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 branches/2017/dev_r7881_no_wrk_alloc/NEMOGCM/NEMO/TOP_SRC/PISCES/P4Z – NEMO

source: branches/2017/dev_r7881_no_wrk_alloc/NEMOGCM/NEMO/TOP_SRC/PISCES/P4Z/p4zsed.F90 @ 7910

Last change on this file since 7910 was 7910, checked in by timgraham, 7 years ago

All wrk_alloc removed

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 25.8 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 p4zlim          !  Co-limitations of differents nutrients
17   USE p4zsbc          !  External source of nutrients
18   USE p4zint          !  interpolation and computation of various fields
19   USE iom             !  I/O manager
20   USE prtctl_trc      !  print control for debugging
21
22   IMPLICIT NONE
23   PRIVATE
24
25   PUBLIC   p4z_sed 
26   PUBLIC   p4z_sed_alloc
27 
28   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) :: nitrpot    !: Nitrogen fixation
29   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:  ) :: sdenit     !: Nitrate reduction in the sediments
30   REAL(wp) :: r1_rday                  !: inverse of rday
31
32   !!----------------------------------------------------------------------
33   !! NEMO/TOP 3.3 , NEMO Consortium (2010)
34   !! $Id$
35   !! Software governed by the CeCILL licence (NEMOGCM/NEMO_CeCILL.txt)
36   !!----------------------------------------------------------------------
37CONTAINS
38
39   SUBROUTINE p4z_sed( kt, knt )
40      !!---------------------------------------------------------------------
41      !!                     ***  ROUTINE p4z_sed  ***
42      !!
43      !! ** Purpose :   Compute loss of organic matter in the sediments. This
44      !!              is by no way a sediment model. The loss is simply
45      !!              computed to balance the inout from rivers and dust
46      !!
47      !! ** Method  : - ???
48      !!---------------------------------------------------------------------
49      !
50      INTEGER, INTENT(in) ::   kt, knt ! ocean time step
51      INTEGER  ::   ji, jj, jk, ikt
52      REAL(wp) ::   zsumsedsi, zsumsedpo4, zsumsedcal
53      REAL(wp) ::   zrivalk, zrivsil, zrivno3
54      REAL(wp) ::  zwflux, zfminus, zfplus
55      REAL(wp) ::  zlim, zfact, zfactcal
56      REAL(wp) ::  zo2, zno3, zflx, zpdenit, z1pdenit, zdenitt, zolimit
57      REAL(wp) ::  zsiloss, zcaloss, zws3, zws4, zwsc, zdep
58      REAL(wp) ::  zwstpoc, zwstpon, zwstpop
59      REAL(wp) ::  ztrfer, ztrpo4s, ztrdp, zwdust, zmudia, ztemp
60      REAL(wp) ::  xdiano3, xdianh4
61      REAL(wp) ::  zwssfep
62      !
63      CHARACTER (len=25) :: charout
64      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj) :: zsidep, zwork1, zwork2, zwork3
65      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj) :: zdenit2d, zironice, zbureff
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) :: ztrpo4, ztrdop, zirondep, zsoufer, zpdep, zlight
69      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj) :: zwsfep
70
71      !!---------------------------------------------------------------------
72      !
73      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_start('p4z_sed')
74      !
75      IF( kt == nittrc000 .AND. knt == 1 )   r1_rday  = 1. / rday
76      !
77      ! Allocate temporary workspace
78
79
80      zdenit2d(:,:) = 0.e0
81      zbureff (:,:) = 0.e0
82      zwork1  (:,:) = 0.e0
83      zwork2  (:,:) = 0.e0
84      zwork3  (:,:) = 0.e0
85      zsedsi  (:,:) = 0.e0
86      zsedcal (:,:) = 0.e0
87      zsedc   (:,:) = 0.e0
88
89
90      ! Iron input/uptake due to sea ice : Crude parameterization based on Lancelot et al.
91      ! ----------------------------------------------------
92      IF( ln_ironice ) THEN 
93         !                                             
94         !                                             
95         DO jj = 1, jpj
96            DO ji = 1, jpi
97               zdep    = rfact2 / e3t_n(ji,jj,1)
98               zwflux  = fmmflx(ji,jj) / 1000._wp
99               zfminus = MIN( 0._wp, -zwflux ) * trb(ji,jj,1,jpfer) * zdep
100               zfplus  = MAX( 0._wp, -zwflux ) * icefeinput * zdep
101               zironice(ji,jj) =  zfplus + zfminus
102            END DO
103         END DO
104         !
