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Changeset 3294 for trunk/NEMOGCM/NEMO/TOP_SRC/PISCES/p4zche.F90 – NEMO

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2012-01-28T17:44:18+01:00 (12 years ago)
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rblod
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  • trunk/NEMOGCM/NEMO/TOP_SRC/PISCES/p4zche.F90

    r2715 r3294  
    1010   !!              -   !  2006     (R. Gangsto)  modification 
    1111   !!             2.0  !  2007-12  (C. Ethe, G. Madec)  F90 
     12   !!                  !  2011-02  (J. Simeon, J.Orr ) update O2 solubility constants 
    1213   !!---------------------------------------------------------------------- 
    1314#if defined key_pisces 
    … …  
    1718   !!   p4z_che      :  Sea water chemistry computed following OCMIP protocol 
    1819   !!---------------------------------------------------------------------- 
    19    USE oce_trc       ! 
    20    USE trc           ! 
    21    USE sms_pisces    !  
    22    USE lib_mpp       ! MPP library 
     20   USE oce_trc       !  shared variables between ocean and passive tracers 
     21   USE trc           !  passive tracers common variables 
     22   USE sms_pisces    !  PISCES Source Minus Sink variables 
     23   USE lib_mpp       !  MPP library 
    2324 
    2425   IMPLICIT NONE 
    … …  
    3233   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   chemc    ! Solubilities of O2 and CO2 
    3334 
    34    REAL(wp) ::   salchl = 1._wp / 1.80655_wp ! conversion factor for salinity --> chlorinity (Wooster et al. 1969) 
    35  
    36    REAL(wp) ::   akcc1 = -171.9065_wp      ! coeff. for apparent solubility equilibrium 
    37    REAL(wp) ::   akcc2 =   -0.077993_wp    ! Millero et al. 1995 from Mucci 1983 
    38    REAL(wp) ::   akcc3 = 2839.319_wp       ! 
    39    REAL(wp) ::   akcc4 =   71.595_wp       ! 
    40    REAL(wp) ::   akcc5 =   -0.77712_wp     ! 
    41    REAL(wp) ::   akcc6 =    0.0028426_wp   ! 
    42    REAL(wp) ::   akcc7 =  178.34_wp        ! 
    43    REAL(wp) ::   akcc8 =   -0.07711_wp     ! 
    44    REAL(wp) ::   akcc9 =    0.0041249_wp   ! 
    45  
    46    REAL(wp) ::   rgas  = 83.143_wp         ! universal gas constants 
    47    REAL(wp) ::   oxyco = 1._wp / 22.4144_wp 
    48  
    49    REAL(wp) ::   bor1 = 0.00023_wp         ! borat constants 
    50    REAL(wp) ::   bor2 = 1._wp / 10.82_wp 
    51  
    52    REAL(wp) ::   ca0 = -162.8301_wp 
    53    REAL(wp) ::   ca1 =  218.2968_wp 
    54    REAL(wp) ::   ca2 =   90.9241_wp 
    55    REAL(wp) ::   ca3 =   -1.47696_wp 
    56    REAL(wp) ::   ca4 =    0.025695_wp 
    57    REAL(wp) ::   ca5 =   -0.025225_wp 
    58    REAL(wp) ::   ca6 =    0.0049867_wp 
    59  
    60    REAL(wp) ::   c10 = -3670.7_wp        ! coeff. for 1. dissoc. of carbonic acid (Edmond and Gieskes, 1970)    
    61    REAL(wp) ::   c11 =    62.008_wp      
    62    REAL(wp) ::   c12 =    -9.7944_wp     
    63    REAL(wp) ::   c13 =     0.0118_wp      
    64    REAL(wp) ::   c14 =    -0.000116_wp 
    65  
    66    REAL(wp) :: &              ! coeff. for 2. dissoc. of carbonic acid (Millero, 1995)    
    67       c20 = -1394.7   , & 
    68       c21 = -4.777    , & 
    69       c22 = 0.0184    , & 
    70       c23 = -0.000118 
    71  
