source: branches/CMIP5_IPSL/NEMO/TOP_SRC/PISCES/p4zmeso.F90 @ 1808

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update TOP_SRC component on CMIP5_IPSL branch to take into account bugfixes (ie vertical diffusion routines), re-organization of restart part, damping of passive tracers on closed seas for PISCES

  • Property svn:executable set to *
  • Property svn:keywords set to Id
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Line 
1MODULE p4zmeso
2   !!======================================================================
3   !!                         ***  MODULE p4zmeso  ***
4   !! TOP :   PISCES Compute the sources/sinks for mesozooplankton
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_meso       :   Compute the sources/sinks for mesozooplankton
14   !!   p4z_meso_init  :   Initialization of the parameters for mesozooplankton
15   !!----------------------------------------------------------------------
16   USE trc
17   USE oce_trc         !
18   USE trc         !
19   USE sms_pisces      !
20   USE prtctl_trc
21   USE p4zint
22   USE p4zsink
23   USE iom
24
25   IMPLICIT NONE
26   PRIVATE
27
28   PUBLIC   p4z_meso         ! called in p4zbio.F90
29
30   !! * Shared module variables
31   REAL(wp), PUBLIC ::   &
32      xprefc   = 1.0_wp     ,  &  !:
33      xprefp   = 0.2_wp     ,  &  !:
34      xprefz   = 1.0_wp     ,  &  !:
35      xprefpoc = 0.0_wp     ,  &  !:
36      resrat2  = 0.005_wp   ,  &  !:
37      mzrat2   = 0.03_wp    ,  &  !:
38      grazrat2 = 0.7_wp     ,  &  !:
39      xkgraz2  = 20E-6_wp   ,  &  !:
40      unass2   = 0.3_wp     ,  &  !:
41      sigma2   = 0.6_wp     ,  &  !:
42      epsher2  = 0.33_wp    ,  &  !:   
43      grazflux = 5.E3_wp 
44
45
46   !!* Substitution
47#  include "top_substitute.h90"
48   !!----------------------------------------------------------------------
49   !! NEMO/TOP 2.0 , LOCEAN-IPSL (2007)
50   !! $Id$
51   !! Software governed by the CeCILL licence (modipsl/doc/NEMO_CeCILL.txt)
52   !!----------------------------------------------------------------------
53
54CONTAINS
55
56   SUBROUTINE p4z_meso( kt,jnt )
57      !!---------------------------------------------------------------------
58      !!                     ***  ROUTINE p4z_meso  ***
59      !!
60      !! ** Purpose :   Compute the sources/sinks for mesozooplankton
61      !!
62      !! ** Method  : - ???
63      !!---------------------------------------------------------------------
64      INTEGER, INTENT(in) ::   kt, jnt ! ocean time step
65      INTEGER  :: ji, jj, jk
66      REAL(wp) :: zcompadi, zcompaph, zcompapoc, zcompaz
67      REAL(wp) :: zfact, zstep, zcompam, zdenom, zgraze2
68      REAL(wp) :: zgrarem2, zgrafer2, zgrapoc2, zprcaca, zmortz2
69#if defined key_kriest
70      REAL znumpoc
71#endif
72      REAL(wp),DIMENSION(jpi,jpj,jpk) :: zrespz2,ztortz2,zgrazd,zgrazz,zgrazpof
73      REAL(wp),DIMENSION(jpi,jpj,jpk) :: zgrazn,zgrazpoc,zgraznf,zgrazf
74      REAL(wp),DIMENSION(jpi,jpj,jpk) :: zgrazfff,zgrazffe
75      CHARACTER (len=25) :: charout
76#if defined key_trc_diaadd && defined key_trc_dia3d && defined key_iomput
77      REAL(wp) :: zrfact2
78      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) ::   zw3d
79#endif
80
81      !!---------------------------------------------------------------------
82
83
84      IF( ( kt * jnt ) == nittrc000  )   CALL p4z_meso_init      ! Initialization (first time-step only)
85
86      zrespz2 (:,:,:) = 0.
87      ztortz2 (:,:,:) = 0.
88      zgrazd  (:,:,:) = 0.
