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Changeset 7403 for branches/2016/dev_merge_2016/NEMOGCM/NEMO/TOP_SRC/PISCES/P4Z/p4zche.F90 – NEMO

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2016-11-30T17:56:53+01:00 (8 years ago)
Author:
timgraham
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Merge dev_INGV_METO_merge_2016 into branch

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  • branches/2016/dev_merge_2016/NEMOGCM/NEMO/TOP_SRC/PISCES/P4Z/p4zche.F90

    r6945 r7403  
    1111   !!             2.0  !  2007-12  (C. Ethe, G. Madec)  F90 
    1212   !!                  !  2011-02  (J. Simeon, J.Orr ) update O2 solubility constants 
    13    !!---------------------------------------------------------------------- 
    14 #if defined key_pisces 
    15    !!---------------------------------------------------------------------- 
    16    !!   'key_pisces'                                       PISCES bio-model 
     13   !!             3.6  !  2016-03  (O. Aumont) Change chemistry to MOCSY standards 
    1714   !!---------------------------------------------------------------------- 
    1815   !!   p4z_che      :  Sea water chemistry computed following OCMIP protocol 
     
    2219   USE sms_pisces    !  PISCES Source Minus Sink variables 
    2320   USE lib_mpp       !  MPP library 
     21   USE eosbn2, ONLY : neos 
    2422 
    2523   IMPLICIT NONE 
    2624   PRIVATE 
    2725 
    28    PUBLIC   p4z_che         ! 
    29    PUBLIC   p4z_che_alloc   ! 
    30  
    31    REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   sio3eq   ! chemistry of Si 
    32    REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   fekeq    ! chemistry of Fe 
    33    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 
     26   PUBLIC   p4z_che          ! 
     27   PUBLIC   p4z_che_alloc    ! 
     28   PUBLIC   ahini_for_at     ! 
     29   PUBLIC   solve_at_general ! 
     30 
     31   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:)   :: sio3eq   ! chemistry of Si 
     32   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:)   :: fekeq    ! chemistry of Fe 
     33   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 
     35   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:,:) :: fesol    ! solubility of Fe 
    3536   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   tempis   ! In situ temperature 
     37   REAL(wp), PUBLIC, ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   salinprac  ! Practical salinity 
     38 
     39   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   akb3       !: ??? 
     40   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   akw3       !: ??? 
     41   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   akf3       !: ??? 
     42   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   aks3       !: ??? 
     43   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   ak1p3      !: ??? 
     44   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   ak2p3      !: ??? 
     45   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   ak3p3      !: ??? 
     46   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   aksi3      !: ??? 
     47   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   borat      !: ??? 
     48   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   fluorid    !: ??? 
     49   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:,:) ::   sulfat     !: ??? 
     50 
     51   !!* Variable for chemistry of the CO2 cycle 
    3652 
    3753   REAL(wp), PUBLIC ::   atcox  = 0.20946         ! units atm 
    3854 
    39    REAL(wp) ::   salchl = 1. / 1.80655    ! conversion factor for salinity --> chlorinity (Wooster et al. 1969) 
    4055   REAL(wp) ::   o2atm  = 1. / ( 1000. * 0.20946 )   
    4156 
    42    REAL(wp) ::   rgas   = 83.14472       ! universal gas constants 
    43    REAL(wp) ::   oxyco  = 1. / 22.4144   ! converts from liters of an ideal gas to moles 
    44  
    45    REAL(wp) ::   bor1   = 0.00023        ! borat constants 
    46    REAL(wp) ::   bor2   = 1. / 10.82 
    47  
    48    REAL(wp) ::   st1    =      0.14     ! constants for calculate concentrations for sulfate 
    49    REAL(wp) ::   st2    =  1./96.062    !  (Morris & Riley 1966) 
    50  
    51    REAL(wp) ::   ft1    =    0.000067   ! constants for calculate concentrations for fluorides 
    52    REAL(wp) ::   ft2    = 1./18.9984    ! (Dickson & Riley 1979 ) 
    53  
    54    !                                    ! volumetric solubility constants for o2 in ml/L   
    55    REAL(wp) ::   ox0    =  2.00856      ! from Table 1 for Eq 8 of Garcia and Gordon, 1992. 
    56    REAL(wp) ::   ox1    =  3.22400      ! corrects for moisture and fugacity, but not total atmospheric pressure 
    57    REAL(wp) ::   ox2    =  3.99063      !      Original PISCES code noted this was a solubility, but  
    58    REAL(wp) ::   ox3    =  4.80299      ! was in fact a bunsen coefficient with units L-O2/(Lsw atm-O2) 
    59    REAL(wp) ::   ox4    =  9.78188e-1   ! Hence, need to divide EXP( zoxy ) by 1000, ml-O2 => L-O2 
    60    REAL(wp) ::   ox5    =  1.71069      ! and atcox = 0.20946 to add the 1/atm dimension. 
    61    REAL(wp) ::   ox6    = -6.24097e-3    
    62    REAL(wp) ::   ox7    = -6.93498e-3  
    63    REAL(wp) ::   ox8    = -6.90358e-3 
    64    REAL(wp) ::   ox9    = -4.29155e-3  
    65    REAL(wp) ::   ox10   = -3.11680e-7  
     57   REAL(wp) ::   rgas   = 83.14472      ! universal gas constants 
     58   REAL(wp) ::   oxyco  = 1. / 22.4144  ! converts from liters of an ideal gas to moles 
    6659 
    6760   !                                    ! coeff. for seawater pressure correction : millero 95 
    6861   !                                    ! AGRIF doesn't like the DATA instruction 
    69    REAL(wp) :: devk11  = -25.5 
    70    REAL(wp) :: devk12  = -15.82 
    71    REAL(wp) :: devk13  = -29.48 
    72    REAL(wp) :: devk14  = -25.60 
    73    REAL(wp) :: devk15  = -48.76 
     62   REAL(wp) :: devk10  = -25.5 
     63   REAL(wp) :: devk11  = -15.82 
     64   REAL(wp) :: devk12  = -29.48 
     65   REAL(wp) :: devk13  = -20.02 
     66   REAL(wp) :: devk14  = -18.03 
     67   REAL(wp) :: devk15  = -9.78 
     68   REAL(wp) :: devk16  = -48.76 
     69   REAL(wp) :: devk17  = -14.51 
     70   REAL(wp) :: devk18  = -23.12 
     71   REAL(wp) :: devk19  = -26.57 
     72   REAL(wp) :: devk110  = -29.48 
    7473   ! 
    75    REAL(wp) :: devk21  = 0.1271 
    76    REAL(wp) :: devk22  = -0.0219 
    77    REAL(wp) :: devk23  = 0.1622 
    78    REAL(wp) :: devk24  = 0.2324 
    79    REAL(wp) :: devk25  = 0.5304 
     74   REAL(wp) :: devk20  = 0.1271 
     75   REAL(wp) :: devk21  = -0.0219 
     76   REAL(wp) :: devk22  = 0.1622 
     77   REAL(wp) :: devk23  = 0.1119 
     78   REAL(wp) :: devk24  = 0.0466 
     79   REAL(wp) :: devk25  = -0.0090 
     80   REAL(wp) :: devk26  = 0.5304 
     81   REAL(wp) :: devk27  = 0.1211 
     82   REAL(wp) :: devk28  = 0.1758 
     83   REAL(wp) :: devk29  = 0.2020 
     84   REAL(wp) :: devk210  = 0.1622 
    8085   ! 
     86   REAL(wp) :: devk30  = 0. 
    8187   REAL(wp) :: devk31  = 0. 
    82    REAL(wp) :: devk32  = 0. 
    83    REAL(wp) :: devk33  = 2.608E-3 
    84    REAL(wp) :: devk34  = -3.6246E-3 
    85    REAL(wp) :: devk35  = 0. 
     88   REAL(wp) :: devk32  = 2.608E-3 
     89   REAL(wp) :: devk33  = -1.409e-3 
     90   REAL(wp) :: devk34  = 0.316e-3 
     91   REAL(wp) :: devk35  = -0.942e-3 
     92   REAL(wp) :: devk36  = 0. 
     93   REAL(wp) :: devk37  = -0.321e-3 
     94   REAL(wp) :: devk38  = -2.647e-3 
     95   REAL(wp) :: devk39  = -3.042e-3 
     96   REAL(wp) :: devk310  = -2.6080e-3 
    8697   ! 
    87    REAL(wp) :: devk41  = -3.08E-3 
    88    REAL(wp) :: devk42  = 1.13E-3 
    89    REAL(wp) :: devk43  = -2.84E-3 
    90    REAL(wp) :: devk44  = -5.13E-3 
    91    REAL(wp) :: devk45  = -11.76E-3 
     98   REAL(wp) :: devk40  = -3.08E-3 
     99   REAL(wp) :: devk41  = 1.13E-3 
     100   REAL(wp) :: devk42  = -2.84E-3 
     101   REAL(wp) :: devk43  = -5.13E-3 
     102   REAL(wp) :: devk44  = -4.53e-3 
     103   REAL(wp) :: devk45  = -3.91e-3 
     104   REAL(wp) :: devk46  = -11.76e-3 
     105   REAL(wp) :: devk47  = -2.67e-3 
     106   REAL(wp) :: devk48  = -5.15e-3 
     107   REAL(wp) :: devk49  = -4.08e-3 
     108   REAL(wp) :: devk410  = -2.84e-3 
    92109   ! 
    93    REAL(wp) :: devk51  = 0.0877E-3 
    94    REAL(wp) :: devk52  = -0.1475E-3      
    95    REAL(wp) :: devk53  = 0. 
    96    REAL(wp) :: devk54  = 0.0794E-3       
    97    REAL(wp) :: devk55  = 0.3692E-3       
     110   REAL(wp) :: devk50  = 0.0877E-3 
     111   REAL(wp) :: devk51  = -0.1475E-3      
     112   REAL(wp) :: devk52  = 0. 
     113   REAL(wp) :: devk53  = 0.0794E-3       
     114   REAL(wp) :: devk54  = 0.09e-3 
     115   REAL(wp) :: devk55  = 0.054e-3 
     116   REAL(wp) :: devk56  = 0.3692E-3 
     117   REAL(wp) :: devk57  = 0.0427e-3 
     118   REAL(wp) :: devk58  = 0.09e-3 
     119   REAL(wp) :: devk59  = 0.0714e-3 
     120   REAL(wp) :: devk510  = 0.0 
     121   ! 
     122   ! General parameters 
     123   REAL(wp), PARAMETER :: pp_rdel_ah_target = 1.E-4_wp 
     124   REAL(wp), PARAMETER :: pp_ln10 = 2.302585092994045684018_wp 
     125 
     126   ! Maximum number of iterations for each method 
     127   INTEGER, PARAMETER :: jp_maxniter_atgen    = 20 
     128 
     129   ! Bookkeeping variables for each method 
     130   ! - SOLVE_AT_GENERAL 
     131   INTEGER :: niter_atgen    = jp_maxniter_atgen 
    98132 
    99133   !!---------------------------------------------------------------------- 
     
