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.
p4zsed.F90 in NEMO/trunk/src/TOP/PISCES/SED – NEMO

source: NEMO/trunk/src/TOP/PISCES/SED/p4zsed.F90 @ 10225

Last change on this file since 10225 was 10225, checked in by aumont, 5 years ago

new routines corresponding to the updated version of the sediment module
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: p4zsed.F90 10127 2018-09-13 15:27:54Z cetlod $
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      ! Allocate temporary workspace
85      IF( ln_p5z )    ALLOCATE( ztrpo4(jpi,jpj,jpk), ztrdop(jpi,jpj,jpk) )
86      IF( ln_ligand ) ALLOCATE( zwsfep(jpi,jpj) )
87
88
89      zdenit2d(:,:) = 0.e0
90      zbureff (:,:) = 0.e0
91      zwork   (:,:) = 0.e0
92      zsedsi  (:,:) = 0.e0
93      zsedcal (:,:) = 0.e0
94      zsedc   (:,:) = 0.e0
95
96
97      ! Iron input/uptake due to sea ice : Crude parameterization based on Lancelot et al.
98      ! ----------------------------------------------------
99      IF( ln_ironice ) THEN 
100         !                                             
101         ALLOCATE( zironice(jpi,jpj) )
102         !                                             
103         DO jj = 1, jpj
104            DO ji = 1, jpi
105               zdep    = rfact2 / e3t_n(ji,jj,1)
106               zwflux  = fmmflx(ji,jj) / 1000._wp
107               zfminus = MIN( 0._wp, -zwflux ) * trb(ji,jj,1,jpfer) * zdep
108               zfplus  = MAX( 0._wp, -zwflux ) * icefeinput * zdep
109               zironice(ji,jj) =  zfplus + zfminus
110            END DO
111         END DO
112         !
113         tra(:,:,1,jpfer) = tra(:,:,1,jpfer) + zironice(:,:) 
114         !
115         IF( lk_iomput .AND. knt == nrdttrc .AND. iom_use( "Ironice" ) )   &
116            &   CALL iom_put( "Ironice", zironice(:,:) * 1.e+3 * rfact2r * e3t_n(:,:,1) * tmask(:,:,1) ) ! iron flux from ice
117         !
118         DEALLOCATE( zironice )
119         !                                             
120      ENDIF
121
122      ! Add the external input of nutrients from dust deposition
123      ! ----------------------------------------------------------
124      IF( ln_dust ) THEN
125         !                                             
126         ALLOCATE( zsidep(jpi,jpj), zpdep(jpi,jpj,jpk), zirondep(jpi,jpj,jpk) )
127         !                                              ! Iron and Si deposition at the surface
128         IF( ln_solub ) THEN
129            zirondep(:,:,1) = solub(:,:) * dust(:,:) * mfrac * rfact2 / e3t_n(:,:,1) / 55.85 + 3.e-10 * r1_ryyss 
130         ELSE
131            zirondep(:,:,1) = dustsolub  * dust(:,:) * mfrac * rfact2 / e3t_n(:,:,1) / 55.85 + 3.e-10 * r1_ryyss 
132         ENDIF
133         zsidep(:,:)   = 8.8 * 0.075 * dust(:,:) * mfrac * rfact2 / e3t_n(:,:,1) / 28.1 
134         zpdep (:,:,1) = 0.1 * 0.021 * dust(:,:) * mfrac * rfact2 / e3t_n(:,:,1) / 31. / po4r 
135         !                                              ! Iron solubilization of particles in the water column
136         !                                              ! dust in kg/m2/s ---> 1/55.85 to put in mol/Fe ;  wdust in m/j
137         zwdust = 0.03 * rday / ( wdust * 55.85 ) / ( 270. * rday )
138         DO jk = 2, jpkm1
139            zirondep(:,:,jk) = dust(:,:) * mfrac * zwdust * rfact2 * EXP( -gdept_n(:,:,jk) / 540. )
140            zpdep   (:,:,jk) = zirondep(:,:,jk) * 0.023
141         END DO
142         !                                              ! Iron solubilization of particles in the water column
143         tra(:,:,1,jpsil) = tra(:,:,1,jpsil) + zsidep  (:,:)
144         DO jk = 1, jpkm1
145            tra(:,:,jk,jppo4) = tra(:,:,jk,jppo4) + zpdep   (:,:,jk)
146            tra(:,:,jk,jpfer) = tra(:,:,jk,jpfer) + zirondep(:,:,jk) 
147         ENDDO
148         !
