65_wp * r1_rday * tgfunc(:,:,:)
114      zprmaxn(:,:,:) = ( 0.65_wp * (1. + zpsino3 * qnpmax ) ) * r1_rday * tgfunc(:,:,:)
115      zprmaxp(:,:,:) = 0.5 / 0.65 * zprmaxn(:,:,:) 
116      zprmaxd(:,:,:) = zprmaxn(:,:,:) 
117
118      ! compute the day length depending on latitude and the day
119      zrum = REAL( nday_year - 80, wp ) / REAL( nyear_len(1), wp )
120      zcodel = ASIN(  SIN( zrum * rpi * 2._wp ) * SIN( rad * 23.5_wp )  )
121
122      ! day length in hours
123      zstrn(:,:) = 0.
124      DO jj = 1, jpj
125         DO ji = 1, jpi
126            zargu = TAN( zcodel ) * TAN( gphit(ji,jj) * rad )
127            zargu = MAX( -1., MIN(  1., zargu ) )
128            zstrn(ji,jj) = MAX( 0.0, 24. - 2. * ACOS( zargu ) / rad / 15. )
129         END DO
130      END DO
131
132         ! Impact of the day duration on phytoplankton growth
133      DO jk = 1, jpkm1
134         DO jj = 1 ,jpj
135            DO ji = 1, jpi
136               IF( etot_ndcy(ji,jj,jk) > 1.E-3 ) THEN
137                  zval = MAX( 1., zstrn(ji,jj) )
138                  IF( gdepw_n(ji,jj,jk+1) <= hmld(ji,jj) ) THEN
139                     zval = zval * MIN(1., heup_01(ji,jj) / ( hmld(ji,jj) + rtrn ))
140                  ENDIF
141                  zmxl_chl(ji,jj,jk) = zval / 24.
142                  zmxl_fac(ji,jj,jk) = 1.5 * zval / ( 12. + zval )
143               ENDIF
144            END DO
145         END DO
146      END DO
147
148      zprbio(:,:,:) = zprmaxn(:,:,:) * zmxl_fac(:,:,:)
149      zprdia(:,:,:) = zprmaxd(:,:,:) * zmxl_fac(:,:,:)
150      zprpic(:,:,:) = zprmaxp(:,:,:) * zmxl_fac(:,:,:)
151
152
153      ! Maximum light intensity
154      zdaylen(:,:) = MAX(1., zstrn(:,:)) / 24.
155      WHERE( zstrn(:,:) < 1.e0 ) zstrn(:,:) = 24.
156
157      DO jk = 1, jpkm1
158         DO jj = 1, jpj
159            DO ji = 1, jpi
160               IF( etot_ndcy(ji,jj,jk) > 1.E-3 ) THEN
161                  ! Computation of the P-I slope for nanos and diatoms
162                  ztn         = MAX( 0., tsn(ji,jj,jk,jp_tem) - 15. )
163                  zadap       = xadap * ztn / ( 2.+ ztn )
164                  !
165                  zpislopeadn(ji,jj,jk) = pislopen * trb(ji,jj,jk,jpnch)    &
166                  &                       /( trb(ji,jj,jk,jpphy) * 12. + rtrn)
167                  zpislopeadp(ji,jj,jk) = pislopep * ( 1. + zadap * EXP( -0.25 * epico(ji,jj,jk) ) )   &
168                  &                       * trb(ji,jj,jk,jppch) /( trb(ji,jj,jk,jppic) * 12. + rtrn)
169                  zpislopeadd(ji,jj,jk) = pisloped * trb(ji,jj,jk,jpdch)    &
170                     &                    /( trb(ji,jj,jk,jpdia) * 12. + rtrn)
171                  !