89      zgrazz  (:,:,:) = 0.
90      zgrazpof(:,:,:) = 0.
91      zgrazn  (:,:,:) = 0.
92      zgrazpoc(:,:,:) = 0.
93      zgraznf (:,:,:) = 0.
94      zgrazf  (:,:,:) = 0.
95      zgrazfff(:,:,:) = 0.
96      zgrazffe(:,:,:) = 0.
97
98      zstep = rfact2 / rday      ! Time step duration for biology
99
100      DO jk = 1, jpkm1
101         DO jj = 1, jpj
102            DO ji = 1, jpi
103
104               zcompam = MAX( ( trn(ji,jj,jk,jpmes) - 1.e-9 ), 0.e0 )
105# if defined key_off_degrad
106               zfact   = zstep * tgfunc(ji,jj,jk) * zcompam * facvol(ji,jj,jk)
107# else
108               zfact   = zstep * tgfunc(ji,jj,jk) * zcompam
109# endif
110
111!     Respiration rates of both zooplankton
112!     -------------------------------------
113               zrespz2(ji,jj,jk)  = resrat2 * zfact * ( 1. + 3. * nitrfac(ji,jj,jk) )        &
114                  &     * trn(ji,jj,jk,jpmes) / ( xkmort + trn(ji,jj,jk,jpmes) )
115
116!     Zooplankton mortality. A square function has been selected with
117!     no real reason except that it seems to be more stable and may
118!     mimic predation.
119!     ---------------------------------------------------------------
120               ztortz2(ji,jj,jk) = mzrat2 * 1.e6 * zfact * trn(ji,jj,jk,jpmes)
121               !
122            END DO
123         END DO
124      END DO
125
126
127      DO jk = 1,jpkm1
128         DO jj = 1,jpj
129            DO ji = 1,jpi
130               zcompadi  = MAX( ( trn(ji,jj,jk,jpdia) - 1.e-8 ), 0.e0 )
131               zcompaz   = MAX( ( trn(ji,jj,jk,jpzoo) - 1.e-8 ), 0.e0 )
132               zcompaph  = MAX( ( trn(ji,jj,jk,jpphy) - 2.e-7 ), 0.e0 )
133               zcompapoc = MAX( ( trn(ji,jj,jk,jppoc) - 1.e-8 ), 0.e0 )
134
135!     Microzooplankton grazing
136!     ------------------------
137               zdenom = 1. / (  xkgraz2 + xprefc   * trn(ji,jj,jk,jpdia)   &
138                  &                     + xprefz   * trn(ji,jj,jk,jpzoo)   &
139                  &                     + xprefp   * trn(ji,jj,jk,jpphy)   &
140                  &                     + xprefpoc * trn(ji,jj,jk,jppoc)  )
141
142               zgraze2 = grazrat2 * zstep * Tgfunc2(ji,jj,jk) * zdenom    &
143# if defined key_off_degrad
144                  &     * facvol(ji,jj,jk)          &
145# endif
146                  &     * trn(ji,jj,jk,jpmes)
147
148               zgrazd(ji,jj,jk)   = zgraze2 * xprefc   * zcompadi
149               zgrazz(ji,jj,jk)   = zgraze2 * xprefz   * zcompaz
150               zgrazn(ji,jj,jk)   = zgraze2 * xprefp   * zcompaph
151               zgrazpoc(ji,jj,jk) = zgraze2 * xprefpoc * zcompapoc
152
153               zgraznf(ji,jj,jk)  = zgrazn(ji,jj,jk)   * trn(ji,jj,jk,jpnfe) &
