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_r11943_MERGE_2019/src/TOP/PISCES/P4Z – NEMO

source: NEMO/branches/2019/dev_r11943_MERGE_2019/src/TOP/PISCES/P4Z/p5zprod.F90 @ 12258

Last change on this file since 12258 was 12258, checked in by cetlod, 4 years ago

dev_r11943_MERGE_2019 : : Cleaning PISCES diagnostics output ; fully sette tested. run.stat and tracer.stat are identical to the ones of dev_r11943_MERGE_2019

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 33.8 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, Kbb, Kmm, Krhs )
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      INTEGER, INTENT(in) :: Kbb, Kmm, Krhs      ! time level indices
71      !
72      INTEGER  ::   ji, jj, jk
73      REAL(wp) ::   zsilfac, znanotot, zpicotot, zdiattot, zconctemp, zconctemp2
74      REAL(wp) ::   zration, zratiop, zratiof, zmax, zmax2, zsilim, ztn, zadap
75      REAL(wp) ::   zpronmax, zpropmax, zprofmax, zrat
76      REAL(wp) ::   zlim, zsilfac2, zsiborn, zprod, zprontot, zproptot, zprodtot
77      REAL(wp) ::   zprnutmax, zdocprod, zprochln, zprochld, zprochlp
78      REAL(wp) ::   zpislopen, zpislopep, zpisloped, thetannm_n, thetandm_n, thetanpm_n
79      REAL(wp) ::   zrum, zcodel, zargu, zval, zfeup
80      REAL(wp) ::   zfact, zrfact2
81      CHARACTER (len=25) :: charout
82      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj    ) :: zmixnano, zmixpico, zmixdiat, zstrn
83      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) :: zpislopeadn, zpislopeadp, zpislopeadd
84      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) :: zprnut, zprmaxp, zprmaxn, zprmaxd
85      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) :: zprbio, zprpic, zprdia, zysopt
86      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) :: zprchln, zprchlp, zprchld
87      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) :: zprorcan, zprorcap, zprorcad 
88      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) :: zprofed, zprofep, zprofen
89      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) :: zpronewn, zpronewp, zpronewd
90      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) :: zproregn, zproregp, zproregd
91      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) :: zpropo4n, zpropo4p, zpropo4d
92      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) :: zprodopn, zprodopp, zprodopd
93      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) :: zrespn, zrespp, zrespd
94      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) :: zcroissn, zcroissp, zcroissd
95      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) :: zmxl_fac, zmxl_chl
96      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) :: zpligprod1, zpligprod2
97      !!---------------------------------------------------------------------
98      !
99      IF( ln_timing )   CALL timing_start('p5z_prod')
100      !
101      zprorcan(:,:,jpk) = 0._wp ; zprorcap(:,:,jpk) = 0._wp ; zprorcad(:,:,jpk) = 0._wp
102      zcroissn(:,:,jpk) = 0._wp ; zcroissp(:,:,jpk) = 0._wp ; zcroissd(:,:,jpk) = 0._wp
103      zprofed (:,:,jpk) = 0._wp ; zprofep (:,:,jpk) = 0._wp ; zprofen (:,:,jpk) = 0._wp
104      zpronewn(:,:,jpk) = 0._wp ; zpronewp(:,:,jpk) = 0._wp ; zpronewd(:,:,jpk) = 0._wp
105      zproregn(:,:,jpk) = 0._wp ; zproregp(:,:,jpk) = 0._wp ; zproregd(:,:,jpk) = 0._wp 
106      zpropo4n(:,:,jpk) = 0._wp ; zpropo4p(:,:,jpk) = 0._wp ; zpropo4d(:,:,jpk) = 0._wp
107      zprdia  (:,:,jpk) = 0._wp ; zprpic  (:,:,jpk) = 0._wp ; zprbio  (:,:,jpk) = 0._wp
108      zprodopn(:,:,jpk) = 0._wp ; zprodopp(:,:,jpk) = 0._wp ; zprodopd(:,:,jpk) = 0._wp
109      zysopt  (:,:,jpk) = 0._wp 
110      zrespn  (:,:,jpk) = 0._wp ; zrespp  (:,:,jpk) = 0._wp ; zrespd  (:,:,jpk) = 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(ji,jj,jk+1,Kmm) <= 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., ts(ji,jj,jk,jp_tem,Kmm) - 15. )
163                  zadap       = xadap * ztn / ( 2.+ ztn )
164                  !
