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p4zflx.F90 in trunk/NEMO/TOP_SRC/PISCES – NEMO

source: trunk/NEMO/TOP_SRC/PISCES/p4zflx.F90 @ 1735

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suppress useless variables in TOP modules, see ticket:602
  • Property svn:executable set to *
  • Property svn:keywords set to Id
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Line 
1MODULE p4zflx
2   !!======================================================================
3   !!                         ***  MODULE p4zflx  ***
4   !! TOP :   PISCES CALCULATES GAS EXCHANGE AND CHEMISTRY AT SEA SURFACE
5   !!======================================================================
6   !! History :    -   !  1988-07  (E. MAIER-REIMER) Original code
7   !!              -   !  1998     (O. Aumont) additions
8   !!              -   !  1999     (C. Le Quere) modifications
9   !!             1.0  !  2004     (O. Aumont) modifications
10   !!             2.0  !  2007-12  (C. Ethe, G. Madec)  F90
11   !!----------------------------------------------------------------------
12#if defined key_pisces
13   !!----------------------------------------------------------------------
14   !!   'key_pisces'                                       PISCES bio-model
15   !!----------------------------------------------------------------------
16   !!   p4z_flx       :   CALCULATES GAS EXCHANGE AND CHEMISTRY AT SEA SURFACE
17   !!   p4z_flx_init  :   Read the namelist
18   !!----------------------------------------------------------------------
19   USE trc
20   USE oce_trc         !
21   USE trc
22   USE sms_pisces
23   USE prtctl_trc
24   USE p4zche
25   USE iom
26#if defined key_cpl_carbon_cycle
27   USE sbc_oce , ONLY :  atm_co2
28#endif
29   USE lib_mpp
30
31   IMPLICIT NONE
32   PRIVATE
33
34   PUBLIC   p4z_flx 
35
36   REAL(wp) :: &  ! pre-industrial atmospheric [co2] (ppm) 
37      atcox  = 0.20946 ,    &  !:
38      atcco2 = 278.            !:
39
40   REAL(wp) :: &
41      xconv  = 0.01/3600      !: coefficients for conversion
42
43   INTEGER  ::  nspyr         !: number of timestep per year
44
45#if defined key_cpl_carbon_cycle
46   REAL(wp), PUBLIC, DIMENSION(jpi,jpj) ::  &
47      oce_co2            !: ocean carbon flux
48   REAL(wp) :: &
49      t_atm_co2_flx,  &  !: Total atmospheric carbon flux per year
50      t_oce_co2_flx      !: Total ocean carbon flux per year
51#endif
52
53   !!* Substitution
54#  include "domzgr_substitute.h90"
55   !!----------------------------------------------------------------------
56   !! NEMO/TOP 2.0 , LOCEAN-IPSL (2007)
57   !! $Id$
58   !! Software governed by the CeCILL licence (modipsl/doc/NEMO_CeCILL.txt)
59   !!----------------------------------------------------------------------
60
61CONTAINS
62
63   SUBROUTINE p4z_flx ( kt )
64      !!---------------------------------------------------------------------
65      !!                     ***  ROUTINE p4z_flx  ***
66      !!
67      !! ** Purpose :   CALCULATES GAS EXCHANGE AND CHEMISTRY AT SEA SURFACE
68      !!
69      !! ** Method  : - ???
70      !!---------------------------------------------------------------------
71      INTEGER, INTENT(in) :: kt
72      INTEGER  ::   ji, jj, jrorr
73      REAL(wp) ::   ztc, ztc2, ztc3, zws, zkgwan
74      REAL(wp) ::   zfld, zflu, zfld16, zflu16, zfact
75      REAL(wp) ::   zph, zah2, zbot, zdic, zalk, zsch_o2, zalka, zsch_co2
76      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj) ::   zkgco2, zkgo2, zh2co3
77#if defined key_trc_diaadd && defined key_iomput
78      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj) ::  zcflx, zoflx, zkg, zdpco2, zdpo2
79#endif
80      CHARACTER (len=25) :: charout
