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p4zmeso.F90 in branches/DEV_r1879_FCM/NEMOGCM/NEMO/TOP_SRC/PISCES – NEMO

source: branches/DEV_r1879_FCM/NEMOGCM/NEMO/TOP_SRC/PISCES/p4zmeso.F90 @ 2013

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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#endif
79
80      !!---------------------------------------------------------------------
81
82
83      IF( ( kt * jnt ) == nittrc000  )   CALL p4z_meso_init      ! Initialization (first time-step only)
84
85      zrespz2 (:,:,:) = 0.
86      ztortz2 (:,:,:) = 0.
87      zgrazd  (:,:,:) = 0.
88      zgrazz  (:,:,:) = 0.
89      zgrazpof(:,:,:) = 0.
90      zgrazn  (:,:,:) = 0.
91      zgrazpoc(:,:,:) = 0.
92      zgraznf (:,:,:) = 0.
93      zgrazf  (:,:,:) = 0.
94      zgrazfff(:,:,:) = 0.
95      zgrazffe(:,:,:) = 0.
96
97      zstep = rfact2 / rday      ! Time step duration for biology
98
99      DO jk = 1, jpkm1
100         DO jj = 1, jpj
101            DO ji = 1, jpi
102
103               zcompam = MAX( ( trn(ji,jj,jk,jpmes) - 1.e-9 ), 0.e0 )
104# if defined key_off_degrad
105               zfact   = zstep * tgfunc(ji,jj,jk) * zcompam * facvol(ji,jj,jk)
106# else
107               zfact   = zstep * tgfunc(ji,jj,jk) * zcompam
108# endif
109
110!     Respiration rates of both zooplankton
111!     -------------------------------------
112               zrespz2(ji,jj,jk)  = resrat2 * zfact * ( 1. + 3. * nitrfac(ji,jj,jk) )        &
113                  &     * trn(ji,jj,jk,jpmes) / ( xkmort + trn(ji,jj,jk,jpmes) )
114
115!     Zooplankton mortality. A square function has been selected with
116!     no real reason except that it seems to be more stable and may
117!     mimic predation.
118!     ---------------------------------------------------------------
119               ztortz2(ji,jj,jk) = mzrat2 * 1.e6 * zfact * trn(ji,jj,jk,jpmes)
120               !
121            END DO
122         END DO
123      END DO
124
125
126      DO jk = 1,jpkm1
127         DO jj = 1,jpj
128            DO ji = 1,jpi
129               zcompadi  = MAX( ( trn(ji,jj,jk,jpdia) - 1.e-8 ), 0.e0 )
130               zcompaz   = MAX( ( trn(ji,jj,jk,jpzoo) - 1.e-8 ), 0.e0 )
131               zcompaph  = MAX( ( trn(ji,jj,jk,jpphy) - 2.e-7 ), 0.e0 )
132               zcompapoc = MAX( ( trn(ji,jj,jk,jppoc) - 1.e-8 ), 0.e0 )
133
134!     Microzooplankton grazing
135!     ------------------------
136               zdenom = 1. / (  xkgraz2 + xprefc   * trn(ji,jj,jk,jpdia)   &
137                  &                     + xprefz   * trn(ji,jj,jk,jpzoo)   &
138                  &                     + xprefp   * trn(ji,jj,jk,jpphy)   &
139                  &                     + xprefpoc * trn(ji,jj,jk,jppoc)  )
140
141               zgraze2 = grazrat2 * zstep * Tgfunc2(ji,jj,jk) * zdenom    &
142# if defined key_off_degrad
143                  &     * facvol(ji,jj,jk)          &
144# endif
145                  &     * trn(ji,jj,jk,jpmes)
146
147               zgrazd(ji,jj,jk)   = zgraze2 * xprefc   * zcompadi