172                  zpislopen = zpislopeadn(ji,jj,jk) / ( zprbio(ji,jj,jk) * rday * xlimphy(ji,jj,jk) + rtrn )
173                  zpislopep = zpislopeadp(ji,jj,jk) / ( zprpic(ji,jj,jk) * rday * xlimpic(ji,jj,jk) + rtrn )
174                  zpisloped = zpislopeadd(ji,jj,jk) / ( zprdia(ji,jj,jk) * rday * xlimdia(ji,jj,jk) + rtrn )
175
176                  ! Computation of production function for Carbon
177                  !  ---------------------------------------------
178                  zprbio(ji,jj,jk) = zprbio(ji,jj,jk) * ( 1.- EXP( -zpislopen * enano(ji,jj,jk) )  )
179                  zprpic(ji,jj,jk) = zprpic(ji,jj,jk) * ( 1.- EXP( -zpislopep * epico(ji,jj,jk) )  )
180                  zprdia(ji,jj,jk) = zprdia(ji,jj,jk) * ( 1.- EXP( -zpisloped * ediat(ji,jj,jk) )  )
181
182                  ! Computation of production function for Chlorophyll
183                  !  -------------------------------------------------
184                  zpislopen = zpislopen * zmxl_fac(ji,jj,jk) / ( zmxl_chl(ji,jj,jk) + rtrn )
185                  zpisloped = zpisloped * zmxl_fac(ji,jj,jk) / ( zmxl_chl(ji,jj,jk) + rtrn )
186                  zpislopep = zpislopep * zmxl_fac(ji,jj,jk) / ( zmxl_chl(ji,jj,jk) + rtrn )
187                  zprchln(ji,jj,jk) = zprmaxn(ji,jj,jk) * ( 1.- EXP( -zpislopen * enanom(ji,jj,jk) )  )
188                  zprchlp(ji,jj,jk) = zprmaxp(ji,jj,jk) * ( 1.- EXP( -zpislopep * epicom(ji,jj,jk) )  )
189                  zprchld(ji,jj,jk) = zprmaxd(ji,jj,jk) * ( 1.- EXP( -zpisloped * ediatm(ji,jj,jk) )  )
190               ENDIF
191            END DO
192         END DO
193      END DO
194
195      DO jk = 1, jpkm1
196         DO jj = 1, jpj
197            DO ji = 1, jpi
198
199                IF( etot_ndcy(ji,jj,jk) > 1.E-3 ) THEN
200                  !    Si/C of diatoms
201                  !    ------------------------
202                  !    Si/C increases with iron stress and silicate availability
203                  !    Si/C is arbitrariliy increased for very high Si concentrations
204                  !    to mimic the very high ratios observed in the Southern Ocean (silpot2)
205                  zlim  = trb(ji,jj,jk,jpsil) / ( trb(ji,jj,jk,jpsil) + xksi1 )
206                  zsilim = MIN( zprdia(ji,jj,jk) / ( zprmaxd(ji,jj,jk) + rtrn ), xlimsi(ji,jj,jk) )
207                  zsilfac = 3.4 * EXP( -4.23 * zsilim ) * MAX( 0.e0, MIN( 1., 2.2 * ( zlim - 0.5 ) )  ) + 1.e0
208                  zsiborn = trb(ji,jj,jk,jpsil) * trb(ji,jj,jk,jpsil) * trb(ji,jj,jk,jpsil)
209                  IF (gphit(ji,jj) < -30 ) THEN
210                    zsilfac2 = 1. + 2. * zsiborn / ( zsiborn + xksi2**3 )
211                  ELSE
212                    zsilfac2 = 1. +      zsiborn / ( zsiborn + xksi2**3 )
213                  ENDIF
214                  zysopt(ji,jj,jk) = grosip * zlim * zsilfac * zsilfac2
215              ENDIF
216            END DO
217         END DO
218      END DO
219
220      !  Sea-ice effect on production                                                                               
221      DO jk = 1, jpkm1
222         DO jj = 1, jpj
223            DO ji = 1, jpi
224               zprbio(ji,jj,jk)  = zprbio(ji,jj,jk) * ( 1. - fr_i(ji,jj) )
225               zprpic(ji,jj,jk)  = zprpic(ji,jj,jk) * ( 1. - fr_i(ji,jj) ) 
226               zprdia(ji,jj,jk)  = zprdia(ji,jj,jk) * ( 1. - fr_i(ji,jj) ) 
227               zprnut(ji,jj,jk)  = zprnut(ji,jj,jk) * ( 1. - fr_i(ji,jj) )
228            END DO
229         END DO
230      END DO
231
232      ! Computation of the various production terms of nanophytoplankton
233      DO jk = 1, jpkm1
234         DO jj = 1, jpj
235            DO ji = 1, jpi
236               IF( etot_ndcy(ji,jj,jk) > 1.E-3 ) THEN
237                  !  production terms for nanophyto.
238                  zprorcan(ji,jj,jk) = zprbio(ji,jj,jk)  * xlimphy(ji,jj,jk) * trb(ji,jj,jk,jpphy) * rfact2
239                  !
240                  zration = trb(ji,jj,jk,jpnph) / ( trb(ji,jj,jk,jpphy) + rtrn )
241                  zratiop = trb(ji,jj,jk,jppph) / ( trb(ji,jj,jk,jpphy) + rtrn )
242                  zratiof = trb(ji,jj,jk,jpnfe) / ( trb(ji,jj,jk,jpphy) + rtrn )
243                  zprnutmax = zprnut(ji,jj,jk) * fvnuptk(ji,jj,jk) / rno3 * trb(ji,jj,jk,jpphy) * rfact2
244                  ! Uptake of nitrogen
245                  zrat = MIN( 1., zration / (xqnnmax(ji,jj,jk) + rtrn) ) 
246                  zmax = MAX(0., MIN(1., (1. - zrat)/ (1.05 - zrat) * 1.05))
247                  zpronmax = zprnutmax * zmax * MAX(0., MIN(1., ( zratiop - xqpnmin(ji,jj,jk) )   &
248                  &          / ( xqpnmax(ji,jj,jk) - xqpnmin(ji,jj,jk) + rtrn ), xlimnfe(ji,jj,jk) ) )
249                  zpronewn(ji,jj,jk) = zpronmax * zdaylen(ji,jj) * xnanono3(ji,jj,jk)
250                  zproregn(ji,jj,jk) = zpronmax * xnanonh4(ji,jj,jk)
251                  ! Uptake of phosphorus
252                  zrat = MIN( 1., zratiop / (xqpnmax(ji,jj,jk) + rtrn) )
253                  zmax = MAX(0., MIN(1., (1. - zrat)/ (1.05 - zrat) * 1.05))
254                  zpropmax = zprnutmax * zmax * xlimnfe(ji,jj,jk)
255                  zpropo4n(ji,jj,jk) = zpropmax * xnanopo4(ji,jj,jk)
256                  zprodopn(ji,jj,jk) = zpropmax * xnanodop(ji,jj,jk)
257                  ! Uptake of iron
258                  zrat = MIN( 1., zratiof / qfnmax )
259                  zmax = MAX(0., MIN(1., (1. - zrat)/ (1.05 - zrat) * 1.05))
260                  zprofmax = zprnutmax * qfnmax * zmax
261                  zprofen(ji,jj,jk) = zprofmax * xnanofer(ji,jj,jk) * ( 3. - 2.4 * xlimnfe(ji,jj,jk)    &
262                  &          / ( xlimnfe(ji,jj,jk) + 0.2 ) ) * (1. + 0.8 * xnanono3(ji,jj,jk) / ( rtrn  &
263                  &          + xnanono3(ji,jj,jk) + xnanonh4(ji,jj,jk) ) * (1. - xnanofer(ji,jj,jk) ) )
264               ENDIF
265            END DO
266         END DO
267      END DO
268
269      ! Computation of the various production terms of picophytoplankton
270      DO jk = 1, jpkm1
271         DO jj = 1, jpj
272            DO ji = 1, jpi
273               IF( etot_ndcy(ji,jj,jk) > 1.E-3 ) THEN
274                  !  production terms for picophyto.
