source: trunk/NEMOGCM/NEMO/TOP_SRC/PISCES/P4Z/p4zmort.F90 @ 5836

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Line 
1MODULE p4zmort
2   !!======================================================================
3   !!                         ***  MODULE p4zmort  ***
4   !! TOP :   PISCES Compute the mortality terms for phytoplankton
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_mort       :   Compute the mortality terms for phytoplankton
14   !!   p4z_mort_init  :   Initialize the mortality params for phytoplankton
15   !!----------------------------------------------------------------------
16   USE oce_trc         !  shared variables between ocean and passive tracers
17   USE trc             !  passive tracers common variables
18   USE sms_pisces      !  PISCES Source Minus Sink variables
19   USE p4zsink         !  vertical flux of particulate matter due to sinking
20   USE p4zprod         !  Primary productivity
21   USE prtctl_trc      !  print control for debugging
22
23   IMPLICIT NONE
24   PRIVATE
25
26   PUBLIC   p4z_mort   
27   PUBLIC   p4z_mort_init   
28
29   !! * Shared module variables
30   REAL(wp), PUBLIC :: wchl    !:
31   REAL(wp), PUBLIC :: wchld   !:
32   REAL(wp), PUBLIC :: wchldm  !:
33   REAL(wp), PUBLIC :: mprat   !:
34   REAL(wp), PUBLIC :: mprat2  !:
35
36
37   !!----------------------------------------------------------------------
38   !! NEMO/TOP 3.3 , NEMO Consortium (2010)
39   !! $Id$
40   !! Software governed by the CeCILL licence (NEMOGCM/NEMO_CeCILL.txt)
41   !!----------------------------------------------------------------------
42
43CONTAINS
44
45   SUBROUTINE p4z_mort( kt )
46      !!---------------------------------------------------------------------
47      !!                     ***  ROUTINE p4z_mort  ***
48      !!
49      !! ** Purpose :   Calls the different subroutine to initialize and compute
50      !!                the different phytoplankton mortality terms
51      !!
52      !! ** Method  : - ???
53      !!---------------------------------------------------------------------
54      INTEGER, INTENT(in) ::   kt ! ocean time step
55      !!---------------------------------------------------------------------
56
57      CALL p4z_nano            ! nanophytoplankton
58
59      CALL p4z_diat            ! diatoms
60
61   END SUBROUTINE p4z_mort
62
63
64   SUBROUTINE p4z_nano
65      !!---------------------------------------------------------------------
66      !!                     ***  ROUTINE p4z_nano  ***
67      !!
68      !! ** Purpose :   Compute the mortality terms for nanophytoplankton
69      !!
70      !! ** Method  : - ???
71      !!---------------------------------------------------------------------
72      INTEGER  :: ji, jj, jk
73      REAL(wp) :: zsizerat, zcompaph
74      REAL(wp) :: zfactfe, zfactch, zprcaca, zfracal
75      REAL(wp) :: ztortp , zrespp , zmortp , zstep
76      CHARACTER (len=25) :: charout
77      !!---------------------------------------------------------------------
78      !
79      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_start('p4z_nano')
80      !
81      prodcal(:,:,:) = 0.  !: calcite production variable set to zero
82      DO jk = 1, jpkm1
83         DO jj = 1, jpj
84            DO ji = 1, jpi
85               zcompaph = MAX( ( trb(ji,jj,jk,jpphy) - 1e-8 ), 0.e0 )
86               zstep    = xstep
87# if defined key_degrad
88               zstep    = zstep * facvol(ji,jj,jk)
89# endif
90               !     When highly limited by macronutrients, very small cells
91               !     dominate the community. As a consequence, aggregation
92               !     due to turbulence is negligible. Mortality is also set
93               !     to 0
94               zsizerat = MIN(1., MAX( 0., (quotan(ji,jj,jk) - 0.2) / 0.3) ) * trb(ji,jj,jk,jpphy)
95               !     Squared mortality of Phyto similar to a sedimentation term during
96               !     blooms (Doney et al. 1996)
97               zrespp = wchl * 1.e6 * zstep * xdiss(ji,jj,jk) * zcompaph * zsizerat 
98
99               !     Phytoplankton mortality. This mortality loss is slightly
100               !     increased when nutrients are limiting phytoplankton growth
101               !     as observed for instance in case of iron limitation.
102               ztortp = mprat * xstep * zcompaph / ( xkmort + trb(ji,jj,jk,jpphy) ) * zsizerat
103
104               zmortp = zrespp + ztortp
105
106               !   Update the arrays TRA which contains the biological sources and sinks
107
108               zfactfe = trb(ji,jj,jk,jpnfe)/(trb(ji,jj,jk,jpphy)+rtrn)
109               zfactch = trb(ji,jj,jk,jpnch)/(trb(ji,jj,jk,jpphy)+rtrn)
110               tra(ji,jj,jk,jpphy) = tra(ji,jj,jk,jpphy) - zmortp
111               tra(ji,jj,jk,jpnch) = tra(ji,jj,jk,jpnch) - zmortp * zfactch
112               tra(ji,jj,jk,jpnfe) = tra(ji,jj,jk,jpnfe) - zmortp * zfactfe
113               zprcaca = xfracal(ji,jj,jk) * zmortp
114               !
