source: NEMO/branches/2020/dev_r12563_ASINTER-06_ABL_improvement/src/TOP/PISCES/P2Z/p2zexp.F90 @ 13891

Last change on this file since 13891 was 12489, checked in by davestorkey, 16 months ago

Preparation for new timestepping scheme #2390.
Main changes:

  1. Initial euler timestep now handled in stp and not in TRA/DYN routines.
  2. Renaming of all timestep parameters. In summary, the namelist parameter is now rn_Dt and the current timestep is rDt (and rDt_ice, rDt_trc etc).
  3. Renaming of a few miscellaneous parameters, eg. atfp → rn_atfp (namelist parameter used everywhere) and rau0 → rho0.

This version gives bit-comparable results to the previous version of the trunk.

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 9.8 KB
Line 
1MODULE p2zexp
2   !!======================================================================
3   !!                         ***  MODULE p2zsed  ***
4   !! TOP :   LOBSTER Compute loss of organic matter in the sediments
5   !!======================================================================
6   !! History :    -   !  1999    (O. Aumont, C. Le Quere)  original code
7   !!              -   !  2001-05 (O. Aumont, E. Kestenare) add sediment computations
8   !!             1.0  !  2005-06 (A.-S. Kremeur) new temporal integration for sedpoc
9   !!             2.0  !  2007-12  (C. Deltel, G. Madec)  F90
10   !!             3.5  !  2012-03  (C. Ethe)  Merge PISCES-LOBSTER
11   !!----------------------------------------------------------------------
12   !!   p2z_exp        :  Compute loss of organic matter in the sediments
13   !!----------------------------------------------------------------------
14   USE oce_trc         !
15   USE trc
16   USE sms_pisces
17   USE p2zsed
18   USE lbclnk
19   USE prtctl_trc      ! Print control for debbuging
20   USE trd_oce
21   USE trdtrc
22   USE iom
23
24   IMPLICIT NONE
25   PRIVATE
26
27   PUBLIC   p2z_exp   
28   PUBLIC   p2z_exp_init 
29   PUBLIC   p2z_exp_alloc
30
31   !
32   REAL(wp), ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)   ::   dminl     !: fraction of sinking POC released in sediments
33   REAL(wp), ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:,:) ::   dmin3     !: fraction of sinking POC released at each level
34   REAL(wp), ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)   ::   sedpocb   !: mass of POC in sediments
35   REAL(wp), ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)   ::   sedpocn   !: mass of POC in sediments
36   REAL(wp), ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)   ::   cmask     !: Coastal mask area
37   REAL(wp)                                ::   areacot   !: surface coastal area
38
39   !! * Substitutions
40#  include "do_loop_substitute.h90"
41   !!----------------------------------------------------------------------
42   !! NEMO/TOP 4.0 , NEMO Consortium (2018)
43   !! $Id$
44   !! Software governed by the CeCILL license (see ./LICENSE)
45   !!----------------------------------------------------------------------
46CONTAINS
47
48   SUBROUTINE p2z_exp( kt, Kmm, Krhs )
49      !!---------------------------------------------------------------------
50      !!                     ***  ROUTINE p2z_exp  ***
51      !!
52      !! ** Purpose :   MODELS EXPORT OF BIOGENIC MATTER (POC ''SOFT
53      !!              TISSUE'') AND ITS DISTRIBUTION IN WATER COLUMN
54      !!
55      !! ** Method  : - IN THE SURFACE LAYER POC IS PRODUCED ACCORDING TO
56      !!              NURTRIENTS AVAILABLE AND GROWTH CONDITIONS. NUTRIENT UPTAKE
57      !!              KINETICS FOLLOW MICHAELIS-MENTON FORMULATION.
58      !!              THE TOTAL PARTICLE AMOUNT PRODUCED, IS DISTRIBUTED IN THE WATER
59      !!              COLUMN BELOW THE SURFACE LAYER.
60      !!---------------------------------------------------------------------
61      !!
62      INTEGER, INTENT( in ) ::   kt             ! ocean time-step index     