275                  zprorcap(ji,jj,jk) = zprpic(ji,jj,jk)  * xlimpic(ji,jj,jk) * trb(ji,jj,jk,jppic) * rfact2
276                  !
277                  zration = trb(ji,jj,jk,jpnpi) / ( trb(ji,jj,jk,jppic) + rtrn )
278                  zratiop = trb(ji,jj,jk,jpppi) / ( trb(ji,jj,jk,jppic) + rtrn )
279                  zratiof = trb(ji,jj,jk,jppfe) / ( trb(ji,jj,jk,jppic) + rtrn )
280                  zprnutmax = zprnut(ji,jj,jk) * fvpuptk(ji,jj,jk) / rno3 * trb(ji,jj,jk,jppic) * rfact2
281                  ! Uptake of nitrogen
282                  zrat = MIN( 1., zration / (xqnpmax(ji,jj,jk) + rtrn) )
283                  zmax = MAX(0., MIN(1., (1. - zrat)/ (1.05 - zrat) * 1.05))
284                  zpronmax = zprnutmax * zmax * MAX(0., MIN(1., ( zratiop - xqppmin(ji,jj,jk) )   &
285                  &          / ( xqppmax(ji,jj,jk) - xqppmin(ji,jj,jk) + rtrn ), xlimpfe(ji,jj,jk) ) )
286                  zpronewp(ji,jj,jk) = zpronmax * zdaylen(ji,jj) * xpicono3(ji,jj,jk) 
287                  zproregp(ji,jj,jk) = zpronmax * xpiconh4(ji,jj,jk)
288                  ! Uptake of phosphorus
289                  zrat = MIN( 1., zratiop / (xqppmax(ji,jj,jk) + rtrn) )
290                  zmax = MAX(0., MIN(1., (1. - zrat)/ (1.05 - zrat) * 1.05))
291                  zpropmax = zprnutmax * zmax * xlimpfe(ji,jj,jk)
292                  zpropo4p(ji,jj,jk) = zpropmax * xpicopo4(ji,jj,jk)
293                  zprodopp(ji,jj,jk) = zpropmax * xpicodop(ji,jj,jk)
294                  ! Uptake of iron
295                  zrat = MIN( 1., zratiof / qfpmax )
296                  zmax = MAX(0., MIN(1., (1. - zrat)/ (1.05 - zrat) * 1.05))
297                  zprofmax = zprnutmax * qfpmax * zmax
298                  zprofep(ji,jj,jk) = zprofmax * xpicofer(ji,jj,jk) * ( 3. - 2.4 * xlimpfe(ji,jj,jk)   &
299                  &          / ( xlimpfe(ji,jj,jk) + 0.2 ) ) * (1. + 0.8 * xpicono3(ji,jj,jk) / ( rtrn   &
300                  &          + xpicono3(ji,jj,jk) + xpiconh4(ji,jj,jk) ) * (1. - xpicofer(ji,jj,jk) ) )
301               ENDIF
302            END DO
303         END DO
304      END DO
305
306      ! Computation of the various production terms of diatoms
307      DO jk = 1, jpkm1
308         DO jj = 1, jpj
309            DO ji = 1, jpi
310               IF( etot_ndcy(ji,jj,jk) > 1.E-3 ) THEN
311                  !  production terms for diatomees
312                  zprorcad(ji,jj,jk) = zprdia(ji,jj,jk) * xlimdia(ji,jj,jk) * trb(ji,jj,jk,jpdia) * rfact2
313                  ! Computation of the respiration term according to pahlow
314                  ! & oschlies (2013)
315                  !
