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[WRF.git] / phys / module_sf_gecros.F
blobaa02408401d54f8ede4293f1ef4e272df28e90f5
1 !***********************************************************************
2 !*                   GECROS for early and late covering crops          *
3 !*     Genotype-by-Environment interaction on CROp growth Simulator    *
4 !*                                                                     *
5 !*                         Author: Xinyou YIN                          *
6 !*                      Crop and Weed Ecology Group                    *
7 !*                Wageningen University & Research Centre              *
8 !*               PO Box 430, 6700 AK Wageningen, Netherlands           *
9 !*                                                                     *
10 !*                Modified and extended for winter crops               * 
11 !*                         by Joachim INGWERSEN                        *
12 !*                         Biogeophysics Group                         *
13 !*                       University of Hohenheim                       *
14 !*                                                                     *   
15 !***********************************************************************
17 MODULE module_sf_gecros
19 implicit none
21 !Runtime constant variables defined within this subroutine
22 !Crop-specific parameters (former *.tbl file)
23 REAL, PARAMETER :: EG = 1.        !Efficiency of germination
24 REAL, PARAMETER :: CFV = 0.48     !Carbon fraction in vegetative organs
25 REAL, PARAMETER :: YGV = 0.81     !Grwoth efficiency for vegetative growth
26 REAL, PARAMETER :: FFAT = 0.02    !Fraction of fat in storage organs 
27 REAL, PARAMETER :: FLIG = 0.06    !Fraction of lignin in storage organs
28 REAL, PARAMETER :: FOAC = 0.02    !Fraction of organic acids in storage organs 
29 REAL, PARAMETER :: FMIN = 0.02    !Fraction of minerals in storage organs
30 REAL, PARAMETER :: LNCI = 0.03586 !Initial value of LNC (g N g-1)
31 REAL, PARAMETER :: TBD = 0.0      !Base temperature of phenology (C)
32 REAL, PARAMETER :: TOD = 22.5     !Optimum temperature of phenology (C)
33 REAL, PARAMETER :: TCD = 37.0     !Ceiling temperature of phenology (C)
34 REAL, PARAMETER :: TSEN = 1.0     !Curvature of temperature response (1)
35 REAL, PARAMETER :: SPSP = 0.2     !DS for start of photoperiod-sensitive phase
36 REAL, PARAMETER :: EPSP = 0.7     !DS for end of photoperiod-sensitive phase
37 REAL, PARAMETER :: CDMHT = 492.6  !Stem dry weight per unit plant height (g m-2 m2)
38 REAL, PARAMETER :: PMEH = 0.6468  !Fraction of sigmoid curve inflexion in plant height growth period (1)
39 REAL, PARAMETER :: ESDI = 1.35    !ESD for indeterminate crops 
40 REAL, PARAMETER :: PMES = 0.50    !Fraction of sigmoid curve inflexion in seed growth growth period (1) 
41 REAL, PARAMETER :: TBDV = -1.3    !Base temperature of vernalization (C)
42 REAL, PARAMETER :: TODV = 4.9     !Optimum temperature of vernalization (C)
43 REAL, PARAMETER :: TCDV = 15.7    !Ceiling temperature of vernalization (C)
44 REAL, PARAMETER :: NUPTX = 0.5/24./3600.    !Maximum crop nitrogen uptake (g N m-2 s-1) 
45 REAL, PARAMETER :: SLA0 = 0.0237  !Specific leaf area constant (m2 leaf g-1)
46 REAL, PARAMETER :: SLNMIN = 0.35  !Base SLN for photosynthesis (g N m-2 leaf)
47 REAL, PARAMETER :: RNCMIN = 0.005 !Minimum N concentration in roots (g N g-1)
48 REAL, PARAMETER :: STEMNC = 0.01  !Minimum N concentration in stem (g N g-1)
49 REAL, PARAMETER :: RLVDS = 0.0904 !Rate of C turnover from dead leaves to litter (d-1) 
50 REAL, PARAMETER :: DSCRIT = 0.225 !DS at which winter dormancy ends (1) 
51 REAL, PARAMETER :: EAJMAX = 48270.!Energy of activation for JMAX (J mol-1) 
52 REAL, PARAMETER :: XVN = 24.96    !Slope of linear relationship between JMAX and leaf N (mu-mol CO2 s-1 g-1 N)
53 REAL, PARAMETER :: XJN = 49.92    !Slope of linear relationship between VCMX and leaf N (mu-mol e- s-1 g-1 N)
54 REAL, PARAMETER :: NPL = 390.0    !Number of plants per m2
55 REAL, PARAMETER :: SEEDW = 0.0475 !Seed weight (g seed-1)
56 REAL, PARAMETER :: SEEDNC = 0.020 !Seed N concentration (g N g-1)
57 REAL, PARAMETER :: BLD = 25.58    !Leaf angle (from horizontal) (degree)
58 REAL, PARAMETER :: HTMX = 1.1     !Maximum plant height (m)
59 REAL, PARAMETER :: MTDV = 46.12   !Minimum thermal days for vegetative growth phase (d)
60 REAL, PARAMETER :: MTDR = 40.22   !Minimum thermal days for reproductive phase (d)
61 REAL, PARAMETER :: PSEN = -.104   !Photoperiod sensitivity of phenological development (h-1)
62 REAL, PARAMETER :: C3C4 = 1.      !C3C4 = 1. for C3 crops;  C3C4 = -1. for C4 crops.
64 !Runtime-constant general parameters
65 REAL, PARAMETER :: LEGUME = -1. !LEGUME = 1. for leguminous crops;   = -1. for non-leguminous crops.
66 REAL, PARAMETER :: DETER = 1.   !DETER  = 1. for determinate crops;  = -1. for indeterminate crops.
67 REAL, PARAMETER :: SLP = -1.    !SLP    = 1. for short-day crops;    = -1. for long-day crops.
68 REAL, PARAMETER :: NSUP1 = 0.   !NH4-N supply in g/m2/s
69 REAL, PARAMETER :: NSUP2 = 1./172800. !NO3-N supply in g/m2/s
70 REAL, PARAMETER :: CO2A=350.    !Atmospherric CO2 concentration (ppm)
71 REAL, PARAMETER :: FCRSH=0.5    !Initial fraction of C in shoot (-)
72 REAL, PARAMETER :: FNRSH=0.63   !Initial fraction of N in shoot (-) 
73 REAL, PARAMETER :: PNPRE=0.7    !Proportion of seed N that comes from non-structural stems during seed fill
74 REAL, PARAMETER :: CB=0.75      !Factor for initial N concentration of seed fill
75 REAL, PARAMETER :: CX=1.00      !Factor for final N concentration of seed fill
76 REAL, PARAMETER :: TM=1.5       !DS when transition from CB to CX is fastest
77 REAL, PARAMETER :: RSS=100.     !Soil resistance to evaporation (s/m)
78 REAL, PARAMETER :: LS=0.        !Lodging sverity (value between zero and unity)
79 REAL, PARAMETER :: WRB=0.25     !Critical root weight density (g/m2/cm depth)
80 REAL, PARAMETER :: THETA=0.7    !Convexity for light response curve of electron transport (J2) in photosynthesis
81 REAL, PARAMETER :: PNLS=1.      !Fraction of dead leaf N incorporated into soil litter N
82 REAL, PARAMETER :: INSP=-2.     !Inclination of sun angle (degree)
83 REAL, PARAMETER :: CCFIX=6.     !Carbon cost of symbiotic N fixation (g C/g N)
84 REAL, PARAMETER :: RDMX=130.    !Maximum rooting depth (m)
85 REAL, PARAMETER :: TCP=86400.   !Conversion factor from day into sec
86 REAL, PARAMETER :: Z1244=0.272727272727  !12./44.
87 REAL, PARAMETER :: LOG005=-2.995732274   !LOG(0.05)
89 !Runtime constant variables computed in driver.f
90 REAL :: YGO    !Growth efficiency of storage organs (g C/g C)
91 REAL :: CFO    !Carbon fraction in storage organs (g C/g)
92 REAL :: LNCMIN !Minimum N concentration in leaves (g N/g)
93 REAL :: CLVI   !Initial value of CLV
94 REAL :: CRTI   !Initial value of CRT
95 REAL :: NLVI   !Initial value of NLV
