source: NEMO/trunk/src/TOP/PISCES/P4Z/p4zsed.F90 @ 10223

Last change on this file since 10223 was 10223, checked in by aumont, 2 years ago

changes to account for the new sediment module

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 25.0 KB
Line 
1MODULE p4zsed
2   !!======================================================================
3   !!                         ***  MODULE p4sed  ***
4   !! TOP :   PISCES Compute loss of organic matter in the sediments
5   !!======================================================================
6   !! History :   1.0  !  2004-03 (O. Aumont) Original code
7   !!             2.0  !  2007-12 (C. Ethe, G. Madec)  F90
8   !!             3.4  !  2011-06 (C. Ethe) USE of fldread
9   !!             3.5  !  2012-07 (O. Aumont) improvment of river input of nutrients
10   !!----------------------------------------------------------------------
11   !!   p4z_sed        :  Compute loss of organic matter in the sediments
12   !!----------------------------------------------------------------------
13   USE oce_trc         !  shared variables between ocean and passive tracers
14   USE trc             !  passive tracers common variables
15   USE sms_pisces      !  PISCES Source Minus Sink variables
16   USE p4zice          !  Co-limitations of differents nutrients
17   USE p4zsbc          !  External source of nutrients
18   USE p4zint          !  interpolation and computation of various fields
19   USE sed             !  Sediment module
20   USE iom             !  I/O manager
21   USE prtctl_trc      !  print control for debugging
22
23   IMPLICIT NONE
24   PRIVATE
25
26   PUBLIC   p4z_sed 
27   PUBLIC   p4z_sed_alloc
28 
29   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) :: nitrpot    !: Nitrogen fixation
30   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:  ) :: sdenit     !: Nitrate reduction in the sediments
31   REAL(wp) :: r1_rday                  !: inverse of rday
32   LOGICAL, SAVE :: lk_sed
33
34   !!----------------------------------------------------------------------
35   !! NEMO/TOP 4.0 , NEMO Consortium (2018)
36   !! $Id$
37   !! Software governed by the CeCILL license (see ./LICENSE)
38   !!----------------------------------------------------------------------
39CONTAINS
40
41   SUBROUTINE p4z_sed( kt, knt )
42      !!---------------------------------------------------------------------
43      !!                     ***  ROUTINE p4z_sed  ***
44      !!
45      !! ** Purpose :   Compute loss of organic matter in the sediments. This
46      !!              is by no way a sediment model. The loss is simply
47      !!              computed to balance the inout from rivers and dust
48      !!
49      !! ** Method  : - ???
50      !!---------------------------------------------------------------------
51      !
52      INTEGER, INTENT(in) ::   kt, knt ! ocean time step
53      INTEGER  ::  ji, jj, jk, ikt
54      REAL(wp) ::  zrivalk, zrivsil, zrivno3
55      REAL(wp) ::  zwflux, zfminus, zfplus
56      REAL(wp) ::  zlim, zfact, zfactcal
57      REAL(wp) ::  zo2, zno3, zflx, zpdenit, z1pdenit, zolimit
58      REAL(wp) ::  zsiloss, zcaloss, zws3, zws4, zwsc, zdep
59      REAL(wp) ::  zwstpoc, zwstpon, zwstpop
60      REAL(wp) ::  ztrfer, ztrpo4s, ztrdp, zwdust, zmudia, ztemp
61      REAL(wp) ::  xdiano3, xdianh4
62      REAL(wp) ::  zwssfep
63      !
64      CHARACTER (len=25) :: charout
65      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj    ) :: zdenit2d, zbureff, zwork
66      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj    ) :: zwsbio3, zwsbio4, zwscal
67      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj    ) :: zsedcal, zsedsi, zsedc
68      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) :: zsoufer, zlight
69      REAL(wp), ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:,:) :: ztrpo4, ztrdop, zirondep, zpdep
70      REAL(wp), ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:  ) :: zsidep, zwsfep, zironice
71      !!---------------------------------------------------------------------
72      !
73      IF( ln_timing )  CALL timing_start('p4z_sed')
74      !
75      IF( kt == nittrc000 .AND. knt == 1 )   THEN
76          r1_rday  = 1. / rday
77          IF (ln_sediment .AND. ln_sed_2way) THEN
78             lk_sed = .TRUE.
79          ELSE
80             lk_sed = .FALSE.
81          ENDIF
82      ENDIF
83      !
