New URL for NEMO forge!   http://forge.nemo-ocean.eu

Since March 2022 along with NEMO 4.2 release, the code development moved to a self-hosted GitLab.
This present forge is now archived and remained online for history.
p5zprod.F90 in NEMO/branches/2019/dev_r11078_OSMOSIS_IMMERSE_Nurser/src/TOP/PISCES/P4Z – NEMO

source: NEMO/branches/2019/dev_r11078_OSMOSIS_IMMERSE_Nurser/src/TOP/PISCES/P4Z/p5zprod.F90 @ 12928

Last change on this file since 12928 was 12928, checked in by smueller, 4 years ago

Synchronizing with /NEMO/trunk@12925 (ticket #2170)
  • Property svn:keywords set to Id
File size: 31.7 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   !! * Substitutions
53#  include "do_loop_substitute.h90"
54   !!----------------------------------------------------------------------
55   !! NEMO/TOP 4.0 , NEMO Consortium (2018)
56   !! $Id$
57   !! Software governed by the CeCILL license (see ./LICENSE)
58   !!----------------------------------------------------------------------
59CONTAINS
60
61   SUBROUTINE p5z_prod( kt , knt, Kbb, Kmm, Krhs )
62      !!---------------------------------------------------------------------
63      !!                     ***  ROUTINE p5z_prod  ***
64      !!
65      !! ** Purpose :   Compute the phytoplankton production depending on
66      !!              light, temperature and nutrient availability
67      !!
68      !! ** Method  : - ???
69      !!---------------------------------------------------------------------
70      !
71      INTEGER, INTENT(in) :: kt, knt
72      INTEGER, INTENT(in) :: Kbb, Kmm, Krhs      ! time level indices
73      !
74      INTEGER  ::   ji, jj, jk
75      REAL(wp) ::   zsilfac, znanotot, zpicotot, zdiattot, zconctemp, zconctemp2
76      REAL(wp) ::   zration, zratiop, zratiof, zmax, zmax2, zsilim, ztn, zadap
77      REAL(wp) ::   zpronmax, zpropmax, zprofmax, zrat
78      REAL(wp) ::   zlim, zsilfac2, zsiborn, zprod, zprontot, zproptot, zprodtot
79      REAL(wp) ::   zprnutmax, zdocprod, zprochln, zprochld, zprochlp
80      REAL(wp) ::   zpislopen, zpislopep, zpisloped, thetannm_n, thetandm_n, thetanpm_n
81      REAL(wp) ::   zrum, zcodel, zargu, zval, zfeup
82      REAL(wp) ::   zfact, zrfact2
83      CHARACTER (len=25) :: charout
84      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj    ) :: zmixnano, zmixpico, zmixdiat, zstrn
85      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) :: zpislopeadn, zpislopeadp, zpislopeadd
86      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) :: zprnut, zprmaxp, zprmaxn, zprmaxd
87      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) :: zprbio, zprpic, zprdia, zysopt
88      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) :: zprchln, zprchlp, zprchld
89      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) :: zprorcan, zprorcap, zprorcad 
90      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) :: zprofed, zprofep, zprofen
91      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) :: zpronewn, zpronewp, zpronewd
92      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) :: zproregn, zproregp, zproregd
93      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) :: zpropo4n, zpropo4p, zpropo4d
94      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) :: zprodopn, zprodopp, zprodopd
95      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) :: zrespn, zrespp, zrespd
96      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) :: zcroissn, zcroissp, zcroissd
97      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) :: zmxl_fac, zmxl_chl
98      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) :: zpligprod1, zpligprod2
99      !!---------------------------------------------------------------------
100      !
101      IF( ln_timing )   CALL timing_start('p5z_prod')
102      !
103      zprorcan(:,:,:) = 0._wp ; zprorcap(:,:,:) = 0._wp ; zprorcad(:,:,:) = 0._wp
104      zcroissn(:,:,:) = 0._wp ; zcroissp(:,:,:) = 0._wp ; zcroissd(:,:,:) = 0._wp
105      zprofed (:,:,:) = 0._wp ; zprofep (:,:,:) = 0._wp ; zprofen (:,:,:) = 0._wp
106      zpronewn(:,:,:) = 0._wp ; zpronewp(:,:,:) = 0._wp ; zpronewd(:,:,:) = 0._wp
107      zproregn(:,:,:) = 0._wp ; zproregp(:,:,:) = 0._wp ; zproregd(:,:,:) = 0._wp 
108      zpropo4n(:,:,:) = 0._wp ; zpropo4p(:,:,:) = 0._wp ; zpropo4d(:,:,:) = 0._wp
109      zprdia  (:,:,:) = 0._wp ; zprpic  (:,:,:) = 0._wp ; zprbio  (:,:,:) = 0._wp
110      zprodopn(:,:,:) = 0._wp ; zprodopp(:,:,:) = 0._wp ; zprodopd(:,:,:) = 0._wp
111      zysopt  (:,:,:) = 0._wp 
112      zrespn  (:,:,:) = 0._wp ; zrespp  (:,:,:) = 0._wp ; zrespd  (:,:,:) = 0._wp 
113
114      ! Computation of the optimal production
115      zprnut (:,:,:) = 0.65_wp * r1_rday * tgfunc(:,:,:)
116      zprmaxn(:,:,:) = ( 0.65_wp * (1. + zpsino3 * qnpmax ) ) * r1_rday * tgfunc(:,:,:)
117      zprmaxp(:,:,:) = 0.5 / 0.65 * zprmaxn(:,:,:) 
118      zprmaxd(:,:,:) = zprmaxn(:,:,:) 
119
120      ! compute the day length depending on latitude and the day
121      zrum = REAL( nday_year - 80, wp ) / REAL( nyear_len(1), wp )
122      zcodel = ASIN(  SIN( zrum * rpi * 2._wp ) * SIN( rad * 23.5_wp )  )
123
124      ! day length in hours
125      zstrn(:,:) = 0.