149         IF( lk_iomput ) THEN
150            IF( knt == nrdttrc ) THEN
151                IF( iom_use( "Irondep" ) )   &
152                &  CALL iom_put( "Irondep", zirondep(:,:,1) * 1.e+3 * rfact2r * e3t_n(:,:,1) * tmask(:,:,1) ) ! surface downward dust depo of iron
153                IF( iom_use( "pdust" ) )   &
154                &  CALL iom_put( "pdust"  , dust(:,:) / ( wdust * rday )  * tmask(:,:,1) ) ! dust concentration at surface
155            ENDIF
156         ENDIF
157         DEALLOCATE( zsidep, zpdep, zirondep )
158         !                                             
159      ENDIF
160     
161      ! Add the external input of nutrients from river
162      ! ----------------------------------------------------------
163      IF( ln_river ) THEN
164         DO jj = 1, jpj
165            DO ji = 1, jpi
166               DO jk = 1, nk_rnf(ji,jj)
167                  tra(ji,jj,jk,jppo4) = tra(ji,jj,jk,jppo4) +  rivdip(ji,jj) * rfact2
168                  tra(ji,jj,jk,jpno3) = tra(ji,jj,jk,jpno3) +  rivdin(ji,jj) * rfact2
169                  tra(ji,jj,jk,jpfer) = tra(ji,jj,jk,jpfer) +  rivdic(ji,jj) * 5.e-5 * rfact2
170                  tra(ji,jj,jk,jpsil) = tra(ji,jj,jk,jpsil) +  rivdsi(ji,jj) * rfact2
171                  tra(ji,jj,jk,jpdic) = tra(ji,jj,jk,jpdic) +  rivdic(ji,jj) * rfact2
172                  tra(ji,jj,jk,jptal) = tra(ji,jj,jk,jptal) +  ( rivalk(ji,jj) - rno3 * rivdin(ji,jj) ) * rfact2
173               ENDDO
174            ENDDO
175         ENDDO
176         IF( ln_p5z ) THEN
177            DO jj = 1, jpj
178               DO ji = 1, jpi
179                  DO jk = 1, nk_rnf(ji,jj)
180                     tra(ji,jj,jk,jpdop) = tra(ji,jj,jk,jpdop) + rivdop(ji,jj) * rfact2
181                     tra(ji,jj,jk,jpdon) = tra(ji,jj,jk,jpdon) + rivdon(ji,jj) * rfact2
182                     tra(ji,jj,jk,jpdoc) = tra(ji,jj,jk,jpdoc) + rivdoc(ji,jj) * rfact2
183                  ENDDO
184               ENDDO
185            ENDDO
186         ENDIF
187      ENDIF
188     
189      ! Add the external input of nutrients from nitrogen deposition
190      ! ----------------------------------------------------------
191      IF( ln_ndepo ) THEN
192         tra(:,:,1,jpno3) = tra(:,:,1,jpno3) + nitdep(:,:) * rfact2
193         tra(:,:,1,jptal) = tra(:,:,1,jptal) - rno3 * nitdep(:,:) * rfact2
194      ENDIF
195
196      ! Add the external input of iron from hydrothermal vents
197      ! ------------------------------------------------------
198      IF( ln_hydrofe ) THEN
199            tra(:,:,:,jpfer) = tra(:,:,:,jpfer) + hydrofe(:,:,:) * rfact2
200         IF( ln_ligand ) THEN
201            tra(:,:,:,jpfep) = tra(:,:,:,jpfep) + ( hydrofe(:,:,:) * fep_rath ) * rfact2
202            tra(:,:,:,jplgw) = tra(:,:,:,jplgw) + ( hydrofe(:,:,:) * lgw_rath ) * rfact2
203         ENDIF
204         !