154                  &                                     / (trn(ji,jj,jk,jpphy) + rtrn)
155               zgrazf(ji,jj,jk)   = zgrazd(ji,jj,jk)   * trn(ji,jj,jk,jpdfe) &
156                  &                                    / (trn(ji,jj,jk,jpdia) + rtrn)
157               zgrazpof(ji,jj,jk) = zgrazpoc(ji,jj,jk) * trn(ji,jj,jk,jpsfe) &
158                  &                                   / (trn(ji,jj,jk,jppoc) + rtrn)
159            END DO
160         END DO
161      END DO
162     
163     
164      DO jk = 1,jpkm1
165         DO jj = 1,jpj
166            DO ji = 1,jpi
167               
168!    Mesozooplankton flux feeding on GOC
169!    ----------------------------------
170# if ! defined key_kriest
171#   if ! defined key_off_degrad
172               zgrazffe(ji,jj,jk) = grazflux * zstep * wsbio4(ji,jj,jk)          &
173                  &                 * tgfunc2(ji,jj,jk) * trn(ji,jj,jk,jpgoc) * trn(ji,jj,jk,jpmes)
174#   else
175               zgrazffe(ji,jj,jk) = grazflux * zstep * wsbio4(ji,jj,jk) * facvol(ji,jj,jk)         &
176                  &                 * tgfunc2(ji,jj,jk) * trn(ji,jj,jk,jpgoc) * trn(ji,jj,jk,jpmes)
177#  endif
178               zgrazfff(ji,jj,jk) = zgrazffe(ji,jj,jk)       &
179                  &                 * trn(ji,jj,jk,jpbfe) / (trn(ji,jj,jk,jpgoc) + rtrn)
180# else
181!!--------------------------- KRIEST3 -------------------------------------------
182!!               zgrazffe(ji,jj,jk) = 0.5 * 1.3e-2 / 5.5e-7 * 0.3 * zstep * wsbio3(ji,jj,jk)     &
183!!                  &     * tgfunc(ji,jj,jk) * trn(ji,jj,jk,jppoc) * trn(ji,jj,jk,jpmes)    &
184#  if defined key_off_degrad
185!!                  &     * facvol(ji,jj,jk)          &
186#  endif
187!!                  &     /  (trn(ji,jj,jk,jppoc) * 1.e7 + 0.1)
188!!--------------------------- KRIEST3 -------------------------------------------
189
190#  if ! defined key_off_degrad
191              zgrazffe(ji,jj,jk) = grazflux * zstep * wsbio3(ji,jj,jk)     &
192                  &                * tgfunc2(ji,jj,jk) * trn(ji,jj,jk,jppoc) * trn(ji,jj,jk,jpmes)
193#  else
194              zgrazffe(ji,jj,jk) = grazflux * zstep * wsbio3(ji,jj,jk) * facvol(ji,jj,jk)    &
195                  &               * tgfunc2(ji,jj,jk) * trn(ji,jj,jk,jppoc) * trn(ji,jj,jk,jpmes)
196#  endif
197
198               zgrazfff(ji,jj,jk) = zgrazffe(ji,jj,jk)      &
199                  &                * trn(ji,jj,jk,jpsfe) / (trn(ji,jj,jk,jppoc) + rtrn)
200# endif
201            END DO
202         END DO
203      END DO
204     
205
206      DO jk = 1,jpkm1
207         DO jj = 1,jpj
208            DO ji = 1,jpi
209
210!    Mesozooplankton efficiency
211!    --------------------------
212               zgrarem2 = ( zgrazd(ji,jj,jk) + zgrazz(ji,jj,jk) + zgrazn(ji,jj,jk) &
