source: NEMO/trunk/src/TOP/PISCES/P4Z/p5zprod.F90 @ 10227

Last change on this file since 10227 was 10227, checked in by aumont, 2 years ago

rename p4zice and p5zice to their orginal names p4zlim and p5zlim. Namelists files should be changed accordingly.

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 34.8 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 p5zlim          !  Co-limitations of differents nutrients
19   USE prtctl_trc      !  print control for debugging
20   USE iom             !  I/O manager
21
22   IMPLICIT NONE
23   PRIVATE
24
25   PUBLIC   p5z_prod         ! called in p5zbio.F90
26   PUBLIC   p5z_prod_init    ! called in trcsms_pisces.F90
27   PUBLIC   p5z_prod_alloc
28
29   !! * Shared module variables
30   REAL(wp), PUBLIC ::  pislopen        !:
31   REAL(wp), PUBLIC ::  pislopep        !:
32   REAL(wp), PUBLIC ::  pisloped        !:
33   REAL(wp), PUBLIC ::  xadap           !:
34   REAL(wp), PUBLIC ::  excretn         !:
35   REAL(wp), PUBLIC ::  excretp         !:
36   REAL(wp), PUBLIC ::  excretd         !:
37   REAL(wp), PUBLIC ::  bresp           !:
38   REAL(wp), PUBLIC ::  thetanpm        !:
39   REAL(wp), PUBLIC ::  thetannm        !:
40   REAL(wp), PUBLIC ::  thetandm        !:
41   REAL(wp), PUBLIC ::  chlcmin         !:
42   REAL(wp), PUBLIC ::  grosip          !:
43
44   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   prmaxn   !: optimal production = f(temperature)
45   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   prmaxp   !: optimal production = f(temperature)
46   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   prmaxd   !: optimal production = f(temperature)
47   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:)   ::   zdaylen
48   
49   REAL(wp) :: r1_rday                !: 1 / rday
50   REAL(wp) :: texcretn               !: 1 - excret
51   REAL(wp) :: texcretp               !: 1 - excretp
52   REAL(wp) :: texcretd               !: 1 - excret2       
53
54   !!----------------------------------------------------------------------
55   !! NEMO/TOP 4.0 , NEMO Consortium (2018)
56   !! $Id$
57   !! Software governed by the CeCILL license (see ./LICENSE)
58   !!----------------------------------------------------------------------
59CONTAINS
60
61   SUBROUTINE p5z_prod( kt , knt )
62      !!---------------------------------------------------------------------
63      !!                     ***  ROUTINE p5z_prod  ***
64      !!
65      !! ** Purpose :   Compute the phytoplankton production depending on
66      !!              light, temperature and nutrient availability
67      !!
68      !! ** Method  : - ???
69      !!---------------------------------------------------------------------
70      !
71      INTEGER, INTENT(in) :: kt, knt
72      !
73      INTEGER  ::   ji, jj, jk
74      REAL(wp) ::   zsilfac, znanotot, zpicotot, zdiattot, zconctemp, zconctemp2
75      REAL(wp) ::   zration, zratiop, zratiof, zmax, zmax2, zsilim, ztn, zadap
76      REAL(wp) ::   zpronmax, zpropmax, zprofmax, zrat
77      REAL(wp) ::   zlim, zsilfac2, zsiborn, zprod, zprontot, zproptot, zprodtot
78      REAL(wp) ::   zprnutmax, zdocprod, zprochln, zprochld, zprochlp
79      REAL(wp) ::   zpislopen, zpislopep, zpisloped, thetannm_n, thetandm_n, thetanpm_n
80      REAL(wp) ::   zrum, zcodel, zargu, zval, zfeup
81      REAL(wp) ::   zfact, zrfact2
82      CHARACTER (len=25) :: charout
83      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj    ) :: zmixnano, zmixpico, zmixdiat, zstrn
84      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) :: zpislopeadn, zpislopeadp, zpislopeadd
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, zprnut
94      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) :: zcroissn, zcroissp, zcroissd
95      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) :: zmxl_fac, zmxl_chl
96      REAL(wp), ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:,:) :: zw3d
97      REAL(wp), ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:  ) :: zw2d
98      !!---------------------------------------------------------------------
99      !
100      IF( ln_timing )   CALL timing_start('p5z_prod')
101      !
102      zprorcan(:,:,:) = 0._wp ; zprorcap(:,:,:) = 0._wp ; zprorcad(:,:,:) = 0._wp
103      zprofed (:,:,:) = 0._wp ; zprofep (:,:,:) = 0._wp ; zprofen (:,:,:) = 0._wp
104      zpronewn(:,:,:) = 0._wp ; zpronewp(:,:,:) = 0._wp ; zpronewd(:,:,:) = 0._wp
105      zproregn(:,:,:) = 0._wp ; zproregp(:,:,:) = 0._wp ; zproregd(:,:,:) = 0._wp 
106      zpropo4n(:,:,:) = 0._wp ; zpropo4p(:,:,:) = 0._wp ; zpropo4d(:,:,:) = 0._wp
107      zprdia  (:,:,:) = 0._wp ; zprpic  (:,:,:) = 0._wp ; zprbio  (:,:,:) = 0._wp
108      zysopt  (:,:,:) = 0._wp
109      zrespn  (:,:,:) = 0._wp ; zrespp  (:,:,:) = 0._wp ; zrespd  (:,:,:) = 0._wp 
110
111      ! Computation of the optimal production
112      prmaxn(:,:,:) = ( 0.65_wp * (1. + zpsino3 * qnpmax ) ) * r1_rday * tgfunc(:,:,:)
113      prmaxp(:,:,:) = 0.5 / 0.65 * prmaxn(:,:,:) 
114      prmaxd(:,:,:) = prmaxn(:,:,:) 
115      zprnut(:,:,:) = 0.65_wp * r1_rday * tgfunc(:,:,:)
116
117      ! compute the day length depending on latitude and the day
118      zrum = REAL( nday_year - 80, wp ) / REAL( nyear_len(1), wp )
119      zcodel = ASIN(  SIN( zrum * rpi * 2._wp ) * SIN( rad * 23.5_wp )  )
120
121      ! day length in hours
122      zstrn(:,:) = 0.
