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.
sedchem.F90 in trunk/NEMO/TOP_SRC/SED – NEMO

source: trunk/NEMO/TOP_SRC/SED/sedchem.F90 @ 1179

Last change on this file since 1179 was 1179, checked in by cetlod, 16 years ago

add new routines for the sediment model, see ticket:249
File size: 22.9 KB
Line 
1MODULE sedchem
2
3#if defined key_sed 
4   !!======================================================================
5   !!                        ***  Module sedchem  ***
6   !! sediment :   Variable for chemistry of the CO2 cycle
7   !!======================================================================
8   !!   modules used
9   USE sed     ! sediment global variable
10   USE sedarr
11
12   !! * Accessibility
13   PUBLIC sed_chem   
14
15   !! * Module variables
16   REAL(wp) :: &
17      salchl = 1./1.80655 , & ! conversion factor for salinity --> chlorinity (Wooster et al. 1969)
18      calcon = 1.03E-2        ! mean calcite concentration [Ca2+] in sea water [mole/kg solution]
19
20   REAL(wp) :: &              ! coeff. for 1. dissoc. of carbonic acid (Millero, 1995)   
21      c10 = 3670.7   , &
22      c11 = 62.008   , &
23      c12 = 9.7944   , &
24      c13 = 0.0118   , &
25      c14 = 0.000116
26
27   REAL(wp) :: &              ! coeff. for 2. dissoc. of carbonic acid (Millero, 1995)   
28      c20 = 1394.7   , &
29      c21 = 4.777    , &
30      c22 = 0.       , &
31      c23 = 0.0184   , &
32      c24 = 0.000118
33
34   REAL(wp) :: &              ! coeff. for 1. dissoc. of boric acid (Dickson and Goyet, 1994)
35      cb0  = -8966.90, &
36      cb1  = -2890.53, &
37      cb2  = -77.942 , &
38      cb3  = 1.728   , &
39      cb4  = -0.0996 , &
40      cb5  = 148.0248, &
41      cb6  = 137.1942, &
42      cb7  = 1.62142 , &
43      cb8  = -24.4344, &
44      cb9  = -25.085 , &
45      cb10 = -0.2474 , &
46      cb11 = 0.053105
47
48   REAL(wp) :: &             ! borat constants
49      bor1 = 0.000232, &
50      bor2 = 1./10.811
51
52   REAL(wp) :: &             ! constants for calculate concentrations
53      st1  = 0.14     , &    ! for sulfate (Morris & Riley 1966)
54      st2  = 1./96.062, &
55      ks0  = 141.328  , &
56      ks1  = -4276.1  , &
57      ks2  = -23.093  , &
58      ks3  = -13856.  , &
59      ks4  = 324.57   , &
60      ks5  = -47.986  , &
61      ks6  = 35474.   , &
62      ks7  = -771.54  , &
63      ks8  = 114.723  , &
64      ks9  = -2698.   , &
65      ks10 = 1776.    , &
66      ks11 = 1.       , &
67      ks12 = -0.001005 
68
69   REAL(wp) :: &             ! constants for calculate concentrations
70      ft1  = 0.000067   , &  ! fluorides (Dickson & Riley 1979 )
71      ft2  = 1./18.9984 , &
72      kf0  = -12.641    , &
73      kf1  = 1590.2     , &
74      kf2  = 1.525      , &
75      kf3  = 1.0        , &
76      kf4  =-0.001005
77
78   REAL(wp) :: &             ! coeff. for dissoc. of water (Dickson and Riley, 1979 )
79      cw0 = -13847.26  , &
80      cw1 = 148.9802   , &
81      cw2 = -23.6521   , &
82      cw3 = 118.67     , &
83      cw4 = -5.977     , &
84      cw5 = 1.0495     , &
85      cw6 = -0.01615
86 
87   REAL(wp) :: &             ! coeff. for dissoc. of phosphate (Millero (1974)
88      cp10 = 115.54    , &
