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.
p4zmeso.F90 in NEMO/branches/2019/dev_r11708_aumont_PISCES_QUOTA/src/TOP/PISCES/P4Z – NEMO

source: NEMO/branches/2019/dev_r11708_aumont_PISCES_QUOTA/src/TOP/PISCES/P4Z/p4zmeso.F90 @ 12759

Last change on this file since 12759 was 12759, checked in by aumont, 4 years ago

make parameterizations in PISCES-operationnal more similar to thos of PISCES-QUOTA (prey switching, optimal allocation, size, ...)

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 33.6 KB
RevLine 
[3443]1MODULE p4zmeso
2   !!======================================================================
3   !!                         ***  MODULE p4zmeso  ***
4   !! TOP :   PISCES Compute the sources/sinks for mesozooplankton
5   !!======================================================================
6   !! History :   1.0  !  2002     (O. Aumont) Original code
7   !!             2.0  !  2007-12  (C. Ethe, G. Madec)  F90
8   !!             3.4  !  2011-06  (O. Aumont, C. Ethe) Quota model for iron
9   !!----------------------------------------------------------------------
[12537]10   !!   p4z_meso        : Compute the sources/sinks for mesozooplankton
11   !!   p4z_meso_init   : Initialization of the parameters for mesozooplankton
12   !!   p4z_meso_alloc  : Allocate variables for mesozooplankton
[3443]13   !!----------------------------------------------------------------------
[9169]14   USE oce_trc         ! shared variables between ocean and passive tracers
15   USE trc             ! passive tracers common variables
16   USE sms_pisces      ! PISCES Source Minus Sink variables
17   USE p4zprod         ! production
18   USE prtctl_trc      ! print control for debugging
19   USE iom             ! I/O manager
[3443]20
21   IMPLICIT NONE
22   PRIVATE
23
24   PUBLIC   p4z_meso              ! called in p4zbio.F90
25   PUBLIC   p4z_meso_init         ! called in trcsms_pisces.F90
[12537]26   PUBLIC   p4z_meso_alloc        ! called in trcini_pisces.F90
[3443]27
[12537]28   !! * Shared module variables
[4147]29   REAL(wp), PUBLIC ::  part2        !: part of calcite not dissolved in mesozoo guts
[10362]30   REAL(wp), PUBLIC ::  xpref2d      !: mesozoo preference for diatoms
31   REAL(wp), PUBLIC ::  xpref2n      !: mesozoo preference for nanophyto
32   REAL(wp), PUBLIC ::  xpref2z      !: mesozoo preference for microzooplankton
33   REAL(wp), PUBLIC ::  xpref2c      !: mesozoo preference for POC
[4147]34   REAL(wp), PUBLIC ::  xthresh2zoo  !: zoo feeding threshold for mesozooplankton
35   REAL(wp), PUBLIC ::  xthresh2dia  !: diatoms feeding threshold for mesozooplankton
36   REAL(wp), PUBLIC ::  xthresh2phy  !: nanophyto feeding threshold for mesozooplankton
37   REAL(wp), PUBLIC ::  xthresh2poc  !: poc feeding threshold for mesozooplankton
38   REAL(wp), PUBLIC ::  xthresh2     !: feeding threshold for mesozooplankton
39   REAL(wp), PUBLIC ::  resrat2      !: exsudation rate of mesozooplankton
40   REAL(wp), PUBLIC ::  mzrat2       !: microzooplankton mortality rate
41   REAL(wp), PUBLIC ::  grazrat2     !: maximal mesozoo grazing rate
42   REAL(wp), PUBLIC ::  xkgraz2      !: non assimilated fraction of P by mesozoo
43   REAL(wp), PUBLIC ::  unass2       !: Efficicency of mesozoo growth
44   REAL(wp), PUBLIC ::  sigma2       !: Fraction of mesozoo excretion as DOM
[10362]45   REAL(wp), PUBLIC ::  epsher2      !: growth efficiency
46   REAL(wp), PUBLIC ::  epsher2min   !: minimum growth efficiency at high food for grazing 2
[4147]47   REAL(wp), PUBLIC ::  grazflux     !: mesozoo flux feeding rate
[12524]48   REAL(wp), PUBLIC ::  xfracmig     !: Fractional biomass of meso that performs DVM
49   LOGICAL , PUBLIC ::  ln_dvm_meso  !: Boolean to activate DVM of mesozooplankton
[12537]50   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) :: depmig  !: DVM of mesozooplankton : migration depth
51   INTEGER , ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) :: kmig    !: Vertical indice of the the migration depth
[3443]52
53   !!----------------------------------------------------------------------
[10067]54   !! NEMO/TOP 4.0 , NEMO Consortium (2018)
[10069]55   !! $Id$
[10068]56   !! Software governed by the CeCILL license (see ./LICENSE)
[3443]57   !!----------------------------------------------------------------------
58CONTAINS
59
[5385]60   SUBROUTINE p4z_meso( kt, knt )
[3443]61      !!---------------------------------------------------------------------
62      !!                     ***  ROUTINE p4z_meso  ***
63      !!
64      !! ** Purpose :   Compute the sources/sinks for mesozooplankton
[12537]65      !!                This includes ingestion and assimilation, flux feeding
66      !!                and mortality. We use a passive prey switching 
67      !!                parameterization.
68      !!                All living compartments smaller than mesozooplankton
69      !!                are potential preys of mesozooplankton as well as small
70      !!                sinking particles
[3443]71      !!
72      !! ** Method  : - ???