123      DO jj = 1, jpj
124         DO ji = 1, jpi
125            zargu = TAN( zcodel ) * TAN( gphit(ji,jj) * rad )
126            zargu = MAX( -1., MIN(  1., zargu ) )
127            zstrn(ji,jj) = MAX( 0.0, 24. - 2. * ACOS( zargu ) / rad / 15. )
128         END DO
129      END DO
130
131         ! Impact of the day duration on phytoplankton growth
132      DO jk = 1, jpkm1
133         DO jj = 1 ,jpj
134            DO ji = 1, jpi
135               IF( etot_ndcy(ji,jj,jk) > 1.E-3 ) THEN
136                  zval = MAX( 1., zstrn(ji,jj) )
137                  IF( gdepw_n(ji,jj,jk+1) <= hmld(ji,jj) ) THEN
138                     zval = zval * MIN(1., heup_01(ji,jj) / ( hmld(ji,jj) + rtrn ))
139                  ENDIF
140                  zmxl_chl(ji,jj,jk) = zval / 24.
141                  zmxl_fac(ji,jj,jk) = 1.5 * zval / ( 12. + zval )
142               ENDIF
143            END DO
144         END DO
145      END DO
146
147      zprbio(:,:,:) = prmaxn(:,:,:) * zmxl_fac(:,:,:)
148      zprdia(:,:,:) = prmaxd(:,:,:) * zmxl_fac(:,:,:)
149      zprpic(:,:,:) = prmaxp(:,:,:) * zmxl_fac(:,:,:)
150
151
152      ! Maximum light intensity
153      zdaylen(:,:) = MAX(1., zstrn(:,:)) / 24.
154      WHERE( zstrn(:,:) < 1.e0 ) zstrn(:,:) = 24.
155
156      DO jk = 1, jpkm1
157         DO jj = 1, jpj
158            DO ji = 1, jpi
159               IF( etot_ndcy(ji,jj,jk) > 1.E-3 ) THEN
160                  ! Computation of the P-I slope for nanos and diatoms
161                  ztn         = MAX( 0., tsn(ji,jj,jk,jp_tem) - 15. )
162                  zadap       = xadap * ztn / ( 2.+ ztn )
163                  !
164                  zpislopeadn(ji,jj,jk) = pislopen * trb(ji,jj,jk,jpnch)    &
165                  &                       /( trb(ji,jj,jk,jpphy) * 12. + rtrn)
166                  zpislopeadp(ji,jj,jk) = pislopep * ( 1. + zadap * EXP( -0.25 * epico(ji,jj,jk) ) )   &
167                  &                       * trb(ji,jj,jk,jppch) /( trb(ji,jj,jk,jppic) * 12. + rtrn)
168                  zpislopeadd(ji,jj,jk) = pisloped * trb(ji,jj,jk,jpdch)    &
169                     &                    /( trb(ji,jj,jk,jpdia) * 12. + rtrn)
170                  !
171                  zpislopen = zpislopeadn(ji,jj,jk) / ( zprbio(ji,jj,jk) * rday * xlimphy(ji,jj,jk) + rtrn )
172                  zpislopep = zpislopeadp(ji,jj,jk) / ( zprpic(ji,jj,jk) * rday * xlimpic(ji,jj,jk) + rtrn )
173                  zpisloped = zpislopeadd(ji,jj,jk) / ( zprdia(ji,jj,jk) * rday * xlimdia(ji,jj,jk) + rtrn )
174
175                  ! Computation of production function for Carbon
176                  !  ---------------------------------------------
177                  zprbio(ji,jj,jk) = zprbio(ji,jj,jk) * ( 1.- EXP( -zpislopen * enano(ji,jj,jk) )  )
178                  zprpic(ji,jj,jk) = zprpic(ji,jj,jk) * ( 1.- EXP( -zpislopep * epico(ji,jj,jk) )  )
179                  zprdia(ji,jj,jk) = zprdia(ji,jj,jk) * ( 1.- EXP( -zpisloped * ediat(ji,jj,jk) )  )
180
181                  ! Computation of production function for Chlorophyll
182                  !  -------------------------------------------------
183                  zpislopen = zpislopen * zmxl_fac(ji,jj,jk) / ( zmxl_chl(ji,jj,jk) + rtrn )
184                  zpisloped = zpisloped * zmxl_fac(ji,jj,jk) / ( zmxl_chl(ji,jj,jk) + rtrn )
185                  zpislopep = zpislopep * zmxl_fac(ji,jj,jk) / ( zmxl_chl(ji,jj,jk) + rtrn )
186                  zprchln(ji,jj,jk) = prmaxn(ji,jj,jk) * ( 1.- EXP( -zpislopen * enano(ji,jj,jk) )  )
187                  zprchlp(ji,jj,jk) = prmaxp(ji,jj,jk) * ( 1.- EXP( -zpislopep * epico(ji,jj,jk) )  )
188                  zprchld(ji,jj,jk) = prmaxd(ji,jj,jk) * ( 1.- EXP( -zpisloped * ediat(ji,jj,jk) )  )
189               ENDIF
190            END DO
191         END DO
192      END DO
193
194      DO jk = 1, jpkm1
195         DO jj = 1, jpj
196            DO ji = 1, jpi
197
198                IF( etot_ndcy(ji,jj,jk) > 1.E-3 ) THEN
199                  !    Si/C of diatoms
200                  !    ------------------------
201                  !    Si/C increases with iron stress and silicate availability
202                  !    Si/C is arbitrariliy increased for very high Si concentrations