96 REAL :: NRTI   !Initial value of NRT
97 REAL :: HTI    !Initial value of HT
98 REAL :: RDI    !Initial value of RD
100 !*** Debugging on/off
101 LOGICAL :: debugging=.false.
103 CONTAINS
105 SUBROUTINE gecros (DOY, DT, CROP, RB, RT, RTS, FB, SNOWH,        & !I
106            WN, SFCTMP, EAIR, RSD, RLD, PRCP, WUL, WLL, WCMIN, LWIDTH,     & !I                                                     &  !I  
107            STATE_GECROS,                                                  & !H
108            ATRJC, ATRJS, FSR, FRSU, ARSWSU, ARSWSH)  !O
110 IMPLICIT NONE
112 !    character(len=19), INTENT(IN)  :: nowdate ! string of current date e.g. 2012-30-10_12:00:00
113     INTEGER, INTENT(IN) :: CROP     !CROP=1 -> early-covering crop, CROP=2 -> later covering crop         
114     REAL, INTENT(IN)    :: DOY      !Julian day of the current time step
115     REAL, INTENT(IN)    :: DT       !Integration time step (s)
116     REAL, INTENT(IN)    :: RB       !Leaf boundary layer resistance (s/m)
117     REAL, INTENT(IN)    :: RT       !Aerodynamic canopy resistance (s/m)
118     REAL, INTENT(IN)    :: RTS      !Aerodynamic ground resistance (s/m)
119     REAL, INTENT(IN)    :: FB       !Fraction of vegetation cover by snow
120     REAL, INTENT(IN)    :: SNOWH    !Snow height (cm)
121     REAL, INTENT(IN)    :: WN       !Wind speed (m/s)
122     REAL, INTENT(IN)    :: SFCTMP   !Air temperature (K)
123     REAL, INTENT(IN)    :: EAIR     !Vapour pressure (Pa)
124     REAL, INTENT(IN)    :: RSD      !Downwelling shortwave radiation (W/m2)
125     REAL, INTENT(IN)    :: RLD      !Downwelling longwave raidation (W/m2)
126     REAL, INTENT(IN)    :: PRCP     !Precipiration (kg/m2/s)
127     REAL, INTENT(IN)    :: WUL      !Soil water in the upper layer (L/m2 or mm)
128     REAL, INTENT(IN)    :: WLL      !Soil water in the lower layer (L/m2 or mm)
129     REAL, INTENT(IN)    :: WCMIN    !Minimum soil watter content (m3/m3)
130     REAL, INTENT(IN)    :: LWIDTH   !Leaf width (m) read in from MPTABLE.TBL
131     REAL, INTENT(OUT)   :: ATRJC    !Absorbed global radiation by canopy (W/m2)
132     REAL, INTENT(OUT)   :: ATRJS    !Absorbed global radiation by soil (W/m2)
133     REAL, INTENT(OUT)   :: FSR      !Reflected shortwave radiation (W/m2)
134     REAL, INTENT(OUT)   :: FRSU     !Fraction of sunlit leaves in the canopy
135     REAL, INTENT(OUT)   :: ARSWSU   !Actual stomatal resistance of sunlit leaves (s/m) 
136     REAL, INTENT(OUT)   :: ARSWSH   !Actual stomatal resistance of shaded leaves (s/m)
137     REAL, DIMENSION(1:60), INTENT(INOUT) ::  STATE_GECROS !Array with Gecros state variables
139     !*** Gecros state variables
140     REAL :: DS     !Development stage
141     REAL :: LAI    !Green leaf area index
142     REAL :: TLAI   !Total leaf area index
143     REAL :: CTDU   !Cumulative thermal day unit (d) 
144     REAL :: CVDU   !Cumulative thermal day unit of vernalization (d)
145     REAL :: CLV    !Carbon in living leaves (g C/m2)
146     REAL :: CLVD   !Carbon in dead leaves (g C/m2)
147     REAL :: CSST   !Carbon in structural stems (g C/m2)
148     REAL :: CSO    !Carbon in storage organs (g C/m2)
149     REAL :: CSRT   !Carbon in structural roots (g C/m2)
150     REAL :: CRTD   !Carbon in dead roots (g C/m2)
151     REAL :: CLVDS  !Carbon in dead leaves that have become litter in soil (g C/m2)
152     REAL :: NRT    !Nitrogen in living roots (g N/m2)
153     REAL :: NST    !Nitrogen in stems (g N/m2)
154     REAL :: NLV    !Nitrogen in living leaves (g N/m2)
155     REAL :: NSO    !Nitrogen in storage organs (g N/m2)
156     REAL :: TNLV   !Total leaf nitrogen (including N in senesced leaves) (g N/m2)
157     REAL :: NLVD   !Nitrogen in dead leaves (g N/m2)
158     REAL :: NRTD   !Nitrogen in dead roots (g N/m2)
159     REAL :: CRVS   !Carbon in stem reserves (g C/m2)
160     REAL :: CRVR   !Carbon in root reserves (g C/m2)
161     REAL :: NREOE  !NRES accumulated till the end of seed number determining period (g N/m2)
162     REAL :: NREOF  !NRES accumulated till the moment at which seed fill starts (g N/m2)
163     REAL :: DCDSR  !Short fall of carbon demand for seed fill in previous time steps (g C/m2)
164     REAL :: DCDTR  !Short fall of carbon demand for structural stems in previous time steps (g C/m2)
165     REAL :: SLNB   !SLN in bottom leaves of canopy (g N/m2)
166     REAL :: LAIC   !Carbon determined LAI (m2/m2)
167     REAL :: RMUL   !Total of RMUN+RMUA+RMUS+RMLD
168     REAL :: NDEMP  !Crop nitrogen demand of the previous time step (g N/m2/s)
169     REAL :: NSUPP  !Nitrogen supply of the previous time step (g N/m2/s)
170     REAL :: NFIXT  !Total symbiotically fixed nitrogen during growth (g N/m2)
171     REAL :: NFIXR  !Reserve pool of symbiotically fixed nitrogen (g N/m2)
172     REAL :: DCDTP  !Carbon demand for structural stem growth of the previous time step (g C/m2/s)
173     REAL :: HT     !Canopy height (m)
174     REAL :: TPCAN  !Cumulative canopy photosynthesis over growth period (g CO2/m2)
175     REAL :: TRESP  !Total crop respiratory cost during growth (g CO2/m2)
176     REAL :: TNUPT  !Total crop nitrogen uptake during growth (g N/m2)
177     REAL :: LITNT  !Total litter nitrogen entering soil during growth (g N/m2)
178     REAL :: WSO     !Yield (g/m2)
179     REAL :: WSTRAW  !Straw (g/m2)
180     REAL :: GrainNC !Nitrogen in grain (kg N/ha)
181     REAL :: StrawNC !Nitrogen in straw (kg N/ha)
182     REAL :: APCAN   !Actual gross canopy photosynthesis (g CO2/m2/d)
183     
184     character(Len=12)  :: inputstring
185     INTEGER :: nowday, minutes
186     REAL :: SC     !Solar constant (W/m2) 
187     REAL :: SINLD  !Seasonal offset of sine of solar height (-)
188     REAL :: COSLD  !Amplitude of sine of solar height (-)
189     REAL :: DAYL   !Day length (h)
190     REAL :: DDLP   !Day length for photoperiodism (h)
191     REAL :: DSINBE !DSINB to correct for lower atmospheric transmission at lower solar elevation (s/d)
192     REAL :: DVP    !Vapour pressure (kPa)
193     REAL :: WNM    !Wind speed (m/s)
194     REAL :: TAIR   !Air temperature (C)
195     REAL :: ROOTD  !Rooting depth (m)
196     REAL :: WLV    !Dry weight of living leaves (g/m2)
197     REAL :: WST    !Dry weight of stems (g/m2)
198     REAL :: WRT    !Dry weight of roots (g/m2)
199     REAL :: WSH    !Dry weight of shoot (g/m2)
200     REAL :: WLVD   !Dry weight of dead leaves (g/m2)
201     REAL :: WRTD   !Dry weight of dead roots (g/m2)
202     REAL :: CRT    !Carbon in living roots (g C/m2)
203     REAL :: CSH    !Carbon in living shoot (g C/m2)
204     REAL :: NSH    !Nitrogen in living shoot (g N/m2)
205     REAL :: DLAI   !LAI of dead leaves still hanging on stem (m2/m2)
206     REAL :: ESD    !DS for end of seed-number determing phase (-)
207     REAL :: KCRN   !EXtinction coefficient of root nitrogen (m2/g C)
