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.
seddta.F90 in NEMO/branches/2021/dev_r14383_PISCES_NEWDEV_PISCO/src/TOP/PISCES/SED – NEMO

source: NEMO/branches/2021/dev_r14383_PISCES_NEWDEV_PISCO/src/TOP/PISCES/SED/seddta.F90 @ 15075

Last change on this file since 15075 was 15075, checked in by aumont, 3 years ago

major update of the sediment module
  • Property svn:keywords set to Id
File size: 9.5 KB
Line 
1MODULE seddta
2   !!======================================================================
3   !!                     ***  MODULE  seddta  ***
4   !! Sediment data  :  read sediment input data from a file
5   !!=====================================================================
6
7   !! * Modules used
8   USE sed
9   USE sedarr
10   USE phycst, ONLY : rday
11   USE iom
12   USE lib_mpp         ! distribued memory computing library
13
14   IMPLICIT NONE
15   PRIVATE
16
17   !! * Routine accessibility
18   PUBLIC sed_dta   !
19
20   !! *  Module variables
21   REAL(wp) ::  rsecday  ! number of second per a day
22   REAL(wp) ::  conv2    ! [kg/m2/month]-->[g/cm2/s] ( 1 month has 30 days )
23
24   !! * Substitutions
25#  include "do_loop_substitute.h90"
26#  include "domzgr_substitute.h90"
27
28CONTAINS
29
30   !!---------------------------------------------------------------------------
31   !!   sed_dta  : read the NetCDF data file in online version using module iom
32   !!---------------------------------------------------------------------------
33
34   SUBROUTINE sed_dta( kt, Kbb, Kmm )
35      !!----------------------------------------------------------------------
36      !!                   ***  ROUTINE sed_dta  ***
37      !!                   
38      !! ** Purpose :   Reads data from a netcdf file and
39      !!                initialization of rain and pore water (k=1) components
40      !!
41      !!
42      !!   History :
43      !!        !  04-10  (N. Emprin, M. Gehlen )  Original code
44      !!        !  06-04  (C. Ethe)  Re-organization ; Use of iom
45      !!----------------------------------------------------------------------
46
47      !! Arguments
48      INTEGER, INTENT( in ) ::   kt    ! time-step
49      INTEGER, INTENT( in ) ::   Kbb, Kmm ! time level indices
50
51      !! * Local declarations
52      INTEGER  ::  ji, jj, js, jw, ikt
53
54      REAL(wp), DIMENSION(jpoce) :: zdtap, zdtag
55      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj) :: zwsbio4, zwsbio3, zddust
56      REAL(wp) :: zf0, zf1, zf2, zkapp, zratio, zdep
57      REAL(wp) :: zzf0, zf0s, zf0b, zzf1, zf1s, zf1b, zzf2, zf2s, zf2b
58
59      !----------------------------------------------------------------------
60
61      ! Initialization of sediment variable
62      ! Spatial dimension is merged, and unity converted if needed
63      !-------------------------------------------------------------
64
65      IF( ln_timing )  CALL timing_start('sed_dta')
66
67      IF (lwp) THEN
68         WRITE(numsed,*)
69         WRITE(numsed,*) ' sed_dta : Bottom layer fields'
70         WRITE(numsed,*) ' ~~~~~~'
71         WRITE(numsed,*) ' Data from SMS model'
72         WRITE(numsed,*)
73      ENDIF
74
75
76      ! open file
77      IF( kt == nitsed000 ) THEN
78         IF (lwp) WRITE(numsed,*) ' sed_dta : Sediment fields'
79         dtsed = rDt_trc
80         rsecday = 60.* 60. * 24.
81         conv2 = 1.0e+3 /  1.0e+4 
82      ENDIF
83
84      ! Initialization of temporaries arrays 
85      zdtap(:)    = 0. 
86      zdtag(:)    = 0. 
87      zddust(:,:) = 0.0
88
89      ! reading variables
90      IF (lwp) WRITE(numsed,*)
91      IF (lwp) WRITE(numsed,*) ' sed_dta : Bottom layer fields at time  kt = ', kt
92      ! reading variables
93      !
94      !    Sinking speeds of detritus is increased with depth as shown
95      !    by data and from the coagulation theory
96      !    -----------------------------------------------------------
97      IF (ln_sediment_offline) THEN
98         DO_2D( 1, 1, 1, 1 )
99            ikt = mbkt(ji,jj)
100            zwsbio4(ji,jj) = wsbio2 / rday
101            zwsbio3(ji,jj) = wsbio  / rday
102         END_2D
103      ELSE
104         DO_2D( 1, 1, 1, 1 )
105            ikt = mbkt(ji,jj)
106            zdep = e3t(ji,jj,ikt,Kmm) / rDt_trc
107            zwsbio4(ji,jj) = MIN( 0.99 * zdep, wsbio4(ji,jj,ikt) / rday )
108            zwsbio3(ji,jj) = MIN( 0.99 * zdep, wsbio3(ji,jj,ikt) / rday )
109         END_2D
110      ENDIF
111
112      trc_data(:,:,:) = 0.