203                  !    to mimic the very high ratios observed in the Southern Ocean (silpot2)
204                  zlim  = trb(ji,jj,jk,jpsil) / ( trb(ji,jj,jk,jpsil) + xksi1 )
205                  zsilim = MIN( zprdia(ji,jj,jk) / ( prmaxd(ji,jj,jk) + rtrn ), xlimsi(ji,jj,jk) )
206                  zsilfac = 3.4 * EXP( -4.23 * zsilim ) * MAX( 0.e0, MIN( 1., 2.2 * ( zlim - 0.5 ) )  ) + 1.e0
207                  zsiborn = trb(ji,jj,jk,jpsil) * trb(ji,jj,jk,jpsil) * trb(ji,jj,jk,jpsil)
208                  IF (gphit(ji,jj) < -30 ) THEN
209                    zsilfac2 = 1. + 2. * zsiborn / ( zsiborn + xksi2**3 )
210                  ELSE
211                    zsilfac2 = 1. +      zsiborn / ( zsiborn + xksi2**3 )
212                  ENDIF
213                  zysopt(ji,jj,jk) = grosip * zlim * zsilfac * zsilfac2
214              ENDIF
215            END DO
216         END DO
217      END DO
218
219      !  Sea-ice effect on production                                                                               
220      DO jk = 1, jpkm1
221         DO jj = 1, jpj
222            DO ji = 1, jpi
223               zprbio(ji,jj,jk)  = zprbio(ji,jj,jk) * ( 1. - fr_i(ji,jj) )
224               zprpic(ji,jj,jk)  = zprpic(ji,jj,jk) * ( 1. - fr_i(ji,jj) ) 
225               zprdia(ji,jj,jk)  = zprdia(ji,jj,jk) * ( 1. - fr_i(ji,jj) ) 
226               zprnut(ji,jj,jk)  = zprnut(ji,jj,jk) * ( 1. - fr_i(ji,jj) )
227            END DO
228         END DO
229      END DO
230
231      ! Computation of the various production terms of nanophytoplankton
232      DO jk = 1, jpkm1
233         DO jj = 1, jpj
234            DO ji = 1, jpi
235               IF( etot_ndcy(ji,jj,jk) > 1.E-3 ) THEN
236                  !  production terms for nanophyto.
237                  zprorcan(ji,jj,jk) = zprbio(ji,jj,jk)  * xlimphy(ji,jj,jk) * trb(ji,jj,jk,jpphy) * rfact2
238                  !
239                  zration = trb(ji,jj,jk,jpnph) / ( trb(ji,jj,jk,jpphy) + rtrn )
240                  zratiop = trb(ji,jj,jk,jppph) / ( trb(ji,jj,jk,jpphy) + rtrn )
241                  zratiof = trb(ji,jj,jk,jpnfe) / ( trb(ji,jj,jk,jpphy) + rtrn )
242                  zprnutmax = zprnut(ji,jj,jk) * fvnuptk(ji,jj,jk) / rno3 * trb(ji,jj,jk,jpphy) * rfact2
243                  ! Uptake of nitrogen
244                  zrat = MIN( 1., zration / (xqnnmax(ji,jj,jk) + rtrn) ) 
245                  zmax = MAX(0., MIN(1., (1. - zrat)/ (1.05 - zrat) * 1.05))
246                  zpronmax = zprnutmax * zmax * MAX(0., MIN(1., ( zratiop - xqpnmin(ji,jj,jk) )   &
247                  &          / ( xqpnmax(ji,jj,jk) - xqpnmin(ji,jj,jk) + rtrn ), xlimnfe(ji,jj,jk) ) )
248                  zpronewn(ji,jj,jk) = zpronmax * zdaylen(ji,jj) * xnanono3(ji,jj,jk)
249                  zproregn(ji,jj,jk) = zpronmax * xnanonh4(ji,jj,jk)
250                  ! Uptake of phosphorus
251                  zrat = MIN( 1., zratiop / (xqpnmax(ji,jj,jk) + rtrn) )
252                  zmax = MAX(0., MIN(1., (1. - zrat)/ (1.05 - zrat) * 1.05))
253                  zpropmax = zprnutmax * zmax * xlimnfe(ji,jj,jk)
254                  zpropo4n(ji,jj,jk) = zpropmax * xnanopo4(ji,jj,jk)
255                  zprodopn(ji,jj,jk) = zpropmax * xnanodop(ji,jj,jk)
256                  ! Uptake of iron
257                  zrat = MIN( 1., zratiof / qfnmax )
258                  zmax = MAX(0., MIN(1., (1. - zrat)/ (1.05 - zrat) * 1.05))
259                  zprofmax = zprnutmax * qfnmax * zmax
260                  zprofen(ji,jj,jk) = zprofmax * xnanofer(ji,jj,jk) * ( 3. - 2.4 * xlimnfe(ji,jj,jk)    &
261                  &          / ( xlimnfe(ji,jj,jk) + 0.2 ) ) * (1. + 0.8 * xnanono3(ji,jj,jk) / ( rtrn  &
262                  &          + xnanono3(ji,jj,jk) + xnanonh4(ji,jj,jk) ) * (1. - xnanofer(ji,jj,jk) ) )
263               ENDIF
264            END DO
265         END DO
266      END DO
267
268      ! Computation of the various production terms of picophytoplankton
269      DO jk = 1, jpkm1
270         DO jj = 1, jpj
271            DO ji = 1, jpi
272               IF( etot_ndcy(ji,jj,jk) > 1.E-3 ) THEN
273                  !  production terms for picophyto.
274                  zprorcap(ji,jj,jk) = zprpic(ji,jj,jk)  * xlimpic(ji,jj,jk) * trb(ji,jj,jk,jppic) * rfact2
275                  !
