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p4zmeso.F90 in trunk/NEMOGCM/NEMO/TOP_SRC/PISCES/P4Z – NEMO

source: trunk/NEMOGCM/NEMO/TOP_SRC/PISCES/P4Z/p4zmeso.F90 @ 7698

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update trunk with OpenMP parallelization

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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   !!             3.4  !  2011-06  (O. Aumont, C. Ethe) Quota model for iron
9   !!----------------------------------------------------------------------
10   !!   p4z_meso       :   Compute the sources/sinks for mesozooplankton
11   !!   p4z_meso_init  :   Initialization of the parameters for mesozooplankton
12   !!----------------------------------------------------------------------
13   USE oce_trc         !  shared variables between ocean and passive tracers
14   USE trc             !  passive tracers common variables
15   USE sms_pisces      !  PISCES Source Minus Sink variables
16   USE p4zprod         !  production
17   USE prtctl_trc      !  print control for debugging
18   USE iom             !  I/O manager
19
20   IMPLICIT NONE
21   PRIVATE
22
23   PUBLIC   p4z_meso              ! called in p4zbio.F90
24   PUBLIC   p4z_meso_init         ! called in trcsms_pisces.F90
25
26   !! * Shared module variables
27   REAL(wp), PUBLIC ::  part2        !: part of calcite not dissolved in mesozoo guts
28   REAL(wp), PUBLIC ::  xprefc       !: mesozoo preference for POC
29   REAL(wp), PUBLIC ::  xprefp       !: mesozoo preference for nanophyto
30   REAL(wp), PUBLIC ::  xprefz       !: mesozoo preference for diatoms
31   REAL(wp), PUBLIC ::  xprefpoc     !: mesozoo preference for POC
32   REAL(wp), PUBLIC ::  xthresh2zoo  !: zoo feeding threshold for mesozooplankton
33   REAL(wp), PUBLIC ::  xthresh2dia  !: diatoms feeding threshold for mesozooplankton
34   REAL(wp), PUBLIC ::  xthresh2phy  !: nanophyto feeding threshold for mesozooplankton
35   REAL(wp), PUBLIC ::  xthresh2poc  !: poc feeding threshold for mesozooplankton
36   REAL(wp), PUBLIC ::  xthresh2     !: feeding threshold for mesozooplankton
37   REAL(wp), PUBLIC ::  resrat2      !: exsudation rate of mesozooplankton
38   REAL(wp), PUBLIC ::  mzrat2       !: microzooplankton mortality rate
39   REAL(wp), PUBLIC ::  grazrat2     !: maximal mesozoo grazing rate
40   REAL(wp), PUBLIC ::  xkgraz2      !: non assimilated fraction of P by mesozoo
41   REAL(wp), PUBLIC ::  unass2       !: Efficicency of mesozoo growth
42   REAL(wp), PUBLIC ::  sigma2       !: Fraction of mesozoo excretion as DOM
43   REAL(wp), PUBLIC ::  epsher2      !: half sturation constant for grazing 2
44   REAL(wp), PUBLIC ::  grazflux     !: mesozoo flux feeding rate
45
46   !!----------------------------------------------------------------------
47   !! NEMO/TOP 3.3 , NEMO Consortium (2010)
48   !! $Id: p4zmeso.F90 3160 2011-11-20 14:27:18Z cetlod $
49   !! Software governed by the CeCILL licence (NEMOGCM/NEMO_CeCILL.txt)
50   !!----------------------------------------------------------------------
51
52CONTAINS
53
54   SUBROUTINE p4z_meso( kt, knt )
55      !!---------------------------------------------------------------------
56      !!                     ***  ROUTINE p4z_meso  ***
57      !!
58      !! ** Purpose :   Compute the sources/sinks for mesozooplankton
59      !!
60      !! ** Method  : - ???