213                  &     + zgrazpoc(ji,jj,jk) + zgrazffe(ji,jj,jk) )   &
214                  &     * ( 1. - epsher2 - unass2 )
215#if ! defined key_kriest
216               zgrafer2 = (zgrazf(ji,jj,jk) + zgraznf(ji,jj,jk) + zgrazz(ji,jj,jk) &
217                  &     * ferat3 + zgrazpof(ji,jj,jk) + zgrazfff (ji,jj,jk))*(1.-epsher2-unass2) &
218                  &     + epsher2 * ( &
219                  &      zgrazd(ji,jj,jk)   * MAX((trn(ji,jj,jk,jpdfe) / (trn(ji,jj,jk,jpdia) + rtrn)-ferat3),0.) &
220                  &     + zgrazn(ji,jj,jk)   * MAX((trn(ji,jj,jk,jpnfe) / (trn(ji,jj,jk,jpphy) + rtrn)-ferat3),0.) &
221                  &    + zgrazpoc(ji,jj,jk) * MAX((trn(ji,jj,jk,jpsfe) / (trn(ji,jj,jk,jppoc) + rtrn)-ferat3),0.) &
222                  &    + zgrazffe(ji,jj,jk) * MAX((trn(ji,jj,jk,jpbfe) / (trn(ji,jj,jk,jpgoc) + rtrn)-ferat3),0.)  )
223#else
224               zgrafer2 = (zgrazf(ji,jj,jk) + zgraznf(ji,jj,jk) + zgrazz(ji,jj,jk) &
225                  &    * ferat3 + zgrazpof(ji,jj,jk) + zgrazfff(ji,jj,jk) )*(1.-epsher2-unass2) &
226                  &    + epsher2 * ( &
227                  &    zgrazd(ji,jj,jk)   * MAX((trn(ji,jj,jk,jpdfe) / (trn(ji,jj,jk,jpdia) + rtrn)-ferat3),0.) &
228                  &    + zgrazn(ji,jj,jk)   * MAX((trn(ji,jj,jk,jpnfe) / (trn(ji,jj,jk,jpphy) + rtrn)-ferat3),0.) &
229                  &    + zgrazpoc(ji,jj,jk) * MAX((trn(ji,jj,jk,jpsfe) / (trn(ji,jj,jk,jppoc) + rtrn)-ferat3),0.) &
230                  &    + zgrazffe(ji,jj,jk) * MAX((trn(ji,jj,jk,jpsfe) / (trn(ji,jj,jk,jppoc) + rtrn)-ferat3),0.)  )
231
232#endif
233               zgrapoc2 = (zgrazd(ji,jj,jk) + zgrazz(ji,jj,jk)  + zgrazn(ji,jj,jk) &
234                  &    + zgrazpoc(ji,jj,jk) + zgrazffe(ji,jj,jk)) * unass2
235
236               tra(ji,jj,jk,jppo4) = tra(ji,jj,jk,jppo4) + zgrarem2 * sigma2
237               tra(ji,jj,jk,jpnh4) = tra(ji,jj,jk,jpnh4) + zgrarem2 * sigma2
238               tra(ji,jj,jk,jpdoc) = tra(ji,jj,jk,jpdoc) + zgrarem2 * (1.-sigma2)
239               tra(ji,jj,jk,jpoxy) = tra(ji,jj,jk,jpoxy) - o2ut * zgrarem2 * sigma2
240               tra(ji,jj,jk,jpfer) = tra(ji,jj,jk,jpfer) + zgrafer2
241               tra(ji,jj,jk,jpdic) = tra(ji,jj,jk,jpdic) + zgrarem2 * sigma2
242               
243#if defined key_kriest
244               tra(ji,jj,jk,jppoc) = tra(ji,jj,jk,jppoc) + zgrapoc2
245               tra(ji,jj,jk,jpnum) = tra(ji,jj,jk,jpnum) + zgrapoc2 * xkr_dmeso
246#else
247               tra(ji,jj,jk,jpgoc) = tra(ji,jj,jk,jpgoc) + zgrapoc2
248#endif
249            END DO
250         END DO
251      END DO
252
253      DO jk = 1, jpkm1
254         DO jj = 1, jpj
255            DO ji = 1, jpi
256               !