63      INTEGER, INTENT( in ) ::   Kmm, Krhs      ! time level indices
64      !!
65      INTEGER  ::   ji, jj, jk, jl, ikt
66      REAL(wp) ::   zgeolpoc, zfact, zwork, ze3t, zsedpocd, zmaskt
67      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj)   ::  zsedpoca
68      CHARACTER (len=25) :: charout
69      !!---------------------------------------------------------------------
70      !
71      IF( ln_timing )   CALL timing_start('p2z_exp')
72      !
73      IF( kt == nittrc000 )   CALL p2z_exp_init( Kmm )
74
75      zsedpoca(:,:) = 0.
76
77
78      ! VERTICAL DISTRIBUTION OF NEWLY PRODUCED BIOGENIC
79      ! POC IN THE WATER COLUMN
80      ! (PARTS OF NEWLY FORMED MATTER REMAINING IN THE DIFFERENT
81      ! LAYERS IS DETERMINED BY DMIN3 DEFINED IN sms_p2z.F90
82      ! ----------------------------------------------------------------------
83      DO_3D_00_00( 1, jpkm1 )
84         ze3t = 1. / e3t(ji,jj,jk,Kmm)
85         tr(ji,jj,jk,jpno3,Krhs) = tr(ji,jj,jk,jpno3,Krhs) + ze3t * dmin3(ji,jj,jk) * xksi(ji,jj)
86      END_3D
87
88      ! Find the last level of the water column
89      ! Compute fluxes due to sinking particles (slow)
90   
91
92      zgeolpoc = 0.e0         !     Initialization
93      ! Release of nutrients from the "simple" sediment
94      DO_2D_00_00
95         ikt = mbkt(ji,jj) 
96         tr(ji,jj,ikt,jpno3,Krhs) = tr(ji,jj,ikt,jpno3,Krhs) + sedlam * sedpocn(ji,jj) / e3t(ji,jj,ikt,Kmm) 
97         ! Deposition of organic matter in the sediment
98         zwork = vsed * tr(ji,jj,ikt,jpdet,Kmm)
99         zsedpoca(ji,jj) = ( zwork + dminl(ji,jj) * xksi(ji,jj)   &
100            &           - sedlam * sedpocn(ji,jj) - sedlostpoc * sedpocn(ji,jj) ) * rn_Dt
101         zgeolpoc = zgeolpoc + sedlostpoc * sedpocn(ji,jj) * e1e2t(ji,jj)
102      END_2D
103
104      DO_2D_00_00
105         tr(ji,jj,1,jpno3,Krhs) = tr(ji,jj,1,jpno3,Krhs) + zgeolpoc * cmask(ji,jj) / areacot / e3t(ji,jj,1,Kmm)
106      END_2D
107
108      CALL lbc_lnk( 'p2zexp', sedpocn, 'T', 1. )
109 
110      ! Oa & Ek: diagnostics depending on jpdia2d !          left as example
111      IF( lk_iomput )  CALL iom_put( "SEDPOC" , sedpocn )
112
113     
114      ! Time filter and swap of arrays
115      ! ------------------------------
116      IF( l_1st_euler ) THEN        ! Euler time-stepping at first time-step
117        !                           ! (only swap)
118        sedpocn(:,:) = zsedpoca(:,:)
119        !                                             
120      ELSE
121        !
122        DO_2D_11_11
123           zsedpocd = zsedpoca(ji,jj) - 2. * sedpocn(ji,jj) + sedpocb(ji,jj)      ! time laplacian on tracers
124           sedpocb(ji,jj) = sedpocn(ji,jj) + rn_atfp * zsedpocd                     ! sedpocb <-- filtered sedpocn
125           sedpocn(ji,jj) = zsedpoca(ji,jj)                                       ! sedpocn <-- sedpoca
126        END_2D
127        !
128      ENDIF
129      !
130      IF( lrst_trc ) THEN
131         IF(lwp) WRITE(numout,*)
132         IF(lwp) WRITE(numout,*) 'p2z_exp : POC in sediment fields written in ocean restart file ',   &
133            &                    'at it= ', kt,' date= ', ndastp
134         IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~'
135         CALL iom_rstput( kt, nitrst, numrtw, 'SEDB'//ctrcnm(jpdet), sedpocb(:,:) )
136         CALL iom_rstput( kt, nitrst, numrtw, 'SEDN'//ctrcnm(jpdet), sedpocn(:,:) )
137      ENDIF
138      !
139      IF(sn_cfctl%l_prttrc)   THEN  ! print mean trends (used for debugging)
140         WRITE(charout, FMT="('exp')")
141         CALL prt_ctl_trc_info(charout)
142         CALL prt_ctl_trc(tab4d=tr(:,:,:,:,Krhs), mask=tmask, clinfo=ctrcnm)
143      ENDIF
144      !
145      IF( ln_timing )  CALL timing_stop('p2z_exp')
146      !
147   END SUBROUTINE p2z_exp
148
149
150   SUBROUTINE p2z_exp_init( Kmm )