148               zgrazz(ji,jj,jk)   = zgraze2 * xprefz   * zcompaz
149               zgrazn(ji,jj,jk)   = zgraze2 * xprefp   * zcompaph
150               zgrazpoc(ji,jj,jk) = zgraze2 * xprefpoc * zcompapoc
151
152               zgraznf(ji,jj,jk)  = zgrazn(ji,jj,jk)   * trn(ji,jj,jk,jpnfe) &
153                  &                                     / (trn(ji,jj,jk,jpphy) + rtrn)
154               zgrazf(ji,jj,jk)   = zgrazd(ji,jj,jk)   * trn(ji,jj,jk,jpdfe) &
155                  &                                    / (trn(ji,jj,jk,jpdia) + rtrn)
156               zgrazpof(ji,jj,jk) = zgrazpoc(ji,jj,jk) * trn(ji,jj,jk,jpsfe) &
157                  &                                   / (trn(ji,jj,jk,jppoc) + rtrn)
158            END DO
159         END DO
160      END DO
161     
162     
163      DO jk = 1,jpkm1
164         DO jj = 1,jpj
165            DO ji = 1,jpi
166               
167!    Mesozooplankton flux feeding on GOC
168!    ----------------------------------
169# if ! defined key_kriest
170#   if ! defined key_off_degrad
171               zgrazffe(ji,jj,jk) = grazflux * zstep * wsbio4(ji,jj,jk)          &
172                  &                 * tgfunc2(ji,jj,jk) * trn(ji,jj,jk,jpgoc) * trn(ji,jj,jk,jpmes)
173#   else
174               zgrazffe(ji,jj,jk) = grazflux * zstep * wsbio4(ji,jj,jk) * facvol(ji,jj,jk)         &
175                  &                 * tgfunc2(ji,jj,jk) * trn(ji,jj,jk,jpgoc) * trn(ji,jj,jk,jpmes)
176#  endif
177               zgrazfff(ji,jj,jk) = zgrazffe(ji,jj,jk)       &
178                  &                 * trn(ji,jj,jk,jpbfe) / (trn(ji,jj,jk,jpgoc) + rtrn)
179# else
180!!--------------------------- KRIEST3 -------------------------------------------
181!!               zgrazffe(ji,jj,jk) = 0.5 * 1.3e-2 / 5.5e-7 * 0.3 * zstep * wsbio3(ji,jj,jk)     &
182!!                  &     * tgfunc(ji,jj,jk) * trn(ji,jj,jk,jppoc) * trn(ji,jj,jk,jpmes)    &
183#  if defined key_off_degrad
184!!                  &     * facvol(ji,jj,jk)          &
185#  endif
186!!                  &     /  (trn(ji,jj,jk,jppoc) * 1.e7 + 0.1)
187!!--------------------------- KRIEST3 -------------------------------------------
188
189#  if ! defined key_off_degrad
190              zgrazffe(ji,jj,jk) = grazflux * zstep * wsbio3(ji,jj,jk)     &
191                  &                * tgfunc2(ji,jj,jk) * trn(ji,jj,jk,jppoc) * trn(ji,jj,jk,jpmes)
192#  else
193              zgrazffe(ji,jj,jk) = grazflux * zstep * wsbio3(ji,jj,jk) * facvol(ji,jj,jk)    &
194                  &               * tgfunc2(ji,jj,jk) * trn(ji,jj,jk,jppoc) * trn(ji,jj,jk,jpmes)
195#  endif
196
197               zgrazfff(ji,jj,jk) = zgrazffe(ji,jj,jk)      &
198                  &                * trn(ji,jj,jk,jpsfe) / (trn(ji,jj,jk,jppoc) + rtrn)
199# endif
200            END DO
201         END DO
202      END DO
203     
204#if defined key_trc_dia3d
205      ! Total grazing ( grazing by microzoo is already computed in p4zmicro )
206      grazing(:,:,:) = grazing(:,:,:) + (  zgrazd  (:,:,:) + zgrazz  (:,:,:) + zgrazn(:,:,:) &