    113147      !!--------------------------------------------------------------------- 
    114148      INTEGER  ::   ji, jj, jk 
    115       REAL(wp) ::   ztkel, zt   , zt2  , zsal  , zsal2 , zbuf1 , zbuf2 
     149      REAL(wp) ::   ztkel, ztkel1, zt , zsal  , zsal2 , zbuf1 , zbuf2 
    116150      REAL(wp) ::   ztgg , ztgg2, ztgg3 , ztgg4 , ztgg5 
    117151      REAL(wp) ::   zpres, ztc  , zcl   , zcpexp, zoxy  , zcpexp2 
    118152      REAL(wp) ::   zsqrt, ztr  , zlogt , zcek1, zc1, zplat 
    119       REAL(wp) ::   zis  , zis2 , zsal15, zisqrt, za1  , za2 
     153      REAL(wp) ::   zis  , zis2 , zsal15, zisqrt, za1, za2 
    120154      REAL(wp) ::   zckb , zck1 , zck2  , zckw  , zak1 , zak2  , zakb , zaksp0, zakw 
     155      REAL(wp) ::   zck1p, zck2p, zck3p, zcksi, zak1p, zak2p, zak3p, zaksi 
    121156      REAL(wp) ::   zst  , zft  , zcks  , zckf  , zaksp1 
     157      REAL(wp) ::   total2free, free2SWS, total2SWS, SWS2total 
     158 
    122159      !!--------------------------------------------------------------------- 
    123160      ! 
    124161      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_start('p4z_che') 
     162      ! 
     163      ! Computation of chemical constants require practical salinity 
     164      ! Thus, when TEOS08 is used, absolute salinity is converted to  
     165      ! practical salinity 
     166      ! ------------------------------------------------------------- 
     167      IF (neos == -1) THEN 
     168         salinprac(:,:,:) = tsn(:,:,:,jp_sal) * 35.0 / 35.16504 
     169      ELSE 
     170         salinprac(:,:,:) = tsn(:,:,:,jp_sal) 
     171      ENDIF 
     172 
    125173      ! 
    126174      ! Computations of chemical constants require in situ temperature 
     
    133181            DO ji = 1, jpi 
    134182               zpres = gdept_n(ji,jj,jk) / 1000. 
    135                za1 = 0.04 * ( 1.0 + 0.185 * tsn(ji,jj,jk,jp_tem) + 0.035 * (tsn(ji,jj,jk,jp_sal) - 35.0) ) 
     183               za1 = 0.04 * ( 1.0 + 0.185 * tsn(ji,jj,jk,jp_tem) + 0.035 * (salinprac(ji,jj,jk) - 35.0) ) 
    136184               za2 = 0.0075 * ( 1.0 - tsn(ji,jj,jk,jp_tem) / 30.0 ) 
    137185               tempis(ji,jj,jk) = tsn(ji,jj,jk,jp_tem) - za1 * zpres + za2 * zpres**2 
     