126      DO_2D_11_11
127         zargu = TAN( zcodel ) * TAN( gphit(ji,jj) * rad )
128         zargu = MAX( -1., MIN(  1., zargu ) )
129         zstrn(ji,jj) = MAX( 0.0, 24. - 2. * ACOS( zargu ) / rad / 15. )
130      END_2D
131
132         ! Impact of the day duration on phytoplankton growth
133      DO_3D_11_11( 1, jpkm1 )
134         IF( etot_ndcy(ji,jj,jk) > 1.E-3 ) THEN
135            zval = MAX( 1., zstrn(ji,jj) )
136            IF( gdepw(ji,jj,jk+1,Kmm) <= hmld(ji,jj) ) THEN
137               zval = zval * MIN(1., heup_01(ji,jj) / ( hmld(ji,jj) + rtrn ))
138            ENDIF
139            zmxl_chl(ji,jj,jk) = zval / 24.
140            zmxl_fac(ji,jj,jk) = 1.5 * zval / ( 12. + zval )
141         ENDIF
142      END_3D
143
144      zprbio(:,:,:) = zprmaxn(:,:,:) * zmxl_fac(:,:,:)
145      zprdia(:,:,:) = zprmaxd(:,:,:) * zmxl_fac(:,:,:)
146      zprpic(:,:,:) = zprmaxp(:,:,:) * zmxl_fac(:,:,:)
147
148
149      ! Maximum light intensity
150      zdaylen(:,:) = MAX(1., zstrn(:,:)) / 24.
151      WHERE( zstrn(:,:) < 1.e0 ) zstrn(:,:) = 24.
152
153      DO_3D_11_11( 1, jpkm1 )
154         IF( etot_ndcy(ji,jj,jk) > 1.E-3 ) THEN
155            ! Computation of the P-I slope for nanos and diatoms
156            ztn         = MAX( 0., ts(ji,jj,jk,jp_tem,Kmm) - 15. )
157            zadap       = xadap * ztn / ( 2.+ ztn )
158            !
159            zpislopeadn(ji,jj,jk) = pislopen * tr(ji,jj,jk,jpnch,Kbb)    &
160            &                       /( tr(ji,jj,jk,jpphy,Kbb) * 12. + rtrn)
161            zpislopeadp(ji,jj,jk) = pislopep * ( 1. + zadap * EXP( -0.25 * epico(ji,jj,jk) ) )   &
162            &                       * tr(ji,jj,jk,jppch,Kbb) /( tr(ji,jj,jk,jppic,Kbb) * 12. + rtrn)
163            zpislopeadd(ji,jj,jk) = pisloped * tr(ji,jj,jk,jpdch,Kbb)    &
164               &                    /( tr(ji,jj,jk,jpdia,Kbb) * 12. + rtrn)
165            !
166            zpislopen = zpislopeadn(ji,jj,jk) / ( zprbio(ji,jj,jk) * rday * xlimphy(ji,jj,jk) + rtrn )
167            zpislopep = zpislopeadp(ji,jj,jk) / ( zprpic(ji,jj,jk) * rday * xlimpic(ji,jj,jk) + rtrn )
168            zpisloped = zpislopeadd(ji,jj,jk) / ( zprdia(ji,jj,jk) * rday * xlimdia(ji,jj,jk) + rtrn )
169
170            ! Computation of production function for Carbon
171            !  ---------------------------------------------
172            zprbio(ji,jj,jk) = zprbio(ji,jj,jk) * ( 1.- EXP( -zpislopen * enano(ji,jj,jk) )  )
173            zprpic(ji,jj,jk) = zprpic(ji,jj,jk) * ( 1.- EXP( -zpislopep * epico(ji,jj,jk) )  )
174            zprdia(ji,jj,jk) = zprdia(ji,jj,jk) * ( 1.- EXP( -zpisloped * ediat(ji,jj,jk) )  )
175
176            ! Computation of production function for Chlorophyll
177            !  -------------------------------------------------
178            zpislopen = zpislopen * zmxl_fac(ji,jj,jk) / ( zmxl_chl(ji,jj,jk) + rtrn )
179            zpisloped = zpisloped * zmxl_fac(ji,jj,jk) / ( zmxl_chl(ji,jj,jk) + rtrn )
180            zpislopep = zpislopep * zmxl_fac(ji,jj,jk) / ( zmxl_chl(ji,jj,jk) + rtrn )
181            zprchln(ji,jj,jk) = zprmaxn(ji,jj,jk) * ( 1.- EXP( -zpislopen * enanom(ji,jj,jk) )  )
182            zprchlp(ji,jj,jk) = zprmaxp(ji,jj,jk) * ( 1.- EXP( -zpislopep * epicom(ji,jj,jk) )  )
183            zprchld(ji,jj,jk) = zprmaxd(ji,jj,jk) * ( 1.- EXP( -zpisloped * ediatm(ji,jj,jk) )  )
184         ENDIF
185      END_3D
186
187      DO_3D_11_11( 1, jpkm1 )
188
189          IF( etot_ndcy(ji,jj,jk) > 1.E-3 ) THEN
190            !    Si/C of diatoms
191            !    ------------------------
192            !    Si/C increases with iron stress and silicate availability
193            !    Si/C is arbitrariliy increased for very high Si concentrations
