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Since March 2022 along with NEMO 4.2 release, the code development moved to a self-hosted GitLab.
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p4zmicro.F90 in trunk/NEMOGCM/NEMO/TOP_SRC/PISCES – NEMO

source: trunk/NEMOGCM/NEMO/TOP_SRC/PISCES/p4zmicro.F90 @ 3319

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trunk:A few additional diagnostics added in PISCES

  • Property svn:keywords set to Id
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RevLine 
[935]1MODULE p4zmicro
2   !!======================================================================
3   !!                         ***  MODULE p4zmicro  ***
4   !! TOP :   PISCES Compute the sources/sinks for microzooplankton
5   !!======================================================================
6   !! History :   1.0  !  2004     (O. Aumont) Original code
7   !!             2.0  !  2007-12  (C. Ethe, G. Madec)  F90
[3294]8   !!             3.4  !  2011-06  (O. Aumont, C. Ethe) Quota model for iron
[935]9   !!----------------------------------------------------------------------
10#if defined key_pisces
11   !!----------------------------------------------------------------------
12   !!   'key_pisces'                                       PISCES bio-model
13   !!----------------------------------------------------------------------
14   !!   p4z_micro       :   Compute the sources/sinks for microzooplankton
15   !!   p4z_micro_init  :   Initialize and read the appropriate namelist
16   !!----------------------------------------------------------------------
[3294]17   USE oce_trc         !  shared variables between ocean and passive tracers
18   USE trc             !  passive tracers common variables
19   USE sms_pisces      !  PISCES Source Minus Sink variables
20   USE p4zlim          !  Co-limitations
21   USE p4zsink         !  vertical flux of particulate matter due to sinking
22   USE p4zint          !  interpolation and computation of various fields
23   USE p4zprod         !  production
24   USE prtctl_trc      !  print control for debugging
[935]25
26   IMPLICIT NONE
27   PRIVATE
28
[2528]29   PUBLIC   p4z_micro         ! called in p4zbio.F90
30   PUBLIC   p4z_micro_init    ! called in trcsms_pisces.F90
[3294]31   PUBLIC   p4z_micro_alloc    ! called in trcsms_pisces.F90
[935]32
33   !! * Shared module variables
[3294]34   REAL(wp), PUBLIC ::  part       = 0.5_wp     !: part of calcite not dissolved in microzoo guts
35   REAL(wp), PUBLIC ::  xpref2c    = 0.2_wp     !: microzoo preference for POC
36   REAL(wp), PUBLIC ::  xpref2p    = 1.0_wp     !: microzoo preference for nanophyto
37   REAL(wp), PUBLIC ::  xpref2d    = 0.6_wp     !: microzoo preference for diatoms
38   REAL(wp), PUBLIC ::  xthreshdia = 1E-8_wp    !: diatoms feeding threshold for microzooplankton
39   REAL(wp), PUBLIC ::  xthreshphy = 2E-7_wp    !: nanophyto threshold for microzooplankton
40   REAL(wp), PUBLIC ::  xthreshpoc = 1E-8_wp    !: poc threshold for microzooplankton
41   REAL(wp), PUBLIC ::  xthresh    = 0._wp      !: feeding threshold for microzooplankton
42   REAL(wp), PUBLIC ::  resrat     = 0.03_wp    !: exsudation rate of microzooplankton
43   REAL(wp), PUBLIC ::  mzrat      = 0.0_wp     !: microzooplankton mortality rate
44   REAL(wp), PUBLIC ::  grazrat    = 3.0_wp     !: maximal microzoo grazing rate
45   REAL(wp), PUBLIC ::  xkgraz     = 20E-6_wp   !: non assimilated fraction of P by microzoo
46   REAL(wp), PUBLIC ::  unass      = 0.3_wp     !: Efficicency of microzoo growth
47   REAL(wp), PUBLIC ::  sigma1     = 0.6_wp     !: Fraction of microzoo excretion as DOM
48   REAL(wp), PUBLIC ::  epsher     = 0.3_wp     !: half sturation constant for grazing 1
[935]49
50
51   !!* Substitution
[1800]52#  include "top_substitute.h90"
[935]53   !!----------------------------------------------------------------------
[2528]54   !! NEMO/TOP 3.3 , NEMO Consortium (2010)
[1152]55   !! $Id$
[2528]56   !! Software governed by the CeCILL licence (NEMOGCM/NEMO_CeCILL.txt)
[935]57   !!----------------------------------------------------------------------
58
59CONTAINS
60
[2528]61   SUBROUTINE p4z_micro( kt )
[935]62      !!---------------------------------------------------------------------
63      !!                     ***  ROUTINE p4z_micro  ***
64      !!