316                  zration = trb(ji,jj,jk,jpndi) / ( trb(ji,jj,jk,jpdia) + rtrn )
317                  zratiop = trb(ji,jj,jk,jppdi) / ( trb(ji,jj,jk,jpdia) + rtrn )
318                  zratiof = trb(ji,jj,jk,jpdfe) / ( trb(ji,jj,jk,jpdia) + rtrn )
319                  zprnutmax = zprnut(ji,jj,jk) * fvduptk(ji,jj,jk) / rno3 * trb(ji,jj,jk,jpdia) * rfact2
320                  ! Uptake of nitrogen
321                  zrat = MIN( 1., zration / (xqndmax(ji,jj,jk) + rtrn) )
322                  zmax = MAX(0., MIN(1., (1. - zrat)/ (1.05 - zrat) * 1.05)) 
323                  zpronmax = zprnutmax * zmax * MAX(0., MIN(1., ( zratiop - xqpdmin(ji,jj,jk) )   &
324                  &          / ( xqpdmax(ji,jj,jk) - xqpdmin(ji,jj,jk) + rtrn ), xlimdfe(ji,jj,jk) ) )
325                  zpronewd(ji,jj,jk) = zpronmax * zdaylen(ji,jj) * xdiatno3(ji,jj,jk)
326                  zproregd(ji,jj,jk) = zpronmax * xdiatnh4(ji,jj,jk)
327                  ! Uptake of phosphorus
328                  zrat = MIN( 1., zratiop / (xqpdmax(ji,jj,jk) + rtrn) )
329                  zmax = MAX(0., MIN(1., (1. - zrat)/ (1.05 - zrat) * 1.05)) 
330                  zpropmax = zprnutmax * zmax * xlimdfe(ji,jj,jk)
331                  zpropo4d(ji,jj,jk) = zpropmax * xdiatpo4(ji,jj,jk)
332                  zprodopd(ji,jj,jk) = zpropmax * xdiatdop(ji,jj,jk)
333                  ! Uptake of iron
334                  zrat = MIN( 1., zratiof / qfdmax )
335                  zmax = MAX(0., MIN(1., (1. - zrat)/ (1.05 - zrat) * 1.05))
336                  zprofmax = zprnutmax * qfdmax * zmax
337                  zprofed(ji,jj,jk) = zprofmax * xdiatfer(ji,jj,jk) * ( 3. - 2.4 * xlimdfe(ji,jj,jk)     &
338                  &          / ( xlimdfe(ji,jj,jk) + 0.2 ) ) * (1. + 0.8 * xdiatno3(ji,jj,jk) / ( rtrn   &
339                  &          + xdiatno3(ji,jj,jk) + xdiatnh4(ji,jj,jk) ) * (1. - xdiatfer(ji,jj,jk) ) )
340               ENDIF
341            END DO
342         END DO
343      END DO
344
345      DO jk = 1, jpkm1
346         DO jj = 1, jpj
347            DO ji = 1, jpi
348               IF( etot_ndcy(ji,jj,jk) > 1.E-3 ) THEN
349                     !  production terms for nanophyto. ( chlorophyll )
350                  znanotot = enanom(ji,jj,jk) / ( zmxl_chl(ji,jj,jk) + rtrn )
351                  zprod = rday * (zpronewn(ji,jj,jk) + zproregn(ji,jj,jk)) * zprchln(ji,jj,jk) * xlimphy(ji,jj,jk)
352                  thetannm_n   = MIN ( thetannm, ( thetannm / (1. - 1.14 / 43.4 *tsn(ji,jj,jk,jp_tem)))   &
353                  &               * (1. - 1.14 / 43.4 * 20.))
354                  zprochln = thetannm_n * zprod / ( zpislopeadn(ji,jj,jk) * znanotot + rtrn )
355                  zprochln = MAX(zprochln, chlcmin * 12. * zprorcan (ji,jj,jk) )
356                     !  production terms for picophyto. ( chlorophyll )
357                  zpicotot = epicom(ji,jj,jk) / ( zmxl_chl(ji,jj,jk) + rtrn )
358                  zprod = rday * (zpronewp(ji,jj,jk) + zproregp(ji,jj,jk)) * zprchlp(ji,jj,jk) * xlimpic(ji,jj,jk)
359                  thetanpm_n   = MIN ( thetanpm, ( thetanpm / (1. - 1.14 / 43.4 *tsn(ji,jj,jk,jp_tem)))   &
360                  &               * (1. - 1.14 / 43.4 * 20.))
361                  zprochlp = thetanpm_n * zprod / ( zpislopeadp(ji,jj,jk) * zpicotot + rtrn )
362                  zprochlp = MAX(zprochlp, chlcmin * 12. * zprorcap(ji,jj,jk) )
363                  !  production terms for diatomees ( chlorophyll )
364                  zdiattot = ediatm(ji,jj,jk) / ( zmxl_chl(ji,jj,jk) + rtrn )
365                  zprod = rday * (zpronewd(ji,jj,jk) + zproregd(ji,jj,jk)) * zprchld(ji,jj,jk) * xlimdia(ji,jj,jk)
366                  thetandm_n   = MIN ( thetandm, ( thetandm / (1. - 1.14 / 43.4 *tsn(ji,jj,jk,jp_tem)))   &
367                  &               * (1. - 1.14 / 43.4 * 20.))