208     REAL :: NFIXD  !Crop demand-determined NFIX (g N/2/s)
209     REAL :: KR     !Extinction coefficient of root weight density over soil septh (1/cm)
210     REAL :: HNCCR  !Critical shoot N concentration ( g N/g)
211     REAL :: FVPD   !Slope of linear effect of VPD of intercelluar to ambient CO2 ratio (1/kPa)
212     REAL :: NRETS  !Total crop-residue N returned to soil (g N/m2)
213     REAL :: WCUL   !Soil water content in uppler layer (m3/m3)
214     REAL :: DWSUP  !Water supply for evapotranspiration (mm/s)
215     REAL :: CSRTN  !N determined CSRT (g C/m2)
216     REAL :: NRES   !Estimated vegetative-organ N remobilizable for seed fill (g N/m2)
217     REAL :: ONC    !N concentration in storage organ (g N/g)
218     REAL :: RNC    !N concentration in roots (g N/g)
219     REAL :: LNC    !N concentration in living leaves (g N/g)
220     REAL :: KL     !Extinction coefficient diffuse component for PAE (m2/m2 leaf)
221     REAL :: CTOT   !Total C in living shoots and roots (g C/m2)
222     REAL :: NSHH   !N in shoots (excluding dead leaves incorporated into soil litter (g N/m2)
223     REAL :: NTOT   !Total N in living shoots and roots (g N/m2)
224     REAL :: WSHH   !Dry weight of shoots organs (excluding shadded leaves) (g/m2)
225     REAL :: TSN    !Total seed number (seeds/m2)
226     REAL :: HNC    !Actural N concentration in living shoot (g N/g)
227     REAL :: PSO    !Protein content in storage organs (g protein/m2)
228     REAL :: KLN    !Intermediate variable to compute KN (g N/m2 leaf) 
229     REAL :: NBK    !Intermediate variable to compute KN (g N/m2 leaf)
230     REAL :: KW     !Wind speed extinction coefficient in canopy (m2/m2 leaf)
231     REAL :: WTOT   !Dry weight of total living plant parts (g/m2)
232     REAL :: CCHKIN !C in crop accumulated since start of simulation
233     REAL :: NCHKIN !N in crop accumulated since start of simulation
234     REAL :: LCRT   !Rate of C loss in rooots because of senescence (g C/m2/s)
235     REAL :: TSW    !Thousand seed weight (g)
236     REAL :: PNC    !N concentration in living plant material (g N/m2)
237     REAL :: NDEMD  !Defiency-driven N demand (g N/m2/s)
238     REAL :: FCRVR  !Fraction of new root C partitioned to root reserves (g C/g C)
239     REAL :: KN     !Leaf N extinction coefficient in the canopy (m2/m2 leaf)
240     REAL :: CCHK   !Diff. between C added to the crop since start and net total C fluxes rel. to CCHKIN (%)
241     REAL :: HI     !Harvest index (g/g)
242     REAL :: LWRT   !Rate of loss of root biomass because of senescence (g/m2/s)
243     REAL :: NCHK   !As CCHK but for N
244     REAL :: LAIN   !N-determined LAI (m2/m2)
245     REAL :: LNRT   !Rate of loss of N because of senescence (g N/m2/s)
246     REAL :: LWLVM  !Intermediate variable to compute LWLV (g/m2/s)
247     REAL :: SLNNT  !Value of SLNT with small plant-N increment (g N/m2 leaf)
248     REAL :: SLNBC  !SLNB calculated from exponential N profile in canopy (g N/m2 leaf)
249     REAL :: SLN    !Specific leaf N content (g N/m2 leaf)
250     REAL :: SLA    !Specific leaf area (m2 leaf/g)
251     REAL :: LWLV   !Rate of loss of leaf weight because of leaf senescence (g/m2/s)
252     REAL :: AESOIL !Actual soil evaporation (mm/s)
253     REAL :: APCANN !APCANS with small plant-N increment (g CO2/m2/s) 
254     REAL :: APCANS !Actual standing canopy CO2 assimilation (g CO2/m2/s)
255     REAL :: ATCAN  !Actual canopy transpiration (mm/s)
256     REAL :: DAPAR  !PAR absorbed by canopy (J/m2/s)
257     REAL :: DIFS   !Daytime average soil-air temperature difference (C)
258     REAL :: DIFSH  !Daytime average shaded leaf-air temperature difference (C)
259     REAL :: DIFSU  !Daytime average sunlit leaf-air temperature difference (C)
260     REAL :: FRSH   !Fraction of shaded leaves in the canopy
261     REAL :: HOD    !Hour of the day
262     REAL :: PESOIL !Potential soil evaporation (mm/s) 
263     REAL :: PPCAN  !Potential canopy assimilation (g CO2/m2/s)
264     REAL :: PTCAN  !Potential canopy transpiration (mm/s)
265     REAL :: RCAN   !Canopy resistance (s/m) 
266     REAL :: RSLNB  !Rate of change in SLNB (g N/m2 leaf/s)
267     REAL :: LNLV   !Rate of loss of leaf N because of senescence (g N/m2/s)
268     REAL :: LCLV   !Rate of loss of leaf C because of senescence (g C/m2/s)
269     REAL :: RMRE   !Residual maintenance respiration (g CO2/m2/s)
270     REAL :: TAVSS  !Soil surface temperature (C)
271     REAL :: RMN    !RM calculated with a small increment in plant N (g CO2/m2/s) 
272     REAL :: VDU    !Rate of Vernalization day unit increase (d/s)
273     REAL :: TDU    !Rate of thermal day unit increase (d/s)
274     REAL :: RM     !Non-growth components of respiration, excluding the cost of N fixation (g CO2/m2/s)
275     REAL :: LVDS   !Rate of transfer of C from dead leaves to litter (g C/m2/s)
276     REAL :: NFIXE  !Available energy-determined NFIX (g N/m2/s)
277     REAL :: DVR    !Phenological development rate (1/s)
278     REAL :: RX     !Respiratory cost of N fixation (g CO2/m2/s)
279     REAL :: RNSUPP !Rate of change in NSUPP (g N/m2/s)
280     REAL :: NSUP   !N supply to crop (g N/m2/s)
281     REAL :: NFIX   !Symbioticall fixed N (g N/m2/s)
282     REAL :: LITN   !Litter N entering soil (g N/m2/s)
283     REAL :: LITC   !Litter C entering soil (g C/m2/s)
284     REAL :: FDH    !Expected relative growth rate of plant height (1/s)
285     REAL :: FDS    !Expected relative growth rate of storage organs (1/s)
286     REAL :: SHSAN  !SHSA calculated with a small increment in plant-N (g C/g C/s)
287     REAL :: SHSA   !Relative shoot activity (g C/g C/s)
288     REAL :: RMUS   !Respiratory cost of mineral uptake (g CO2/m2/s)
289     REAL :: NDEMAD !Intermediate variable related to NDEM (g N/m2/s)
290     REAL :: NDEMA  !Activity-driven NDEM (g N/m2/s)
291     REAL :: NCR    !Intermediate variable (g N/g C)
292     REAL :: DERI   !First order-derivative of SHSA with respect to crop N/C ratio (g C/g N/s)
293     REAL :: ASSA   !Assimilates available from current photosynthesis for growth (g CO2/m2/s)
294     REAL :: RNFIXR !Rate of change in NFIXR (g N/m2/s)
295     REAL :: RNDEMP !Rate of change in NDEMP (g N/m2/s)
296     REAL :: RMLD   !Respiration due to phloem loading of C assimilates to root (g CO2/m2/s)
297     REAL :: RCSRT  !Rate of change in CSRT (g C/m2/s)
298     REAL :: NUPTN  !Nitrate-N uptake by the crop (g N/m2/s)
299     REAL :: NUPTA  !Ammonium-N uptake by the crop (g N/m2/s)
300     REAL :: NDEM   !Crop N demand (g N/m2/s)SUBROUTINE ENERGY
301     REAL :: FNSH   !Fraction of newly absorbed N partitioned to shoot (g N/g N)
302     REAL :: FCSH   !Fraction of new V partitioned to shoot (g C/g C)
303     REAL :: DCSR   !C supply from current photosynthesis for root growth (g C/m2/s)
304     REAL :: SLNT   !SLN for top leaves in canopy (g N/m2 leaf)
305     REAL :: RMUN   !Respiratory cost of nitrate-N uptake (g CO2/m2/s)
