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.
trcini_medusa.F90 in branches/NERC/dev_r5518_NOC_MEDUSA_Stable/NEMOGCM/NEMO/TOP_SRC/MEDUSA – NEMO

source: branches/NERC/dev_r5518_NOC_MEDUSA_Stable/NEMOGCM/NEMO/TOP_SRC/MEDUSA/trcini_medusa.F90 @ 6715

Last change on this file since 6715 was 6715, checked in by jpalmier, 8 years ago

JPALM -- 16-06-2016 -- MEDUSA branch update :

-- pass co2 flux and dms_surf through restart for atm coupling.
-- introduce CFC cycle for dynamic evolution comparison
-- add Tim Graham Age tracer
-- include MEDUSA Q10 modif
-- svn-key removed
-- still need debug stage
File size: 18.4 KB
Line 
1MODULE trcini_medusa
2   !!======================================================================
3   !!                         ***  MODULE trcini_medusa  ***
4   !! TOP :   initialisation of the MEDUSA tracers
5   !!======================================================================
6   !! History :   2.0  !  2007-12  (C. Ethe, G. Madec) Original code
7   !!              -   !  2008-08  (K. Popova) adaptation for MEDUSA
8   !!              -   !  2008-11  (A. Yool) continuing adaptation for MEDUSA
9   !!              -   !  2010-03  (A. Yool) updated for branch inclusion
10   !!              -   !  2011-04  (A. Yool) updated for ROAM project
11   !!----------------------------------------------------------------------
12#if defined key_medusa
13   !!----------------------------------------------------------------------
14   !!   'key_medusa'                                         MEDUSA tracers
15   !!----------------------------------------------------------------------
16   !! trc_ini_medusa   : MEDUSA model initialisation
17   !!----------------------------------------------------------------------
18   USE par_trc         ! TOP parameters
19   USE oce_trc
20   USE trc
21   USE in_out_manager
22   !! AXY (04/11/13): add this in for initialisation stuff
23   USE iom
24   USE par_medusa
25   !! AXY (13/01/12): add this in for sediment variables
26   USE sms_medusa
27   !! AXY (04/11/13): add this in for initialisation stuff
28   USE trcsed_medusa
29
30   IMPLICIT NONE
31   PRIVATE
32
33   PUBLIC   trc_ini_medusa   ! called by trcini.F90 module
34
35   !! AXY (25/02/10)
36   LOGICAL, PUBLIC ::                  &
37      bocalccd = .TRUE.
38   !! JPALM (14/09/15)
39   LOGICAL, PUBLIC ::                  &
40      ln_ccd = .TRUE.
41
42   INTEGER ::                          &
43      numccd
44
45   !! AXY (25/02/10)
46   INTEGER ::                          &
47      numriv
48
49   !!----------------------------------------------------------------------
50   !! NEMO/TOP 2.0 , LOCEAN-IPSL (2007)
51   !! $Id$
52   !! Software governed by the CeCILL licence (modipsl/doc/NEMO_CeCILL.txt)
53   !!----------------------------------------------------------------------
54
55CONTAINS
56
57   SUBROUTINE trc_ini_medusa
58      !!----------------------------------------------------------------------
59      !!                     ***  trc_ini_medusa  *** 
60      !!
61      !! ** Purpose :   initialization for MEDUSA model
62      !!