368                  zprochld = thetandm_n * zprod / ( zpislopeadd(ji,jj,jk) * zdiattot + rtrn )
369                  zprochld = MAX(zprochld, chlcmin * 12. * zprorcad(ji,jj,jk) )
370                  !   Update the arrays TRA which contain the Chla sources and sinks
371                  tra(ji,jj,jk,jpnch) = tra(ji,jj,jk,jpnch) + zprochln * texcretn
372                  tra(ji,jj,jk,jpdch) = tra(ji,jj,jk,jpdch) + zprochld * texcretd
373                  tra(ji,jj,jk,jppch) = tra(ji,jj,jk,jppch) + zprochlp * texcretp
374               ENDIF
375            END DO
376         END DO
377      END DO
378
379      !   Update the arrays TRA which contain the biological sources and sinks
380      DO jk = 1, jpkm1
381         DO jj = 1, jpj
382           DO ji =1 ,jpi
383              zprontot = zpronewn(ji,jj,jk) + zproregn(ji,jj,jk)
384              zproptot = zpronewp(ji,jj,jk) + zproregp(ji,jj,jk)
385              zprodtot = zpronewd(ji,jj,jk) + zproregd(ji,jj,jk)
386              zdocprod = excretd * zprorcad(ji,jj,jk) + excretn * zprorcan(ji,jj,jk)  &
387              &          + excretp * zprorcap(ji,jj,jk)
388              tra(ji,jj,jk,jppo4) = tra(ji,jj,jk,jppo4) - zpropo4n(ji,jj,jk) - zpropo4d(ji,jj,jk)  &
389              &                     - zpropo4p(ji,jj,jk)
390              tra(ji,jj,jk,jpno3) = tra(ji,jj,jk,jpno3) - zpronewn(ji,jj,jk) - zpronewd(ji,jj,jk)  &
391              &                     - zpronewp(ji,jj,jk)
392              tra(ji,jj,jk,jpnh4) = tra(ji,jj,jk,jpnh4) - zproregn(ji,jj,jk) - zproregd(ji,jj,jk)  &
393              &                     - zproregp(ji,jj,jk)
394              tra(ji,jj,jk,jpphy) = tra(ji,jj,jk,jpphy) + zprorcan(ji,jj,jk) * texcretn    &
395                 &                  - zpsino3 * zpronewn(ji,jj,jk) - zpsinh4 * zproregn(ji,jj,jk)   &
396                 &                  - zrespn(ji,jj,jk) 
397              zcroissn(ji,jj,jk) = tra(ji,jj,jk,jpphy) / rfact2/ (trb(ji,jj,jk,jpphy) + rtrn)
398              tra(ji,jj,jk,jpnph) = tra(ji,jj,jk,jpnph) + zprontot * texcretn
399              tra(ji,jj,jk,jppph) = tra(ji,jj,jk,jppph) + zpropo4n(ji,jj,jk) * texcretn   &
400              &                     + zprodopn(ji,jj,jk) * texcretn
401              tra(ji,jj,jk,jpnfe) = tra(ji,jj,jk,jpnfe) + zprofen(ji,jj,jk) * texcretn
402              tra(ji,jj,jk,jppic) = tra(ji,jj,jk,jppic) + zprorcap(ji,jj,jk) * texcretp     &
403                 &                  - zpsino3 * zpronewp(ji,jj,jk) - zpsinh4 * zproregp(ji,jj,jk)   &
404                 &                  - zrespp(ji,jj,jk) 
405              zcroissp(ji,jj,jk) = tra(ji,jj,jk,jppic) / rfact2/ (trb(ji,jj,jk,jppic) + rtrn)
406              tra(ji,jj,jk,jpnpi) = tra(ji,jj,jk,jpnpi) + zproptot * texcretp
407              tra(ji,jj,jk,jpppi) = tra(ji,jj,jk,jpppi) + zpropo4p(ji,jj,jk) * texcretp   &
408              &                     + zprodopp(ji,jj,jk) * texcretp
409              tra(ji,jj,jk,jppfe) = tra(ji,jj,jk,jppfe) + zprofep(ji,jj,jk) * texcretp
410              tra(ji,jj,jk,jpdia) = tra(ji,jj,jk,jpdia) + zprorcad(ji,jj,jk) * texcretd   &
411                 &                  - zpsino3 * zpronewd(ji,jj,jk) - zpsinh4 * zproregd(ji,jj,jk)   &
412                 &                  - zrespd(ji,jj,jk) 
413              zcroissd(ji,jj,jk) = tra(ji,jj,jk,jpdia) / rfact2 / (trb(ji,jj,jk,jpdia) + rtrn)
414              tra(ji,jj,jk,jpndi) = tra(ji,jj,jk,jpndi) + zprodtot * texcretd
415              tra(ji,jj,jk,jppdi) = tra(ji,jj,jk,jppdi) + zpropo4d(ji,jj,jk) * texcretd   &
416              &                     + zprodopd(ji,jj,jk) * texcretd
417              tra(ji,jj,jk,jpdfe) = tra(ji,jj,jk,jpdfe) + zprofed(ji,jj,jk) * texcretd
418              tra(ji,jj,jk,jpdsi) = tra(ji,jj,jk,jpdsi) + zprorcad(ji,jj,jk) * zysopt(ji,jj,jk) * texcretd