105         tra(:,:,1,jpfer) = tra(:,:,1,jpfer) + zironice(:,:) 
106         !
107         IF( lk_iomput .AND. knt == nrdttrc .AND. iom_use( "Ironice" ) )   &
108            &   CALL iom_put( "Ironice", zironice(:,:) * 1.e+3 * rfact2r * e3t_n(:,:,1) * tmask(:,:,1) ) ! iron flux from ice
109         !
110         !                                             
111      ENDIF
112
113      ! Add the external input of nutrients from dust deposition
114      ! ----------------------------------------------------------
115      IF( ln_dust ) THEN
116         !                                             
117         !                                              ! Iron and Si deposition at the surface
118         IF( ln_solub ) THEN
119            zirondep(:,:,1) = solub(:,:) * dust(:,:) * mfrac * rfact2 / e3t_n(:,:,1) / 55.85 + 3.e-10 * r1_ryyss 
120         ELSE
121            zirondep(:,:,1) = dustsolub  * dust(:,:) * mfrac * rfact2 / e3t_n(:,:,1) / 55.85 + 3.e-10 * r1_ryyss 
122         ENDIF
123         zsidep(:,:)   = 8.8 * 0.075 * dust(:,:) * mfrac * rfact2 / e3t_n(:,:,1) / 28.1 
124         zpdep (:,:,1) = 0.1 * 0.021 * dust(:,:) * mfrac * rfact2 / e3t_n(:,:,1) / 31. / po4r 
125         !                                              ! Iron solubilization of particles in the water column
126         !                                              ! dust in kg/m2/s ---> 1/55.85 to put in mol/Fe ;  wdust in m/j
127         zwdust = 0.03 * rday / ( wdust * 55.85 ) / ( 270. * rday )
128         DO jk = 2, jpkm1
129            zirondep(:,:,jk) = dust(:,:) * mfrac * zwdust * rfact2 * EXP( -gdept_n(:,:,jk) / 540. )
130            zpdep   (:,:,jk) = zirondep(:,:,jk) * 0.023
131         END DO
132         !                                              ! Iron solubilization of particles in the water column
133         tra(:,:,1,jpsil) = tra(:,:,1,jpsil) + zsidep  (:,:)
134         tra(:,:,:,jppo4) = tra(:,:,:,jppo4) + zpdep   (:,:,:)
135         tra(:,:,:,jpfer) = tra(:,:,:,jpfer) + zirondep(:,:,:) 
136         !
137         IF( lk_iomput ) THEN
138            IF( knt == nrdttrc ) THEN
139                IF( iom_use( "Irondep" ) )   &
140                &  CALL iom_put( "Irondep", zirondep(:,:,1) * 1.e+3 * rfact2r * e3t_n(:,:,1) * tmask(:,:,1) ) ! surface downward dust depo of iron
141                IF( iom_use( "pdust" ) )   &
142                &  CALL iom_put( "pdust"  , dust(:,:) / ( wdust * rday )  * tmask(:,:,1) ) ! dust concentration at surface
143            ENDIF
144         ENDIF
145         !                                             
146      ENDIF
147     
148      ! Add the external input of nutrients from river
149      ! ----------------------------------------------------------
150      IF( ln_river ) THEN
151         DO jj = 1, jpj
152            DO ji = 1, jpi
153               DO jk = 1, nk_rnf(ji,jj)
154                  tra(ji,jj,jk,jppo4) = tra(ji,jj,jk,jppo4) +  rivdip(ji,jj) * rfact2
155                  tra(ji,jj,jk,jpno3) = tra(ji,jj,jk,jpno3) +  rivdin(ji,jj) * rfact2
156                  tra(ji,jj,jk,jpfer) = tra(ji,jj,jk,jpfer) +  rivdic(ji,jj) * 5.e-5 * rfact2
157                  tra(ji,jj,jk,jpsil) = tra(ji,jj,jk,jpsil) +  rivdsi(ji,jj) * rfact2
158                  tra(ji,jj,jk,jpdic) = tra(ji,jj,jk,jpdic) +  rivdic(ji,jj) * rfact2
159                  tra(ji,jj,jk,jptal) = tra(ji,jj,jk,jptal) +  ( rivalk(ji,jj) - rno3 * rivdin(ji,jj) ) * rfact2
160               ENDDO
161            ENDDO
162         ENDDO
163         IF( ln_p5z ) THEN
164            DO jj = 1, jpj
165               DO ji = 1, jpi
166                  DO jk = 1, nk_rnf(ji,jj)
167                     tra(ji,jj,jk,jpdop) = tra(ji,jj,jk,jpdop) + rivdop(ji,jj) * rfact2
168                     tra(ji,jj,jk,jpdon) = tra(ji,jj,jk,jpdon) + rivdon(ji,jj) * rfact2