89      cp11 = -4576.752 , &
90      cp12 = -18.453   , &
91      cp13 = -106.736  , &
92      cp14 = 0.69171   , &
93      cp15 = -0.65643  , &
94      cp16 = -0.01844  , &
95      cp20 = 172.1033  , &
96      cp21 = -8814.715 , &
97      cp22 = -27.927   , &
98      cp23 = -160.340  , &
99      cp24 = 1.3566    , &
100      cp25 = 0.37335   , &
101      cp26 = -0.05778  , &
102      cp30 = -18.126   , &
103      cp31 = -3070.75  , &
104      cp32 = 17.27039  , &
105      cp33 = 2.81197   , &
106      cp34 = -44.99486 , &
107      cp35 = -0.09984
108
109   REAL(wp) :: &             ! coeff. for dissoc. of silicates (Millero (1974) 
110      cs10 = 117.40    , & 
111      cs11 = -8904.2   , & 
112      cs12 = -19.334   , & 
113      cs13 = -458.79   , & 
114      cs14 = 3.5913    , & 
115      cs15 = 188.74    , & 
116      cs16 = -1.5998   , & 
117      cs17 = -12.1652  , & 
118      cs18 = 0.07871   , & 
119      cs19 = 0.        , & 
120      cs20 = 1.        , & 
121      cs21 = -0.001005
122
123   REAL(wp) :: &            ! coeff. for apparent solubility equilibrium
124      ! akcc1 = -34.452 , & ! of calcite (Ingle,1975,  1800, eq. 6)
125      ! akcc2 = -39.866 , & 
126      ! akcc3 = 110.21  , & 
127      ! akcc4 = -7.5752E-6 
128      akcc1 = -171.9065 , &    ! Millero et al. 1995 from Mucci 1983
129      akcc2 = -0.077993 , & 
130      akcc3 = 2839.319  , & 
131      akcc4 = 71.595    , & 
132      akcc5 = -0.77712  , & 
133      akcc6 = 0.0028426 , & 
134      akcc7 = 178.34    , & 
135      akcc8 = -0.07711  , & 
136      akcc9 = 0.0041249
137
138   REAL(wp) :: &                 ! universal gas constant
139      rgas = 83.145              ! bar.cm3/(mol.K) or R=8.31451 J/(g.mol.K)
140
141
142   ! coeff. for seawater pressure correction (millero 95)     
143   REAL(wp), DIMENSION(8)  :: & 
144      devk1, devk2, devk3, devk4, devk5
145
146   DATA devk1/ -25.5   , -15.82    , -29.48  , -25.60    , -48.76    , -14.51   , -23.12   , -26.57   /   
147   DATA devk2/ 0.1271  , -0.0219   , 0.1622  , 0.2324    , -0.5304   , 0.1211   ,  0.1758  , 0.2020   /   
148   DATA devk3/ 0.      , 0.        , 2.608E-3, -3.6246E-3, 0.        , -0.321E-3, -2.647E-3, -3.042E-3/   
149   DATA devk4/-3.08E-3 , 1.13E-3   , -2.84E-3, -5.13E-3  , -11.76E-3 , -2.67E-3 , -5.15E-3 , -4.08E-3 /   
150   DATA devk5/0.0877E-3, -0.1475E-3, 0.      , 0.0794E-3 , -0.3692E-3, 0.0427E-3,  0.09E-3 , 0.0714E-3/
151
152
153   ! coeff. for density of sea water (Millero & Poisson 1981)
154   REAL(wp), DIMENSION(5)  :: Adsw                       
155   DATA Adsw/8.24493E-1, -4.0899E-3, 7.6438E-5 , -8.246E-7, 5.3875E-9 /
156
157   REAL(wp), DIMENSION(3)  :: Bdsw 
158   DATA Bdsw / -5.72466E-3, 1.0227E-4, -1.6546E-6 /
159
160   REAL(wp)  :: Cdsw = 4.8314E-4
161
162   REAL(wp), DIMENSION(6)  :: Ddsw                   
163   DATA Ddsw / 999.842594 , 6.793952E-2 , -9.095290E-3, 1.001685E-4, -1.120083E-6, 6.536332E-9/
164
165
166   !! * Module variables
167   REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,10) :: &
168      chem_data
169
170CONTAINS
171
172   SUBROUTINE sed_chem( kt )
173      !!----------------------------------------------------------------------
174      !!                   ***  ROUTINE sed_chem  ***
175      !!