81
82      !!---------------------------------------------------------------------
83
84
85      IF( kt == nittrc000  )   CALL p4z_flx_init      ! Initialization (first time-step only)
86
87
88      ! -----------------------------------------------------
89      !     ASSIGNATION TO EXPONENTS IN THE LISS AND MERLIVAT
90      !     FORMULATION OF THE GAS EXCHANGE RATE
91      ! -----------------------------------------------------
92
93      nspyr = INT( n/ rdt )
94
95      ! SURFACE CHEMISTRY (PCO2 AND [H+] IN
96      !     SURFACE LAYER); THE RESULT OF THIS CALCULATION
97      !     IS USED TO COMPUTE AIR-SEA FLUX OF CO2
98
99      DO jrorr = 1, 10
100
101!CDIR NOVERRCHK
102         DO jj = 1, jpj
103!CDIR NOVERRCHK
104            DO ji = 1, jpi
105
106               ! DUMMY VARIABLES FOR DIC, H+, AND BORATE
107               zbot  = borat(ji,jj,1)
108               zfact = rhop(ji,jj,1) / 1000. + rtrn
109               zdic  = trn(ji,jj,1,jpdic) / zfact
110               zph   = MAX( hi(ji,jj,1), 1.e-10 ) / zfact
111               zalka = trn(ji,jj,1,jptal) / zfact
112
113               ! CALCULATE [ALK]([CO3--], [HCO3-])
114               zalk  = zalka - (  akw3(ji,jj,1) / zph - zph + zbot / ( 1.+ zph / akb3(ji,jj,1) )  )
115
116               ! CALCULATE [H+] AND [H2CO3]
117               zah2   = SQRT(  (zdic-zalk)**2 + 4.* ( zalk * ak23(ji,jj,1)   &
118                  &                                        / ak13(ji,jj,1) ) * ( 2.* zdic - zalk )  )
119               zah2   = 0.5 * ak13(ji,jj,1) / zalk * ( ( zdic - zalk ) + zah2 )
120               zh2co3(ji,jj) = ( 2.* zdic - zalk ) / ( 2.+ ak13(ji,jj,1) / zah2 ) * zfact
121               hi(ji,jj,1)   = zah2 * zfact
122            END DO
123         END DO
124      END DO
125
126
127      ! --------------
128      ! COMPUTE FLUXES
129      ! --------------
130
131      ! FIRST COMPUTE GAS EXCHANGE COEFFICIENTS
132      ! -------------------------------------------
133
134!CDIR NOVERRCHK
135      DO jj = 1, jpj
136!CDIR NOVERRCHK
137         DO ji = 1, jpi
138            ztc  = MIN( 35., tn(ji,jj,1) )
139            ztc2 = ztc * ztc
140            ztc3 = ztc * ztc2 
141            ! Compute the schmidt Number both O2 and CO2
142            zsch_co2 = 2073.1 - 125.62 * ztc + 3.6276 * ztc2 - 0.043126 * ztc3
143            zsch_o2  = 1953.4 - 128.0  * ztc + 3.9918 * ztc2 - 0.050091 * ztc3
144            !  wind speed
145            zws  = wndm(ji,jj) * wndm(ji,jj)
146            ! Compute the piston velocity for O2 and CO2
147            zkgwan = 0.3 * zws  + 2.5 * ( 0.5246 + 0.016256 * ztc + 0.00049946  * ztc2 )
148# if defined key_off_degrad
149            zkgwan = zkgwan * xconv * ( 1.- fr_i(ji,jj) ) * tmask(ji,jj,1) * facvol(ji,jj,1)
150#else
151            zkgwan = zkgwan * xconv * ( 1.- fr_i(ji,jj) ) * tmask(ji,jj,1)
152#endif 
153            ! compute gas exchange for CO2 and O2
154            zkgco2(ji,jj) = zkgwan * SQRT( 660./ zsch_co2 )
155            zkgo2 (ji,jj) = zkgwan * SQRT( 660./ zsch_o2 )
156         END DO
157      END DO
158
159      DO jj = 1, jpj
160         DO ji = 1, jpi
161            ! Compute CO2 flux for the sea and air
162#if ! defined key_cpl_carbon_cycle
163            zfld = atcco2 * tmask(ji,jj,1) * chemc(ji,jj,1) * zkgco2(ji,jj)
164            zflu = zh2co3(ji,jj) * tmask(ji,jj,1) * zkgco2(ji,jj)
165#else
166            zfld = atm_co2(ji,jj) * tmask(ji,jj,1) * chemc(ji,jj,1) * zkgco2(ji,jj)
167            zflu = zh2co3(ji,jj) * tmask(ji,jj,1) * zkgco2(ji,jj)
168            ! compute flux of carbon
169            oce_co2(ji,jj) = ( zfld - zflu ) * rfact &
170               &             * e1t(ji,jj) * e2t(ji,jj) * tmask(ji,jj,1) * 1000.