169                     tra(ji,jj,jk,jpdoc) = tra(ji,jj,jk,jpdoc) + rivdoc(ji,jj) * rfact2
170                  ENDDO
171               ENDDO
172            ENDDO
173         ENDIF
174      ENDIF
175     
176      ! Add the external input of nutrients from nitrogen deposition
177      ! ----------------------------------------------------------
178      IF( ln_ndepo ) THEN
179         tra(:,:,1,jpno3) = tra(:,:,1,jpno3) + nitdep(:,:) * rfact2
180         tra(:,:,1,jptal) = tra(:,:,1,jptal) - rno3 * nitdep(:,:) * rfact2
181      ENDIF
182
183      ! Add the external input of iron from sediment mobilization
184      ! ------------------------------------------------------
185      IF( ln_ironsed ) THEN
186                         tra(:,:,:,jpfer) = tra(:,:,:,jpfer) + ironsed(:,:,:) * rfact2
187         IF( ln_ligand ) tra(:,:,:,jpfep) = tra(:,:,:,jpfep) + ( ironsed(:,:,:) * fep_rats ) * rfact2
188         !
189         IF( lk_iomput .AND. knt == nrdttrc .AND. iom_use( "Ironsed" ) )   &
190            &   CALL iom_put( "Ironsed", ironsed(:,:,:) * 1.e+3 * tmask(:,:,:) ) ! iron inputs from sediments
191      ENDIF
192
193      ! Add the external input of iron from hydrothermal vents
194      ! ------------------------------------------------------
195      IF( ln_hydrofe ) THEN
196            tra(:,:,:,jpfer) = tra(:,:,:,jpfer) + hydrofe(:,:,:) * rfact2
197         IF( ln_ligand ) THEN
198            tra(:,:,:,jpfep) = tra(:,:,:,jpfep) + ( hydrofe(:,:,:) * fep_rath ) * rfact2
199            tra(:,:,:,jplgw) = tra(:,:,:,jplgw) + ( hydrofe(:,:,:) * lgw_rath ) * rfact2
200         ENDIF
201         !
202         IF( lk_iomput .AND. knt == nrdttrc .AND. iom_use( "HYDR" ) )   &
203            &   CALL iom_put( "HYDR", hydrofe(:,:,:) * 1.e+3 * tmask(:,:,:) ) ! hydrothermal iron input
204      ENDIF
205
206      ! OA: Warning, the following part is necessary to avoid CFL problems above the sediments
207      ! --------------------------------------------------------------------
208      DO jj = 1, jpj
209         DO ji = 1, jpi
210            ikt  = mbkt(ji,jj)
211            zdep = e3t_n(ji,jj,ikt) / xstep
212            zwsbio4(ji,jj) = MIN( 0.99 * zdep, wsbio4(ji,jj,ikt) )
213            zwscal (ji,jj) = MIN( 0.99 * zdep, wscal (ji,jj,ikt) )
214            zwsbio3(ji,jj) = MIN( 0.99 * zdep, wsbio3(ji,jj,ikt) )
215         END DO
216      END DO
217      !
218      IF( ln_ligand ) THEN
219         DO jj = 1, jpj
220            DO ji = 1, jpi
221               ikt  = mbkt(ji,jj)
222               zdep = e3t_n(ji,jj,ikt) / xstep
223               zwsfep(ji,jj)  = MIN( 0.99 * zdep, wsfep(ji,jj,ikt)  )
224            END DO
225         ENDDO
226      ENDIF
227
228      IF( .NOT.lk_sed ) THEN
229         ! Computation of the sediment denitrification proportion: The metamodel from midlleburg (2006) is being used
230         ! Computation of the fraction of organic matter that is permanently buried from Dunne's model
231         ! -------------------------------------------------------
232         DO jj = 1, jpj
233            DO ji = 1, jpi
234              IF( tmask(ji,jj,1) == 1 ) THEN
235                 ikt = mbkt(ji,jj)
236                 zflx = (  trb(ji,jj,ikt,jpgoc) * zwsbio4(ji,jj)   &
237                   &     + trb(ji,jj,ikt,jppoc) * zwsbio3(ji,jj) )  * 1E3 * 1E6 / 1E4
238                 zflx  = LOG10( MAX( 1E-3, zflx ) )
239                 zo2   = LOG10( MAX( 10. , trb(ji,jj,ikt,jpoxy) * 1E6 ) )
240                 zno3  = LOG10( MAX( 1.  , trb(ji,jj,ikt,jpno3) * 1E6 * rno3 ) )
241                 zdep  = LOG10( gdepw_n(ji,jj,ikt+1) )
242                 zdenit2d(ji,jj) = -2.2567 - 1.185 * zflx - 0.221 * zflx**2 - 0.3995 * zno3 * zo2 + 1.25 * zno3    &
243                   &                + 0.4721 * zo2 - 0.0996 * zdep + 0.4256 * zflx * zo2
244                 zdenit2d(ji,jj) = 10.0**( zdenit2d(ji,jj) )
245                   !