73      !!---------------------------------------------------------------------
[9169]74      INTEGER, INTENT(in) ::   kt, knt   ! ocean time step and ???
75      !
[12524]76      INTEGER  :: ji, jj, jk, jkt
[3443]77      REAL(wp) :: zcompadi, zcompaph, zcompapoc, zcompaz, zcompam
[12537]78      REAL(wp) :: zgraze2 , zdenom, zdenom2, zfact   , zfood, zfoodlim, zproport, zbeta
[7646]79      REAL(wp) :: zmortzgoc, zfrac, zfracfe, zratio, zratio2, zfracal, zgrazcal
[12349]80      REAL(wp) :: zepsherf, zepshert, zepsherq, zepsherv, zgrarsig, zgraztotc, zgraztotn, zgraztotf
[12759]81      REAL(wp) :: zmigreltime, zprcaca, zmortz, zgrasratf, zgrasratn
[12537]82      REAL(wp) :: zrespz, ztortz, zgrazd, zgrazz, zgrazpof, zgrazn, zgrazpoc, zgraznf, zgrazf
83      REAL(wp) :: zgrazfffp, zgrazfffg, zgrazffep, zgrazffeg, zrum, zcodel, zargu, zval
[12759]84      REAL(wp) :: zsigma, zdiffdn, ztmp1, ztmp2, ztmp3, ztmp4, ztmptot
[4148]85      CHARACTER (len=25) :: charout
[10362]86      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) :: zgrazing, zfezoo2
[12524]87      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) :: zgrarem, zgraref, zgrapoc, zgrapof
88      REAL(wp), ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)   ::   zgramigrem, zgramigref, zgramigpoc, zgramigpof, zstrn
[10362]89      REAL(wp), ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:,:) ::   zw3d, zz2ligprod
[3443]90      !!---------------------------------------------------------------------
91      !
[9124]92      IF( ln_timing )   CALL timing_start('p4z_meso')
[3443]93      !
[12538]94      zgrazing(:,:,:) = 0._wp   ;  zgrapoc(:,:,:) = 0._wp
95      zfezoo2 (:,:,:) = 0._wp   ;  zgrarem(:,:,:) = 0._wp
96      zgraref (:,:,:) = 0._wp   ;  zgrapof(:,:,:) = 0._wp
[10362]97      !
98      IF (ln_ligand) THEN
99         ALLOCATE( zz2ligprod(jpi,jpj,jpk) )
100         zz2ligprod(:,:,:) = 0._wp
101      ENDIF
102      !
[12524]103      ! Diurnal vertical migration of mesozooplankton
[12537]104      ! Computation of the migration depth
[12524]105      ! ---------------------------------------------
106      IF (ln_dvm_meso) CALL p4z_meso_depmig
107      !
[12538]108      DO jk = 1, jpk
[3443]109         DO jj = 1, jpj
110            DO ji = 1, jpi
[5385]111               zcompam   = MAX( ( trb(ji,jj,jk,jpmes) - 1.e-9 ), 0.e0 )
[7646]112               zfact     = xstep * tgfunc2(ji,jj,jk) * zcompam
[3443]113
[12537]114               !  linear mortality of mesozooplankton
115               !  A michaelis menten modulation term is used to avoid extinction of
116               !  mesozooplankton at very low food concentration. Mortality is
117 
118               !  enhanced in low O2 waters
119               !  -----------------------------------------------------------------
[10362]120               zrespz    = resrat2 * zfact * ( trb(ji,jj,jk,jpmes) / ( xkmort + trb(ji,jj,jk,jpmes) )  &
121               &           + 3. * nitrfac(ji,jj,jk) )
[3443]122
[12537]123               !  Zooplankton quadratic mortality. A square function has been selected with
124               !  to mimic predation and disease (density dependent mortality). It also tends
125               !  to stabilise the model
126               !  -------------------------------------------------------------------------
[10362]127               ztortz    = mzrat2 * 1.e6 * zfact * trb(ji,jj,jk,jpmes)  * (1. - nitrfac(ji,jj,jk) )
[12537]128
129               !   Computation of the abundance of the preys
130               !   A threshold can be specified in the namelist
131               !   --------------------------------------------
[5385]132               zcompadi  = MAX( ( trb(ji,jj,jk,jpdia) - xthresh2dia ), 0.e0 )
133               zcompaz   = MAX( ( trb(ji,jj,jk,jpzoo) - xthresh2zoo ), 0.e0 )
[10362]134               zcompapoc = MAX( ( trb(ji,jj,jk,jppoc) - xthresh2poc ), 0.e0 )
[4529]135               ! Size effect of nanophytoplankton on grazing : the smaller it is, the less prone
[12537]136               ! it is to predation by mesozooplankton. We use a quota dependant parameterization
137               ! as a low quota indicates oligotrophic conditions which are charatcerized by
138               ! small cells
[4529]139               ! -------------------------------------------------------------------------------
[5385]140               zcompaph  = MAX( ( trb(ji,jj,jk,jpphy) - xthresh2phy ), 0.e0 ) &
[4529]141                  &      * MIN(1., MAX( 0., ( quotan(ji,jj,jk) - 0.2) / 0.3 ) )
[3443]142
[12524]143               ! Mesozooplankton grazing
[12537]144               ! The total amount of food is the sum of all preys accessible to mesozooplankton
145               ! multiplied by their food preference
146               ! A threshold can be specified in the namelist (xthresh2). However, when food
147               ! concentration is close to this threshold, it is decreased to avoid the
148               ! accumulation of food in the mesozoopelagic domain
149               ! -------------------------------------------------------------------------------
[10362]150               zfood     = xpref2d * zcompadi + xpref2z * zcompaz + xpref2n * zcompaph + xpref2c * zcompapoc 
[4148]151               zfoodlim  = MAX( 0., zfood - MIN( 0.5 * zfood, xthresh2 ) )
[3443]152               zdenom    = zfoodlim / ( xkgraz2 + zfoodlim )
153               zdenom2   = zdenom / ( zfood + rtrn )
[10222]154               zgraze2   = grazrat2 * xstep * tgfunc2(ji,jj,jk) * trb(ji,jj,jk,jpmes) * (1. - nitrfac(ji,jj,jk)) 
[3443]155
[12759]156               ! An active switching parameterization is used here.