84      IF( kt == nittrc000 .AND. knt == 1 )   r1_rday  = 1. / rday
85      !
86      ! Allocate temporary workspace
87      IF( ln_p5z )    ALLOCATE( ztrpo4(jpi,jpj,jpk), ztrdop(jpi,jpj,jpk) )
88      IF( ln_ligand ) ALLOCATE( zwsfep(jpi,jpj) )
89
90
91      zdenit2d(:,:) = 0.e0
92      zbureff (:,:) = 0.e0
93      zwork   (:,:) = 0.e0
94      zsedsi  (:,:) = 0.e0
95      zsedcal (:,:) = 0.e0
96      zsedc   (:,:) = 0.e0
97
98
99      ! Iron input/uptake due to sea ice : Crude parameterization based on Lancelot et al.
100      ! ----------------------------------------------------
101      IF( ln_ironice ) THEN 
102         !                                             
103         ALLOCATE( zironice(jpi,jpj) )
104         !                                             
105         DO jj = 1, jpj
106            DO ji = 1, jpi
107               zdep    = rfact2 / e3t_n(ji,jj,1)
108               zwflux  = fmmflx(ji,jj) / 1000._wp
109               zfminus = MIN( 0._wp, -zwflux ) * trb(ji,jj,1,jpfer) * zdep
110               zfplus  = MAX( 0._wp, -zwflux ) * icefeinput * zdep
111               zironice(ji,jj) =  zfplus + zfminus
112            END DO
113         END DO
114         !
115         tra(:,:,1,jpfer) = tra(:,:,1,jpfer) + zironice(:,:) 
116         !
117         IF( lk_iomput .AND. knt == nrdttrc .AND. iom_use( "Ironice" ) )   &
118            &   CALL iom_put( "Ironice", zironice(:,:) * 1.e+3 * rfact2r * e3t_n(:,:,1) * tmask(:,:,1) ) ! iron flux from ice
119         !
120         DEALLOCATE( zironice )
121         !                                             
122      ENDIF
123
124      ! Add the external input of nutrients from dust deposition
125      ! ----------------------------------------------------------
126      IF( ln_dust ) THEN
127         !                                             
128         ALLOCATE( zsidep(jpi,jpj), zpdep(jpi,jpj,jpk), zirondep(jpi,jpj,jpk) )
129         !                                              ! Iron and Si deposition at the surface
130         IF( ln_solub ) THEN
131            zirondep(:,:,1) = solub(:,:) * dust(:,:) * mfrac * rfact2 / e3t_n(:,:,1) / 55.85 + 3.e-10 * r1_ryyss 
132         ELSE
133            zirondep(:,:,1) = dustsolub  * dust(:,:) * mfrac * rfact2 / e3t_n(:,:,1) / 55.85 + 3.e-10 * r1_ryyss 
134         ENDIF
135         zsidep(:,:)   = 8.8 * 0.075 * dust(:,:) * mfrac * rfact2 / e3t_n(:,:,1) / 28.1 
136         zpdep (:,:,1) = 0.1 * 0.021 * dust(:,:) * mfrac * rfact2 / e3t_n(:,:,1) / 31. / po4r 
137         !                                              ! Iron solubilization of particles in the water column
138         !                                              ! dust in kg/m2/s ---> 1/55.85 to put in mol/Fe ;  wdust in m/j
139         zwdust = 0.03 * rday / ( wdust * 55.85 ) / ( 270. * rday )
140         DO jk = 2, jpkm1
141            zirondep(:,:,jk) = dust(:,:) * mfrac * zwdust * rfact2 * EXP( -gdept_n(:,:,jk) / 540. )
142            zpdep   (:,:,jk) = zirondep(:,:,jk) * 0.023
143         END DO
144         !                                              ! Iron solubilization of particles in the water column
145         tra(:,:,1,jpsil) = tra(:,:,1,jpsil) + zsidep  (:,:)
146         DO jk = 1, jpkm1
147            tra(:,:,jk,jppo4) = tra(:,:,jk,jppo4) + zpdep   (:,:,jk)
148            tra(:,:,jk,jpfer) = tra(:,:,jk,jpfer) + zirondep(:,:,jk) 
149         ENDDO
150         !