194            !    to mimic the very high ratios observed in the Southern Ocean (silpot2)
195            zlim  = tr(ji,jj,jk,jpsil,Kbb) / ( tr(ji,jj,jk,jpsil,Kbb) + xksi1 )
196            zsilim = MIN( zprdia(ji,jj,jk) / ( zprmaxd(ji,jj,jk) + rtrn ), xlimsi(ji,jj,jk) )
197            zsilfac = 3.4 * EXP( -4.23 * zsilim ) * MAX( 0.e0, MIN( 1., 2.2 * ( zlim - 0.5 ) )  ) + 1.e0
198            zsiborn = tr(ji,jj,jk,jpsil,Kbb) * tr(ji,jj,jk,jpsil,Kbb) * tr(ji,jj,jk,jpsil,Kbb)
199            IF (gphit(ji,jj) < -30 ) THEN
200              zsilfac2 = 1. + 2. * zsiborn / ( zsiborn + xksi2**3 )
201            ELSE
202              zsilfac2 = 1. +      zsiborn / ( zsiborn + xksi2**3 )
203            ENDIF
204            zysopt(ji,jj,jk) = grosip * zlim * zsilfac * zsilfac2
205        ENDIF
206      END_3D
207
208      !  Sea-ice effect on production                                                                               
209      DO_3D_11_11( 1, jpkm1 )
210         zprbio(ji,jj,jk)  = zprbio(ji,jj,jk) * ( 1. - fr_i(ji,jj) )
211         zprpic(ji,jj,jk)  = zprpic(ji,jj,jk) * ( 1. - fr_i(ji,jj) ) 
212         zprdia(ji,jj,jk)  = zprdia(ji,jj,jk) * ( 1. - fr_i(ji,jj) ) 
213         zprnut(ji,jj,jk)  = zprnut(ji,jj,jk) * ( 1. - fr_i(ji,jj) )
214      END_3D
215
216      ! Computation of the various production terms of nanophytoplankton
217      DO_3D_11_11( 1, jpkm1 )
218         IF( etot_ndcy(ji,jj,jk) > 1.E-3 ) THEN
219            !  production terms for nanophyto.
220            zprorcan(ji,jj,jk) = zprbio(ji,jj,jk)  * xlimphy(ji,jj,jk) * tr(ji,jj,jk,jpphy,Kbb) * rfact2
221            !
222            zration = tr(ji,jj,jk,jpnph,Kbb) / ( tr(ji,jj,jk,jpphy,Kbb) + rtrn )
223            zratiop = tr(ji,jj,jk,jppph,Kbb) / ( tr(ji,jj,jk,jpphy,Kbb) + rtrn )
224            zratiof = tr(ji,jj,jk,jpnfe,Kbb) / ( tr(ji,jj,jk,jpphy,Kbb) + rtrn )
225            zprnutmax = zprnut(ji,jj,jk) * fvnuptk(ji,jj,jk) / rno3 * tr(ji,jj,jk,jpphy,Kbb) * rfact2
226            ! Uptake of nitrogen
227            zrat = MIN( 1., zration / (xqnnmax(ji,jj,jk) + rtrn) ) 
228            zmax = MAX(0., MIN(1., (1. - zrat)/ (1.05 - zrat) * 1.05))
229            zpronmax = zprnutmax * zmax * MAX(0., MIN(1., ( zratiop - xqpnmin(ji,jj,jk) )   &
230            &          / ( xqpnmax(ji,jj,jk) - xqpnmin(ji,jj,jk) + rtrn ), xlimnfe(ji,jj,jk) ) )
231            zpronewn(ji,jj,jk) = zpronmax * zdaylen(ji,jj) * xnanono3(ji,jj,jk)
232            zproregn(ji,jj,jk) = zpronmax * xnanonh4(ji,jj,jk)
233            ! Uptake of phosphorus
234            zrat = MIN( 1., zratiop / (xqpnmax(ji,jj,jk) + rtrn) )
235            zmax = MAX(0., MIN(1., (1. - zrat)/ (1.05 - zrat) * 1.05))
236            zpropmax = zprnutmax * zmax * xlimnfe(ji,jj,jk)
237            zpropo4n(ji,jj,jk) = zpropmax * xnanopo4(ji,jj,jk)
238            zprodopn(ji,jj,jk) = zpropmax * xnanodop(ji,jj,jk)
239            ! Uptake of iron
240            zrat = MIN( 1., zratiof / qfnmax )
241            zmax = MAX(0., MIN(1., (1. - zrat)/ (1.05 - zrat) * 1.05))
242            zprofmax = zprnutmax * qfnmax * zmax
243            zprofen(ji,jj,jk) = zprofmax * xnanofer(ji,jj,jk) * ( 3. - 2.4 * xlimnfe(ji,jj,jk)    &
244            &          / ( xlimnfe(ji,jj,jk) + 0.2 ) ) * (1. + 0.8 * xnanono3(ji,jj,jk) / ( rtrn  &
245            &          + xnanono3(ji,jj,jk) + xnanonh4(ji,jj,jk) ) * (1. - xnanofer(ji,jj,jk) ) )
246         ENDIF
247      END_3D
248
249      ! Computation of the various production terms of picophytoplankton
250      DO_3D_11_11( 1, jpkm1 )
251         IF( etot_ndcy(ji,jj,jk) > 1.E-3 ) THEN
252            !  production terms for picophyto.
253            zprorcap(ji,jj,jk) = zprpic(ji,jj,jk)  * xlimpic(ji,jj,jk) * tr(ji,jj,jk,jppic,Kbb) * rfact2
254            !