205         IF( lk_iomput .AND. knt == nrdttrc .AND. iom_use( "HYDR" ) )   &
206            &   CALL iom_put( "HYDR", hydrofe(:,:,:) * 1.e+3 * tmask(:,:,:) ) ! hydrothermal iron input
207      ENDIF
208
209      ! OA: Warning, the following part is necessary to avoid CFL problems above the sediments
210      ! --------------------------------------------------------------------
211      DO jj = 1, jpj
212         DO ji = 1, jpi
213            ikt  = mbkt(ji,jj)
214            zdep = e3t_n(ji,jj,ikt) / xstep
215            zwsbio4(ji,jj) = MIN( 0.99 * zdep, wsbio4(ji,jj,ikt) )
216            zwscal (ji,jj) = MIN( 0.99 * zdep, wscal (ji,jj,ikt) )
217            zwsbio3(ji,jj) = MIN( 0.99 * zdep, wsbio3(ji,jj,ikt) )
218         END DO
219      END DO
220      !
221      IF( ln_ligand ) THEN
222         DO jj = 1, jpj
223            DO ji = 1, jpi
224               ikt  = mbkt(ji,jj)
225               zdep = e3t_n(ji,jj,ikt) / xstep
226               zwsfep(ji,jj)  = MIN( 0.99 * zdep, wsfep(ji,jj,ikt)  )
227            END DO
228         ENDDO
229      ENDIF
230
231      IF( .NOT.lk_sed ) THEN
232
233         ! Add the external input of iron from sediment mobilization
234         ! ------------------------------------------------------
235         IF( ln_ironsed ) THEN
236                            tra(:,:,:,jpfer) = tra(:,:,:,jpfer) + ironsed(:,:,:) * rfact2
237            IF( ln_ligand ) tra(:,:,:,jpfep) = tra(:,:,:,jpfep) + ( ironsed(:,:,:) * fep_rats ) * rfact2
238            !
239            IF( lk_iomput .AND. knt == nrdttrc .AND. iom_use( "Ironsed" ) )   &
240               &   CALL iom_put( "Ironsed", ironsed(:,:,:) * 1.e+3 * tmask(:,:,:) ) ! iron inputs from sediments
241         ENDIF
242
243         ! Computation of the sediment denitrification proportion: The metamodel from midlleburg (2006) is being used
244         ! Computation of the fraction of organic matter that is permanently buried from Dunne's model
245         ! -------------------------------------------------------
246         DO jj = 1, jpj
247            DO ji = 1, jpi
248              IF( tmask(ji,jj,1) == 1 ) THEN
249                 ikt = mbkt(ji,jj)
250                 zflx = (  trb(ji,jj,ikt,jpgoc) * zwsbio4(ji,jj)   &
251                   &     + trb(ji,jj,ikt,jppoc) * zwsbio3(ji,jj) )  * 1E3 * 1E6 / 1E4
252                 zflx  = LOG10( MAX( 1E-3, zflx ) )
253                 zo2   = LOG10( MAX( 10. , trb(ji,jj,ikt,jpoxy) * 1E6 ) )
254                 zno3  = LOG10( MAX( 1.  , trb(ji,jj,ikt,jpno3) * 1E6 * rno3 ) )
255                 zdep  = LOG10( gdepw_n(ji,jj,ikt+1) )
256                 zdenit2d(ji,jj) = -2.2567 - 1.185 * zflx - 0.221 * zflx**2 - 0.3995 * zno3 * zo2 + 1.25 * zno3    &
257                   &                + 0.4721 * zo2 - 0.0996 * zdep + 0.4256 * zflx * zo2
258                 zdenit2d(ji,jj) = 10.0**( zdenit2d(ji,jj) )
259                   !