151         IF( lk_iomput ) THEN
152            IF( knt == nrdttrc ) THEN
153                IF( iom_use( "Irondep" ) )   &
154                &  CALL iom_put( "Irondep", zirondep(:,:,1) * 1.e+3 * rfact2r * e3t_n(:,:,1) * tmask(:,:,1) ) ! surface downward dust depo of iron
155                IF( iom_use( "pdust" ) )   &
156                &  CALL iom_put( "pdust"  , dust(:,:) / ( wdust * rday )  * tmask(:,:,1) ) ! dust concentration at surface
157            ENDIF
158         ENDIF
159         DEALLOCATE( zsidep, zpdep, zirondep )
160         !                                             
161      ENDIF
162     
163      ! Add the external input of nutrients from river
164      ! ----------------------------------------------------------
165      IF( ln_river ) THEN
166         DO jj = 1, jpj
167            DO ji = 1, jpi
168               DO jk = 1, nk_rnf(ji,jj)
169                  tra(ji,jj,jk,jppo4) = tra(ji,jj,jk,jppo4) +  rivdip(ji,jj) * rfact2
170                  tra(ji,jj,jk,jpno3) = tra(ji,jj,jk,jpno3) +  rivdin(ji,jj) * rfact2
171                  tra(ji,jj,jk,jpfer) = tra(ji,jj,jk,jpfer) +  rivdic(ji,jj) * 5.e-5 * rfact2
172                  tra(ji,jj,jk,jpsil) = tra(ji,jj,jk,jpsil) +  rivdsi(ji,jj) * rfact2
173                  tra(ji,jj,jk,jpdic) = tra(ji,jj,jk,jpdic) +  rivdic(ji,jj) * rfact2
174                  tra(ji,jj,jk,jptal) = tra(ji,jj,jk,jptal) +  ( rivalk(ji,jj) - rno3 * rivdin(ji,jj) ) * rfact2
175               ENDDO
176            ENDDO
177         ENDDO
178         IF( ln_p5z ) THEN
179            DO jj = 1, jpj
180               DO ji = 1, jpi
181                  DO jk = 1, nk_rnf(ji,jj)
182                     tra(ji,jj,jk,jpdop) = tra(ji,jj,jk,jpdop) + rivdop(ji,jj) * rfact2
183                     tra(ji,jj,jk,jpdon) = tra(ji,jj,jk,jpdon) + rivdon(ji,jj) * rfact2
184                     tra(ji,jj,jk,jpdoc) = tra(ji,jj,jk,jpdoc) + rivdoc(ji,jj) * rfact2
185                  ENDDO
186               ENDDO
187            ENDDO
188         ENDIF
189      ENDIF
190     
191      ! Add the external input of nutrients from nitrogen deposition
192      ! ----------------------------------------------------------
193      IF( ln_ndepo ) THEN
194         tra(:,:,1,jpno3) = tra(:,:,1,jpno3) + nitdep(:,:) * rfact2
195         tra(:,:,1,jptal) = tra(:,:,1,jptal) - rno3 * nitdep(:,:) * rfact2
196      ENDIF
197
198      ! Add the external input of iron from hydrothermal vents
199      ! ------------------------------------------------------
200      IF( ln_hydrofe ) THEN
201            tra(:,:,:,jpfer) = tra(:,:,:,jpfer) + hydrofe(:,:,:) * rfact2
202         IF( ln_ligand ) THEN
203            tra(:,:,:,jpfep) = tra(:,:,:,jpfep) + ( hydrofe(:,:,:) * fep_rath ) * rfact2
204            tra(:,:,:,jplgw) = tra(:,:,:,jplgw) + ( hydrofe(:,:,:) * lgw_rath ) * rfact2
205         ENDIF
206         !
207         IF( lk_iomput .AND. knt == nrdttrc .AND. iom_use( "HYDR" ) )   &
208            &   CALL iom_put( "HYDR", hydrofe(:,:,:) * 1.e+3 * tmask(:,:,:) ) ! hydrothermal iron input
209      ENDIF
210
211      ! OA: Warning, the following part is necessary to avoid CFL problems above the sediments
212      ! --------------------------------------------------------------------
213      DO jj = 1, jpj
214         DO ji = 1, jpi
215            ikt  = mbkt(ji,jj)
216            zdep = e3t_n(ji,jj,ikt) / xstep
217            zwsbio4(ji,jj) = MIN( 0.99 * zdep, wsbio4(ji,jj,ikt) )
218            zwscal (ji,jj) = MIN( 0.99 * zdep, wscal (ji,jj,ikt) )
219            zwsbio3(ji,jj) = MIN( 0.99 * zdep, wsbio3(ji,jj,ikt) )
220         END DO
221      END DO
222      !