306     REAL :: RMUA   !Respiratory cost of ammonium-N uptake (g CO2/m2/s)
307     REAL :: NUPT   !Crop N uptake (g N/m2/s)
308     REAL :: DCDSC  !C demand for seed filling at current time step (g C/m2/s)
309     REAL :: DCDS   !C demand for filling of storage organgs at current time step (g C/m2/s)
310     REAL :: FLWCS  !Flow of current assimilated C to storage organs (g C/m2/s) 
311     REAL :: DCSS   !C supply from current photosynthesis for shoot growth (g C/m2/s)
312     REAL :: DCST   !C suppyl from current photosynthesis for structural stem growth (g C/m2/s)
313     REAL :: FCSO   !Fraction of new C partitioned to storage organs (g C/m2/s)
314     REAL :: RRMUL  !Rate of change in RMUL (g CO2/m2/s)
315     REAL :: RHT    !Rate of change in HT (m/s)
316     REAL :: IFSH   !Integral factor of stresses on plant height growth (-)
317     REAL :: GAP    !Gap betweeb C supply and C demand for seed growth (g C/m2/s)
318     REAL :: CREMSI !Intermediate variable to compute CREMS (g C/m2/s)
319     REAL :: CREMS  !C remobilized from stem reserves to storage organs (g C/m2/s)
320     REAL :: CREMRI !Intermediate variable to compute CREMR (g C/m2/s)
321     REAL :: CREMR  !C remobilized from root reserves to storage organs (g C/m2/s)
322     REAL :: RWSO   !Rate of change in storage organs(g/m2/s)
323     REAL :: RWRT   !Rate of change in roots (g/m2/s)
324     REAL :: RRD    !Rate of change in RD (cm/s)
325     REAL :: RDCDTP !Rate of change in DCDTP (g C/m2/s)
326     REAL :: RDCDSR !Rate of change in DCDSR (g C/m2/s)
327     REAL :: RCSST  !Rate of change in CSST (g C/m2/s)
328     REAL :: RCSO   !Rate of change in CSO (g C/m2/s)
329     REAL :: RCRVR  !Rate of change in CRVR (g C/m2/s)
330     REAL :: FLWCT  !Flow of assimilated C to structural stems (g C/m2/s)
331     REAL :: FCSST  !Fraction of new shoot C partitioned to structural stems (g C/m2/s)
332     REAL :: FCLV   !Fraction of new shoot C partitioned to leaves (g C/m2/s)
333     REAL :: DCDTC  !C demand of structural stem growth at current time step (g C/m2/s)
334     REAL :: DCDT   !C demand for the growth of structural stems (g C/m2/s)
335     REAL :: FCRVS  !Fraction of new C paritioned to stem reserves (g C/m2/s)
336     REAL :: RCLV   !Rate of change in CLV (g C/m2/s)
337     REAL :: RCRVS  !Rate of change in CRVS (g C/m2/s)
338     REAL :: RDCDTR !Rate of change in DCDTR (g C/m2/s)
339     REAL :: RESTOT !Total respiratory cost (g CO2/m2/s)
340     REAL :: RG     !Growth respiration (g CO2/m2/s)
341     REAL :: RLAI   !Rate of change in LAI (m2 leaf/m2/s)
342     REAL :: RNLV   !Rate of change in NLV (g N/m2/s)
343     REAL :: RNREOE !Rate of change in NREOE (g N/m2/s)
344     REAL :: RNREOF !Rate of change in NREOF (g N/m2/s)
345     REAL :: RNRES  !Rate of change in NRES (g N/m2/s)
346     REAL :: RNRT   !Rate of change in NRT (g N/m2/s)
347     REAL :: RNSO   !Rate of change in NSO (g N/m2/s)
348     REAL :: RNST   !Rate of change in NSZ (g N/m2/s)
349     REAL :: RRP    !Respiration/photosynthesis ratio (-) 
350     REAL :: RTNLV  !Rate of change in TNLV (g N/m2/s)
351     REAL :: RWLV   !Rate of change in WLV (g/m2/s)
352     REAL :: RWST   !Rate of change in WST (g/m2/s) 
353     REAL :: GLAT   !Latitude (degree)   
354     REAL :: SD1    !Thickness of upper evaporative soil layer (cm) (equals RDI)
355     
356     !*** write STATE_GECROS array into Gecros variables
357     DS     = STATE_GECROS(1)
358     CTDU   = STATE_GECROS(2)
359     CVDU   = STATE_GECROS(3)
360     CLV    = STATE_GECROS(4)   
361     CLVD   = STATE_GECROS(5)
362     CSST   = STATE_GECROS(6)
363     CSO    = STATE_GECROS(7)
364     CSRT   = STATE_GECROS(8)
365     CRTD   = STATE_GECROS(9)
366     CLVDS  = STATE_GECROS(10)
367     NRT    = STATE_GECROS(11)
368     NST    = STATE_GECROS(12)
369     NLV    = STATE_GECROS(13)
370     NSO    = STATE_GECROS(14)
371     TNLV   = STATE_GECROS(15)
372     NLVD   = STATE_GECROS(16)
373     NRTD   = STATE_GECROS(17)
374     CRVS   = STATE_GECROS(18)
375     CRVR   = STATE_GECROS(19)
376     NREOE  = STATE_GECROS(20)
377     NREOF  = STATE_GECROS(21)
378     DCDSR  = STATE_GECROS(22)
379     DCDTR  = STATE_GECROS(23)
380     SLNB   = STATE_GECROS(24)
381     LAIC   = STATE_GECROS(25)
382     RMUL   = STATE_GECROS(26)
383     NDEMP  = STATE_GECROS(27)
384     NSUPP  = STATE_GECROS(28)
385     NFIXT  = STATE_GECROS(29)
386     NFIXR  = STATE_GECROS(30)
387     DCDTP  = STATE_GECROS(31)
388     HT     = STATE_GECROS(32)
389     ROOTD  = STATE_GECROS(33)
390     TPCAN  = STATE_GECROS(34)
391     TRESP  = STATE_GECROS(35)
392     TNUPT  = STATE_GECROS(36)
393     LITNT  = STATE_GECROS(37)
394     GLAT   = STATE_GECROS(44)   
395     WSO      = STATE_GECROS(45)
396     WSTRAW   = STATE_GECROS(46)
397     GrainNC  = STATE_GECROS(47)
398     StrawNC  = STATE_GECROS(48)
399     LAI      = STATE_GECROS(49)
400     TLAI     = STATE_GECROS(50)
401     SD1      = STATE_GECROS(52)
403     ! Used for debugging
404 !    if (nowdate(9:12).eq.'2500') then 
405 !    write(*,*) nowdate, ' 1 ', DS
406 !    write(*,*) nowdate, ' 2 ', CTDU
407 !    write(*,*) nowdate, ' 3 ', CVDU
408 !    write(*,*) nowdate, ' 4 ', CLV
409 !    write(*,*) nowdate, ' 5 ', CLVD
410 !    write(*,*) nowdate, ' 6 ', CSST
411 !    write(*,*) nowdate, ' 7 ', CSO
412 !    write(*,*) nowdate, ' 8 ', CSRT
413 !    write(*,*) nowdate, ' 9 ', CRTD
414 !    write(*,*) nowdate, ' 10 ', CLVDS
415 !    write(*,*) nowdate, ' 11 ', NRT
416 !    write(*,*) nowdate, ' 12 ', NST
417 !    write(*,*) nowdate, ' 13 ', NLV
418 !    write(*,*) nowdate, ' 14 ', NSO
419 !    write(*,*) nowdate, ' 15 ', TNLV
420 !    write(*,*) nowdate, ' 16 ', NLVD
421 !    write(*,*) nowdate, ' 17 ', NRTD
422 !    write(*,*) nowdate, ' 18 ', CRVS
423 !    write(*,*) nowdate, ' 19 ', CRVR
424 !    write(*,*) nowdate, ' 20 ', NREOE
425 !    write(*,*) nowdate, ' 21 ', NREOF
426 !    write(*,*) nowdate, ' 22 ', DCDSR
427 !    write(*,*) nowdate, ' 23 ', DCDTR
428 !    write(*,*) nowdate, ' 24 ', SLNB
429 !    write(*,*) nowdate, ' 25 ', LAIC
430 !    write(*,*) nowdate, ' 26 ', RMUL
431 !    write(*,*) nowdate, ' 27 ', NDEMP
432 !    write(*,*) nowdate, ' 28 ', NSUPP
433 !    write(*,*) nowdate, ' 29 ', NFIXT
434 !    write(*,*) nowdate, ' 30 ', NFIXR
435 !    write(*,*) nowdate, ' 31 ', DCDTP
436 !    write(*,*) nowdate, ' 32 ', HT
437 !    write(*,*) nowdate, ' 33 ', ROOTD
438 !    write(*,*) nowdate, ' 34 ', TPCAN
439 !    write(*,*) nowdate, ' 35 ', TRESP
440 !    write(*,*) nowdate, ' 36 ', TNUPT
441 !    write(*,*) nowdate, ' 37 ', LITNT
442 !    read(*,*)
443 !    endif
444     
445     PPCAN=0.
446     APCANS=0.
447     APCANN=0.
448     APCAN=0.
449     PTCAN=0.
450     ATCAN=0.
451     PESOIL=0.
452     AESOIL=0.
453     DIFS=0.
454     DIFSU=0.
455     DIFSH=0.
456     DAPAR=0.
457     RCAN=0.
458     DVR=0.
460     nowday = INT(DOY)