260                 zflx = (  trb(ji,jj,ikt,jpgoc) * zwsbio4(ji,jj)   &
261                   &     + trb(ji,jj,ikt,jppoc) * zwsbio3(ji,jj) ) * 1E6
262                 zbureff(ji,jj) = 0.013 + 0.53 * zflx**2 / ( 7.0 + zflx )**2
263              ENDIF
264            END DO
265         END DO 
266         !
267      ENDIF
268
269      ! This loss is scaled at each bottom grid cell for equilibrating the total budget of silica in the ocean.
270      ! Thus, the amount of silica lost in the sediments equal the supply at the surface (dust+rivers)
271      ! ------------------------------------------------------
272      IF( .NOT.lk_sed )  zrivsil = 1._wp - sedsilfrac
273
274      DO jj = 1, jpj
275         DO ji = 1, jpi
276            ikt  = mbkt(ji,jj)
277            zdep = xstep / e3t_n(ji,jj,ikt) 
278            zwsc = zwscal (ji,jj) * zdep
279            zsiloss = trb(ji,jj,ikt,jpgsi) * zwsc
280            zcaloss = trb(ji,jj,ikt,jpcal) * zwsc
281            !
282            tra(ji,jj,ikt,jpgsi) = tra(ji,jj,ikt,jpgsi) - zsiloss
283            tra(ji,jj,ikt,jpcal) = tra(ji,jj,ikt,jpcal) - zcaloss
284         END DO
285      END DO
286      !
287      IF( .NOT.lk_sed ) THEN
288         DO jj = 1, jpj
289            DO ji = 1, jpi
290               ikt  = mbkt(ji,jj)
291               zdep = xstep / e3t_n(ji,jj,ikt) 
292               zwsc = zwscal (ji,jj) * zdep
293               zsiloss = trb(ji,jj,ikt,jpgsi) * zwsc
294               zcaloss = trb(ji,jj,ikt,jpcal) * zwsc
295               tra(ji,jj,ikt,jpsil) = tra(ji,jj,ikt,jpsil) + zsiloss * zrivsil 
296               !
297               zfactcal = MIN( excess(ji,jj,ikt), 0.2 )
298               zfactcal = MIN( 1., 1.3 * ( 0.2 - zfactcal ) / ( 0.4 - zfactcal ) )
299               zrivalk  = sedcalfrac * zfactcal
300               tra(ji,jj,ikt,jptal) =  tra(ji,jj,ikt,jptal) + zcaloss * zrivalk * 2.0
301               tra(ji,jj,ikt,jpdic) =  tra(ji,jj,ikt,jpdic) + zcaloss * zrivalk
302               zsedcal(ji,jj) = (1.0 - zrivalk) * zcaloss * e3t_n(ji,jj,ikt) 
303               zsedsi (ji,jj) = (1.0 - zrivsil) * zsiloss * e3t_n(ji,jj,ikt) 
304            END DO
305         END DO
306      ENDIF
307      !
308      DO jj = 1, jpj
309         DO ji = 1, jpi
310            ikt  = mbkt(ji,jj)
311            zdep = xstep / e3t_n(ji,jj,ikt) 
312            zws4 = zwsbio4(ji,jj) * zdep
313            zws3 = zwsbio3(ji,jj) * zdep
314            tra(ji,jj,ikt,jpgoc) = tra(ji,jj,ikt,jpgoc) - trb(ji,jj,ikt,jpgoc) * zws4 
315            tra(ji,jj,ikt,jppoc) = tra(ji,jj,ikt,jppoc) - trb(ji,jj,ikt,jppoc) * zws3
316            tra(ji,jj,ikt,jpbfe) = tra(ji,jj,ikt,jpbfe) - trb(ji,jj,ikt,jpbfe) * zws4
317            tra(ji,jj,ikt,jpsfe) = tra(ji,jj,ikt,jpsfe) - trb(ji,jj,ikt,jpsfe) * zws3
318         END DO
319      END DO
320      !