223      IF( ln_ligand ) THEN
224         DO jj = 1, jpj
225            DO ji = 1, jpi
226               ikt  = mbkt(ji,jj)
227               zdep = e3t_n(ji,jj,ikt) / xstep
228               zwsfep(ji,jj)  = MIN( 0.99 * zdep, wsfep(ji,jj,ikt)  )
229            END DO
230         ENDDO
231      ENDIF
232
233      IF( .NOT.lk_sed ) THEN
234!
235         ! Add the external input of iron from sediment mobilization
236         ! ------------------------------------------------------
237         IF( ln_ironsed ) THEN
238                            tra(:,:,:,jpfer) = tra(:,:,:,jpfer) + ironsed(:,:,:) * rfact2
239            IF( ln_ligand ) tra(:,:,:,jpfep) = tra(:,:,:,jpfep) + ( ironsed(:,:,:) * fep_rats ) * rfact2
240            !
241            IF( lk_iomput .AND. knt == nrdttrc .AND. iom_use( "Ironsed" ) )   &
242               &   CALL iom_put( "Ironsed", ironsed(:,:,:) * 1.e+3 * tmask(:,:,:) ) ! iron inputs from sediments
243         ENDIF
244
245         ! Computation of the sediment denitrification proportion: The metamodel from midlleburg (2006) is being used
246         ! Computation of the fraction of organic matter that is permanently buried from Dunne's model
247         ! -------------------------------------------------------
248         DO jj = 1, jpj
249            DO ji = 1, jpi
250              IF( tmask(ji,jj,1) == 1 ) THEN
251                 ikt = mbkt(ji,jj)
252                 zflx = (  trb(ji,jj,ikt,jpgoc) * zwsbio4(ji,jj)   &
253                   &     + trb(ji,jj,ikt,jppoc) * zwsbio3(ji,jj) )  * 1E3 * 1E6 / 1E4
254                 zflx  = LOG10( MAX( 1E-3, zflx ) )
255                 zo2   = LOG10( MAX( 10. , trb(ji,jj,ikt,jpoxy) * 1E6 ) )
256                 zno3  = LOG10( MAX( 1.  , trb(ji,jj,ikt,jpno3) * 1E6 * rno3 ) )
257                 zdep  = LOG10( gdepw_n(ji,jj,ikt+1) )
258                 zdenit2d(ji,jj) = -2.2567 - 1.185 * zflx - 0.221 * zflx**2 - 0.3995 * zno3 * zo2 + 1.25 * zno3    &
259                   &                + 0.4721 * zo2 - 0.0996 * zdep + 0.4256 * zflx * zo2
260                 zdenit2d(ji,jj) = 10.0**( zdenit2d(ji,jj) )
261                   !
262                 zflx = (  trb(ji,jj,ikt,jpgoc) * zwsbio4(ji,jj)   &
263                   &     + trb(ji,jj,ikt,jppoc) * zwsbio3(ji,jj) ) * 1E6
264                 zbureff(ji,jj) = 0.013 + 0.53 * zflx**2 / ( 7.0 + zflx )**2
265              ENDIF
266            END DO
267         END DO 
268         !
269      ENDIF
270
271      ! This loss is scaled at each bottom grid cell for equilibrating the total budget of silica in the ocean.
272      ! Thus, the amount of silica lost in the sediments equal the supply at the surface (dust+rivers)
273      ! ------------------------------------------------------
274      IF( .NOT.lk_sed )  zrivsil = 1._wp - sedsilfrac
275
276      DO jj = 1, jpj
277         DO ji = 1, jpi
278            ikt  = mbkt(ji,jj)
279            zdep = xstep / e3t_n(ji,jj,ikt) 
280            zwsc = zwscal (ji,jj) * zdep
281            zsiloss = trb(ji,jj,ikt,jpgsi) * zwsc
282            zcaloss = trb(ji,jj,ikt,jpcal) * zwsc
283            !
284            tra(ji,jj,ikt,jpgsi) = tra(ji,jj,ikt,jpgsi) - zsiloss
285            tra(ji,jj,ikt,jpcal) = tra(ji,jj,ikt,jpcal) - zcaloss
286         END DO
287      END DO
288      !
