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p4zlys.F90 in branches/2011/dev_r2787_PISCES_improvment/NEMOGCM/NEMO/TOP_SRC/PISCES – NEMO

source: branches/2011/dev_r2787_PISCES_improvment/NEMOGCM/NEMO/TOP_SRC/PISCES/p4zlys.F90 @ 2823

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Add new parameterisation in PISCES, see ticket #854
  • Property svn:keywords set to Id
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Line 
1MODULE p4zlys
2   !!======================================================================
3   !!                         ***  MODULE p4zlys  ***
4   !! TOP :   PISCES
5   !!======================================================================
6   !! History :    -   !  1988-07  (E. MAIER-REIMER) Original code
7   !!              -   !  1998     (O. Aumont) additions
8   !!              -   !  1999     (C. Le Quere) modifications
9   !!             1.0  !  2004     (O. Aumont) modifications
10   !!             2.0  !  2007-12  (C. Ethe, G. Madec)  F90
11   !!                  !  2011-02  (J. Simeon, J. Orr)  Calcon salinity dependence
12   !!             3.4  !  2011-06  (O. Aumont, C. Ethe) Improvment of calcite dissolution
13   !!----------------------------------------------------------------------
14#if defined key_pisces
15   !!----------------------------------------------------------------------
16   !!   'key_pisces'                                       PISCES bio-model
17   !!----------------------------------------------------------------------
18   !!   p4z_lys        :   Compute the CaCO3 dissolution
19   !!   p4z_lys_init   :   Read the namelist parameters
20   !!----------------------------------------------------------------------
21   USE oce_trc         !  shared variables between ocean and passive tracers
22   USE trc             !  passive tracers common variables
23   USE sms_pisces      !  PISCES Source Minus Sink variables
24   USE prtctl_trc      !  print control for debugging
25   USE iom             !  I/O manager
26
27   IMPLICIT NONE
28   PRIVATE
29
30   PUBLIC   p4z_lys         ! called in trcsms_pisces.F90
31   PUBLIC   p4z_lys_init    ! called in trcsms_pisces.F90
32
33   !! * Shared module variables
34   REAL(wp), PUBLIC :: kdca = 0.327e3_wp  !: diss. rate constant calcite
35   REAL(wp), PUBLIC :: nca  = 1.0_wp      !: order of reaction for calcite dissolution
36
37   !! * Module variables
38   REAL(wp) :: calcon = 1.03E-2           !: mean calcite concentration [Ca2+] in sea water [mole/kg solution]
39 
40   INTEGER  :: rmtss                      !: number of seconds per month
41
42   !!----------------------------------------------------------------------
43   !! NEMO/TOP 3.3 , NEMO Consortium (2010)
44   !! $Id$
45   !! Software governed by the CeCILL licence (NEMOGCM/NEMO_CeCILL.txt)
46   !!----------------------------------------------------------------------
47
48CONTAINS
49
50   SUBROUTINE p4z_lys( kt )
51      !!---------------------------------------------------------------------
52      !!                     ***  ROUTINE p4z_lys  ***
53      !!
54      !! ** Purpose :   CALCULATES DEGREE OF CACO3 SATURATION IN THE WATER
55      !!                COLUMN, DISSOLUTION/PRECIPITATION OF CACO3 AND LOSS
56      !!                OF CACO3 TO THE CACO3 SEDIMENT POOL.
57      !!
58      !! ** Method  : - ???
59      !!---------------------------------------------------------------------
60      USE wrk_nemo, ONLY: wrk_in_use, wrk_not_released
61      USE wrk_nemo, ONLY: zco3 => wrk_3d_2, zcaldiss => wrk_3d_3 
62      !
63      INTEGER, INTENT(in) ::   kt ! ocean time step
64      INTEGER  ::   ji, jj, jk, jn
65      REAL(wp) ::   zalk, zdic, zph, zremco3, zah2
66      REAL(wp) ::   zdispot, zfact, zcalcon, zalka, zaldi
67      REAL(wp) ::   zomegaca, zexcess, zexcess0
68      REAL(wp) ::   zrfact2
69      CHARACTER (len=25) :: charout
70      !!---------------------------------------------------------------------
71
72      IF(  wrk_in_use(3, 2,3) ) THEN
73         CALL ctl_stop('p4z_lys: requested workspace arrays unavailable')  ;  RETURN
74      END IF
75
76      zco3(:,:,:) = 0.