255            zration = tr(ji,jj,jk,jpnpi,Kbb) / ( tr(ji,jj,jk,jppic,Kbb) + rtrn )
256            zratiop = tr(ji,jj,jk,jpppi,Kbb) / ( tr(ji,jj,jk,jppic,Kbb) + rtrn )
257            zratiof = tr(ji,jj,jk,jppfe,Kbb) / ( tr(ji,jj,jk,jppic,Kbb) + rtrn )
258            zprnutmax = zprnut(ji,jj,jk) * fvpuptk(ji,jj,jk) / rno3 * tr(ji,jj,jk,jppic,Kbb) * rfact2
259            ! Uptake of nitrogen
260            zrat = MIN( 1., zration / (xqnpmax(ji,jj,jk) + rtrn) )
261            zmax = MAX(0., MIN(1., (1. - zrat)/ (1.05 - zrat) * 1.05))
262            zpronmax = zprnutmax * zmax * MAX(0., MIN(1., ( zratiop - xqppmin(ji,jj,jk) )   &
263            &          / ( xqppmax(ji,jj,jk) - xqppmin(ji,jj,jk) + rtrn ), xlimpfe(ji,jj,jk) ) )
264            zpronewp(ji,jj,jk) = zpronmax * zdaylen(ji,jj) * xpicono3(ji,jj,jk) 
265            zproregp(ji,jj,jk) = zpronmax * xpiconh4(ji,jj,jk)
266            ! Uptake of phosphorus
267            zrat = MIN( 1., zratiop / (xqppmax(ji,jj,jk) + rtrn) )
268            zmax = MAX(0., MIN(1., (1. - zrat)/ (1.05 - zrat) * 1.05))
269            zpropmax = zprnutmax * zmax * xlimpfe(ji,jj,jk)
270            zpropo4p(ji,jj,jk) = zpropmax * xpicopo4(ji,jj,jk)
271            zprodopp(ji,jj,jk) = zpropmax * xpicodop(ji,jj,jk)
272            ! Uptake of iron
273            zrat = MIN( 1., zratiof / qfpmax )
274            zmax = MAX(0., MIN(1., (1. - zrat)/ (1.05 - zrat) * 1.05))
275            zprofmax = zprnutmax * qfpmax * zmax
276            zprofep(ji,jj,jk) = zprofmax * xpicofer(ji,jj,jk) * ( 3. - 2.4 * xlimpfe(ji,jj,jk)   &
277            &          / ( xlimpfe(ji,jj,jk) + 0.2 ) ) * (1. + 0.8 * xpicono3(ji,jj,jk) / ( rtrn   &
278            &          + xpicono3(ji,jj,jk) + xpiconh4(ji,jj,jk) ) * (1. - xpicofer(ji,jj,jk) ) )
279         ENDIF
280      END_3D
281
282      ! Computation of the various production terms of diatoms
283      DO_3D_11_11( 1, jpkm1 )
284         IF( etot_ndcy(ji,jj,jk) > 1.E-3 ) THEN
285            !  production terms for diatomees
286            zprorcad(ji,jj,jk) = zprdia(ji,jj,jk) * xlimdia(ji,jj,jk) * tr(ji,jj,jk,jpdia,Kbb) * rfact2
287            ! Computation of the respiration term according to pahlow
288            ! & oschlies (2013)
289            !
290            zration = tr(ji,jj,jk,jpndi,Kbb) / ( tr(ji,jj,jk,jpdia,Kbb) + rtrn )
291            zratiop = tr(ji,jj,jk,jppdi,Kbb) / ( tr(ji,jj,jk,jpdia,Kbb) + rtrn )
292            zratiof = tr(ji,jj,jk,jpdfe,Kbb) / ( tr(ji,jj,jk,jpdia,Kbb) + rtrn )
293            zprnutmax = zprnut(ji,jj,jk) * fvduptk(ji,jj,jk) / rno3 * tr(ji,jj,jk,jpdia,Kbb) * rfact2
294            ! Uptake of nitrogen
295            zrat = MIN( 1., zration / (xqndmax(ji,jj,jk) + rtrn) )
296            zmax = MAX(0., MIN(1., (1. - zrat)/ (1.05 - zrat) * 1.05)) 
297            zpronmax = zprnutmax * zmax * MAX(0., MIN(1., ( zratiop - xqpdmin(ji,jj,jk) )   &
298            &          / ( xqpdmax(ji,jj,jk) - xqpdmin(ji,jj,jk) + rtrn ), xlimdfe(ji,jj,jk) ) )
299            zpronewd(ji,jj,jk) = zpronmax * zdaylen(ji,jj) * xdiatno3(ji,jj,jk)
300            zproregd(ji,jj,jk) = zpronmax * xdiatnh4(ji,jj,jk)
301            ! Uptake of phosphorus
302            zrat = MIN( 1., zratiop / (xqpdmax(ji,jj,jk) + rtrn) )
303            zmax = MAX(0., MIN(1., (1. - zrat)/ (1.05 - zrat) * 1.05)) 
304            zpropmax = zprnutmax * zmax * xlimdfe(ji,jj,jk)
305            zpropo4d(ji,jj,jk) = zpropmax * xdiatpo4(ji,jj,jk)
306            zprodopd(ji,jj,jk) = zpropmax * xdiatdop(ji,jj,jk)
307            ! Uptake of iron
308            zrat = MIN( 1., zratiof / qfdmax )
309            zmax = MAX(0., MIN(1., (1. - zrat)/ (1.05 - zrat) * 1.05))
310            zprofmax = zprnutmax * qfdmax * zmax
311            zprofed(ji,jj,jk) = zprofmax * xdiatfer(ji,jj,jk) * ( 3. - 2.4 * xlimdfe(ji,jj,jk)     &
312            &          / ( xlimdfe(ji,jj,jk) + 0.2 ) ) * (1. + 0.8 * xdiatno3(ji,jj,jk) / ( rtrn   &
313            &          + xdiatno3(ji,jj,jk) + xdiatnh4(ji,jj,jk) ) * (1. - xdiatfer(ji,jj,jk) ) )
314         ENDIF
315      END_3D
316
317      DO_3D_11_11( 1, jpkm1 )
318         IF( etot_ndcy(ji,jj,jk) > 1.E-3 ) THEN
319               !  production terms for nanophyto. ( chlorophyll )
320            znanotot = enanom(ji,jj,jk) / ( zmxl_chl(ji,jj,jk) + rtrn )
321            zprod = rday * (zpronewn(ji,jj,jk) + zproregn(ji,jj,jk)) * zprchln(ji,jj,jk) * xlimphy(ji,jj,jk)
322            thetannm_n   = MIN ( thetannm, ( thetannm / (1. - 1.14 / 43.4 *ts(ji,jj,jk,jp_tem,Kmm)))   &
323            &               * (1. - 1.14 / 43.4 * 20.))
