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p4zmicro.F90 in branches/2011/dev_LOCEAN_2011/NEMOGCM/NEMO/TOP_SRC/PISCES – NEMO

source: branches/2011/dev_LOCEAN_2011/NEMOGCM/NEMO/TOP_SRC/PISCES/p4zmicro.F90 @ 2977

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Add in branch 2011/dev_LOCEAN_2011 changes from 2011/dev_r2787_PISCES_improvment, 2011/dev_r2787_LOCEAN_offline_fldread and 2011/dev_r2787_LOCEAN3_TRA_TRP branches, see ticket #877
  • Property svn:keywords set to Id
File size: 13.7 KB
Line 
1MODULE p4zmicro
2   !!======================================================================
3   !!                         ***  MODULE p4zmicro  ***
4   !! TOP :   PISCES Compute the sources/sinks for microzooplankton
5   !!======================================================================
6   !! History :   1.0  !  2004     (O. Aumont) Original code
7   !!             2.0  !  2007-12  (C. Ethe, G. Madec)  F90
8   !!             3.4  !  2011-06  (O. Aumont, C. Ethe) Quota model for iron
9   !!----------------------------------------------------------------------
10#if defined key_pisces
11   !!----------------------------------------------------------------------
12   !!   'key_pisces'                                       PISCES bio-model
13   !!----------------------------------------------------------------------
14   !!   p4z_micro       :   Compute the sources/sinks for microzooplankton
15   !!   p4z_micro_init  :   Initialize and read the appropriate namelist
16   !!----------------------------------------------------------------------
17   USE oce_trc         !  shared variables between ocean and passive tracers
18   USE trc             !  passive tracers common variables
19   USE sms_pisces      !  PISCES Source Minus Sink variables
20   USE p4zlim          !  Co-limitations
21   USE p4zsink         !  vertical flux of particulate matter due to sinking
22   USE p4zint          !  interpolation and computation of various fields
23   USE p4zprod         !  production
24   USE prtctl_trc      !  print control for debugging
25
26   IMPLICIT NONE
27   PRIVATE
28
29   PUBLIC   p4z_micro         ! called in p4zbio.F90
30   PUBLIC   p4z_micro_init    ! called in trcsms_pisces.F90
31   PUBLIC   p4z_micro_alloc    ! called in trcsms_pisces.F90
32
33   !! * Shared module variables
34   REAL(wp), PUBLIC ::  part       = 0.5_wp     !: part of calcite not dissolved in microzoo guts
35   REAL(wp), PUBLIC ::  xpref2c    = 0.2_wp     !: microzoo preference for POC
36   REAL(wp), PUBLIC ::  xpref2p    = 1.0_wp     !: microzoo preference for nanophyto
37   REAL(wp), PUBLIC ::  xpref2d    = 0.6_wp     !: microzoo preference for diatoms
38   REAL(wp), PUBLIC ::  xthreshdia = 1E-8_wp    !: diatoms feeding threshold for microzooplankton
39   REAL(wp), PUBLIC ::  xthreshphy = 2E-7_wp    !: nanophyto threshold for microzooplankton
40   REAL(wp), PUBLIC ::  xthreshpoc = 1E-8_wp    !: poc threshold for microzooplankton
41   REAL(wp), PUBLIC ::  xthresh    = 0._wp      !: feeding threshold for microzooplankton
42   REAL(wp), PUBLIC ::  resrat     = 0.03_wp    !: exsudation rate of microzooplankton
43   REAL(wp), PUBLIC ::  mzrat      = 0.0_wp     !: microzooplankton mortality rate
44   REAL(wp), PUBLIC ::  grazrat    = 3.0_wp     !: maximal microzoo grazing rate
45   REAL(wp), PUBLIC ::  xkgraz     = 20E-6_wp   !: non assimilated fraction of P by microzoo
46   REAL(wp), PUBLIC ::  unass      = 0.3_wp     !: Efficicency of microzoo growth
47   REAL(wp), PUBLIC ::  sigma1     = 0.6_wp     !: Fraction of microzoo excretion as DOM
48   REAL(wp), PUBLIC ::  epsher     = 0.3_wp     !: half sturation constant for grazing 1
49
50
51   !!* Substitution
52#  include "top_substitute.h90"
53   !!----------------------------------------------------------------------
54   !! NEMO/TOP 3.3 , NEMO Consortium (2010)
55   !! $Id$
56   !! Software governed by the CeCILL licence (NEMOGCM/NEMO_CeCILL.txt)
57   !!----------------------------------------------------------------------
58
59CONTAINS
60
61   SUBROUTINE p4z_micro( kt )
62      !!---------------------------------------------------------------------
63      !!                     ***  ROUTINE p4z_micro  ***
64      !!