65      !! ** Purpose :   Compute the sources/sinks for microzooplankton
66      !!
67      !! ** Method  : - ???
68      !!---------------------------------------------------------------------
[2528]69      INTEGER, INTENT(in) ::   kt ! ocean time step
[935]70      INTEGER  :: ji, jj, jk
[3294]71      REAL(wp) :: zcompadi, zcompaz , zcompaph, zcompapoc
72      REAL(wp) :: zgraze  , zdenom, zdenom2, zncratio
73      REAL(wp) :: zfact   , zstep, zfood, zfoodlim
74      REAL(wp) :: zepshert, zepsherv, zgrarsig, zgraztot, zgraztotf
[935]75      REAL(wp) :: zgrarem, zgrafer, zgrapoc, zprcaca, zmortz
[3294]76      REAL(wp) :: zrespz, ztortz, zgrasrat
[2528]77      REAL(wp) :: zgrazp, zgrazm, zgrazsd
78      REAL(wp) :: zgrazmf, zgrazsf, zgrazpf
[935]79      CHARACTER (len=25) :: charout
80      !!---------------------------------------------------------------------
[3294]81      !
82      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_start('p4z_micro')
83      !
84      grazing(:,:,:) = 0.  !: grazing set to zero
[935]85      DO jk = 1, jpkm1
86         DO jj = 1, jpj
87            DO ji = 1, jpi
[3294]88               zcompaz = MAX( ( trn(ji,jj,jk,jpzoo) - 1.e-8 ), 0.e0 )
89               zstep   = xstep
[2528]90# if defined key_degrad
[3294]91               zstep = zstep * facvol(ji,jj,jk)
[2528]92# endif
[3294]93               zfact   = zstep * tgfunc2(ji,jj,jk) * zcompaz
[935]94
[2528]95               !  Respiration rates of both zooplankton
96               !  -------------------------------------
[3294]97               zrespz = resrat * zfact * trn(ji,jj,jk,jpzoo) / ( 2. * xkmort + trn(ji,jj,jk,jpzoo) )  &
98                  &   + resrat * zfact * 3. * nitrfac(ji,jj,jk)
[935]99
[2528]100               !  Zooplankton mortality. A square function has been selected with
101               !  no real reason except that it seems to be more stable and may mimic predation.
102               !  ---------------------------------------------------------------
103               ztortz = mzrat * 1.e6 * zfact * trn(ji,jj,jk,jpzoo)
[935]104
[3294]105               zcompadi  = MIN( MAX( ( trn(ji,jj,jk,jpdia) - xthreshdia ), 0.e0 ), xsizedia )
106               zcompaph  = MAX( ( trn(ji,jj,jk,jpphy) - xthreshphy ), 0.e0 )
107               zcompapoc = MAX( ( trn(ji,jj,jk,jppoc) - xthreshpoc ), 0.e0 )
[935]108               
109               !     Microzooplankton grazing
110               !     ------------------------
[3294]111               zfood     = xpref2p * zcompaph + xpref2c * zcompapoc + xpref2d * zcompadi
112               zfoodlim  = MAX( 0. , zfood - xthresh )
113               zdenom    = zfoodlim / ( xkgraz + zfoodlim )
114               zdenom2   = zdenom / ( zfood + rtrn )
115               zgraze    = grazrat * zstep * tgfunc2(ji,jj,jk) * trn(ji,jj,jk,jpzoo) 
[935]116
[3294]117               zgrazp    = zgraze  * xpref2p * zcompaph  * zdenom2 
118               zgrazm    = zgraze  * xpref2c * zcompapoc * zdenom2 
119               zgrazsd   = zgraze  * xpref2d * zcompadi  * zdenom2 
[935]120
[3294]121               zgrazpf   = zgrazp  * trn(ji,jj,jk,jpnfe) / (trn(ji,jj,jk,jpphy) + rtrn)
122               zgrazmf   = zgrazm  * trn(ji,jj,jk,jpsfe) / (trn(ji,jj,jk,jppoc) + rtrn)
123               zgrazsf   = zgrazsd * trn(ji,jj,jk,jpdfe) / (trn(ji,jj,jk,jpdia) + rtrn)
124               !