176      !! ** Purpose :   set chemical constants
177      !!
178      !!   History :
179      !!        !  04-10  (N. Emprin, M. Gehlen )  Original code
180      !!        !  06-04  (C. Ethe)  Re-organization
181      !!----------------------------------------------------------------------
182      !!* Arguments
183      INTEGER, INTENT(in) ::  &
184         kt                     ! time step
185
186#if ! defined key_sed_off
187      INTEGER :: &
188         ji, jj, ikt
189
190      REAL(wp) :: &
191         ztkel, ztc, ztc2, zpres, ztr ,   &
192         zsal, zsal2, zsqrt, zsal15   ,   &
193         zis, zis2, zisqrt            ,   &
194         zdens0, zaw, zbw, zcw        ,   &
195         zbuf1, zbuf2 ,   & 
196         zcpexp, zcpexp2              ,   &
197         zck1p, zck2p, zck3p, zcksi   
198
199     REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,6) :: &
200        zchem_data
201
202#endif
203      !!----------------------------------------------------------------------
204
205      IF( MOD( kt - 1, nfreq ) /= 0 ) RETURN
206
207      WRITE(numsed,*) ' Getting Chemical constants from tracer model at time kt = ', kt
208      WRITE(numsed,*) ' '
209
210
211#if defined key_sed_off
212      CALL sed_chem_off
213#else
214      ! reading variables
215      zchem_data(:,:,:) = 0.
216      DO jj = 1,jpj
217         DO ji = 1, jpi
218            ikt = MAX( mbathy(ji,jj)-1, 1 )
219            IF ( tmask(ji,jj,ikt) == 1 ) THEN
220               zchem_data(ji,jj,1) = ak13 (ji,jj,ikt)
221               zchem_data(ji,jj,2) = ak23 (ji,jj,ikt)
222               zchem_data(ji,jj,3) = akb3 (ji,jj,ikt)
223               zchem_data(ji,jj,4) = akw3 (ji,jj,ikt)
224               zchem_data(ji,jj,5) = aksp (ji,jj,ikt)
225               zchem_data(ji,jj,6) = borat(ji,jj,ikt)
226            ENDIF
227         ENDDO
228      ENDDO
229
230      CALL pack_arr ( jpoce, ak1s  (1:jpoce), zchem_data(1:jpi,1:jpj,1), iarroce(1:jpoce) )
231      CALL pack_arr ( jpoce, ak2s  (1:jpoce), zchem_data(1:jpi,1:jpj,2), iarroce(1:jpoce) )
232      CALL pack_arr ( jpoce, akbs  (1:jpoce), zchem_data(1:jpi,1:jpj,3), iarroce(1:jpoce) )
233      CALL pack_arr ( jpoce, akws  (1:jpoce), zchem_data(1:jpi,1:jpj,4), iarroce(1:jpoce) )
234      CALL pack_arr ( jpoce, aksps (1:jpoce), zchem_data(1:jpi,1:jpj,5), iarroce(1:jpoce) )
235      CALL pack_arr ( jpoce, borats(1:jpoce), zchem_data(1:jpi,1:jpj,6), iarroce(1:jpoce) )
236
237      DO ji = 1, jpoce
238         ztkel   = temp(ji) + 273.16
239         ztc     = temp(ji)
240         ztc2    = ztc * ztc
241         zpres   = press(ji)
242         ! zqtt    = ztkel * 0.01
243         zsal    = salt(ji)
244         zsal2   = zsal * zsal 
245         zsqrt   = SQRT( zsal )
246         zsal15  = zsqrt * zsal
247         zlogt   = LOG( ztkel )
248         ztr     = 1./ ztkel
249         ! zis=ionic strength (ORNL/CDIAC-74, DOE 94,Dickson and Goyet)
250         zis     = 19.924 * zsal / ( 1000. - 1.005 * zsal )
251         zis2    = zis * zis
252         zisqrt  = SQRT( zis )
253
254         ! Density of Sea Water - F(temp,sal) [kg/m3]
255         zdens0 =  Ddsw(1) + Ddsw(2) * ztc + Ddsw(3) * ztc2 &
256                  + Ddsw(4) * ztc * ztc2 + Ddsw(5) * ztc2 * ztc2 &
257                  + Ddsw(6) * ztc * ztc2 * ztc2
258         zaw =  Adsw(1) + Adsw(2) * ztc + Adsw(3)* ztc2 + Adsw(4) * ztc * ztc2 &
259              + Adsw(5) * ztc2 * ztc2
260         zbw =  Bdsw(1) + Bdsw(2) * ztc + Bdsw(3) * ztc2
261         zcw =  Cdsw