324            zprochln = thetannm_n * zprod / ( zpislopeadn(ji,jj,jk) * znanotot + rtrn )
325            zprochln = MAX(zprochln, chlcmin * 12. * zprorcan (ji,jj,jk) )
326               !  production terms for picophyto. ( chlorophyll )
327            zpicotot = epicom(ji,jj,jk) / ( zmxl_chl(ji,jj,jk) + rtrn )
328            zprod = rday * (zpronewp(ji,jj,jk) + zproregp(ji,jj,jk)) * zprchlp(ji,jj,jk) * xlimpic(ji,jj,jk)
329            thetanpm_n   = MIN ( thetanpm, ( thetanpm / (1. - 1.14 / 43.4 *ts(ji,jj,jk,jp_tem,Kmm)))   &
330            &               * (1. - 1.14 / 43.4 * 20.))
331            zprochlp = thetanpm_n * zprod / ( zpislopeadp(ji,jj,jk) * zpicotot + rtrn )
332            zprochlp = MAX(zprochlp, chlcmin * 12. * zprorcap(ji,jj,jk) )
333            !  production terms for diatomees ( chlorophyll )
334            zdiattot = ediatm(ji,jj,jk) / ( zmxl_chl(ji,jj,jk) + rtrn )
335            zprod = rday * (zpronewd(ji,jj,jk) + zproregd(ji,jj,jk)) * zprchld(ji,jj,jk) * xlimdia(ji,jj,jk)
336            thetandm_n   = MIN ( thetandm, ( thetandm / (1. - 1.14 / 43.4 *ts(ji,jj,jk,jp_tem,Kmm)))   &
337            &               * (1. - 1.14 / 43.4 * 20.))
338            zprochld = thetandm_n * zprod / ( zpislopeadd(ji,jj,jk) * zdiattot + rtrn )
339            zprochld = MAX(zprochld, chlcmin * 12. * zprorcad(ji,jj,jk) )
340            !   Update the arrays TRA which contain the Chla sources and sinks
341            tr(ji,jj,jk,jpnch,Krhs) = tr(ji,jj,jk,jpnch,Krhs) + zprochln * texcretn
342            tr(ji,jj,jk,jpdch,Krhs) = tr(ji,jj,jk,jpdch,Krhs) + zprochld * texcretd
343            tr(ji,jj,jk,jppch,Krhs) = tr(ji,jj,jk,jppch,Krhs) + zprochlp * texcretp
344         ENDIF
345      END_3D
346
347      !   Update the arrays TRA which contain the biological sources and sinks
348      DO_3D_11_11( 1, jpkm1 )
349        zprontot = zpronewn(ji,jj,jk) + zproregn(ji,jj,jk)
350        zproptot = zpronewp(ji,jj,jk) + zproregp(ji,jj,jk)
351        zprodtot = zpronewd(ji,jj,jk) + zproregd(ji,jj,jk)
352        zdocprod = excretd * zprorcad(ji,jj,jk) + excretn * zprorcan(ji,jj,jk)  &
353        &          + excretp * zprorcap(ji,jj,jk)
354        tr(ji,jj,jk,jppo4,Krhs) = tr(ji,jj,jk,jppo4,Krhs) - zpropo4n(ji,jj,jk) - zpropo4d(ji,jj,jk)  &
355        &                     - zpropo4p(ji,jj,jk)
356        tr(ji,jj,jk,jpno3,Krhs) = tr(ji,jj,jk,jpno3,Krhs) - zpronewn(ji,jj,jk) - zpronewd(ji,jj,jk)  &
357        &                     - zpronewp(ji,jj,jk)
358        tr(ji,jj,jk,jpnh4,Krhs) = tr(ji,jj,jk,jpnh4,Krhs) - zproregn(ji,jj,jk) - zproregd(ji,jj,jk)  &
359        &                     - zproregp(ji,jj,jk)
360        tr(ji,jj,jk,jpphy,Krhs) = tr(ji,jj,jk,jpphy,Krhs) + zprorcan(ji,jj,jk) * texcretn    &
361           &                  - zpsino3 * zpronewn(ji,jj,jk) - zpsinh4 * zproregn(ji,jj,jk)   &
362           &                  - zrespn(ji,jj,jk) 
363        zcroissn(ji,jj,jk) = tr(ji,jj,jk,jpphy,Krhs) / rfact2/ (tr(ji,jj,jk,jpphy,Kbb) + rtrn)
364        tr(ji,jj,jk,jpnph,Krhs) = tr(ji,jj,jk,jpnph,Krhs) + zprontot * texcretn
365        tr(ji,jj,jk,jppph,Krhs) = tr(ji,jj,jk,jppph,Krhs) + zpropo4n(ji,jj,jk) * texcretn   &
366        &                     + zprodopn(ji,jj,jk) * texcretn
367        tr(ji,jj,jk,jpnfe,Krhs) = tr(ji,jj,jk,jpnfe,Krhs) + zprofen(ji,jj,jk) * texcretn
368        tr(ji,jj,jk,jppic,Krhs) = tr(ji,jj,jk,jppic,Krhs) + zprorcap(ji,jj,jk) * texcretp     &
369           &                  - zpsino3 * zpronewp(ji,jj,jk) - zpsinh4 * zproregp(ji,jj,jk)   &