63      !! ** Method  : - Read the namcfc namelist and check the parameter values
64      !!----------------------------------------------------------------------
65      !!----------------------------------------------------------------------
66
67      !! vertical array index
68      INTEGER  ::    jk, ierr
69      !! AXY (19/07/12): added jk2 to set up friver_dep array
70      INTEGER            :: jk2
71      !! AXY (19/07/12): added tfthk to set up friver_dep array
72      REAL(wp)           :: fthk, tfthk
73      !! AXY (04/11/13): add in temporary variables for checks
74      REAL(wp)           :: fq0, fq1, fq2
75
76      IF(lwp) WRITE(numout,*)
77      IF(lwp) WRITE(numout,*) ' trc_ini_medusa: initialisation of MEDUSA model'
78      IF(lwp) WRITE(numout,*) ' ~~~~~~~~~~~~~~'
79      IF(lwp) WRITE(numout,*) ' second Test with Julien'
80# if defined key_debug_medusa
81            CALL flush(numout)
82# endif
83
84                                           ! Allocate MEDUSA arrays
85      ierr =         sms_medusa_alloc()
86# if defined key_debug_medusa
87            IF (lwp) write (numout,*) '------------------------------'
88            IF (lwp) write (numout,*) 'Jpalm - debug'
89            IF (lwp) write (numout,*) 'in trc_ini_medusa, just after array allocate'
90            IF (lwp) write (numout,*) ' '
91            CALL flush(numout)
92# endif
93
94!!
95!! AXY (19/07/12): setup array to control distribution of river nutrients
96      friver_dep(:,:) = 0.
97      DO jk = 1,jpk
98         tfthk = 0.
99         DO jk2 = 1,jriver_dep
100            fthk  = e3t_1d(jk2)
101            if (jk2 .le. jk) then
102               tfthk = tfthk + fthk
103               friver_dep(jk2,jk) = fthk
104            endif
105         ENDDO
106         DO jk2 = 1,jriver_dep
107            friver_dep(jk2,jk) = friver_dep(jk2,jk) / tfthk
108         ENDDO
109      ENDDO
110!!
111!! Have a look at the result of this for a single depth (jriver_dep + 1)
112      IF(lwp) THEN
113          WRITE(numout,*) '=== River nutrient fraction by depth (for a water column of jpk depth)'
114          DO jk = 1,jpk
115             WRITE(numout,*)     &
116             &   ' cell = ', jk, ', friver_dep value = ', friver_dep(jk,jpk)
117          ENDDO
118          IF(lwp) CALL flush(numout)
119       ENDIF
120
121#if defined key_roam
122!! ROAM 3D and 2D carbonate system fields (calculated on first time
123!! step, then monthly)
124      f3_pH(:,:,:)    = 0.
125      f3_h2co3(:,:,:) = 0.
126      f3_hco3(:,:,:)  = 0.
127      f3_co3(:,:,:)   = 0.
128      f3_omcal(:,:,:) = 0.
129      f3_omarg(:,:,:) = 0.
130!!
131      f2_ccd_cal(:,:) = 0.
132      f2_ccd_arg(:,:) = 0.
133      IF(lwp) WRITE(numout,*) ' trc_ini_medusa: carbonate fields initialised to zero'
134#endif
135      IF(lwp) CALL flush(numout)
136
137      !!----------------------------------------------------------------------
138      !! State variable initial conditions (all mmol / m3)
139      !!----------------------------------------------------------------------
140      !!     
141      !! biological and detrital components are initialised to nominal
142      !! values above 100 m depth and zero below; the latter condition
143      !! is applied since non-linear loss processes allow significant
144      !! concentrations of these components to persist at depth
145      !!
146      trn(:,:,:,jpchn) = 0.
147      trn(:,:,:,jpchd) = 0.
148      trn(:,:,:,jpphn) = 0.
149      trn(:,:,:,jpphd) = 0.
150      trn(:,:,:,jppds) = 0.
151      trn(:,:,:,jpzmi) = 0.
152      trn(:,:,:,jpzme) = 0.
153      trn(:,:,:,jpdet) = 0.
154      !!
155      DO jk = 1,13
156         !! non-diatom chlorophyll         (nominal)
157         trn(:,:,jk,jpchn) = 0.01
158         !!
159         !! diatom chlorophyll             (nominal)
160         trn(:,:,jk,jpchd) = 0.01
161         !!
162         !! non-diatom                     (nominal)
163         trn(:,:,jk,jpphn) = 0.01
164         !!
165         !! diatom                         (nominal)
166         trn(:,:,jk,jpphd) = 0.01
167         !!
168         !! diatom silicon                 (nominal)
169         trn(:,:,jk,jppds) = 0.01
170         !!