262         densSW(ji) = zdens0 + zaw * zsal + zbw * zsal15 + zcw * zsal * zsal
263         densSW(ji) = densSW(ji) * 1E-3   ! to get dens in [kg/l]
264
265         ! FORMULA FOR CPEXP AFTER EDMOND AND GIESKES (1970)
266         ! (REFERENCE TO CULBERSON AND PYTKOQICZ (1968) AS MADE IN BROECKER ET AL. (1982)
267         ! IS INCORRECT; HERE RGAS IS TAKEN TENFOLD TO CORRECT FOR THE NOTATION OF pres  IN
268         ! DBAR INSTEAD OF BAR AND THE EXPRESSION FOR CPEXP IS MULTIPLIED BY LN(10.)
269         ! TO ALLOW USE OF EXP-FUNCTION WITH BASIS E IN THE FORMULA FOR AKSPP
270         ! (CF. EDMOND AND GIESKES (1970), P. 1285 AND P. 1286 (THE SMALL FORMULA ON P. 1286
271         ! IS RIGHT AND CONSISTENT WITH THE SIGN IN PARTIAL MOLAR VOLUME CHANGE AS SHOWN ON P. 1285)
272         !-----------------------------------------------------------------------------------------
273         zcpexp  = zpres / ( rgas*ztkel )
274         zcpexp2 = zpres * zcpexp
275
276         ! For Phodphates (phosphoric acid) (DOE 1994)
277         !----------------------------------------------
278         zck1p = cp10 + cp11*ztr + cp12*zlogt + ( cp13*ztr + cp14 ) * zsqrt &
279            &      + ( cp15*ztr + cp16 ) * zsal
280         zck2p = cp20 + cp21*ztr + cp22*zlogt + ( cp23*ztr + cp24 ) * zsqrt &
281            &      + ( cp25*ztr + cp26 ) * zsal
282         zck3p = cp30 + cp31*ztr + ( cp32*ztr + cp33 ) *  zsqrt &
283            &      + ( cp34*ztr + cp35 ) * zsal
284
285         ! For silicates (DOE 1994) change to mol/kg soln) (OCMIP)
286         !--------------------------------------------------------
287         zcksi = cs10 + cs11*ztr + cs12*zlogt + ( cs13*ztr + cs14) * zisqrt &
288            &      + ( cs15*ztr + cs16 ) * zis &
289            &      + ( cs17*ztr + cs18 ) * zis2 &
290            &      + LOG( 1. + cs19*zsal ) + LOG( cs20 + cs21*zsal )
291
292
293         !K1, K2 of carbonic acid, KB of boric acid, KW (H2O)
294         !---------------------------------------------------
295         zak1p  = EXP ( zck1p  )
296         zak2p  = EXP ( zck2p  )
297         zak3p  = EXP ( zck3p  )
298         zaksil = EXP ( zcksi  )
299
300         zbuf1       = - ( devk1(3) + devk2(3)*ztc + devk3(3)*ztc2 )
301         zbuf2       = 0.5 * ( devk4(3) + devk5(3)*ztc )
302         aksis(ji)     = zaksil * EXP( zbuf1*zcpexp + zbuf2*zcpexp2 )
303
304         zbuf1       = - ( devk1(6) + devk2(6)*ztc + devk3(6)*ztc2 )
305         zbuf2       = 0.5 * ( devk4(6) + devk5(6)*ztc )
306         ak1ps(ji)   = zak1p * EXP( zbuf1*zcpexp + zbuf2*zcpexp2 )
307 
308         zbuf1       = - ( devk1(7) + devk2(7)*ztc + devk3(7)*ztc2 )
309         zbuf2       = 0.5 * ( devk4(7) + devk5(7)*ztc )
310         ak2ps(ji)   = zak2p * EXP( zbuf1*zcpexp + zbuf2*zcpexp2 )
311
312         zbuf1       = - ( devk1(8) + devk2(8)*ztc + devk3(8)*ztc2 )
313         zbuf2       = 0.5 * ( devk4(8) + devk5(8)*ztc )
314         ak3ps(ji)   = zak3p * EXP( zbuf1*zcpexp + zbuf2*zcpexp2 )
315
316         ak12s  (ji) = ak1s (ji) * ak2s (ji)
317         ak12ps (ji) = ak1ps(ji) * ak2ps(ji)
318         ak123ps(ji) = ak1ps(ji) * ak2ps(ji) * ak3ps(ji)
319
320         calcon2(ji) = 0.01028 * ( salt(ji) / 35. ) * densSW(ji)
321#endif
322      ENDDO
323
324   END SUBROUTINE sed_chem
325
326#if defined key_sed_off
327
328   SUBROUTINE sed_chem_off
329      !!----------------------------------------------------------------------
330      !!                   ***  ROUTINE sed_chem_off  ***
331      !!                   