157               ! We don't use the KTW parameterization proposed by
158               ! Vallina et al. because it tends to produce too steady biomass
159               ! composition and the variance of Chl is too low as it grazes
160               ! too strongly on winning organisms. We use a generalized
161               ! switching parameterization proposed by Morozov and
162               ! Petrovskii (2013)
163               ! ------------------------------------------------------------ 
164               ! The width of the selection window is increased when preys
165               ! have low abundance, .i.e. zooplankton become less specific
166               ! to avoid starvation.
167               ! ----------------------------------------------------------
168               zsigma = 1.0 - zdenom**2/(0.05**2+zdenom**2)
169               zsigma = 0.5 + 1.0 * zsigma
170               ! Nanophytoplankton and diatoms are the only preys considered
171               ! to be close enough to have potential interference
172               ! -----------------------------------------------------------
173               zdiffdn = exp( -ABS(log(1.5 * sizen(ji,jj,jk) / (5.0 * sized(ji,jj,jk) + rtrn )) )**2 / zsigma**2 )
174               ztmp1 = xpref2n * zcompaph * ( zcompaph + zdiffdn * zcompadi ) / ( 1.0 + zdiffdn )
175               ztmp2 = xpref2c * zcompapoc**2
176               ztmp3 = xpref2d * zcompadi * ( zdiffdn * zcompadi + zcompaph ) / ( 1.0 + zdiffdn )
177               ztmp4 = xpref2z * zcompaz**2
178               ztmptot = ztmp1 + ztmp2 + ztmp3 + ztmp4 + rtrn
179               ztmp1 = ztmp1 / ztmptot
180               ztmp2 = ztmp2 / ztmptot
181               ztmp3 = ztmp3 / ztmptot
182               ztmp4 = ztmp4 / ztmptot
[3443]183
[12759]184               !   Mesozooplankton regular grazing on the different preys
185               !   ------------------------------------------------------
186               zgrazd    = zgraze2  * ztmp3 * zdenom
187               zgrazn    = zgraze2  * ztmp1 * zdenom
188               zgrazpoc  = zgraze2  * ztmp2 * zdenom
189               zgrazz    = zgraze2  * ztmp4 * zdenom
190
[5385]191               zgraznf   = zgrazn   * trb(ji,jj,jk,jpnfe) / ( trb(ji,jj,jk,jpphy) + rtrn)
192               zgrazf    = zgrazd   * trb(ji,jj,jk,jpdfe) / ( trb(ji,jj,jk,jpdia) + rtrn)
193               zgrazpof  = zgrazpoc * trb(ji,jj,jk,jpsfe) / ( trb(ji,jj,jk,jppoc) + rtrn)
[3443]194
[12537]195               !  Mesozooplankton flux feeding on GOC and POC. The feeding pressure
196               ! is proportional to the flux
197               !  ------------------------------------------------------------------
[7646]198               zgrazffeg = grazflux  * xstep * wsbio4(ji,jj,jk)      &
[8533]199               &           * tgfunc2(ji,jj,jk) * trb(ji,jj,jk,jpgoc) * trb(ji,jj,jk,jpmes) &
200               &           * (1. - nitrfac(ji,jj,jk))
[5385]201               zgrazfffg = zgrazffeg * trb(ji,jj,jk,jpbfe) / (trb(ji,jj,jk,jpgoc) + rtrn)
[7646]202               zgrazffep = grazflux  * xstep *  wsbio3(ji,jj,jk)     &
[8533]203               &           * tgfunc2(ji,jj,jk) * trb(ji,jj,jk,jppoc) * trb(ji,jj,jk,jpmes) &
204               &           * (1. - nitrfac(ji,jj,jk))
[5385]205               zgrazfffp = zgrazffep * trb(ji,jj,jk,jpsfe) / (trb(ji,jj,jk,jppoc) + rtrn)
[12537]206               
[10362]207               zgraztotc = zgrazd + zgrazz + zgrazn + zgrazpoc + zgrazffep + zgrazffeg
[12537]208               ! Compute the proportion of filter feeders. It is assumed steady state.