276                  zration = trb(ji,jj,jk,jpnpi) / ( trb(ji,jj,jk,jppic) + rtrn )
277                  zratiop = trb(ji,jj,jk,jpppi) / ( trb(ji,jj,jk,jppic) + rtrn )
278                  zratiof = trb(ji,jj,jk,jppfe) / ( trb(ji,jj,jk,jppic) + rtrn )
279                  zprnutmax = zprnut(ji,jj,jk) * fvpuptk(ji,jj,jk) / rno3 * trb(ji,jj,jk,jppic) * rfact2
280                  ! Uptake of nitrogen
281                  zrat = MIN( 1., zration / (xqnpmax(ji,jj,jk) + rtrn) )
282                  zmax = MAX(0., MIN(1., (1. - zrat)/ (1.05 - zrat) * 1.05))
283                  zpronmax = zprnutmax * zmax * MAX(0., MIN(1., ( zratiop - xqppmin(ji,jj,jk) )   &
284                  &          / ( xqppmax(ji,jj,jk) - xqppmin(ji,jj,jk) + rtrn ), xlimpfe(ji,jj,jk) ) )
285                  zpronewp(ji,jj,jk) = zpronmax * zdaylen(ji,jj) * xpicono3(ji,jj,jk) 
286                  zproregp(ji,jj,jk) = zpronmax * xpiconh4(ji,jj,jk)
287                  ! Uptake of phosphorus
288                  zrat = MIN( 1., zratiop / (xqppmax(ji,jj,jk) + rtrn) )
289                  zmax = MAX(0., MIN(1., (1. - zrat)/ (1.05 - zrat) * 1.05))
290                  zpropmax = zprnutmax * zmax * xlimpfe(ji,jj,jk)
291                  zpropo4p(ji,jj,jk) = zpropmax * xpicopo4(ji,jj,jk)
292                  zprodopp(ji,jj,jk) = zpropmax * xpicodop(ji,jj,jk)
293                  ! Uptake of iron
294                  zrat = MIN( 1., zratiof / qfpmax )
295                  zmax = MAX(0., MIN(1., (1. - zrat)/ (1.05 - zrat) * 1.05))
296                  zprofmax = zprnutmax * qfpmax * zmax
297                  zprofep(ji,jj,jk) = zprofmax * xpicofer(ji,jj,jk) * ( 3. - 2.4 * xlimpfe(ji,jj,jk)   &
298                  &          / ( xlimpfe(ji,jj,jk) + 0.2 ) ) * (1. + 0.8 * xpicono3(ji,jj,jk) / ( rtrn   &
299                  &          + xpicono3(ji,jj,jk) + xpiconh4(ji,jj,jk) ) * (1. - xpicofer(ji,jj,jk) ) )
300               ENDIF
301            END DO
302         END DO
303      END DO
304
305      ! Computation of the various production terms of diatoms
306      DO jk = 1, jpkm1
307         DO jj = 1, jpj
308            DO ji = 1, jpi
309               IF( etot_ndcy(ji,jj,jk) > 1.E-3 ) THEN
310                  !  production terms for diatomees
311                  zprorcad(ji,jj,jk) = zprdia(ji,jj,jk) * xlimdia(ji,jj,jk) * trb(ji,jj,jk,jpdia) * rfact2
312                  ! Computation of the respiration term according to pahlow
313                  ! & oschlies (2013)
314                  !
315                  zration = trb(ji,jj,jk,jpndi) / ( trb(ji,jj,jk,jpdia) + rtrn )
316                  zratiop = trb(ji,jj,jk,jppdi) / ( trb(ji,jj,jk,jpdia) + rtrn )
317                  zratiof = trb(ji,jj,jk,jpdfe) / ( trb(ji,jj,jk,jpdia) + rtrn )
318                  zprnutmax = zprnut(ji,jj,jk) * fvduptk(ji,jj,jk) / rno3 * trb(ji,jj,jk,jpdia) * rfact2
319                  ! Uptake of nitrogen
320                  zrat = MIN( 1., zration / (xqndmax(ji,jj,jk) + rtrn) )
321                  zmax = MAX(0., MIN(1., (1. - zrat)/ (1.05 - zrat) * 1.05)) 
322                  zpronmax = zprnutmax * zmax * MAX(0., MIN(1., ( zratiop - xqpdmin(ji,jj,jk) )   &
323                  &          / ( xqpdmax(ji,jj,jk) - xqpdmin(ji,jj,jk) + rtrn ), xlimdfe(ji,jj,jk) ) )
324                  zpronewd(ji,jj,jk) = zpronmax * zdaylen(ji,jj) * xdiatno3(ji,jj,jk)
325                  zproregd(ji,jj,jk) = zpronmax * xdiatnh4(ji,jj,jk)
326                  ! Uptake of phosphorus
327                  zrat = MIN( 1., zratiop / (xqpdmax(ji,jj,jk) + rtrn) )
328                  zmax = MAX(0., MIN(1., (1. - zrat)/ (1.05 - zrat) * 1.05)) 
329                  zpropmax = zprnutmax * zmax * xlimdfe(ji,jj,jk)
330                  zpropo4d(ji,jj,jk) = zpropmax * xdiatpo4(ji,jj,jk)
331                  zprodopd(ji,jj,jk) = zpropmax * xdiatdop(ji,jj,jk)
332                  ! Uptake of iron
333                  zrat = MIN( 1., zratiof / qfdmax )
334                  zmax = MAX(0., MIN(1., (1. - zrat)/ (1.05 - zrat) * 1.05))
335                  zprofmax = zprnutmax * qfdmax * zmax
336                  zprofed(ji,jj,jk) = zprofmax * xdiatfer(ji,jj,jk) * ( 3. - 2.4 * xlimdfe(ji,jj,jk)     &
337                  &          / ( xlimdfe(ji,jj,jk) + 0.2 ) ) * (1. + 0.8 * xdiatno3(ji,jj,jk) / ( rtrn   &
338                  &          + xdiatno3(ji,jj,jk) + xdiatnh4(ji,jj,jk) ) * (1. - xdiatfer(ji,jj,jk) ) )
339               ENDIF
340            END DO
341         END DO
342      END DO
343
344      DO jk = 1, jpkm1
345         DO jj = 1, jpj
346            DO ji = 1, jpi
347               IF( etot_ndcy(ji,jj,jk) > 1.E-3 ) THEN
348                     !  production terms for nanophyto. ( chlorophyll )
349                  znanotot = enano(ji,jj,jk) / ( zmxl_chl(ji,jj,jk) + rtrn )
350                  zprod = rday * (zpronewn(ji,jj,jk) + zproregn(ji,jj,jk)) * zprchln(ji,jj,jk) * xlimphy(ji,jj,jk)
351                  thetannm_n   = MIN ( thetannm, ( thetannm / (1. - 1.14 / 43.4 *tsn(ji,jj,jk,jp_tem)))   &
352                  &               * (1. - 1.14 / 43.4 * 20.))