332      !! ** Purpose :   compute chemical constants
333      !!
334      !!   History :
335      !!        !  04-10  (N. Emprin, M. Gehlen )  Original code
336      !!        !  06-04  (C. Ethe)  Re-organization
337      !!---------------------------------------------------------------------- 
338      !!* Arguments
339      INTEGER, INTENT(in) ::  &
340         kt                     ! time step
341
342      !! * Local declarations
343      INTEGER :: &
344         ji
345
346      REAL(wp) :: &
347         ztkel, ztc, ztc2, zpres, ztr ,   &
348         zsal, zsal2, zsqrt, zsal15   ,   &
349         zis, zis2, zisqrt            ,   &
350         zdens0, zaw, zbw, zcw        ,   &
351         zchl, zst, zft, zbuf1, zbuf2 ,   & 
352         zcpexp, zcpexp2              ,   &
353         zckb, zck1, zck2, zckw       ,   &
354         zck1p, zck2p, zck3p, zcksi   ,   &
355         zak1, zak2, zakb, zakw       ,   &       
356         zaksp0, zksp, zks, zkf 
357
358
359      ! CHEMICAL CONSTANTS - DEEP OCEAN
360      !-------------------------------------
361      ! [chem constants]=mol/kg solution (or (mol/kg sol)2 for akws and aksp)
362
363      DO ji = 1, jpoce
364         ztkel   = temp(ji) + 273.16
365         ztc     = temp(ji)
366         ztc2    = ztc * ztc
367         zpres   = press(ji)
368         ! zqtt    = ztkel * 0.01
369         zsal    = salt(ji)
370         zsal2   = zsal * zsal 
371         zsqrt   = SQRT( zsal )
372         zsal15  = zsqrt * zsal
373         zlogt   = LOG( ztkel )
374         ztr     = 1./ ztkel
375         ! zis=ionic strength (ORNL/CDIAC-74, DOE 94,Dickson and Goyet)
376         zis     = 19.924 * zsal / ( 1000. - 1.005 * zsal )
377         zis2    = zis * zis
378         zisqrt  = SQRT( zis )
379
380
381         ! Density of Sea Water - F(temp,sal) [kg/m3]
382         zdens0 =  Ddsw(1) + Ddsw(2) * ztc + Ddsw(3) * ztc2 &
383                  + Ddsw(4) * ztc * ztc2 + Ddsw(5) * ztc2 * ztc2 &
384                  + Ddsw(6) * ztc * ztc2 * ztc2
385         zaw =  Adsw(1) + Adsw(2) * ztc + Adsw(3)* ztc2 + Adsw(4) * ztc * ztc2 &
386              + Adsw(5) * ztc2 * ztc2
387         zbw =  Bdsw(1) + Bdsw(2) * ztc + Bdsw(3) * ztc2
388         zcw =  Cdsw
389         densSW(ji) = zdens0 + zaw * zsal + zbw * zsal15 + zcw * zsal * zsal
390         densSW(ji) = densSW(ji) * 1E-3   ! to get dens in [kg/l]
391
392
393         ! FORMULA FOR CPEXP AFTER EDMOND AND GIESKES (1970)
394         ! (REFERENCE TO CULBERSON AND PYTKOQICZ (1968) AS MADE IN BROECKER ET AL. (1982)
395         ! IS INCORRECT; HERE RGAS IS TAKEN TENFOLD TO CORRECT FOR THE NOTATION OF pres  IN
396         ! DBAR INSTEAD OF BAR AND THE EXPRESSION FOR CPEXP IS MULTIPLIED BY LN(10.)