115               prodcal(ji,jj,jk) = prodcal(ji,jj,jk) + zprcaca  ! prodcal=prodcal(nanophy)+prodcal(microzoo)+prodcal(mesozoo)
116               !
117               zfracal = 0.5 * xfracal(ji,jj,jk)
118               tra(ji,jj,jk,jpdic) = tra(ji,jj,jk,jpdic) - zprcaca
119               tra(ji,jj,jk,jptal) = tra(ji,jj,jk,jptal) - 2. * zprcaca
120               tra(ji,jj,jk,jpcal) = tra(ji,jj,jk,jpcal) + zprcaca
121#if defined key_kriest
122               tra(ji,jj,jk,jppoc) = tra(ji,jj,jk,jppoc) + zmortp
123               tra(ji,jj,jk,jpnum) = tra(ji,jj,jk,jpnum) + ztortp * xkr_dnano + zrespp * xkr_ddiat
124               tra(ji,jj,jk,jpsfe) = tra(ji,jj,jk,jpsfe) + zmortp * zfactfe
125#else
126               tra(ji,jj,jk,jpgoc) = tra(ji,jj,jk,jpgoc) + zfracal * zmortp
127               tra(ji,jj,jk,jppoc) = tra(ji,jj,jk,jppoc) + ( 1. - zfracal ) * zmortp
128               tra(ji,jj,jk,jpsfe) = tra(ji,jj,jk,jpsfe) + ( 1. - zfracal ) * zmortp * zfactfe
129               tra(ji,jj,jk,jpbfe) = tra(ji,jj,jk,jpbfe) + zfracal * zmortp * zfactfe
130#endif
131            END DO
132         END DO
133      END DO
134      !
135       IF(ln_ctl)   THEN  ! print mean trends (used for debugging)
136         WRITE(charout, FMT="('nano')")
137         CALL prt_ctl_trc_info(charout)
138         CALL prt_ctl_trc(tab4d=tra, mask=tmask, clinfo=ctrcnm)
139       ENDIF
140      !
141      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_stop('p4z_nano')
142      !
143   END SUBROUTINE p4z_nano
144
145   SUBROUTINE p4z_diat
146      !!---------------------------------------------------------------------
147      !!                     ***  ROUTINE p4z_diat  ***
148      !!
149      !! ** Purpose :   Compute the mortality terms for diatoms
150      !!
151      !! ** Method  : - ???
152      !!---------------------------------------------------------------------
153      INTEGER  ::  ji, jj, jk
154      REAL(wp) ::  zfactfe,zfactsi,zfactch, zcompadi
155      REAL(wp) ::  zrespp2, ztortp2, zmortp2, zstep
156      REAL(wp) ::  zlim2, zlim1
157      CHARACTER (len=25) :: charout
158      !!---------------------------------------------------------------------
159      !
160      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_start('p4z_diat')
161      !
162
163      !    Aggregation term for diatoms is increased in case of nutrient
164      !    stress as observed in reality. The stressed cells become more
165      !    sticky and coagulate to sink quickly out of the euphotic zone
166      !     ------------------------------------------------------------
167
168      DO jk = 1, jpkm1
169         DO jj = 1, jpj
170            DO ji = 1, jpi
171
172               zcompadi = MAX( ( trb(ji,jj,jk,jpdia) - 1e-9), 0. )
173
174               !    Aggregation term for diatoms is increased in case of nutrient
175               !    stress as observed in reality. The stressed cells become more
176               !    sticky and coagulate to sink quickly out of the euphotic zone
177               !     ------------------------------------------------------------
178               zstep   = xstep
179# if defined key_degrad
180               zstep = zstep * facvol(ji,jj,jk)
181# endif
182               !  Phytoplankton respiration
183               !     ------------------------
184               zlim2   = xlimdia(ji,jj,jk) * xlimdia(ji,jj,jk)
185               zlim1   = 0.25 * ( 1. - zlim2 ) / ( 0.25 + zlim2 ) 
186               zrespp2 = 1.e6 * zstep * (  wchld + wchldm * zlim1 ) * xdiss(ji,jj,jk) * zcompadi * trb(ji,jj,jk,jpdia)
187
188               !     Phytoplankton mortality.