353                  zprochln = thetannm_n * zprod / ( zpislopeadn(ji,jj,jk) * znanotot + rtrn )
354                  zprochln = MAX(zprochln, chlcmin * 12. * zprorcan (ji,jj,jk) )
355                     !  production terms for picophyto. ( chlorophyll )
356                  zpicotot = epico(ji,jj,jk) / ( zmxl_chl(ji,jj,jk) + rtrn )
357                  zprod = rday * (zpronewp(ji,jj,jk) + zproregp(ji,jj,jk)) * zprchlp(ji,jj,jk) * xlimpic(ji,jj,jk)
358                  thetanpm_n   = MIN ( thetanpm, ( thetanpm / (1. - 1.14 / 43.4 *tsn(ji,jj,jk,jp_tem)))   &
359                  &               * (1. - 1.14 / 43.4 * 20.))
360                  zprochlp = thetanpm_n * zprod / ( zpislopeadp(ji,jj,jk) * zpicotot + rtrn )
361                  zprochlp = MAX(zprochlp, chlcmin * 12. * zprorcap(ji,jj,jk) )
362                  !  production terms for diatomees ( chlorophyll )
363                  zdiattot = ediat(ji,jj,jk) / ( zmxl_chl(ji,jj,jk) + rtrn )
364                  zprod = rday * (zpronewd(ji,jj,jk) + zproregd(ji,jj,jk)) * zprchld(ji,jj,jk) * xlimdia(ji,jj,jk)
365                  thetandm_n   = MIN ( thetandm, ( thetandm / (1. - 1.14 / 43.4 *tsn(ji,jj,jk,jp_tem)))   &
366                  &               * (1. - 1.14 / 43.4 * 20.))
367                  zprochld = thetandm_n * zprod / ( zpislopeadd(ji,jj,jk) * zdiattot + rtrn )
368                  zprochld = MAX(zprochld, chlcmin * 12. * zprorcad(ji,jj,jk) )
369                  !   Update the arrays TRA which contain the Chla sources and sinks
370                  tra(ji,jj,jk,jpnch) = tra(ji,jj,jk,jpnch) + zprochln * texcretn
371                  tra(ji,jj,jk,jpdch) = tra(ji,jj,jk,jpdch) + zprochld * texcretd
372                  tra(ji,jj,jk,jppch) = tra(ji,jj,jk,jppch) + zprochlp * texcretp
373               ENDIF
374            END DO
375         END DO
376      END DO
377
378      !   Update the arrays TRA which contain the biological sources and sinks
379      DO jk = 1, jpkm1
380         DO jj = 1, jpj
381           DO ji =1 ,jpi
382              zprontot = zpronewn(ji,jj,jk) + zproregn(ji,jj,jk)
383              zproptot = zpronewp(ji,jj,jk) + zproregp(ji,jj,jk)
384              zprodtot = zpronewd(ji,jj,jk) + zproregd(ji,jj,jk)
385              zdocprod = excretd * zprorcad(ji,jj,jk) + excretn * zprorcan(ji,jj,jk)  &
386              &          + excretp * zprorcap(ji,jj,jk)
387              tra(ji,jj,jk,jppo4) = tra(ji,jj,jk,jppo4) - zpropo4n(ji,jj,jk) - zpropo4d(ji,jj,jk)  &
388              &                     - zpropo4p(ji,jj,jk)
389              tra(ji,jj,jk,jpno3) = tra(ji,jj,jk,jpno3) - zpronewn(ji,jj,jk) - zpronewd(ji,jj,jk)  &
390              &                     - zpronewp(ji,jj,jk)
391              tra(ji,jj,jk,jpnh4) = tra(ji,jj,jk,jpnh4) - zproregn(ji,jj,jk) - zproregd(ji,jj,jk)  &
392              &                     - zproregp(ji,jj,jk)
393              tra(ji,jj,jk,jpphy) = tra(ji,jj,jk,jpphy) + zprorcan(ji,jj,jk) * texcretn    &
394                 &                  - zpsino3 * zpronewn(ji,jj,jk) - zpsinh4 * zproregn(ji,jj,jk)   &
395                 &                  - zrespn(ji,jj,jk) 
396              zcroissn(ji,jj,jk) = tra(ji,jj,jk,jpphy) / rfact2/ (trb(ji,jj,jk,jpphy) + rtrn)
397              tra(ji,jj,jk,jpnph) = tra(ji,jj,jk,jpnph) + zprontot * texcretn
398              tra(ji,jj,jk,jppph) = tra(ji,jj,jk,jppph) + zpropo4n(ji,jj,jk) * texcretn   &
399              &                     + zprodopn(ji,jj,jk) * texcretn
400              tra(ji,jj,jk,jpnfe) = tra(ji,jj,jk,jpnfe) + zprofen(ji,jj,jk) * texcretn
401              tra(ji,jj,jk,jppic) = tra(ji,jj,jk,jppic) + zprorcap(ji,jj,jk) * texcretp     &