397         ! TO ALLOW USE OF EXP-FUNCTION WITH BASIS E IN THE FORMULA FOR AKSPP
398         ! (CF. EDMOND AND GIESKES (1970), P. 1285 AND P. 1286 (THE SMALL FORMULA ON P. 1286
399         ! IS RIGHT AND CONSISTENT WITH THE SIGN IN PARTIAL MOLAR VOLUME CHANGE AS SHOWN ON P. 1285)
400         !-----------------------------------------------------------------------------------------
401         zcpexp  = zpres / ( rgas*ztkel )
402         zcpexp2 = zpres * zcpexp
403
404
405         ! chlorinity (WOOSTER ET AL., 1969)
406         !---------------------------------------
407         zchl = zsal * salchl
408
409         ! total sulfate concentration [mol/kg soln]
410         ! --------------------------------------
411         zst = st1 * zchl * st2
412
413         ! total fluoride concentration [mol/kg soln]
414         ! --------------------------------------
415         zft = ft1 * zchl * ft2
416
417         ! dissociation constant for carbonate (Mehrback 74 - Dickson & Millero 87)
418         !---------------------------------------------------------------------------
419         zck1 = c10*ztr - c11 + c12*zlogt - c13*zsal + c14*zsal2
420         zck2 = c20*ztr + c21 - c22*zlogt - c23*zsal + c24*zsal2
421
422         ! dissociation constant for sulfates (Dickson 1990)
423         !--------------------------------------------------
424         zks = EXP(  ks0 + ks1*ztr + ks2*zlogt &
425            &    + ( ks3*ztr + ks4 + ks5*zlogt ) * zisqrt &
426            &    + ( ks6*ztr + ks7 + ks8*zlogt ) * zis    &
427            &    +   ks9*ztr*zis*zisqrt + ks10*ztr*zis2   &
428            &    +   LOG( ks11 + ks12*zsal ) )
429
430         ! dissociation constant for fluorides (Dickson and Riley 79)
431         !--------------------------------------------------
432         zkf = EXP( kf0 + kf1*ztr + kf2*zisqrt + LOG( kf3 + kf4*zsal ) )
433
434         ! dissociation constant for borates (Doe 94)
435         !--------------------------------------------------
436         zckb = (  cb0 + cb1*zsqrt + cb2*zsal + cb3*zsal15 + cb4*zsal2) * ztr &
437            &  + ( cb5 + cb6*zsqrt + cb7*zsal) &
438            &  + ( cb8 + cb9*zsqrt + cb10*zsal) * zlogt &
439            &  +   cb11*zsqrt*ztkel + LOG( ( 1. + zst/zks + zft/zkf ) / ( 1. + zst/zks ) ) 
440
441         ! PKW (H2O) (DICKSON AND RILEY, 1979)
442         !--------------------------------------
443         zckw =   cw0*ztr + cw1 + cw2*zlogt &
444            & +( cw3*ztr + cw4 + cw5*zlogt )* zsqrt + cw6*zsal
445         
446         ! For Phodphates (phosphoric acid) (DOE 1994)
447         !----------------------------------------------
448         zck1p = cp10 + cp11*ztr + cp12*zlogt + ( cp13*ztr + cp14 ) * zsqrt &
449            &      + ( cp15*ztr + cp16 ) * zsal
450         zck2p = cp20 + cp21*ztr + cp22*zlogt + ( cp23*ztr + cp24 ) * zsqrt &
451            &      + ( cp25*ztr + cp26 ) * zsal
452         zck3p = cp30 + cp31*ztr + ( cp32*ztr + cp33 ) *  zsqrt &
453            &      + ( cp34*ztr + cp35 ) * zsal
454
455         ! For silicates (DOE 1994) change to mol/kg soln) (OCMIP)