61      !!---------------------------------------------------------------------
62      INTEGER, INTENT(in) ::   kt, knt ! ocean time step
63      INTEGER  :: ji, jj, jk
64      REAL(wp) :: zcompadi, zcompaph, zcompapoc, zcompaz, zcompam
65      REAL(wp) :: zgraze2 , zdenom, zdenom2
66      REAL(wp) :: zfact   , zfood, zfoodlim, zproport
67      REAL(wp) :: zmortzgoc, zfrac, zfracfe, zratio, zratio2, zfracal, zgrazcal
68      REAL(wp) :: zepshert, zepsherv, zgrarsig, zgraztot, zgraztotn, zgraztotf
69      REAL(wp) :: zgrarem2, zgrafer2, zgrapoc2, zprcaca, zmortz2, zgrasrat, zgrasratn
70      REAL(wp) :: zrespz2, ztortz2, zgrazd, zgrazz, zgrazpof
71      REAL(wp) :: zgrazn, zgrazpoc, zgraznf, zgrazf
72      REAL(wp) :: zgrazfffp, zgrazfffg, zgrazffep, zgrazffeg
73      CHARACTER (len=25) :: charout
74      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:,:) :: zgrazing, zw3d
75
76      !!---------------------------------------------------------------------
77      !
78      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_start('p4z_meso')
79      !
80      CALL wrk_alloc( jpi, jpj, jpk, zgrazing )
81!$OMP PARALLEL DO schedule(static) private(jk,jj,ji)
82      DO jk = 1, jpk
83         DO jj = 1, jpj
84            DO ji = 1, jpi
85               zgrazing(ji,jj,jk) = 0._wp
86            END DO
87         END DO
88      END DO
89
90!$OMP PARALLEL DO schedule(static) private(jk,jj,ji,zcompam,zfact,zrespz2,ztortz2,zcompadi,zcompaz,zcompaph,zfracal) &
91!$OMP& private(zcompapoc,zfood,zfoodlim,zdenom,zdenom2,zgraze2,zgrazd,zgrazz,zgrazn,zgrazpoc,zgraznf,zgrazf,zgrazpof) &
92!$OMP& private(zgrazffeg,zgrazfffg,zgrazffep,zgrazfffp,zgraztot,zproport,zratio,zratio2,zfrac,zfracfe,zgraztotf,zgrasrat) &
93!$OMP& private(zgraztotn,zgrasratn,zepshert,zepsherv,zgrarem2,zgrafer2,zgrapoc2,zgrarsig,zmortz2,zmortzgoc,zprcaca,zgrazcal)
94      DO jk = 1, jpkm1
95         DO jj = 1, jpj
96            DO ji = 1, jpi
97               zcompam   = MAX( ( trb(ji,jj,jk,jpmes) - 1.e-9 ), 0.e0 )
98               zfact     = xstep * tgfunc2(ji,jj,jk) * zcompam
99
100               !  Respiration rates of both zooplankton
101               !  -------------------------------------
102               zrespz2   = resrat2 * zfact * trb(ji,jj,jk,jpmes) / ( xkmort + trb(ji,jj,jk,jpmes) )  &
103                  &      + resrat2 * zfact * 3. * nitrfac(ji,jj,jk)
104
105               !  Zooplankton mortality. A square function has been selected with
106               !  no real reason except that it seems to be more stable and may mimic predation
107               !  ---------------------------------------------------------------
108               ztortz2   = mzrat2 * 1.e6 * zfact * trb(ji,jj,jk,jpmes)
109               !