    142190      ! CHEMICAL CONSTANTS - SURFACE LAYER 
    143191      ! ---------------------------------- 
     192!CDIR NOVERRCHK 
    144193      DO jj = 1, jpj 
     194!CDIR NOVERRCHK 
    145195         DO ji = 1, jpi 
    146196            !                             ! SET ABSOLUTE TEMPERATURE 
    147197            ztkel = tempis(ji,jj,1) + 273.15 
    148198            zt    = ztkel * 0.01 
    149             zt2   = zt * zt 
    150             zsal  = tsn(ji,jj,1,jp_sal) + ( 1.- tmask(ji,jj,1) ) * 35. 
    151             zsal2 = zsal * zsal 
    152             zlogt = LOG( zt ) 
     199            zsal  = salinprac(ji,jj,1) + ( 1.- tmask(ji,jj,1) ) * 35. 
    153200            !                             ! LN(K0) OF SOLUBILITY OF CO2 (EQ. 12, WEISS, 1980) 
    154201            !                             !     AND FOR THE ATMOSPHERE FOR NON IDEAL GAS 
    155202            zcek1 = 9345.17/ztkel - 60.2409 + 23.3585 * LOG(zt) + zsal*(0.023517 - 0.00023656*ztkel    & 
    156203            &       + 0.0047036e-4*ztkel**2) 
    157             !                             ! SET SOLUBILITIES OF O2 AND CO2  
    158             chemc(ji,jj,1) = EXP( zcek1 ) * 1.e-6 * rhop(ji,jj,1) / 1000. ! mol/(kg uatm) 
     204            chemc(ji,jj,1) = EXP( zcek1 ) * 1E-6 * rhop(ji,jj,1) / 1000. ! mol/(L atm) 
    159205            chemc(ji,jj,2) = -1636.75 + 12.0408*ztkel - 0.0327957*ztkel**2 + 0.0000316528*ztkel**3 
    160206            chemc(ji,jj,3) = 57.7 - 0.118*ztkel 
     
    165211      ! OXYGEN SOLUBILITY - DEEP OCEAN 
    166212      ! ------------------------------- 
     213!CDIR NOVERRCHK 
    167214      DO jk = 1, jpk 
     215!CDIR NOVERRCHK 
    168216         DO jj = 1, jpj 
     217!CDIR NOVERRCHK 
    169218            DO ji = 1, jpi 
    170219              ztkel = tempis(ji,jj,jk) + 273.15 
    171               zsal  = tsn(ji,jj,jk,jp_sal) + ( 1.- tmask(ji,jj,jk) ) * 35. 
     220              zsal  = salinprac(ji,jj,jk) + ( 1.- tmask(ji,jj,jk) ) * 35. 
    172221              zsal2 = zsal * zsal 
    173222              ztgg  = LOG( ( 298.15 - tempis(ji,jj,jk) ) / ztkel )  ! Set the GORDON & GARCIA scaled temperature 
     
    176225              ztgg4 = ztgg3 * ztgg 
    177226              ztgg5 = ztgg4 * ztgg 
    178               zoxy  = ox0 + ox1 * ztgg + ox2 * ztgg2 + ox3 * ztgg3 + ox4 * ztgg4 + ox5 * ztgg5   & 
    179                      + zsal * ( ox6 + ox7 * ztgg + ox8 * ztgg2 + ox9 * ztgg3 ) +  ox10 * zsal2 
     227 
     228              zoxy  = 2.00856 + 3.22400 * ztgg + 3.99063 * ztgg2 + 4.80299 * ztgg3    & 
     229              &       + 9.78188e-1 * ztgg4 + 1.71069 * ztgg5 + zsal * ( -6.24097e-3   & 
     230              &       - 6.93498e-3 * ztgg - 6.90358e-3 * ztgg2 - 4.29155e-3 * ztgg3 )   & 
     231              &       - 3.11680e-7 * zsal2 
    180232              chemo2(ji,jj,jk) = ( EXP( zoxy ) * o2atm ) * oxyco * atcox     ! mol/(L atm) 
    181233            END DO 
     
    187239      ! CHEMICAL CONSTANTS - DEEP OCEAN 
    188240      ! ------------------------------- 
     241!CDIR NOVERRCHK 
    189242      DO jk = 1, jpk 
     243!CDIR NOVERRCHK 
    190244         DO jj = 1, jpj 
     245!CDIR NOVERRCHK 
    191246            DO ji = 1, jpi 
    192247 
     
    199254               ! SET ABSOLUTE TEMPERATURE 
    200255               ztkel   = tempis(ji,jj,jk) + 273.15 
    201                zsal    = tsn(ji,jj,jk,jp_sal) + ( 1.-tmask(ji,jj,jk) ) * 35. 
     256               zsal    = salinprac(ji,jj,jk) + ( 1.-tmask(ji,jj,jk) ) * 35. 
    202257               zsqrt  = SQRT( zsal ) 
    203258               zsal15  = zsqrt * zsal 
     
    210265 
    211266               ! CHLORINITY (WOOSTER ET AL., 1969) 
    212                zcl     = zsal * salchl 
     267               zcl     = zsal / 1.80655 
    213268 
    214269               ! TOTAL SULFATE CONCENTR. [MOLES/kg soln] 
    215                zst     = st1 * zcl * st2 
     270               zst     = 0.14 * zcl /96.062 
    216271 
    217272               ! TOTAL FLUORIDE CONCENTR. [MOLES/kg soln] 
    218                zft     = ft1 * zcl * ft2 
     273               zft     = 0.000067 * zcl /18.9984 
    219274 
    220275               ! DISSOCIATION CONSTANT FOR SULFATES on free H scale (Dickson 1990) 
     
    224279               &         - 2698. * ztr * zis**1.5 + 1776.* ztr * zis2         & 
    225280               &         + LOG(1.0 - 0.001005 * zsal)) 
    226                ! 
    227                aphscale(ji,jj,jk) = ( 1. + zst / zcks ) 
    228281 
    229282               ! DISSOCIATION CONSTANT FOR FLUORIDES on free H scale (Dickson and Riley 79) 
     
    239292               &      * zlogt + 0.053105*zsqrt*ztkel 
    240293 
    241  
    242294               ! DISSOCIATION COEFFICIENT FOR CARBONATE ACCORDING TO  
    243295               ! MEHRBACH (1973) REFIT BY MILLERO (1995), seawater scale 
     
    247299                  - 0.01781*zsal + 0.0001122*zsal*zsal) 
    248300 
    249                ! PKW (H2O) (DICKSON AND RILEY, 1979) 
    250                zckw = -13847.26*ztr + 148.9652 - 23.6521 * zlogt    &  
    251                &     + (118.67*ztr - 5.977 + 1.0495 * zlogt)        & 
    252                &     * zsqrt - 0.01615 * zsal 
     301               ! PKW (H2O) (MILLERO, 1995) from composite data 
     302               zckw    = -13847.26 * ztr + 148.9652 - 23.6521 * zlogt + ( 118.67 * ztr    & 
     303                         - 5.977 + 1.0495 * zlogt ) * zsqrt - 0.01615 * zsal 
     304 
     305               ! CONSTANTS FOR PHOSPHATE (MILLERO, 1995) 
     306              zck1p    = -4576.752*ztr + 115.540 - 18.453*zlogt   & 
     307              &          + (-106.736*ztr + 0.69171) * zsqrt       & 
     308              &          + (-0.65643*ztr - 0.01844) * zsal 
     309 
     310              zck2p    = -8814.715*ztr + 172.1033 - 27.927*zlogt  & 
     311              &          + (-160.340*ztr + 1.3566)*zsqrt          & 
     312              &          + (0.37335*ztr - 0.05778)*zsal 
     313 
     314              zck3p    = -3070.75*ztr - 18.126                    & 
     315              &          + (17.27039*ztr + 2.81197) * zsqrt       & 
     316              &          + (-44.99486*ztr - 0.09984) * zsal  
     317 
     318              ! CONSTANT FOR SILICATE, MILLERO (1995) 
     319              zcksi    = -8904.2*ztr  + 117.400 - 19.334*zlogt   & 
     320              &          + (-458.79*ztr + 3.5913) * zisqrt       & 
     321              &          + (188.74*ztr - 1.5998) * zis           & 
     322              &          + (-12.1652*ztr + 0.07871) * zis2       & 
     323              &          + LOG(1.0 - 0.001005*zsal) 
    253324 
    254325               ! APPARENT SOLUBILITY PRODUCT K'SP OF CALCITE IN SEAWATER 
     
