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2018-07-23T11:33:03+02:00 (6 years ago)
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emmafiedler
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Merge with GO6 FOAMv14 package branch r9288

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  • branches/UKMO/dev_r5518_obs_oper_update_icethick/NEMOGCM/NEMO/TOP_SRC/PISCES/P4Z/p4zche.F90

    r7960 r9987  
    3232   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   fekeq    ! chemistry of Fe 
    3333   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   chemc    ! Solubilities of O2 and CO2 
    34    REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   chemo2    ! Solubilities of O2 and CO2 
     34   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   chemo2   ! Solubilities of O2 and CO2 
     35   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   tempis   ! In situ temperature 
    3536 
    3637   REAL(wp), PUBLIC ::   atcox  = 0.20946         ! units atm 
     
    3940   REAL(wp) ::   o2atm  = 1. / ( 1000. * 0.20946 )   
    4041 
    41    REAL(wp) ::   akcc1  = -171.9065       ! coeff. for apparent solubility equilibrium 
    42    REAL(wp) ::   akcc2  =   -0.077993     ! Millero et al. 1995 from Mucci 1983 
    43    REAL(wp) ::   akcc3  = 2839.319         
    44    REAL(wp) ::   akcc4  =   71.595         
    45    REAL(wp) ::   akcc5  =   -0.77712       
    46    REAL(wp) ::   akcc6  =    0.00284263    
    47    REAL(wp) ::   akcc7  =  178.34         
    48    REAL(wp) ::   akcc8  =   -0.07711      
    49    REAL(wp) ::   akcc9  =    0.0041249    
    50  
    51    REAL(wp) ::   rgas   = 83.143         ! universal gas constants 
     42   REAL(wp) ::   rgas   = 83.14472       ! universal gas constants 
    5243   REAL(wp) ::   oxyco  = 1. / 22.4144   ! converts from liters of an ideal gas to moles 
    5344 
     