207                     &                   + zgrazpoc(:,:,:) + zgrazffe(:,:,:)  )
208#endif
209
210
211      DO jk = 1,jpkm1
212         DO jj = 1,jpj
213            DO ji = 1,jpi
214
215!    Mesozooplankton efficiency
216!    --------------------------
217               zgrarem2 = ( zgrazd(ji,jj,jk) + zgrazz(ji,jj,jk) + zgrazn(ji,jj,jk) &
218                  &     + zgrazpoc(ji,jj,jk) + zgrazffe(ji,jj,jk) )   &
219                  &     * ( 1. - epsher2 - unass2 )
220#if ! defined key_kriest
221               zgrafer2 = (zgrazf(ji,jj,jk) + zgraznf(ji,jj,jk) + zgrazz(ji,jj,jk) &
222                  &     * ferat3 + zgrazpof(ji,jj,jk) + zgrazfff (ji,jj,jk))*(1.-epsher2-unass2) &
223                  &     + epsher2 * ( &
224                  &      zgrazd(ji,jj,jk)   * MAX((trn(ji,jj,jk,jpdfe) / (trn(ji,jj,jk,jpdia) + rtrn)-ferat3),0.) &
225                  &     + zgrazn(ji,jj,jk)   * MAX((trn(ji,jj,jk,jpnfe) / (trn(ji,jj,jk,jpphy) + rtrn)-ferat3),0.) &
226                  &    + zgrazpoc(ji,jj,jk) * MAX((trn(ji,jj,jk,jpsfe) / (trn(ji,jj,jk,jppoc) + rtrn)-ferat3),0.) &
227                  &    + zgrazffe(ji,jj,jk) * MAX((trn(ji,jj,jk,jpbfe) / (trn(ji,jj,jk,jpgoc) + rtrn)-ferat3),0.)  )
228#else
229               zgrafer2 = (zgrazf(ji,jj,jk) + zgraznf(ji,jj,jk) + zgrazz(ji,jj,jk) &
230                  &    * ferat3 + zgrazpof(ji,jj,jk) + zgrazfff(ji,jj,jk) )*(1.-epsher2-unass2) &
231                  &    + epsher2 * ( &
232                  &    zgrazd(ji,jj,jk)   * MAX((trn(ji,jj,jk,jpdfe) / (trn(ji,jj,jk,jpdia) + rtrn)-ferat3),0.) &
233                  &    + zgrazn(ji,jj,jk)   * MAX((trn(ji,jj,jk,jpnfe) / (trn(ji,jj,jk,jpphy) + rtrn)-ferat3),0.) &
234                  &    + zgrazpoc(ji,jj,jk) * MAX((trn(ji,jj,jk,jpsfe) / (trn(ji,jj,jk,jppoc) + rtrn)-ferat3),0.) &
235                  &    + zgrazffe(ji,jj,jk) * MAX((trn(ji,jj,jk,jpsfe) / (trn(ji,jj,jk,jppoc) + rtrn)-ferat3),0.)  )
236
237#endif
238               zgrapoc2 = (zgrazd(ji,jj,jk) + zgrazz(ji,jj,jk)  + zgrazn(ji,jj,jk) &
239                  &    + zgrazpoc(ji,jj,jk) + zgrazffe(ji,jj,jk)) * unass2
240
241               tra(ji,jj,jk,jppo4) = tra(ji,jj,jk,jppo4) + zgrarem2 * sigma2
242               tra(ji,jj,jk,jpnh4) = tra(ji,jj,jk,jpnh4) + zgrarem2 * sigma2
243               tra(ji,jj,jk,jpdoc) = tra(ji,jj,jk,jpdoc) + zgrarem2 * (1.-sigma2)
244               tra(ji,jj,jk,jpoxy) = tra(ji,jj,jk,jpoxy) - o2ut * zgrarem2 * sigma2
245               tra(ji,jj,jk,jpfer) = tra(ji,jj,jk,jpfer) + zgrafer2
246               tra(ji,jj,jk,jpdic) = tra(ji,jj,jk,jpdic) + zgrarem2 * sigma2
247               
248#if defined key_kriest
249               tra(ji,jj,jk,jppoc) = tra(ji,jj,jk,jppoc) + zgrapoc2
250               tra(ji,jj,jk,jpnum) = tra(ji,jj,jk,jpnum) + zgrapoc2 * xkr_dmeso
251#else
252               tra(ji,jj,jk,jpgoc) = tra(ji,jj,jk,jpgoc) + zgrapoc2
253#endif
254            END DO
255         END DO
256      END DO
257
258      DO jk = 1, jpkm1
259         DO jj = 1, jpj
260            DO ji = 1, jpi
261               !