289      IF( .NOT.lk_sed ) THEN
290         DO jj = 1, jpj
291            DO ji = 1, jpi
292               ikt  = mbkt(ji,jj)
293               zdep = xstep / e3t_n(ji,jj,ikt) 
294               zwsc = zwscal (ji,jj) * zdep
295               zsiloss = trb(ji,jj,ikt,jpgsi) * zwsc
296               zcaloss = trb(ji,jj,ikt,jpcal) * zwsc
297               tra(ji,jj,ikt,jpsil) = tra(ji,jj,ikt,jpsil) + zsiloss * zrivsil 
298               !
299               zfactcal = MIN( excess(ji,jj,ikt), 0.2 )
300               zfactcal = MIN( 1., 1.3 * ( 0.2 - zfactcal ) / ( 0.4 - zfactcal ) )
301               zrivalk  = sedcalfrac * zfactcal
302               tra(ji,jj,ikt,jptal) =  tra(ji,jj,ikt,jptal) + zcaloss * zrivalk * 2.0
303               tra(ji,jj,ikt,jpdic) =  tra(ji,jj,ikt,jpdic) + zcaloss * zrivalk
304               zsedcal(ji,jj) = (1.0 - zrivalk) * zcaloss * e3t_n(ji,jj,ikt) 
305               zsedsi (ji,jj) = (1.0 - zrivsil) * zsiloss * e3t_n(ji,jj,ikt) 
306            END DO
307         END DO
308      ENDIF
309      !
310      DO jj = 1, jpj
311         DO ji = 1, jpi
312            ikt  = mbkt(ji,jj)
313            zdep = xstep / e3t_n(ji,jj,ikt) 
314            zws4 = zwsbio4(ji,jj) * zdep
315            zws3 = zwsbio3(ji,jj) * zdep
316            tra(ji,jj,ikt,jpgoc) = tra(ji,jj,ikt,jpgoc) - trb(ji,jj,ikt,jpgoc) * zws4 
317            tra(ji,jj,ikt,jppoc) = tra(ji,jj,ikt,jppoc) - trb(ji,jj,ikt,jppoc) * zws3
318            tra(ji,jj,ikt,jpbfe) = tra(ji,jj,ikt,jpbfe) - trb(ji,jj,ikt,jpbfe) * zws4
319            tra(ji,jj,ikt,jpsfe) = tra(ji,jj,ikt,jpsfe) - trb(ji,jj,ikt,jpsfe) * zws3
320         END DO
321      END DO
322      !
323      IF( ln_ligand ) THEN
324         DO jj = 1, jpj
325            DO ji = 1, jpi
326               ikt     = mbkt(ji,jj)
327               zdep    = xstep / e3t_n(ji,jj,ikt) 
328               zwssfep = zwsfep(ji,jj) * zdep
329               tra(ji,jj,ikt,jpfep) = tra(ji,jj,ikt,jpfep) - trb(ji,jj,ikt,jpfep) * zwssfep
330            END DO
331         END DO
332      ENDIF
333      !
334      IF( ln_p5z ) THEN
335         DO jj = 1, jpj
336            DO ji = 1, jpi
337               ikt  = mbkt(ji,jj)
338               zdep = xstep / e3t_n(ji,jj,ikt) 
339               zws4 = zwsbio4(ji,jj) * zdep
340               zws3 = zwsbio3(ji,jj) * zdep
341               tra(ji,jj,ikt,jpgon) = tra(ji,jj,ikt,jpgon) - trb(ji,jj,ikt,jpgon) * zws4
342               tra(ji,jj,ikt,jppon) = tra(ji,jj,ikt,jppon) - trb(ji,jj,ikt,jppon) * zws3
343               tra(ji,jj,ikt,jpgop) = tra(ji,jj,ikt,jpgop) - trb(ji,jj,ikt,jpgop) * zws4
344               tra(ji,jj,ikt,jppop) = tra(ji,jj,ikt,jppop) - trb(ji,jj,ikt,jppop) * zws3
345            END DO
346         END DO
347      ENDIF
348
349      IF( .NOT.lk_sed ) THEN
350         ! The 0.5 factor in zpdenit is to avoid negative NO3 concentration after
351         ! denitrification in the sediments. Not very clever, but simpliest option.