321      IF( ln_ligand ) THEN
322         DO jj = 1, jpj
323            DO ji = 1, jpi
324               ikt     = mbkt(ji,jj)
325               zdep    = xstep / e3t_n(ji,jj,ikt) 
326               zwssfep = zwsfep(ji,jj) * zdep
327               tra(ji,jj,ikt,jpfep) = tra(ji,jj,ikt,jpfep) - trb(ji,jj,ikt,jpfep) * zwssfep
328            END DO
329         END DO
330      ENDIF
331      !
332      IF( ln_p5z ) THEN
333         DO jj = 1, jpj
334            DO ji = 1, jpi
335               ikt  = mbkt(ji,jj)
336               zdep = xstep / e3t_n(ji,jj,ikt) 
337               zws4 = zwsbio4(ji,jj) * zdep
338               zws3 = zwsbio3(ji,jj) * zdep
339               tra(ji,jj,ikt,jpgon) = tra(ji,jj,ikt,jpgon) - trb(ji,jj,ikt,jpgon) * zws4
340               tra(ji,jj,ikt,jppon) = tra(ji,jj,ikt,jppon) - trb(ji,jj,ikt,jppon) * zws3
341               tra(ji,jj,ikt,jpgop) = tra(ji,jj,ikt,jpgop) - trb(ji,jj,ikt,jpgop) * zws4
342               tra(ji,jj,ikt,jppop) = tra(ji,jj,ikt,jppop) - trb(ji,jj,ikt,jppop) * zws3
343            END DO
344         END DO
345      ENDIF
346
347      IF( .NOT.lk_sed ) THEN
348         ! The 0.5 factor in zpdenit is to avoid negative NO3 concentration after
349         ! denitrification in the sediments. Not very clever, but simpliest option.
350         DO jj = 1, jpj
351            DO ji = 1, jpi
352               ikt  = mbkt(ji,jj)
353               zdep = xstep / e3t_n(ji,jj,ikt) 
354               zws4 = zwsbio4(ji,jj) * zdep
355               zws3 = zwsbio3(ji,jj) * zdep
356               zrivno3 = 1. - zbureff(ji,jj)
357               zwstpoc = trb(ji,jj,ikt,jpgoc) * zws4 + trb(ji,jj,ikt,jppoc) * zws3
358               zpdenit  = MIN( 0.5 * ( trb(ji,jj,ikt,jpno3) - rtrn ) / rdenit, zdenit2d(ji,jj) * zwstpoc * zrivno3 )
359               z1pdenit = zwstpoc * zrivno3 - zpdenit
360               zolimit = MIN( ( trb(ji,jj,ikt,jpoxy) - rtrn ) / o2ut, z1pdenit * ( 1.- nitrfac(ji,jj,ikt) ) )
361               tra(ji,jj,ikt,jpdoc) = tra(ji,jj,ikt,jpdoc) + z1pdenit - zolimit
362               tra(ji,jj,ikt,jppo4) = tra(ji,jj,ikt,jppo4) + zpdenit + zolimit
363               tra(ji,jj,ikt,jpnh4) = tra(ji,jj,ikt,jpnh4) + zpdenit + zolimit
364               tra(ji,jj,ikt,jpno3) = tra(ji,jj,ikt,jpno3) - rdenit * zpdenit
365               tra(ji,jj,ikt,jpoxy) = tra(ji,jj,ikt,jpoxy) - zolimit * o2ut
366               tra(ji,jj,ikt,jptal) = tra(ji,jj,ikt,jptal) + rno3 * (zolimit + (1.+rdenit) * zpdenit )
367               tra(ji,jj,ikt,jpdic) = tra(ji,jj,ikt,jpdic) + zpdenit + zolimit 
368               sdenit(ji,jj) = rdenit * zpdenit * e3t_n(ji,jj,ikt)
369               zsedc(ji,jj)   = (1. - zrivno3) * zwstpoc * e3t_n(ji,jj,ikt)
370               IF( ln_p5z ) THEN
371                  zwstpop              = trb(ji,jj,ikt,jpgop) * zws4 + trb(ji,jj,ikt,jppop) * zws3
372                  zwstpon              = trb(ji,jj,ikt,jpgon) * zws4 + trb(ji,jj,ikt,jppon) * zws3