262               !   Update the arrays TRA which contain the biological sources and sinks
263               !   --------------------------------------------------------------------
264               zmortz2 = ztortz2(ji,jj,jk) + zrespz2(ji,jj,jk)
265               tra(ji,jj,jk,jpmes) = tra(ji,jj,jk,jpmes) - zmortz2  &
266                  &    + epsher2 * ( zgrazd(ji,jj,jk) + zgrazz(ji,jj,jk) + zgrazn(ji,jj,jk) &
267                  &    + zgrazpoc(ji,jj,jk) + zgrazffe(ji,jj,jk) )
268               tra(ji,jj,jk,jpdia) = tra(ji,jj,jk,jpdia) - zgrazd(ji,jj,jk)
269               tra(ji,jj,jk,jpzoo) = tra(ji,jj,jk,jpzoo) - zgrazz(ji,jj,jk)
270               tra(ji,jj,jk,jpphy) = tra(ji,jj,jk,jpphy) - zgrazn(ji,jj,jk)
271               tra(ji,jj,jk,jpnch) = tra(ji,jj,jk,jpnch) - zgrazn(ji,jj,jk) * trn(ji,jj,jk,jpnch)  &
272                  &    / ( trn(ji,jj,jk,jpphy) + rtrn )
273               tra(ji,jj,jk,jpdch) = tra(ji,jj,jk,jpdch) - zgrazd(ji,jj,jk) * trn(ji,jj,jk,jpdch) &
274                  &    / ( trn(ji,jj,jk,jpdia) + rtrn )
275               tra(ji,jj,jk,jpbsi) = tra(ji,jj,jk,jpbsi) - zgrazd(ji,jj,jk) * trn(ji,jj,jk,jpbsi) &
276                  &    / ( trn(ji,jj,jk,jpdia) + rtrn )
277               tra(ji,jj,jk,jpdsi) = tra(ji,jj,jk,jpdsi) +  zgrazd(ji,jj,jk) * trn(ji,jj,jk,jpbsi) &
278                  &    / ( trn(ji,jj,jk,jpdia) + rtrn )
279               tra(ji,jj,jk,jpnfe) = tra(ji,jj,jk,jpnfe) -  zgraznf(ji,jj,jk)
280               tra(ji,jj,jk,jpdfe) = tra(ji,jj,jk,jpdfe) -  zgrazf(ji,jj,jk)
281
282               zprcaca = xfracal(ji,jj,jk) * unass2 * zgrazn(ji,jj,jk)
283#if defined key_trc_dia3d
284               prodcal(ji,jj,jk) = prodcal(ji,jj,jk) + zprcaca  ! prodcal=prodcal(nanophy)+prodcal(microzoo)+prodcal(mesozoo)
285#endif
286               zprcaca = part * zprcaca
287               tra(ji,jj,jk,jpdic) = tra(ji,jj,jk,jpdic) - zprcaca
288               tra(ji,jj,jk,jptal) = tra(ji,jj,jk,jptal) - 2. * zprcaca
289               tra(ji,jj,jk,jpcal) = tra(ji,jj,jk,jpcal) + zprcaca
290#if defined key_kriest
291               znumpoc = trn(ji,jj,jk,jpnum) / ( trn(ji,jj,jk,jppoc) + rtrn )
292               tra(ji,jj,jk,jppoc) = tra(ji,jj,jk,jppoc) + zmortz2  &
293                  &    - zgrazpoc(ji,jj,jk) - zgrazffe(ji,jj,jk)   
294               tra(ji,jj,jk,jpnum) = tra(ji,jj,jk,jpnum) - zgrazpoc(ji,jj,jk) * znumpoc &
295                  &    + zmortz2  * xkr_dmeso &
296                  &    - zgrazffe(ji,jj,jk)   * znumpoc * wsbio4(ji,jj,jk) &
297                  &    / ( wsbio3(ji,jj,jk) + rtrn )
298               tra(ji,jj,jk,jpsfe) = tra(ji,jj,jk,jpsfe) + ferat3 * zmortz2 &
299               &       + unass2 * ( ferat3 * zgrazz(ji,jj,jk) + zgraznf(ji,jj,jk) &
300               &       + zgrazf(ji,jj,jk) + zgrazpof(ji,jj,jk) + zgrazfff(ji,jj,jk) ) &
301               &       - zgrazfff(ji,jj,jk) - zgrazpof(ji,jj,jk)
302#else
303               tra(ji,jj,jk,jppoc) = tra(ji,jj,jk,jppoc) - zgrazpoc(ji,jj,jk)
304               tra(ji,jj,jk,jpgoc) = tra(ji,jj,jk,jpgoc) + zmortz2 - zgrazffe(ji,jj,jk)
305               tra(ji,jj,jk,jpsfe) = tra(ji,jj,jk,jpsfe) - zgrazpof(ji,jj,jk)
306               tra(ji,jj,jk,jpbfe) = tra(ji,jj,jk,jpbfe) + ferat3 * zmortz2 &
307               &       + unass2 * ( ferat3 * zgrazz(ji,jj,jk) + zgraznf(ji,jj,jk) &
308               &       + zgrazf(ji,jj,jk) + zgrazpof(ji,jj,jk) + zgrazfff(ji,jj,jk) ) &
309               &       - zgrazfff(ji,jj,jk)
310#endif
311
312            END DO
313         END DO
314      END DO
315      !