370           &                  - zrespp(ji,jj,jk) 
371        zcroissp(ji,jj,jk) = tr(ji,jj,jk,jppic,Krhs) / rfact2/ (tr(ji,jj,jk,jppic,Kbb) + rtrn)
372        tr(ji,jj,jk,jpnpi,Krhs) = tr(ji,jj,jk,jpnpi,Krhs) + zproptot * texcretp
373        tr(ji,jj,jk,jpppi,Krhs) = tr(ji,jj,jk,jpppi,Krhs) + zpropo4p(ji,jj,jk) * texcretp   &
374        &                     + zprodopp(ji,jj,jk) * texcretp
375        tr(ji,jj,jk,jppfe,Krhs) = tr(ji,jj,jk,jppfe,Krhs) + zprofep(ji,jj,jk) * texcretp
376        tr(ji,jj,jk,jpdia,Krhs) = tr(ji,jj,jk,jpdia,Krhs) + zprorcad(ji,jj,jk) * texcretd   &
377           &                  - zpsino3 * zpronewd(ji,jj,jk) - zpsinh4 * zproregd(ji,jj,jk)   &
378           &                  - zrespd(ji,jj,jk) 
379        zcroissd(ji,jj,jk) = tr(ji,jj,jk,jpdia,Krhs) / rfact2 / (tr(ji,jj,jk,jpdia,Kbb) + rtrn)
380        tr(ji,jj,jk,jpndi,Krhs) = tr(ji,jj,jk,jpndi,Krhs) + zprodtot * texcretd
381        tr(ji,jj,jk,jppdi,Krhs) = tr(ji,jj,jk,jppdi,Krhs) + zpropo4d(ji,jj,jk) * texcretd   &
382        &                     + zprodopd(ji,jj,jk) * texcretd
383        tr(ji,jj,jk,jpdfe,Krhs) = tr(ji,jj,jk,jpdfe,Krhs) + zprofed(ji,jj,jk) * texcretd
384        tr(ji,jj,jk,jpdsi,Krhs) = tr(ji,jj,jk,jpdsi,Krhs) + zprorcad(ji,jj,jk) * zysopt(ji,jj,jk) * texcretd
385        tr(ji,jj,jk,jpdoc,Krhs) = tr(ji,jj,jk,jpdoc,Krhs) + excretd * zprorcad(ji,jj,jk) + excretn * zprorcan(ji,jj,jk)  &
386        &                     + excretp * zprorcap(ji,jj,jk)
387        tr(ji,jj,jk,jpdon,Krhs) = tr(ji,jj,jk,jpdon,Krhs) + excretd * zprodtot + excretn * zprontot   &
388        &                     + excretp * zproptot
389        tr(ji,jj,jk,jpdop,Krhs) = tr(ji,jj,jk,jpdop,Krhs) + excretd * zpropo4d(ji,jj,jk) + excretn * zpropo4n(ji,jj,jk)   &
390        &    - texcretn * zprodopn(ji,jj,jk) - texcretd * zprodopd(ji,jj,jk) + excretp * zpropo4p(ji,jj,jk)     &
391        &    - texcretp * zprodopp(ji,jj,jk)
392        tr(ji,jj,jk,jpoxy,Krhs) = tr(ji,jj,jk,jpoxy,Krhs) + o2ut * ( zproregn(ji,jj,jk) + zproregd(ji,jj,jk)   &
393           &                + zproregp(ji,jj,jk) ) + ( o2ut + o2nit ) * ( zpronewn(ji,jj,jk)           &
394           &                + zpronewd(ji,jj,jk) + zpronewp(ji,jj,jk) )   &
395           &                - o2ut * ( zrespn(ji,jj,jk) + zrespp(ji,jj,jk) + zrespd(ji,jj,jk) )
396        zfeup = texcretn * zprofen(ji,jj,jk) + texcretd * zprofed(ji,jj,jk) + texcretp * zprofep(ji,jj,jk)
397        tr(ji,jj,jk,jpfer,Krhs) = tr(ji,jj,jk,jpfer,Krhs) - zfeup
398        tr(ji,jj,jk,jpsil,Krhs) = tr(ji,jj,jk,jpsil,Krhs) - texcretd * zprorcad(ji,jj,jk) * zysopt(ji,jj,jk)
399        tr(ji,jj,jk,jpdic,Krhs) = tr(ji,jj,jk,jpdic,Krhs) - zprorcan(ji,jj,jk) - zprorcad(ji,jj,jk) - zprorcap(ji,jj,jk)  &
400        &                     + zpsino3 * zpronewn(ji,jj,jk) + zpsinh4 * zproregn(ji,jj,jk)   &
401        &                     + zpsino3 * zpronewp(ji,jj,jk) + zpsinh4 * zproregp(ji,jj,jk)   &
402        &                     + zpsino3 * zpronewd(ji,jj,jk) + zpsinh4 * zproregd(ji,jj,jk)  &
403        &                     + zrespn(ji,jj,jk) + zrespd(ji,jj,jk) + zrespp(ji,jj,jk) 
404        tr(ji,jj,jk,jptal,Krhs) = tr(ji,jj,jk,jptal,Krhs) + rno3 * ( zpronewn(ji,jj,jk) + zpronewd(ji,jj,jk)  &
405        &                     + zpronewp(ji,jj,jk) ) - rno3 * ( zproregn(ji,jj,jk) + zproregd(ji,jj,jk)     &
406        &                     + zproregp(ji,jj,jk) ) 
407      END_3D
408     !