402                 &                  - zpsino3 * zpronewp(ji,jj,jk) - zpsinh4 * zproregp(ji,jj,jk)   &
403                 &                  - zrespp(ji,jj,jk) 
404              zcroissp(ji,jj,jk) = tra(ji,jj,jk,jppic) / rfact2/ (trb(ji,jj,jk,jppic) + rtrn)
405              tra(ji,jj,jk,jpnpi) = tra(ji,jj,jk,jpnpi) + zproptot * texcretp
406              tra(ji,jj,jk,jpppi) = tra(ji,jj,jk,jpppi) + zpropo4p(ji,jj,jk) * texcretp   &
407              &                     + zprodopp(ji,jj,jk) * texcretp
408              tra(ji,jj,jk,jppfe) = tra(ji,jj,jk,jppfe) + zprofep(ji,jj,jk) * texcretp
409              tra(ji,jj,jk,jpdia) = tra(ji,jj,jk,jpdia) + zprorcad(ji,jj,jk) * texcretd   &
410                 &                  - zpsino3 * zpronewd(ji,jj,jk) - zpsinh4 * zproregd(ji,jj,jk)   &
411                 &                  - zrespd(ji,jj,jk) 
412              zcroissd(ji,jj,jk) = tra(ji,jj,jk,jpdia) / rfact2 / (trb(ji,jj,jk,jpdia) + rtrn)
413              tra(ji,jj,jk,jpndi) = tra(ji,jj,jk,jpndi) + zprodtot * texcretd
414              tra(ji,jj,jk,jppdi) = tra(ji,jj,jk,jppdi) + zpropo4d(ji,jj,jk) * texcretd   &
415              &                     + zprodopd(ji,jj,jk) * texcretd
416              tra(ji,jj,jk,jpdfe) = tra(ji,jj,jk,jpdfe) + zprofed(ji,jj,jk) * texcretd
417              tra(ji,jj,jk,jpdsi) = tra(ji,jj,jk,jpdsi) + zprorcad(ji,jj,jk) * zysopt(ji,jj,jk) * texcretd
418              tra(ji,jj,jk,jpdoc) = tra(ji,jj,jk,jpdoc) + excretd * zprorcad(ji,jj,jk) + excretn * zprorcan(ji,jj,jk)  &
419              &                     + excretp * zprorcap(ji,jj,jk)
420              tra(ji,jj,jk,jpdon) = tra(ji,jj,jk,jpdon) + excretd * zprodtot + excretn * zprontot   &
421              &                     + excretp * zproptot
422              tra(ji,jj,jk,jpdop) = tra(ji,jj,jk,jpdop) + excretd * zpropo4d(ji,jj,jk) + excretn * zpropo4n(ji,jj,jk)   &
423              &    - texcretn * zprodopn(ji,jj,jk) - texcretd * zprodopd(ji,jj,jk) + excretp * zpropo4p(ji,jj,jk)     &
424              &    - texcretp * zprodopp(ji,jj,jk)
425              tra(ji,jj,jk,jpoxy) = tra(ji,jj,jk,jpoxy) + o2ut * ( zproregn(ji,jj,jk) + zproregd(ji,jj,jk)   &
426                 &                + zproregp(ji,jj,jk) ) + ( o2ut + o2nit ) * ( zpronewn(ji,jj,jk)           &
427                 &                + zpronewd(ji,jj,jk) + zpronewp(ji,jj,jk) )   &
428                 &                - o2ut * ( zrespn(ji,jj,jk) + zrespp(ji,jj,jk) + zrespd(ji,jj,jk) )
429              zfeup = texcretn * zprofen(ji,jj,jk) + texcretd * zprofed(ji,jj,jk) + texcretp * zprofep(ji,jj,jk)
430              tra(ji,jj,jk,jpfer) = tra(ji,jj,jk,jpfer) - zfeup
431              tra(ji,jj,jk,jpsil) = tra(ji,jj,jk,jpsil) - texcretd * zprorcad(ji,jj,jk) * zysopt(ji,jj,jk)
432              tra(ji,jj,jk,jpdic) = tra(ji,jj,jk,jpdic) - zprorcan(ji,jj,jk) - zprorcad(ji,jj,jk) - zprorcap(ji,jj,jk)  &
433              &                     + zpsino3 * zpronewn(ji,jj,jk) + zpsinh4 * zproregn(ji,jj,jk)   &
434              &                     + zpsino3 * zpronewp(ji,jj,jk) + zpsinh4 * zproregp(ji,jj,jk)   &
435              &                     + zpsino3 * zpronewd(ji,jj,jk) + zpsinh4 * zproregd(ji,jj,jk)  &
436              &                     + zrespn(ji,jj,jk) + zrespd(ji,jj,jk) + zrespp(ji,jj,jk) 
437              tra(ji,jj,jk,jptal) = tra(ji,jj,jk,jptal) + rno3 * ( zpronewn(ji,jj,jk) + zpronewd(ji,jj,jk)  &
438              &                     + zpronewp(ji,jj,jk) ) - rno3 * ( zproregn(ji,jj,jk) + zproregd(ji,jj,jk)     &
439              &                     + zproregp(ji,jj,jk) ) 
440          END DO
441        END DO
442     END DO
443     !