110               zcompadi  = MAX( ( trb(ji,jj,jk,jpdia) - xthresh2dia ), 0.e0 )
111               zcompaz   = MAX( ( trb(ji,jj,jk,jpzoo) - xthresh2zoo ), 0.e0 )
112               ! Size effect of nanophytoplankton on grazing : the smaller it is, the less prone
113               ! it is to predation by mesozooplankton
114               ! -------------------------------------------------------------------------------
115               zcompaph  = MAX( ( trb(ji,jj,jk,jpphy) - xthresh2phy ), 0.e0 ) &
116                  &      * MIN(1., MAX( 0., ( quotan(ji,jj,jk) - 0.2) / 0.3 ) )
117               zcompapoc = MAX( ( trb(ji,jj,jk,jppoc) - xthresh2poc ), 0.e0 )
118
119               zfood     = xprefc * zcompadi + xprefz * zcompaz + xprefp * zcompaph + xprefpoc * zcompapoc 
120               zfoodlim  = MAX( 0., zfood - MIN( 0.5 * zfood, xthresh2 ) )
121               zdenom    = zfoodlim / ( xkgraz2 + zfoodlim )
122               zdenom2   = zdenom / ( zfood + rtrn )
123               zgraze2   = grazrat2 * xstep * tgfunc2(ji,jj,jk) * trb(ji,jj,jk,jpmes) 
124
125               zgrazd    = zgraze2  * xprefc   * zcompadi  * zdenom2 
126               zgrazz    = zgraze2  * xprefz   * zcompaz   * zdenom2 
127               zgrazn    = zgraze2  * xprefp   * zcompaph  * zdenom2 
128               zgrazpoc  = zgraze2  * xprefpoc * zcompapoc * zdenom2 
129
130               zgraznf   = zgrazn   * trb(ji,jj,jk,jpnfe) / ( trb(ji,jj,jk,jpphy) + rtrn)
131               zgrazf    = zgrazd   * trb(ji,jj,jk,jpdfe) / ( trb(ji,jj,jk,jpdia) + rtrn)
132               zgrazpof  = zgrazpoc * trb(ji,jj,jk,jpsfe) / ( trb(ji,jj,jk,jppoc) + rtrn)
133
134               !  Mesozooplankton flux feeding on GOC
135               !  ----------------------------------
136               !  ----------------------------------
137               zgrazffeg = grazflux  * xstep * wsbio4(ji,jj,jk)      &
138               &           * tgfunc2(ji,jj,jk) * trb(ji,jj,jk,jpgoc) * trb(ji,jj,jk,jpmes)
139               zgrazfffg = zgrazffeg * trb(ji,jj,jk,jpbfe) / (trb(ji,jj,jk,jpgoc) + rtrn)
140               zgrazffep = grazflux  * xstep *  wsbio3(ji,jj,jk)     &
141               &           * tgfunc2(ji,jj,jk) * trb(ji,jj,jk,jppoc) * trb(ji,jj,jk,jpmes)
142               zgrazfffp = zgrazffep * trb(ji,jj,jk,jpsfe) / (trb(ji,jj,jk,jppoc) + rtrn)
143              !
144              zgraztot  = zgrazd + zgrazz + zgrazn + zgrazpoc + zgrazffep + zgrazffeg
145              ! Compute the proportion of filter feeders
146              zproport  = (zgrazffep + zgrazffeg)/(rtrn + zgraztot)
147              ! Compute fractionation of aggregates. It is assumed that
148              ! diatoms based aggregates are more prone to fractionation
149              ! since they are more porous (marine snow instead of fecal pellets)
150              zratio    = trb(ji,jj,jk,jpgsi) / ( trb(ji,jj,jk,jpgoc) + rtrn )
151              zratio2   = zratio * zratio
152              zfrac     = zproport * grazflux  * xstep * wsbio4(ji,jj,jk)      &
153               &          * trb(ji,jj,jk,jpgoc) * trb(ji,jj,jk,jpmes)          &
154               &          * ( 0.2 + 3.8 * zratio2 / ( 1.**2 + zratio2 ) )
155              zfracfe   = zfrac * trb(ji,jj,jk,jpbfe) / (trb(ji,jj,jk,jpgoc) + rtrn)