    258329                  &      - 0.07711*zsal + 0.0041249*zsal15 
    259330 
     331               ! CONVERT FROM DIFFERENT PH SCALES 
     332               total2free  = 1.0/(1.0 + zst/zcks) 
     333               free2SWS    = 1. + zst/zcks + zft/(zckf*total2free) 
     334               total2SWS   = total2free * free2SWS 
     335               SWS2total   = 1.0 / total2SWS 
     336 
    260337               ! K1, K2 OF CARBONIC ACID, KB OF BORIC ACID, KW (H2O) (LIT.?) 
    261                zak1    = 10**(zck1) 
    262                zak2    = 10**(zck2) 
    263                zakb    = EXP( zckb  ) 
     338               zak1    = 10**(zck1) * total2SWS 
     339               zak2    = 10**(zck2) * total2SWS 
     340               zakb    = EXP( zckb ) * total2SWS 
    264341               zakw    = EXP( zckw ) 
    265342               zaksp1  = 10**(zaksp0) 
     343               zak1p   = exp( zck1p ) 
     344               zak2p   = exp( zck2p ) 
     345               zak3p   = exp( zck3p ) 
     346               zaksi   = exp( zcksi ) 
     347               zckf    = zckf * total2SWS 
    266348 
    267349               ! FORMULA FOR CPEXP AFTER EDMOND & GIESKES (1970) 
     
    275357               !        FORMULA ON P. 1286 IS RIGHT AND CONSISTENT WITH THE 
    276358               !        SIGN IN PARTIAL MOLAR VOLUME CHANGE AS SHOWN ON P. 1285)) 
    277                zcpexp  = zpres /(rgas*ztkel) 
    278                zcpexp2 = zpres * zpres/(rgas*ztkel) 
     359               zcpexp  = zpres / (rgas*ztkel) 
     360               zcpexp2 = zpres * zcpexp 
    279361 
    280362               ! KB OF BORIC ACID, K1,K2 OF CARBONIC ACID PRESSURE 
     
    282364               !        (CF. BROECKER ET AL., 1982) 
    283365 
    284                zbuf1  = -     ( devk11 + devk21 * ztc + devk31 * ztc * ztc ) 
     366               zbuf1  = -     ( devk10 + devk20 * ztc + devk30 * ztc * ztc ) 
     367               zbuf2  = 0.5 * ( devk40 + devk50 * ztc ) 
     368               ak13(ji,jj,jk) = zak1 * EXP( zbuf1 * zcpexp + zbuf2 * zcpexp2 ) 
     369 
     370               zbuf1  =     - ( devk11 + devk21 * ztc + devk31 * ztc * ztc ) 
    285371               zbuf2  = 0.5 * ( devk41 + devk51 * ztc ) 
    286                ak13(ji,jj,jk) = zak1 * EXP( zbuf1 * zcpexp + zbuf2 * zcpexp2 ) 
     372               ak23(ji,jj,jk) = zak2 * EXP( zbuf1 * zcpexp + zbuf2 * zcpexp2 ) 
    287373 
    288374               zbuf1  =     - ( devk12 + devk22 * ztc + devk32 * ztc * ztc ) 
    289375               zbuf2  = 0.5 * ( devk42 + devk52 * ztc ) 
    290                ak23(ji,jj,jk) = zak2 * EXP( zbuf1 * zcpexp + zbuf2 * zcpexp2 ) 
     376               akb3(ji,jj,jk) = zakb * EXP( zbuf1 * zcpexp + zbuf2 * zcpexp2 ) 
    291377 
    292378               zbuf1  =     - ( devk13 + devk23 * ztc + devk33 * ztc * ztc ) 
    293379               zbuf2  = 0.5 * ( devk43 + devk53 * ztc ) 
    294                akb3(ji,jj,jk) = zakb * EXP( zbuf1 * zcpexp + zbuf2 * zcpexp2 ) 
     380               akw3(ji,jj,jk) = zakw * EXP( zbuf1 * zcpexp + zbuf2 * zcpexp2 ) 
    295381 
    296382               zbuf1  =     - ( devk14 + devk24 * ztc + devk34 * ztc * ztc ) 
    297383               zbuf2  = 0.5 * ( devk44 + devk54 * ztc ) 
    298                akw3(ji,jj,jk) = zakw * EXP( zbuf1 * zcpexp + zbuf2 * zcpexp2 ) 
    299  
     384               aks3(ji,jj,jk) = zcks * EXP( zbuf1 * zcpexp + zbuf2 * zcpexp2 ) 
     385 
     386               zbuf1  =     - ( devk15 + devk25 * ztc + devk35 * ztc * ztc ) 
     387               zbuf2  = 0.5 * ( devk45 + devk55 * ztc ) 
     388               akf3(ji,jj,jk) = zckf * EXP( zbuf1 * zcpexp + zbuf2 * zcpexp2 ) 
     389 
     390               zbuf1  =     - ( devk17 + devk27 * ztc + devk37 * ztc * ztc ) 
     391               zbuf2  = 0.5 * ( devk47 + devk57 * ztc ) 
     392               ak1p3(ji,jj,jk) = zak1p * EXP( zbuf1 * zcpexp + zbuf2 * zcpexp2 ) 
     393 
     394               zbuf1  =     - ( devk18 + devk28 * ztc + devk38 * ztc * ztc ) 
     395               zbuf2  = 0.5 * ( devk48 + devk58 * ztc ) 
     396               ak2p3(ji,jj,jk) = zak2p * EXP( zbuf1 * zcpexp + zbuf2 * zcpexp2 ) 
     397 
     398               zbuf1  =     - ( devk19 + devk29 * ztc + devk39 * ztc * ztc ) 
     399               zbuf2  = 0.5 * ( devk49 + devk59 * ztc ) 
     400               ak3p3(ji,jj,jk) = zak3p * EXP( zbuf1 * zcpexp + zbuf2 * zcpexp2 ) 
     401 
     402               zbuf1  =     - ( devk110 + devk210 * ztc + devk310 * ztc * ztc ) 
     403               zbuf2  = 0.5 * ( devk410 + devk510 * ztc ) 
     404               aksi3(ji,jj,jk) = zaksi * EXP( zbuf1 * zcpexp + zbuf2 * zcpexp2 ) 
     405 
     406               ! CONVERT FROM DIFFERENT PH SCALES 
     407               total2free  = 1.0/(1.0 + zst/aks3(ji,jj,jk)) 
     408               free2SWS    = 1. + zst/aks3(ji,jj,jk) + zft/akf3(ji,jj,jk) 
     409               total2SWS   = total2free * free2SWS 
     410               SWS2total   = 1.0 / total2SWS 
     411 
     412               ! Convert to total scale 
     413               ak13(ji,jj,jk)  = ak13(ji,jj,jk)  * SWS2total 
     414               ak23(ji,jj,jk)  = ak23(ji,jj,jk)  * SWS2total 
     415               akb3(ji,jj,jk)  = akb3(ji,jj,jk)  * SWS2total 
     416               akw3(ji,jj,jk)  = akw3(ji,jj,jk)  * SWS2total 
     417               ak1p3(ji,jj,jk) = ak1p3(ji,jj,jk) * SWS2total 
     418               ak2p3(ji,jj,jk) = ak2p3(ji,jj,jk) * SWS2total 
     419               ak3p3(ji,jj,jk) = ak3p3(ji,jj,jk) * SWS2total 
     420               aksi3(ji,jj,jk) = aksi3(ji,jj,jk) * SWS2total 
     421               akf3(ji,jj,jk)  = akf3(ji,jj,jk)  / total2free 
    300422 
    301423               ! APPARENT SOLUBILITY PRODUCT K'SP OF CALCITE  
    302424               !        AS FUNCTION OF PRESSURE FOLLOWING MILLERO 
    303425               !        (P. 1285) AND BERNER (1976) 
    304                zbuf1  =     - ( devk15 + devk25 * ztc + devk35 * ztc * ztc ) 
    305                zbuf2  = 0.5 * ( devk45 + devk55 * ztc ) 
     426               zbuf1  =     - ( devk16 + devk26 * ztc + devk36 * ztc * ztc ) 
     427               zbuf2  = 0.5 * ( devk46 + devk56 * ztc ) 
    306428               aksp(ji,jj,jk) = zaksp1 * EXP( zbuf1 * zcpexp + zbuf2 * zcpexp2 ) 
    307429 
    308                ! TOTAL BORATE CONCENTR. [MOLES/L] 
    309                borat(ji,jj,jk) = bor1 * zcl * bor2 
     430               ! TOTAL F, S, and BORATE CONCENTR. [MOLES/L] 
     431               borat(ji,jj,jk) = 0.0002414 * zcl / 10.811 
     432               sulfat(ji,jj,jk) = zst 
     433               fluorid(ji,jj,jk) = zft  
    310434 
    311435               ! Iron and SIO3 saturation concentration from ... 
    312436               sio3eq(ji,jj,jk) = EXP(  LOG( 10.) * ( 6.44 - 968. / ztkel )  ) * 1.e-6 
    313                fekeq (ji,jj,jk) = 10**( 17.27 - 1565.7 / ( 273.15 + ztc ) ) 
    314  
     437               fekeq (ji,jj,jk) = 10**( 17.27 - 1565.7 / ztkel ) 
     438 
     439               ! Liu and Millero (1999) only valid 5 - 50 degC 
     440               ztkel1 = MAX( 5. , tempis(ji,jj,jk) ) + 273.16 
     441               fesol(ji,jj,jk,1) = 10**(-13.486 - 0.1856* zis**0.5 + 0.3073*zis + 5254.0/ztkel1) 
     442               fesol(ji,jj,jk,2) = 10**(2.517 - 0.8885*zis**0.5 + 0.2139 * zis - 1320.0/ztkel1 ) 
     443               fesol(ji,jj,jk,3) = 10**(0.4511 - 0.3305*zis**0.5 - 1996.0/ztkel1 ) 
     444               fesol(ji,jj,jk,4) = 10**(-0.2965 - 0.7881*zis**0.5 - 4086.0/ztkel1 ) 
     445               fesol(ji,jj,jk,5) = 10**(4.4466 - 0.8505*zis**0.5 - 7980.0/ztkel1 ) 
    315446            END DO 
    316447         END DO 
     