209               ! --------------------------------------------------------------------- 
[10362]210               zproport  = (zgrazffep + zgrazffeg)/(rtrn + zgraztotc)
[12537]211
[10362]212               ! Compute fractionation of aggregates. It is assumed that
213               ! diatoms based aggregates are more prone to fractionation
214               ! since they are more porous (marine snow instead of fecal pellets)
[12537]215               ! -----------------------------------------------------------------
[10362]216               zratio    = trb(ji,jj,jk,jpgsi) / ( trb(ji,jj,jk,jpgoc) + rtrn )
217               zratio2   = zratio * zratio
218               zfrac     = zproport * grazflux  * xstep * wsbio4(ji,jj,jk)      &
[5385]219               &          * trb(ji,jj,jk,jpgoc) * trb(ji,jj,jk,jpmes)          &
[4800]220               &          * ( 0.2 + 3.8 * zratio2 / ( 1.**2 + zratio2 ) )
[10362]221               zfracfe   = zfrac * trb(ji,jj,jk,jpbfe) / (trb(ji,jj,jk,jpgoc) + rtrn)
[4148]222
[12537]223               ! Flux feeding is multiplied by the fractional biomass of flux feeders
[10362]224               zgrazffep = zproport * zgrazffep
225               zgrazffeg = zproport * zgrazffeg
226               zgrazfffp = zproport * zgrazfffp
227               zgrazfffg = zproport * zgrazfffg
228               zgraztotc = zgrazd + zgrazz + zgrazn + zgrazpoc + zgrazffep + zgrazffeg
229               zgraztotn = zgrazd * quotad(ji,jj,jk) + zgrazz + zgrazn * quotan(ji,jj,jk)   &
230               &   + zgrazpoc + zgrazffep + zgrazffeg
231               zgraztotf = zgrazf + zgraznf + zgrazz * ferat3 + zgrazpof + zgrazfffp + zgrazfffg
[4148]232
[10362]233               ! Total grazing ( grazing by microzoo is already computed in p4zmicro )
234               zgrazing(ji,jj,jk) = zgraztotc
[3446]235
[12537]236               ! Mesozooplankton efficiency.
237               ! We adopt a formulation proposed by Mitra et al. (2007)
238               ! The gross growth efficiency is controled by the most limiting nutrient.
239               ! Growth is also further decreased when the food quality is poor. This is currently
240               ! hard coded : it can be decreased by up to 50% (zepsherq)
241               ! GGE can also be decreased when food quantity is high, zepsherf (Montagnes and
242               ! Fulton, 2012)
243               ! -----------------------------------------------------------------------------------
[12759]244               zgrasratf =  ( zgraztotf + rtrn )/ ( zgraztotc + rtrn )
[10362]245               zgrasratn =  ( zgraztotn + rtrn )/ ( zgraztotc + rtrn )
[12759]246               zepshert  = MIN( 1., zgrasratn, zgrasratf / ferat3)
[10362]247               zbeta     = MAX(0., (epsher2 - epsher2min) )
248               zepsherf  = epsher2min + zbeta / ( 1.0 + 0.04E6 * 12. * zfood * zbeta ) 
[12349]249               zepsherq  = 0.5 + (1.0 - 0.5) * zepshert * ( 1.0 + 1.0 ) / ( zepshert + 1.0 )
[12360]250               zepsherv  = zepsherf * zepshert * zepsherq
[12524]251               !
252               ! Impact of grazing on the prognostic variables
253               ! ---------------------------------------------
[10362]254               zmortz = ztortz + zrespz
[12537]255               ! Mortality induced by the upper trophic levels, ztortz, is allocated
256               ! according to a infinite chain of predators (ANderson et al., 2013)
[10362]257               zmortzgoc = unass2 / ( 1. - epsher2 ) * ztortz + zrespz
[12524]258               tra(ji,jj,jk,jpmes) = tra(ji,jj,jk,jpmes) - zmortz + zepsherv * zgraztotc
[3443]259               tra(ji,jj,jk,jpdia) = tra(ji,jj,jk,jpdia) - zgrazd
260               tra(ji,jj,jk,jpzoo) = tra(ji,jj,jk,jpzoo) - zgrazz
261               tra(ji,jj,jk,jpphy) = tra(ji,jj,jk,jpphy) - zgrazn
[5385]262               tra(ji,jj,jk,jpnch) = tra(ji,jj,jk,jpnch) - zgrazn * trb(ji,jj,jk,jpnch) / ( trb(ji,jj,jk,jpphy) + rtrn )
263               tra(ji,jj,jk,jpdch) = tra(ji,jj,jk,jpdch) - zgrazd * trb(ji,jj,jk,jpdch) / ( trb(ji,jj,jk,jpdia) + rtrn )
264               tra(ji,jj,jk,jpdsi) = tra(ji,jj,jk,jpdsi) - zgrazd * trb(ji,jj,jk,jpdsi) / ( trb(ji,jj,jk,jpdia) + rtrn )
265               tra(ji,jj,jk,jpgsi) = tra(ji,jj,jk,jpgsi) + zgrazd * trb(ji,jj,jk,jpdsi) / ( trb(ji,jj,jk,jpdia) + rtrn )
[3443]266               tra(ji,jj,jk,jpnfe) = tra(ji,jj,jk,jpnfe) - zgraznf
267               tra(ji,jj,jk,jpdfe) = tra(ji,jj,jk,jpdfe) - zgrazf
[10362]268               tra(ji,jj,jk,jppoc) = tra(ji,jj,jk,jppoc) - zgrazpoc - zgrazffep + zfrac
269               prodpoc(ji,jj,jk) = prodpoc(ji,jj,jk) + zfrac
270               conspoc(ji,jj,jk) = conspoc(ji,jj,jk) - zgrazpoc - zgrazffep
[12524]271               tra(ji,jj,jk,jpgoc) = tra(ji,jj,jk,jpgoc) - zgrazffeg - zfrac
[10362]272               consgoc(ji,jj,jk) = consgoc(ji,jj,jk) - zgrazffeg - zfrac
273               tra(ji,jj,jk,jpsfe) = tra(ji,jj,jk,jpsfe) - zgrazpof - zgrazfffp + zfracfe
[12524]274               tra(ji,jj,jk,jpbfe) = tra(ji,jj,jk,jpbfe) - zgrazfffg - zfracfe
275               ! Calcite remineralization due to zooplankton activity
[12537]276               ! part2 of the ingested calcite is dissolving in the acidic gut
[10362]277               zfracal = trb(ji,jj,jk,jpcal) / (trb(ji,jj,jk,jppoc) + trb(ji,jj,jk,jpgoc) + rtrn )
278               zgrazcal = (zgrazffeg + zgrazpoc) * (1. - part2) * zfracal
[12524]279               ! calcite production by zooplankton activity
[10362]280               zprcaca = xfracal(ji,jj,jk) * zgrazn
281               prodcal(ji,jj,jk) = prodcal(ji,jj,jk) + zprcaca  ! prodcal=prodcal(nanophy)+prodcal(microzoo)+prodcal(mesozoo)
282               !