352         DO jj = 1, jpj
353            DO ji = 1, jpi
354               ikt  = mbkt(ji,jj)
355               zdep = xstep / e3t_n(ji,jj,ikt) 
356               zws4 = zwsbio4(ji,jj) * zdep
357               zws3 = zwsbio3(ji,jj) * zdep
358               zrivno3 = 1. - zbureff(ji,jj)
359               zwstpoc = trb(ji,jj,ikt,jpgoc) * zws4 + trb(ji,jj,ikt,jppoc) * zws3
360               zpdenit  = MIN( 0.5 * ( trb(ji,jj,ikt,jpno3) - rtrn ) / rdenit, zdenit2d(ji,jj) * zwstpoc * zrivno3 )
361               z1pdenit = zwstpoc * zrivno3 - zpdenit
362               zolimit = MIN( ( trb(ji,jj,ikt,jpoxy) - rtrn ) / o2ut, z1pdenit * ( 1.- nitrfac(ji,jj,ikt) ) )
363               tra(ji,jj,ikt,jpdoc) = tra(ji,jj,ikt,jpdoc) + z1pdenit - zolimit
364               tra(ji,jj,ikt,jppo4) = tra(ji,jj,ikt,jppo4) + zpdenit + zolimit
365               tra(ji,jj,ikt,jpnh4) = tra(ji,jj,ikt,jpnh4) + zpdenit + zolimit
366               tra(ji,jj,ikt,jpno3) = tra(ji,jj,ikt,jpno3) - rdenit * zpdenit
367               tra(ji,jj,ikt,jpoxy) = tra(ji,jj,ikt,jpoxy) - zolimit * o2ut
368               tra(ji,jj,ikt,jptal) = tra(ji,jj,ikt,jptal) + rno3 * (zolimit + (1.+rdenit) * zpdenit )
369               tra(ji,jj,ikt,jpdic) = tra(ji,jj,ikt,jpdic) + zpdenit + zolimit 
370               sdenit(ji,jj) = rdenit * zpdenit * e3t_n(ji,jj,ikt)
371               zsedc(ji,jj)   = (1. - zrivno3) * zwstpoc * e3t_n(ji,jj,ikt)
372               IF( ln_p5z ) THEN
373                  zwstpop              = trb(ji,jj,ikt,jpgop) * zws4 + trb(ji,jj,ikt,jppop) * zws3
374                  zwstpon              = trb(ji,jj,ikt,jpgon) * zws4 + trb(ji,jj,ikt,jppon) * zws3
375                  tra(ji,jj,ikt,jpdon) = tra(ji,jj,ikt,jpdon) + ( z1pdenit - zolimit ) * zwstpon / (zwstpoc + rtrn)
376                  tra(ji,jj,ikt,jpdop) = tra(ji,jj,ikt,jpdop) + ( z1pdenit - zolimit ) * zwstpop / (zwstpoc + rtrn)
377               ENDIF
378            END DO
379         END DO
380       ENDIF
381
382
383      ! Nitrogen fixation process
384      ! Small source iron from particulate inorganic iron
385      !-----------------------------------
386      DO jk = 1, jpkm1
387         zlight (:,:,jk) =  ( 1.- EXP( -etot_ndcy(:,:,jk) / diazolight ) ) * ( 1. - fr_i(:,:) ) 
388         zsoufer(:,:,jk) = zlight(:,:,jk) * 2E-11 / ( 2E-11 + biron(:,:,jk) )
389      ENDDO
390      IF( ln_p4z ) THEN
391         DO jk = 1, jpkm1
392            DO jj = 1, jpj
393               DO ji = 1, jpi
394                  !                      ! Potential nitrogen fixation dependant on temperature and iron
395                  zlim = ( 1.- xnanono3(ji,jj,jk) - xnanonh4(ji,jj,jk) )
396                  IF( zlim <= 0.2 )   zlim = 0.01
397                  zfact = zlim * rfact2
398
399                  ztrfer  = biron(ji,jj,jk)       / ( concfediaz + biron(ji,jj,jk)       )
400                  ztrpo4s = trb  (ji,jj,jk,jppo4) / ( concnnh4   + trb  (ji,jj,jk,jppo4) ) 
401                  nitrpot(ji,jj,jk) =  MAX( 0.e0, ( 0.6 * tgfunc(ji,jj,jk) - 2.15 ) * r1_rday ) &
402                    &                *  zfact * MIN( ztrfer, ztrpo4s ) * zlight(ji,jj,jk)
403               END DO
404            END DO
405         END DO
406      ELSE       ! p5z
407         DO jk = 1, jpkm1
408            DO jj = 1, jpj