461     HOD = float(nint((DOY-int(DOY))*86400.))/3600.
462     
463     ! Conversion from K to C
464     TAIR   = SFCTMP - 273.15
466     ! Conversion of rel. humidity into VP (kPa)
467     DVP    = EAIR*0.001    !Converts EAIR from Pa to kPa
468     WNM    = MAX (0.1, WN)
469        
470     ! Photoperiod, solar constant and daily extraterrestrial radiation
471     CALL ASTRO(aint(DOY),GLAT,INSP,SC,SINLD,COSLD,DAYL,DDLP,DSINBE)  
472        
473     ! Plant weights (g/m2) 
474     WLV    = CLV  / CFV 
475     WST    = CSST / CFV + CRVS/0.444
476     WSO    = CSO  / CFO
477     WRT    = CSRT / CFV + CRVR/0.444
478     WLVD   = CLVD / CFV
479     WRTD   = CRTD / CFV
480     
481     ! Carbon in shoot and root (g C/m2) 
482     CSH    = CLV + CSST + CRVS + CSO
483     CRT    = CSRT + CRVR
485     ! Nitrogen in shoot (g C/m2) 
486     NSH    = NST + NLV + NSO
488     ! Extinction coefficient of root nitrogen (m2/g C)
489     KCRN   = -LOG005/6.3424/CFV/WRB/RDMX
490       
491     ! DS for end of seed number determining period
492     ESD    = INSW(DETER, ESDI, 1.)
493      
494     ! Dead leaves still hanging on the plant (m2/m2
495     DLAI   = (CLVD-CLVDS)/CFV*SLA0
497     ! Total leaf area index (dead plus living leaves)
498     TLAI   = MAX(0.01,LAI + DLAI)            
499     
500     ! Crop demand-determined NFIX
501     NFIXD  = MAX(0., NDEMP - NSUPP)
503     ! Critical shoot nitrogen concentration g N g-1
504     HNCCR  = LNCI*EXP(-.4*DS)
505     
506     !Extinction coefficient of root weight density over the soil depth cm-1
507     KR     = -LOG005/RDMX  !cm-1
508     
509     ! Slope of linear effect of VPD on intercelluar to ambient CO2 ratio (1/kPa)
510     FVPD   = INSW (C3C4, 0.195127, 0.116214)
511      
512     ! Total crop-residue nitrogen returned to soil (g N/m2)
513     NRETS  = LITNT+INSW(DS-2.,0.,NLV+NST+NRT+NFIXR+(CLVD-CLVDS)/ &
514     CFV*LNCMIN*(1.+PNLS)/2.)
516     !if (nowdate(1:12).eq.'201110061930') then  
517     !write(*,*) 'Bis hier her bin ich gekommen', ROOTD
518     !endif
520     ! Soil water content of the upper and lower layer (m3/m3)
521     WCUL   = (WUL+WCMIN*10.*ROOTD)/10./ROOTD
522         
523     ! Daily water supply for evapotranspiration (mm/s)
524     DWSUP  = MAX(.1/TCP,WUL/TCP+.1/TCP)
525     
526     ! Nitrogen-determined CSRT (g C/m2)
527     CSRTN  = 1./KCRN*LOG(1.+KCRN*MAX(0.,(NRT*CFV-CRVR*RNCMIN))/RNCMIN)
528     
529     ! Straw weight (g/m2)
530     WSTRAW = WLV + WST + (WLVD - CLVDS/CFV)                            
532     ! Shoot weight (g/m2)
533     WSH    = WLV  + WST + WSO       
535     ! Estimated vegetative-organ N remobilizable for seed growth (g N/m2)
536     NRES   = NREOF + (NREOE-NREOF)*(ESD-1.)/NOTNUL(MIN(DS,ESD)-1.)
537    
538     ! Nitrogen concentration in living leaves LAI(g N/m2)
539     LNC    = NLV / NOTNUL(WLV)
540     
541     ! Nitrogen concentration in roots (g N/m2)
542     RNC    = NRT / NOTNUL(WRT)
543     
544     ! Nitrogen concentration seeds (g N/m2)
545     ONC    = INSW(-WSO, NSO/NOTNUL(WSO), 0.)
547     ! Nitrogen in grain and straw in kg N per ha
548     GrainNC = NSO*10.                       
549     StrawNC = (NLV+NST)*10.                 
551     ! Extinction coefficient of nitrogen and wind
552     CALL KDIFF (TLAI,BLD*3.141592654/180.,0.2, KL)
554     CTOT   = CSH + CRT
555     NSHH   = NSH +(WLVD-CLVDS/CFV)*LNCMIN
556     NTOT   = NSH + NRT
557     WSHH   = WSH  + (WLVD-CLVDS/CFV)
558     TSN    = NRES/PNPRE/SEEDNC/SEEDW
559     HNC    = NSH / NOTNUL(WSH)
560     
561     ! Amount of seed protein
562     PSO    = 6.25*WSO*ONC
564     KLN    = KL*(TNLV-SLNMIN*TLAI)  
566     NBK    = SLNMIN*(1.-EXP(-KL*TLAI))  
567     KW     = KL
568     WTOT   = WSH  + WRT
570     ! Crop carbon balance check
571     CCHKIN = CTOT + CLVD + CRTD -CLVI-CRTI
572       
573     ! Crop nitrogen balance check
574     NCHKIN = NTOT + NLVD + NRTD -NLVI-NRTI
575     
576     LCRT   = MAX(MIN(CSRT-1.E-4,CSRT-MIN(CSRTN,CSRT)),0.)/TCP !Eq. 43, p. 38, DELT ok, gC m-2 s-1 
578     FCRVR  = INSW(CSRTN-CSRT, 1., 0.)
579     PNC    = NTOT / NOTNUL(WTOT)
580         
581     KN     = 1./TLAI*LOG(MAX(1.001,(KLN+NBK)/(KLN*EXP(-KL*TLAI)+NBK)))
582     
583     TSW    = WSO/NOTNUL(TSN)*1000.
584      
585     NDEMD  = INSW(DS-1., WSH*(HNCCR-HNC)*(1.+NRT/MAX(1E-2,NSH))/TCP, 0.)  !Eq. 20, p.25, DELT ok, g N m-2 s-1
586     
587     ! Biomass formation
588     HI     = WSO  / NOTNUL(WSHH)
589     CCHK   = (CCHKIN-(TPCAN-TRESP)*Z1244)/NOTNUL(CCHKIN)*100.
590     NCHK   = (NCHKIN-TNUPT)/NOTNUL(TNUPT)*100.
591     LWRT   = LCRT/CFV   !g m-2 s-1
592   
593     ! Leaf area development
594     LAIN   = LOG(1.+ KN*MAX(0.,NLV)/SLNMIN)/KN
595     LNRT   = LWRT*RNCMIN  !g N m-2 s-1
597     ! Green leaves still hanging on the plant (m2/m2)
598     LAI    = MAX(0.01,MIN(LAIN, LAIC))
599    
600     ! Leaf senescence
601     ! The equation differs somewhat from Yin. The right hand side is not divided by deltaT
602     ! This is done by computing LWLV
603     ! LWLVM  = (LAIC-MIN(LAIC,LAIN))/SLA0/DELT !Eq. 42, p.36, DELT ok, g m-2 s-1
605     LWLVM  = (LAIC-MIN(LAIC,LAIN))/SLA0 !Eq. 42, p.36, DELT ok, g m-2 s-1
606     
607     ! Specific leaf nitrogen and its profile in the canopy
608     SLN    = NLV/LAI
609     SLNT   = NLV*KN/(1.-EXP(-KN*LAI))
610     SLNBC  = NLV*KN*EXP(-KN*LAI)/(1.-EXP(-KN*LAI))
611     SLNNT  = (NLV+0.001*NLV)*KN /(1.-EXP(-KN*LAI))
612     SLA    = LAI/NOTNUL(WLV)
613     
614     ! ji, 1402, Stay-green maize -> no senescense
615     LWLV = MIN((WLV-1.E-5)/TCP, (LWLVM+REANOR(ESD-DS,LWLVM)*0.03*WLV)/TCP)   !g m-2 s-1, gecheckt ok
616     
617     !write(*,*) nowdate, DWSUP,CO2A,LS,EAJMAX,XVN,XJN,THETA,WCUL,FVPD,RB,RT,RTS 
618     !read(*,*)
619     ! Call TOTPT: Computes daily total photosynthesis and stomatal resistance
620     CALL TOTPT(HOD,DS,SC,SINLD,COSLD,DAYL,DSINBE,RSD,TAIR,DVP,WNM,C3C4,LAI, &
621          TLAI,HT,LWIDTH,ROOTD,SD1,RSS,BLD,KN,KW,SLN,SLNT,SLNNT,SLNMIN,FB,&
622          DWSUP,CO2A,LS,EAJMAX,XVN,XJN,THETA,WCUL,FVPD,RB,RT,RTS, &
623          PPCAN,APCANS,APCANN,APCAN,PTCAN,ATCAN,PESOIL,AESOIL,DIFS,DIFSU, &
624          DIFSH,DAPAR,RCAN,ATRJC,ATRJS,FSR,FRSU,FRSH,ARSWSU,ARSWSH)
625       
626     RSLNB  = (SLNBC-SLNB)/TCP !!Eq. 38, p. 35, DELT ok, g N m-2 leaf s-1
628     LNLV   = MIN(LWLV,LWLVM)*LNCMIN + (LWLV-MIN(LWLV,LWLVM))*LNC  !g m-2 s-1
629     LCLV   = LWLV*CFV  !g m-2 s-1
630     
631     ! Residual maintenance respiration g m-2 s-1
632     RMRE   = MAX(MIN(44./12.*0.218*(NTOT-WSH*LNCMIN-WRT*RNCMIN)/TCP &
633     ,APCAN-(1.E-5+RMUL)/TCP), 0.)  !0.218 has the unit g C g-1 N d-1!