257               !   Update the arrays TRA which contain the biological sources and sinks
258               !   --------------------------------------------------------------------
259               zmortz2 = ztortz2(ji,jj,jk) + zrespz2(ji,jj,jk)
260               tra(ji,jj,jk,jpmes) = tra(ji,jj,jk,jpmes) - zmortz2  &
261                  &    + epsher2 * ( zgrazd(ji,jj,jk) + zgrazz(ji,jj,jk) + zgrazn(ji,jj,jk) &
262                  &    + zgrazpoc(ji,jj,jk) + zgrazffe(ji,jj,jk) )
263               tra(ji,jj,jk,jpdia) = tra(ji,jj,jk,jpdia) - zgrazd(ji,jj,jk)
264               tra(ji,jj,jk,jpzoo) = tra(ji,jj,jk,jpzoo) - zgrazz(ji,jj,jk)
265               tra(ji,jj,jk,jpphy) = tra(ji,jj,jk,jpphy) - zgrazn(ji,jj,jk)
266               tra(ji,jj,jk,jpnch) = tra(ji,jj,jk,jpnch) - zgrazn(ji,jj,jk) * trn(ji,jj,jk,jpnch)  &
267                  &    / ( trn(ji,jj,jk,jpphy) + rtrn )
268               tra(ji,jj,jk,jpdch) = tra(ji,jj,jk,jpdch) - zgrazd(ji,jj,jk) * trn(ji,jj,jk,jpdch) &
269                  &    / ( trn(ji,jj,jk,jpdia) + rtrn )
270               tra(ji,jj,jk,jpbsi) = tra(ji,jj,jk,jpbsi) - zgrazd(ji,jj,jk) * trn(ji,jj,jk,jpbsi) &
271                  &    / ( trn(ji,jj,jk,jpdia) + rtrn )
272               tra(ji,jj,jk,jpdsi) = tra(ji,jj,jk,jpdsi) +  zgrazd(ji,jj,jk) * trn(ji,jj,jk,jpbsi) &
273                  &    / ( trn(ji,jj,jk,jpdia) + rtrn )
274               tra(ji,jj,jk,jpnfe) = tra(ji,jj,jk,jpnfe) -  zgraznf(ji,jj,jk)
275               tra(ji,jj,jk,jpdfe) = tra(ji,jj,jk,jpdfe) -  zgrazf(ji,jj,jk)
276
277               zprcaca = xfracal(ji,jj,jk) * unass2 * zgrazn(ji,jj,jk)
278#if defined key_trc_dia3d
279               prodcal(ji,jj,jk) = prodcal(ji,jj,jk) + zprcaca  ! prodcal=prodcal(nanophy)+prodcal(microzoo)+prodcal(mesozoo)
280#endif
281               zprcaca = part * zprcaca
282               tra(ji,jj,jk,jpdic) = tra(ji,jj,jk,jpdic) - zprcaca
283               tra(ji,jj,jk,jptal) = tra(ji,jj,jk,jptal) - 2. * zprcaca
284               tra(ji,jj,jk,jpcal) = tra(ji,jj,jk,jpcal) + zprcaca
285#if defined key_kriest
286               znumpoc = trn(ji,jj,jk,jpnum) / ( trn(ji,jj,jk,jppoc) + rtrn )
287               tra(ji,jj,jk,jppoc) = tra(ji,jj,jk,jppoc) + zmortz2  &
288                  &    - zgrazpoc(ji,jj,jk) - zgrazffe(ji,jj,jk)   
289               tra(ji,jj,jk,jpnum) = tra(ji,jj,jk,jpnum) - zgrazpoc(ji,jj,jk) * znumpoc &
290                  &    + zmortz2  * xkr_dmeso &
291                  &    - zgrazffe(ji,jj,jk)   * znumpoc * wsbio4(ji,jj,jk) &
292                  &    / ( wsbio3(ji,jj,jk) + rtrn )
293               tra(ji,jj,jk,jpsfe) = tra(ji,jj,jk,jpsfe) + ferat3 * zmortz2 &
294               &       + unass2 * ( ferat3 * zgrazz(ji,jj,jk) + zgraznf(ji,jj,jk) &
295               &       + zgrazf(ji,jj,jk) + zgrazpof(ji,jj,jk) + zgrazfff(ji,jj,jk) ) &
296               &       - zgrazfff(ji,jj,jk) - zgrazpof(ji,jj,jk)
297#else
298               tra(ji,jj,jk,jppoc) = tra(ji,jj,jk,jppoc) - zgrazpoc(ji,jj,jk)
299               tra(ji,jj,jk,jpgoc) = tra(ji,jj,jk,jpgoc) + zmortz2 - zgrazffe(ji,jj,jk)
300               tra(ji,jj,jk,jpsfe) = tra(ji,jj,jk,jpsfe) - zgrazpof(ji,jj,jk)
301               tra(ji,jj,jk,jpbfe) = tra(ji,jj,jk,jpbfe) + ferat3 * zmortz2 &
302               &       + unass2 * ( ferat3 * zgrazz(ji,jj,jk) + zgraznf(ji,jj,jk) &
303               &       + zgrazf(ji,jj,jk) + zgrazpof(ji,jj,jk) + zgrazfff(ji,jj,jk) ) &
304               &       - zgrazfff(ji,jj,jk)
305#endif
306
307            END DO
308         END DO
309      END DO
310      !