    72    REAL(wp) :: &             ! constants for calculate concentrations  
    73       st1  = 0.14     , &    ! for sulfate (Morris & Riley 1966) 
    74       st2  = 1./96.062, & 
    75       ks0  = 141.328  , & 
    76       ks1  = -4276.1  , & 
    77       ks2  = -23.093  , & 
    78       ks3  = -13856.  , & 
    79       ks4  = 324.57   , & 
    80       ks5  = -47.986  , & 
    81       ks6  = 35474.   , & 
    82       ks7  = -771.54  , & 
    83       ks8  = 114.723  , & 
    84       ks9  = -2698.   , & 
    85       ks10 = 1776.    , & 
    86       ks11 = 1.       , & 
    87       ks12 = -0.001005  
    88  
    89    REAL(wp) :: &             ! constants for calculate concentrations  
    90       ft1  = 0.000067   , &  ! fluorides (Dickson & Riley 1979 ) 
    91       ft2  = 1./18.9984 , & 
    92       kf0  = -12.641    , & 
    93       kf1  = 1590.2     , & 
    94       kf2  = 1.525      , & 
    95       kf3  = 1.0        , & 
    96       kf4  =-0.001005 
    97  
    98    REAL(wp) :: &              ! coeff. for 1. dissoc. of boric acid (Dickson and Goyet, 1994) 
    99       cb0  = -8966.90, & 
    100       cb1  = -2890.53, & 
    101       cb2  = -77.942 , & 
    102       cb3  = 1.728   , & 
    103       cb4  = -0.0996 , & 
    104       cb5  = 148.0248, & 
    105       cb6  = 137.1942, & 
    106       cb7  = 1.62142 , & 
    107       cb8  = -24.4344, & 
    108       cb9  = -25.085 , & 
    109       cb10 = -0.2474 , & 
    110       cb11 = 0.053105 
    111  
    112    REAL(wp) :: &             ! coeff. for dissoc. of water (Dickson and Riley, 1979 ) 
    113       cw0 = -13847.26  , & 
    114       cw1 = 148.9652   , & 
    115       cw2 = -23.6521   , & 
    116       cw3 = 118.67     , & 
    117       cw4 = -5.977     , & 
    118       cw5 = 1.0495     , & 
    119       cw6 = -0.01615 
    120   
    121    REAL(wp) :: &              ! volumetric solubility constants for o2 in ml/l (Weiss, 1974) 
    122       ox0 = -58.3877   , & 
    123       ox1 = 85.8079    , & 
    124       ox2 = 23.8439    , & 
    125       ox3 = -0.034892  , & 
    126       ox4 =  0.015568  , & 
    127       ox5 = -0.0019387  
    128  
    129    REAL(wp), DIMENSION(5)  :: &  ! coeff. for seawater pressure correction  
    130       devk1, devk2, devk3,    &  ! (millero 95) 
    131       devk4, devk5 
    132  
     35   REAL(wp), PUBLIC ::   atcox  = 0.20946         ! units atm 
     36 
     37   REAL(wp) ::   salchl = 1. / 1.80655    ! conversion factor for salinity --> chlorinity (Wooster et al. 1969) 
     38   REAL(wp) ::   o2atm  = 1. / ( 1000. * 0.20946 )   
     39 
     40   REAL(wp) ::   akcc1  = -171.9065       ! coeff. for apparent solubility equilibrium 
     41   REAL(wp) ::   akcc2  =   -0.077993     ! Millero et al. 1995 from Mucci 1983 
     42   REAL(wp) ::   akcc3  = 2839.319         
     43   REAL(wp) ::   akcc4  =   71.595         
     44   REAL(wp) ::   akcc5  =   -0.77712       
     45   REAL(wp) ::   akcc6  =    0.00284263    
     46   REAL(wp) ::   akcc7  =  178.34         
     47   REAL(wp) ::   akcc8  =   -0.07711      
     48   REAL(wp) ::   akcc9  =    0.0041249    
     49 
     50   REAL(wp) ::   rgas   = 83.143         ! universal gas constants 
     51   REAL(wp) ::   oxyco  = 1. / 22.4144   ! converts from liters of an ideal gas to moles 
     52 
