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p4zmeso.F90 in trunk/NEMO/TOP_SRC/PISCES – NEMO

source: trunk/NEMO/TOP_SRC/PISCES/p4zmeso.F90 @ 935

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