165                  zpislopeadn(ji,jj,jk) = pislopen * tr(ji,jj,jk,jpnch,Kbb)    &
166                  &                       /( tr(ji,jj,jk,jpphy,Kbb) * 12. + rtrn)
167                  zpislopeadp(ji,jj,jk) = pislopep * ( 1. + zadap * EXP( -0.25 * epico(ji,jj,jk) ) )   &
168                  &                       * tr(ji,jj,jk,jppch,Kbb) /( tr(ji,jj,jk,jppic,Kbb) * 12. + rtrn)
169                  zpislopeadd(ji,jj,jk) = pisloped * tr(ji,jj,jk,jpdch,Kbb)    &
170                     &                    /( tr(ji,jj,jk,jpdia,Kbb) * 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  = tr(ji,jj,jk,jpsil,Kbb) / ( tr(ji,jj,jk,jpsil,Kbb) + 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 = tr(ji,jj,jk,jpsil,Kbb) * tr(ji,jj,jk,jpsil,Kbb) * tr(ji,jj,jk,jpsil,Kbb)
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) * tr(ji,jj,jk,jpphy,Kbb) * rfact2
239                  !
240                  zration = tr(ji,jj,jk,jpnph,Kbb) / ( tr(ji,jj,jk,jpphy,Kbb) + rtrn )
241                  zratiop = tr(ji,jj,jk,jppph,Kbb) / ( tr(ji,jj,jk,jpphy,Kbb) + rtrn )
242                  zratiof = tr(ji,jj,jk,jpnfe,Kbb) / ( tr(ji,jj,jk,jpphy,Kbb) + rtrn )
243                  zprnutmax = zprnut(ji,jj,jk) * fvnuptk(ji,jj,jk) / rno3 * tr(ji,jj,jk,jpphy,Kbb) * 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) * tr(ji,jj,jk,jppic,Kbb) * rfact2
276                  !
277                  zration = tr(ji,jj,jk,jpnpi,Kbb) / ( tr(ji,jj,jk,jppic,Kbb) + rtrn )
278                  zratiop = tr(ji,jj,jk,jpppi,Kbb) / ( tr(ji,jj,jk,jppic,Kbb) + rtrn )
279                  zratiof = tr(ji,jj,jk,jppfe,Kbb) / ( tr(ji,jj,jk,jppic,Kbb) + rtrn )
280                  zprnutmax = zprnut(ji,jj,jk) * fvpuptk(ji,jj,jk) / rno3 * tr(ji,jj,jk,jppic,Kbb) * 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) * tr(ji,jj,jk,jpdia,Kbb) * rfact2
313                  ! Computation of the respiration term according to pahlow
314                  ! & oschlies (2013)
315                  !
316                  zration = tr(ji,jj,jk,jpndi,Kbb) / ( tr(ji,jj,jk,jpdia,Kbb) + rtrn )
317                  zratiop = tr(ji,jj,jk,jppdi,Kbb) / ( tr(ji,jj,jk,jpdia,Kbb) + rtrn )
318                  zratiof = tr(ji,jj,jk,jpdfe,Kbb) / ( tr(ji,jj,jk,jpdia,Kbb) + rtrn )
319                  zprnutmax = zprnut(ji,jj,jk) * fvduptk(ji,jj,jk) / rno3 * tr(ji,jj,jk,jpdia,Kbb) * 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 *ts(ji,jj,jk,jp_tem,Kmm)))   &
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 *ts(ji,jj,jk,jp_tem,Kmm)))   &
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 *ts(ji,jj,jk,jp_tem,Kmm)))   &
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                  tr(ji,jj,jk,jpnch,Krhs) = tr(ji,jj,jk,jpnch,Krhs) + zprochln * texcretn
372                  tr(ji,jj,jk,jpdch,Krhs) = tr(ji,jj,jk,jpdch,Krhs) + zprochld * texcretd
373                  tr(ji,jj,jk,jppch,Krhs) = tr(ji,jj,jk,jppch,Krhs) + 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              tr(ji,jj,jk,jppo4,Krhs) = tr(ji,jj,jk,jppo4,Krhs) - zpropo4n(ji,jj,jk) - zpropo4d(ji,jj,jk)  &
389              &                     - zpropo4p(ji,jj,jk)
390              tr(ji,jj,jk,jpno3,Krhs) = tr(ji,jj,jk,jpno3,Krhs) - zpronewn(ji,jj,jk) - zpronewd(ji,jj,jk)  &
391              &                     - zpronewp(ji,jj,jk)