409     IF( ln_ligand ) THEN
410         zpligprod1(:,:,:) = 0._wp    ;    zpligprod2(:,:,:) = 0._wp             
411         DO_3D_11_11( 1, jpkm1 )
412           zdocprod = excretd * zprorcad(ji,jj,jk) + excretn * zprorcan(ji,jj,jk) + excretp * zprorcap(ji,jj,jk)
413           zfeup    = texcretn * zprofen(ji,jj,jk) + texcretd * zprofed(ji,jj,jk) + texcretp * zprofep(ji,jj,jk)
414           tr(ji,jj,jk,jplgw,Krhs) = tr(ji,jj,jk,jplgw,Krhs) + zdocprod * ldocp - zfeup * plig(ji,jj,jk) * lthet
415           zpligprod1(ji,jj,jk) = zdocprod * ldocp
416           zpligprod2(ji,jj,jk) = zfeup * plig(ji,jj,jk) * lthet
417         END_3D
418     ENDIF
419
420
421     ! Total primary production per year
422
423    ! Total primary production per year
424    IF( iom_use( "tintpp" ) .OR. ( ln_check_mass .AND. kt == nitend .AND. knt == nrdttrc )  )  &
425      & tpp = glob_sum( 'p5zprod', ( zprorcan(:,:,:) + zprorcad(:,:,:) + zprorcap(:,:,:) ) * cvol(:,:,:) )
426
427    IF( lk_iomput .AND.  knt == nrdttrc ) THEN
428       zfact = 1.e+3 * rfact2r  !  conversion from mol/l/kt to  mol/m3/s
429       !
430       CALL iom_put( "PPPHYP"  , zprorcap(:,:,:) * zfact * tmask(:,:,:)   ) ! primary production by picophyto
431       CALL iom_put( "PPPHYN"  , zprorcan(:,:,:) * zfact * tmask(:,:,:) )  ! primary production by nanophyto
432       CALL iom_put( "PPPHYD"  , zprorcad(:,:,:) * zfact * tmask(:,:,:)   ) ! primary production by diatomes
433       CALL iom_put( "PPNEWN"  , zpronewp(:,:,:) * zfact * tmask(:,:,:)    ) ! new primary production by picophyto
434       CALL iom_put( "PPNEWN"  , zpronewn(:,:,:) * zfact * tmask(:,:,:)    ) ! new primary production by nanophyto
435       CALL iom_put( "PPNEWD"  , zpronewd(:,:,:) * zfact * tmask(:,:,:)   ) ! new primary production by diatomes
436       CALL iom_put( "PBSi"    , zprorcad(:,:,:) * zfact * tmask(:,:,:) * zysopt(:,:,:)  ) ! biogenic silica production
437       CALL iom_put( "PFeP"    , zprofep(:,:,:) * zfact * tmask(:,:,:)  ) ! biogenic iron production by picophyto
438       CALL iom_put( "PFeN"    , zprofen(:,:,:) * zfact * tmask(:,:,:)  ) ! biogenic iron production by nanophyto
439       CALL iom_put( "PFeD"    , zprofed(:,:,:) * zfact * tmask(:,:,:)  ) ! biogenic iron production by  diatomes
440       IF( ln_ligand ) THEN
441         CALL iom_put( "LPRODP"  , zpligprod1(:,:,:) * 1e9 * zfact * tmask(:,:,:) )
442         CALL iom_put( "LDETP"   , zpligprod2(:,:,:) * 1e9 * zfact * tmask(:,:,:) )
443       ENDIF
444       CALL iom_put( "Mumax"   , zprmaxn(:,:,:) * tmask(:,:,:)  ) ! Maximum growth rate
445       CALL iom_put( "MuP"     , zprpic(:,:,:) * xlimpic(:,:,:) * tmask(:,:,:) ) ! Realized growth rate for picophyto
446       CALL iom_put( "MuN"     , zprbio(:,:,:) * xlimphy(:,:,:) * tmask(:,:,:) ) ! Realized growth rate for nanophyto
447       CALL iom_put( "MuD"     , zprdia(:,:,:) * xlimdia(:,:,:) * tmask(:,:,:) ) ! Realized growth rate for diatoms
448       CALL iom_put( "LPlight" , zprpic(:,:,:) / (zprmaxp(:,:,:) + rtrn) * tmask(:,:,:)  )  ! light limitation term
449       CALL iom_put( "LNlight" , zprbio(:,:,:) / (zprmaxn(:,:,:) + rtrn) * tmask(:,:,:)  )  ! light limitation term
450       CALL iom_put( "LDlight" , zprdia(:,:,:) / (zprmaxd(:,:,:) + rtrn) * tmask(:,:,:)   )
451       CALL iom_put( "MunetP"  , zcroissp(:,:,:) * tmask(:,:,:) ) ! Realized growth rate for picophyto
452       CALL iom_put( "MunetN"  , zcroissn(:,:,:) * tmask(:,:,:) ) ! Realized growth rate for nanophyto
453       CALL iom_put( "MunetD"  , zcroissd(:,:,:) * tmask(:,:,:) ) ! Realized growth rate for diatoms
454       CALL iom_put( "TPP"     , ( zprorcap(:,:,:) + zprorcan(:,:,:) + zprorcad(:,:,:) ) * zfact * tmask(:,:,:)  )  ! total primary production
455       CALL iom_put( "TPNEW"   , ( zpronewp(:,:,:) + zpronewn(:,:,:) + zpronewd(:,:,:) ) * zfact * tmask(:,:,:)  ) ! total new production
456       CALL iom_put( "TPBFE"   , ( zprofep (:,:,:) + zprofen (:,:,:) + zprofed (:,:,:) ) * zfact * tmask(:,:,:)  )  ! total biogenic iron production
457       CALL iom_put( "tintpp"  , tpp * zfact )  !  global total integrated primary production molC/s
458     ENDIF
459
460      IF(sn_cfctl%l_prttrc)   THEN  ! print mean trends (used for debugging)
461         WRITE(charout, FMT="('prod')")
462         CALL prt_ctl_trc_info(charout)
463         CALL prt_ctl_trc(tab4d=tr(:,:,:,:,Krhs), mask=tmask, clinfo=ctrcnm)
464      ENDIF
465      !