77# if defined key_diatrc && defined key_iomput
78      zcaldiss(:,:,:) = 0.
79# endif
80      !     -------------------------------------------
81      !     COMPUTE [CO3--] and [H+] CONCENTRATIONS
82      !     -------------------------------------------
83     
84      DO jn = 1, 5                               !  BEGIN OF ITERATION
85         !
86!CDIR NOVERRCHK
87         DO jk = 1, jpkm1
88!CDIR NOVERRCHK
89            DO jj = 1, jpj
90!CDIR NOVERRCHK
91               DO ji = 1, jpi
92                  zfact = rhop(ji,jj,jk) / 1000. + rtrn
93                  zph  = hi(ji,jj,jk) * tmask(ji,jj,jk) / zfact + ( 1.-tmask(ji,jj,jk) ) * 1.e-9 ! [H+]
94                  zdic  = trn(ji,jj,jk,jpdic) / zfact
95                  zalka = trn(ji,jj,jk,jptal) / zfact
96
97                  ! CALCULATE [ALK]([CO3--], [HCO3-])
98                  zalk  = zalka - ( akw3(ji,jj,jk) / zph - zph + borat(ji,jj,jk) / ( 1. + zph / akb3(ji,jj,jk) ) )
99
100                  ! CALCULATE [H+] and [CO3--]
101                  zaldi = zdic - zalk
102                  zah2  = SQRT( zaldi * zaldi + 4.* ( zalk * ak23(ji,jj,jk) / ak13(ji,jj,jk) ) * ( zdic + zaldi ) )
103                  zah2  = 0.5 * ak13(ji,jj,jk) / zalk * ( zaldi + zah2 )
104                  !
105                  zco3(ji,jj,jk) = zalk / ( 2. + zah2 / ak23(ji,jj,jk) ) * zfact
106                  hi(ji,jj,jk)   = zah2 * zfact
107               END DO
108            END DO
109         END DO
110         !
111      END DO 
112
113      !     ---------------------------------------------------------
114      !        CALCULATE DEGREE OF CACO3 SATURATION AND CORRESPONDING
115      !        DISSOLOUTION AND PRECIPITATION OF CACO3 (BE AWARE OF
116      !        MGCO3)
117      !     ---------------------------------------------------------
118
119      DO jk = 1, jpkm1
120         DO jj = 1, jpj
121            DO ji = 1, jpi
122
123               ! DEVIATION OF [CO3--] FROM SATURATION VALUE
124               ! Salinity dependance in zomegaca and divide by rhop/1000 to have good units
125               zcalcon  = calcon * ( tsn(ji,jj,jk,jp_sal) / 35._wp )
126               zfact    = rhop(ji,jj,jk) / 1000._wp
127               zomegaca = ( zcalcon * zco3(ji,jj,jk) * zfact ) / aksp(ji,jj,jk) 
128
129               ! SET DEGREE OF UNDER-/SUPERSATURATION
130               excess(ji,jj,jk) = 1._wp - zomegaca
131               zexcess0 = MAX( 0., excess(ji,jj,jk) )
132               zexcess  = zexcess0**nca
133
134               ! AMOUNT CACO3 (12C) THAT RE-ENTERS SOLUTION
135               !       (ACCORDING TO THIS FORMULATION ALSO SOME PARTICULATE
136               !       CACO3 GETS DISSOLVED EVEN IN THE CASE OF OVERSATURATION)
137# if defined key_degrad
138              zdispot = kdca * zexcess * trn(ji,jj,jk,jpcal) * facvol(ji,jj,jk)
139# else
140              zdispot = kdca * zexcess * trn(ji,jj,jk,jpcal)
141# endif
142
143              !  CHANGE OF [CO3--] , [ALK], PARTICULATE [CACO3],
144              !       AND [SUM(CO2)] DUE TO CACO3 DISSOLUTION/PRECIPITATION
145              zremco3 = zdispot / rmtss
146              zco3(ji,jj,jk) = zco3(ji,jj,jk) + zremco3 * rfact
147              tra(ji,jj,jk,jptal) = tra(ji,jj,jk,jptal) + 2. * zremco3
148              tra(ji,jj,jk,jpcal) = tra(ji,jj,jk,jpcal) -      zremco3
149              tra(ji,jj,jk,jpdic) = tra(ji,jj,jk,jpdic) +      zremco3
150
151# if defined key_diatrc && defined key_iomput
152              zcaldiss(ji,jj,jk) = zremco3  ! calcite dissolution
153# endif
154            END DO
155         END DO
156      END DO
157      !