189               !     ------------------------
190               ztortp2 = mprat2 * zstep * trb(ji,jj,jk,jpdia)  / ( xkmort + trb(ji,jj,jk,jpdia) ) * zcompadi 
191
192               zmortp2 = zrespp2 + ztortp2
193
194               !   Update the arrays tra which contains the biological sources and sinks
195               !   ---------------------------------------------------------------------
196               zfactch = trb(ji,jj,jk,jpdch) / ( trb(ji,jj,jk,jpdia) + rtrn )
197               zfactfe = trb(ji,jj,jk,jpdfe) / ( trb(ji,jj,jk,jpdia) + rtrn )
198               zfactsi = trb(ji,jj,jk,jpdsi) / ( trb(ji,jj,jk,jpdia) + rtrn )
199               tra(ji,jj,jk,jpdia) = tra(ji,jj,jk,jpdia) - zmortp2 
200               tra(ji,jj,jk,jpdch) = tra(ji,jj,jk,jpdch) - zmortp2 * zfactch
201               tra(ji,jj,jk,jpdfe) = tra(ji,jj,jk,jpdfe) - zmortp2 * zfactfe
202               tra(ji,jj,jk,jpdsi) = tra(ji,jj,jk,jpdsi) - zmortp2 * zfactsi
203               tra(ji,jj,jk,jpgsi) = tra(ji,jj,jk,jpgsi) + zmortp2 * zfactsi
204#if defined key_kriest
205               tra(ji,jj,jk,jppoc) = tra(ji,jj,jk,jppoc) + zmortp2 
206               tra(ji,jj,jk,jpnum) = tra(ji,jj,jk,jpnum) + ztortp2 * xkr_ddiat + zrespp2 * xkr_daggr
207               tra(ji,jj,jk,jpsfe) = tra(ji,jj,jk,jpsfe) + zmortp2 * zfactfe
208#else
209               tra(ji,jj,jk,jpgoc) = tra(ji,jj,jk,jpgoc) + zrespp2 + 0.5 * ztortp2
210               tra(ji,jj,jk,jppoc) = tra(ji,jj,jk,jppoc) + 0.5 * ztortp2
211               tra(ji,jj,jk,jpsfe) = tra(ji,jj,jk,jpsfe) + 0.5 * ztortp2 * zfactfe
212               tra(ji,jj,jk,jpbfe) = tra(ji,jj,jk,jpbfe) + ( zrespp2 + 0.5 * ztortp2 ) * zfactfe
213#endif
214            END DO
215         END DO
216      END DO
217      !
218      IF(ln_ctl)   THEN  ! print mean trends (used for debugging)
219         WRITE(charout, FMT="('diat')")
220         CALL prt_ctl_trc_info(charout)
221         CALL prt_ctl_trc(tab4d=tra, mask=tmask, clinfo=ctrcnm)
222      ENDIF
223      !
224      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_stop('p4z_diat')
225      !
226   END SUBROUTINE p4z_diat
227
228   SUBROUTINE p4z_mort_init
229
230      !!----------------------------------------------------------------------
231      !!                  ***  ROUTINE p4z_mort_init  ***
232      !!
233      !! ** Purpose :   Initialization of phytoplankton parameters
234      !!
235      !! ** Method  :   Read the nampismort namelist and check the parameters
236      !!      called at the first timestep
237      !!
238      !! ** input   :   Namelist nampismort
239      !!
240      !!----------------------------------------------------------------------
241
242      NAMELIST/nampismort/ wchl, wchld, wchldm, mprat, mprat2
243      INTEGER :: ios                 ! Local integer output status for namelist read
244
245      REWIND( numnatp_ref )              ! Namelist nampismort in reference namelist : Pisces phytoplankton
246      READ  ( numnatp_ref, nampismort, IOSTAT = ios, ERR = 901)
247901   IF( ios /= 0 ) CALL ctl_nam ( ios , 'nampismort in reference namelist', lwp )
248
249      REWIND( numnatp_cfg )              ! Namelist nampismort in configuration namelist : Pisces phytoplankton
250      READ  ( numnatp_cfg, nampismort, IOSTAT = ios, ERR = 902 )
251902   IF( ios /= 0 ) CALL ctl_nam ( ios , 'nampismort in configuration namelist', lwp )
252      IF(lwm) WRITE ( numonp, nampismort )
253
254      IF(lwp) THEN                         ! control print
255         WRITE(numout,*) ' '
256         WRITE(numout,*) ' Namelist parameters for phytoplankton mortality, nampismort'
257         WRITE(numout,*) ' ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~'
258         WRITE(numout,*) '    quadratic mortality of phytoplankton      wchl      =', wchl
259         WRITE(numout,*) '    maximum quadratic mortality of diatoms    wchld     =', wchld
260         WRITE(numout,*) '    maximum quadratic mortality of diatoms    wchldm    =', wchldm
261         WRITE(numout,*) '    phytoplankton mortality rate              mprat     =', mprat
262         WRITE(numout,*) '    Diatoms mortality rate                    mprat2    =', mprat2
263      ENDIF
264
265   END SUBROUTINE p4z_mort_init
266
267#else
268   !!======================================================================
269   !!  Dummy module :                                   No PISCES bio-model
270   !!======================================================================
271CONTAINS
272   SUBROUTINE p4z_mort                    ! Empty routine
273   END SUBROUTINE p4z_mort
274#endif 
275
276   !!======================================================================
277END MODULE p4zmort
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.