373                  tra(ji,jj,ikt,jpdon) = tra(ji,jj,ikt,jpdon) + ( z1pdenit - zolimit ) * zwstpon / (zwstpoc + rtrn)
374                  tra(ji,jj,ikt,jpdop) = tra(ji,jj,ikt,jpdop) + ( z1pdenit - zolimit ) * zwstpop / (zwstpoc + rtrn)
375               ENDIF
376            END DO
377         END DO
378       ENDIF
379
380
381      ! Nitrogen fixation process
382      ! Small source iron from particulate inorganic iron
383      !-----------------------------------
384      DO jk = 1, jpkm1
385         zlight (:,:,jk) =  ( 1.- EXP( -etot_ndcy(:,:,jk) / diazolight ) ) * ( 1. - fr_i(:,:) ) 
386         zsoufer(:,:,jk) = zlight(:,:,jk) * 2E-11 / ( 2E-11 + biron(:,:,jk) )
387      ENDDO
388      IF( ln_p4z ) THEN
389         DO jk = 1, jpkm1
390            DO jj = 1, jpj
391               DO ji = 1, jpi
392                  !                      ! Potential nitrogen fixation dependant on temperature and iron
393                  zlim = ( 1.- xnanono3(ji,jj,jk) - xnanonh4(ji,jj,jk) )
394                  IF( zlim <= 0.2 )   zlim = 0.01
395                  zfact = zlim * rfact2
396
397                  ztrfer  = biron(ji,jj,jk)       / ( concfediaz + biron(ji,jj,jk)       )
398                  ztrpo4s = trb  (ji,jj,jk,jppo4) / ( concnnh4   + trb  (ji,jj,jk,jppo4) ) 
399                  nitrpot(ji,jj,jk) =  MAX( 0.e0, ( 0.6 * tgfunc(ji,jj,jk) - 2.15 ) * r1_rday ) &
400                    &                *  zfact * MIN( ztrfer, ztrpo4s ) * zlight(ji,jj,jk)
401               END DO
402            END DO
403         END DO
404      ELSE       ! p5z
405         DO jk = 1, jpkm1
406            DO jj = 1, jpj
407               DO ji = 1, jpi
408                  !                      ! Potential nitrogen fixation dependant on temperature and iron
409                  ztemp = tsn(ji,jj,jk,jp_tem)
410                  zmudia = MAX( 0.,-0.001096*ztemp**2 + 0.057*ztemp -0.637 ) * 7.625
411                  !       Potential nitrogen fixation dependant on temperature and iron
412                  xdianh4 = trb(ji,jj,jk,jpnh4) / ( concnnh4 + trb(ji,jj,jk,jpnh4) )
413                  xdiano3 = trb(ji,jj,jk,jpno3) / ( concnno3 + trb(ji,jj,jk,jpno3) ) * (1. - xdianh4)
414                  zlim = ( 1.- xdiano3 - xdianh4 )
415                  IF( zlim <= 0.1 )   zlim = 0.01
416                  zfact = zlim * rfact2
417                  ztrfer = biron(ji,jj,jk) / ( concfediaz + biron(ji,jj,jk) )
418                  ztrpo4(ji,jj,jk) = trb(ji,jj,jk,jppo4) / ( 1E-6 + trb(ji,jj,jk,jppo4) )
419                  ztrdop(ji,jj,jk) = trb(ji,jj,jk,jpdop) / ( 1E-6 + trb(ji,jj,jk,jpdop) ) * (1. - ztrpo4(ji,jj,jk))
420                  ztrdp = ztrpo4(ji,jj,jk) + ztrdop(ji,jj,jk)
421                  nitrpot(ji,jj,jk) =  zmudia * r1_rday * zfact * MIN( ztrfer, ztrdp ) * zlight(ji,jj,jk)
422               END DO
423            END DO
424         END DO
425      ENDIF
426
427      ! Nitrogen change due to nitrogen fixation
428      ! ----------------------------------------
429      IF( ln_p4z ) THEN