    5546   REAL(wp) ::   bor2   = 1. / 10.82 
    5647 
    57    REAL(wp) ::   ca0    = -162.8301      ! WEISS & PRICE 1980, units mol/(kg atm) 
    58    REAL(wp) ::   ca1    =  218.2968 
    59    REAL(wp) ::   ca2    =   90.9241 
    60    REAL(wp) ::   ca3    =   -1.47696 
    61    REAL(wp) ::   ca4    =    0.025695 
    62    REAL(wp) ::   ca5    =   -0.025225 
    63    REAL(wp) ::   ca6    =    0.0049867 
    64  
    65    REAL(wp) ::   c10    = -3670.7        ! Coeff. for 1. dissoc. of carbonic acid (Edmond and Gieskes, 1970)    
    66    REAL(wp) ::   c11    =    62.008      
    67    REAL(wp) ::   c12    =    -9.7944     
    68    REAL(wp) ::   c13    =     0.0118      
    69    REAL(wp) ::   c14    =    -0.000116 
    70  
    71    REAL(wp) ::   c20    = -1394.7       ! coeff. for 2. dissoc. of carbonic acid (Millero, 1995)    
    72    REAL(wp) ::   c21    =    -4.777    
    73    REAL(wp) ::   c22    =     0.0184    
    74    REAL(wp) ::   c23    =    -0.000118 
    75  
    7648   REAL(wp) ::   st1    =      0.14     ! constants for calculate concentrations for sulfate 
    7749   REAL(wp) ::   st2    =  1./96.062    !  (Morris & Riley 1966) 
    78    REAL(wp) ::   ks0    =    141.328  
    79    REAL(wp) ::   ks1    =  -4276.1   
    80    REAL(wp) ::   ks2    =    -23.093 
    81    REAL(wp) ::   ks3    = -13856.   
    82    REAL(wp) ::   ks4    =   324.57  
    83    REAL(wp) ::   ks5    =   -47.986 
    84    REAL(wp) ::   ks6    =  35474.  
    85    REAL(wp) ::   ks7    =   -771.54 
    86    REAL(wp) ::   ks8    =    114.723 
    87    REAL(wp) ::   ks9    =  -2698.   
    88    REAL(wp) ::   ks10   =   1776.  
    89    REAL(wp) ::   ks11   =      1. 
    90    REAL(wp) ::   ks12   =     -0.001005  
    9150 
    9251   REAL(wp) ::   ft1    =    0.000067   ! constants for calculate concentrations for fluorides 
    9352   REAL(wp) ::   ft2    = 1./18.9984    ! (Dickson & Riley 1979 ) 
    94    REAL(wp) ::   kf0    =  -12.641     
    95    REAL(wp) ::   kf1    = 1590.2     
    96    REAL(wp) ::   kf2    =    1.525     
    97    REAL(wp) ::   kf3    =    1.0      
    98    REAL(wp) ::   kf4    =   -0.001005 
    99  
    100    REAL(wp) ::   cb0    = -8966.90      ! Coeff. for 1. dissoc. of boric acid  
    101    REAL(wp) ::   cb1    = -2890.53      ! (Dickson and Goyet, 1994) 
    102    REAL(wp) ::   cb2    =   -77.942 
    103    REAL(wp) ::   cb3    =     1.728 
    104    REAL(wp) ::   cb4    =    -0.0996 
    105    REAL(wp) ::   cb5    =   148.0248 
    106    REAL(wp) ::   cb6    =   137.1942 
    107    REAL(wp) ::   cb7    =     1.62142 
    108    REAL(wp) ::   cb8    =   -24.4344 
    109    REAL(wp) ::   cb9    =   -25.085 
    110    REAL(wp) ::   cb10   =    -0.2474  
    111    REAL(wp) ::   cb11   =     0.053105 
    112  
    113    REAL(wp) ::   cw0    = -13847.26     ! Coeff. for dissoc. of water (Dickson and Riley, 1979 ) 
    114    REAL(wp) ::   cw1    =    148.9652   
    115    REAL(wp) ::   cw2    =    -23.6521 
    116    REAL(wp) ::   cw3    =    118.67  
    117    REAL(wp) ::   cw4    =     -5.977  
    118    REAL(wp) ::   cw5    =      1.0495   
    119    REAL(wp) ::   cw6    =     -0.01615 
    12053 
    12154   !                                    ! volumetric solubility constants for o2 in ml/L   
     
    185118      REAL(wp) ::   ztgg , ztgg2, ztgg3 , ztgg4 , ztgg5 
    186119      REAL(wp) ::   zpres, ztc  , zcl   , zcpexp, zoxy  , zcpexp2 
    187       REAL(wp) ::   zsqrt, ztr  , zlogt , zcek1 
    188       REAL(wp) ::   zis  , zis2 , zsal15, zisqrt 
     120      REAL(wp) ::   zsqrt, ztr  , zlogt , zcek1, zc1, zplat 
     121      REAL(wp) ::   zis  , zis2 , zsal15, zisqrt, za1  , za2 
    189122      REAL(wp) ::   zckb , zck1 , zck2  , zckw  , zak1 , zak2  , zakb , zaksp0, zakw 
    190123      REAL(wp) ::   zst  , zft  , zcks  , zckf  , zaksp1 
     
    193126      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_start('p4z_che') 
    194127      ! 
     128      ! Computations of chemical constants require in situ temperature 
     129      ! Here a quite simple formulation is used to convert  
     130      ! potential temperature to in situ temperature. The errors is less than  
     131      ! 0.04°C relative to an exact computation 
     132      ! --------------------------------------------------------------------- 
     133      DO jk = 1, jpk 
     134         DO jj = 1, jpj 
     135            DO ji = 1, jpi 
     136               zpres = fsdept(ji,jj,jk) / 1000. 
     137               za1 = 0.04 * ( 1.0 + 0.185 * tsn(ji,jj,jk,jp_tem) + 0.035 * (tsn(ji,jj,jk,jp_sal) - 35.0) ) 
     138               za2 = 0.0075 * ( 1.0 - tsn(ji,jj,jk,jp_tem) / 30.0 ) 
     139               tempis(ji,jj,jk) = tsn(ji,jj,jk,jp_tem) - za1 * zpres + za2 * zpres**2 
     140            END DO 
     141         END DO 
     142      END DO 
     143      ! 
    195144      ! CHEMICAL CONSTANTS - SURFACE LAYER 
    196145      ! ---------------------------------- 
     