    321452   END SUBROUTINE p4z_che 
    322453 
     454   SUBROUTINE ahini_for_at(p_hini) 
     455      !!--------------------------------------------------------------------- 
     456      !!                     ***  ROUTINE ahini_for_at  *** 
     457      !! 
     458      !! Subroutine returns the root for the 2nd order approximation of the 
     459      !! DIC -- B_T -- A_CB equation for [H+] (reformulated as a cubic  
     460      !! polynomial) around the local minimum, if it exists. 
     461      !! Returns * 1E-03_wp if p_alkcb <= 0 
     462      !!         * 1E-10_wp if p_alkcb >= 2*p_dictot + p_bortot 
     463      !!         * 1E-07_wp if 0 < p_alkcb < 2*p_dictot + p_bortot 
     464      !!                    and the 2nd order approximation does not have  
     465      !!                    a solution 
     466      !!--------------------------------------------------------------------- 
     467      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk), INTENT(OUT)  ::  p_hini 
     468      INTEGER  ::   ji, jj, jk 
     469      REAL(wp)  ::  zca1, zba1 
     470      REAL(wp)  ::  zd, zsqrtd, zhmin 
     471      REAL(wp)  ::  za2, za1, za0 
     472      REAL(wp)  ::  p_dictot, p_bortot, p_alkcb  
     473 
     474      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_start('ahini_for_at') 
     475      ! 
     476      DO jk = 1, jpk 
     477        DO jj = 1, jpj 
     478          DO ji = 1, jpi 
     479            p_alkcb  = trb(ji,jj,jk,jptal) * 1000. / (rhop(ji,jj,jk) + rtrn) 
     480            p_dictot = trb(ji,jj,jk,jpdic) * 1000. / (rhop(ji,jj,jk) + rtrn) 
     481            p_bortot = borat(ji,jj,jk) 
     482            IF (p_alkcb <= 0.) THEN 
     483                p_hini(ji,jj,jk) = 1.e-3 
     484            ELSEIF (p_alkcb >= (2.*p_dictot + p_bortot)) THEN 
     485                p_hini(ji,jj,jk) = 1.e-10_wp 
     486            ELSE 
     487                zca1 = p_dictot/( p_alkcb + rtrn ) 
     488                zba1 = p_bortot/ (p_alkcb + rtrn ) 
     489           ! Coefficients of the cubic polynomial 
     490                za2 = aKb3(ji,jj,jk)*(1. - zba1) + ak13(ji,jj,jk)*(1.-zca1) 
     491                za1 = ak13(ji,jj,jk)*akb3(ji,jj,jk)*(1. - zba1 - zca1)    & 
     492                &     + ak13(ji,jj,jk)*ak23(ji,jj,jk)*(1. - (zca1+zca1)) 
     493                za0 = ak13(ji,jj,jk)*ak23(ji,jj,jk)*akb3(ji,jj,jk)*(1. - zba1 - (zca1+zca1)) 
     494                                        ! Taylor expansion around the minimum 
     495                zd = za2*za2 - 3.*za1   ! Discriminant of the quadratic equation 
     496                                        ! for the minimum close to the root 
     497 
     498                IF(zd > 0.) THEN        ! If the discriminant is positive 
     499                  zsqrtd = SQRT(zd) 
     500                  IF(za2 < 0) THEN 
     501                    zhmin = (-za2 + zsqrtd)/3. 
     502                  ELSE 
     503                    zhmin = -za1/(za2 + zsqrtd) 
     504                  ENDIF 
     505                  p_hini(ji,jj,jk) = zhmin + SQRT(-(za0 + zhmin*(za1 + zhmin*(za2 + zhmin)))/zsqrtd) 
     506                ELSE 
     507                  p_hini(ji,jj,jk) = 1.e-7 
     508                ENDIF 
     509             ! 
     510             ENDIF 
     511          END DO 
     512        END DO 
     513      END DO 
     514      ! 
     515      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_stop('ahini_for_at') 
     516      ! 
     517   END SUBROUTINE ahini_for_at 
     518 
     519   !=============================================================================== 
     520   SUBROUTINE anw_infsup( p_alknw_inf, p_alknw_sup ) 
     521 
     522   ! Subroutine returns the lower and upper bounds of "non-water-selfionization" 
     523   ! contributions to total alkalinity (the infimum and the supremum), i.e 
     524   ! inf(TA - [OH-] + [H+]) and sup(TA - [OH-] + [H+]) 
     525 
     526   ! Argument variables 
     527   REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk), INTENT(OUT) :: p_alknw_inf 
     528   REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk), INTENT(OUT) :: p_alknw_sup 
     529 
     530   p_alknw_inf(:,:,:) =  -trb(:,:,:,jppo4) * 1000. / (rhop(:,:,:) + rtrn) - sulfat(:,:,:)  & 
     531   &              - fluorid(:,:,:) 
     532   p_alknw_sup(:,:,:) =   (2. * trb(:,:,:,jpdic) + 2. * trb(:,:,:,jppo4) + trb(:,:,:,jpsil) )    & 
     533   &               * 1000. / (rhop(:,:,:) + rtrn) + borat(:,:,:)  
     534 
     535   END SUBROUTINE anw_infsup 
     536 
     537 
     538   SUBROUTINE solve_at_general( p_hini, zhi ) 
     539 
     540   ! Universal pH solver that converges from any given initial value, 
     541   ! determines upper an lower bounds for the solution if required 
     542 
     543   ! Argument variables 
     544   !-------------------- 
     545   REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk), INTENT(IN)   :: p_hini 
     546   REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk), INTENT(OUT)  :: zhi 
     547 
     548   ! Local variables 
     549   !----------------- 
     550   INTEGER   ::  ji, jj, jk, jn 
     551   REAL(wp)  ::  zh_ini, zh, zh_prev, zh_lnfactor 
     552   REAL(wp)  ::  zdelta, zh_delta 
     553   REAL(wp)  ::  zeqn, zdeqndh, zalka 
     554   REAL(wp)  ::  aphscale 
     555   REAL(wp)  ::  znumer_dic, zdnumer_dic, zdenom_dic, zalk_dic, zdalk_dic 
     556   REAL(wp)  ::  znumer_bor, zdnumer_bor, zdenom_bor, zalk_bor, zdalk_bor 
     557   REAL(wp)  ::  znumer_po4, zdnumer_po4, zdenom_po4, zalk_po4, zdalk_po4 
     558   REAL(wp)  ::  znumer_sil, zdnumer_sil, zdenom_sil, zalk_sil, zdalk_sil 
     559   REAL(wp)  ::  znumer_so4, zdnumer_so4, zdenom_so4, zalk_so4, zdalk_so4 
     560   REAL(wp)  ::  znumer_flu, zdnumer_flu, zdenom_flu, zalk_flu, zdalk_flu 
     561   REAL(wp)  ::  zalk_wat, zdalk_wat 
     562   REAL(wp)  ::  zfact, p_alktot, zdic, zbot, zpt, zst, zft, zsit 
     563   LOGICAL   ::  l_exitnow 
     564   REAL(wp), PARAMETER :: pz_exp_threshold = 1.0 
     565   REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:,:) :: zalknw_inf, zalknw_sup, rmask, zh_min, zh_max, zeqn_absmin 
     566 
     567   IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_start('solve_at_general') 
     568      !  Allocate temporary workspace 