311#if defined key_trc_diaadd && defined key_trc_dia3d && defined key_iomput
312      zrfact2 = 1.e3 * rfact2r
313      zw3d(:,:,:) = (     zgrazd(:,:,:) +   zgrazz(:,:,:) + zgrazn(:,:,:) &
314                    & + zgrazpoc(:,:,:) + zgrazffe(:,:,:)                 ) * zrfact2 * tmask(:,:,:)
315      IF( jnt == nrdttrc ) CALL iom_put( "Graz2" , zw3d )
316
317      zw3d(:,:,:) = prodcal(:,:,:) * zrfact2 * tmask(:,:,:)
318      IF( jnt == nrdttrc ) CALL iom_put( "Pcal"  , zw3d )
319#endif
320
321       IF(ln_ctl)   THEN  ! print mean trends (used for debugging)
322         WRITE(charout, FMT="('meso')")
323         CALL prt_ctl_trc_info(charout)
324         CALL prt_ctl_trc(tab4d=tra, mask=tmask, clinfo=ctrcnm)
325       ENDIF
326
327   END SUBROUTINE p4z_meso
328
329   SUBROUTINE p4z_meso_init
330
331      !!----------------------------------------------------------------------
332      !!                  ***  ROUTINE p4z_meso_init  ***
333      !!
334      !! ** Purpose :   Initialization of mesozooplankton parameters
335      !!
336      !! ** Method  :   Read the nampismes namelist and check the parameters
337      !!      called at the first timestep (nittrc000)
338      !!
339      !! ** input   :   Namelist nampismes
340      !!
341      !!----------------------------------------------------------------------
342
343      NAMELIST/nampismes/ grazrat2,resrat2,mzrat2,xprefc, xprefp, &
344         &             xprefz, xprefpoc, xkgraz2, epsher2, sigma2, unass2, grazflux
345
346      REWIND( numnat )                     ! read numnat
347      READ  ( numnat, nampismes )
348
349
350      IF(lwp) THEN                         ! control print
351         WRITE(numout,*) ' ' 
352         WRITE(numout,*) ' Namelist parameters for mesozooplankton, nampismes'
353         WRITE(numout,*) ' ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~'
354         WRITE(numout,*) '    zoo preference for phyto                  xprefc    =', xprefc
355         WRITE(numout,*) '    zoo preference for POC                    xprefp    =', xprefp
356         WRITE(numout,*) '    zoo preference for zoo                    xprefz    =', xprefz
357         WRITE(numout,*) '    zoo preference for poc                    xprefpoc  =', xprefpoc
358         WRITE(numout,*) '    exsudation rate of mesozooplankton        resrat2   =', resrat2
359         WRITE(numout,*) '    mesozooplankton mortality rate            mzrat2    =', mzrat2
360         WRITE(numout,*) '    maximal mesozoo grazing rate              grazrat2  =', grazrat2
361         WRITE(numout,*) '    mesozoo flux feeding rate                 grazflux  =', grazflux
362         WRITE(numout,*) '    non assimilated fraction of P by mesozoo  unass2    =', unass2
363         WRITE(numout,*) '    Efficicency of Mesozoo growth             epsher2   =', epsher2
364         WRITE(numout,*) '    Fraction of mesozoo excretion as DOM      sigma2    =', sigma2
365         WRITE(numout,*) '    half sturation constant for grazing 2     xkgraz2   =', xkgraz2
366      ENDIF
367
368   END SUBROUTINE p4z_meso_init
369
370
371#else
372   !!======================================================================
373   !!  Dummy module :                                   No PISCES bio-model
374   !!======================================================================
375CONTAINS
376   SUBROUTINE p4z_meso                    ! Empty routine
377   END SUBROUTINE p4z_meso
378#endif 
379
380   !!======================================================================
381END MODULE  p4zmeso
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.