634       
635     TAVSS  = TAIR + DIFS
637     ! Call TUNIT: Computes cumulative thermal units (CTDU)
638     CALL TUNIT (1.*CROP, DS,TAIR,MAX(0.,DIFS),DAYL,TBD,TOD,TCD,TBDV,TODV,TCDV,TSEN,TDU,VDU)
640     RMN    = MAX(0., MIN(APCAN-1.E-5/TCP,RMUL/TCP) + MAX(MIN(44./12.*0.218* &
641     (1.001*NTOT-WSH*LNCMIN-WRT*RNCMIN)/TCP,APCAN-(1.E-5+RMUL)/TCP), 0.))
643     RM = MAX(0., MIN(APCAN-1.E-5/TCP,RMUL/TCP) + RMRE)  !gC m-2 s-1
645     ! Daily and total C and N returns from crop to soil
646     ! ji: RLVDS eingefuehrt. Standardmaessig war der Wert von RLVDS auf 0.1 hard-gecoded
647     ! CLVD: Amount of carbon in dead leaves
648     ! CLVDS: Amount of carbon in dead leaves that have become litter in soil
650     IF(DS.lt.0.25) THEN
651        LVDS   = (CLVD-CLVDS)/TCP  !gC m-2 s-1 
652     ELSE
653        LVDS   = RLVDS*(CLVD-CLVDS)*(TAVSS-TBD)/(TOD-TBD)/TCP  !gC m-2 s-1
654     ENDIF
655     
656     CALL PHENO (1.*CROP,DS,SLP,DDLP,SPSP,EPSP,PSEN,MTDV,MTDR,TDU,CVDU,DVR)
658     NFIXE  = MAX(0., APCAN-(1.E-5+RM)/TCP)/CCFIX*Z1244
660     ! Daily carbon flow for seed filling
661     CALL BETAF(DVR,1.,PMES,LIMIT(1.,2.,DS)-1., FDS)
662             
663     LITC   =  LCRT + LVDS                  !gC m-2 s-1
664     LITN   =  LNRT + LVDS/CFV *LNCMIN*PNLS !gN m-2 s-1
666     CALL BETAF(DVR,(1.+ESD)/2.,PMEH*(1.+ESD)/2.,MIN((1.+ESD)/2.,DS), FDH)
667      
668     NSUP   = NSUP1 + NSUP2 !gN m-2 s-1
669       
670     NFIX   = INSW (LEGUME, 0., MIN(NFIXE, NFIXD)) !N fixation
672     RNSUPP = (NSUP - NSUPP)/DT         !RNSUPP g N m-2 s-2
673     RX     = 44./12.*(CCFIX*NFIX)
674   
675 !*** Current photo-assimilates (g CO2 m-2 s-1) for growth, and R/P ratio
676     ASSA   = APCAN - RM - RX
677       
678 !*** Crop nitrogen demand and uptake (g N m-2 s-1)
680     SHSA   = Z1244 * YGV*MAX(1E-16,APCAN -RM -RX)/ MAX(0.1,CSH)
681     SHSAN  = Z1244 * YGV*(APCANN-RMN-RX)/ MAX(0.1,CSH)
682     DERI   = MAX(0.,(SHSAN - SHSA)/(0.001*MAX(0.01,NTOT)/MAX(0.1,CTOT)))
683      
684     RMUS   = 0.06*0.05/0.454*YGV*ASSA
685     NDEMA  = CRT * SHSA**2/NOTNUL(DERI)
686     NCR    = INSW(SLNT-SLNMIN,0.,MIN(NUPTX,NDEMA))/(YGV*MAX(1E-16,APCANS-RM-RX)*Z1244)
687     NDEMAD = INSW(LNC-1.5*LNCI, MAX(NDEMA, NDEMD), 0.)
688     
689 !*** Nitrogen partitioning between shoots and roots
690     FNSH   = 1./(1.+NCR*DERI/SHSA*CSH/MAX(1E-2,CRT)*NRT/MAX(1E-2,NSH))
691        
692 !*** Carbon partitioning among organs and reserve pools
693     FCSH   = 1./(1.+NCR*DERI/SHSA)
695 !*** ji 10.02.14, winter dormancy
696 !*** ji 16.06.15, ecc/lcc switch     
697     IF (CROP==1) THEN
698         NDEM   = INSW(DS-DSCRIT,INSW(SLNMIN-SLN+1.E-5, MIN(NUPTX,.01*NDEMAD), 0.), &
699                                     INSW(SLNMIN-SLN+1.E-5, MIN(NUPTX,NDEMAD), 0.)) 
700     ELSE
701         NDEM   = INSW(SLNMIN-SLN+1.E-5, MIN(NUPTX,NDEMAD), 0.)
702     ENDIF
704     DCSR   = Z1244*(1.-FCSH)*ASSA
705     NUPTN  = MIN(NSUP2, NSUP2/NOTNUL(NSUP)*MAX(0.,NDEM-NFIXR/TCP))
706     RCSRT  = Z1244*ASSA*(1.-FCSH)*(1.-FCRVR)*YGV - LCRT
707     RNFIXR = NFIX - MIN(NDEM,NFIXR/TCP)
708     RMLD   = 0.06*(1.-FCSH)*ASSA
709     RNDEMP = (NDEM - NDEMP)/DT         !as for RNSUPP, DELT ok
710     NUPTA  = MIN(NSUP1, NSUP1/NOTNUL(NSUP)*MAX(0.,NDEM-NFIXR/TCP))
711     
712     ! Carbon supply from current photo-assimilates for shoot & root growth
713     DCSS   = Z1244*    FCSH *ASSA
714     NUPT   = MAX(0., NUPTA + NUPTN + MIN(NDEM, NFIXR/TCP))
715     RMUA   = 44./12.*0.17*NUPTA
717     CALL SINKG(DS,1.,TSN*SEEDW*CFO,YGO,FDS,DCDSR,DCSS,DT,&
718     DCDSC,DCDS,FLWCS)
720     ! Maintenance and total respiration (g CO2 m-2 d-1)
