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p4zlys.F90 in NEMO/branches/2021/dev_r14318_RK3_stage1/src/TOP/PISCES/P4Z – NEMO

source: NEMO/branches/2021/dev_r14318_RK3_stage1/src/TOP/PISCES/P4Z/p4zlys.F90 @ 15532

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#2605 #2715 : version in dev (still buggy)
  • Property svn:keywords set to Id
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Line 
1MODULE p4zlys
2   !!======================================================================
3   !!                         ***  MODULE p4zlys  ***
4   !! TOP :   PISCES
5   !!======================================================================
6   !! History :    -   !  1988-07  (E. MAIER-REIMER) Original code
7   !!              -   !  1998     (O. Aumont) additions
8   !!              -   !  1999     (C. Le Quere) modifications
9   !!             1.0  !  2004     (O. Aumont) modifications
10   !!             2.0  !  2007-12  (C. Ethe, G. Madec)  F90
11   !!                  !  2011-02  (J. Simeon, J. Orr)  Calcon salinity dependence
12   !!             3.4  !  2011-06  (O. Aumont, C. Ethe) Improvment of calcite dissolution
13   !!             3.6  !  2015-05  (O. Aumont) PISCES quota
14   !!             4.2  !  2020     (J. ORR )  rhop is replaced by "in situ density" rhd
15   !!----------------------------------------------------------------------
16   !!   p4z_lys        :   Compute the CaCO3 dissolution
17   !!   p4z_lys_init   :   Read the namelist parameters
18   !!----------------------------------------------------------------------
19   USE oce_trc         !  shared variables between ocean and passive tracers
20   USE trc             !  passive tracers common variables
21   USE sms_pisces      !  PISCES Source Minus Sink variables
22   USE p4zche          !  Chemical model
23   USE prtctl          !  print control for debugging
24   USE iom             !  I/O manager
25
26   IMPLICIT NONE
27   PRIVATE
28
29   PUBLIC   p4z_lys         ! called in trcsms_pisces.F90
30   PUBLIC   p4z_lys_init    ! called in trcsms_pisces.F90
31
32   REAL(wp), PUBLIC ::   kdca   !: diss. rate constant calcite
33   REAL(wp), PUBLIC ::   nca    !: order of reaction for calcite dissolution
34
35   INTEGER  ::   rmtss              ! number of seconds per month
36
37   !! * Module variables
38   REAL(wp) :: calcon = 1.03E-2           !: mean calcite concentration [Ca2+]  in sea water [mole/kg solution]
39   ! J. ORR: Made consistent with mocsy's choice based on literature review from Munhoven
40!   REAL(wp) :: calcon = 1.0287E-2           !: mean calcite concentration [Ca2+] in sea water [mole/kg solution]
41
42   !! * Substitutions
43#  include "do_loop_substitute.h90"
44   !!----------------------------------------------------------------------
45   !! NEMO/TOP 4.0 , NEMO Consortium (2018)
46   !! $Id$
47   !! Software governed by the CeCILL license (see ./LICENSE)
48   !!----------------------------------------------------------------------
49
50CONTAINS
51
52   SUBROUTINE p4z_lys( kt, knt, Kbb, Krhs )
53      !!---------------------------------------------------------------------
54      !!                     ***  ROUTINE p4z_lys  ***
55      !!
56      !! ** Purpose :   CALCULATES DEGREE OF CACO3 SATURATION IN THE WATER
57      !!                COLUMN, DISSOLUTION/PRECIPITATION OF CACO3 AND LOSS
58      !!                OF CACO3 TO THE CACO3 SEDIMENT POOL.
59      !!
60      !! ** Method  : - ???
61      !!---------------------------------------------------------------------
62      INTEGER, INTENT(in) ::   kt, knt   ! ocean time step and ???
63      INTEGER, INTENT(in)  ::  Kbb, Krhs ! time level indices
64      !
65      INTEGER  ::   ji, jj, jk, jn
66      REAL(wp) ::   zdispot, zrhd, zcalcon
67      REAL(wp) ::   zomegaca, zexcess, zexcess0
68      CHARACTER (len=25) ::   charout
69      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) ::   zco3, zcaldiss, zhinit, zhi, zco3sat
70      !!---------------------------------------------------------------------
71      !
72      IF( ln_timing )  CALL timing_start('p4z_lys')
73      !
74
75      zhinit  (:,:,:) = hi(:,:,:) / ( rhd(:,:,:) + 1._wp )
76      !
