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.
p4zmicro.F90 in trunk/NEMOGCM/NEMO/TOP_SRC/PISCES – NEMO

source: trunk/NEMOGCM/NEMO/TOP_SRC/PISCES/p4zmicro.F90 @ 3294

Last change on this file since 3294 was 3294, checked in by rblod, 12 years ago

Merge of 3.4beta into the trunk

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 13.9 KB
Line 
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
8   !!             3.4  !  2011-06  (O. Aumont, C. Ethe) Quota model for iron
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   !!----------------------------------------------------------------------
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
25
26   IMPLICIT NONE
27   PRIVATE
28
29   PUBLIC   p4z_micro         ! called in p4zbio.F90
30   PUBLIC   p4z_micro_init    ! called in trcsms_pisces.F90
31   PUBLIC   p4z_micro_alloc    ! called in trcsms_pisces.F90
32
33   !! * Shared module variables
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
49
50
51   !!* Substitution
52#  include "top_substitute.h90"
53   !!----------------------------------------------------------------------
54   !! NEMO/TOP 3.3 , NEMO Consortium (2010)
55   !! $Id$
56   !! Software governed by the CeCILL licence (NEMOGCM/NEMO_CeCILL.txt)
57   !!----------------------------------------------------------------------
58
59CONTAINS
60
61   SUBROUTINE p4z_micro( kt )
62      !!---------------------------------------------------------------------
63      !!                     ***  ROUTINE p4z_micro  ***
64      !!
65      !! ** Purpose :   Compute the sources/sinks for microzooplankton
66      !!
67      !! ** Method  : - ???
68      !!---------------------------------------------------------------------
69      INTEGER, INTENT(in) ::   kt ! ocean time step
70      INTEGER  :: ji, jj, jk
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
75      REAL(wp) :: zgrarem, zgrafer, zgrapoc, zprcaca, zmortz
76      REAL(wp) :: zrespz, ztortz, zgrasrat
77      REAL(wp) :: zgrazp, zgrazm, zgrazsd
78      REAL(wp) :: zgrazmf, zgrazsf, zgrazpf
79      CHARACTER (len=25) :: charout
80      !!---------------------------------------------------------------------
81      !
82      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_start('p4z_micro')
83      !
84      grazing(:,:,:) = 0.  !: grazing set to zero
85      DO jk = 1, jpkm1
86         DO jj = 1, jpj
87            DO ji = 1, jpi
88               zcompaz = MAX( ( trn(ji,jj,jk,jpzoo) - 1.e-8 ), 0.e0 )
89               zstep   = xstep
90# if defined key_degrad
91               zstep = zstep * facvol(ji,jj,jk)
92# endif
93               zfact   = zstep * tgfunc2(ji,jj,jk) * zcompaz
94
95               !  Respiration rates of both zooplankton
96               !  -------------------------------------
97               zrespz = resrat * zfact * trn(ji,jj,jk,jpzoo) / ( 2. * xkmort + trn(ji,jj,jk,jpzoo) )  &
98                  &   + resrat * zfact * 3. * nitrfac(ji,jj,jk)
99
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)
104
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 )
108               
109               !     Microzooplankton grazing
110               !     ------------------------
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) 
116
117               zgrazp    = zgraze  * xpref2p * zcompaph  * zdenom2 
118               zgrazm    = zgraze  * xpref2c * zcompapoc * zdenom2 
119               zgrazsd   = zgraze  * xpref2d * zcompadi  * zdenom2 
120
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 
127
128               ! Grazing by microzooplankton
129               grazing(ji,jj,jk) = grazing(ji,jj,jk) + zgraztot
130
131               !    Various remineralization and excretion terms
132               !    --------------------------------------------
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
141
142               !  Update of the TRA arrays
143               !  ------------------------
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
149               tra(ji,jj,jk,jpfer) = tra(ji,jj,jk,jpfer) + zgrafer
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
154#if defined key_kriest
155               tra(ji,jj,jk,jpnum) = tra(ji,jj,jk,jpnum) + zgrapoc * xkr_ddiat
156#endif
157               !   Update the arrays TRA which contain the biological sources and sinks
158               !   --------------------------------------------------------------------
159               zmortz = ztortz + zrespz
160               tra(ji,jj,jk,jpzoo) = tra(ji,jj,jk,jpzoo) - zmortz + zepsherv * zgraztot 
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)
165               tra(ji,jj,jk,jpbsi) = tra(ji,jj,jk,jpbsi) - zgrazsd * trn(ji,jj,jk,jpbsi)/(trn(ji,jj,jk,jpdia)+rtrn)
166               tra(ji,jj,jk,jpdsi) = tra(ji,jj,jk,jpdsi) + zgrazsd * trn(ji,jj,jk,jpbsi)/(trn(ji,jj,jk,jpdia)+rtrn)
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
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
174               prodcal(ji,jj,jk) = prodcal(ji,jj,jk) + zprcaca  ! prodcal=prodcal(nanophy)+prodcal(microzoo)+prodcal(mesozoo)
175               !
176               zprcaca = part * zprcaca
177               tra(ji,jj,jk,jpdic) = tra(ji,jj,jk,jpdic) - zprcaca
178               tra(ji,jj,jk,jptal) = tra(ji,jj,jk,jptal) - 2. * zprcaca
179               tra(ji,jj,jk,jpcal) = tra(ji,jj,jk,jpcal) + zprcaca
180#if defined key_kriest
181               tra(ji,jj,jk,jpnum) = tra(ji,jj,jk,jpnum) + ( zmortz - zgrazm ) * xkr_ddiat
182#endif
183            END DO
184         END DO
185      END DO
186      !
187      IF(ln_ctl)   THEN  ! print mean trends (used for debugging)
188         WRITE(charout, FMT="('micro')")
189         CALL prt_ctl_trc_info(charout)
190         CALL prt_ctl_trc(tab4d=tra, mask=tmask, clinfo=ctrcnm)
191      ENDIF
192      !
193      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_stop('p4z_micro')
194      !
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      !!
205      !! ** Method  :   Read the nampiszoo namelist and check the parameters
206      !!                called at the first timestep (nittrc000)
207      !!
208      !! ** input   :   Namelist nampiszoo
209      !!
210      !!----------------------------------------------------------------------
211
212      NAMELIST/nampiszoo/ part, grazrat, resrat, mzrat, xpref2c, xpref2p, &
213         &                xpref2d,  xthreshdia,  xthreshphy,  xthreshpoc, &
214         &                xthresh, xkgraz, epsher, sigma1, unass
215
216      REWIND( numnatp )                     ! read numnatp
217      READ  ( numnatp, nampiszoo )
218
219      IF(lwp) THEN                         ! control print
220         WRITE(numout,*) ' '
221         WRITE(numout,*) ' Namelist parameters for microzooplankton, nampiszoo'
222         WRITE(numout,*) ' ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~'
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
238      ENDIF
239
240   END SUBROUTINE p4z_micro_init
241
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
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.