419              tra(ji,jj,jk,jpdoc) = tra(ji,jj,jk,jpdoc) + excretd * zprorcad(ji,jj,jk) + excretn * zprorcan(ji,jj,jk)  &
420              &                     + excretp * zprorcap(ji,jj,jk)
421              tra(ji,jj,jk,jpdon) = tra(ji,jj,jk,jpdon) + excretd * zprodtot + excretn * zprontot   &
422              &                     + excretp * zproptot
423              tra(ji,jj,jk,jpdop) = tra(ji,jj,jk,jpdop) + excretd * zpropo4d(ji,jj,jk) + excretn * zpropo4n(ji,jj,jk)   &
424              &    - texcretn * zprodopn(ji,jj,jk) - texcretd * zprodopd(ji,jj,jk) + excretp * zpropo4p(ji,jj,jk)     &
425              &    - texcretp * zprodopp(ji,jj,jk)
426              tra(ji,jj,jk,jpoxy) = tra(ji,jj,jk,jpoxy) + o2ut * ( zproregn(ji,jj,jk) + zproregd(ji,jj,jk)   &
427                 &                + zproregp(ji,jj,jk) ) + ( o2ut + o2nit ) * ( zpronewn(ji,jj,jk)           &
428                 &                + zpronewd(ji,jj,jk) + zpronewp(ji,jj,jk) )   &
429                 &                - o2ut * ( zrespn(ji,jj,jk) + zrespp(ji,jj,jk) + zrespd(ji,jj,jk) )
430              zfeup = texcretn * zprofen(ji,jj,jk) + texcretd * zprofed(ji,jj,jk) + texcretp * zprofep(ji,jj,jk)
431              tra(ji,jj,jk,jpfer) = tra(ji,jj,jk,jpfer) - zfeup
432              tra(ji,jj,jk,jpsil) = tra(ji,jj,jk,jpsil) - texcretd * zprorcad(ji,jj,jk) * zysopt(ji,jj,jk)
433              tra(ji,jj,jk,jpdic) = tra(ji,jj,jk,jpdic) - zprorcan(ji,jj,jk) - zprorcad(ji,jj,jk) - zprorcap(ji,jj,jk)  &
434              &                     + zpsino3 * zpronewn(ji,jj,jk) + zpsinh4 * zproregn(ji,jj,jk)   &
435              &                     + zpsino3 * zpronewp(ji,jj,jk) + zpsinh4 * zproregp(ji,jj,jk)   &
436              &                     + zpsino3 * zpronewd(ji,jj,jk) + zpsinh4 * zproregd(ji,jj,jk)  &
437              &                     + zrespn(ji,jj,jk) + zrespd(ji,jj,jk) + zrespp(ji,jj,jk) 
438              tra(ji,jj,jk,jptal) = tra(ji,jj,jk,jptal) + rno3 * ( zpronewn(ji,jj,jk) + zpronewd(ji,jj,jk)  &
439              &                     + zpronewp(ji,jj,jk) ) - rno3 * ( zproregn(ji,jj,jk) + zproregd(ji,jj,jk)     &
440              &                     + zproregp(ji,jj,jk) ) 
441          END DO
442        END DO
443     END DO
444     !
445     IF( ln_ligand ) THEN
446         zpligprod1(:,:,:) = 0._wp    ;    zpligprod2(:,:,:) = 0._wp
447         DO jk = 1, jpkm1
448            DO jj = 1, jpj
449              DO ji =1 ,jpi
450                 zdocprod = excretd * zprorcad(ji,jj,jk) + excretn * zprorcan(ji,jj,jk) + excretp * zprorcap(ji,jj,jk)
451                 zfeup    = texcretn * zprofen(ji,jj,jk) + texcretd * zprofed(ji,jj,jk) + texcretp * zprofep(ji,jj,jk)
452                 tra(ji,jj,jk,jplgw) = tra(ji,jj,jk,jplgw) + zdocprod * ldocp - zfeup * plig(ji,jj,jk) * lthet
453                 zpligprod1(ji,jj,jk) = zdocprod * ldocp
454                 zpligprod2(ji,jj,jk) = zfeup * plig(ji,jj,jk) * lthet
455              END DO
456           END DO
457        END DO
458     ENDIF
459
460
461     ! Total primary production per year
462
463    ! Total primary production per year
464    IF( iom_use( "tintpp" ) .OR. ( ln_check_mass .AND. kt == nitend .AND. knt == nrdttrc )  )  &
465      & tpp = glob_sum( 'p5zprod', ( zprorcan(:,:,:) + zprorcad(:,:,:) + zprorcap(:,:,:) ) * cvol(:,:,:) )
466
467    IF( lk_iomput ) THEN
468       IF( knt == nrdttrc ) THEN
469          ALLOCATE( zw2d(jpi,jpj), zw3d(jpi,jpj,jpk) )
470          zfact = 1.e+3 * rfact2r  !  conversion from mol/l/kt to  mol/m3/s
471          !
472          IF( iom_use( "PPPHYN" ) .OR. iom_use( "PPPHYD" ) .OR. iom_use( "PPPHYP" ) )  THEN
473              zw3d(:,:,:) = zprorcan(:,:,:) * zfact * tmask(:,:,:)  ! primary production by nanophyto
474              CALL iom_put( "PPPHYN"  , zw3d )
475              !