     569   CALL wrk_alloc( jpi, jpj, jpk, zalknw_inf, zalknw_sup, rmask ) 
     570   CALL wrk_alloc( jpi, jpj, jpk, zh_min, zh_max, zeqn_absmin ) 
     571 
     572   CALL anw_infsup( zalknw_inf, zalknw_sup ) 
     573 
     574   rmask(:,:,:) = tmask(:,:,:) 
     575   zhi(:,:,:)   = 0. 
     576 
     577   ! TOTAL H+ scale: conversion factor for Htot = aphscale * Hfree 
     578   DO jk = 1, jpk 
     579      DO jj = 1, jpj 
     580         DO ji = 1, jpi 
     581            IF (rmask(ji,jj,jk) == 1.) THEN 
     582               p_alktot = trb(ji,jj,jk,jptal) * 1000. / (rhop(ji,jj,jk) + rtrn) 
     583               aphscale = 1. + sulfat(ji,jj,jk)/aks3(ji,jj,jk) 
     584               zh_ini = p_hini(ji,jj,jk) 
     585 
     586               zdelta = (p_alktot-zalknw_inf(ji,jj,jk))**2 + 4.*akw3(ji,jj,jk)/aphscale 
     587 
     588               IF(p_alktot >= zalknw_inf(ji,jj,jk)) THEN 
     589                 zh_min(ji,jj,jk) = 2.*akw3(ji,jj,jk) /( p_alktot-zalknw_inf(ji,jj,jk) + SQRT(zdelta) ) 
     590               ELSE 
     591                 zh_min(ji,jj,jk) = aphscale*(-(p_alktot-zalknw_inf(ji,jj,jk)) + SQRT(zdelta) ) / 2. 
     592               ENDIF 
     593 
     594               zdelta = (p_alktot-zalknw_sup(ji,jj,jk))**2 + 4.*akw3(ji,jj,jk)/aphscale 
     595 
     596               IF(p_alktot <= zalknw_sup(ji,jj,jk)) THEN 
     597                 zh_max(ji,jj,jk) = aphscale*(-(p_alktot-zalknw_sup(ji,jj,jk)) + SQRT(zdelta) ) / 2. 
     598               ELSE 
     599                 zh_max(ji,jj,jk) = 2.*akw3(ji,jj,jk) /( p_alktot-zalknw_sup(ji,jj,jk) + SQRT(zdelta) ) 
     600               ENDIF 
     601 
     602               zhi(ji,jj,jk) = MAX(MIN(zh_max(ji,jj,jk), zh_ini), zh_min(ji,jj,jk)) 
     603            ENDIF 
     604         END DO 
     605      END DO 
     606   END DO 
     607 
     608   zeqn_absmin(:,:,:) = HUGE(1._wp) 
     609 
     610   DO jn = 1, jp_maxniter_atgen  
     611   DO jk = 1, jpk 
     612      DO jj = 1, jpj 
     613         DO ji = 1, jpi 
     614            IF (rmask(ji,jj,jk) == 1.) THEN 
     615               zfact = rhop(ji,jj,jk) / 1000. + rtrn 
     616               p_alktot = trb(ji,jj,jk,jptal) / zfact 
     617               zdic  = trb(ji,jj,jk,jpdic) / zfact 
     618               zbot  = borat(ji,jj,jk) 
     619               zpt = trb(ji,jj,jk,jppo4) / zfact * po4r 
     620               zsit = trb(ji,jj,jk,jpsil) / zfact 
     621               zst = sulfat (ji,jj,jk) 
     622               zft = fluorid(ji,jj,jk) 
     623               aphscale = 1. + sulfat(ji,jj,jk)/aks3(ji,jj,jk) 
     624               zh = zhi(ji,jj,jk) 
     625               zh_prev = zh 
     626 
     627               ! H2CO3 - HCO3 - CO3 : n=2, m=0 
     628               znumer_dic = 2.*ak13(ji,jj,jk)*ak23(ji,jj,jk) + zh*ak13(ji,jj,jk) 
     629               zdenom_dic = ak13(ji,jj,jk)*ak23(ji,jj,jk) + zh*(ak13(ji,jj,jk) + zh) 
     630               zalk_dic   = zdic * (znumer_dic/zdenom_dic) 
     631               zdnumer_dic = ak13(ji,jj,jk)*ak13(ji,jj,jk)*ak23(ji,jj,jk) + zh     & 
     632                             *(4.*ak13(ji,jj,jk)*ak23(ji,jj,jk) + zh*ak13(ji,jj,jk)) 
     633               zdalk_dic   = -zdic*(zdnumer_dic/zdenom_dic**2) 
     634 
     635 
     636               ! B(OH)3 - B(OH)4 : n=1, m=0 
     637               znumer_bor = akb3(ji,jj,jk) 
     638               zdenom_bor = akb3(ji,jj,jk) + zh 
     639               zalk_bor   = zbot * (znumer_bor/zdenom_bor) 
     640               zdnumer_bor = akb3(ji,jj,jk) 
     641               zdalk_bor   = -zbot*(zdnumer_bor/zdenom_bor**2) 
     642 
     643 
     644               ! H3PO4 - H2PO4 - HPO4 - PO4 : n=3, m=1 
     645               znumer_po4 = 3.*ak1p3(ji,jj,jk)*ak2p3(ji,jj,jk)*ak3p3(ji,jj,jk)  & 
     646               &            + zh*(2.*ak1p3(ji,jj,jk)*ak2p3(ji,jj,jk) + zh* ak1p3(ji,jj,jk)) 
     647               zdenom_po4 = ak1p3(ji,jj,jk)*ak2p3(ji,jj,jk)*ak3p3(ji,jj,jk)     & 
     648               &            + zh*( ak1p3(ji,jj,jk)*ak2p3(ji,jj,jk) + zh*(ak1p3(ji,jj,jk) + zh)) 
     649               zalk_po4   = zpt * (znumer_po4/zdenom_po4 - 1.) ! Zero level of H3PO4 = 1 
     650               zdnumer_po4 = ak1p3(ji,jj,jk)*ak2p3(ji,jj,jk)*ak1p3(ji,jj,jk)*ak2p3(ji,jj,jk)*ak3p3(ji,jj,jk)  & 
     651               &             + zh*(4.*ak1p3(ji,jj,jk)*ak1p3(ji,jj,jk)*ak2p3(ji,jj,jk)*ak3p3(ji,jj,jk)         & 
     652               &             + zh*(9.*ak1p3(ji,jj,jk)*ak2p3(ji,jj,jk)*ak3p3(ji,jj,jk)                         & 
     653               &             + ak1p3(ji,jj,jk)*ak1p3(ji,jj,jk)*ak2p3(ji,jj,jk)                                & 
     654               &             + zh*(4.*ak1p3(ji,jj,jk)*ak2p3(ji,jj,jk) + zh * ak1p3(ji,jj,jk) ) ) ) 
     655               zdalk_po4   = -zpt * (zdnumer_po4/zdenom_po4**2) 
     656 
     657               ! H4SiO4 - H3SiO4 : n=1, m=0 
     658               znumer_sil = aksi3(ji,jj,jk) 
     659               zdenom_sil = aksi3(ji,jj,jk) + zh 
     660               zalk_sil   = zsit * (znumer_sil/zdenom_sil) 
     661               zdnumer_sil = aksi3(ji,jj,jk) 
     662               zdalk_sil   = -zsit * (zdnumer_sil/zdenom_sil**2) 
     663 
     664               ! HSO4 - SO4 : n=1, m=1 
     665               aphscale = 1.0 + zst/aks3(ji,jj,jk) 
     666               znumer_so4 = aks3(ji,jj,jk) * aphscale 
     667               zdenom_so4 = aks3(ji,jj,jk) * aphscale + zh 
     668               zalk_so4   = zst * (znumer_so4/zdenom_so4 - 1.) 
     669               zdnumer_so4 = aks3(ji,jj,jk) 
     670               zdalk_so4   = -zst * (zdnumer_so4/zdenom_so4**2) 
     671 
     672               ! HF - F : n=1, m=1 
     673               znumer_flu =  akf3(ji,jj,jk) 
     674               zdenom_flu =  akf3(ji,jj,jk) + zh 
     675               zalk_flu   =  zft * (znumer_flu/zdenom_flu - 1.) 
     676               zdnumer_flu = akf3(ji,jj,jk) 
     677               zdalk_flu   = -zft * (zdnumer_flu/zdenom_flu**2) 
     678 
     679               ! H2O - OH 
     680               aphscale = 1.0 + zst/aks3(ji,jj,jk) 
     681               zalk_wat   = akw3(ji,jj,jk)/zh - zh/aphscale 
     682               zdalk_wat  = -akw3(ji,jj,jk)/zh**2 - 1./aphscale 
     683 
     684               ! CALCULATE [ALK]([CO3--], [HCO3-]) 