65      !! ** Purpose :   Compute the sources/sinks for microzooplankton
66      !!
67      !! ** Method  : - ???
68      !!---------------------------------------------------------------------
69      INTEGER, INTENT(in) ::   kt ! ocean time step
70      INTEGER  :: ji, jj, jk
71      REAL(wp) :: zcompadi, zcompaz , zcompaph, zcompapoc
72      REAL(wp) :: zgraze  , zdenom, zdenom2, zncratio
73      REAL(wp) :: zfact   , zstep, zfood, zfoodlim
74      REAL(wp) :: zepshert, zepsherv, zgrarsig, zgraztot, zgraztotf
75      REAL(wp) :: zgrarem, zgrafer, zgrapoc, zprcaca, zmortz
76      REAL(wp) :: zrespz, ztortz, zgrasrat
77      REAL(wp) :: zgrazp, zgrazm, zgrazsd
78      REAL(wp) :: zgrazmf, zgrazsf, zgrazpf
79      CHARACTER (len=25) :: charout
80
81      !!---------------------------------------------------------------------
82
83      grazing(:,:,:) = 0.  !: grazing set to zero
84      DO jk = 1, jpkm1
85         DO jj = 1, jpj
86            DO ji = 1, jpi
87               zcompaz = MAX( ( trn(ji,jj,jk,jpzoo) - 1.e-8 ), 0.e0 )
88               zstep   = xstep
89# if defined key_degrad
90               zstep = zstep * facvol(ji,jj,jk)
91# endif
92               zfact   = zstep * tgfunc2(ji,jj,jk) * zcompaz
93
94               !  Respiration rates of both zooplankton
95               !  -------------------------------------
96               zrespz = resrat * zfact * trn(ji,jj,jk,jpzoo) / ( 2. * xkmort + trn(ji,jj,jk,jpzoo) )  &
97                  &   + resrat * zfact * 3. * nitrfac(ji,jj,jk)
98
99               !  Zooplankton mortality. A square function has been selected with
100               !  no real reason except that it seems to be more stable and may mimic predation.
101               !  ---------------------------------------------------------------
102               ztortz = mzrat * 1.e6 * zfact * trn(ji,jj,jk,jpzoo)
103
104               zcompadi  = MIN( MAX( ( trn(ji,jj,jk,jpdia) - xthreshdia ), 0.e0 ), xsizedia )
105               zcompaph  = MAX( ( trn(ji,jj,jk,jpphy) - xthreshphy ), 0.e0 )
106               zcompapoc = MAX( ( trn(ji,jj,jk,jppoc) - xthreshpoc ), 0.e0 )
107               
108               !     Microzooplankton grazing
109               !     ------------------------
110               zfood     = xpref2p * zcompaph + xpref2c * zcompapoc + xpref2d * zcompadi
111               zfoodlim  = MAX( 0. , zfood - xthresh )
112               zdenom    = zfoodlim / ( xkgraz + zfoodlim )
113               zdenom2   = zdenom / ( zfood + rtrn )
114               zgraze    = grazrat * zstep * tgfunc2(ji,jj,jk) * trn(ji,jj,jk,jpzoo) 
115
116               zgrazp    = zgraze  * xpref2p * zcompaph  * zdenom2 
117               zgrazm    = zgraze  * xpref2c * zcompapoc * zdenom2 
118               zgrazsd   = zgraze  * xpref2d * zcompadi  * zdenom2 
119
120               zgrazpf   = zgrazp  * trn(ji,jj,jk,jpnfe) / (trn(ji,jj,jk,jpphy) + rtrn)
121               zgrazmf   = zgrazm  * trn(ji,jj,jk,jpsfe) / (trn(ji,jj,jk,jppoc) + rtrn)
122               zgrazsf   = zgrazsd * trn(ji,jj,jk,jpdfe) / (trn(ji,jj,jk,jpdia) + rtrn)
123               !