456         !--------------------------------------------------------
457         zcksi = cs10 + cs11*ztr + cs12*zlogt + ( cs13*ztr + cs14) * zisqrt &
458            &      + ( cs15*ztr + cs16 ) * zis &
459            &      + ( cs17*ztr + cs18 ) * zis2 &
460            &      + LOG( 1. + cs19*zsal ) + LOG( cs20 + cs21*zsal )
461
462         ! apparent solublity product K'SP of calcite in seawater
463         ! (S=27-43, T=2-25 DEG C) AT pres =0 (INGLE, 1975, EQ. 6)
464         ! prob: olivier a log = ln et C. Heize a LOG10(sal)
465         ! aksp0 = 1.E-7*(akcc1+akcc2*sal**(1./3.)+akcc3*log(sal)+akcc4*tkel*tkel)
466         ! aksp0 = 1.E-7*(akcc1+akcc2*sal**(1./3.)+akcc3*log10(sal)+akcc4*tkel*tkel)
467         !--------------------------------------------------------------------
468         zaksp0 = akcc1 + akcc2*ztkel + akcc3*ztr + akcc4 * LOG10(ztkel) &
469            &  + ( akcc5 + akcc6*ztkel+ akcc7*ztr ) * zsqrt &
470            &  +  akcc8*zsal + akcc9*zsal15
471
472         !K1, K2 of carbonic acid, KB of boric acid, KW (H2O)
473         !---------------------------------------------------
474         zak1   = 10**( -zck1  )
475         zak2   = 10**( -zck2  )
476         zakb   = EXP ( zckb   ) 
477         zakw   = EXP ( zckw   )
478         zksp   = 10**( zaksp0 )
479
480
481
482         ! KB of boric acid, K1,K2 of carbonic acid pressure correction
483         ! after Culberson and  AND Pytkowicz (1968) (CF. BROECKER ET AL., 1982) Millero 95
484         !--------------------------------------------------------------------------------
485         zbuf1       = - ( devk1(1) + devk2(1)*ztc + devk3(1)*ztc2 )
486         zbuf2       = 0.5 * ( devk4(1) + devk5(1)*ztc )
487         ak1s(ji)    = zak1 * EXP( zbuf1*zcpexp + zbuf2*zcpexp2 )
488
489         zbuf1       = -( devk1(2) + devk2(2)*ztc + devk3(2)*ztc2 )
490         zbuf2       = 0.5 * ( devk4(2) + devk5(2)*ztc )
491         ak2s(ji)    = zak2 * EXP( zbuf1*zcpexp + zbuf2*zcpexp2 )
492
493         zbuf1       = - ( devk1(3) + devk2(3)*ztc + devk3(3)*ztc2 )
494         zbuf2       = 0.5 * ( devk4(3) + devk5(3) * ztc )
495         akbs(ji)    = zakb * EXP( zbuf1*zcpexp + zbuf2*zcpexp2 )
496
497         zbuf1       = - ( devk1(4) + devk2(4)*ztc + devk3(4)*ztc2 )
498         zbuf2       = 0.5 * ( devk4(4) + devk5(4)*ztc )
499         akws(ji)    = zakw * EXP( zbuf1*zcpexp + zbuf2*zcpexp2 )
500
501
502         ! APPARENT SOLUBILITY PRODUCT K''SP OF CALCITE (OR ARAGONITE)
503         ! AS FUNCTION OF PRESSURE FOLLWING EDMOND AND GIESKES (1970)
504         ! (P. 1285) AND BERNER (1976)
505         !-----------------------------------------------------------------
506         ! aksp(ji) = aksp0*exp(zcpexp*(devks-devkst*tc))
507         ! or following Mucci
508         zbuf1      = - ( devk1(5) + devk2(5)*ztc + devk3(5)*ztc2 )
509         zbuf2      = 0.5 *( devk4(5) + devk5(5)*ztc )
510         aksps(ji)   = zksp * EXP( zbuf1*zcpexp + zbuf2*zcpexp2 )
511
512         ! For Phodphates (phosphoric acid) (DOE 1994)
513         !----------------------------------------------