392              tr(ji,jj,jk,jpnh4,Krhs) = tr(ji,jj,jk,jpnh4,Krhs) - zproregn(ji,jj,jk) - zproregd(ji,jj,jk)  &
393              &                     - zproregp(ji,jj,jk)
394              tr(ji,jj,jk,jpphy,Krhs) = tr(ji,jj,jk,jpphy,Krhs) + 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) = tr(ji,jj,jk,jpphy,Krhs) / rfact2/ (tr(ji,jj,jk,jpphy,Kbb) + rtrn)
398              tr(ji,jj,jk,jpnph,Krhs) = tr(ji,jj,jk,jpnph,Krhs) + zprontot * texcretn
399              tr(ji,jj,jk,jppph,Krhs) = tr(ji,jj,jk,jppph,Krhs) + zpropo4n(ji,jj,jk) * texcretn   &
400              &                     + zprodopn(ji,jj,jk) * texcretn
401              tr(ji,jj,jk,jpnfe,Krhs) = tr(ji,jj,jk,jpnfe,Krhs) + zprofen(ji,jj,jk) * texcretn
402              tr(ji,jj,jk,jppic,Krhs) = tr(ji,jj,jk,jppic,Krhs) + 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) = tr(ji,jj,jk,jppic,Krhs) / rfact2/ (tr(ji,jj,jk,jppic,Kbb) + rtrn)
406              tr(ji,jj,jk,jpnpi,Krhs) = tr(ji,jj,jk,jpnpi,Krhs) + zproptot * texcretp
407              tr(ji,jj,jk,jpppi,Krhs) = tr(ji,jj,jk,jpppi,Krhs) + zpropo4p(ji,jj,jk) * texcretp   &
408              &                     + zprodopp(ji,jj,jk) * texcretp
409              tr(ji,jj,jk,jppfe,Krhs) = tr(ji,jj,jk,jppfe,Krhs) + zprofep(ji,jj,jk) * texcretp
410              tr(ji,jj,jk,jpdia,Krhs) = tr(ji,jj,jk,jpdia,Krhs) + 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) = tr(ji,jj,jk,jpdia,Krhs) / rfact2 / (tr(ji,jj,jk,jpdia,Kbb) + rtrn)
414              tr(ji,jj,jk,jpndi,Krhs) = tr(ji,jj,jk,jpndi,Krhs) + zprodtot * texcretd
415              tr(ji,jj,jk,jppdi,Krhs) = tr(ji,jj,jk,jppdi,Krhs) + zpropo4d(ji,jj,jk) * texcretd   &
416              &                     + zprodopd(ji,jj,jk) * texcretd
417              tr(ji,jj,jk,jpdfe,Krhs) = tr(ji,jj,jk,jpdfe,Krhs) + zprofed(ji,jj,jk) * texcretd
418              tr(ji,jj,jk,jpdsi,Krhs) = tr(ji,jj,jk,jpdsi,Krhs) + zprorcad(ji,jj,jk) * zysopt(ji,jj,jk) * texcretd
419              tr(ji,jj,jk,jpdoc,Krhs) = tr(ji,jj,jk,jpdoc,Krhs) + excretd * zprorcad(ji,jj,jk) + excretn * zprorcan(ji,jj,jk)  &
420              &                     + excretp * zprorcap(ji,jj,jk)
421              tr(ji,jj,jk,jpdon,Krhs) = tr(ji,jj,jk,jpdon,Krhs) + excretd * zprodtot + excretn * zprontot   &
422              &                     + excretp * zproptot
423              tr(ji,jj,jk,jpdop,Krhs) = tr(ji,jj,jk,jpdop,Krhs) + 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              tr(ji,jj,jk,jpoxy,Krhs) = tr(ji,jj,jk,jpoxy,Krhs) + 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              tr(ji,jj,jk,jpfer,Krhs) = tr(ji,jj,jk,jpfer,Krhs) - zfeup
432              tr(ji,jj,jk,jpsil,Krhs) = tr(ji,jj,jk,jpsil,Krhs) - texcretd * zprorcad(ji,jj,jk) * zysopt(ji,jj,jk)
433              tr(ji,jj,jk,jpdic,Krhs) = tr(ji,jj,jk,jpdic,Krhs) - 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              tr(ji,jj,jk,jptal,Krhs) = tr(ji,jj,jk,jptal,Krhs) + 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(:,:,jpk) = 0._wp    ;    zpligprod2(:,:,jpk) = 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                 tr(ji,jj,jk,jplgw,Krhs) = tr(ji,jj,jk,jplgw,Krhs) + 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 .AND.  knt == nrdttrc ) THEN
468       zfact = 1.e+3 * rfact2r  !  conversion from mol/l/kt to  mol/m3/s
469       !
