VERSION DE BASE - option 2

La version de base (avec option 2

: clé key_biolo_opt2) simule 21 variables d’état et gère les détritus de matière organique particulaire en deux stocks :

• l’un est issu de la mortalité des deux espèces de phytoplancton (dinoflagellés et piconanoplancton) ; il chute lentement (“small_part”) et se minéralise pour produire les sels nutritifs dissous.
• le second est issu de la mortalité du zooplancton et des diatomées; il chute plus rapidement(“large_part”). Il se défragmente en matière organique plus petite (“small_part”) qui elle même se minéralise ou se dissous pour produire les sels nutritifs dissous.

Il n’y a pas dans ce module d’adaptation de la vitesse de chute en fonction de l’origine de la matière organique détritique, puisque le stock est divisé en deux avec des vitesses de chute différentes.

Une variable supplémentaire fixée au fond permet de prendre en compte le puits de matière qui se dépose sur le fond et ne se remet pas en suspension.

Note

Cette option est activée avec les clés utilisées simultanément : key_biolo et key_biolo_opt2.

Les options dans la namelist namoptions du parabiolo.txt sont généralement mises à .false.

Les différents modules (tracer, espèces toxiques, oxygène, benthos) ne peuvent pas être associés avec cette option

SCHEMA DES VARIABLES MODELISEES

Les processus biologiques (Hypothèses de base pour la formulation des processus) sont calculés en chaque maille im,jm,km dans l’eau

Plusieurs modules complémentaires peuvent accompagner ces versions de base (Usage des clés CPP pour utiliser ECOMARS et Modules complémentaires optionnels)

TERMES SOURCES ET PUITS DANS LES EQUATIONS D’EVOLUTION (option 2)

Puis les termes sources et puits qui décrivent l’évolution temporelle de chaque variable du fait des processus biogéochimiques sont calculés :

• Dans cette option, le zooplancton est exprimé en terme de carbone tandis que les autres variables sont exprimées en terme d’azote; un rapport de conversion rNC entre l’azote et le carbone est donc utilisé dans les équations d’évolution lorsqu’il y a transfert de matière avec le zooplancton.

  $rNC =\frac{1}{12+(\frac{C}{N})_{zoo}}$ avec $(\frac{C}{N})_{zoo}=$ p_zoo_CNratio voir Paramètres dédiés aux applications ECO-MARS (parabiolo.txt)

• Nota : les variables C(iv_smallpart_N/P/Si) sont ecrites dans le modèle fortran C(iv_diss_N/P/Si) et dans cette documentation : C_(N/P/Si)det-diss
• Nota : les variables Cmicrozoo et Cmesozoo sont écrites dans le modèle en fortran de la même manière que dans l’option 1 (Nmicrozoo..) alors qu’elle sont exprimées en carbone

• Ammonium (µmol. L-1) :

  $[\frac{d(C_{NH4})}{dt}]_{bio}=$

  $+Rme_N*C_{Ndet_diss}$ Mineralisation de la matière détritique

  $-\mu_{diat}*Fraction_{NH4diat}*C_{Ndiat}-\mu_{dino}*Fraction_{NH4dino}*C_{Ndino} -\mu_{nano}*Fraction_{NH4nano}*C_{Nnano}$ Croissance du phytoplancton

  $-Nitrif*C_{NH4}$ Nitrification

  $(+Ex_{microzoo}*C_{microzoo} + Ex_{mesozoo}*C_{mesozoo})*rNC$ Excrétion du zooplancton

  $+(1-\tau_{assimil-microzoo})*\mu_{microzoo}*C_{Nmicrozoo}*(1-\tau_{diss-microzoo})*rNC$

• Nitrate (µmol. L-1) :

  $[\frac{d(C_{NO3})}{dt}]_{bio}=$

  $-\mu_{diat}*Fraction_{NO3diat}*C_{Ndiat}-\mu_{dino}*Fraction_{NO3dino}*C_{Ndino} -\mu_{nano}*Fraction_{NO3nano}*C_{Nnano}$ Croissance du phytoplancton

  $+Nitrif*C_{NH4}$ Nitrification

• Silice dissoute (µmol. L-1) :

  $[\frac{d(C_{Si})}{dt}]_{bio}=$

  $-\mu_{diat}*Fraction_{Sidiat}*C_{Ndiat}$ Croissance du phytoplancton

  $+Rde_{Si}*C_{Ndet_diss}$ Mineralisation de la matière détritique

• Phosphate dissous (µmol. L-1) :

  $[\frac{d(C_{PO4})}{dt}]_{bio}=$

  $+Rme_P*C_{Pdet_diss}$ Mineralisation de la matière détritique

  $-\mu_{diat}*Fraction_{Pphyto}*C_{Ndiat}-\mu_{dino}*Fraction_{Pphyto}*C_{Ndino} -\mu_{nano}*Fraction_{Pphyto}*C_{Nnano}$ Croissance du phytoplancton

  $+(Fraction_{Pphyto}*(Ex_{microzoo}*C_{microzoo} + Ex_{mesozoo}*C_{mesozoo}))*rNC$ Excrétion du zooplancton