430         DO jk = 1, jpkm1
431            DO jj = 1, jpj
432               DO ji = 1, jpi
433                  zfact = nitrpot(ji,jj,jk) * nitrfix
434                  tra(ji,jj,jk,jpnh4) = tra(ji,jj,jk,jpnh4) +             zfact
435                  tra(ji,jj,jk,jptal) = tra(ji,jj,jk,jptal) + rno3      * zfact
436                  tra(ji,jj,jk,jpoxy) = tra(ji,jj,jk,jpoxy) + o2nit     * zfact 
437                  tra(ji,jj,jk,jppo4) = tra(ji,jj,jk,jppo4) + concdnh4 / ( concdnh4 + trb(ji,jj,jk,jppo4) ) &
438                  &                     * 0.002 * trb(ji,jj,jk,jpdoc) * xstep
439                  tra(ji,jj,jk,jpfer) = tra(ji,jj,jk,jpfer) + 0.002 * 4E-10 * zsoufer(ji,jj,jk) * xstep
440              END DO
441            END DO
442         END DO
443      ELSE    ! p5z
444         DO jk = 1, jpkm1
445            DO jj = 1, jpj
446               DO ji = 1, jpi
447                  zfact = nitrpot(ji,jj,jk) * nitrfix
448                  tra(ji,jj,jk,jpnh4) = tra(ji,jj,jk,jpnh4) + zfact / 3.0
449                  tra(ji,jj,jk,jptal) = tra(ji,jj,jk,jptal) + rno3 * zfact / 3.0
450                  tra(ji,jj,jk,jppo4) = tra(ji,jj,jk,jppo4) - 16.0 / 46.0 * zfact * ( 1.0 - 1.0 / 3.0 ) &
451                  &                     * ztrpo4(ji,jj,jk) / (ztrpo4(ji,jj,jk) + ztrdop(ji,jj,jk) + rtrn)
452                  tra(ji,jj,jk,jpdon) = tra(ji,jj,jk,jpdon) + zfact * 1.0 / 3.0
453                  tra(ji,jj,jk,jpdoc) = tra(ji,jj,jk,jpdoc) + zfact * 1.0 / 3.0
454                  tra(ji,jj,jk,jpdop) = tra(ji,jj,jk,jpdop) + 16.0 / 46.0 * zfact / 3.0  &
455                  &                     - 16.0 / 46.0 * zfact * ztrdop(ji,jj,jk)   &
456                  &                     / (ztrpo4(ji,jj,jk) + ztrdop(ji,jj,jk) + rtrn)
457                  tra(ji,jj,jk,jppoc) = tra(ji,jj,jk,jppoc) + zfact * 1.0 / 3.0 * 2.0 / 3.0
458                  tra(ji,jj,jk,jppon) = tra(ji,jj,jk,jppon) + zfact * 1.0 / 3.0 * 2.0 /3.0
459                  tra(ji,jj,jk,jppop) = tra(ji,jj,jk,jppop) + 16.0 / 46.0 * zfact * 1.0 / 3.0 * 2.0 /3.0
460                  tra(ji,jj,jk,jpgoc) = tra(ji,jj,jk,jpgoc) + zfact * 1.0 / 3.0 * 1.0 / 3.0
461                  tra(ji,jj,jk,jpgon) = tra(ji,jj,jk,jpgon) + zfact * 1.0 / 3.0 * 1.0 /3.0
462                  tra(ji,jj,jk,jpgop) = tra(ji,jj,jk,jpgop) + 16.0 / 46.0 * zfact * 1.0 / 3.0 * 1.0 /3.0
463                  tra(ji,jj,jk,jpoxy) = tra(ji,jj,jk,jpoxy) + ( o2ut + o2nit ) * zfact * 2.0 / 3.0 + o2nit * zfact / 3.0
464                  tra(ji,jj,jk,jpfer) = tra(ji,jj,jk,jpfer) - 30E-6 * zfact * 1.0 / 3.0 
465                  tra(ji,jj,jk,jpsfe) = tra(ji,jj,jk,jpsfe) + 30E-6 * zfact * 1.0 / 3.0 * 2.0 / 3.0
466                  tra(ji,jj,jk,jpbfe) = tra(ji,jj,jk,jpbfe) + 30E-6 * zfact * 1.0 / 3.0 * 1.0 / 3.0
467                  tra(ji,jj,jk,jpfer) = tra(ji,jj,jk,jpfer) + 0.002 * 4E-10 * zsoufer(ji,jj,jk) * rfact2 / rday
468              END DO
469            END DO
470         END DO
471         !