476              zw3d(:,:,:) = zprorcap(:,:,:) * zfact * tmask(:,:,:)  ! primary production by picophyto
477              CALL iom_put( "PPPHYP"  , zw3d )
478              !
479              zw3d(:,:,:) = zprorcad(:,:,:) * zfact * tmask(:,:,:)  ! primary production by diatomes
480              CALL iom_put( "PPPHYD"  , zw3d )
481          ENDIF
482          IF( iom_use( "PPNEWN" ) .OR. iom_use( "PPNEWD" ) .OR. iom_use( "PPNEWP" ) )  THEN
483              zw3d(:,:,:) = zpronewn(:,:,:) * zfact * tmask(:,:,:)  ! new primary production by nanophyto
484              CALL iom_put( "PPNEWN"  , zw3d )
485              !
486              zw3d(:,:,:) = zpronewp(:,:,:) * zfact * tmask(:,:,:)  ! new primary production by picophyto
487              CALL iom_put( "PPNEWP"  , zw3d )
488              !
489              zw3d(:,:,:) = zpronewd(:,:,:) * zfact * tmask(:,:,:)  ! new primary production by diatomes
490              CALL iom_put( "PPNEWD"  , zw3d )
491          ENDIF
492          IF( iom_use( "PBSi" ) )  THEN
493              zw3d(:,:,:) = zprorcad(:,:,:) * zfact * tmask(:,:,:) * zysopt(:,:,:) ! biogenic silica production
494              CALL iom_put( "PBSi"  , zw3d )
495          ENDIF
496          IF( iom_use( "PFeN" ) .OR. iom_use( "PFeD" ) .OR. iom_use( "PFeP" ) )  THEN
497              zw3d(:,:,:) = zprofen(:,:,:) * zfact * tmask(:,:,:)  ! biogenic iron production by nanophyto
498              CALL iom_put( "PFeN"  , zw3d )
499              !
500              zw3d(:,:,:) = zprofep(:,:,:) * zfact * tmask(:,:,:)  ! biogenic iron production by picophyto
501              CALL iom_put( "PFeP"  , zw3d )
502              !
503              zw3d(:,:,:) = zprofed(:,:,:) * zfact * tmask(:,:,:)  ! biogenic iron production by  diatomes
504              CALL iom_put( "PFeD"  , zw3d )
505          ENDIF
506          IF( iom_use( "LPRODP" ) )  THEN
507              zw3d(:,:,:) = zpligprod1(:,:,:) * 1e9 * zfact * tmask(:,:,:)
508              CALL iom_put( "LPRODP"  , zw3d )
509          ENDIF
510          IF( iom_use( "LDETP" ) )  THEN
511              zw3d(:,:,:) = zpligprod2(:,:,:) * 1e9 * zfact * tmask(:,:,:)
512              CALL iom_put( "LDETP"  , zw3d )
513          ENDIF
514          IF( iom_use( "Mumax" ) )  THEN
515              zw3d(:,:,:) = zprmaxn(:,:,:) * tmask(:,:,:)   ! Maximum growth rate
516              CALL iom_put( "Mumax"  , zw3d )
517          ENDIF
518          IF( iom_use( "MuN" ) .OR. iom_use( "MuD" ) .OR. iom_use( "MuP" ) )  THEN
519              zw3d(:,:,:) = zprbio(:,:,:) * xlimphy(:,:,:) * tmask(:,:,:)  ! Realized growth rate for nanophyto
520              CALL iom_put( "MuN"  , zw3d )
521              !
522              zw3d(:,:,:) = zprpic(:,:,:) * xlimpic(:,:,:) * tmask(:,:,:)  ! Realized growth rate for picophyto
523              CALL iom_put( "MuP"  , zw3d )
524              !
525              zw3d(:,:,:) =  zprdia(:,:,:) * xlimdia(:,:,:) * tmask(:,:,:)  ! Realized growth rate for diatoms
526              CALL iom_put( "MuD"  , zw3d )
527          ENDIF
528          IF( iom_use( "LNlight" ) .OR. iom_use( "LDlight" ) .OR. iom_use( "LPlight" ) )  THEN
529              zw3d(:,:,:) = zprbio (:,:,:) / (zprmaxn(:,:,:) + rtrn) * tmask(:,:,:) ! light limitation term
530              CALL iom_put( "LNlight"  , zw3d )
531              !
532              zw3d(:,:,:) = zprpic (:,:,:) / (zprmaxp(:,:,:) + rtrn) * tmask(:,:,:) ! light limitation term
533              CALL iom_put( "LPlight"  , zw3d )
534              !
535              zw3d(:,:,:) =  zprdia (:,:,:) / (zprmaxd(:,:,:) + rtrn) * tmask(:,:,:)  ! light limitation term
536              CALL iom_put( "LDlight"  , zw3d )
537          ENDIF
538          IF( iom_use( "MunetN" ) .OR. iom_use( "MunetD" ) .OR. iom_use( "MunetP" ) )  THEN
539              zw3d(:,:,:) = zcroissn(:,:,:) * tmask(:,:,:) ! ! Realized growth rate for nanophyto
540              CALL iom_put( "MunetN"  , zw3d )
541              !