444     IF( ln_ligand ) THEN
445         DO jk = 1, jpkm1
446            DO jj = 1, jpj
447              DO ji =1 ,jpi
448                 zdocprod = excretd * zprorcad(ji,jj,jk) + excretn * zprorcan(ji,jj,jk) + excretp * zprorcap(ji,jj,jk)
449                 zfeup    = texcretn * zprofen(ji,jj,jk) + texcretd * zprofed(ji,jj,jk) + texcretp * zprofep(ji,jj,jk)
450                 tra(ji,jj,jk,jplgw) = tra(ji,jj,jk,jplgw) + zdocprod * ldocp - zfeup * plig(ji,jj,jk) * lthet
451              END DO
452           END DO
453        END DO
454     ENDIF
455
456
457     ! Total primary production per year
458
459    ! Total primary production per year
460    IF( iom_use( "tintpp" ) .OR. ( ln_check_mass .AND. kt == nitend .AND. knt == nrdttrc )  )  &
461      & tpp = glob_sum( ( zprorcan(:,:,:) + zprorcad(:,:,:) + zprorcap(:,:,:) ) * cvol(:,:,:) )
462
463    IF( lk_iomput ) THEN
464       IF( knt == nrdttrc ) THEN
465          ALLOCATE( zw2d(jpi,jpj), zw3d(jpi,jpj,jpk) )
466          zfact = 1.e+3 * rfact2r  !  conversion from mol/l/kt to  mol/m3/s
467          !
468          IF( iom_use( "PPPHYN" ) .OR. iom_use( "PPPHYD" ) .OR. iom_use( "PPPHYP" ) )  THEN
469              zw3d(:,:,:) = zprorcan(:,:,:) * zfact * tmask(:,:,:)  ! primary production by nanophyto
470              CALL iom_put( "PPPHYN"  , zw3d )
471              !
472              zw3d(:,:,:) = zprorcap(:,:,:) * zfact * tmask(:,:,:)  ! primary production by picophyto
473              CALL iom_put( "PPPHYP"  , zw3d )
474              !
475              zw3d(:,:,:) = zprorcad(:,:,:) * zfact * tmask(:,:,:)  ! primary production by diatomes
476              CALL iom_put( "PPPHYD"  , zw3d )
477          ENDIF
478          IF( iom_use( "PPNEWN" ) .OR. iom_use( "PPNEWD" ) .OR. iom_use( "PPNEWP" ) )  THEN
479              zw3d(:,:,:) = zpronewn(:,:,:) * zfact * tmask(:,:,:)  ! new primary production by nanophyto
480              CALL iom_put( "PPNEWN"  , zw3d )
481              !
482              zw3d(:,:,:) = zpronewp(:,:,:) * zfact * tmask(:,:,:)  ! new primary production by picophyto
483              CALL iom_put( "PPNEWP"  , zw3d )
484              !
485              zw3d(:,:,:) = zpronewd(:,:,:) * zfact * tmask(:,:,:)  ! new primary production by diatomes
486              CALL iom_put( "PPNEWD"  , zw3d )
487          ENDIF
488          IF( iom_use( "PBSi" ) )  THEN
489              zw3d(:,:,:) = zprorcad(:,:,:) * zfact * tmask(:,:,:) * zysopt(:,:,:) ! biogenic silica production
490              CALL iom_put( "PBSi"  , zw3d )
491          ENDIF
492          IF( iom_use( "PFeN" ) .OR. iom_use( "PFeD" ) .OR. iom_use( "PFeP" ) )  THEN
493              zw3d(:,:,:) = zprofen(:,:,:) * zfact * tmask(:,:,:)  ! biogenic iron production by nanophyto
494              CALL iom_put( "PFeN"  , zw3d )
495              !
496              zw3d(:,:,:) = zprofep(:,:,:) * zfact * tmask(:,:,:)  ! biogenic iron production by picophyto
497              CALL iom_put( "PFeP"  , zw3d )
498              !
499              zw3d(:,:,:) = zprofed(:,:,:) * zfact * tmask(:,:,:)  ! biogenic iron production by  diatomes
500              CALL iom_put( "PFeD"  , zw3d )
501          ENDIF
502          IF( iom_use( "Mumax" ) )  THEN
503              zw3d(:,:,:) = prmaxn(:,:,:) * tmask(:,:,:)   ! Maximum growth rate
504              CALL iom_put( "Mumax"  , zw3d )
505          ENDIF
506          IF( iom_use( "MuN" ) .OR. iom_use( "MuD" ) .OR. iom_use( "MuP" ) )  THEN
507              zw3d(:,:,:) = zprbio(:,:,:) * xlimphy(:,:,:) * tmask(:,:,:)  ! Realized growth rate for nanophyto
508              CALL iom_put( "MuN"  , zw3d )
509              !
510              zw3d(:,:,:) = zprpic(:,:,:) * xlimpic(:,:,:) * tmask(:,:,:)  ! Realized growth rate for picophyto
511              CALL iom_put( "MuP"  , zw3d )
512              !
513              zw3d(:,:,:) =  zprdia(:,:,:) * xlimdia(:,:,:) * tmask(:,:,:)  ! Realized growth rate for diatoms
514              CALL iom_put( "MuD"  , zw3d )
515          ENDIF
516          IF( iom_use( "LNlight" ) .OR. iom_use( "LDlight" ) .OR. iom_use( "LPlight" ) )  THEN
517              zw3d(:,:,:) = zprbio (:,:,:) / (prmaxn(:,:,:) + rtrn) * tmask(:,:,:) ! light limitation term
518              CALL iom_put( "LNlight"  , zw3d )
519              !
520              zw3d(:,:,:) = zprpic (:,:,:) / (prmaxp(:,:,:) + rtrn) * tmask(:,:,:) ! light limitation term
521              CALL iom_put( "LPlight"  , zw3d )
522              !