171         !! microzooplankton               (nominal)
172         trn(:,:,jk,jpzmi) = 0.01
173         !!
174         !! mesozooplankton                (nominal)
175         trn(:,:,jk,jpzme) = 0.01
176         !!
177         !! detrital nitrogen              (nominal)
178         trn(:,:,jk,jpdet) = 0.01
179      ENDDO
180      !!
181      !! dissolved inorganic nitrogen     (nominal average value; typically initialised from climatology)
182      trn(:,:,:,jpdin) = 30.
183      !!
184      !! dissolved silicic acid           (nominal average value; typically initialised from climatology)
185      trn(:,:,:,jpsil) = 90.
186      !!
187      !! dissolved "total" iron           (nominal; typically initialised from model-derived climatology)
188      trn(:,:,:,jpfer) = 1.0e-4           !! = 0.1 umol Fe / m3
189      !!
190      IF(lwp) WRITE(numout,*) ' trc_ini_medusa: MEDUSA-1 fields initialised to defaults'
191# if defined key_roam
192      !!
193      !! detrital carbon                  (nominal)
194      trn(:,:,:,jpdtc) = 0.
195      DO jk = 1,13
196         trn(:,:,jk,jpdtc) = 0.06625
197      ENDDO
198      !!
199      !! dissolved inorganic carbon (DIC) (nominal average value; typically initialised from climatology)
200      trn(:,:,:,jpdic) = 2330.
201      !!
202      !! total alkalinity                 (nominal average value; typically initialised from climatology)
203      trn(:,:,:,jpalk) = 2450.
204      !!
205      !! dissolved oxygen                 (nominal average value; typically initialised from climatology)
206      trn(:,:,:,jpoxy) = 175.
207      !!
208      IF(lwp) WRITE(numout,*) ' trc_ini_medusa: MEDUSA-2 fields initialised to defaults'
209# endif
210      IF(lwp) CALL flush(numout)
211
212      !!----------------------------------------------------------------------
213      !! Sediment pools initial conditions (all mmol / m2)
214      !!----------------------------------------------------------------------
215      !!     
216      !! these pools store biogenic material that has sunk to the seabed,
217      !! and act as a temporary reservoir
218      zb_sed_n(:,:)  = 0.0  !! organic N
219      zn_sed_n(:,:)  = 0.0
220      za_sed_n(:,:)  = 0.0
221      zb_sed_fe(:,:) = 0.0  !! organic Fe
222      zn_sed_fe(:,:) = 0.0
223      za_sed_fe(:,:) = 0.0
224      zb_sed_si(:,:) = 0.0  !! inorganic Si
225      zn_sed_si(:,:) = 0.0
226      za_sed_si(:,:) = 0.0
227      zb_sed_c(:,:)  = 0.0  !! organic C
228      zn_sed_c(:,:)  = 0.0
229      za_sed_c(:,:)  = 0.0
230      zb_sed_ca(:,:) = 0.0  !! inorganic C
231      zn_sed_ca(:,:) = 0.0
232      za_sed_ca(:,:) = 0.0
233      !!
234      IF(lwp) WRITE(numout,*) ' trc_ini_medusa: benthic fields initialised to zero'
235      IF(lwp) CALL flush(numout)
236     
237      !!----------------------------------------------------------------------
238      !! Averaged properties for DMS calculations (various units)
239      !!----------------------------------------------------------------------
240      !!     
241      !! these store temporally averaged properties for DMS calculations (AXY, 07/07/15)
242      zb_dms_chn(:,:)  = 0.0  !! CHN
243      zn_dms_chn(:,:)  = 0.0
244      za_dms_chn(:,:)  = 0.0
245      zb_dms_chd(:,:)  = 0.0  !! CHD
246      zn_dms_chd(:,:)  = 0.0
247      za_dms_chd(:,:)  = 0.0
248      zb_dms_mld(:,:)  = 0.0  !! MLD
249      zn_dms_mld(:,:)  = 0.0
250      za_dms_mld(:,:)  = 0.0
251      zb_dms_qsr(:,:)  = 0.0  !! QSR
252      zn_dms_qsr(:,:)  = 0.0
253      za_dms_qsr(:,:)  = 0.0
254      zb_dms_din(:,:)  = 0.0  !! DIN
255      zn_dms_din(:,:)  = 0.0
256      za_dms_din(:,:)  = 0.0
257      !!