246                 zflx = (  trb(ji,jj,ikt,jpgoc) * zwsbio4(ji,jj)   &
247                   &     + trb(ji,jj,ikt,jppoc) * zwsbio3(ji,jj) ) * 1E6
248                 zbureff(ji,jj) = 0.013 + 0.53 * zflx**2 / ( 7.0 + zflx )**2
249                ENDIF
250              END DO
251           END DO 
252
253           ! Loss of biogenic silicon, Caco3 organic carbon in the sediments.
254           ! First, the total loss is computed.
255           ! The factor for calcite comes from the alkalinity effect
256           ! -------------------------------------------------------------
257           DO jj = 1, jpj
258              DO ji = 1, jpi
259                 IF( tmask(ji,jj,1) == 1 ) THEN
260                    ikt = mbkt(ji,jj) 
261                    zwork1(ji,jj) = trb(ji,jj,ikt,jpgsi) * zwsbio4(ji,jj)
262                    zwork2(ji,jj) = trb(ji,jj,ikt,jpgoc) * zwsbio4(ji,jj) + trb(ji,jj,ikt,jppoc) * zwsbio3(ji,jj) 
263                    ! For calcite, burial efficiency is made a function of saturation
264                    zfactcal      = MIN( excess(ji,jj,ikt), 0.2 )
265                    zfactcal      = MIN( 1., 1.3 * ( 0.2 - zfactcal ) / ( 0.4 - zfactcal ) )
266                    zwork3(ji,jj) = trb(ji,jj,ikt,jpcal) * zwscal(ji,jj) * 2.e0 * zfactcal
267                ENDIF
268            END DO
269         END DO
270         zsumsedsi  = glob_sum( zwork1(:,:) * e1e2t(:,:) ) * r1_rday
271         zsumsedpo4 = glob_sum( zwork2(:,:) * e1e2t(:,:) ) * r1_rday
272         zsumsedcal = glob_sum( zwork3(:,:) * e1e2t(:,:) ) * r1_rday
273         !
274      ENDIF
275
276      ! This loss is scaled at each bottom grid cell for equilibrating the total budget of silica in the ocean.
277      ! Thus, the amount of silica lost in the sediments equal the supply at the surface (dust+rivers)
278      ! ------------------------------------------------------
279      IF( .NOT.lk_sed )  zrivsil =  1._wp - ( sumdepsi + rivdsiinput * r1_ryyss ) / ( zsumsedsi + rtrn )
280
281      DO jj = 1, jpj
282         DO ji = 1, jpi
283            ikt  = mbkt(ji,jj)
284            zdep = xstep / e3t_n(ji,jj,ikt) 
285            zwsc = zwscal (ji,jj) * zdep
286            zsiloss = trb(ji,jj,ikt,jpgsi) * zwsc
287            zcaloss = trb(ji,jj,ikt,jpcal) * zwsc
288            !
289            tra(ji,jj,ikt,jpgsi) = tra(ji,jj,ikt,jpgsi) - zsiloss
290            tra(ji,jj,ikt,jpcal) = tra(ji,jj,ikt,jpcal) - zcaloss
291         END DO
292      END DO
293      !
294      IF( .NOT.lk_sed ) THEN
295         DO jj = 1, jpj
296            DO ji = 1, jpi
297               ikt  = mbkt(ji,jj)
298               zdep = xstep / e3t_n(ji,jj,ikt) 
299               zwsc = zwscal (ji,jj) * zdep
300               zsiloss = trb(ji,jj,ikt,jpgsi) * zwsc
301               zcaloss = trb(ji,jj,ikt,jpcal) * zwsc
302               tra(ji,jj,ikt,jpsil) = tra(ji,jj,ikt,jpsil) + zsiloss * zrivsil 
303               !