542              zw3d(:,:,:) = zcroissp(:,:,:) * tmask(:,:,:) ! ! Realized growth rate for picophyto
543              CALL iom_put( "MunetP"  , zw3d )
544              !
545              zw3d(:,:,:) = zcroissd(:,:,:) * tmask(:,:,:) ! ! Realized growth rate for diatomes
546              CALL iom_put( "MunetD"  , zw3d )
547              !
548          ENDIF
549
550          IF( iom_use( "tintpp" ) )  CALL iom_put( "tintpp" , tpp * zfact )  !  global total integrated primary production molC/s
551          !
552          DEALLOCATE( zw2d, zw3d )
553       ENDIF
554     ENDIF
555
556      IF(ln_ctl)   THEN  ! print mean trends (used for debugging)
557         WRITE(charout, FMT="('prod')")
558         CALL prt_ctl_trc_info(charout)
559         CALL prt_ctl_trc(tab4d=tra, mask=tmask, clinfo=ctrcnm)
560      ENDIF
561      !
562      IF( ln_timing )   CALL timing_stop('p5z_prod')
563      !
564   END SUBROUTINE p5z_prod
565
566
567   SUBROUTINE p5z_prod_init
568      !!----------------------------------------------------------------------
569      !!                  ***  ROUTINE p5z_prod_init  ***
570      !!
571      !! ** Purpose :   Initialization of phytoplankton production parameters
572      !!
573      !! ** Method  :   Read the nampisprod namelist and check the parameters
574      !!      called at the first timestep (nittrc000)
575      !!
576      !! ** input   :   Namelist nampisprod
577      !!----------------------------------------------------------------------
578      INTEGER :: ios                 ! Local integer output status for namelist read
579      !!
580      NAMELIST/namp5zprod/ pislopen, pislopep, pisloped, excretn, excretp, excretd,     &
581         &                 thetannm, thetanpm, thetandm, chlcmin, grosip, bresp, xadap
582      !!----------------------------------------------------------------------
583
584      REWIND( numnatp_ref )              ! Namelist nampisprod in reference namelist : Pisces phytoplankton production
585      READ  ( numnatp_ref, namp5zprod, IOSTAT = ios, ERR = 901)
586901   IF( ios /= 0 ) CALL ctl_nam ( ios , 'namp5zprod in reference namelist' )
587
588      REWIND( numnatp_cfg )              ! Namelist nampisprod in configuration namelist : Pisces phytoplankton production
589      READ  ( numnatp_cfg, namp5zprod, IOSTAT = ios, ERR = 902 )
590902   IF( ios >  0 ) CALL ctl_nam ( ios , 'namp5zprod in configuration namelist' )
591      IF(lwm) WRITE ( numonp, namp5zprod )
592
593      IF(lwp) THEN                         ! control print
594         WRITE(numout,*) ' '
595         WRITE(numout,*) ' Namelist parameters for phytoplankton growth, namp5zprod'
596         WRITE(numout,*) ' ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~'
597         WRITE(numout,*) '    mean Si/C ratio                           grosip       =', grosip
598         WRITE(numout,*) '    P-I slope                                 pislopen     =', pislopen
599         WRITE(numout,*) '    P-I slope  for diatoms                    pisloped     =', pisloped
600         WRITE(numout,*) '    P-I slope  for picophytoplankton          pislopep     =', pislopep
601         WRITE(numout,*) '    Acclimation factor to low light           xadap        =', xadap
602         WRITE(numout,*) '    excretion ratio of nanophytoplankton      excretn      =', excretn
603         WRITE(numout,*) '    excretion ratio of picophytoplankton      excretp      =', excretp
604         WRITE(numout,*) '    excretion ratio of diatoms                excretd      =', excretd
605         WRITE(numout,*) '    basal respiration in phytoplankton        bresp        =', bresp
606         WRITE(numout,*) '    Maximum Chl/C in phytoplankton            chlcmin      =', chlcmin
607         WRITE(numout,*) '    Minimum Chl/N in nanophytoplankton        thetannm     =', thetannm
608         WRITE(numout,*) '    Minimum Chl/N in picophytoplankton        thetanpm     =', thetanpm
609         WRITE(numout,*) '    Minimum Chl/N in diatoms                  thetandm     =', thetandm
610      ENDIF
611      !
612      r1_rday   = 1._wp / rday 
613      texcretn  = 1._wp - excretn
614      texcretp  = 1._wp - excretp
615      texcretd  = 1._wp - excretd
616      tpp       = 0._wp
617      !
618   END SUBROUTINE p5z_prod_init
619
620
621   INTEGER FUNCTION p5z_prod_alloc()
622      !!----------------------------------------------------------------------
623      !!                     ***  ROUTINE p5z_prod_alloc  ***
624      !!----------------------------------------------------------------------
625      ALLOCATE( zdaylen(jpi,jpj), STAT = p5z_prod_alloc )
626      !
627      IF( p5z_prod_alloc /= 0 ) CALL ctl_stop( 'STOP', 'p5z_prod_alloc : failed to allocate arrays.' )
628      !
629   END FUNCTION p5z_prod_alloc
630   !!======================================================================
631END MODULE p5zprod
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.