156
157              zgrazffep = zproport * zgrazffep
158              zgrazffeg = zproport * zgrazffeg
159              zgrazfffp = zproport * zgrazfffp
160              zgrazfffg = zproport * zgrazfffg
161              zgraztot  = zgrazd + zgrazz + zgrazn + zgrazpoc + zgrazffep + zgrazffeg
162              zgraztotn = zgrazd * quotad(ji,jj,jk) + zgrazz + zgrazn * quotan(ji,jj,jk)   &
163              &   + zgrazpoc + zgrazffep + zgrazffeg
164              zgraztotf = zgrazf + zgraznf + zgrazz * ferat3 + zgrazpof + zgrazfffp + zgrazfffg
165
166              ! Total grazing ( grazing by microzoo is already computed in p4zmicro )
167              zgrazing(ji,jj,jk) = zgraztot
168
169              !    Mesozooplankton efficiency
170              !    --------------------------
171               zgrasrat  =  ( zgraztotf +rtrn )/ ( zgraztot + rtrn )
172               zgrasratn =  ( zgraztotn +rtrn )/ ( zgraztot + rtrn )
173               zepshert  = MIN( 1., zgrasratn, zgrasrat / ferat3)
174               zepsherv  = zepshert * MIN( epsher2, (1. - unass2) * zgrasrat / ferat3, (1. - unass2) * zgrasratn )
175               zgrarem2  = zgraztot * ( 1. - zepsherv - unass2 ) &
176                &       + ( 1. - epsher2 - unass2 ) / ( 1. - epsher2 ) * ztortz2
177               zgrafer2  = zgraztot * MAX( 0. , ( 1. - unass2 ) * zgrasrat - ferat3 * zepsherv )    &
178                &       + ferat3 * ( ( 1. - epsher2 - unass2 ) /( 1. - epsher2 ) * ztortz2 )
179               zgrapoc2  = zgraztot * unass2
180
181               !   Update the arrays TRA which contain the biological sources and sinks
182               zgrarsig  = zgrarem2 * sigma2
183               tra(ji,jj,jk,jppo4) = tra(ji,jj,jk,jppo4) + zgrarsig
184               tra(ji,jj,jk,jpnh4) = tra(ji,jj,jk,jpnh4) + zgrarsig
185               tra(ji,jj,jk,jpdoc) = tra(ji,jj,jk,jpdoc) + zgrarem2 - zgrarsig
186               !
187               IF( ln_ligand ) tra(ji,jj,jk,jplgw) = tra(ji,jj,jk,jplgw) + (zgrarem2 - zgrarsig) * ldocz
188               !
189               tra(ji,jj,jk,jpoxy) = tra(ji,jj,jk,jpoxy) - o2ut * zgrarsig
190               tra(ji,jj,jk,jpfer) = tra(ji,jj,jk,jpfer) + zgrafer2
191               tra(ji,jj,jk,jpdic) = tra(ji,jj,jk,jpdic) + zgrarsig
192               tra(ji,jj,jk,jptal) = tra(ji,jj,jk,jptal) + rno3 * zgrarsig             
193
194               zmortz2 = ztortz2 + zrespz2
195               zmortzgoc = unass2 / ( 1. - epsher2 ) * ztortz2 + zrespz2
196               tra(ji,jj,jk,jpmes) = tra(ji,jj,jk,jpmes) - zmortz2 + zepsherv * zgraztot 
197               tra(ji,jj,jk,jpdia) = tra(ji,jj,jk,jpdia) - zgrazd
198               tra(ji,jj,jk,jpzoo) = tra(ji,jj,jk,jpzoo) - zgrazz
199               tra(ji,jj,jk,jpphy) = tra(ji,jj,jk,jpphy) - zgrazn
200               tra(ji,jj,jk,jpnch) = tra(ji,jj,jk,jpnch) - zgrazn * trb(ji,jj,jk,jpnch) / ( trb(ji,jj,jk,jpphy) + rtrn )
201               tra(ji,jj,jk,jpdch) = tra(ji,jj,jk,jpdch) - zgrazd * trb(ji,jj,jk,jpdch) / ( trb(ji,jj,jk,jpdia) + rtrn )
202               tra(ji,jj,jk,jpdsi) = tra(ji,jj,jk,jpdsi) - zgrazd * trb(ji,jj,jk,jpdsi) / ( trb(ji,jj,jk,jpdia) + rtrn )