523              zw3d(:,:,:) =  zprdia (:,:,:) / (prmaxd(:,:,:) + rtrn) * tmask(:,:,:)  ! light limitation term
524              CALL iom_put( "LDlight"  , zw3d )
525          ENDIF
526          IF( iom_use( "MunetN" ) .OR. iom_use( "MunetD" ) .OR. iom_use( "MunetP" ) )  THEN
527              zw3d(:,:,:) = zcroissn(:,:,:) * tmask(:,:,:) ! ! Realized growth rate for nanophyto
528              CALL iom_put( "MunetN"  , zw3d )
529              !
530              zw3d(:,:,:) = zcroissp(:,:,:) * tmask(:,:,:) ! ! Realized growth rate for picophyto
531              CALL iom_put( "MunetP"  , zw3d )
532              !
533              zw3d(:,:,:) = zcroissd(:,:,:) * tmask(:,:,:) ! ! Realized growth rate for diatomes
534              CALL iom_put( "MunetD"  , zw3d )
535              !
536          ENDIF
537
538          IF( iom_use( "tintpp" ) )  CALL iom_put( "tintpp" , tpp * zfact )  !  global total integrated primary production molC/s
539          !
540          DEALLOCATE( zw2d, zw3d )
541       ENDIF
542     ENDIF
543
544      IF(ln_ctl)   THEN  ! print mean trends (used for debugging)
545         WRITE(charout, FMT="('prod')")
546         CALL prt_ctl_trc_info(charout)
547         CALL prt_ctl_trc(tab4d=tra, mask=tmask, clinfo=ctrcnm)
548      ENDIF
549      !
550      IF( ln_timing )   CALL timing_stop('p5z_prod')
551      !
552   END SUBROUTINE p5z_prod
553
554
555   SUBROUTINE p5z_prod_init
556      !!----------------------------------------------------------------------
557      !!                  ***  ROUTINE p5z_prod_init  ***
558      !!
559      !! ** Purpose :   Initialization of phytoplankton production parameters
560      !!
561      !! ** Method  :   Read the nampisprod namelist and check the parameters
562      !!      called at the first timestep (nittrc000)
563      !!
564      !! ** input   :   Namelist nampisprod
565      !!----------------------------------------------------------------------
566      INTEGER :: ios                 ! Local integer output status for namelist read
567      !!
568      NAMELIST/namp5zprod/ pislopen, pislopep, pisloped, excretn, excretp, excretd,     &
569         &                 thetannm, thetanpm, thetandm, chlcmin, grosip, bresp, xadap
570      !!----------------------------------------------------------------------
571
572      REWIND( numnatp_ref )              ! Namelist nampisprod in reference namelist : Pisces phytoplankton production
573      READ  ( numnatp_ref, namp5zprod, IOSTAT = ios, ERR = 901)
574901   IF( ios /= 0 ) CALL ctl_nam ( ios , 'namp5zprod in reference namelist', lwp )
575
576      REWIND( numnatp_cfg )              ! Namelist nampisprod in configuration namelist : Pisces phytoplankton production
577      READ  ( numnatp_cfg, namp5zprod, IOSTAT = ios, ERR = 902 )
578902   IF( ios >  0 ) CALL ctl_nam ( ios , 'namp5zprod in configuration namelist', lwp )
579      IF(lwm) WRITE ( numonp, namp5zprod )
580
581      IF(lwp) THEN                         ! control print
582         WRITE(numout,*) ' '
583         WRITE(numout,*) ' Namelist parameters for phytoplankton growth, namp5zprod'
584         WRITE(numout,*) ' ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~'
585         WRITE(numout,*) '    mean Si/C ratio                           grosip       =', grosip
586         WRITE(numout,*) '    P-I slope                                 pislopen     =', pislopen
587         WRITE(numout,*) '    P-I slope  for diatoms                    pisloped     =', pisloped
588         WRITE(numout,*) '    P-I slope  for picophytoplankton          pislopep     =', pislopep
589         WRITE(numout,*) '    Acclimation factor to low light           xadap        =', xadap
590         WRITE(numout,*) '    excretion ratio of nanophytoplankton      excretn      =', excretn
591         WRITE(numout,*) '    excretion ratio of picophytoplankton      excretp      =', excretp
592         WRITE(numout,*) '    excretion ratio of diatoms                excretd      =', excretd
593         WRITE(numout,*) '    basal respiration in phytoplankton        bresp        =', bresp
594         WRITE(numout,*) '    Maximum Chl/C in phytoplankton            chlcmin      =', chlcmin
595         WRITE(numout,*) '    Minimum Chl/N in nanophytoplankton        thetannm     =', thetannm
596         WRITE(numout,*) '    Minimum Chl/N in picophytoplankton        thetanpm     =', thetanpm
597         WRITE(numout,*) '    Minimum Chl/N in diatoms                  thetandm     =', thetandm
598      ENDIF
599      !
600      r1_rday   = 1._wp / rday 
601      texcretn  = 1._wp - excretn
602      texcretp  = 1._wp - excretp
603      texcretd  = 1._wp - excretd
604      tpp       = 0._wp
605      !
606   END SUBROUTINE p5z_prod_init
607
608
609   INTEGER FUNCTION p5z_prod_alloc()
610      !!----------------------------------------------------------------------
611      !!                     ***  ROUTINE p5z_prod_alloc  ***
612      !!----------------------------------------------------------------------
613      ALLOCATE( prmaxn(jpi,jpj,jpk), prmaxp(jpi,jpj,jpk), prmaxd(jpi,jpj,jpk),  &
614      &          zdaylen(jpi,jpj), STAT = p5z_prod_alloc )
615      !
616      IF( p5z_prod_alloc /= 0 ) CALL ctl_warn('p5z_prod_alloc : failed to allocate arrays.')
617      !
618   END FUNCTION p5z_prod_alloc
619   !!======================================================================
620END MODULE p5zprod
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.