721     RMUN   = 44./12.*2.05*NUPTN
723     ! Daily carbon flow for structural stem growth
724     DCST   = DCSS - FLWCS
725     FCSO   = FLWCS/DCSS
727     RRMUL  = (RMUN+RMUA+RMUS+RMLD-RMUL)/DT
728          
729     GAP    = MAX(0., DCDS-DCSS)
730   
731     !*** ji, 16.06.15, ecc/lcc switch     
732     IF (CROP==1) THEN
733        IFSH   = INSW(DCST-1E-11, 1., LIMIT(0.,1.,DCST/NOTNUL(DCDTP)))
734     ELSE
735        IFSH   = LIMIT(0.,1.,DCST/NOTNUL(DCDTP))
736     ENDIF  
737      
738     CREMSI = MIN(0.94*CRVS, CRVS/NOTNUL(CRVS+CRVR)*GAP)/0.94
739     CREMRI = MIN(0.94*CRVR, CRVR/NOTNUL(CRVS+CRVR)*GAP)/0.94
740     CREMS  = INSW(DCDS-DCSS, 0., CREMSI)
741     CREMR  = INSW(DCDS-DCSS, 0., CREMRI)
743     IF (CROP==1) THEN
744         RHT    = MIN(HTMX-HT, FDH*HTMX*IFSH)
745     ELSE
746         RHT    = MIN(HTMX-HT, FDH*HTMX*INSW(DCST-1E-4, 1., LIMIT(0.,1.,DCST/NOTNUL(DCDTP))))
747     ENDIF
748     
749     IF (CROP==1) THEN
750         CALL SINKG(DS,.1,CDMHT*HTMX*CFV,YGV,FDH*IFSH,DCDTR,DCST,DT, &
751         DCDTC,DCDT,FLWCT)
752     ELSE
753         CALL SINKG(DS,.0,CDMHT*HTMX*CFV,YGV,FDH*IFSH,DCDTR,DCST,DT, &
754         DCDTC,DCDT,FLWCT)
755     ENDIF
756      
757     RCRVR  = FCRVR*DCSR - CREMR
758      
759     IF (CROP==1) THEN
760        RDCDTP = (DCDTC-DCDTP)/DT
761     ELSE
762        DCDTP = DCDTC
763        RDCDTP = 0.
764     ENDIF
766     !ji, the MIN function avoids that a situation occurs during which
767     !no assimilates are partioned to the leaves. FCSST max. 85%
768     IF (CROP==1) THEN
769         FCSST  = MIN(.85,INSW(DS-(ESD+0.2), FLWCT/MAX(1E-16,DCSS), 0.))
770         !FCSST  = INSW(DS-(ESD+0.2), FLWCT/DCSS, 0.) original version
771      ELSE     
772         FCSST  = MIN(.85,INSW(DS-(ESD+0.2), FLWCT/MAX(1E-16,DCSS), 0.))
773     ENDIF
774     
775     RCSO   = Z1244*ASSA*FCSH*FCSO*YGO + 0.94*(CREMS+CREMR)*YGO
776     RWSO   = RCSO / CFO
777     RDCDSR = MAX(0., (DCDSC-RCSO/YGO))-(FLWCS-MIN(DCDSC,DCSS))
778     RWRT   = RCSRT/CFV + RCRVR/0.444
779     RCSST  = Z1244*ASSA*    FCSH *    FCSST *YGV
780    
781     FCLV   = REAAND(LAIN-LAIC,ESD-DS)*(1.-FCSO-FCSST)
782       
783     RRD    = INSW(ROOTD-RDMX, MIN((RDMX-ROOTD)/TCP,(RWRT+LWRT)/(WRB+KR* &
784     (WRT+WRTD))), 0.)
785     
786     RCLV   = Z1244*ASSA*    FCSH *    FCLV  *  YGV - LCLV
787    
788     FCRVS  = 1. - FCLV - FCSO - FCSST
790     RDCDTR = MAX(0., (DCDTC-RCSST/YGV))-(FLWCT-MIN(DCDTC,DCST))
791     RCRVS  = FCRVS*DCSS - CREMS
792     RWLV   = RCLV / CFV
793      
794     RNRES  = NUPT-(LNCMIN*(RCLV+LCLV)+RNCMIN*(RCSRT+LCRT)+STEMNC* &
795     RCSST)/CFV
797     RG     = 44./12.*((1.-YGV)/YGV*(RCLV+RCSST+RCSRT+LCLV+LCRT)+ &
798     (1.-YGO)/YGO* RCSO)
800     RWST   = RCSST/ CFV + RCRVS/0.444
801     RNREOF = INSW (DS-1.0, RNRES, 0.)
802     RNREOE = INSW (DS-ESD, RNRES, 0.)
804     RESTOT = RM+RX+RG + 44./12.*0.06*(CREMS+CREMR)
806     CALL RNACC (FNSH,NUPT,RWST,STEMNC,LNCMIN,RNCMIN,LNC,RNC,NLV,NRT,WLV,WRT, &
807     DT,CB,CX,TM,DS,SEEDNC,RWSO,LNLV,LNRT, RNRT,RNST,RNLV,RTNLV,RNSO)
809     RRP = RESTOT / APCAN
811     CALL RLAIC(1.*CROP,DS,SLA0,RWLV,LAIC,KN,NLV,RNLV,SLNB,RSLNB, RLAI)
812     
813     ! Used for debugging
814 !    if (nowdate(9:12).eq.'2500') then 
815 !    write(*,*) nowdate, ' 1 ', DVR
816 !    write(*,*) nowdate, ' 2 ', TDU
817 !    write(*,*) nowdate, ' 3 ', VDU
818 !    write(*,*) nowdate, ' 4 ' 
819 !    write(*,*) nowdate, ' 5 ', RCLV
820 !    write(*,*) nowdate, ' 6 ', LCLV
821 !    write(*,*) nowdate, ' 7 ', RCSST
822 !    write(*,*) nowdate, ' 8 ', RCSO
823 !    write(*,*) nowdate, ' 9 ', RCSRT
824 !    write(*,*) nowdate, ' 10 ',LCRT
825 !    write(*,*) nowdate, ' 11 ',LVDS
826 !    write(*,*) nowdate, ' 12 ',RNRT
827 !    write(*,*) nowdate, ' 13 ',RNST
828 !    write(*,*) nowdate, ' 14 ',RNLV
829 !    write(*,*) nowdate, ' 15 ',RNSO
830 !    write(*,*) nowdate, ' 16 ',RTNLV
831 !    write(*,*) nowdate, ' 17 ',LNLV
832 !    write(*,*) nowdate, ' 18 ',LNRT
833 !    write(*,*) nowdate, ' 19 ',RCRVS
834 !    write(*,*) nowdate, ' 20 ',RCRVR
835 !    write(*,*) nowdate, ' 21 ',RNREOE
836 !    write(*,*) nowdate, ' 22 ',RNREOF
837 !    write(*,*) nowdate, ' 23 ',RDCDSR
838 !    write(*,*) nowdate, ' 24 ',RDCDTR
839 !    write(*,*) nowdate, ' 25 ',RSLNB
840 !    write(*,*) nowdate, ' 26 ',RLAI
841 !    write(*,*) nowdate, ' 27 ',RRMUL
842 !    write(*,*) nowdate, ' 27 ',RRMUL
843 !    write(*,*) nowdate, ' 28 ',RNDEMP
844 !    write(*,*) nowdate, ' 29 ',RNSUPP
845 !    write(*,*) nowdate, ' 30 ',NFIX
846 !    write(*,*) nowdate, ' 31 ',RNFIXR
847 !    write(*,*) nowdate, ' 32 ',RDCDTP
848 !    write(*,*) nowdate, ' 33 ',RHT
849 !    write(*,*) nowdate, ' 34 ',RRD
850 !    write(*,*) nowdate, ' 35 ',APCAN
851 !    write(*,*) nowdate, ' 36 ',RESTOT
852 !    write(*,*) nowdate, ' 37 ',NUPT
853 !    write(*,*) nowdate, ' 38 ',LITN
854 !    read(*,*)
855 !    endif
856     
857     ! Integration of ODEs
858     DS     = MAX(0., INTGRL(DS, DVR, DT))
859     CTDU   = MAX(0., INTGRL(CTDU, TDU, DT))
860     CVDU   = MAX(0., INTGRL(CVDU, VDU, DT))
861     CLV    = MAX(0., INTGRL (CLV, RCLV, DT))
862     CLVD   = MAX(0., INTGRL (CLVD, LCLV, DT))
863     CSST   = MAX(0., INTGRL (CSST, RCSST, DT))
864     CSO    = MAX(0., INTGRL (CSO, RCSO, DT))
865     CSRT   = MAX(0., INTGRL (CSRT, RCSRT, DT))
866     CRTD   = MAX(0., INTGRL (CRTD, LCRT, DT))
867     CLVDS  = MAX(0.,INTGRL (CLVDS, LVDS, DT))
868     NRT    = MAX(0.,INTGRL (NRT, RNRT, DT))
869     NST    = MAX(0.,INTGRL (NST, RNST, DT))
870     NLV    = MAX(0.,INTGRL (NLV, RNLV, DT))
871     NSO    = MAX(0.,INTGRL (NSO, RNSO, DT))
872     TNLV   = MAX(0.,INTGRL (TNLV, RTNLV, DT))
873     NLVD   = MAX(0.,INTGRL (NLVD, LNLV, DT))
874     NRTD   = MAX(0.,INTGRL (NRTD, LNRT, DT))
875     CRVS   = MAX(0.,INTGRL (CRVS, RCRVS, DT))
876     CRVR   = MAX(0.,INTGRL (CRVR, RCRVR, DT))
877     NREOE  = MAX(0.,INTGRL(NREOE, RNREOE, DT))
878     NREOF  = MAX(0.,INTGRL(NREOF, RNREOF, DT))
879     DCDSR  = MAX(0.,INTGRL(DCDSR, RDCDSR, DT))
880     DCDTR  = MAX(0.,INTGRL(DCDTR, RDCDTR, DT))
881     SLNB   = MAX(0.,INTGRL(SLNB, RSLNB, DT))
882     LAIC   = MAX(0.,INTGRL(LAIC, RLAI, DT))
883     RMUL   = MAX(0.,INTGRL(RMUL, RRMUL, DT))
884     NDEMP  = MAX(0.,INTGRL(NDEMP, RNDEMP, DT))
885     NSUPP  = MAX(0.,INTGRL(NSUPP, RNSUPP, DT))
886     NFIXT  = MAX(0.,INTGRL(NFIXT, NFIX, DT))
887     NFIXR  = MAX(0.,INTGRL(NFIXR, RNFIXR, DT))
888     DCDTP  = MAX(0.,INTGRL(DCDTP, RDCDTP, DT))
889     HT     = MAX(0.,INTGRL(HT, RHT, DT))
890     ROOTD  = MAX(1.,INTGRL(ROOTD, RRD, DT))
891     TPCAN  = MAX(0.,INTGRL(TPCAN, APCAN, DT))
892     TRESP  = MAX(0.,INTGRL(TRESP, RESTOT, DT))
893     TNUPT  = MAX(0.,INTGRL(TNUPT, NUPT, DT))
894     LITNT  = MAX(1e-3,INTGRL(LITNT, LITN, DT))
896     ! Write updated Gecros variables into STATE_GECROS array
897     STATE_GECROS(1) = DS
898     STATE_GECROS(2) = CTDU
899     STATE_GECROS(3) = CVDU 