470       CALL iom_put( "PPPHYP"  , zprorcap(:,:,:) * zfact * tmask(:,:,:)   ) ! primary production by picophyto
471       CALL iom_put( "PPPHYN"  , zprorcan(:,:,:) * zfact * tmask(:,:,:) )  ! primary production by nanophyto
472       CALL iom_put( "PPPHYD"  , zprorcad(:,:,:) * zfact * tmask(:,:,:)   ) ! primary production by diatomes
473       CALL iom_put( "PPNEWN"  , zpronewp(:,:,:) * zfact * tmask(:,:,:)    ) ! new primary production by picophyto
474       CALL iom_put( "PPNEWN"  , zpronewn(:,:,:) * zfact * tmask(:,:,:)    ) ! new primary production by nanophyto
475       CALL iom_put( "PPNEWD"  , zpronewd(:,:,:) * zfact * tmask(:,:,:)   ) ! new primary production by diatomes
476       CALL iom_put( "PBSi"    , zprorcad(:,:,:) * zfact * tmask(:,:,:) * zysopt(:,:,:)  ) ! biogenic silica production
477       CALL iom_put( "PFeP"    , zprofep(:,:,:) * zfact * tmask(:,:,:)  ) ! biogenic iron production by picophyto
478       CALL iom_put( "PFeN"    , zprofen(:,:,:) * zfact * tmask(:,:,:)  ) ! biogenic iron production by nanophyto
479       CALL iom_put( "PFeD"    , zprofed(:,:,:) * zfact * tmask(:,:,:)  ) ! biogenic iron production by  diatomes
480       CALL iom_put( "LPRODP"  , zpligprod1(:,:,:) * 1e9 * zfact * tmask(:,:,:) )
481       CALL iom_put( "LDETP"   , zpligprod2(:,:,:) * 1e9 * zfact * tmask(:,:,:) )
482       CALL iom_put( "Mumax"   , zprmaxn(:,:,:) * tmask(:,:,:)  ) ! Maximum growth rate
483       CALL iom_put( "MuP"     , zprpic(:,:,:) * xlimpic(:,:,:) * tmask(:,:,:) ) ! Realized growth rate for picophyto
484       CALL iom_put( "MuN"     , zprbio(:,:,:) * xlimphy(:,:,:) * tmask(:,:,:) ) ! Realized growth rate for nanophyto
485       CALL iom_put( "MuD"     , zprdia(:,:,:) * xlimdia(:,:,:) * tmask(:,:,:) ) ! Realized growth rate for diatoms
486       CALL iom_put( "LPlight" , zprpic(:,:,:) / (zprmaxp(:,:,:) + rtrn) * tmask(:,:,:)  )  ! light limitation term
487       CALL iom_put( "LNlight" , zprbio(:,:,:) / (zprmaxn(:,:,:) + rtrn) * tmask(:,:,:)  )  ! light limitation term
488       CALL iom_put( "LDlight" , zprdia(:,:,:) / (zprmaxd(:,:,:) + rtrn) * tmask(:,:,:)   )
489       CALL iom_put( "MunetP"  , zcroissp(:,:,:) * tmask(:,:,:) ) ! Realized growth rate for picophyto
490       CALL iom_put( "MunetN"  , zcroissn(:,:,:) * tmask(:,:,:) ) ! Realized growth rate for nanophyto
491       CALL iom_put( "MunetD"  , zcroissd(:,:,:) * tmask(:,:,:) ) ! Realized growth rate for diatoms
492       CALL iom_put( "TPP"     , ( zprorcap(:,:,:) + zprorcan(:,:,:) + zprorcad(:,:,:) ) * zfact * tmask(:,:,:)  )  ! total primary production
493       CALL iom_put( "TPNEW"   , ( zpronewp(:,:,:) + zpronewn(:,:,:) + zpronewd(:,:,:) ) * zfact * tmask(:,:,:)  ) ! total new production
494       CALL iom_put( "TPBFE"   , ( zprofep (:,:,:) + zprofen (:,:,:) + zprofed (:,:,:) ) * zfact * tmask(:,:,:)  )  ! total biogenic iron production
495       CALL iom_put( "tintpp"  , tpp * zfact )  !  global total integrated primary production molC/s
496     ENDIF
497
498      IF(sn_cfctl%l_prttrc)   THEN  ! print mean trends (used for debugging)
499         WRITE(charout, FMT="('prod')")
500         CALL prt_ctl_trc_info(charout)
501         CALL prt_ctl_trc(tab4d=tr(:,:,:,:,Krhs), mask=tmask, clinfo=ctrcnm)
502      ENDIF
503      !