     53   REAL(wp) ::   bor1   = 0.00023        ! borat constants 
     54   REAL(wp) ::   bor2   = 1. / 10.82 
     55 
     56   REAL(wp) ::   ca0    = -162.8301      ! WEISS & PRICE 1980, units mol/(kg atm) 
     57   REAL(wp) ::   ca1    =  218.2968 
     58   REAL(wp) ::   ca2    =   90.9241 
     59   REAL(wp) ::   ca3    =   -1.47696 
     60   REAL(wp) ::   ca4    =    0.025695 
     61   REAL(wp) ::   ca5    =   -0.025225 
     62   REAL(wp) ::   ca6    =    0.0049867 
     63 
     64   REAL(wp) ::   c10    = -3670.7        ! Coeff. for 1. dissoc. of carbonic acid (Edmond and Gieskes, 1970)    
     65   REAL(wp) ::   c11    =    62.008      
     66   REAL(wp) ::   c12    =    -9.7944     
     67   REAL(wp) ::   c13    =     0.0118      
     68   REAL(wp) ::   c14    =    -0.000116 
     69 
     70   REAL(wp) ::   c20    = -1394.7       ! coeff. for 2. dissoc. of carbonic acid (Millero, 1995)    
     71   REAL(wp) ::   c21    =    -4.777    
     72   REAL(wp) ::   c22    =     0.0184    
     73   REAL(wp) ::   c23    =    -0.000118 
     74 
     75   REAL(wp) ::   st1    =      0.14     ! constants for calculate concentrations for sulfate 
     76   REAL(wp) ::   st2    =  1./96.062    !  (Morris & Riley 1966) 
     77   REAL(wp) ::   ks0    =    141.328  
     78   REAL(wp) ::   ks1    =  -4276.1   
     79   REAL(wp) ::   ks2    =    -23.093 
     80   REAL(wp) ::   ks3    = -13856.   
     81   REAL(wp) ::   ks4    =   324.57  
     82   REAL(wp) ::   ks5    =   -47.986 
     83   REAL(wp) ::   ks6    =  35474.  
     84   REAL(wp) ::   ks7    =   -771.54 
     85   REAL(wp) ::   ks8    =    114.723 
     86   REAL(wp) ::   ks9    =  -2698.   
     87   REAL(wp) ::   ks10   =   1776.  
     88   REAL(wp) ::   ks11   =      1. 
     89   REAL(wp) ::   ks12   =     -0.001005  
     90 
     91   REAL(wp) ::   ft1    =    0.000067   ! constants for calculate concentrations for fluorides 
     92   REAL(wp) ::   ft2    = 1./18.9984    ! (Dickson & Riley 1979 ) 
     93   REAL(wp) ::   kf0    =  -12.641     
     94   REAL(wp) ::   kf1    = 1590.2     
     95   REAL(wp) ::   kf2    =    1.525     
     96   REAL(wp) ::   kf3    =    1.0      
     97   REAL(wp) ::   kf4    =   -0.001005 
     98 
     99   REAL(wp) ::   cb0    = -8966.90      ! Coeff. for 1. dissoc. of boric acid  
     100   REAL(wp) ::   cb1    = -2890.53      ! (Dickson and Goyet, 1994) 
     101   REAL(wp) ::   cb2    =   -77.942 
     102   REAL(wp) ::   cb3    =     1.728 
     103   REAL(wp) ::   cb4    =    -0.0996 
     104   REAL(wp) ::   cb5    =   148.0248 
     105   REAL(wp) ::   cb6    =   137.1942 
     106   REAL(wp) ::   cb7    =     1.62142 
     107   REAL(wp) ::   cb8    =   -24.4344 
     108   REAL(wp) ::   cb9    =   -25.085 
     109   REAL(wp) ::   cb10   =    -0.2474  
     110   REAL(wp) ::   cb11   =     0.053105 
     111 
     112   REAL(wp) ::   cw0    = -13847.26     ! Coeff. for dissoc. of water (Dickson and Riley, 1979 ) 
     113   REAL(wp) ::   cw1    =    148.9652   
     114   REAL(wp) ::   cw2    =    -23.6521 
     115   REAL(wp) ::   cw3    =    118.67  
     116   REAL(wp) ::   cw4    =     -5.977  
     117   REAL(wp) ::   cw5    =      1.0495   
     118   REAL(wp) ::   cw6    =     -0.01615 
     119 
     120   !                                    ! volumetric solubility constants for o2 in ml/L   