    200149         DO ji = 1, jpi 
    201150            !                             ! SET ABSOLUTE TEMPERATURE 
    202             ztkel = tsn(ji,jj,1,jp_tem) + 273.16 
     151            ztkel = tempis(ji,jj,1) + 273.15 
    203152            zt    = ztkel * 0.01 
    204153            zt2   = zt * zt 
     
    208157            !                             ! LN(K0) OF SOLUBILITY OF CO2 (EQ. 12, WEISS, 1980) 
    209158            !                             !     AND FOR THE ATMOSPHERE FOR NON IDEAL GAS 
    210             zcek1 = ca0 + ca1 / zt + ca2 * zlogt + ca3 * zt2 + zsal * ( ca4 + ca5 * zt + ca6 * zt2 ) 
    211             !                             ! LN(K0) OF SOLUBILITY OF O2 and N2 in ml/L (EQ. 8, GARCIA AND GORDON, 1992) 
    212             ztgg  = LOG( ( 298.15 - tsn(ji,jj,1,jp_tem) ) / ztkel )  ! Set the GORDON & GARCIA scaled temperature 
    213             ztgg2 = ztgg  * ztgg 
    214             ztgg3 = ztgg2 * ztgg 
    215             ztgg4 = ztgg3 * ztgg 
    216             ztgg5 = ztgg4 * ztgg 
    217             zoxy  = ox0 + ox1 * ztgg + ox2 * ztgg2 + ox3 * ztgg3 + ox4 * ztgg4 + ox5 * ztgg5   & 
    218                    + zsal * ( ox6 + ox7 * ztgg + ox8 * ztgg2 + ox9 * ztgg3 ) +  ox10 * zsal2 
    219  
     159            zcek1 = 9345.17/ztkel - 60.2409 + 23.3585 * LOG(zt) + zsal*(0.023517 - 0.00023656*ztkel    & 
     160            &       + 0.0047036e-4*ztkel**2) 
    220161            !                             ! SET SOLUBILITIES OF O2 AND CO2  
    221             chemc(ji,jj,1) = EXP( zcek1 ) * 1.e-6 * rhop(ji,jj,1) / 1000.  ! mol/(L uatm) 
    222             chemc(ji,jj,2) = ( EXP( zoxy  ) * o2atm ) * oxyco              ! mol/(L atm) 
     162            chemc(ji,jj,1) = EXP( zcek1 ) * 1.e-6 * rhop(ji,jj,1) / 1000. ! mol/(kg uatm) 
     163            chemc(ji,jj,2) = -1636.75 + 12.0408*ztkel - 0.0327957*ztkel**2 + 0.0000316528*ztkel**3 
     164            chemc(ji,jj,3) = 57.7 - 0.118*ztkel 
    223165            ! 
    224166         END DO 
     
    233175!CDIR NOVERRCHK 
    234176            DO ji = 1, jpi 
    235               ztkel = tsn(ji,jj,jk,jp_tem) + 273.16 
     177              ztkel = tempis(ji,jj,jk) + 273.15 
    236178              zsal  = tsn(ji,jj,jk,jp_sal) + ( 1.- tmask(ji,jj,jk) ) * 35. 
    237179              zsal2 = zsal * zsal 
    238               ztgg  = LOG( ( 298.15 - tsn(ji,jj,jk,jp_tem) ) / ztkel )  ! Set the GORDON & GARCIA scaled temperature 
     180              ztgg  = LOG( ( 298.15 - tempis(ji,jj,jk) ) / ztkel )  ! Set the GORDON & GARCIA scaled temperature 
    239181              ztgg2 = ztgg  * ztgg 
    240182              ztgg3 = ztgg2 * ztgg 
     
