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p4zmeso.F90 in branches/nemo_v3_3_beta/NEMOGCM/NEMO/TOP_SRC/PISCES – NEMO

source: branches/nemo_v3_3_beta/NEMOGCM/NEMO/TOP_SRC/PISCES/p4zmeso.F90 @ 2287

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update licence of all NEMO files...

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 14.7 KB
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   PUBLIC   p4z_meso_init         ! called in trcsms_pisces.F90
30
31   !! * Shared module variables
32   REAL(wp), PUBLIC ::   &
33      xprefc   = 1.0_wp     ,  &  !:
34      xprefp   = 0.2_wp     ,  &  !:
35      xprefz   = 1.0_wp     ,  &  !:
36      xprefpoc = 0.0_wp     ,  &  !:
37      resrat2  = 0.005_wp   ,  &  !:
38      mzrat2   = 0.03_wp    ,  &  !:
39      grazrat2 = 0.7_wp     ,  &  !:
40      xkgraz2  = 20E-6_wp   ,  &  !:
41      unass2   = 0.3_wp     ,  &  !:
42      sigma2   = 0.6_wp     ,  &  !:
43      epsher2  = 0.33_wp    ,  &  !:   
44      grazflux = 5.E3_wp 
45
46
47   !!* Substitution
48#  include "top_substitute.h90"
49   !!----------------------------------------------------------------------
50   !! NEMO/TOP 3.3 , NEMO Consortium (2010)
51   !! $Id$
52   !! Software governed by the CeCILL licence (NEMOGCM/NEMO_CeCILL.txt)
53   !!----------------------------------------------------------------------
54
55CONTAINS
56
57   SUBROUTINE p4z_meso( kt, jnt )
58      !!---------------------------------------------------------------------
59      !!                     ***  ROUTINE p4z_meso  ***
60      !!
61      !! ** Purpose :   Compute the sources/sinks for mesozooplankton
62      !!
63      !! ** Method  : - ???
64      !!---------------------------------------------------------------------
65      INTEGER, INTENT(in) ::   kt, jnt ! ocean time step
66      INTEGER  :: ji, jj, jk
67      REAL(wp) :: zcompadi, zcompaph, zcompapoc, zcompaz
68      REAL(wp) :: zfact, zcompam, zdenom, zgraze2, zstep
69      REAL(wp) :: zgrarem2, zgrafer2, zgrapoc2, zprcaca, zmortz2
70#if defined key_kriest
71      REAL znumpoc
72#endif
73      REAL(wp) :: zrespz2,ztortz2,zgrazd,zgrazz,zgrazpof
74      REAL(wp) :: zgrazn,zgrazpoc,zgraznf,zgrazf
75      REAL(wp) :: zgrazfff,zgrazffe
76      CHARACTER (len=25) :: charout
77#if defined key_diatrc && defined key_iomput
78      REAL(wp) :: zrfact2
79#endif
80
81      !!---------------------------------------------------------------------
82
83      DO jk = 1, jpkm1
84         DO jj = 1, jpj
85            DO ji = 1, jpi
86
87               zcompam = MAX( ( trn(ji,jj,jk,jpmes) - 1.e-9 ), 0.e0 )
88# if defined key_degrad
89               zstep   = xstep * facvol(ji,jj,jk)
90# else
91               zstep   = xstep
92# endif
93               zfact   = zstep * tgfunc(ji,jj,jk) * zcompam
94
95               !  Respiration rates of both zooplankton
96               !  -------------------------------------
97               zrespz2  = resrat2 * zfact * ( 1. + 3. * nitrfac(ji,jj,jk) )        &
98                  &     * trn(ji,jj,jk,jpmes) / ( xkmort + trn(ji,jj,jk,jpmes) )
99
100               !  Zooplankton mortality. A square function has been selected with
101               !  no real reason except that it seems to be more stable and may mimic predation
102               !  ---------------------------------------------------------------
103               ztortz2 = mzrat2 * 1.e6 * zfact * trn(ji,jj,jk,jpmes)
104               !