504      IF( ln_timing )   CALL timing_stop('p5z_prod')
505      !
506   END SUBROUTINE p5z_prod
507
508
509   SUBROUTINE p5z_prod_init
510      !!----------------------------------------------------------------------
511      !!                  ***  ROUTINE p5z_prod_init  ***
512      !!
513      !! ** Purpose :   Initialization of phytoplankton production parameters
514      !!
515      !! ** Method  :   Read the nampisprod namelist and check the parameters
516      !!      called at the first timestep (nittrc000)
517      !!
518      !! ** input   :   Namelist nampisprod
519      !!----------------------------------------------------------------------
520      INTEGER :: ios                 ! Local integer output status for namelist read
521      !!
522      NAMELIST/namp5zprod/ pislopen, pislopep, pisloped, excretn, excretp, excretd,     &
523         &                 thetannm, thetanpm, thetandm, chlcmin, grosip, bresp, xadap
524      !!----------------------------------------------------------------------
525
526      READ  ( numnatp_ref, namp5zprod, IOSTAT = ios, ERR = 901)
527901   IF( ios /= 0 ) CALL ctl_nam ( ios , 'namp5zprod in reference namelist' )
528
529      READ  ( numnatp_cfg, namp5zprod, IOSTAT = ios, ERR = 902 )
530902   IF( ios >  0 ) CALL ctl_nam ( ios , 'namp5zprod in configuration namelist' )
531      IF(lwm) WRITE ( numonp, namp5zprod )
532
533      IF(lwp) THEN                         ! control print
534         WRITE(numout,*) ' '
535         WRITE(numout,*) ' Namelist parameters for phytoplankton growth, namp5zprod'
536         WRITE(numout,*) ' ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~'
537         WRITE(numout,*) '    mean Si/C ratio                           grosip       =', grosip
538         WRITE(numout,*) '    P-I slope                                 pislopen     =', pislopen
539         WRITE(numout,*) '    P-I slope  for diatoms                    pisloped     =', pisloped
540         WRITE(numout,*) '    P-I slope  for picophytoplankton          pislopep     =', pislopep
541         WRITE(numout,*) '    Acclimation factor to low light           xadap        =', xadap
542         WRITE(numout,*) '    excretion ratio of nanophytoplankton      excretn      =', excretn
543         WRITE(numout,*) '    excretion ratio of picophytoplankton      excretp      =', excretp
544         WRITE(numout,*) '    excretion ratio of diatoms                excretd      =', excretd
545         WRITE(numout,*) '    basal respiration in phytoplankton        bresp        =', bresp
546         WRITE(numout,*) '    Maximum Chl/C in phytoplankton            chlcmin      =', chlcmin
547         WRITE(numout,*) '    Minimum Chl/N in nanophytoplankton        thetannm     =', thetannm
548         WRITE(numout,*) '    Minimum Chl/N in picophytoplankton        thetanpm     =', thetanpm
549         WRITE(numout,*) '    Minimum Chl/N in diatoms                  thetandm     =', thetandm
550      ENDIF
551      !
552      r1_rday   = 1._wp / rday 
553      texcretn  = 1._wp - excretn
554      texcretp  = 1._wp - excretp
555      texcretd  = 1._wp - excretd
556      tpp       = 0._wp
557      !
558   END SUBROUTINE p5z_prod_init
559
560
561   INTEGER FUNCTION p5z_prod_alloc()
562      !!----------------------------------------------------------------------
563      !!                     ***  ROUTINE p5z_prod_alloc  ***
564      !!----------------------------------------------------------------------
565      ALLOCATE( zdaylen(jpi,jpj), STAT = p5z_prod_alloc )
566      !
567      IF( p5z_prod_alloc /= 0 ) CALL ctl_stop( 'STOP', 'p5z_prod_alloc : failed to allocate arrays.' )
568      !
569   END FUNCTION p5z_prod_alloc
570   !!======================================================================
571END MODULE p5zprod
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.