514         zck1p = cp10 + cp11*ztr + cp12*zlogt + ( cp13*ztr + cp14 ) * zsqrt &
515            &      + ( cp15*ztr + cp16 ) * zsal
516         zck2p = cp20 + cp21*ztr + cp22*zlogt + ( cp23*ztr + cp24 ) * zsqrt &
517            &      + ( cp25*ztr + cp26 ) * zsal
518         zck3p = cp30 + cp31*ztr + ( cp32*ztr + cp33 ) *  zsqrt &
519            &      + ( cp34*ztr + cp35 ) * zsal
520
521         ! For silicates (DOE 1994) change to mol/kg soln) (OCMIP)
522         !--------------------------------------------------------
523         zcksi = cs10 + cs11*ztr + cs12*zlogt + ( cs13*ztr + cs14) * zisqrt &
524            &      + ( cs15*ztr + cs16 ) * zis &
525            &      + ( cs17*ztr + cs18 ) * zis2 &
526            &      + LOG( 1. + cs19*zsal ) + LOG( cs20 + cs21*zsal )
527
528
529         !K1, K2 of carbonic acid, KB of boric acid, KW (H2O)
530         !---------------------------------------------------
531         zak1p  = EXP ( zck1p  )
532         zak2p  = EXP ( zck2p  )
533         zak3p  = EXP ( zck3p  )
534         zaksil = EXP ( zcksi  )
535
536         zbuf1       = - ( devk1(3) + devk2(3)*ztc + devk3(3)*ztc2 )
537         zbuf2       = 0.5 * ( devk4(3) + devk5(3)*ztc )
538         aksis(ji)     = zaksil * EXP( zbuf1*zcpexp + zbuf2*zcpexp2 )
539
540         zbuf1       = - ( devk1(6) + devk2(6)*ztc + devk3(6)*ztc2 )
541         zbuf2       = 0.5 * ( devk4(6) + devk5(6)*ztc )
542         ak1ps(ji)   = zak1p * EXP( zbuf1*zcpexp + zbuf2*zcpexp2 )
543 
544         zbuf1       = - ( devk1(7) + devk2(7)*ztc + devk3(7)*ztc2 )
545         zbuf2       = 0.5 * ( devk4(7) + devk5(7)*ztc )
546         ak2ps(ji)   = zak2p * EXP( zbuf1*zcpexp + zbuf2*zcpexp2 )
547
548         zbuf1       = - ( devk1(8) + devk2(8)*ztc + devk3(8)*ztc2 )
549         zbuf2       = 0.5 * ( devk4(8) + devk5(8)*ztc )
550         ak3ps(ji)   = zak3p * EXP( zbuf1*zcpexp + zbuf2*zcpexp2 )
551
552         ! total borat concentration. [mol/l]
553         ! or from Millero 1995 [mol/l] : borat(l) = 0.000416_8*(sal/35._8)*densSW(l)
554         ! --------------------------------------------------------------------------
555         borats(ji) = bor1 * zchl * bor2 * densSW(ji)
556
557         ak12s  (ji) = ak1s (ji) * ak2s (ji)
558         ak12ps (ji) = ak1ps(ji) * ak2ps(ji)
559         ak123ps(ji) = ak1ps(ji) * ak2ps(ji) * ak3ps(ji)
560
561         calcon2(ji) = 0.01028 * ( zsal / 35. ) * densSW(ji)
562
563      ENDDO
564
565   END SUBROUTINE sed_chem_off
566
567#endif
568
569#else
570   !!======================================================================
571   !! MODULE sedchem  :   Dummy module
572   !!======================================================================
573CONTAINS
574   SUBROUTINE sed_chem( kt )         ! Empty routine
575      INTEGER, INTENT(in) :: kt
576      WRITE(*,*) 'trc_stp: You should not have seen this print! error?', kt
577   END SUBROUTINE sed_chem
578
579   !!======================================================================
580
581#endif
582
583END MODULE sedchem
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.