  $-AdsP + DesP$ Adsorption - Désorption du phosphore

  $+(1-\tau_{assimil-microzoo})*\mu_{microzoo}*C_{Nmicrozoo}*(1-\tau_{diss-microzoo})*Fraction_{Pphyto}*rNC$

• Phosphate adsorbe échangeable (µmol. L-1) :

  $[\frac{d(C_{Pads})}{dt}]_{bio}=+AdsP - DesP$ Adsorption - Désorption du phosphore

• Azote des diatomées (µmol. L-1) :

  $[\frac{d(C_{Ndiat})}{dt}]_{bio}=$

  $+\mu_{diat}*C_{Ndiat}$ Croissance du phytoplancton

  $-m_{diat}*C_{Ndiat}$ Mortalité du phytoplancton

  $-fraction_DIAT_N$ Puits d’azote au fond

  $(-\mu_{mesozoo}*C_{Nmesozoo}*\frac{Cdiat_{mesozoo}}{\Sigma(proies_{mesozoo})})*rNC$ Broutage du mesozooplancton Croissance du zooplancton

  $(-\mu_{microzoo}*C_{Nmicrozoo}*\frac{Cdiat_{microzoo}}{\Sigma(proies_{microzoo})})*rNC$ Broutage du microzooplancton Croissance du zooplancton

• Azote des dinoflagellés (µmol. L-1) :

  $[\frac{d(C_{Ndino})}{dt}]_{bio}=$

  $+\mu_{dino}*C_{Ndino}$ Croissance du phytoplancton

  $-m_{dino}*C_{Ndino}$ Mortalité du phytoplancton

  $(-\mu_{mesozoo}*C_{Nmesozoo}*\frac{Cdino_{mesozoo}}{\Sigma(proies_{mesozoo})})*rNC$ Broutage du mesozooplancton Croissance du zooplancton

• Azote des nanoflagellés (nano-pico phytoplancton) (µmol. L-1) :

  $[\frac{d(C_{Nnano})}{dt}]_{bio}=$

  $+\mu_{nano}*C_{Nnano}$ Croissance du phytoplancton

  $-m_{nano}*C_{Nnano}$ Mortalité du phytoplancton

  $(-\mu_{microzoo}*C_{Nmicrozoo}*\frac{Cnano_{microzoo}}{\Sigma(proies_{microzoo})})*rNC$ Broutage du microzooplancton Croissance du zooplancton

• Azote organique detritique (µmol. L-1) :

  $[\frac{d(C_{Ndetr})}{dt}]_{bio}=$

  $+m_{diat}*C_{Ndiat}$ Mortalité du phytoplancton

  $(+m_{microzoo}*C_{Nmicrozoo}+m_{mesozoo}*C_{Nmesozoo})*rNC$ Mortalité du zooplancton

  $-Rme_MOP*C_{Ndetr}$ Mineralisation de la matière détritique

  $-fraction_DET_N$ Puits d’azote au fond

  $+((1-\tau_{assimil-mesozoo})*\mu_{mesozoo}*C_{Nmesozoo})*rNC$ Rejet non assimilé du broutage du mesozooplancton Croissance du zooplancton

  $(-\mu_{microzoo}*C_{Nmicrozoo}*\frac{Cdet_{microzoo}}{\Sigma(proies_{microzoo})})*rNC$ Broutage du microzooplancton Croissance du zooplancton

• Silice biogénique détritique (µmol. L-1) :

  $[\frac{d(C_{Sidetr})}{dt}]_{bio}=$

  $-Rme_MOP*C_{Sidetr}$ Mineralisation de la matière détritique

  $+Fraction_{Siphyto}*m_{diat}*C_{Ndiat}$ Mortalité du phytoplancton

  $(+\mu_{mesozoo}*Fraction_{Siphyto}*C_{Nmesozoo})*rNC$ Rejet du broutage du mesozooplancton Croissance du zooplancton

  $-fraction_DET_Si$ Puits d’azote au fond

• Phosphore organique détritique (µmol. L-1) :

  $[\frac{d(C_{Pdetr})}{dt}]_{bio}=$

  $-Rme_MOP*C_{Pdetr}$ Mineralisation de la matière détritique

  $+Fraction_{Pphyto}*(m_{diat}*C_{Ndiat})$ Mortalité du phytoplancton

  $+rNC*Fraction_{Pphyto}*(m_{microzoo}*C_{Nmicrozoo}+m_{mesozoo}*C_{Nmesozoo})$ Mortalité du zooplancton

  $+rNC*Fraction_{Pphyto}*(1-\tau_{assimil-mesozoo})*\mu_{mesozoo}*C_{Nmesozoo}$ Rejet non assimilé du broutage du mesozooplancton Croissance du zooplancton

  $-rNC*Fraction_{Pphyto}*\mu_{microzoo}*C_{Nmicrozoo}*\frac{Cdet_{microzoo}}{\Sigma(proies_{microzoo})}$ Broutage du microzooplancton Croissance du zooplancton

  $-fraction_DET_P$ Puits d’azote au fond

• Carbone du microzooplancton (µmol. L-1) :