283               zprcaca = part2 * zprcaca
284               tra(ji,jj,jk,jpdic) = tra(ji,jj,jk,jpdic) + zgrazcal - zprcaca
285               tra(ji,jj,jk,jptal) = tra(ji,jj,jk,jptal) - 2. * ( zgrazcal + zprcaca )
286               tra(ji,jj,jk,jpcal) = tra(ji,jj,jk,jpcal) - zgrazcal + zprcaca
[12537]287 
288               ! Computation of total excretion and egestion by mesozoo.
[12524]289               ! ---------------------------------------------------------
290               zgrarem(ji,jj,jk) = zgraztotc * ( 1. - zepsherv - unass2 ) &
291               &         + ( 1. - epsher2 - unass2 ) / ( 1. - epsher2 ) * ztortz
[12759]292               zgraref(ji,jj,jk) = zgraztotc * MAX( 0. , ( 1. - unass2 ) * zgrasratf - ferat3 * zepsherv )    &
[12524]293               &         + ferat3 * ( ( 1. - epsher2 - unass2 ) /( 1. - epsher2 ) * ztortz )
294               zgrapoc(ji,jj,jk) = zgraztotc * unass2 + zmortzgoc
295               zgrapof(ji,jj,jk) = zgraztotf * unass2 + ferat3 * zmortzgoc
296            END DO
297         END DO
298      END DO
299
[12537]300      ! Computation of the effect of DVM by mesozooplankton
301      ! This part is only activated if ln_dvm_meso is set to true
302      ! The parameterization has been published in Gorgues et al. (2019).
303      ! -----------------------------------------------------------------
[12524]304      IF (ln_dvm_meso) THEN
305         ALLOCATE( zgramigrem(jpi,jpj), zgramigref(jpi,jpj), zgramigpoc(jpi,jpj), zgramigpof(jpi,jpj) )
306         ALLOCATE( zstrn(jpi,jpj) )
307         zgramigrem(:,:) = 0.0    ;   zgramigref(:,:) = 0.0
308         zgramigpoc(:,:)  = 0.0   ;   zgramigpof(:,:) = 0.0
309
310         ! compute the day length depending on latitude and the day
311         zrum = REAL( nday_year - 80, wp ) / REAL( nyear_len(1), wp )
312         zcodel = ASIN(  SIN( zrum * rpi * 2._wp ) * SIN( rad * 23.5_wp )  )
313
314         ! day length in hours
315         zstrn(:,:) = 0.
316         DO jj = 1, jpj
317            DO ji = 1, jpi
318               zargu = TAN( zcodel ) * TAN( gphit(ji,jj) * rad )
319               zargu = MAX( -1., MIN(  1., zargu ) )
320               zstrn(ji,jj) = MAX( 0.0, 24. - 2. * ACOS( zargu ) / rad / 15. )
321               zstrn(ji,jj) = MIN(0.75, MAX( 0.25, zstrn(ji,jj) / 24.) )
[3443]322            END DO
323         END DO
[12524]324
[12537]325        ! Compute the amount of materials that will go into vertical migration
326        ! This fraction is sumed over the euphotic zone and is removed from
327        ! the fluxes driven by mesozooplankton in the euphotic zone.
328        ! --------------------------------------------------------------------
[12524]329         DO jk = 1, jpk
330            DO jj = 1, jpj
331               DO ji = 1, jpi
332                  zmigreltime = (1. - zstrn(ji,jj))
333                  IF ( gdept_n(ji,jj,jk) <= heup(ji,jj) ) THEN
334                     zgramigrem(ji,jj) = zgramigrem(ji,jj) + xfracmig * zgrarem(ji,jj,jk) * (1. - zmigreltime )    &
335                     &                   * e3t_n(ji,jj,jk) * tmask(ji,jj,jk)
336                     zgramigref(ji,jj) = zgramigref(ji,jj) + xfracmig * zgraref(ji,jj,jk) * (1. - zmigreltime )   &
337                     &                   * e3t_n(ji,jj,jk) * tmask(ji,jj,jk)
338                     zgramigpoc(ji,jj) = zgramigpoc(ji,jj) + xfracmig * zgrapoc(ji,jj,jk) * (1. - zmigreltime )   &
339                     &                   * e3t_n(ji,jj,jk) * tmask(ji,jj,jk)
340                     zgramigpof(ji,jj) = zgramigpof(ji,jj) + xfracmig * zgrapof(ji,jj,jk) * (1. - zmigreltime )   &
341                     &                   * e3t_n(ji,jj,jk) * tmask(ji,jj,jk)
342
343                     zgrarem(ji,jj,jk) = zgrarem(ji,jj,jk) * ( (1.0 - xfracmig) + xfracmig * zmigreltime )
344                     zgraref(ji,jj,jk) = zgraref(ji,jj,jk) * ( (1.0 - xfracmig) + xfracmig * zmigreltime )
345                     zgrapoc(ji,jj,jk) = zgrapoc(ji,jj,jk) * ( (1.0 - xfracmig) + xfracmig * zmigreltime )
346                     zgrapof(ji,jj,jk) = zgrapof(ji,jj,jk) * ( (1.0 - xfracmig) + xfracmig * zmigreltime )
347                  ENDIF
348               END DO
349            END DO
350         END DO
351     
[12537]352         ! The inorganic and organic fluxes induced by migrating organisms are added at the
353         ! the migration depth (corresponding indice is set by kmig)
354         ! --------------------------------------------------------------------------------
[12524]355         DO jj = 1, jpj
356            DO ji = 1, jpi
357               IF (tmask(ji,jj,1) == 1.) THEN
358                  jkt = kmig(ji,jj)
359                  zgrarem(ji,jj,jkt) = zgrarem(ji,jj,jkt) + zgramigrem(ji,jj) / e3t_n(ji,jj,jkt) 
360                  zgraref(ji,jj,jkt) = zgraref(ji,jj,jkt) + zgramigref(ji,jj) / e3t_n(ji,jj,jkt)
361                  zgrapoc(ji,jj,jkt) = zgrapoc(ji,jj,jkt) + zgramigpoc(ji,jj) / e3t_n(ji,jj,jkt)
362                  zgrapof(ji,jj,jkt) = zgrapof(ji,jj,jkt) + zgramigpof(ji,jj) / e3t_n(ji,jj,jkt)
363               ENDIF
364            END DO
365         END DO
366         !