409               DO ji = 1, jpi
410                  !                      ! Potential nitrogen fixation dependant on temperature and iron
411                  ztemp = tsn(ji,jj,jk,jp_tem)
412                  zmudia = MAX( 0.,-0.001096*ztemp**2 + 0.057*ztemp -0.637 ) * 7.625
413                  !       Potential nitrogen fixation dependant on temperature and iron
414                  xdianh4 = trb(ji,jj,jk,jpnh4) / ( concnnh4 + trb(ji,jj,jk,jpnh4) )
415                  xdiano3 = trb(ji,jj,jk,jpno3) / ( concnno3 + trb(ji,jj,jk,jpno3) ) * (1. - xdianh4)
416                  zlim = ( 1.- xdiano3 - xdianh4 )
417                  IF( zlim <= 0.1 )   zlim = 0.01
418                  zfact = zlim * rfact2
419                  ztrfer = biron(ji,jj,jk) / ( concfediaz + biron(ji,jj,jk) )
420                  ztrpo4(ji,jj,jk) = trb(ji,jj,jk,jppo4) / ( 1E-6 + trb(ji,jj,jk,jppo4) )
421                  ztrdop(ji,jj,jk) = trb(ji,jj,jk,jpdop) / ( 1E-6 + trb(ji,jj,jk,jpdop) ) * (1. - ztrpo4(ji,jj,jk))
422                  ztrdp = ztrpo4(ji,jj,jk) + ztrdop(ji,jj,jk)
423                  nitrpot(ji,jj,jk) =  zmudia * r1_rday * zfact * MIN( ztrfer, ztrdp ) * zlight(ji,jj,jk)
424               END DO
425            END DO
426         END DO
427      ENDIF
428
429      ! Nitrogen change due to nitrogen fixation
430      ! ----------------------------------------
431      IF( ln_p4z ) THEN
432         DO jk = 1, jpkm1
433            DO jj = 1, jpj
434               DO ji = 1, jpi
435                  zfact = nitrpot(ji,jj,jk) * nitrfix
436                  tra(ji,jj,jk,jpnh4) = tra(ji,jj,jk,jpnh4) +             zfact
437                  tra(ji,jj,jk,jptal) = tra(ji,jj,jk,jptal) + rno3      * zfact
438                  tra(ji,jj,jk,jpoxy) = tra(ji,jj,jk,jpoxy) + o2nit     * zfact 
439                  tra(ji,jj,jk,jppo4) = tra(ji,jj,jk,jppo4) + concdnh4 / ( concdnh4 + trb(ji,jj,jk,jppo4) ) &
440                  &                     * 0.002 * trb(ji,jj,jk,jpdoc) * xstep
441                  tra(ji,jj,jk,jpfer) = tra(ji,jj,jk,jpfer) + 0.002 * 4E-10 * zsoufer(ji,jj,jk) * xstep
442              END DO
443            END DO
444         END DO
445      ELSE    ! p5z
446         DO jk = 1, jpkm1
447            DO jj = 1, jpj
448               DO ji = 1, jpi
449                  zfact = nitrpot(ji,jj,jk) * nitrfix
450                  tra(ji,jj,jk,jpnh4) = tra(ji,jj,jk,jpnh4) + zfact / 3.0
451                  tra(ji,jj,jk,jptal) = tra(ji,jj,jk,jptal) + rno3 * zfact / 3.0
452                  tra(ji,jj,jk,jppo4) = tra(ji,jj,jk,jppo4) - 16.0 / 46.0 * zfact * ( 1.0 - 1.0 / 3.0 ) &
453                  &                     * ztrpo4(ji,jj,jk) / (ztrpo4(ji,jj,jk) + ztrdop(ji,jj,jk) + rtrn)
454                  tra(ji,jj,jk,jpdon) = tra(ji,jj,jk,jpdon) + zfact * 1.0 / 3.0
455                  tra(ji,jj,jk,jpdoc) = tra(ji,jj,jk,jpdoc) + zfact * 1.0 / 3.0
456                  tra(ji,jj,jk,jpdop) = tra(ji,jj,jk,jpdop) + 16.0 / 46.0 * zfact / 3.0  &
457                  &                     - 16.0 / 46.0 * zfact * ztrdop(ji,jj,jk)   &
458                  &                     / (ztrpo4(ji,jj,jk) + ztrdop(ji,jj,jk) + rtrn)
459                  tra(ji,jj,jk,jppoc) = tra(ji,jj,jk,jppoc) + zfact * 1.0 / 3.0 * 2.0 / 3.0