203               tra(ji,jj,jk,jpgsi) = tra(ji,jj,jk,jpgsi) + zgrazd * trb(ji,jj,jk,jpdsi) / ( trb(ji,jj,jk,jpdia) + rtrn )
204               tra(ji,jj,jk,jpnfe) = tra(ji,jj,jk,jpnfe) - zgraznf
205               tra(ji,jj,jk,jpdfe) = tra(ji,jj,jk,jpdfe) - zgrazf
206
207              tra(ji,jj,jk,jppoc) = tra(ji,jj,jk,jppoc) - zgrazpoc - zgrazffep + zfrac
208              prodpoc(ji,jj,jk) = prodpoc(ji,jj,jk) + zfrac
209              conspoc(ji,jj,jk) = conspoc(ji,jj,jk) - zgrazpoc - zgrazffep
210              tra(ji,jj,jk,jpgoc) = tra(ji,jj,jk,jpgoc) + zmortzgoc - zgrazffeg + zgrapoc2 - zfrac
211              prodgoc(ji,jj,jk) = prodgoc(ji,jj,jk) + zmortzgoc + zgrapoc2
212              consgoc(ji,jj,jk) = consgoc(ji,jj,jk) - zgrazffeg - zfrac
213              tra(ji,jj,jk,jpsfe) = tra(ji,jj,jk,jpsfe) - zgrazpof - zgrazfffp + zfracfe
214              tra(ji,jj,jk,jpbfe) = tra(ji,jj,jk,jpbfe) + ferat3 * zmortzgoc - zgrazfffg     &
215                 &                + zgraztotf * unass2 - zfracfe
216              zfracal = trb(ji,jj,jk,jpcal) / (trb(ji,jj,jk,jppoc) + trb(ji,jj,jk,jpgoc) + rtrn )
217              zgrazcal = (zgrazffeg + zgrazpoc) * (1. - part2) * zfracal
218              ! calcite production
219              zprcaca = xfracal(ji,jj,jk) * zgrazn
220              prodcal(ji,jj,jk) = prodcal(ji,jj,jk) + zprcaca  ! prodcal=prodcal(nanophy)+prodcal(microzoo)+prodcal(mesozoo)
221              !
222              zprcaca = part2 * zprcaca
223              tra(ji,jj,jk,jpdic) = tra(ji,jj,jk,jpdic) + zgrazcal - zprcaca
224              tra(ji,jj,jk,jptal) = tra(ji,jj,jk,jptal) - 2. * ( zgrazcal + zprcaca )
225              tra(ji,jj,jk,jpcal) = tra(ji,jj,jk,jpcal) - zgrazcal + zprcaca
226            END DO
227         END DO
228      END DO
229      !
230      IF( lk_iomput .AND. knt == nrdttrc ) THEN
231         CALL wrk_alloc( jpi, jpj, jpk, zw3d )
232         IF( iom_use( "GRAZ2" ) ) THEN
233!$OMP PARALLEL DO schedule(static) private(jk,jj,ji)
234            DO jk = 1, jpk
235               DO jj = 1, jpj
236                  DO ji = 1, jpi
237                     zw3d(ji,jj,jk) = zgrazing(ji,jj,jk) * 1.e+3 * rfact2r * tmask(ji,jj,jk)  !   Total grazing of phyto by zooplankton
238                  END DO
239               END DO
240            END DO
241            CALL iom_put( "GRAZ2", zw3d )
242         ENDIF
243         IF( iom_use( "PCAL" ) ) THEN
244!$OMP PARALLEL DO schedule(static) private(jk,jj,ji)
245            DO jk = 1, jpk
246               DO jj = 1, jpj
247                  DO ji = 1, jpi
248                     zw3d(ji,jj,jk) = prodcal(ji,jj,jk) * 1.e+3 * rfact2r * tmask(ji,jj,jk)   !  Calcite production
249                  END DO
250               END DO
251            END DO
252            CALL iom_put( "PCAL", zw3d ) 
253         ENDIF
254         CALL wrk_dealloc( jpi, jpj, jpk, zw3d )
255      ENDIF
256      !
257      IF(ln_ctl)   THEN  ! print mean trends (used for debugging)
258        WRITE(charout, FMT="('meso')")
259        CALL prt_ctl_trc_info(charout)
260        CALL prt_ctl_trc(tab4d=tra, mask=tmask, clinfo=ctrcnm)
261      ENDIF
262      !
263      CALL wrk_dealloc( jpi, jpj, jpk, zgrazing )
264      !
265      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_stop('p4z_meso')
266      !
