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1MODULE p4zmort
2   !!======================================================================
3   !!                         ***  MODULE p4zmort  ***
4   !! TOP :   PISCES Compute the mortality terms for phytoplankton
5   !!======================================================================
6   !! History :   1.0  !  2002     (O. Aumont)  Original code
7   !!             2.0  !  2007-12  (C. Ethe, G. Madec)  F90
8   !!----------------------------------------------------------------------
9#if defined key_pisces
10   !!----------------------------------------------------------------------
11   !!   'key_pisces'                                       PISCES bio-model
12   !!----------------------------------------------------------------------
13   !!   p4z_mort       :   Compute the mortality terms for phytoplankton
14   !!   p4z_mort_init  :   Initialize the mortality params for phytoplankton
15   !!----------------------------------------------------------------------
16   USE oce_trc         !  shared variables between ocean and passive tracers
17   USE trc             !  passive tracers common variables
18   USE sms_pisces      !  PISCES Source Minus Sink variables
19   USE p4zsink         !  vertical flux of particulate matter due to sinking
20   USE p4zprod         !  Primary productivity
21   USE prtctl_trc      !  print control for debugging
22
23   IMPLICIT NONE
24   PRIVATE
25
26   PUBLIC   p4z_mort   
27   PUBLIC   p4z_mort_init   
28
29   !! * Shared module variables
30   REAL(wp), PUBLIC :: wchl    !:
31   REAL(wp), PUBLIC :: wchld   !:
32   REAL(wp), PUBLIC :: wchldm  !:
33   REAL(wp), PUBLIC :: mprat   !:
34   REAL(wp), PUBLIC :: mprat2  !:
35
36
37   !!* Substitution
38#  include "top_substitute.h90"
39   !!----------------------------------------------------------------------
40   !! NEMO/TOP 3.3 , NEMO Consortium (2010)
41   !! $Id$
42   !! Software governed by the CeCILL licence (NEMOGCM/NEMO_CeCILL.txt)
43   !!----------------------------------------------------------------------
44
45CONTAINS
46
47   SUBROUTINE p4z_mort( kt )
48      !!---------------------------------------------------------------------
49      !!                     ***  ROUTINE p4z_mort  ***
50      !!
51      !! ** Purpose :   Calls the different subroutine to initialize and compute
52      !!                the different phytoplankton mortality terms
53      !!
54      !! ** Method  : - ???
55      !!---------------------------------------------------------------------
56      INTEGER, INTENT(in) ::   kt ! ocean time step
57      !!---------------------------------------------------------------------
58
59      CALL p4z_nano            ! nanophytoplankton
60
61      CALL p4z_diat            ! diatoms
62
63   END SUBROUTINE p4z_mort
64
65
66   SUBROUTINE p4z_nano
67      !!---------------------------------------------------------------------
68      !!                     ***  ROUTINE p4z_nano  ***
69      !!
70      !! ** Purpose :   Compute the mortality terms for nanophytoplankton
71      !!
72      !! ** Method  : - ???
73      !!---------------------------------------------------------------------
74      INTEGER  :: ji, jj, jk
75      REAL(wp) :: zsizerat, zcompaph
76      REAL(wp) :: zfactfe, zfactch, zprcaca, zfracal
77      REAL(wp) :: ztortp , zrespp , zmortp , zstep
78      CHARACTER (len=25) :: charout
79      !!---------------------------------------------------------------------
80      !
81      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_start('p4z_nano')
82      !
83      prodcal(:,:,:) = 0.  !: calcite production variable set to zero
84      DO jk = 1, jpkm1
85         DO jj = 1, jpj
86            DO ji = 1, jpi
87               zcompaph = MAX( ( trb(ji,jj,jk,jpphy) - 1e-8 ), 0.e0 )
88               zstep    = xstep
89# if defined key_degrad
90               zstep    = zstep * facvol(ji,jj,jk)
91# endif
92               !     When highly limited by macronutrients, very small cells
93               !     dominate the community. As a consequence, aggregation
94               !     due to turbulence is negligible. Mortality is also set
95               !     to 0
96               zsizerat = MIN(1., MAX( 0., (quotan(ji,jj,jk) - 0.2) / 0.3) ) * trb(ji,jj,jk,jpphy)
97               !     Squared mortality of Phyto similar to a sedimentation term during
98               !     blooms (Doney et al. 1996)
99               zrespp = wchl * 1.e6 * zstep * xdiss(ji,jj,jk) * zcompaph * zsizerat 
100
101               !     Phytoplankton mortality. This mortality loss is slightly
102               !     increased when nutrients are limiting phytoplankton growth
103               !     as observed for instance in case of iron limitation.