171#endif
172            tra(ji,jj,1,jpdic) = tra(ji,jj,1,jpdic) + ( zfld - zflu ) / fse3t(ji,jj,1)
173
174            ! Compute O2 flux
175            zfld16 = atcox * chemc(ji,jj,2) * tmask(ji,jj,1) * zkgo2(ji,jj)
176            zflu16 = trn(ji,jj,1,jpoxy) * tmask(ji,jj,1) * zkgo2(ji,jj)
177            tra(ji,jj,1,jpoxy) = tra(ji,jj,1,jpoxy) + ( zfld16 - zflu16 ) / fse3t(ji,jj,1)
178
179#if defined key_trc_diaadd 
180            ! Save diagnostics
181#  if ! defined key_iomput
182            trc2d(ji,jj,jp_pcs0_2d    ) = ( zfld - zflu )     * 1000. * tmask(ji,jj,1)
183            trc2d(ji,jj,jp_pcs0_2d + 1) = ( zfld16 - zflu16 ) * 1000. * tmask(ji,jj,1)
184            trc2d(ji,jj,jp_pcs0_2d + 2) = zkgco2(ji,jj) * tmask(ji,jj,1)
185            trc2d(ji,jj,jp_pcs0_2d + 3) = ( atcco2 - zh2co3(ji,jj) / ( chemc(ji,jj,1) + rtrn ) ) &
186               &                            * tmask(ji,jj,1)
187#  else
188            zcflx(ji,jj) = ( zfld - zflu ) * 1000.  * tmask(ji,jj,1)
189            zoflx(ji,jj) = ( zfld16 - zflu16 ) * 1000. * tmask(ji,jj,1)
190            zkg  (ji,jj) = zkgco2(ji,jj) * tmask(ji,jj,1)
191            zdpco2(ji,jj) = ( atcco2 - zh2co3(ji,jj)      / ( chemc(ji,jj,1) + rtrn ) ) &
192              &             * tmask(ji,jj,1)
193            zdpo2 (ji,jj) = ( atcox  - trn(ji,jj,1,jpoxy) / ( chemc(ji,jj,2) + rtrn ) ) &
194              &             * tmask(ji,jj,1)
195#  endif
196#endif
197         END DO
198      END DO
199
200#if defined key_cpl_carbon_cycle
201      ! Total Flux of Carbon
202      DO jj = 1, jpj 
203        DO ji = 1, jpi
204           t_atm_co2_flx = t_atm_co2_flx + atm_co2(ji,jj) * tmask_i(ji,jj)
205           t_oce_co2_flx = t_oce_co2_flx + oce_co2(ji,jj) * tmask_i(ji,jj)
206        END DO
207      END DO
208
209      IF( MOD( kt, nspyr ) == 0 ) THEN
210        IF( lk_mpp ) THEN
211          CALL mpp_sum( t_atm_co2_flx )   ! sum over the global domain
212          CALL mpp_sum( t_oce_co2_flx )   ! sum over the global domain
213        ENDIF
214        WRITE(numout,*) ' Atmospheric pCO2    :'
215        WRITE(numout,*) '-------------------- : ',kt,'  ',t_atm_co2_flx
216        WRITE(numout,*) '(ppm)'
217        WRITE(numout,*) 'Total Flux of Carbon :'
218        WRITE(numout,*) '-------------------- : ',t_oce_co2_flx * 12. / 1e15
219        WRITE(numout,*) '(GtC/an)'
220        t_atm_co2_flx = 0.
221        t_oce_co2_flx = 0.
222      ENDIF
223#endif
224
225      IF(ln_ctl)   THEN  ! print mean trends (used for debugging)
226         WRITE(charout, FMT="('flx ')")
227         CALL prt_ctl_trc_info(charout)
228         CALL prt_ctl_trc(tab4d=tra, mask=tmask, clinfo=ctrcnm)
229      ENDIF
230
231# if defined key_trc_diaadd && defined key_iomput
232      CALL iom_put( "Cflx" , zcflx  )
233      CALL iom_put( "Oflx" , zoflx  )
234      CALL iom_put( "Kg"   , zkg    )
235      CALL iom_put( "Dpco2", zdpco2 )
236      CALL iom_put( "Dpo2" , zdpo2  )
237#endif
238
239   END SUBROUTINE p4z_flx
240
241   SUBROUTINE p4z_flx_init
242
243      !!----------------------------------------------------------------------
244      !!                  ***  ROUTINE p4z_flx_init  ***
245      !!
246      !! ** Purpose :   Initialization of atmospheric conditions
247      !!
248      !! ** Method  :   Read the nampisext namelist and check the parameters
249      !!      called at the first timestep (nittrc000)
250      !! ** input   :   Namelist nampisext
251      !!
252      !!----------------------------------------------------------------------
253
254      NAMELIST/nampisext/ atcco2
255
256      REWIND( numnat )                     ! read numnat
257      READ  ( numnat, nampisext )
258
259      IF(lwp) THEN                         ! control print
260         WRITE(numout,*) ' '
261         WRITE(numout,*) ' Namelist parameters for air-sea exchange, nampisext'
262         WRITE(numout,*) ' ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~'
263         WRITE(numout,*) '    Atmospheric pCO2      atcco2      =', atcco2
264      ENDIF
265
266      ! number of time step per year 
267      nspyr = INT( nyear_len(1) * rday / rdt )
268
269#if defined key_cpl_carbon_cycle
270      ! Initialization of Flux of Carbon
271      oce_co2(:,:) = 0.
272      t_atm_co2_flx = 0.
273      t_oce_co2_flx = 0.
274#endif
275
276   END SUBROUTINE p4z_flx_init
277
278#else
279   !!======================================================================
280   !!  Dummy module :                                   No PISCES bio-model
281   !!======================================================================
282CONTAINS
283   SUBROUTINE p4z_flx( kt )                   ! Empty routine
284      INTEGER, INTENT( in ) ::   kt
285      WRITE(*,*) 'p4z_flx: You should not have seen this print! error?', kt
286   END SUBROUTINE p4z_flx
287#endif 
288
289   !!======================================================================
290END MODULE  p4zflx
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.