105
106               zcompadi  = MAX( ( trn(ji,jj,jk,jpdia) - 1.e-8 ), 0.e0 )
107               zcompaz   = MAX( ( trn(ji,jj,jk,jpzoo) - 1.e-8 ), 0.e0 )
108               zcompaph  = MAX( ( trn(ji,jj,jk,jpphy) - 2.e-7 ), 0.e0 )
109               zcompapoc = MAX( ( trn(ji,jj,jk,jppoc) - 1.e-8 ), 0.e0 )
110
111               !  Microzooplankton grazing
112               !     ------------------------
113               zdenom = 1. / (  xkgraz2 + xprefc   * trn(ji,jj,jk,jpdia)   &
114                  &                     + xprefz   * trn(ji,jj,jk,jpzoo)   &
115                  &                     + xprefp   * trn(ji,jj,jk,jpphy)   &
116                  &                     + xprefpoc * trn(ji,jj,jk,jppoc)  )
117
118               zgraze2 = grazrat2 * zstep * Tgfunc2(ji,jj,jk) * zdenom * trn(ji,jj,jk,jpmes) 
119
120               zgrazd   = zgraze2  * xprefc   * zcompadi
121               zgrazz   = zgraze2  * xprefz   * zcompaz
122               zgrazn   = zgraze2  * xprefp   * zcompaph
123               zgrazpoc = zgraze2  * xprefpoc * zcompapoc
124
125               zgraznf  = zgrazn   * trn(ji,jj,jk,jpnfe) / (trn(ji,jj,jk,jpphy) + rtrn)
126               zgrazf   = zgrazd   * trn(ji,jj,jk,jpdfe) / (trn(ji,jj,jk,jpdia) + rtrn)
127               zgrazpof = zgrazpoc * trn(ji,jj,jk,jpsfe) / (trn(ji,jj,jk,jppoc) + rtrn)
128               
129               !  Mesozooplankton flux feeding on GOC
130               !  ----------------------------------
131# if ! defined key_kriest
132               zgrazffe = grazflux * zstep * wsbio4(ji,jj,jk)          &
133                  &                 * tgfunc2(ji,jj,jk) * trn(ji,jj,jk,jpgoc) * trn(ji,jj,jk,jpmes)
134               zgrazfff = zgrazffe * trn(ji,jj,jk,jpbfe) / (trn(ji,jj,jk,jpgoc) + rtrn)
135# else
136               !!--------------------------- KRIEST3 -------------------------------------------
137               !!               zgrazffe = 0.5 * 1.3e-2 / 5.5e-7 * 0.3 * zstep * wsbio3(ji,jj,jk)     &
138               !!                  &     * tgfunc(ji,jj,jk) * trn(ji,jj,jk,jppoc) * trn(ji,jj,jk,jpmes)    &
139               !! #  if defined key_degrad
140               !!                  &     * facvol(ji,jj,jk)          &
141               !! #  endif
142               !!                  &     /  (trn(ji,jj,jk,jppoc) * 1.e7 + 0.1)
143               !!--------------------------- KRIEST3 -------------------------------------------
144
145              zgrazffe = grazflux * zstep * wsbio3(ji,jj,jk)     &
146                  &                * tgfunc2(ji,jj,jk) * trn(ji,jj,jk,jppoc) * trn(ji,jj,jk,jpmes)
147              zgrazfff = zgrazffe * trn(ji,jj,jk,jpsfe) / (trn(ji,jj,jk,jppoc) + rtrn)
148# endif
149     
150#if defined key_diatrc
151              ! Total grazing ( grazing by microzoo is already computed in p4zmicro )
152              grazing(ji,jj,jk) = grazing(ji,jj,jk) + (  zgrazd + zgrazz + zgrazn + zgrazpoc + zgrazffe )
153#endif
154
155              !    Mesozooplankton efficiency
156              !    --------------------------
157              zgrarem2 = ( zgrazd + zgrazz + zgrazn + zgrazpoc + zgrazffe ) * ( 1. - epsher2 - unass2 )
158#if ! defined key_kriest
159              zgrafer2 = ( zgrazf + zgraznf + zgrazz * ferat3 + zgrazpof + zgrazfff ) * ( 1.- epsher2 - unass2 ) & 
160                  &     + epsher2 * ( zgrazd   * MAX((trn(ji,jj,jk,jpdfe) / (trn(ji,jj,jk,jpdia) + rtrn)-ferat3),0.) &
161                  &                 + zgrazn   * MAX((trn(ji,jj,jk,jpnfe) / (trn(ji,jj,jk,jpphy) + rtrn)-ferat3),0.) &
162                  &                 + zgrazpoc * MAX((trn(ji,jj,jk,jpsfe) / (trn(ji,jj,jk,jppoc) + rtrn)-ferat3),0.) &
163                  &                 + zgrazffe * MAX((trn(ji,jj,jk,jpbfe) / (trn(ji,jj,jk,jpgoc) + rtrn)-ferat3),0.)  )
164#else
165              zgrafer2 = ( zgrazf + zgraznf + zgrazz * ferat3 + zgrazpof + zgrazfff ) * ( 1. - epsher2 - unass2 ) &
166                  &    + epsher2 * ( zgrazd   * MAX((trn(ji,jj,jk,jpdfe) / (trn(ji,jj,jk,jpdia) + rtrn)-ferat3),0.) &