113      DO_2D( 1, 1, 1, 1 )
114         ikt = mbkt(ji,jj)
115         IF ( tmask(ji,jj,ikt) == 1 ) THEN
116            trc_data(ji,jj,jwsil)   = tr(ji,jj,ikt,jpsil,Kbb)
117            trc_data(ji,jj,jwoxy)   = tr(ji,jj,ikt,jpoxy,Kbb)
118            trc_data(ji,jj,jwdic)   = tr(ji,jj,ikt,jpdic,Kbb)
119            trc_data(ji,jj,jwno3)   = tr(ji,jj,ikt,jpno3,Kbb) / 7.625
120            trc_data(ji,jj,jwpo4)   = tr(ji,jj,ikt,jppo4,Kbb) / 122.
121            trc_data(ji,jj,jwalk)   = tr(ji,jj,ikt,jptal,Kbb)
122            trc_data(ji,jj,jwnh4)   = tr(ji,jj,ikt,jpnh4,Kbb) / 7.625
123            trc_data(ji,jj,jwh2s)   = 0.0
124            trc_data(ji,jj,jwso4)   = 0.14 * ts(ji,jj,ikt,jp_sal,Kmm) / 1.80655 / 96.062
125            trc_data(ji,jj,jwfe2)   = tr(ji,jj,ikt,jpfer,Kbb)
126            trc_data(ji,jj,jwlgw)   = 1E-9
127            trc_data(ji,jj,12 ) = MIN(tr(ji,jj,ikt,jpgsi,Kbb), 1E-4) * zwsbio4(ji,jj) * 1E3
128            trc_data(ji,jj,13 ) = MIN(tr(ji,jj,ikt,jppoc,Kbb), 1E-4) * zwsbio3(ji,jj) * 1E3
129            trc_data(ji,jj,14 ) = MIN(tr(ji,jj,ikt,jpgoc,Kbb), 1E-4) * zwsbio4(ji,jj) * 1E3
130            trc_data(ji,jj,15)  = MIN(tr(ji,jj,ikt,jpcal,Kbb), 1E-4) * zwsbio4(ji,jj) * 1E3
131            trc_data(ji,jj,16)  = ts(ji,jj,ikt,jp_tem,Kmm)
132            trc_data(ji,jj,17)  = ts(ji,jj,ikt,jp_sal,Kmm)
133            trc_data(ji,jj,18 ) = ( tr(ji,jj,ikt,jpsfe,Kbb) * zwsbio3(ji,jj) + tr(ji,jj,ikt,jpbfe,Kbb)  &
134            &                     * zwsbio4(ji,jj)  ) * 1E3 / ( trc_data(ji,jj,13 ) + trc_data(ji,jj,14 ) + rtrn )
135            trc_data(ji,jj,18 ) = MIN(1E-3, trc_data(ji,jj,18 ) )
136         ENDIF
137      END_2D
138
139      ! Pore water initial concentration [mol/l] in  k=1
140      !-------------------------------------------------
141      DO jw = 1, jpwat
142         CALL pack_arr ( jpoce,  pwcp_dta(1:jpoce,jw), trc_data(1:jpi,1:jpj,jw), iarroce(1:jpoce) )
143      END DO
144
145      !  Solid components :
146      !-----------------------
147      !  Sinking fluxes for OPAL in mol.m-2.s-1 ; conversion in mol.cm-2.s-1
148      CALL pack_arr ( jpoce, rainrm_dta(1:jpoce,jsopal), trc_data(1:jpi,1:jpj,12), iarroce(1:jpoce) ) 
149      rainrm_dta(1:jpoce,jsopal) = rainrm_dta(1:jpoce,jsopal) * 1e-4
150      !  Sinking fluxes for POC in mol.m-2.s-1 ; conversion in mol.cm-2.s-1
151      CALL pack_arr ( jpoce, zdtap(1:jpoce), trc_data(1:jpi,1:jpj,13) , iarroce(1:jpoce) )     
152      CALL pack_arr ( jpoce, zdtag(1:jpoce), trc_data(1:jpi,1:jpj,14) , iarroce(1:jpoce) )
153      DO ji = 1, jpoce
154         zzf2 = 2E-2
155         zzf1 = 0.5
156         zzf0 = 1.0 - zzf1 - zzf2
157         zf0s = zzf0
158         zf1s = zzf1
159         zf2s = 1.0 - zf1s - zf0s
160         zf0b = zzf0
161         zf1b = zzf1
162         zf2b = 1.0 - zf1b - zf0b
163         rainrm_dta(ji,jspoc) =   ( zdtap(ji) * zf0s +  zdtag(ji) * zf0b ) * 1e-4
164         rainrm_dta(ji,jspos) =   ( zdtap(ji) * zf1s +  zdtag(ji) * zf1b ) * 1e-4
165         rainrm_dta(ji,jspor) =   ( zdtap(ji) * zf2s +  zdtag(ji) * zf2b ) * 1e-4
166      END DO
167
168      !  Sinking fluxes for Calcite in mol.m-2.s-1 ; conversion in mol.cm-2.s-1