367         ! Deallocate temporary variables
368         ! ------------------------------
369         DEALLOCATE( zgramigrem, zgramigref, zgramigpoc, zgramigpof )
370         DEALLOCATE( zstrn )
371
[12537]372      ! End of the ln_dvm_meso part
[12524]373      ENDIF
374
375      DO jk = 1, jpk
376         DO jj = 1, jpj
377            DO ji = 1, jpi
378               !   Update the arrays TRA which contain the biological sources and sinks
[12537]379               !   This only concerns the variables which are affected by DVM (inorganic
380               !   nutrients, DOC agands, and particulate organic carbon).
[12524]381               zgrarsig  = zgrarem(ji,jj,jk) * sigma2
382               tra(ji,jj,jk,jppo4) = tra(ji,jj,jk,jppo4) + zgrarsig
383               tra(ji,jj,jk,jpnh4) = tra(ji,jj,jk,jpnh4) + zgrarsig
384               tra(ji,jj,jk,jpdoc) = tra(ji,jj,jk,jpdoc) + zgrarem(ji,jj,jk) - zgrarsig
385               !
386               IF( ln_ligand ) THEN
387                  tra(ji,jj,jk,jplgw) = tra(ji,jj,jk,jplgw) + (zgrarem(ji,jj,jk) - zgrarsig) * ldocz
388                  zz2ligprod(ji,jj,jk) = (zgrarem(ji,jj,jk) - zgrarsig) * ldocz
389               ENDIF
390               !
391               tra(ji,jj,jk,jpoxy) = tra(ji,jj,jk,jpoxy) - o2ut * zgrarsig
392               tra(ji,jj,jk,jpfer) = tra(ji,jj,jk,jpfer) + zgraref(ji,jj,jk)
393               zfezoo2(ji,jj,jk)   = zgraref(ji,jj,jk)
394               tra(ji,jj,jk,jpdic) = tra(ji,jj,jk,jpdic) + zgrarsig
395               tra(ji,jj,jk,jptal) = tra(ji,jj,jk,jptal) + rno3 * zgrarsig             
396               tra(ji,jj,jk,jpgoc) = tra(ji,jj,jk,jpgoc) + zgrapoc(ji,jj,jk)
397               prodgoc(ji,jj,jk)   = prodgoc(ji,jj,jk)   + zgrapoc(ji,jj,jk)
398               tra(ji,jj,jk,jpbfe) = tra(ji,jj,jk,jpbfe) + zgrapof(ji,jj,jk)
399            END DO
400         END DO
[3443]401      END DO
402      !
[12537]403      ! Write the output
[5385]404      IF( lk_iomput .AND. knt == nrdttrc ) THEN
[9125]405         ALLOCATE( zw3d(jpi,jpj,jpk) )
[4996]406         IF( iom_use( "GRAZ2" ) ) THEN
[7753]407            zw3d(:,:,:) = zgrazing(:,:,:) * 1.e+3 * rfact2r * tmask(:,:,:)  !   Total grazing of phyto by zooplankton
[4996]408            CALL iom_put( "GRAZ2", zw3d )
409         ENDIF
410         IF( iom_use( "PCAL" ) ) THEN
[7753]411            zw3d(:,:,:) = prodcal(:,:,:) * 1.e+3 * rfact2r * tmask(:,:,:)   !  Calcite production
[4996]412            CALL iom_put( "PCAL", zw3d ) 
413         ENDIF
[10362]414         IF( iom_use( "FEZOO2" ) ) THEN
415            zw3d(:,:,:) = zfezoo2(:,:,:) * 1e9 * 1.e+3 * rfact2r * tmask(:,:,:)   !
416            CALL iom_put( "FEZOO2", zw3d )
417         ENDIF
418         IF( iom_use( "LPRODZ2" ) .AND. ln_ligand )  THEN
419            zw3d(:,:,:) = zz2ligprod(:,:,:) * 1e9 * 1.e+3 * rfact2r * tmask(:,:,:)
420            CALL iom_put( "LPRODZ2"  , zw3d )
421         ENDIF
[9125]422         DEALLOCATE( zw3d )
[3443]423      ENDIF
424      !