460                  tra(ji,jj,jk,jppon) = tra(ji,jj,jk,jppon) + zfact * 1.0 / 3.0 * 2.0 /3.0
461                  tra(ji,jj,jk,jppop) = tra(ji,jj,jk,jppop) + 16.0 / 46.0 * zfact * 1.0 / 3.0 * 2.0 /3.0
462                  tra(ji,jj,jk,jpgoc) = tra(ji,jj,jk,jpgoc) + zfact * 1.0 / 3.0 * 1.0 / 3.0
463                  tra(ji,jj,jk,jpgon) = tra(ji,jj,jk,jpgon) + zfact * 1.0 / 3.0 * 1.0 /3.0
464                  tra(ji,jj,jk,jpgop) = tra(ji,jj,jk,jpgop) + 16.0 / 46.0 * zfact * 1.0 / 3.0 * 1.0 /3.0
465                  tra(ji,jj,jk,jpoxy) = tra(ji,jj,jk,jpoxy) + ( o2ut + o2nit ) * zfact * 2.0 / 3.0 + o2nit * zfact / 3.0
466                  tra(ji,jj,jk,jpfer) = tra(ji,jj,jk,jpfer) - 30E-6 * zfact * 1.0 / 3.0 
467                  tra(ji,jj,jk,jpsfe) = tra(ji,jj,jk,jpsfe) + 30E-6 * zfact * 1.0 / 3.0 * 2.0 / 3.0
468                  tra(ji,jj,jk,jpbfe) = tra(ji,jj,jk,jpbfe) + 30E-6 * zfact * 1.0 / 3.0 * 1.0 / 3.0
469                  tra(ji,jj,jk,jpfer) = tra(ji,jj,jk,jpfer) + 0.002 * 4E-10 * zsoufer(ji,jj,jk) * rfact2 / rday
470              END DO
471            END DO
472         END DO
473         !
474      ENDIF
475
476      IF( lk_iomput ) THEN
477         IF( knt == nrdttrc ) THEN
478            zfact = 1.e+3 * rfact2r !  conversion from molC/l/kt  to molN/m3/s
479            IF( iom_use("Nfix"   ) ) CALL iom_put( "Nfix", nitrpot(:,:,:) * nitrfix * rno3 * zfact * tmask(:,:,:) )  ! nitrogen fixation
480            IF( iom_use("INTNFIX") ) THEN   ! nitrogen fixation rate in ocean ( vertically integrated )
481               zwork(:,:) = 0.
482               DO jk = 1, jpkm1
483                 zwork(:,:) = zwork(:,:) + nitrpot(:,:,jk) * nitrfix * rno3 * zfact * e3t_n(:,:,jk) * tmask(:,:,jk)
484               ENDDO
485               CALL iom_put( "INTNFIX" , zwork ) 
486            ENDIF
487            IF( iom_use("SedCal" ) ) CALL iom_put( "SedCal", zsedcal(:,:) * zfact )
488            IF( iom_use("SedSi" ) )  CALL iom_put( "SedSi",  zsedsi (:,:) * zfact )
489            IF( iom_use("SedC" ) )   CALL iom_put( "SedC",   zsedc  (:,:) * zfact )
490            IF( iom_use("Sdenit" ) ) CALL iom_put( "Sdenit", sdenit (:,:) * zfact * rno3 )
491         ENDIF
492      ENDIF
493      !
494      IF(ln_ctl) THEN  ! print mean trends (USEd for debugging)
495         WRITE(charout, fmt="('sed ')")
496         CALL prt_ctl_trc_info(charout)
497         CALL prt_ctl_trc(tab4d=tra, mask=tmask, clinfo=ctrcnm)
498      ENDIF
499      !
500      IF( ln_p5z )    DEALLOCATE( ztrpo4, ztrdop )
501      IF( ln_ligand ) DEALLOCATE( zwsfep )
502      !
503      IF( ln_timing )  CALL timing_stop('p4z_sed')
504      !
505   END SUBROUTINE p4z_sed
506
507
508   INTEGER FUNCTION p4z_sed_alloc()
509      !!----------------------------------------------------------------------
510      !!                     ***  ROUTINE p4z_sed_alloc  ***
511      !!----------------------------------------------------------------------
512      ALLOCATE( nitrpot(jpi,jpj,jpk), sdenit(jpi,jpj), STAT=p4z_sed_alloc )
513      !
514      IF( p4z_sed_alloc /= 0 )   CALL ctl_warn('p4z_sed_alloc: failed to allocate arrays')
515      !
516   END FUNCTION p4z_sed_alloc
517
518   !!======================================================================
519END MODULE p4zsed
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.