77      !     -------------------------------------------
78      !     COMPUTE [CO3--] and [H+] CONCENTRATIONS
79      !     -------------------------------------------
80
81      CALL solve_at_general( zhinit, zhi, Kbb )
82
83      DO_3D( 1, 1, 1, 1, 1, jpkm1 )
84         zco3(ji,jj,jk) = tr(ji,jj,jk,jpdic,Kbb) * ak13(ji,jj,jk) * ak23(ji,jj,jk) / (zhi(ji,jj,jk)**2   &
85            &             + ak13(ji,jj,jk) * zhi(ji,jj,jk) + ak13(ji,jj,jk) * ak23(ji,jj,jk) + rtrn )
86         hi  (ji,jj,jk) = zhi(ji,jj,jk) * ( rhd(ji,jj,jk) + 1._wp )
87      END_3D
88
89      !     ---------------------------------------------------------
90      !        CALCULATE DEGREE OF CACO3 SATURATION AND CORRESPONDING
91      !        DISSOLOUTION AND PRECIPITATION OF CACO3 (BE AWARE OF
92      !        MGCO3)
93      !     ---------------------------------------------------------
94
95      DO_3D( 1, 1, 1, 1, 1, jpkm1 )
96
97         ! DEVIATION OF [CO3--] FROM SATURATION VALUE
98         ! Salinity dependance in zomegaca and divide by rhd to have good units
99         zcalcon  = calcon * ( salinprac(ji,jj,jk) / 35._wp )
100         zrhd    = rhd(ji,jj,jk) + 1._wp
101         zomegaca = ( zcalcon * zco3(ji,jj,jk) ) / ( aksp(ji,jj,jk) * zrhd + rtrn )
102         zco3sat(ji,jj,jk) = aksp(ji,jj,jk) * zrhd / ( zcalcon + rtrn )
103
104         ! SET DEGREE OF UNDER-/SUPERSATURATION
105         excess(ji,jj,jk) = 1._wp - zomegaca
106         zexcess0 = MAX( 0., excess(ji,jj,jk) )
107         zexcess  = zexcess0**nca
108
109         ! AMOUNT CACO3 (12C) THAT RE-ENTERS SOLUTION
110         !       (ACCORDING TO THIS FORMULATION ALSO SOME PARTICULATE
111         !       CACO3 GETS DISSOLVED EVEN IN THE CASE OF OVERSATURATION)
112         zdispot = kdca * zexcess * tr(ji,jj,jk,jpcal,Kbb)
113        !  CHANGE OF [CO3--] , [ALK], PARTICULATE [CACO3],
114        !       AND [SUM(CO2)] DUE TO CACO3 DISSOLUTION/PRECIPITATION
115        zcaldiss(ji,jj,jk)  = zdispot * rfact2 / rmtss ! calcite dissolution
116        !
117        tr(ji,jj,jk,jptal,Krhs) = tr(ji,jj,jk,jptal,Krhs) + 2. * zcaldiss(ji,jj,jk)
118        tr(ji,jj,jk,jpcal,Krhs) = tr(ji,jj,jk,jpcal,Krhs) -      zcaldiss(ji,jj,jk)
119        tr(ji,jj,jk,jpdic,Krhs) = tr(ji,jj,jk,jpdic,Krhs) +      zcaldiss(ji,jj,jk)
120      END_3D
121      !
122
123      IF( lk_iomput .AND. knt == nrdttrc ) THEN
124         CALL iom_put( "PH" , -1. * LOG10( MAX( hi(:,:,:), rtrn ) ) * tmask(:,:,:) )
125         IF( iom_use( "CO3" ) ) THEN
126            zco3(:,:,jpk) = 0.    ; CALL iom_put( "CO3"   , zco3(:,:,:)     * 1.e+3           * tmask(:,:,:) )
127         ENDIF
128         IF( iom_use( "CO3sat" ) ) THEN
129           zco3sat(:,:,jpk) = 0.  ; CALL iom_put( "CO3sat", zco3sat(:,:,:)  * 1.e+3           * tmask(:,:,:) )
130         ENDIF
131         IF( iom_use( "DCAL" ) ) THEN
132           zcaldiss(:,:,jpk) = 0. ; CALL iom_put( "DCAL"  , zcaldiss(:,:,:) * 1.e+3 * rfact2r * tmask(:,:,:) )
133         ENDIF             
134      ENDIF
135      !
136      IF(sn_cfctl%l_prttrc)   THEN  ! print mean trends (used for debugging)
137        WRITE(charout, FMT="('lys ')")
138        CALL prt_ctl_info( charout, cdcomp = 'top' )
139        CALL prt_ctl(tab4d_1=tr(:,:,:,:,Krhs), mask1=tmask, clinfo=ctrcnm)
140      ENDIF
141      !
142      IF( ln_timing )   CALL timing_stop('p4z_lys')
143      !
144   END SUBROUTINE p4z_lys
145
146
147   SUBROUTINE p4z_lys_init
148      !!----------------------------------------------------------------------
149      !!                  ***  ROUTINE p4z_lys_init  ***
150      !!
151      !! ** Purpose :   Initialization of CaCO3 dissolution parameters
152      !!
153      !! ** Method  :   Read the nampiscal namelist and check the parameters
154      !!      called at the first timestep (nittrc000)
155      !!
156      !! ** input   :   Namelist nampiscal
157      !!
158      !!----------------------------------------------------------------------
159      INTEGER ::   ios   ! Local integer
160      !
161      NAMELIST/nampiscal/ kdca, nca
162      !!----------------------------------------------------------------------
163      IF(lwp) THEN
164         WRITE(numout,*)
165         WRITE(numout,*) 'p4z_lys_init : initialization of CaCO3 dissolution'
166         WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~~'
167      ENDIF
168      !
169      READ  ( numnatp_ref, nampiscal, IOSTAT = ios, ERR = 901)
170901   IF( ios /= 0 )   CALL ctl_nam ( ios , 'nampiscal in reference namelist' )
171      READ  ( numnatp_cfg, nampiscal, IOSTAT = ios, ERR = 902 )
172902   IF( ios >  0 )   CALL ctl_nam ( ios , 'nampiscal in configuration namelist' )
173      IF(lwm) WRITE( numonp, nampiscal )
174      !
175      IF(lwp) THEN                         ! control print
176         WRITE(numout,*) '   Namelist : nampiscal'
177         WRITE(numout,*) '      diss. rate constant calcite (per month)        kdca =', kdca
178         WRITE(numout,*) '      order of reaction for calcite dissolution      nca  =', nca
179      ENDIF
180      !
181      ! Number of seconds per month
182      rmtss =  nyear_len(1) * rday / raamo
183      !
184   END SUBROUTINE p4z_lys_init
185
186   !!======================================================================
187END MODULE p4zlys
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.