304               zfactcal = MIN( excess(ji,jj,ikt), 0.2 )
305               zfactcal = MIN( 1., 1.3 * ( 0.2 - zfactcal ) / ( 0.4 - zfactcal ) )
306               zrivalk  =  1._wp - ( rivalkinput * r1_ryyss ) * zfactcal / ( zsumsedcal + rtrn )
307               tra(ji,jj,ikt,jptal) =  tra(ji,jj,ikt,jptal) + zcaloss * zrivalk * 2.0
308               tra(ji,jj,ikt,jpdic) =  tra(ji,jj,ikt,jpdic) + zcaloss * zrivalk
309               zsedcal(ji,jj) = (1.0 - zrivalk) * zcaloss / zdep
310               zsedsi (ji,jj) = (1.0 - zrivsil) * zsiloss / zdep
311            END DO
312         END DO
313      ENDIF
314      !
315      DO jj = 1, jpj
316         DO ji = 1, jpi
317            ikt  = mbkt(ji,jj)
318            zdep = xstep / e3t_n(ji,jj,ikt) 
319            zws4 = zwsbio4(ji,jj) * zdep
320            zws3 = zwsbio3(ji,jj) * zdep
321            tra(ji,jj,ikt,jpgoc) = tra(ji,jj,ikt,jpgoc) - trb(ji,jj,ikt,jpgoc) * zws4 
322            tra(ji,jj,ikt,jppoc) = tra(ji,jj,ikt,jppoc) - trb(ji,jj,ikt,jppoc) * zws3
323            tra(ji,jj,ikt,jpbfe) = tra(ji,jj,ikt,jpbfe) - trb(ji,jj,ikt,jpbfe) * zws4
324            tra(ji,jj,ikt,jpsfe) = tra(ji,jj,ikt,jpsfe) - trb(ji,jj,ikt,jpsfe) * zws3
325         END DO
326      END DO
327      !
328      IF( ln_ligand ) THEN
329         DO jj = 1, jpj
330            DO ji = 1, jpi
331               ikt     = mbkt(ji,jj)
332               zdep    = xstep / e3t_n(ji,jj,ikt) 
333               zwssfep = zwsfep(ji,jj) * zdep
334               tra(ji,jj,ikt,jpfep) = tra(ji,jj,ikt,jpfep) - trb(ji,jj,ikt,jpfep) * zwssfep
335            END DO
336         END DO
337      ENDIF
338      !
339      IF( ln_p5z ) THEN
340         DO jj = 1, jpj
341            DO ji = 1, jpi
342               ikt  = mbkt(ji,jj)
343               zdep = xstep / e3t_n(ji,jj,ikt) 
344               zws4 = zwsbio4(ji,jj) * zdep
345               zws3 = zwsbio3(ji,jj) * zdep
346               tra(ji,jj,ikt,jpgon) = tra(ji,jj,ikt,jpgon) - trb(ji,jj,ikt,jpgon) * zws4
347               tra(ji,jj,ikt,jppon) = tra(ji,jj,ikt,jppon) - trb(ji,jj,ikt,jppon) * zws3
348               tra(ji,jj,ikt,jpgop) = tra(ji,jj,ikt,jpgop) - trb(ji,jj,ikt,jpgop) * zws4
349               tra(ji,jj,ikt,jppop) = tra(ji,jj,ikt,jppop) - trb(ji,jj,ikt,jppop) * zws3
350            END DO
351         END DO
352      ENDIF
353
354      IF( .NOT.lk_sed ) THEN
355         ! The 0.5 factor in zpdenit and zdenitt is to avoid negative NO3 concentration after both denitrification
356         ! in the sediments and just above the sediments. Not very clever, but simpliest option.