  $[\frac{d(C_{Cmicrozoo})}{dt}]_{bio}=$

  $-m_{microzoo}*C_{Cmicrozoo}$ Mortalité du zooplancton

  $-Ex_{microzoo}*C_{Cmicrozoo}$ Excrétion du zooplancton

  $+\tau_{assimil-microzoo}*\mu_{microzoo}*C_{Cmicrozoo}$ Croissance du zooplancton

  $-\mu_{mesozoo}*C_{Cmesozoo}*\frac{Cmicrozoo_{mesozoo}}{\Sigma(proies_{mesozoo})}$ Broutage du mesozooplancton Croissance du zooplancton

• Carbone du mesozooplancton (µmol. L-1) :

  $[\frac{d(C_{mesozoo})}{dt}]_{bio}=$

  $-m_{mesozoo}*C_{Cmesozoo}$ Mortalité du zooplancton

  $-Ex_{mesozoo}*C_{Cmesozoo}$ Excrétion du zooplancton

  $+\tau_{assimil-mesozoo}*\mu_{mesozoo}*C_{Cmesozoo}$ Croissance du zooplancton

• Azote small particulate (µmol. L-1) :

  $[\frac{d(C_{Ndet-diss})}{dt}]_{bio}=$

  $+m_{dino}*C_{Ndino}+m_{nano}*C_{Nnano}$ Mortalité du phytoplancton

  $+(m_{microzoo}*C_{Nmicrozoo}+m_{mesozoo}*C_{Nmesozoo})*rNC$ Mortalité du zooplancton

  $+Rme_MOP*C_{Ndetr} -Rme_N*C_{Ndet-diss}$ Mineralisation de la matière détritique

  $+0.25*fraction_DET_N$ Puits d’azote au fond

  $+0.25*fraction_DIAT_N$ Puits d’azote au fond

  $+((1-\tau_{assimil-microzoo})*\mu_{microzoo}*C_{Nmicrozoo}*\tau_{diss-microzoo})*rNC$ Part du rejet non assimilé du broutage du microzooplancton Croissance du zooplancton

• Silice small particulate (µmol. L-1) :

  $[\frac{d(C_{Sidet-diss})}{dt}]_{bio}=$

  $+Rme_MOP*C_{Sidetr} -Rme_N*C_{Sidet-diss}$ Mineralisation de la matière détritique

  $(+\mu_{microzoo}*Fraction_{Siphyto}*C_{Nmicrozoo})*rNC$ Rejet du broutage du meicrozooplancton Croissance du zooplancton

  $+fraction_DET_Si+fractionDIAT_Si$ Puits d’azote au fond

• Phosphore small particulate (µmol. L-1) :

  $[\frac{d(C_{Pdet-diss})}{dt}]_{bio}=$

  $-Rme_MOP*C_{Pdetr} -Rme_N*C_{Pdet-diss}$ Mineralisation de la matière détritique

  $+Fraction_{Pphyto}*(m_{dino}*C_{Ndino})+Fraction_{Pphyto}*(m_{nano}*C_{Nnano})$ Mortalité du phytoplancton

  $+rNC*Fraction_{Pphyto}*(1-\tau_{assimil-microzoo})*\mu_{microzoo}*C_{Nmicrozoo}$ Rejet non assimilé du broutage du microzooplancton Croissance du zooplancton

  $+fraction_DET_P +fractionDIAT_P$ Puits d’azote au fond

• N2 accumule dans la derniere couche, perdu pour le cycle N

  $[\frac{d(C_{N2})}{dt}]_{bio}=$

  $+0.75*fraction_DET_N + 0.75*fractionDIAT_N$ Puits d’azote au fond

PRODUCTIONS CUMULEES

Trois variables supplémentaires sont calculées : les cumuls (depuis le 1er janvier de chaque année) de la production primaire des 3 groupes phytoplanctoniques. ces variables sont estimées en chaque maille du domaine mais ne sont pas transportées. Ce sont des variables “fixées” du modèle, qui ne varient qu’en fonction de la biogéochimie et sont réinitialisées chaque année au 1er janvier.

• Production azotee cumulee des nanoflagelles (gC. m-2 cumulé depuis le 1 Janvier dans une maille km d’épaisseur epn) :

  $[\frac{d(PP_{nano})}{dt}]_{bio}=+\mu_{nano}*C_{Nnano}*MasseMolaire_N*epn$

• Production azotee cumulee des diatomées (gC. m-2 cumulé depuis le 1 Janvier dans une maille km d’épaisseur epn) :

  $[\frac{d(PP_{diat})}{dt}]_{bio}=+\mu_{diat}*C_{Ndiat}*MasseMolaire_N*epn$

• Production azotee cumulee des dinoflagelles (gC. m-2 cumulé depuis le 1 Janvier dans une maille km d’épaisseur epn) :

  $[\frac{d(PP_{dino})}{dt}]_{bio}=+\mu_{dino}*C_{Ndino}*MasseMolaire_N*epn$

Dans cette option 2 les productions cumulées sont exprimées en masse d’azote.