167                  &                + zgrazn   * MAX((trn(ji,jj,jk,jpnfe) / (trn(ji,jj,jk,jpphy) + rtrn)-ferat3),0.) &
168                  &                + zgrazpoc * MAX((trn(ji,jj,jk,jpsfe) / (trn(ji,jj,jk,jppoc) + rtrn)-ferat3),0.) &
169                  &                + zgrazffe * MAX((trn(ji,jj,jk,jpsfe) / (trn(ji,jj,jk,jppoc) + rtrn)-ferat3),0.)  )
170
171#endif
172               !   Update the arrays TRA which contain the biological sources and sinks
173
174               zgrapoc2 =  zgrazd + zgrazz  + zgrazn + zgrazpoc + zgrazffe
175
176               tra(ji,jj,jk,jppo4) = tra(ji,jj,jk,jppo4) + zgrarem2 * sigma2
177               tra(ji,jj,jk,jpnh4) = tra(ji,jj,jk,jpnh4) + zgrarem2 * sigma2
178               tra(ji,jj,jk,jpdoc) = tra(ji,jj,jk,jpdoc) + zgrarem2 * ( 1. - sigma2 )
179               tra(ji,jj,jk,jpoxy) = tra(ji,jj,jk,jpoxy) - o2ut * zgrarem2 * sigma2
180               tra(ji,jj,jk,jpfer) = tra(ji,jj,jk,jpfer) + zgrafer2
181               tra(ji,jj,jk,jpdic) = tra(ji,jj,jk,jpdic) + zgrarem2 * sigma2
182               
183#if defined key_kriest
184               tra(ji,jj,jk,jppoc) = tra(ji,jj,jk,jppoc) + zgrapoc2 * unass2
185               tra(ji,jj,jk,jpnum) = tra(ji,jj,jk,jpnum) + zgrapoc2 * unass2 * xkr_dmeso
186#else
187               tra(ji,jj,jk,jpgoc) = tra(ji,jj,jk,jpgoc) + zgrapoc2 * unass2
188#endif
189               zmortz2 = ztortz2 + zrespz2
190               tra(ji,jj,jk,jpmes) = tra(ji,jj,jk,jpmes) - zmortz2 + epsher2 * zgrapoc2
191               tra(ji,jj,jk,jpdia) = tra(ji,jj,jk,jpdia) - zgrazd
192               tra(ji,jj,jk,jpzoo) = tra(ji,jj,jk,jpzoo) - zgrazz
193               tra(ji,jj,jk,jpphy) = tra(ji,jj,jk,jpphy) - zgrazn
194               tra(ji,jj,jk,jpnch) = tra(ji,jj,jk,jpnch) - zgrazn * trn(ji,jj,jk,jpnch) / ( trn(ji,jj,jk,jpphy) + rtrn )
195               tra(ji,jj,jk,jpdch) = tra(ji,jj,jk,jpdch) - zgrazd * trn(ji,jj,jk,jpdch) / ( trn(ji,jj,jk,jpdia) + rtrn )
196               tra(ji,jj,jk,jpbsi) = tra(ji,jj,jk,jpbsi) - zgrazd * trn(ji,jj,jk,jpbsi) / ( trn(ji,jj,jk,jpdia) + rtrn )
197               tra(ji,jj,jk,jpdsi) = tra(ji,jj,jk,jpdsi) + zgrazd * trn(ji,jj,jk,jpbsi) / ( trn(ji,jj,jk,jpdia) + rtrn )
198               tra(ji,jj,jk,jpnfe) = tra(ji,jj,jk,jpnfe) - zgraznf
199               tra(ji,jj,jk,jpdfe) = tra(ji,jj,jk,jpdfe) - zgrazf
200
201               zprcaca = xfracal(ji,jj,jk) * unass2 * zgrazn
202#if defined key_diatrc
203               prodcal(ji,jj,jk) = prodcal(ji,jj,jk) + zprcaca  ! prodcal=prodcal(nanophy)+prodcal(microzoo)+prodcal(mesozoo)
204#endif
205               zprcaca = part * zprcaca
206               tra(ji,jj,jk,jpdic) = tra(ji,jj,jk,jpdic) - zprcaca
207               tra(ji,jj,jk,jptal) = tra(ji,jj,jk,jptal) - 2. * zprcaca
208               tra(ji,jj,jk,jpcal) = tra(ji,jj,jk,jpcal) + zprcaca
209#if defined key_kriest
210               znumpoc = trn(ji,jj,jk,jpnum) / ( trn(ji,jj,jk,jppoc) + rtrn )
211               tra(ji,jj,jk,jppoc) = tra(ji,jj,jk,jppoc) + zmortz2 - zgrazpoc - zgrazffe
212               tra(ji,jj,jk,jpnum) = tra(ji,jj,jk,jpnum) - zgrazpoc * znumpoc &
213                  &    + zmortz2  * xkr_dmeso - zgrazffe * znumpoc * wsbio4(ji,jj,jk) / ( wsbio3(ji,jj,jk) + rtrn )
214               tra(ji,jj,jk,jpsfe) = tra(ji,jj,jk,jpsfe) + ferat3 * zmortz2 &
215               &       + unass2 * ( ferat3 * zgrazz + zgraznf + zgrazf + zgrazpof + zgrazfff ) - zgrazfff - zgrazpof
216#else
217               tra(ji,jj,jk,jppoc) = tra(ji,jj,jk,jppoc) - zgrazpoc
218               tra(ji,jj,jk,jpgoc) = tra(ji,jj,jk,jpgoc) + zmortz2 - zgrazffe
219               tra(ji,jj,jk,jpsfe) = tra(ji,jj,jk,jpsfe) - zgrazpof
220               tra(ji,jj,jk,jpbfe) = tra(ji,jj,jk,jpbfe) + ferat3 * zmortz2 &
221               &       + unass2 * ( ferat3 * zgrazz + zgraznf + zgrazf + zgrazpof + zgrazfff ) - zgrazfff
222#endif
223
224            END DO
225         END DO
226      END DO
227      !