357         DO jj = 1, jpj
358            DO ji = 1, jpi
359               ikt  = mbkt(ji,jj)
360               zdep = xstep / e3t_n(ji,jj,ikt) 
361               zws4 = zwsbio4(ji,jj) * zdep
362               zws3 = zwsbio3(ji,jj) * zdep
363               zrivno3 = 1. - zbureff(ji,jj)
364               zwstpoc = trb(ji,jj,ikt,jpgoc) * zws4 + trb(ji,jj,ikt,jppoc) * zws3
365               zpdenit  = MIN( 0.5 * ( trb(ji,jj,ikt,jpno3) - rtrn ) / rdenit, zdenit2d(ji,jj) * zwstpoc * zrivno3 )
366               z1pdenit = zwstpoc * zrivno3 - zpdenit
367               zolimit = MIN( ( trb(ji,jj,ikt,jpoxy) - rtrn ) / o2ut, z1pdenit * ( 1.- nitrfac(ji,jj,ikt) ) )
368               zdenitt = MIN(  0.5 * ( trb(ji,jj,ikt,jpno3) - rtrn ) / rdenit, z1pdenit * nitrfac(ji,jj,ikt) )
369               tra(ji,jj,ikt,jpdoc) = tra(ji,jj,ikt,jpdoc) + z1pdenit - zolimit - zdenitt
370               tra(ji,jj,ikt,jppo4) = tra(ji,jj,ikt,jppo4) + zpdenit + zolimit + zdenitt
371               tra(ji,jj,ikt,jpnh4) = tra(ji,jj,ikt,jpnh4) + zpdenit + zolimit + zdenitt
372               tra(ji,jj,ikt,jpno3) = tra(ji,jj,ikt,jpno3) - rdenit * (zpdenit + zdenitt)
373               tra(ji,jj,ikt,jpoxy) = tra(ji,jj,ikt,jpoxy) - zolimit * o2ut
374               tra(ji,jj,ikt,jptal) = tra(ji,jj,ikt,jptal) + rno3 * (zolimit + (1.+rdenit) * (zpdenit + zdenitt) )
375               tra(ji,jj,ikt,jpdic) = tra(ji,jj,ikt,jpdic) + zpdenit + zolimit + zdenitt
376               sdenit(ji,jj) = rdenit * zpdenit * e3t_n(ji,jj,ikt)
377               zsedc(ji,jj)   = (1. - zrivno3) * zwstpoc / zdep
378               IF( ln_p5z ) THEN
379                  zwstpop              = trb(ji,jj,ikt,jpgop) * zws4 + trb(ji,jj,ikt,jppop) * zws3
380                  zwstpon              = trb(ji,jj,ikt,jpgon) * zws4 + trb(ji,jj,ikt,jppon) * zws3
381                  tra(ji,jj,ikt,jpdon) = tra(ji,jj,ikt,jpdon) + (z1pdenit - zolimit - zdenitt) * zwstpon / (zwstpoc + rtrn)
382                  tra(ji,jj,ikt,jpdop) = tra(ji,jj,ikt,jpdop) + (z1pdenit - zolimit - zdenitt) * zwstpop / (zwstpoc + rtrn)
383               ENDIF
384            END DO
385         END DO
386       ENDIF
387
388
389      ! Nitrogen fixation process
390      ! Small source iron from particulate inorganic iron
391      !-----------------------------------
392      DO jk = 1, jpkm1
393         zlight (:,:,jk) =  ( 1.- EXP( -etot_ndcy(:,:,jk) / diazolight ) ) * ( 1. - fr_i(:,:) ) 
394         zsoufer(:,:,jk) = zlight(:,:,jk) * 2E-11 / ( 2E-11 + biron(:,:,jk) )
395      ENDDO
396      IF( ln_p4z ) THEN
397         DO jk = 1, jpkm1
398            DO jj = 1, jpj
399               DO ji = 1, jpi
400                  !                      ! Potential nitrogen fixation dependant on temperature and iron
401                  zlim = ( 1.- xnanono3(ji,jj,jk) - xnanonh4(ji,jj,jk) )
402                  IF( zlim <= 0.2 )   zlim = 0.01
403                  zfact = zlim * rfact2
404
405                  ztrfer  = biron(ji,jj,jk)       / ( concfediaz + biron(ji,jj,jk)       )
406                  ztrpo4s = trb  (ji,jj,jk,jppo4) / ( concnnh4   + trb  (ji,jj,jk,jppo4) ) 
407                  nitrpot(ji,jj,jk) =  MAX( 0.e0, ( 0.6 * tgfunc(ji,jj,jk) - 2.15 ) * r1_rday ) &
408                    &                *  zfact * MIN( ztrfer, ztrpo4s ) * zlight(ji,jj,jk)