472      ENDIF
473
474      IF( lk_iomput ) THEN
475         IF( knt == nrdttrc ) THEN
476            zfact = 1.e+3 * rfact2r !  conversion from molC/l/kt  to molN/m3/s
477            IF( iom_use("Nfix"   ) ) CALL iom_put( "Nfix", nitrpot(:,:,:) * nitrfix * rno3 * zfact * tmask(:,:,:) )  ! nitrogen fixation
478            IF( iom_use("INTNFIX") ) THEN   ! nitrogen fixation rate in ocean ( vertically integrated )
479               zwork(:,:) = 0.
480               DO jk = 1, jpkm1
481                 zwork(:,:) = zwork(:,:) + nitrpot(:,:,jk) * nitrfix * rno3 * zfact * e3t_n(:,:,jk) * tmask(:,:,jk)
482               ENDDO
483               CALL iom_put( "INTNFIX" , zwork ) 
484            ENDIF
485            IF( iom_use("SedCal" ) ) CALL iom_put( "SedCal", zsedcal(:,:) * zfact )
486            IF( iom_use("SedSi" ) )  CALL iom_put( "SedSi",  zsedsi (:,:) * zfact )
487            IF( iom_use("SedC" ) )   CALL iom_put( "SedC",   zsedc  (:,:) * zfact )
488            IF( iom_use("Sdenit" ) ) CALL iom_put( "Sdenit", sdenit (:,:) * zfact * rno3 )
489         ENDIF
490      ENDIF
491      !
492      IF(ln_ctl) THEN  ! print mean trends (USEd for debugging)
493         WRITE(charout, fmt="('sed ')")
494         CALL prt_ctl_trc_info(charout)
495         CALL prt_ctl_trc(tab4d=tra, mask=tmask, clinfo=ctrcnm)
496      ENDIF
497      !
498      IF( ln_p5z )    DEALLOCATE( ztrpo4, ztrdop )
499      IF( ln_ligand ) DEALLOCATE( zwsfep )
500      !
501      IF( ln_timing )  CALL timing_stop('p4z_sed')
502      !
503   END SUBROUTINE p4z_sed
504
505
506   INTEGER FUNCTION p4z_sed_alloc()
507      !!----------------------------------------------------------------------
508      !!                     ***  ROUTINE p4z_sed_alloc  ***
509      !!----------------------------------------------------------------------
510      ALLOCATE( nitrpot(jpi,jpj,jpk), sdenit(jpi,jpj), STAT=p4z_sed_alloc )
511      !
512      IF( p4z_sed_alloc /= 0 )   CALL ctl_warn('p4z_sed_alloc: failed to allocate arrays')
513      !
514   END FUNCTION p4z_sed_alloc
515
516   !!======================================================================
517END MODULE p4zsed
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.