124               zgraztot  = zgrazp  + zgrazm  + zgrazsd 
125               zgraztotf = zgrazpf + zgrazsf + zgrazmf 
126
127               ! Grazing by microzooplankton
128               grazing(ji,jj,jk) = grazing(ji,jj,jk) + zgraztot
129
130               !    Various remineralization and excretion terms
131               !    --------------------------------------------
132               zgrasrat  = zgraztotf / ( zgraztot + rtrn )
133               zncratio  = ( xpref2p * zcompaph * quotan(ji,jj,jk) &
134                  &        + xpref2d * zcompadi * quotad(ji,jj,jk) + xpref2c * zcompapoc ) / ( zfood + rtrn )
135               zepshert  = epsher * MIN( 1., zncratio )
136               zepsherv  = zepshert * MIN( 1., zgrasrat / ferat3 )
137               zgrafer   = zgraztot * MAX( 0. , ( 1. - unass ) * zgrasrat - ferat3 * zepshert ) 
138               zgrarem   = zgraztot * ( 1. - zepsherv - unass )
139               zgrapoc   = zgraztot * unass
140
141               !  Update of the TRA arrays
142               !  ------------------------
143               zgrarsig  = zgrarem * sigma1
144               tra(ji,jj,jk,jppo4) = tra(ji,jj,jk,jppo4) + zgrarsig
145               tra(ji,jj,jk,jpnh4) = tra(ji,jj,jk,jpnh4) + zgrarsig
146               tra(ji,jj,jk,jpdoc) = tra(ji,jj,jk,jpdoc) + zgrarem - zgrarsig
147               tra(ji,jj,jk,jpoxy) = tra(ji,jj,jk,jpoxy) - o2ut * zgrarsig
148               tra(ji,jj,jk,jpfer) = tra(ji,jj,jk,jpfer) + zgrafer
149               tra(ji,jj,jk,jppoc) = tra(ji,jj,jk,jppoc) + zgrapoc
150               tra(ji,jj,jk,jpsfe) = tra(ji,jj,jk,jpsfe) + zgraztotf * unass
151               tra(ji,jj,jk,jpdic) = tra(ji,jj,jk,jpdic) + zgrarsig
152               tra(ji,jj,jk,jptal) = tra(ji,jj,jk,jptal) + rno3 * zgrarsig
153#if defined key_kriest
154               tra(ji,jj,jk,jpnum) = tra(ji,jj,jk,jpnum) + zgrapoc * xkr_ddiat
155#endif
156               !   Update the arrays TRA which contain the biological sources and sinks
157               !   --------------------------------------------------------------------
158               zmortz = ztortz + zrespz
159               tra(ji,jj,jk,jpzoo) = tra(ji,jj,jk,jpzoo) - zmortz + zepsherv * zgraztot 
160               tra(ji,jj,jk,jpphy) = tra(ji,jj,jk,jpphy) - zgrazp
161               tra(ji,jj,jk,jpdia) = tra(ji,jj,jk,jpdia) - zgrazsd
162               tra(ji,jj,jk,jpnch) = tra(ji,jj,jk,jpnch) - zgrazp  * trn(ji,jj,jk,jpnch)/(trn(ji,jj,jk,jpphy)+rtrn)
163               tra(ji,jj,jk,jpdch) = tra(ji,jj,jk,jpdch) - zgrazsd * trn(ji,jj,jk,jpdch)/(trn(ji,jj,jk,jpdia)+rtrn)
164               tra(ji,jj,jk,jpbsi) = tra(ji,jj,jk,jpbsi) - zgrazsd * trn(ji,jj,jk,jpbsi)/(trn(ji,jj,jk,jpdia)+rtrn)
165               tra(ji,jj,jk,jpdsi) = tra(ji,jj,jk,jpdsi) + zgrazsd * trn(ji,jj,jk,jpbsi)/(trn(ji,jj,jk,jpdia)+rtrn)
166               tra(ji,jj,jk,jpnfe) = tra(ji,jj,jk,jpnfe) - zgrazpf
167               tra(ji,jj,jk,jpdfe) = tra(ji,jj,jk,jpdfe) - zgrazsf
168               tra(ji,jj,jk,jppoc) = tra(ji,jj,jk,jppoc) + zmortz - zgrazm
169               tra(ji,jj,jk,jpsfe) = tra(ji,jj,jk,jpsfe) + ferat3 * zmortz - zgrazmf
170               zprcaca = xfracal(ji,jj,jk) * zgrazp
171               !
172               ! calcite production
173               prodcal(ji,jj,jk) = prodcal(ji,jj,jk) + zprcaca  ! prodcal=prodcal(nanophy)+prodcal(microzoo)+prodcal(mesozoo)
174               !