258      IF(lwp) WRITE(numout,*) ' trc_ini_medusa: average fields for DMS initialised to zero'
259      IF(lwp) CALL flush(numout)
260      !!
261      !!---------------------------------------------------------------------
262      !!JPALM (14-06-2016): init dms and co2 flux for coupling with atm (UKESM)
263      !!---------------------------------------------------------------------
264      !!
265      zb_co2_flx(:,:)  = 0.0  !! CHN
266      zn_co2_flx(:,:)  = 0.0
267      za_co2_flx(:,:)  = 0.0
268      zb_dms_srf(:,:)  = 0.0  !! CHD
269      zn_dms_srf(:,:)  = 0.0
270      za_dms_srf(:,:)  = 0.0
271      !!
272      IF(lwp) WRITE(numout,*) ' trc_ini_medusa: DMS and CO2 flux (UKESM) initialised to zero'
273      IF(lwp) CALL flush(numout)
274      !!
275      !!----------------------------------------------------------------------
276      !! AXY (04/11/13): initialise fields previously done by trc_sed_medusa
277      !!----------------------------------------------------------------------
278      !!     
279      IF(lwp) WRITE(numout,*) ' trc_ini_medusa: initialising dust deposition fields'
280      CALL trc_sed_medusa_sbc( nit000 )
281      !!
282      IF(lwp) WRITE(numout,*) ' trc_ini_medusa: initialising ocean CCD array'
283      CALL trc_ini_medusa_ccd( nit000 )
284      fq0 = MINVAL(ocal_ccd(:,:))
285      fq1 = MAXVAL(ocal_ccd(:,:))
286      if (lwp) write (numout,'(a,f10.3,a,f10.3)') & 
287         & 'CCD: min ', fq0, ' max ', fq1
288      !!
289      IF(lwp) WRITE(numout,*) ' trc_ini_medusa: initialising riverine nutrient arrays'
290      riv_n(:,:)   = 0.0
291      riv_si(:,:)  = 0.0
292      riv_c(:,:)   = 0.0
293      riv_alk(:,:) = 0.0 
294      !!
295      CALL trc_ini_medusa_river( nit000 )
296      fq0 = MINVAL(riv_n(:,:))
297      fq1 = MAXVAL(riv_n(:,:))
298      if (lwp) write (numout,'(a,f10.3,a,f10.3)') & 
299         & 'RIV_N:   min ', fq0, ' max ', fq1
300      fq0 = MINVAL(riv_si(:,:))
301      fq1 = MAXVAL(riv_si(:,:))
302      if (lwp) write (numout,'(a,f10.3,a,f10.3)') & 
303         & 'RIV_SI:  min ', fq0, ' max ', fq1
304      fq0 = MINVAL(riv_c(:,:))
305      fq1 = MAXVAL(riv_c(:,:))
306      if (lwp) write (numout,'(a,f10.3,a,f10.3)') & 
307         & 'RIV_C:   min ', fq0, ' max ', fq1
308      fq0 = MINVAL(riv_alk(:,:))
309      fq1 = MAXVAL(riv_alk(:,:))
310      if (lwp) write (numout,'(a,f10.3,a,f10.3)') & 
311         & 'RIV_ALK: min ', fq0, ' max ', fq1
312      IF(lwp) CALL flush(numout)
313
314      IF(lwp) WRITE(numout,*)
315      IF(lwp) WRITE(numout,*) ' trc_ini_medusa: MEDUSA initialised'
316      IF(lwp) WRITE(numout,*) ' ~~~~~~~~~~~~~~'
317      IF(lwp) CALL flush(numout)
318
319   END SUBROUTINE trc_ini_medusa
320
321   !! ======================================================================
322   !! ======================================================================
323   !! ======================================================================
324
325   !! AXY (25/02/10)
326   SUBROUTINE trc_ini_medusa_ccd(kt)
327
328      !!----------------------------------------------------------------------
329      !!                  ***  ROUTINE trc_ini_medusa_ccd  ***
330      !!