     685               zeqn = zalk_dic + zalk_bor + zalk_po4 + zalk_sil   & 
     686               &      + zalk_so4 + zalk_flu                       & 
     687               &      + zalk_wat - p_alktot 
     688 
     689               zalka = p_alktot - (zalk_bor + zalk_po4 + zalk_sil   & 
     690               &       + zalk_so4 + zalk_flu + zalk_wat) 
     691 
     692               zdeqndh = zdalk_dic + zdalk_bor + zdalk_po4 + zdalk_sil & 
     693               &         + zdalk_so4 + zdalk_flu + zdalk_wat 
     694 
     695               ! Adapt bracketing interval 
     696               IF(zeqn > 0._wp) THEN 
     697                 zh_min(ji,jj,jk) = zh_prev 
     698               ELSEIF(zeqn < 0._wp) THEN 
     699                 zh_max(ji,jj,jk) = zh_prev 
     700               ENDIF 
     701 
     702               IF(ABS(zeqn) >= 0.5_wp*zeqn_absmin(ji,jj,jk)) THEN 
     703               ! if the function evaluation at the current point is 
     704               ! not decreasing faster than with a bisection step (at least linearly) 
     705               ! in absolute value take one bisection step on [ph_min, ph_max] 
     706               ! ph_new = (ph_min + ph_max)/2d0 
     707               ! 
     708               ! In terms of [H]_new: 
     709               ! [H]_new = 10**(-ph_new) 
     710               !         = 10**(-(ph_min + ph_max)/2d0) 
     711               !         = SQRT(10**(-(ph_min + phmax))) 
     712               !         = SQRT(zh_max * zh_min) 
     713                  zh = SQRT(zh_max(ji,jj,jk) * zh_min(ji,jj,jk)) 
     714                  zh_lnfactor = (zh - zh_prev)/zh_prev ! Required to test convergence below 
     715               ELSE 
     716               ! dzeqn/dpH = dzeqn/d[H] * d[H]/dpH 
     717               !           = -zdeqndh * LOG(10) * [H] 
     718               ! \Delta pH = -zeqn/(zdeqndh*d[H]/dpH) = zeqn/(zdeqndh*[H]*LOG(10)) 
     719               ! 
     720               ! pH_new = pH_old + \deltapH 
     721               ! 
     722               ! [H]_new = 10**(-pH_new) 
     723               !         = 10**(-pH_old - \Delta pH) 
     724               !         = [H]_old * 10**(-zeqn/(zdeqndh*[H]_old*LOG(10))) 
     725               !         = [H]_old * EXP(-LOG(10)*zeqn/(zdeqndh*[H]_old*LOG(10))) 
     726               !         = [H]_old * EXP(-zeqn/(zdeqndh*[H]_old)) 
     727 
     728                  zh_lnfactor = -zeqn/(zdeqndh*zh_prev) 
     729 
     730                  IF(ABS(zh_lnfactor) > pz_exp_threshold) THEN 
     731                     zh          = zh_prev*EXP(zh_lnfactor) 
     732                  ELSE 
     733                     zh_delta    = zh_lnfactor*zh_prev 
     734                     zh          = zh_prev + zh_delta 
     735                  ENDIF 
     736 
     737                  IF( zh < zh_min(ji,jj,jk) ) THEN 
     738                     ! if [H]_new < [H]_min 
     739                     ! i.e., if ph_new > ph_max then 
     740                     ! take one bisection step on [ph_prev, ph_max] 
     741                     ! ph_new = (ph_prev + ph_max)/2d0 
     742                     ! In terms of [H]_new: 
     743                     ! [H]_new = 10**(-ph_new) 
     744                     !         = 10**(-(ph_prev + ph_max)/2d0) 
     745                     !         = SQRT(10**(-(ph_prev + phmax))) 
     746                     !         = SQRT([H]_old*10**(-ph_max)) 
     747                     !         = SQRT([H]_old * zh_min) 
     748                     zh                = SQRT(zh_prev * zh_min(ji,jj,jk)) 
     749                     zh_lnfactor       = (zh - zh_prev)/zh_prev ! Required to test convergence below 
     750                  ENDIF 
     751 
     752                  IF( zh > zh_max(ji,jj,jk) ) THEN 
     753                     ! if [H]_new > [H]_max 
     754                     ! i.e., if ph_new < ph_min, then 
     755                     ! take one bisection step on [ph_min, ph_prev] 
     756                     ! ph_new = (ph_prev + ph_min)/2d0 
     757                     ! In terms of [H]_new: 
     758                     ! [H]_new = 10**(-ph_new) 
     759                     !         = 10**(-(ph_prev + ph_min)/2d0) 
     760                     !         = SQRT(10**(-(ph_prev + ph_min))) 
     761                     !         = SQRT([H]_old*10**(-ph_min)) 
     762                     !         = SQRT([H]_old * zhmax) 
     763                     zh                = SQRT(zh_prev * zh_max(ji,jj,jk)) 
     764                     zh_lnfactor       = (zh - zh_prev)/zh_prev ! Required to test convergence below 
     765                  ENDIF 
     766               ENDIF 
     767 
     768               zeqn_absmin(ji,jj,jk) = MIN( ABS(zeqn), zeqn_absmin(ji,jj,jk)) 
     769 
     770               ! Stop iterations once |\delta{[H]}/[H]| < rdel 
     771               ! <=> |(zh - zh_prev)/zh_prev| = |EXP(-zeqn/(zdeqndh*zh_prev)) -1| < rdel 
     772               ! |EXP(-zeqn/(zdeqndh*zh_prev)) -1| ~ |zeqn/(zdeqndh*zh_prev)| 
     773 
     774               ! Alternatively: 
     775               ! |\Delta pH| = |zeqn/(zdeqndh*zh_prev*LOG(10))| 
     776               !             ~ 1/LOG(10) * |\Delta [H]|/[H] 
     777               !             < 1/LOG(10) * rdel 
     778 
     779               ! Hence |zeqn/(zdeqndh*zh)| < rdel 
     780 
     781               ! rdel <-- pp_rdel_ah_target 
     782               l_exitnow = (ABS(zh_lnfactor) < pp_rdel_ah_target) 
     783 
     784               IF(l_exitnow) THEN  
     785                  rmask(ji,jj,jk) = 0. 
     786               ENDIF 
     787 
     788               zhi(ji,jj,jk) =  zh 
     789 
     790               IF(jn >= jp_maxniter_atgen) THEN 
     791                  zhi(ji,jj,jk) = -1._wp 
     792               ENDIF 
     793 
     794            ENDIF 
     795         END DO 
     796      END DO 
     797   END DO 
     798   END DO 
     799   ! 
     800   CALL wrk_dealloc( jpi, jpj, jpk, zalknw_inf, zalknw_sup, rmask ) 
     801   CALL wrk_dealloc( jpi, jpj, jpk, zh_min, zh_max, zeqn_absmin ) 
     802 
     803 
     804   IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_stop('solve_at_general') 
     805 
     806 
     807   END SUBROUTINE solve_at_general 
    323808 
    324809   INTEGER FUNCTION p4z_che_alloc() 
     