169      CALL pack_arr ( jpoce,  rainrm_dta(1:jpoce,jscal), trc_data(1:jpi,1:jpj,15), iarroce(1:jpoce) )
170      rainrm_dta(1:jpoce,jscal) = rainrm_dta(1:jpoce,jscal) * 1e-4
171      ! vector temperature [°C] and salinity
172      CALL pack_arr ( jpoce,  temp(1:jpoce), trc_data(1:jpi,1:jpj,16), iarroce(1:jpoce) )
173      CALL pack_arr ( jpoce,  salt(1:jpoce), trc_data(1:jpi,1:jpj,17), iarroce(1:jpoce) )
174     
175      ! Clay rain rate in [mol/(cm**2.s)]
176      ! inputs data in [kg.m-2.sec-1] ---> 1e+3/(1e+4) [g.cm-2.s-1]   
177      ! divided after by molecular weight g.mol-1     
178      CALL pack_arr ( jpoce,  rainrm_dta(1:jpoce,jsclay), dust(1:jpi,1:jpj), iarroce(1:jpoce) )
179      rainrm_dta(1:jpoce,jsclay) = rainrm_dta(1:jpoce,jsclay) * conv2 / mol_wgt(jsclay)   &
180      &                            + wacc(1:jpoce) * por1(2) * denssol / mol_wgt(jsclay) / ( rsecday * 365.0 )
181      rainrm_dta(1:jpoce,jsfeo)  = rainrm_dta(1:jpoce,jsclay) * mol_wgt(jsclay) / mol_wgt(jsfeo) * 0.035 * 0.5 * 0.333
182      rainrm_dta(1:jpoce,jsclay) = rainrm_dta(1:jpoce,jsclay) * (1.0 - 0.035 * 0.5 * 0.333 )
183      CALL unpack_arr ( jpoce, zddust(1:jpi,1:jpj), iarroce(1:jpoce), wacc(1:jpoce) )
184      zddust(:,:) = dust(:,:) + zddust(:,:) / ( rsecday * 365.0 ) * por1(2) * denssol / conv2
185
186!    rainrm_dta(1:jpoce,jsclay) = 1.0E-4 * conv2 / mol_wgt(jsclay)
187
188      ! Iron monosulphide rain rates. Set to 0
189      rainrm_dta(1:jpoce,jsfes)  = 0. 
190
191      ! Fe/C ratio in sinking particles that fall to the sediments
192      CALL pack_arr ( jpoce,  fecratio(1:jpoce), trc_data(1:jpi,1:jpj,18), iarroce(1:jpoce) )
193
194      ! sediment pore water at 1st layer (k=1)
195      DO jw = 1, jpwat
196         pwcp(1:jpoce,1,jw) = pwcp_dta(1:jpoce,jw)
197      ENDDO
198
199      !  rain
200      DO js = 1, jpsol
201         rainrm(1:jpoce,js) = rainrm_dta(1:jpoce,js)
202      ENDDO
203
204      ! Calculation of raintg of each sol. comp.: rainrm in [g/(cm**2.s)]
205      DO js = 1, jpsol
206         rainrg(1:jpoce,js) = rainrm(1:jpoce,js) *  mol_wgt(js)
207      ENDDO
208
209      ! Calculation of raintg = total massic flux rained in each cell (sum of sol. comp.)
210      raintg(:) = 0.
211      DO js = 1, jpsol
212         raintg(1:jpoce) = raintg(1:jpoce) + rainrg(1:jpoce,js)
213      ENDDO
214
215      ! computation of dzdep = total thickness of solid material rained [cm] in each cell
216      dzdep(1:jpoce) = raintg(1:jpoce) * dtsed / ( denssol * por1(2) )
217
218      IF( lk_iomput ) THEN
219          IF( iom_use("sflxclay" ) ) CALL iom_put( "sflxclay", zddust(:,:) * 1E3 / 1.E4 )
220          IF( iom_use("sflxcal" ) )  CALL iom_put( "sflxcal", trc_data(:,:,15) / 1.E4 )
221          IF( iom_use("sflxbsi" ) )  CALL iom_put( "sflxbsi", trc_data(:,:,12) / 1.E4 )
222          IF( iom_use("sflxpoc" ) )  CALL iom_put( "sflxpoc", ( trc_data(:,:,13) + trc_data(:,:,14) ) / 1.E4 )
223      ENDIF
224
225      IF( ln_timing )  CALL timing_stop('sed_dta')
226     
227   END SUBROUTINE sed_dta
228
229END MODULE seddta
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.