409               END DO
410            END DO
411         END DO
412      ELSE       ! p5z
413         DO jk = 1, jpkm1
414            DO jj = 1, jpj
415               DO ji = 1, jpi
416                  !                      ! Potential nitrogen fixation dependant on temperature and iron
417                  ztemp = tsn(ji,jj,jk,jp_tem)
418                  zmudia = MAX( 0.,-0.001096*ztemp**2 + 0.057*ztemp -0.637 ) * 7.625
419                  !       Potential nitrogen fixation dependant on temperature and iron
420                  xdianh4 = trb(ji,jj,jk,jpnh4) / ( concnnh4 + trb(ji,jj,jk,jpnh4) )
421                  xdiano3 = trb(ji,jj,jk,jpno3) / ( concnno3 + trb(ji,jj,jk,jpno3) ) * (1. - xdianh4)
422                  zlim = ( 1.- xdiano3 - xdianh4 )
423                  IF( zlim <= 0.1 )   zlim = 0.01
424                  zfact = zlim * rfact2
425                  ztrfer = biron(ji,jj,jk) / ( concfediaz + biron(ji,jj,jk) )
426                  ztrpo4(ji,jj,jk) = trb(ji,jj,jk,jppo4) / ( 1E-6 + trb(ji,jj,jk,jppo4) )
427                  ztrdop(ji,jj,jk) = trb(ji,jj,jk,jpdop) / ( 1E-6 + trb(ji,jj,jk,jpdop) ) * (1. - ztrpo4(ji,jj,jk))
428                  ztrdp = ztrpo4(ji,jj,jk) + ztrdop(ji,jj,jk)
429                  nitrpot(ji,jj,jk) =  zmudia * r1_rday * zfact * MIN( ztrfer, ztrdp ) * zlight(ji,jj,jk)
430               END DO
431            END DO
432         END DO
433      ENDIF
434
435      ! Nitrogen change due to nitrogen fixation
436      ! ----------------------------------------
437      IF( ln_p4z ) THEN
438         DO jk = 1, jpkm1
439            DO jj = 1, jpj
440               DO ji = 1, jpi
441                  zfact = nitrpot(ji,jj,jk) * nitrfix
442                  tra(ji,jj,jk,jpnh4) = tra(ji,jj,jk,jpnh4) +             zfact
443                  tra(ji,jj,jk,jptal) = tra(ji,jj,jk,jptal) + rno3      * zfact
444                  tra(ji,jj,jk,jpoxy) = tra(ji,jj,jk,jpoxy) + o2nit     * zfact 
445                  tra(ji,jj,jk,jppo4) = tra(ji,jj,jk,jppo4) + concdnh4 / ( concdnh4 + trb(ji,jj,jk,jppo4) ) &
446                  &                     * 0.002 * trb(ji,jj,jk,jpdoc) * xstep
447                  tra(ji,jj,jk,jpfer) = tra(ji,jj,jk,jpfer) + 0.002 * 4E-10 * zsoufer(ji,jj,jk) * xstep
448              END DO
449            END DO
450         END DO
451      ELSE    ! p5z
452         DO jk = 1, jpkm1
453            DO jj = 1, jpj
454               DO ji = 1, jpi
455                  zfact = nitrpot(ji,jj,jk) * nitrfix
456                  tra(ji,jj,jk,jpnh4) = tra(ji,jj,jk,jpnh4) + zfact / 3.0
457                  tra(ji,jj,jk,jptal) = tra(ji,jj,jk,jptal) + rno3 * zfact / 3.0
458                  tra(ji,jj,jk,jppo4) = tra(ji,jj,jk,jppo4) - 16.0 / 46.0 * zfact * ( 1.0 - 1.0 / 3.0 ) &
459                  &                     * ztrpo4(ji,jj,jk) / (ztrpo4(ji,jj,jk) + ztrdop(ji,jj,jk) + rtrn)
460                  tra(ji,jj,jk,jpdon) = tra(ji,jj,jk,jpdon) + zfact * 1.0 / 3.0
461                  tra(ji,jj,jk,jpdoc) = tra(ji,jj,jk,jpdoc) + zfact * 1.0 / 3.0
462                  tra(ji,jj,jk,jpdop) = tra(ji,jj,jk,jpdop) + 16.0 / 46.0 * zfact / 3.0  &
463                  &                     - 16.0 / 46.0 * zfact * ztrdop(ji,jj,jk)   &
464                  &                     / (ztrpo4(ji,jj,jk) + ztrdop(ji,jj,jk) + rtrn)