    259201            DO ji = 1, jpi 
    260202 
    261                ! SET PRESSION 
    262                zpres   = 1.025e-1 * fsdept(ji,jj,jk) 
     203               ! SET PRESSION ACCORDING TO SAUNDER (1980) 
     204               zplat   = SIN ( ABS(gphit(ji,jj)*3.141592654/180.) ) 
     205               zc1 = 5.92E-3 + zplat**2 * 5.25E-3 
     206               zpres = ((1-zc1)-SQRT(((1-zc1)**2)-(8.84E-6*fsdept(ji,jj,jk)))) / 4.42E-6 
     207               zpres = zpres / 10.0 
    263208 
    264209               ! SET ABSOLUTE TEMPERATURE 
    265                ztkel   = tsn(ji,jj,jk,jp_tem) + 273.16 
     210               ztkel   = tempis(ji,jj,jk) + 273.15 
    266211               zsal    = tsn(ji,jj,jk,jp_sal) + ( 1.-tmask(ji,jj,jk) ) * 35. 
    267212               zsqrt  = SQRT( zsal ) 
     
    272217               zis2   = zis * zis 
    273218               zisqrt = SQRT( zis ) 
    274                ztc     = tsn(ji,jj,jk,jp_tem) + ( 1.- tmask(ji,jj,jk) ) * 20. 
     219               ztc     = tempis(ji,jj,jk) + ( 1.- tmask(ji,jj,jk) ) * 20. 
    275220 
    276221               ! CHLORINITY (WOOSTER ET AL., 1969) 
     