     121   REAL(wp) ::   ox0    =  2.00856      ! from Table 1 for Eq 8 of Garcia and Gordon, 1992. 
     122   REAL(wp) ::   ox1    =  3.22400      ! corrects for moisture and fugacity, but not total atmospheric pressure 
     123   REAL(wp) ::   ox2    =  3.99063      !      Original PISCES code noted this was a solubility, but  
     124   REAL(wp) ::   ox3    =  4.80299      ! was in fact a bunsen coefficient with units L-O2/(Lsw atm-O2) 
     125   REAL(wp) ::   ox4    =  9.78188e-1   ! Hence, need to divide EXP( zoxy ) by 1000, ml-O2 => L-O2 
     126   REAL(wp) ::   ox5    =  1.71069      ! and atcox = 0.20946 to add the 1/atm dimension. 
     127   REAL(wp) ::   ox6    = -6.24097e-3    
     128   REAL(wp) ::   ox7    = -6.93498e-3  
     129   REAL(wp) ::   ox8    = -6.90358e-3 
     130   REAL(wp) ::   ox9    = -4.29155e-3  
     131   REAL(wp) ::   ox10   = -3.11680e-7  
     132 
     133   REAL(wp), DIMENSION(5)  :: devk1, devk2, devk3, devk4, devk5   ! coeff. for seawater pressure correction  
     134   !                                                              ! (millero 95) 
    133135   DATA devk1 / -25.5    , -15.82    , -29.48  , -25.60     , -48.76    /    
    134136   DATA devk2 / 0.1271   , -0.0219   , 0.1622  , 0.2324     , 0.5304    /    
    … …  
    155157      !!--------------------------------------------------------------------- 
    156158      INTEGER  ::   ji, jj, jk 
    157       REAL(wp) ::   ztkel, zsal , zqtt  , zbuf1 , zbuf2 
     159      REAL(wp) ::   ztkel, zt   , zt2   , zsal  , zsal2 , zbuf1 , zbuf2 
     160      REAL(wp) ::   ztgg , ztgg2, ztgg3 , ztgg4 , ztgg5 
    158161      REAL(wp) ::   zpres, ztc  , zcl   , zcpexp, zoxy  , zcpexp2 
    159162      REAL(wp) ::   zsqrt, ztr  , zlogt , zcek1 
    160       REAL(wp) ::   zlqtt, zqtt2, zsal15, zis   , zis2 , zisqrt 
     163      REAL(wp) ::   zis  , zis2 , zsal15, zisqrt 
    161164      REAL(wp) ::   zckb , zck1 , zck2  , zckw  , zak1 , zak2  , zakb , zaksp0, zakw 
    162165      REAL(wp) ::   zst  , zft  , zcks  , zckf  , zaksp1 
    163166      !!--------------------------------------------------------------------- 
    164  
     167      ! 
     168      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_start('p4z_che') 
     169      ! 