465                  tra(ji,jj,jk,jppoc) = tra(ji,jj,jk,jppoc) + zfact * 1.0 / 3.0 * 2.0 / 3.0
466                  tra(ji,jj,jk,jppon) = tra(ji,jj,jk,jppon) + zfact * 1.0 / 3.0 * 2.0 /3.0
467                  tra(ji,jj,jk,jppop) = tra(ji,jj,jk,jppop) + 16.0 / 46.0 * zfact * 1.0 / 3.0 * 2.0 /3.0
468                  tra(ji,jj,jk,jpgoc) = tra(ji,jj,jk,jpgoc) + zfact * 1.0 / 3.0 * 1.0 / 3.0
469                  tra(ji,jj,jk,jpgon) = tra(ji,jj,jk,jpgon) + zfact * 1.0 / 3.0 * 1.0 /3.0
470                  tra(ji,jj,jk,jpgop) = tra(ji,jj,jk,jpgop) + 16.0 / 46.0 * zfact * 1.0 / 3.0 * 1.0 /3.0
471                  tra(ji,jj,jk,jpoxy) = tra(ji,jj,jk,jpoxy) + ( o2ut + o2nit ) * zfact * 2.0 / 3.0 + o2nit * zfact / 3.0
472                  tra(ji,jj,jk,jpfer) = tra(ji,jj,jk,jpfer) - 30E-6 * zfact * 1.0 / 3.0 
473                  tra(ji,jj,jk,jpsfe) = tra(ji,jj,jk,jpsfe) + 30E-6 * zfact * 1.0 / 3.0 * 2.0 / 3.0
474                  tra(ji,jj,jk,jpbfe) = tra(ji,jj,jk,jpbfe) + 30E-6 * zfact * 1.0 / 3.0 * 1.0 / 3.0
475                  tra(ji,jj,jk,jpfer) = tra(ji,jj,jk,jpfer) + 0.002 * 4E-10 * zsoufer(ji,jj,jk) * rfact2 / rday
476              END DO
477            END DO
478         END DO
479         !
480      ENDIF
481
482      IF( lk_iomput ) THEN
483         IF( knt == nrdttrc ) THEN
484            zfact = 1.e+3 * rfact2r * rno3  !  conversion from molC/l/kt  to molN/m3/s
485            IF( iom_use("Nfix"   ) ) CALL iom_put( "Nfix", nitrpot(:,:,:) * nitrfix * zfact * tmask(:,:,:) )  ! nitrogen fixation
486            IF( iom_use("INTNFIX") ) THEN   ! nitrogen fixation rate in ocean ( vertically integrated )
487               zwork1(:,:) = 0.
488               DO jk = 1, jpkm1
489                 zwork1(:,:) = zwork1(:,:) + nitrpot(:,:,jk) * nitrfix * zfact * e3t_n(:,:,jk) * tmask(:,:,jk)
490               ENDDO
491               CALL iom_put( "INTNFIX" , zwork1 ) 
492            ENDIF
493            IF( iom_use("SedCal" ) ) CALL iom_put( "SedCal", zsedcal(:,:) * 1.e+3 )
494            IF( iom_use("SedSi" ) )  CALL iom_put( "SedSi",  zsedsi (:,:) * 1.e+3 )
495            IF( iom_use("SedC" ) )   CALL iom_put( "SedC",   zsedc  (:,:) * 1.e+3 )
496            IF( iom_use("Sdenit" ) ) CALL iom_put( "Sdenit", sdenit (:,:) * 1.e+3 * rno3 )
497         ENDIF
498      ENDIF
499      !
500      IF(ln_ctl) THEN  ! print mean trends (USEd for debugging)
501         WRITE(charout, fmt="('sed ')")
502         CALL prt_ctl_trc_info(charout)
503         CALL prt_ctl_trc(tab4d=tra, mask=tmask, clinfo=ctrcnm)
504      ENDIF
505      !
506      !
507      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_stop('p4z_sed')
508      !
509   END SUBROUTINE p4z_sed
510
511
512   INTEGER FUNCTION p4z_sed_alloc()
513      !!----------------------------------------------------------------------
514      !!                     ***  ROUTINE p4z_sed_alloc  ***
515      !!----------------------------------------------------------------------
516      ALLOCATE( nitrpot(jpi,jpj,jpk), sdenit(jpi,jpj), STAT=p4z_sed_alloc )
517      !
518      IF( p4z_sed_alloc /= 0 )   CALL ctl_warn('p4z_sed_alloc: failed to allocate arrays')
519      !
520   END FUNCTION p4z_sed_alloc
521
522
523   !!======================================================================
524END MODULE p4zsed
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.