125               zgraztot  = zgrazp  + zgrazm  + zgrazsd 
126               zgraztotf = zgrazpf + zgrazsf + zgrazmf 
[935]127
[2528]128               ! Grazing by microzooplankton
[3294]129               grazing(ji,jj,jk) = grazing(ji,jj,jk) + zgraztot
[935]130
[2528]131               !    Various remineralization and excretion terms
132               !    --------------------------------------------
[3294]133               zgrasrat  = zgraztotf / ( zgraztot + rtrn )
134               zncratio  = ( xpref2p * zcompaph * quotan(ji,jj,jk) &
135                  &        + xpref2d * zcompadi * quotad(ji,jj,jk) + xpref2c * zcompapoc ) / ( zfood + rtrn )
136               zepshert  = epsher * MIN( 1., zncratio )
137               zepsherv  = zepshert * MIN( 1., zgrasrat / ferat3 )
138               zgrafer   = zgraztot * MAX( 0. , ( 1. - unass ) * zgrasrat - ferat3 * zepshert ) 
139               zgrarem   = zgraztot * ( 1. - zepsherv - unass )
140               zgrapoc   = zgraztot * unass
[935]141
142               !  Update of the TRA arrays
143               !  ------------------------
[3294]144               zgrarsig  = zgrarem * sigma1
145               tra(ji,jj,jk,jppo4) = tra(ji,jj,jk,jppo4) + zgrarsig
146               tra(ji,jj,jk,jpnh4) = tra(ji,jj,jk,jpnh4) + zgrarsig
147               tra(ji,jj,jk,jpdoc) = tra(ji,jj,jk,jpdoc) + zgrarem - zgrarsig
148               tra(ji,jj,jk,jpoxy) = tra(ji,jj,jk,jpoxy) - o2ut * zgrarsig
[935]149               tra(ji,jj,jk,jpfer) = tra(ji,jj,jk,jpfer) + zgrafer
[3294]150               tra(ji,jj,jk,jppoc) = tra(ji,jj,jk,jppoc) + zgrapoc
151               tra(ji,jj,jk,jpsfe) = tra(ji,jj,jk,jpsfe) + zgraztotf * unass
152               tra(ji,jj,jk,jpdic) = tra(ji,jj,jk,jpdic) + zgrarsig
153               tra(ji,jj,jk,jptal) = tra(ji,jj,jk,jptal) + rno3 * zgrarsig
[935]154#if defined key_kriest
[3294]155               tra(ji,jj,jk,jpnum) = tra(ji,jj,jk,jpnum) + zgrapoc * xkr_ddiat
[935]156#endif
[2528]157               !   Update the arrays TRA which contain the biological sources and sinks
158               !   --------------------------------------------------------------------
159               zmortz = ztortz + zrespz
[3294]160               tra(ji,jj,jk,jpzoo) = tra(ji,jj,jk,jpzoo) - zmortz + zepsherv * zgraztot 
[2528]161               tra(ji,jj,jk,jpphy) = tra(ji,jj,jk,jpphy) - zgrazp
162               tra(ji,jj,jk,jpdia) = tra(ji,jj,jk,jpdia) - zgrazsd
163               tra(ji,jj,jk,jpnch) = tra(ji,jj,jk,jpnch) - zgrazp  * trn(ji,jj,jk,jpnch)/(trn(ji,jj,jk,jpphy)+rtrn)
164               tra(ji,jj,jk,jpdch) = tra(ji,jj,jk,jpdch) - zgrazsd * trn(ji,jj,jk,jpdch)/(trn(ji,jj,jk,jpdia)+rtrn)
[3295]165               tra(ji,jj,jk,jpdsi) = tra(ji,jj,jk,jpdsi) - zgrazsd * trn(ji,jj,jk,jpdsi)/(trn(ji,jj,jk,jpdia)+rtrn)
166               tra(ji,jj,jk,jpgsi) = tra(ji,jj,jk,jpgsi) + zgrazsd * trn(ji,jj,jk,jpdsi)/(trn(ji,jj,jk,jpdia)+rtrn)
[2528]167               tra(ji,jj,jk,jpnfe) = tra(ji,jj,jk,jpnfe) - zgrazpf
168               tra(ji,jj,jk,jpdfe) = tra(ji,jj,jk,jpdfe) - zgrazsf
169               tra(ji,jj,jk,jppoc) = tra(ji,jj,jk,jppoc) + zmortz - zgrazm
[3294]170               tra(ji,jj,jk,jpsfe) = tra(ji,jj,jk,jpsfe) + ferat3 * zmortz - zgrazmf
171               zprcaca = xfracal(ji,jj,jk) * zgrazp
172               !
173               ! calcite production
[1678]174               prodcal(ji,jj,jk) = prodcal(ji,jj,jk) + zprcaca  ! prodcal=prodcal(nanophy)+prodcal(microzoo)+prodcal(mesozoo)
[3294]175               !