    284229 
    285230               ! DISSOCIATION CONSTANT FOR SULFATES on free H scale (Dickson 1990) 
    286                zcks    = EXP(  ks1 * ztr + ks0 + ks2 * zlogt                           & 
    287                   &                     + ( ks3 * ztr + ks4 + ks5 * zlogt ) * zisqrt   & 
    288                   &                     + ( ks6 * ztr + ks7 + ks8 * zlogt ) * zis      & 
    289                   &                     + ks9 * ztr * zis * zisqrt + ks10 * ztr *zis2 + LOG( ks11 + ks12 *zsal )  ) 
     231               zcks    = EXP(-4276.1 * ztr + 141.328 - 23.093 * zlogt         & 
     232               &         + (-13856. * ztr + 324.57 - 47.986 * zlogt) * zisqrt & 
     233               &         + (35474. * ztr - 771.54 + 114.723 * zlogt) * zis    & 
     234               &         - 2698. * ztr * zis**1.5 + 1776.* ztr * zis2         & 
     235               &         + LOG(1.0 - 0.001005 * zsal)) 
     236               ! 
     237               aphscale(ji,jj,jk) = ( 1. + zst / zcks ) 
    290238 
    291239               ! DISSOCIATION CONSTANT FOR FLUORIDES on free H scale (Dickson and Riley 79) 
    292                zckf    = EXP(  kf1 * ztr + kf0 + kf2 * zisqrt + LOG( kf3 + kf4 * zsal )  ) 
     240               zckf    = EXP( 1590.2*ztr - 12.641 + 1.525*zisqrt   & 
     241               &         + LOG(1.0d0 - 0.001005d0*zsal)            & 
     242               &         + LOG(1.0d0 + zst/zcks)) 
    293243 
    294244               ! DISSOCIATION CONSTANT FOR CARBONATE AND BORATE 
    295                zckb    = ( cb0 + cb1 * zsqrt + cb2  * zsal + cb3 * zsal15 + cb4 * zsal * zsal ) * ztr   & 
    296                   &    + ( cb5 + cb6 * zsqrt + cb7  * zsal )                                            & 
    297                   &    + ( cb8 + cb9 * zsqrt + cb10 * zsal ) * zlogt + cb11 * zsqrt * ztkel             & 
    298                   &    + LOG(  ( 1.+ zst / zcks + zft / zckf ) / ( 1.+ zst / zcks )  ) 
    299  
    300                zck1    = c10 * ztr + c11 + c12 * zlogt + c13 * zsal + c14 * zsal * zsal 
    301                zck2    = c20 * ztr + c21 + c22 * zsal   + c23 * zsal**2 
     245               zckb=  (-8966.90 - 2890.53*zsqrt - 77.942*zsal        & 
     246               &      + 1.728*zsal15 - 0.0996*zsal*zsal)*ztr         & 
     247               &      + (148.0248 + 137.1942*zsqrt + 1.62142*zsal)   & 
     248               &      + (-24.4344 - 25.085*zsqrt - 0.2474*zsal)      &  
     249               &      * zlogt + 0.053105*zsqrt*ztkel 
     250 
     251 
     252               ! DISSOCIATION COEFFICIENT FOR CARBONATE ACCORDING TO  
     253               ! MEHRBACH (1973) REFIT BY MILLERO (1995), seawater scale 
     254               zck1    = -1.0*(3633.86*ztr - 61.2172 + 9.6777*zlogt  & 
     255                  - 0.011555*zsal + 0.0001152*zsal*zsal) 
     256               zck2    = -1.0*(471.78*ztr + 25.9290 - 3.16967*zlogt      & 
     257                  - 0.01781*zsal + 0.0001122*zsal*zsal) 
    302258 
    303259               ! PKW (H2O) (DICKSON AND RILEY, 1979) 
    304                zckw    = cw0 * ztr + cw1 + cw2 * zlogt + ( cw3 * ztr + cw4 + cw5 * zlogt ) * zsqrt + cw6 * zsal 
    305  
     260               zckw = -13847.26*ztr + 148.9652 - 23.6521 * zlogt    &  
     261               &     + (118.67*ztr - 5.977 + 1.0495 * zlogt)        & 
     262               &     * zsqrt - 0.01615 * zsal 
    306263 
    307264               ! APPARENT SOLUBILITY PRODUCT K'SP OF CALCITE IN SEAWATER 
    308265               !       (S=27-43, T=2-25 DEG C) at pres =0 (atmos. pressure) (MUCCI 1983) 
    309                zaksp0  = akcc1 + akcc2 * ztkel + akcc3 * ztr + akcc4 * LOG10( ztkel )   & 
    310                   &   + ( akcc5 + akcc6 * ztkel + akcc7 * ztr ) * zsqrt + akcc8 * zsal + akcc9 * zsal15 
     266               zaksp0  = -171.9065 -0.077993*ztkel + 2839.319*ztr + 71.595*LOG10( ztkel )   & 
     267                  &      + (-0.77712 + 0.00284263*ztkel + 178.34*ztr) * zsqrt  & 
     268                  &      - 0.07711*zsal + 0.0041249*zsal15 
    311269 
    312270               ! K1, K2 OF CARBONIC ACID, KB OF BORIC ACID, KW (H2O) (LIT.?) 
     
    378336      !!                     ***  ROUTINE p4z_che_alloc  *** 
    379337      !!---------------------------------------------------------------------- 
    380       ALLOCATE( sio3eq(jpi,jpj,jpk), fekeq(jpi,jpj,jpk), chemc(jpi,jpj,2), chemo2(jpi,jpj,jpk), STAT=p4z_che_alloc ) 
     338      ALLOCATE( sio3eq(jpi,jpj,jpk), fekeq(jpi,jpj,jpk), chemc(jpi,jpj,3), chemo2(jpi,jpj,jpk),   & 
     339      &         tempis(jpi,jpj,jpk), STAT=p4z_che_alloc ) 
    381340      ! 
    382341      IF( p4z_che_alloc /= 0 )   CALL ctl_warn('p4z_che_alloc : failed to allocate arrays.') 
     
    396355 
    397356   !!====================================================================== 
    398 END MODULE  p4zche 
     357END MODULE p4zche 
Note: See TracChangeset for help on using the changeset viewer.