104               ztortp = mprat * xstep * zcompaph / ( xkmort + trb(ji,jj,jk,jpphy) ) * zsizerat
105
106               zmortp = zrespp + ztortp
107
108               !   Update the arrays TRA which contains the biological sources and sinks
109
110               zfactfe = trb(ji,jj,jk,jpnfe)/(trb(ji,jj,jk,jpphy)+rtrn)
111               zfactch = trb(ji,jj,jk,jpnch)/(trb(ji,jj,jk,jpphy)+rtrn)
112               tra(ji,jj,jk,jpphy) = tra(ji,jj,jk,jpphy) - zmortp
113               tra(ji,jj,jk,jpnch) = tra(ji,jj,jk,jpnch) - zmortp * zfactch
114               tra(ji,jj,jk,jpnfe) = tra(ji,jj,jk,jpnfe) - zmortp * zfactfe
115               zprcaca = xfracal(ji,jj,jk) * zmortp
116               !
117               prodcal(ji,jj,jk) = prodcal(ji,jj,jk) + zprcaca  ! prodcal=prodcal(nanophy)+prodcal(microzoo)+prodcal(mesozoo)
118               !
119               zfracal = 0.5 * xfracal(ji,jj,jk)
120               tra(ji,jj,jk,jpdic) = tra(ji,jj,jk,jpdic) - zprcaca
121               tra(ji,jj,jk,jptal) = tra(ji,jj,jk,jptal) - 2. * zprcaca
122               tra(ji,jj,jk,jpcal) = tra(ji,jj,jk,jpcal) + zprcaca
123#if defined key_kriest
124               tra(ji,jj,jk,jppoc) = tra(ji,jj,jk,jppoc) + zmortp
125               tra(ji,jj,jk,jpnum) = tra(ji,jj,jk,jpnum) + ztortp * xkr_dnano + zrespp * xkr_ddiat
126               tra(ji,jj,jk,jpsfe) = tra(ji,jj,jk,jpsfe) + zmortp * zfactfe
127#else
128               tra(ji,jj,jk,jpgoc) = tra(ji,jj,jk,jpgoc) + zfracal * zmortp
129               tra(ji,jj,jk,jppoc) = tra(ji,jj,jk,jppoc) + ( 1. - zfracal ) * zmortp
130               tra(ji,jj,jk,jpsfe) = tra(ji,jj,jk,jpsfe) + ( 1. - zfracal ) * zmortp * zfactfe
131               tra(ji,jj,jk,jpbfe) = tra(ji,jj,jk,jpbfe) + zfracal * zmortp * zfactfe
132#endif
133            END DO
134         END DO
135      END DO
136      !
137       IF(ln_ctl)   THEN  ! print mean trends (used for debugging)
138         WRITE(charout, FMT="('nano')")
139         CALL prt_ctl_trc_info(charout)
140         CALL prt_ctl_trc(tab4d=tra, mask=tmask, clinfo=ctrcnm)
141       ENDIF
142      !
143      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_stop('p4z_nano')
144      !
145   END SUBROUTINE p4z_nano
146
147   SUBROUTINE p4z_diat
148      !!---------------------------------------------------------------------
149      !!                     ***  ROUTINE p4z_diat  ***
150      !!
151      !! ** Purpose :   Compute the mortality terms for diatoms
152      !!
153      !! ** Method  : - ???
154      !!---------------------------------------------------------------------
155      INTEGER  ::  ji, jj, jk
156      REAL(wp) ::  zfactfe,zfactsi,zfactch, zcompadi
157      REAL(wp) ::  zrespp2, ztortp2, zmortp2, zstep
158      REAL(wp) ::  zlim2, zlim1
159      CHARACTER (len=25) :: charout
160      !!---------------------------------------------------------------------
161      !
162      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_start('p4z_diat')
163      !
164
165      !    Aggregation term for diatoms is increased in case of nutrient
166      !    stress as observed in reality. The stressed cells become more
167      !    sticky and coagulate to sink quickly out of the euphotic zone
168      !     ------------------------------------------------------------
169
170      DO jk = 1, jpkm1
171         DO jj = 1, jpj
172            DO ji = 1, jpi
173
174               zcompadi = MAX( ( trb(ji,jj,jk,jpdia) - 1e-9), 0. )
175
176               !    Aggregation term for diatoms is increased in case of nutrient
177               !    stress as observed in reality. The stressed cells become more
178               !    sticky and coagulate to sink quickly out of the euphotic zone
179               !     ------------------------------------------------------------
180               zstep   = xstep
181# if defined key_degrad
182               zstep = zstep * facvol(ji,jj,jk)
183# endif
184               !  Phytoplankton respiration
185               !     ------------------------
186               zlim2   = xlimdia(ji,jj,jk) * xlimdia(ji,jj,jk)
187               zlim1   = 0.25 * ( 1. - zlim2 ) / ( 0.25 + zlim2 ) 
188               zrespp2 = 1.e6 * zstep * (  wchld + wchldm * zlim1 ) * xdiss(ji,jj,jk) * zcompadi * trb(ji,jj,jk,jpdia)
189
190               !     Phytoplankton mortality.