[10367]425      IF (ln_ligand)  DEALLOCATE( zz2ligprod )
426      !
[3443]427      IF(ln_ctl)   THEN  ! print mean trends (used for debugging)
428        WRITE(charout, FMT="('meso')")
429        CALL prt_ctl_trc_info(charout)
430        CALL prt_ctl_trc(tab4d=tra, mask=tmask, clinfo=ctrcnm)
431      ENDIF
432      !
[9124]433      IF( ln_timing )   CALL timing_stop('p4z_meso')
[3443]434      !
435   END SUBROUTINE p4z_meso
436
[9124]437
[3443]438   SUBROUTINE p4z_meso_init
439      !!----------------------------------------------------------------------
440      !!                  ***  ROUTINE p4z_meso_init  ***
441      !!
442      !! ** Purpose :   Initialization of mesozooplankton parameters
443      !!
[12537]444      !! ** Method  :   Read the namp4zmes namelist and check the parameters
[3443]445      !!      called at the first timestep (nittrc000)
446      !!
447      !! ** input   :   Namelist nampismes
448      !!----------------------------------------------------------------------
[9124]449      INTEGER ::   ios   ! Local integer
450      !
[10362]451      NAMELIST/namp4zmes/ part2, grazrat2, resrat2, mzrat2, xpref2n, xpref2d, xpref2z,   &
452         &                xpref2c, xthresh2dia, xthresh2phy, xthresh2zoo, xthresh2poc, &
[12524]453         &                xthresh2, xkgraz2, epsher2, epsher2min, sigma2, unass2, grazflux, ln_dvm_meso,  &
454         &                xfracmig
[9124]455      !!----------------------------------------------------------------------
456      !
[9169]457      IF(lwp) THEN
458         WRITE(numout,*) 
459         WRITE(numout,*) 'p4z_meso_init : Initialization of mesozooplankton parameters'
460         WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~~~'
461      ENDIF
462      !
[12537]463      REWIND( numnatp_ref )              ! Namelist namp4zmes in reference namelist : Pisces mesozooplankton
[7646]464      READ  ( numnatp_ref, namp4zmes, IOSTAT = ios, ERR = 901)
[11536]465901   IF( ios /= 0 )   CALL ctl_nam ( ios , 'namp4zmes in reference namelist' )
[12537]466      REWIND( numnatp_cfg )              ! Namelist namp4zmes in configuration namelist : Pisces mesozooplankton
[7646]467      READ  ( numnatp_cfg, namp4zmes, IOSTAT = ios, ERR = 902 )
[11536]468902   IF( ios >  0 )   CALL ctl_nam ( ios , 'namp4zmes in configuration namelist' )
[9169]469      IF(lwm) WRITE( numonp, namp4zmes )
[9124]470      !
[3443]471      IF(lwp) THEN                         ! control print
[9169]472         WRITE(numout,*) '   Namelist : namp4zmes'
473         WRITE(numout,*) '      part of calcite not dissolved in mesozoo guts  part2        =', part2
[10362]474         WRITE(numout,*) '      mesozoo preference for phyto                   xpref2n      =', xpref2n
475         WRITE(numout,*) '      mesozoo preference for diatoms                 xpref2d      =', xpref2d
476         WRITE(numout,*) '      mesozoo preference for zoo                     xpref2z      =', xpref2z
477         WRITE(numout,*) '      mesozoo preference for poc                     xpref2c      =', xpref2c
[9169]478         WRITE(numout,*) '      microzoo feeding threshold  for mesozoo        xthresh2zoo  =', xthresh2zoo
479         WRITE(numout,*) '      diatoms feeding threshold  for mesozoo         xthresh2dia  =', xthresh2dia
480         WRITE(numout,*) '      nanophyto feeding threshold for mesozoo        xthresh2phy  =', xthresh2phy
481         WRITE(numout,*) '      poc feeding threshold for mesozoo              xthresh2poc  =', xthresh2poc
482         WRITE(numout,*) '      feeding threshold for mesozooplankton          xthresh2     =', xthresh2
483         WRITE(numout,*) '      exsudation rate of mesozooplankton             resrat2      =', resrat2
484         WRITE(numout,*) '      mesozooplankton mortality rate                 mzrat2       =', mzrat2
485         WRITE(numout,*) '      maximal mesozoo grazing rate                   grazrat2     =', grazrat2
486         WRITE(numout,*) '      mesozoo flux feeding rate                      grazflux     =', grazflux
487         WRITE(numout,*) '      non assimilated fraction of P by mesozoo       unass2       =', unass2
[10362]488         WRITE(numout,*) '      Efficiency of Mesozoo growth                   epsher2      =', epsher2
[12524]489         WRITE(numout,*) '      Minimum Efficiency of Mesozoo growth           epsher2min   =', epsher2min
[9169]490         WRITE(numout,*) '      Fraction of mesozoo excretion as DOM           sigma2       =', sigma2
491         WRITE(numout,*) '      half sturation constant for grazing 2          xkgraz2      =', xkgraz2
[12524]492         WRITE(numout,*) '      Diurnal vertical migration of mesozoo.         ln_dvm_meso  =', ln_dvm_meso
493         WRITE(numout,*) '      Fractional biomass of meso  that performs DVM  xfracmig     =', xfracmig
[3443]494      ENDIF
[9124]495      !
[3443]496   END SUBROUTINE p4z_meso_init
497
[12524]498   SUBROUTINE p4z_meso_depmig 
499      !!----------------------------------------------------------------------
500      !!                  ***  ROUTINE p4z_meso_depmig  ***
501      !!