228#if defined key_diatrc && defined key_iomput
229      zrfact2 = 1.e3 * rfact2r
230      ! Total grazing of phyto by zoo
231      grazing(:,:,:) = grazing(:,:,:) * zrfact2 * tmask(:,:,:)
232      ! Calcite production
233      prodcal(:,:,:) = prodcal(:,:,:) * zrfact2 * tmask(:,:,:)
234      IF( jnt == nrdttrc ) then
235         CALL iom_put( "GRAZ" , grazing  )  ! Total grazing of phyto by zooplankton
236         CALL iom_put( "PCAL" , prodcal  )  ! Calcite production
237      ENDIF
238#endif
239
240       IF(ln_ctl)   THEN  ! print mean trends (used for debugging)
241         WRITE(charout, FMT="('meso')")
242         CALL prt_ctl_trc_info(charout)
243         CALL prt_ctl_trc(tab4d=tra, mask=tmask, clinfo=ctrcnm)
244       ENDIF
245
246   END SUBROUTINE p4z_meso
247
248   SUBROUTINE p4z_meso_init
249
250      !!----------------------------------------------------------------------
251      !!                  ***  ROUTINE p4z_meso_init  ***
252      !!
253      !! ** Purpose :   Initialization of mesozooplankton parameters
254      !!
255      !! ** Method  :   Read the nampismes namelist and check the parameters
256      !!      called at the first timestep (nit000)
257      !!
258      !! ** input   :   Namelist nampismes
259      !!
260      !!----------------------------------------------------------------------
261
262      NAMELIST/nampismes/ grazrat2,resrat2,mzrat2,xprefc, xprefp, &
263         &             xprefz, xprefpoc, xkgraz2, epsher2, sigma2, unass2, grazflux
264
265      REWIND( numnat )                     ! read numnat
266      READ  ( numnat, nampismes )
267
268
269      IF(lwp) THEN                         ! control print
270         WRITE(numout,*) ' ' 
271         WRITE(numout,*) ' Namelist parameters for mesozooplankton, nampismes'
272         WRITE(numout,*) ' ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~'
273         WRITE(numout,*) '    zoo preference for phyto                  xprefc    =', xprefc
274         WRITE(numout,*) '    zoo preference for POC                    xprefp    =', xprefp
275         WRITE(numout,*) '    zoo preference for zoo                    xprefz    =', xprefz
276         WRITE(numout,*) '    zoo preference for poc                    xprefpoc  =', xprefpoc
277         WRITE(numout,*) '    exsudation rate of mesozooplankton        resrat2   =', resrat2
278         WRITE(numout,*) '    mesozooplankton mortality rate            mzrat2    =', mzrat2
279         WRITE(numout,*) '    maximal mesozoo grazing rate              grazrat2  =', grazrat2
280         WRITE(numout,*) '    mesozoo flux feeding rate                 grazflux  =', grazflux
281         WRITE(numout,*) '    non assimilated fraction of P by mesozoo  unass2    =', unass2
282         WRITE(numout,*) '    Efficicency of Mesozoo growth             epsher2   =', epsher2
283         WRITE(numout,*) '    Fraction of mesozoo excretion as DOM      sigma2    =', sigma2
284         WRITE(numout,*) '    half sturation constant for grazing 2     xkgraz2   =', xkgraz2
285      ENDIF
286
287
288   END SUBROUTINE p4z_meso_init
289
290
291#else
292   !!======================================================================
293   !!  Dummy module :                                   No PISCES bio-model
294   !!======================================================================
295CONTAINS
296   SUBROUTINE p4z_meso                    ! Empty routine
297   END SUBROUTINE p4z_meso
298#endif 
299
300   !!======================================================================
301END MODULE  p4zmeso
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.