466      IF( ln_timing )   CALL timing_stop('p5z_prod')
467      !
468   END SUBROUTINE p5z_prod
469
470
471   SUBROUTINE p5z_prod_init
472      !!----------------------------------------------------------------------
473      !!                  ***  ROUTINE p5z_prod_init  ***
474      !!
475      !! ** Purpose :   Initialization of phytoplankton production parameters
476      !!
477      !! ** Method  :   Read the nampisprod namelist and check the parameters
478      !!      called at the first timestep (nittrc000)
479      !!
480      !! ** input   :   Namelist nampisprod
481      !!----------------------------------------------------------------------
482      INTEGER :: ios                 ! Local integer output status for namelist read
483      !!
484      NAMELIST/namp5zprod/ pislopen, pislopep, pisloped, excretn, excretp, excretd,     &
485         &                 thetannm, thetanpm, thetandm, chlcmin, grosip, bresp, xadap
486      !!----------------------------------------------------------------------
487
488      READ  ( numnatp_ref, namp5zprod, IOSTAT = ios, ERR = 901)
489901   IF( ios /= 0 ) CALL ctl_nam ( ios , 'namp5zprod in reference namelist' )
490
491      READ  ( numnatp_cfg, namp5zprod, IOSTAT = ios, ERR = 902 )
492902   IF( ios >  0 ) CALL ctl_nam ( ios , 'namp5zprod in configuration namelist' )
493      IF(lwm) WRITE ( numonp, namp5zprod )
494
495      IF(lwp) THEN                         ! control print
496         WRITE(numout,*) ' '
497         WRITE(numout,*) ' Namelist parameters for phytoplankton growth, namp5zprod'
498         WRITE(numout,*) ' ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~'
499         WRITE(numout,*) '    mean Si/C ratio                           grosip       =', grosip
500         WRITE(numout,*) '    P-I slope                                 pislopen     =', pislopen
501         WRITE(numout,*) '    P-I slope  for diatoms                    pisloped     =', pisloped
502         WRITE(numout,*) '    P-I slope  for picophytoplankton          pislopep     =', pislopep
503         WRITE(numout,*) '    Acclimation factor to low light           xadap        =', xadap
504         WRITE(numout,*) '    excretion ratio of nanophytoplankton      excretn      =', excretn
505         WRITE(numout,*) '    excretion ratio of picophytoplankton      excretp      =', excretp
506         WRITE(numout,*) '    excretion ratio of diatoms                excretd      =', excretd
507         WRITE(numout,*) '    basal respiration in phytoplankton        bresp        =', bresp
508         WRITE(numout,*) '    Maximum Chl/C in phytoplankton            chlcmin      =', chlcmin
509         WRITE(numout,*) '    Minimum Chl/N in nanophytoplankton        thetannm     =', thetannm
510         WRITE(numout,*) '    Minimum Chl/N in picophytoplankton        thetanpm     =', thetanpm
511         WRITE(numout,*) '    Minimum Chl/N in diatoms                  thetandm     =', thetandm
512      ENDIF
513      !
514      r1_rday   = 1._wp / rday 
515      texcretn  = 1._wp - excretn
516      texcretp  = 1._wp - excretp
517      texcretd  = 1._wp - excretd
518      tpp       = 0._wp
519      !
520   END SUBROUTINE p5z_prod_init
521
522
523   INTEGER FUNCTION p5z_prod_alloc()
524      !!----------------------------------------------------------------------
525      !!                     ***  ROUTINE p5z_prod_alloc  ***
526      !!----------------------------------------------------------------------
527      ALLOCATE( zdaylen(jpi,jpj), STAT = p5z_prod_alloc )
528      !
529      IF( p5z_prod_alloc /= 0 ) CALL ctl_stop( 'STOP', 'p5z_prod_alloc : failed to allocate arrays.' )
530      !
531   END FUNCTION p5z_prod_alloc
532   !!======================================================================
533END MODULE p5zprod
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.