151      !!----------------------------------------------------------------------
152      !!                    ***  ROUTINE p4z_exp_init  ***
153      !! ** purpose :   specific initialisation for export
154      !!----------------------------------------------------------------------
155      INTEGER, INTENT(in)  ::  Kmm      ! time level index
156      INTEGER  ::   ji, jj, jk
157      REAL(wp) ::   zmaskt, zfluo, zfluu
158      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj    ) :: zrro
159      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) :: zdm0
160      !!---------------------------------------------------------------------
161      !
162      IF(lwp) THEN
163         WRITE(numout,*)
164         WRITE(numout,*) ' p2z_exp: LOBSTER export'
165         WRITE(numout,*) ' ~~~~~~~'
166         WRITE(numout,*) '  compute remineralisation-damping arrays for tracers'
167      ENDIF
168      !
169
170      ! Calculate vertical distribution of newly formed biogenic poc
171      ! in the water column in the case of max. possible bottom depth
172      ! ------------------------------------------------------------
173      zdm0 = 0._wp
174      zrro = 1._wp
175      DO_3D_11_11( jpkb, jpkm1 )
176         zfluo = ( gdepw(ji,jj,jk  ,Kmm) / gdepw(ji,jj,jpkb,Kmm) )**xhr
177         zfluu = ( gdepw(ji,jj,jk+1,Kmm) / gdepw(ji,jj,jpkb,Kmm) )**xhr
178         IF( zfluo.GT.1. )   zfluo = 1._wp
179         zdm0(ji,jj,jk) = zfluo - zfluu
180         IF( jk <= jpkb-1 )   zdm0(ji,jj,jk) = 0._wp
181         zrro(ji,jj) = zrro(ji,jj) - zdm0(ji,jj,jk)
182      END_3D
183      !
184      zdm0(:,:,jpk) = zrro(:,:)
185
186      ! Calculate vertical distribution of newly formed biogenic poc
187      ! in the water column with realistic topography (first "dry" layer
188      ! contains total fraction, which has passed to the upper layers)
189      ! ----------------------------------------------------------------------
190      dminl(:,:)   = 0._wp
191      dmin3(:,:,:) = zdm0
192      DO_3D_11_11( 1, jpk )
193         IF( tmask(ji,jj,jk) == 0._wp ) THEN
194            dminl(ji,jj) = dminl(ji,jj) + dmin3(ji,jj,jk)
195            dmin3(ji,jj,jk) = 0._wp
196         ENDIF
197      END_3D
198
199      DO_2D_11_11
200         IF( tmask(ji,jj,1) == 0 )   dmin3(ji,jj,1) = 0._wp
201      END_2D
202
203      ! Coastal mask
204      cmask(:,:) = 0._wp
205      DO_2D_00_00
206         IF( tmask(ji,jj,1) /= 0. ) THEN
207            zmaskt = tmask(ji+1,jj,1) * tmask(ji-1,jj,1) * tmask(ji,jj+1,1) * tmask(ji,jj-1,1) 
208            IF( zmaskt == 0. )   cmask(ji,jj) = 1._wp
209         END IF
210      END_2D
211      CALL lbc_lnk( 'p2zexp', cmask , 'T', 1. )      ! lateral boundary conditions on cmask   (sign unchanged)
212      areacot = glob_sum( 'p2zexp', e1e2t(:,:) * cmask(:,:) )
213      !
214      IF( ln_rsttr ) THEN
215         CALL iom_get( numrtr, jpdom_autoglo, 'SEDB'//ctrcnm(jpdet), sedpocb(:,:) )
216         CALL iom_get( numrtr, jpdom_autoglo, 'SEDN'//ctrcnm(jpdet), sedpocn(:,:) )
217      ELSE
218         sedpocb(:,:) = 0._wp
219         sedpocn(:,:) = 0._wp
220      ENDIF
221      !
222   END SUBROUTINE p2z_exp_init
223
224   INTEGER FUNCTION p2z_exp_alloc()
225      !!----------------------------------------------------------------------
226      !!                     ***  ROUTINE p2z_exp_alloc  ***
227      !!----------------------------------------------------------------------
228      ALLOCATE( cmask(jpi,jpj) , dminl(jpi,jpj) , dmin3(jpi,jpj,jpk), &
229         &      sedpocb(jpi,jpj) , sedpocn(jpi,jpj),   STAT=p2z_exp_alloc )
230      IF( p2z_exp_alloc /= 0 ) CALL ctl_stop( 'STOP', 'p2z_exp_alloc : failed to allocate arrays.' )
231      !
232   END FUNCTION p2z_exp_alloc
233
234   !!======================================================================
235END MODULE p2zexp
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.