331      !! ** Purpose :   Read CCD field
332      !!
333      !! ** Method  :   Read the file
334      !!
335      !! ** input   :   external netcdf files
336      !!
337      !!----------------------------------------------------------------------
338      !! * arguments
339      INTEGER, INTENT( in  ) ::   kt   ! ocean time step
340
341      !!---------------------------------------------------------------------
342
343      !! Open the file
344      !! -------------
345      !!
346      !!!! JPALM -- 14-09-2015 --
347      !!!!       -- to test on ORCA2 with Christian, no file available, so initiate to 0
348      IF (ln_ccd) THEN
349         IF(lwp) WRITE(numout,*) ' '
350         IF(lwp) WRITE(numout,*) ' **** Routine trc_ini_medusa_ccd'
351         CALL iom_open ( 'ccd_ocal_nemo.nc', numccd )
352         IF(lwp) WRITE(numout,*) ' **** trc_ini_medusa_ccd: ccd_ocal_nemo.nc opened'
353
354      !! Read the data
355      !! -------------
356      !!
357         CALL iom_get ( numccd, jpdom_data, 'OCAL_CCD', ocal_ccd )
358         IF(lwp) WRITE(numout,*) ' **** trc_ini_medusa_ccd: data read'
359
360      !! Close the file
361      !! --------------
362      !!
363         CALL iom_close ( numccd )
364         IF(lwp) WRITE(numout,*) ' **** trc_ini_medusa_ccd: ccd_ocal_nemo.nc closed'
365         IF(lwp) CALL flush(numout)
366      ELSE
367         IF(lwp) WRITE(numout,*) ' '
368         IF(lwp) WRITE(numout,*) ' **** Routine trc_ini_medusa_ccd'
369         IF(lwp) WRITE(numout,*) ' **** trc_ini_medusa_ccd: do not read ccd_ocal_nemo.nc'
370         IF(lwp) WRITE(numout,*) ' **** ln_ccd = FALSE and ocal_ccd = 0.0 ---'
371         ocal_ccd(:,:) = 0.0 
372      ENDIF
373 
374   END SUBROUTINE trc_ini_medusa_ccd
375
376   !! ======================================================================
377   !! ======================================================================
378   !! ======================================================================
379
380   !! AXY (26/01/12)
381   SUBROUTINE trc_ini_medusa_river(kt)
382
383      !!----------------------------------------------------------------------
384      !!                  ***  ROUTINE trc_ini_medusa_river  ***
385      !!
386      !! ** Purpose :   Read riverine nutrient fields
387      !!
388      !! ** Method  :   Read the file
389      !!
390      !! ** input   :   external netcdf files
391      !!
392      !!----------------------------------------------------------------------
393      !! * arguments
394      INTEGER, INTENT( in  ) ::   kt   ! ocean time step
395
396      !!---------------------------------------------------------------------
397
398      IF(lwp) THEN
399         WRITE(numout,*) ' '
400         WRITE(numout,*) ' **** Routine trc_ini_medusa_river'
401         WRITE(numout,*) ' '
402      ENDIF
403
404      !! Open and read the files
405      !! -----------------------
406      !!
407      if (jriver_n.gt.0) then
408         if (jriver_n.eq.1) CALL iom_open ( 'river_N_conc_orca100.nc', numriv )
409         if (jriver_n.eq.2) CALL iom_open ( 'river_N_flux_orca100.nc', numriv )
410         CALL iom_get  ( numriv, jpdom_data, 'RIV_N', riv_n )
411         IF(lwp) THEN
412            if (jriver_n.eq.1) WRITE(numout,*) ' **** trc_ini_medusa_river: N CONC data read'
413            if (jriver_n.eq.2) WRITE(numout,*) ' **** trc_ini_medusa_river: N FLUX data read'
414         ENDIF
415         CALL iom_close ( numriv )
416         IF(lwp) WRITE(numout,*) ' **** trc_ini_medusa_river: river N file closed'
417      else
418         IF(lwp) THEN
419            WRITE(numout,*) ' **** trc_ini_medusa_river: N data NOT read'
420         ENDIF
421      endif
422      !!