158# if defined key_diatrc
159#  if defined key_iomput
160       zrfact2 = 1.e3 * rfact2r
161       CALL iom_put( "PH"    , hi      (:,:,:)           * tmask(:,:,:) )
162       CALL iom_put( "CO3"   , zco3    (:,:,:)           * tmask(:,:,:) )
163       CALL iom_put( "CO3sat", aksp    (:,:,:) / calcon  * tmask(:,:,:) )
164       CALL iom_put( "DCAL"  , zcaldiss(:,:,:) * zrfact2 * tmask(:,:,:) )
165#else
166       trc3d(:,:,:,jp_pcs0_3d    ) = hi  (:,:,:)          * tmask(:,:,:)
167       trc3d(:,:,:,jp_pcs0_3d + 1) = zco3(:,:,:)          * tmask(:,:,:)
168       trc3d(:,:,:,jp_pcs0_3d + 2) = aksp(:,:,:) / calcon * tmask(:,:,:)
169#endif
170#endif
171      !
172       IF(ln_ctl)   THEN  ! print mean trends (used for debugging)
173         WRITE(charout, FMT="('lys ')")
174         CALL prt_ctl_trc_info(charout)
175         CALL prt_ctl_trc(tab4d=tra, mask=tmask, clinfo=ctrcnm)
176       ENDIF
177
178      IF( wrk_not_released(3, 2,3) ) CALL ctl_stop('p4z_lys: failed to release workspace arrays')
179      !
180   END SUBROUTINE p4z_lys
181
182   SUBROUTINE p4z_lys_init
183
184      !!----------------------------------------------------------------------
185      !!                  ***  ROUTINE p4z_lys_init  ***
186      !!
187      !! ** Purpose :   Initialization of CaCO3 dissolution parameters
188      !!
189      !! ** Method  :   Read the nampiscal namelist and check the parameters
190      !!      called at the first timestep (nit000)
191      !!
192      !! ** input   :   Namelist nampiscal
193      !!
194      !!----------------------------------------------------------------------
195
196      NAMELIST/nampiscal/ kdca, nca
197
198      REWIND( numnatp )                     ! read numnatp
199      READ  ( numnatp, nampiscal )
200
201      IF(lwp) THEN                         ! control print
202         WRITE(numout,*) ' '
203         WRITE(numout,*) ' Namelist parameters for CaCO3 dissolution, nampiscal'
204         WRITE(numout,*) ' ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~'
205         WRITE(numout,*) '    diss. rate constant calcite (per month)   kdca      =', kdca
206         WRITE(numout,*) '    order of reaction for calcite dissolution nca       =', nca
207      ENDIF
208
209      ! Number of seconds per month
210      rmtss =  nyear_len(1) * rday / raamo
211
212   END SUBROUTINE p4z_lys_init
213
214#else
215   !!======================================================================
216   !!  Dummy module :                                   No PISCES bio-model
217   !!======================================================================
218CONTAINS
219   SUBROUTINE p4z_lys( kt )                   ! Empty routine
220      INTEGER, INTENT( in ) ::   kt
221      WRITE(*,*) 'p4z_lys: You should not have seen this print! error?', kt
222   END SUBROUTINE p4z_lys
223#endif 
224   !!======================================================================
225END MODULE  p4zlys
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.