175               zprcaca = part * zprcaca
176               tra(ji,jj,jk,jpdic) = tra(ji,jj,jk,jpdic) - zprcaca
177               tra(ji,jj,jk,jptal) = tra(ji,jj,jk,jptal) - 2. * zprcaca
178               tra(ji,jj,jk,jpcal) = tra(ji,jj,jk,jpcal) + zprcaca
179#if defined key_kriest
180               tra(ji,jj,jk,jpnum) = tra(ji,jj,jk,jpnum) + ( zmortz - zgrazm ) * xkr_ddiat
181#endif
182            END DO
183         END DO
184      END DO
185      !
186      IF(ln_ctl)   THEN  ! print mean trends (used for debugging)
187         WRITE(charout, FMT="('micro')")
188         CALL prt_ctl_trc_info(charout)
189         CALL prt_ctl_trc(tab4d=tra, mask=tmask, clinfo=ctrcnm)
190      ENDIF
191
192   END SUBROUTINE p4z_micro
193
194
195   SUBROUTINE p4z_micro_init
196
197      !!----------------------------------------------------------------------
198      !!                  ***  ROUTINE p4z_micro_init  ***
199      !!
200      !! ** Purpose :   Initialization of microzooplankton parameters
201      !!
202      !! ** Method  :   Read the nampiszoo namelist and check the parameters
203      !!                called at the first timestep (nit000)
204      !!
205      !! ** input   :   Namelist nampiszoo
206      !!
207      !!----------------------------------------------------------------------
208
209      NAMELIST/nampiszoo/ part, grazrat, resrat, mzrat, xpref2c, xpref2p, &
210         &                xpref2d,  xthreshdia,  xthreshphy,  xthreshpoc, &
211         &                xthresh, xkgraz, epsher, sigma1, unass
212
213      REWIND( numnatp )                     ! read numnatp
214      READ  ( numnatp, nampiszoo )
215
216      IF(lwp) THEN                         ! control print
217         WRITE(numout,*) ' '
218         WRITE(numout,*) ' Namelist parameters for microzooplankton, nampiszoo'
219         WRITE(numout,*) ' ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~'
220         WRITE(numout,*) '    part of calcite not dissolved in microzoo guts  part        =', part
221         WRITE(numout,*) '    microzoo preference for POC                     xpref2c     =', xpref2c
222         WRITE(numout,*) '    microzoo preference for nano                    xpref2p     =', xpref2p
223         WRITE(numout,*) '    microzoo preference for diatoms                 xpref2d     =', xpref2d
224         WRITE(numout,*) '    diatoms feeding threshold  for microzoo         xthreshdia  =', xthreshdia
225         WRITE(numout,*) '    nanophyto feeding threshold for microzoo        xthreshphy  =', xthreshphy
226         WRITE(numout,*) '    poc feeding threshold for microzoo              xthreshpoc  =', xthreshpoc
227         WRITE(numout,*) '    feeding threshold for microzooplankton          xthresh     =', xthresh
228         WRITE(numout,*) '    exsudation rate of microzooplankton             resrat      =', resrat
229         WRITE(numout,*) '    microzooplankton mortality rate                 mzrat       =', mzrat
230         WRITE(numout,*) '    maximal microzoo grazing rate                   grazrat     =', grazrat
231         WRITE(numout,*) '    non assimilated fraction of P by microzoo       unass       =', unass
232         WRITE(numout,*) '    Efficicency of microzoo growth                  epsher      =', epsher
233         WRITE(numout,*) '    Fraction of microzoo excretion as DOM           sigma1      =', sigma1
234         WRITE(numout,*) '    half sturation constant for grazing 1           xkgraz      =', xkgraz
235      ENDIF
236
237   END SUBROUTINE p4z_micro_init
238
239   INTEGER FUNCTION p4z_micro_alloc()
240      !!----------------------------------------------------------------------
241      !!                     ***  ROUTINE p4z_micro_alloc  ***
242      !!----------------------------------------------------------------------
243      ALLOCATE( grazing(jpi,jpj,jpk), STAT=p4z_micro_alloc )
244      IF( p4z_micro_alloc /= 0 ) CALL ctl_warn('p4z_micro_alloc : failed to allocate arrays.')
245
246   END FUNCTION p4z_micro_alloc
247
248#else
249   !!======================================================================
250   !!  Dummy module :                                   No PISCES bio-model
251   !!======================================================================
252CONTAINS
253   SUBROUTINE p4z_micro                    ! Empty routine
254   END SUBROUTINE p4z_micro
255#endif 
256
257   !!======================================================================
258END MODULE  p4zmicro
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.