    326811      !!                     ***  ROUTINE p4z_che_alloc  *** 
    327812      !!---------------------------------------------------------------------- 
    328       ALLOCATE( sio3eq(jpi,jpj,jpk), fekeq(jpi,jpj,jpk), chemc(jpi,jpj,3), chemo2(jpi,jpj,jpk),   & 
    329       &         tempis(jpi,jpj,jpk), STAT=p4z_che_alloc ) 
     813      INTEGER ::   ierr(3)        ! Local variables 
     814      !!---------------------------------------------------------------------- 
     815 
     816      ierr(:) = 0 
     817 
     818      ALLOCATE( sio3eq(jpi,jpj,jpk), fekeq(jpi,jpj,jpk), chemc(jpi,jpj,3), chemo2(jpi,jpj,jpk), STAT=ierr(1) ) 
     819 
     820      ALLOCATE( akb3(jpi,jpj,jpk)     , tempis(jpi, jpj, jpk),       & 
     821         &      akw3(jpi,jpj,jpk)     , borat (jpi,jpj,jpk)  ,       & 
     822         &      aks3(jpi,jpj,jpk)     , akf3(jpi,jpj,jpk)    ,       & 
     823         &      ak1p3(jpi,jpj,jpk)    , ak2p3(jpi,jpj,jpk)   ,       & 
     824         &      ak3p3(jpi,jpj,jpk)    , aksi3(jpi,jpj,jpk)   ,       & 
     825         &      fluorid(jpi,jpj,jpk)  , sulfat(jpi,jpj,jpk)  ,       & 
     826         &      salinprac(jpi,jpj,jpk),                 STAT=ierr(2) ) 
     827 
     828      ALLOCATE( fesol(jpi,jpj,jpk,5), STAT=ierr(3) ) 
     829 
     830      !* Variable for chemistry of the CO2 cycle 
     831      p4z_che_alloc = MAXVAL( ierr ) 
    330832      ! 
    331833      IF( p4z_che_alloc /= 0 )   CALL ctl_warn('p4z_che_alloc : failed to allocate arrays.') 
     
    333835   END FUNCTION p4z_che_alloc 
    334836 
    335 #else 
    336837   !!====================================================================== 
    337    !!  Dummy module :                                   No PISCES bio-model 
    338    !!====================================================================== 
    339 CONTAINS 
    340    SUBROUTINE p4z_che( kt )                   ! Empty routine 
    341       INTEGER, INTENT(in) ::   kt 
    342       WRITE(*,*) 'p4z_che: You should not have seen this print! error?', kt 
    343    END SUBROUTINE p4z_che 
    344 #endif  
    345  
    346    !!====================================================================== 
    347 END MODULE p4zche 
     838END MODULE  p4zche 
Note: See TracChangeset for help on using the changeset viewer.