316#if defined key_trc_diaadd && defined key_trc_dia3d && defined key_iomput
317      zrfact2 = 1.e3 * rfact2r
318      ! Total grazing of phyto by zoo
319      grazing(:,:,:) = grazing(:,:,:) * zrfact2 * tmask(:,:,:)
320      ! Calcite production
321      prodcal(:,:,:) = prodcal(:,:,:) * zrfact2 * tmask(:,:,:)
322      IF( jnt == nrdttrc ) then
323         CALL iom_put( "GRAZ" , grazing  )  ! Total grazing of phyto by zooplankton
324         CALL iom_put( "PCAL" , prodcal  )  ! Calcite production
325      ENDIF
326#endif
327
328       IF(ln_ctl)   THEN  ! print mean trends (used for debugging)
329         WRITE(charout, FMT="('meso')")
330         CALL prt_ctl_trc_info(charout)
331         CALL prt_ctl_trc(tab4d=tra, mask=tmask, clinfo=ctrcnm)
332       ENDIF
333
334   END SUBROUTINE p4z_meso
335
336   SUBROUTINE p4z_meso_init
337
338      !!----------------------------------------------------------------------
339      !!                  ***  ROUTINE p4z_meso_init  ***
340      !!
341      !! ** Purpose :   Initialization of mesozooplankton parameters
342      !!
343      !! ** Method  :   Read the nampismes namelist and check the parameters
344      !!      called at the first timestep (nittrc000)
345      !!
346      !! ** input   :   Namelist nampismes
347      !!
348      !!----------------------------------------------------------------------
349
350      NAMELIST/nampismes/ grazrat2,resrat2,mzrat2,xprefc, xprefp, &
351         &             xprefz, xprefpoc, xkgraz2, epsher2, sigma2, unass2, grazflux
352
353      REWIND( numnat )                     ! read numnat
354      READ  ( numnat, nampismes )
355
356
357      IF(lwp) THEN                         ! control print
358         WRITE(numout,*) ' ' 
359         WRITE(numout,*) ' Namelist parameters for mesozooplankton, nampismes'
360         WRITE(numout,*) ' ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~'
361         WRITE(numout,*) '    zoo preference for phyto                  xprefc    =', xprefc
362         WRITE(numout,*) '    zoo preference for POC                    xprefp    =', xprefp
363         WRITE(numout,*) '    zoo preference for zoo                    xprefz    =', xprefz
364         WRITE(numout,*) '    zoo preference for poc                    xprefpoc  =', xprefpoc
365         WRITE(numout,*) '    exsudation rate of mesozooplankton        resrat2   =', resrat2
366         WRITE(numout,*) '    mesozooplankton mortality rate            mzrat2    =', mzrat2
367         WRITE(numout,*) '    maximal mesozoo grazing rate              grazrat2  =', grazrat2
368         WRITE(numout,*) '    mesozoo flux feeding rate                 grazflux  =', grazflux
369         WRITE(numout,*) '    non assimilated fraction of P by mesozoo  unass2    =', unass2
370         WRITE(numout,*) '    Efficicency of Mesozoo growth             epsher2   =', epsher2
371         WRITE(numout,*) '    Fraction of mesozoo excretion as DOM      sigma2    =', sigma2
372         WRITE(numout,*) '    half sturation constant for grazing 2     xkgraz2   =', xkgraz2
373      ENDIF
374
375   END SUBROUTINE p4z_meso_init
376
377
378#else
379   !!======================================================================
380   !!  Dummy module :                                   No PISCES bio-model
381   !!======================================================================
382CONTAINS
383   SUBROUTINE p4z_meso                    ! Empty routine
384   END SUBROUTINE p4z_meso
385#endif 
386
387   !!======================================================================
388END MODULE  p4zmeso
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.