191               !     ------------------------
192               ztortp2 = mprat2 * zstep * trb(ji,jj,jk,jpdia)  / ( xkmort + trb(ji,jj,jk,jpdia) ) * zcompadi 
193
194               zmortp2 = zrespp2 + ztortp2
195
196               !   Update the arrays tra which contains the biological sources and sinks
197               !   ---------------------------------------------------------------------
198               zfactch = trb(ji,jj,jk,jpdch) / ( trb(ji,jj,jk,jpdia) + rtrn )
199               zfactfe = trb(ji,jj,jk,jpdfe) / ( trb(ji,jj,jk,jpdia) + rtrn )
200               zfactsi = trb(ji,jj,jk,jpdsi) / ( trb(ji,jj,jk,jpdia) + rtrn )
201               tra(ji,jj,jk,jpdia) = tra(ji,jj,jk,jpdia) - zmortp2 
202               tra(ji,jj,jk,jpdch) = tra(ji,jj,jk,jpdch) - zmortp2 * zfactch
203               tra(ji,jj,jk,jpdfe) = tra(ji,jj,jk,jpdfe) - zmortp2 * zfactfe
204               tra(ji,jj,jk,jpdsi) = tra(ji,jj,jk,jpdsi) - zmortp2 * zfactsi
205               tra(ji,jj,jk,jpgsi) = tra(ji,jj,jk,jpgsi) + zmortp2 * zfactsi
206#if defined key_kriest
207               tra(ji,jj,jk,jppoc) = tra(ji,jj,jk,jppoc) + zmortp2 
208               tra(ji,jj,jk,jpnum) = tra(ji,jj,jk,jpnum) + ztortp2 * xkr_ddiat + zrespp2 * xkr_daggr
209               tra(ji,jj,jk,jpsfe) = tra(ji,jj,jk,jpsfe) + zmortp2 * zfactfe
210#else
211               tra(ji,jj,jk,jpgoc) = tra(ji,jj,jk,jpgoc) + zrespp2 + 0.5 * ztortp2
212               tra(ji,jj,jk,jppoc) = tra(ji,jj,jk,jppoc) + 0.5 * ztortp2
213               tra(ji,jj,jk,jpsfe) = tra(ji,jj,jk,jpsfe) + 0.5 * ztortp2 * zfactfe
214               tra(ji,jj,jk,jpbfe) = tra(ji,jj,jk,jpbfe) + ( zrespp2 + 0.5 * ztortp2 ) * zfactfe
215#endif
216            END DO
217         END DO
218      END DO
219      !
220      IF(ln_ctl)   THEN  ! print mean trends (used for debugging)
221         WRITE(charout, FMT="('diat')")
222         CALL prt_ctl_trc_info(charout)
223         CALL prt_ctl_trc(tab4d=tra, mask=tmask, clinfo=ctrcnm)
224      ENDIF
225      !
226      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_stop('p4z_diat')
227      !
228   END SUBROUTINE p4z_diat
229
230   SUBROUTINE p4z_mort_init
231
232      !!----------------------------------------------------------------------
233      !!                  ***  ROUTINE p4z_mort_init  ***
234      !!
235      !! ** Purpose :   Initialization of phytoplankton parameters
236      !!
237      !! ** Method  :   Read the nampismort namelist and check the parameters
238      !!      called at the first timestep
239      !!
240      !! ** input   :   Namelist nampismort
241      !!
242      !!----------------------------------------------------------------------
243
244      NAMELIST/nampismort/ wchl, wchld, wchldm, mprat, mprat2
245      INTEGER :: ios                 ! Local integer output status for namelist read
246
247      REWIND( numnatp_ref )              ! Namelist nampismort in reference namelist : Pisces phytoplankton
248      READ  ( numnatp_ref, nampismort, IOSTAT = ios, ERR = 901)
249901   IF( ios /= 0 ) CALL ctl_nam ( ios , 'nampismort in reference namelist', lwp )
250
251      REWIND( numnatp_cfg )              ! Namelist nampismort in configuration namelist : Pisces phytoplankton
252      READ  ( numnatp_cfg, nampismort, IOSTAT = ios, ERR = 902 )
253902   IF( ios /= 0 ) CALL ctl_nam ( ios , 'nampismort in configuration namelist', lwp )
254      IF(lwm) WRITE ( numonp, nampismort )
255
256      IF(lwp) THEN                         ! control print
257         WRITE(numout,*) ' '
258         WRITE(numout,*) ' Namelist parameters for phytoplankton mortality, nampismort'
259         WRITE(numout,*) ' ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~'
260         WRITE(numout,*) '    quadratic mortality of phytoplankton      wchl      =', wchl
261         WRITE(numout,*) '    maximum quadratic mortality of diatoms    wchld     =', wchld
262         WRITE(numout,*) '    maximum quadratic mortality of diatoms    wchldm    =', wchldm
263         WRITE(numout,*) '    phytoplankton mortality rate              mprat     =', mprat
264         WRITE(numout,*) '    Diatoms mortality rate                    mprat2    =', mprat2
265      ENDIF
266
267   END SUBROUTINE p4z_mort_init
268
269#else
270   !!======================================================================
271   !!  Dummy module :                                   No PISCES bio-model
272   !!======================================================================
273CONTAINS
274   SUBROUTINE p4z_mort                    ! Empty routine
275   END SUBROUTINE p4z_mort
276#endif 
277
278   !!======================================================================
279END MODULE  p4zmort
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.