502      !! ** Purpose :   Computation the migration depth of mesozooplankton
503      !!
504      !! ** Method  :   Computes the DVM depth of mesozooplankton from oxygen
505      !!      temperature and chlorophylle following the parameterization
506      !!      proposed by Bianchi et al. (2013)
507      !!----------------------------------------------------------------------
508      INTEGER  :: ji, jj, jk
509      !
510      REAL(wp) :: totchl
511      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj) :: oxymoy, tempmoy, zdepmoy
512
513      !!---------------------------------------------------------------------
514      !
515      IF( ln_timing == 1 )  CALL timing_start('p4z_meso_zdepmig')
516      !
517      oxymoy(:,:)  = 0.
518      tempmoy(:,:) = 0.
519      zdepmoy(:,:) = 0.
520      depmig (:,:) = 5.
521      kmig   (:,:) = 1
522      !
523      ! Compute the averaged values of oxygen, temperature over the domain
524      ! 150m to 500 m depth.
[12537]525      ! ------------------------------------------------------------------
[12524]526      DO jk =1, jpk
527         DO jj = 1, jpj
528            DO ji = 1, jpi
529               IF (tmask(ji,jj,jk) == 1.) THEN
530                  IF (gdept_n(ji,jj,jk) >= 150. .AND. gdept_n(ji,jj,jk) <= 500.) THEN
531                     oxymoy(ji,jj) = oxymoy(ji,jj) + trb(ji,jj,jk,jpoxy)*e3t_n(ji,jj,jk)*1E6
532                     tempmoy(ji,jj) = tempmoy(ji,jj) + tsn(ji,jj,jk,jp_tem)*e3t_n(ji,jj,jk)
533                     zdepmoy(ji,jj) = zdepmoy(ji,jj) + e3t_n(ji,jj,jk)
534                  ENDIF
535               ENDIF
536            END DO
537         END DO
538      END DO
539
[12537]540      ! Compute the difference between surface values and the mean values in the mesopelagic
541      ! domain
542      ! ------------------------------------------------------------------------------------
[12524]543      DO jj = 1, jpj
544         DO ji = 1, jpi
545            oxymoy(ji,jj) = trb(ji,jj,1,jpoxy)*1E6 - oxymoy(ji,jj) / (zdepmoy(ji,jj) + rtrn)
546            tempmoy(ji,jj) = tsn(ji,jj,1,jp_tem)-tempmoy(ji,jj) / (zdepmoy(ji,jj) + rtrn)
547         END DO
548      END DO
549      !
550      ! Computation of the migration depth based on the parameterization of
551      ! Bianchi et al. (2013)
552      ! -------------------------------------------------------------------
553      DO jj = 1, jpj
554         DO ji = 1, jpi
555            IF (tmask(ji,jj,1) == 1.) THEN
556               totchl = (trb(ji,jj,1,jpnch)+trb(ji,jj,1,jpdch))*1E6
557               depmig(ji,jj) = 398. - 0.56 * oxymoy(ji,jj) -115. * log10(totchl) + 0.36 * hmld(ji,jj) -2.4 * tempmoy(ji,jj)
558            ENDIF
559         END DO
560      END DO
561      !
562      ! Computation of the corresponding jk indice
563      ! ------------------------------------------
564      DO jk = 1, jpk-1
565         DO jj = 1, jpj
566            DO ji = 1, jpi
567               IF (depmig(ji,jj) .GE. gdepw_n(ji,jj,jk) .AND. depmig(ji,jj) .LT. gdepw_n(ji,jj,jk+1) ) THEN
568                  kmig(ji,jj) = jk
569               ENDIF
570            END DO
571         END DO
572      END DO
573      !
574      ! Correction of the migration depth and indice based on O2 levels
575      ! If O2 is too low, imposing a migration depth at this low O2 levels
576      ! would lead to negative O2 concentrations (respiration while O2 is close
577      ! to 0. Thus, to avoid that problem, the migration depth is adjusted so
578      ! that it falls above the OMZ
579      ! -----------------------------------------------------------------------
580      DO ji =1, jpi
581         DO jj = 1, jpj
582            IF (trb(ji,jj,kmig(ji,jj),jpoxy) < 5E-6) THEN
583               DO jk = kmig(ji,jj),1,-1
584                  IF (trb(ji,jj,jk,jpoxy) >= 5E-6 .AND. trb(ji,jj,jk+1,jpoxy)  < 5E-6) THEN
585                     kmig(ji,jj) = jk
586                     depmig(ji,jj) = gdept_n(ji,jj,jk)
587                  ENDIF
588               END DO
589            ENDIF
590         END DO
591      END DO
592      !
593      IF( ln_timing )   CALL timing_stop('p4z_meso_depmig')
594      !
595   END SUBROUTINE p4z_meso_depmig
596
597   INTEGER FUNCTION p4z_meso_alloc()
598      !!----------------------------------------------------------------------
599      !!                     ***  ROUTINE p4z_meso_alloc  ***
600      !!----------------------------------------------------------------------
601      !
602      ALLOCATE( depmig(jpi,jpj), kmig(jpi,jpj), STAT= p4z_meso_alloc  )
603      !
604      IF( p4z_meso_alloc /= 0 ) CALL ctl_stop( 'STOP', 'p4z_meso_alloc : failed to allocate arrays.' )
605      !
606   END FUNCTION p4z_meso_alloc
607
[3443]608   !!======================================================================
[5656]609END MODULE p4zmeso
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.