    165170      ! CHEMICAL CONSTANTS - SURFACE LAYER 
    166171      ! ---------------------------------- 
    … …  
    171176            !                             ! SET ABSOLUTE TEMPERATURE 
    172177            ztkel = tsn(ji,jj,1,jp_tem) + 273.16 
    173             zqtt  = ztkel * 0.01 
    174             zqtt2 = zqtt * zqtt 
    175             zsal  = tsn(ji,jj,1,jp_sal) + (1.- tmask(ji,jj,1) ) * 35. 
    176             zlqtt = LOG( zqtt ) 
    177  
     178            zt    = ztkel * 0.01 
     179            zt2   = zt * zt 
     180            zsal  = tsn(ji,jj,1,jp_sal) + ( 1.- tmask(ji,jj,1) ) * 35. 
     181            zsal2 = zsal * zsal 
     182            zlogt = LOG( zt ) 
    178183            !                             ! LN(K0) OF SOLUBILITY OF CO2 (EQ. 12, WEISS, 1980) 
    179184            !                             !     AND FOR THE ATMOSPHERE FOR NON IDEAL GAS 
    180             zcek1 = ca0 + ca1 / zqtt + ca2 * zlqtt + ca3 * zqtt2 + zsal*( ca4 + ca5 * zqtt + ca6 * zqtt2 ) 
    181  
    182             !                             ! LN(K0) OF SOLUBILITY OF O2 and N2 (EQ. 4, WEISS, 1970) 
    183             zoxy  = ox0 + ox1 / zqtt + ox2 * zlqtt + zsal * ( ox3 + ox4 * zqtt + ox5 * zqtt2 ) 
    184  
    185             !                             ! SET SOLUBILITIES OF O2 AND CO2 
    186             chemc(ji,jj,1) = EXP( zcek1 ) * 1.e-6 * rhop(ji,jj,1) / 1000. 
    187             chemc(ji,jj,2) = EXP( zoxy  ) * oxyco 
    188  
     185            zcek1 = ca0 + ca1 / zt + ca2 * zlogt + ca3 * zt2 + zsal * ( ca4 + ca5 * zt + ca6 * zt2 ) 
     186            !                             ! LN(K0) OF SOLUBILITY OF O2 and N2 in ml/L (EQ. 8, GARCIA AND GORDON, 1992) 
     187            ztgg  = LOG( ( 298.15 - tsn(ji,jj,1,jp_tem) ) / ztkel )  ! Set the GORDON & GARCIA scaled temperature 
     188            ztgg2 = ztgg  * ztgg 
     189            ztgg3 = ztgg2 * ztgg 
     190            ztgg4 = ztgg3 * ztgg 
     191            ztgg5 = ztgg4 * ztgg 
     192            zoxy  = ox0 + ox1 * ztgg + ox2 * ztgg2 + ox3 * ztgg3 + ox4 * ztgg4 + ox5 * ztgg5   & 
     193                   + zsal * ( ox6 + ox7 * ztgg + ox8 * ztgg2 + ox9 * ztgg3 ) +  ox10 * zsal2 
     194 
     195            !                             ! SET SOLUBILITIES OF O2 AND CO2  
     196            chemc(ji,jj,1) = EXP( zcek1 ) * 1.e-6 * rhop(ji,jj,1) / 1000.  ! mol/(L uatm) 
     197            chemc(ji,jj,2) = ( EXP( zoxy  ) * o2atm ) * oxyco              ! mol/(L atm) 
     198            ! 
    189199         END DO 
    190200      END DO 
    … …  
    204214               ! SET ABSOLUTE TEMPERATURE 
    205215               ztkel   = tsn(ji,jj,jk,jp_tem) + 273.16 
    206                zqtt    = ztkel * 0.01 
    207216               zsal    = tsn(ji,jj,jk,jp_sal) + ( 1.-tmask(ji,jj,jk) ) * 35. 
    208217               zsqrt  = SQRT( zsal ) 
    … …  
    311320      END DO 
    312321      ! 
     322      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_stop('p4z_che') 
     323      ! 
    313324   END SUBROUTINE p4z_che 
    314325 
Note: See TracChangeset for help on using the changeset viewer.