[1678]176               zprcaca = part * zprcaca
[935]177               tra(ji,jj,jk,jpdic) = tra(ji,jj,jk,jpdic) - zprcaca
[1678]178               tra(ji,jj,jk,jptal) = tra(ji,jj,jk,jptal) - 2. * zprcaca
[935]179               tra(ji,jj,jk,jpcal) = tra(ji,jj,jk,jpcal) + zprcaca
180#if defined key_kriest
[2528]181               tra(ji,jj,jk,jpnum) = tra(ji,jj,jk,jpnum) + ( zmortz - zgrazm ) * xkr_ddiat
[935]182#endif
183            END DO
184         END DO
185      END DO
186      !
[1836]187      IF(ln_ctl)   THEN  ! print mean trends (used for debugging)
[935]188         WRITE(charout, FMT="('micro')")
189         CALL prt_ctl_trc_info(charout)
190         CALL prt_ctl_trc(tab4d=tra, mask=tmask, clinfo=ctrcnm)
[1836]191      ENDIF
[3294]192      !
193      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_stop('p4z_micro')
194      !
[935]195   END SUBROUTINE p4z_micro
196
197
198   SUBROUTINE p4z_micro_init
199
200      !!----------------------------------------------------------------------
201      !!                  ***  ROUTINE p4z_micro_init  ***
202      !!
203      !! ** Purpose :   Initialization of microzooplankton parameters
204      !!
[1119]205      !! ** Method  :   Read the nampiszoo namelist and check the parameters
[3294]206      !!                called at the first timestep (nittrc000)
[935]207      !!
[1119]208      !! ** input   :   Namelist nampiszoo
[935]209      !!
210      !!----------------------------------------------------------------------
211
[3294]212      NAMELIST/nampiszoo/ part, grazrat, resrat, mzrat, xpref2c, xpref2p, &
213         &                xpref2d,  xthreshdia,  xthreshphy,  xthreshpoc, &
214         &                xthresh, xkgraz, epsher, sigma1, unass
[935]215
[3294]216      REWIND( numnatp )                     ! read numnatp
217      READ  ( numnatp, nampiszoo )
[935]218
219      IF(lwp) THEN                         ! control print
220         WRITE(numout,*) ' '
[1119]221         WRITE(numout,*) ' Namelist parameters for microzooplankton, nampiszoo'
[935]222         WRITE(numout,*) ' ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~'
[3294]223         WRITE(numout,*) '    part of calcite not dissolved in microzoo guts  part        =', part
224         WRITE(numout,*) '    microzoo preference for POC                     xpref2c     =', xpref2c
225         WRITE(numout,*) '    microzoo preference for nano                    xpref2p     =', xpref2p
226         WRITE(numout,*) '    microzoo preference for diatoms                 xpref2d     =', xpref2d
227         WRITE(numout,*) '    diatoms feeding threshold  for microzoo         xthreshdia  =', xthreshdia
228         WRITE(numout,*) '    nanophyto feeding threshold for microzoo        xthreshphy  =', xthreshphy
229         WRITE(numout,*) '    poc feeding threshold for microzoo              xthreshpoc  =', xthreshpoc
230         WRITE(numout,*) '    feeding threshold for microzooplankton          xthresh     =', xthresh
231         WRITE(numout,*) '    exsudation rate of microzooplankton             resrat      =', resrat
232         WRITE(numout,*) '    microzooplankton mortality rate                 mzrat       =', mzrat
233         WRITE(numout,*) '    maximal microzoo grazing rate                   grazrat     =', grazrat
234         WRITE(numout,*) '    non assimilated fraction of P by microzoo       unass       =', unass
235         WRITE(numout,*) '    Efficicency of microzoo growth                  epsher      =', epsher
236         WRITE(numout,*) '    Fraction of microzoo excretion as DOM           sigma1      =', sigma1
237         WRITE(numout,*) '    half sturation constant for grazing 1           xkgraz      =', xkgraz
[935]238      ENDIF
239
240   END SUBROUTINE p4z_micro_init
241
[3294]242   INTEGER FUNCTION p4z_micro_alloc()
243      !!----------------------------------------------------------------------
244      !!                     ***  ROUTINE p4z_micro_alloc  ***
245      !!----------------------------------------------------------------------
246      ALLOCATE( grazing(jpi,jpj,jpk), STAT=p4z_micro_alloc )
247      IF( p4z_micro_alloc /= 0 ) CALL ctl_warn('p4z_micro_alloc : failed to allocate arrays.')
248
249   END FUNCTION p4z_micro_alloc
250
[935]251#else
252   !!======================================================================
253   !!  Dummy module :                                   No PISCES bio-model
254   !!======================================================================
255CONTAINS
256   SUBROUTINE p4z_micro                    ! Empty routine
257   END SUBROUTINE p4z_micro
258#endif 
259
260   !!======================================================================
261END MODULE  p4zmicro
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.