423      if (jriver_si.gt.0) then
424         if (jriver_si.eq.1) CALL iom_open ( 'river_Si_conc_orca100.nc', numriv )
425         if (jriver_si.eq.2) CALL iom_open ( 'river_Si_flux_orca100.nc', numriv )
426         CALL iom_get  ( numriv, jpdom_data, 'RIV_SI', riv_si )
427         IF(lwp) THEN
428            if (jriver_si.eq.1) WRITE(numout,*) ' **** trc_ini_medusa_river: Si CONC data read'
429            if (jriver_si.eq.2) WRITE(numout,*) ' **** trc_ini_medusa_river: Si FLUX data read'
430         ENDIF
431         CALL iom_close ( numriv )
432         IF(lwp) WRITE(numout,*) ' **** trc_ini_medusa_river: river Si file closed'
433      else
434         IF(lwp) THEN
435            WRITE(numout,*) ' **** trc_ini_medusa_river: Si data NOT read'
436         ENDIF
437      endif
438      !!
439      if (jriver_c.gt.0) then
440         if (jriver_c.eq.1) CALL iom_open ( 'river_C_conc_orca100.nc', numriv )
441         if (jriver_c.eq.2) CALL iom_open ( 'river_C_flux_orca100.nc', numriv )
442         CALL iom_get  ( numriv, jpdom_data, 'RIV_C', riv_c )
443         IF(lwp) THEN
444            if (jriver_c.eq.1) WRITE(numout,*) ' **** trc_ini_medusa_river: C CONC data read'
445            if (jriver_c.eq.2) WRITE(numout,*) ' **** trc_ini_medusa_river: C FLUX data read'
446         ENDIF
447         CALL iom_close ( numriv )
448         IF(lwp) WRITE(numout,*) ' **** trc_ini_medusa_river: river C file closed'
449      else
450         IF(lwp) THEN
451            WRITE(numout,*) ' **** trc_ini_medusa_river: C data NOT read'
452         ENDIF
453      endif
454      !!
455      if (jriver_alk.gt.0) then
456         if (jriver_alk.eq.1) CALL iom_open ( 'river_alk_conc_orca100.nc', numriv )
457         if (jriver_alk.eq.2) CALL iom_open ( 'river_alk_flux_orca100.nc', numriv )
458         CALL iom_get  ( numriv, jpdom_data, 'RIV_ALK', riv_alk )
459         IF(lwp) THEN
460            if (jriver_alk.eq.1) WRITE(numout,*) ' **** trc_ini_medusa_river: alkalinity CONC data read'
461            if (jriver_alk.eq.2) WRITE(numout,*) ' **** trc_ini_medusa_river: alkalinity FLUX data read'
462         ENDIF
463         CALL iom_close ( numriv )
464         IF(lwp) WRITE(numout,*) ' **** trc_ini_medusa_river: river alkalinity file closed'
465      else
466         IF(lwp) THEN
467            WRITE(numout,*) ' **** trc_ini_medusa_river: alkalinity data NOT read'
468         ENDIF
469      endif
470      IF(lwp) CALL flush(numout)
471
472   END SUBROUTINE trc_ini_medusa_river
473   
474#else
475   !!----------------------------------------------------------------------
476   !!   Dummy module                                        No MEDUSA model
477   !!----------------------------------------------------------------------
478CONTAINS
479   SUBROUTINE trc_ini_medusa             ! Empty routine
480   END SUBROUTINE trc_ini_medusa
481#endif
482
483   !!======================================================================
484END MODULE trcini_medusa
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.