267   END SUBROUTINE p4z_meso
268
269   SUBROUTINE p4z_meso_init
270
271      !!----------------------------------------------------------------------
272      !!                  ***  ROUTINE p4z_meso_init  ***
273      !!
274      !! ** Purpose :   Initialization of mesozooplankton parameters
275      !!
276      !! ** Method  :   Read the nampismes namelist and check the parameters
277      !!      called at the first timestep (nittrc000)
278      !!
279      !! ** input   :   Namelist nampismes
280      !!
281      !!----------------------------------------------------------------------
282
283      NAMELIST/namp4zmes/ part2, grazrat2, resrat2, mzrat2, xprefc, xprefp, xprefz,   &
284         &                xprefpoc, xthresh2dia, xthresh2phy, xthresh2zoo, xthresh2poc, &
285         &                xthresh2, xkgraz2, epsher2, sigma2, unass2, grazflux
286      INTEGER :: ios                 ! Local integer output status for namelist read
287
288      REWIND( numnatp_ref )              ! Namelist nampismes in reference namelist : Pisces mesozooplankton
289      READ  ( numnatp_ref, namp4zmes, IOSTAT = ios, ERR = 901)
290901   IF( ios /= 0 ) CALL ctl_nam ( ios , 'namp4zmes in reference namelist', lwp )
291
292      REWIND( numnatp_cfg )              ! Namelist nampismes in configuration namelist : Pisces mesozooplankton
293      READ  ( numnatp_cfg, namp4zmes, IOSTAT = ios, ERR = 902 )
294902   IF( ios /= 0 ) CALL ctl_nam ( ios , 'namp4zmes in configuration namelist', lwp )
295      IF(lwm) WRITE ( numonp, namp4zmes )
296
297
298      IF(lwp) THEN                         ! control print
299         WRITE(numout,*) ' ' 
300         WRITE(numout,*) ' Namelist parameters for mesozooplankton, namp4zmes'
301         WRITE(numout,*) ' ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~'
302         WRITE(numout,*) '    part of calcite not dissolved in mesozoo guts  part2        =', part2
303         WRITE(numout,*) '    mesozoo preference for phyto                   xprefc       =', xprefc
304         WRITE(numout,*) '    mesozoo preference for POC                     xprefp       =', xprefp
305         WRITE(numout,*) '    mesozoo preference for zoo                     xprefz       =', xprefz
306         WRITE(numout,*) '    mesozoo preference for poc                     xprefpoc     =', xprefpoc
307         WRITE(numout,*) '    microzoo feeding threshold  for mesozoo        xthresh2zoo  =', xthresh2zoo
308         WRITE(numout,*) '    diatoms feeding threshold  for mesozoo         xthresh2dia  =', xthresh2dia
309         WRITE(numout,*) '    nanophyto feeding threshold for mesozoo        xthresh2phy  =', xthresh2phy
310         WRITE(numout,*) '    poc feeding threshold for mesozoo              xthresh2poc  =', xthresh2poc
311         WRITE(numout,*) '    feeding threshold for mesozooplankton          xthresh2     =', xthresh2
312         WRITE(numout,*) '    exsudation rate of mesozooplankton             resrat2      =', resrat2
313         WRITE(numout,*) '    mesozooplankton mortality rate                 mzrat2       =', mzrat2
314         WRITE(numout,*) '    maximal mesozoo grazing rate                   grazrat2     =', grazrat2
315         WRITE(numout,*) '    mesozoo flux feeding rate                      grazflux     =', grazflux
316         WRITE(numout,*) '    non assimilated fraction of P by mesozoo       unass2       =', unass2
317         WRITE(numout,*) '    Efficicency of Mesozoo growth                  epsher2      =', epsher2
318         WRITE(numout,*) '    Fraction of mesozoo excretion as DOM           sigma2       =', sigma2
319         WRITE(numout,*) '    half sturation constant for grazing 2          xkgraz2      =', xkgraz2
320      ENDIF
321
322
323   END SUBROUTINE p4z_meso_init
324
325   !!======================================================================
326END MODULE p4zmeso
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.