900     STATE_GECROS(4) = CLV     
901     STATE_GECROS(5) = CLVD 
902     STATE_GECROS(6) = CSST 
903     STATE_GECROS(7) = CSO 
904     STATE_GECROS(8) = CSRT 
905     STATE_GECROS(9) = CRTD 
906     STATE_GECROS(10) = CLVDS 
907     STATE_GECROS(11) = NRT 
908     STATE_GECROS(12) = NST 
909     STATE_GECROS(13) = NLV 
910     STATE_GECROS(14) = NSO 
911     STATE_GECROS(15) = TNLV 
912     STATE_GECROS(16) = NLVD 
913     STATE_GECROS(17) = NRTD 
914     STATE_GECROS(18) = CRVS 
915     STATE_GECROS(19) = CRVR 
916     STATE_GECROS(20) = NREOE 
917     STATE_GECROS(21) = NREOF 
918     STATE_GECROS(22) = DCDSR 
919     STATE_GECROS(23) = DCDTR 
920     STATE_GECROS(24) = SLNB 
921     STATE_GECROS(25) = LAIC
922     STATE_GECROS(26) = RMUL
923     STATE_GECROS(27) = NDEMP 
924     STATE_GECROS(28) = NSUPP
925     STATE_GECROS(29) = NFIXT
926     STATE_GECROS(30) = NFIXR
927     STATE_GECROS(31) = DCDTP
928     STATE_GECROS(32) = HT 
929     STATE_GECROS(33) = ROOTD 
930     STATE_GECROS(34) = TPCAN
931     STATE_GECROS(35) = TRESP
932     STATE_GECROS(36) = TNUPT
933     STATE_GECROS(37) = LITNT
934     STATE_GECROS(45) = WSO
935     STATE_GECROS(46) = WSTRAW
936     STATE_GECROS(47) = GrainNC
937     STATE_GECROS(48) = StrawNC
938     STATE_GECROS(49) = LAI
939     STATE_GECROS(50) = TLAI
940         
941     ! Used for debugging
942 !    if(debugging) then 
943 !    if (nowdate(9:12).eq.'1200') then 
944 !    write(*,*) nowdate, RSD
945 !    write(*,*) "DS:  ", DS
946 !    write(*,*) "CTDU:  ",CTDU
947 !    write(*,*) "CVDU:  ",CVDU
948 !    write(*,*) "Carbon in living leaves     CLV: ",CLV
949 !    write(*,*) "Carbon in dead leaves      CLVD: ",CLVD
950 !    write(*,*) "Carbon in structural stems CSST: ",CSST
951 !    write(*,*) "Carbon in storage organs    CSO: ",CSO
952 !    write(*,*) "Carbon in structural roots CSRT: ",CSRT
953 !    write(*,*) "Carbon in living roots      CRT: ",CRT
954 !    write(*,*) "Carbon in dead roots       CRTD: ",CRTD
955 !    write(*,*) "Rooting depth             ROOTD: ",ROOTD
956 !    write(*,*) "Carbon litter on soil     CLVDS: ",CLVDS
957 !    write(*,*) "Carbon in stem reserves    CRVS: ",CRVS
958 !    write(*,*) "Carbon in root reserves    CRVR: ",CRVR
959 !    write(*,*) "Total leaf area index      TLAI: ",TLAI
960 !    write(*,*) "Dead  leaf area index      DLAI: ",DLAI
961 !    write(*,*) "Living leaf area index     GLAI: ",LAI, LAIC, LAIN
962 !    write(*,*) "Specific leaf area index    SLA: ",SLA
963 !    write(*,*) "Carbon balance check       CCHK: ",CCHK
964 !    write(*,*) "Nitrogen balance check     NCHK: ",NCHK
965 !    read(*,*)
966 !    endif
967 !    endif
968     
969 ! ----------------------------------------------------------------------
970 END SUBROUTINE gecros
971 ! ----------------------------------------------------------------------
973 !******************** SUBROUTINES FOR CROP SIMULATION *******************
974 !*----------------------------------------------------------------------*
975 !*  SUBROUTINE TUNIT                                                    *
976 !*  Purpose: This subroutine calculates the daily amount of thermal day *
977 !*                                                                      *
978 !*  FORMAL PARAMETERS:  (I=input,O=output,C=control,IN=init,T=time)     *
979 !*                                                                      *
980 !*  name   type meaning                                    units  class *
981 !*  ----   ---- -------                                    -----  ----- *
982 !*  DS      R4  Development stage                            -       I  *
983 !*  TMAX    R4  Daily maximum temperature                    oC      I  *
984 !*  TMIN    R4  Daily minimum temperature                    oC      I  *
985 !*  DIF     R4  Daytime plant-air temperature differential   oC      I  *
986 !*  DAYL    R4  Astronomic daylength (base = 0 degrees)      h       I  *
987 !*  TBD     R4  Base temperature for phenology               oC      I  *
988 !*  TOD     R4  Optimum temperature for phenology            oC      I  *
989 !*  TCD     R4  Ceiling temperature for phenology            oC      I  *
990 !*  TSEN    R4  Curvature for temperature response           -       I  *
991 !*  TDU     R4  Rate of thermal days increase                d s-1   O  *
992 !*  VDU     R4  Rate of vernalization days increase          d s-1   O  *
993 !*----------------------------------------------------------------------*
994       SUBROUTINE TUNIT(CROP,DS,TAIR,DIF,DAYL,TBD,TOD,TCD,TBDV,TODV,TCDV,TSEN,TDU,VDU)
995       IMPLICIT REAL (A-Z)
996       INTEGER I
997       
998 !*---assuming development rate at supra-optimum temperatures during
999 !*   the reproductive phase equals that at the optimum temperature
1000       IF (DS.GT.1.) THEN
1001            TAIR = MIN (TAIR,TOD)
1002       ELSE
1003            TAIR = TAIR
1004       ENDIF
1006 !*---vernalization response (Lenz 2007, p. 26)
1007 !*---Ingwersen 29.6.2010
1008       IF (TAIR.LT.TBDV .OR. TAIR.GT.TCDV) THEN
1009            TUV = 0.
1010       ELSE
1011            TUV = (((TCDV-TAIR)/(TCDV-TODV))*((TAIR-TBDV)/(TODV-TBDV))**((TODV-TBDV)/(TCDV-TODV)))**TSEN
1012       ENDIF
1014 !*---instantaneous thermal unit based on bell-shaped temperature response
1015       IF (TAIR.LT.TBD .OR. TAIR.GT.TCD) THEN
1016            TU = 0.
1017       ELSE
1018            TU = (((TCD-TAIR)/(TCD-TOD))*((TAIR-TBD)/(TOD-TBD))**((TOD-TBD)/(TCD-TOD)))**TSEN
1019       ENDIF
1021 !*---daily thermal unit
1022 !*** ji, 16.6.15, ecc/lcc switch
1023       IF (CROP==1) THEN
1024          TDU = TU/TCP
1025       ELSE
1026          TDU = INSW(DS-2.,TU/TCP,0.)
1027       ENDIF
1028       VDU = TUV/TCP
1029         
1030       RETURN
1031       END SUBROUTINE TUNIT
1034 !*----------------------------------------------------------------------*
1035 !*  SUBROUTINE PHENO                                                    *
1036 !*  Purpose: This subroutine calculates phenological development rate.  *
1037 !*                                                                      *
1038 !*  FORMAL PARAMETERS:  (I=input,O=output,C=control,IN=init,T=time)     *
1039 !*                                                                      *
1040 !*  name   type meaning                                    units  class *
1041 !*  ----   ---- -------                                    -----  ----- *
1042 !*  DS      R4  Development stage                            -       I  *
1043 !*  SLP     R4  Crop type(1. for short-day,-1. for long-day) -       I  *
1044 !*  DDLP    R4  Daylength for photoperiodism                 h       I  *
1045 !*  SPSP    R4  DS for start of photoperiod-sensitive phase  -       I  *
1046 !*  EPSP    R4  DS for end of photoperiod-sensitive phase    -       I  *
1047 !*  PSEN    R4  Photoperiod sensitivity (+ for SD, - for LD) h-1     I  *
1048 !*  MTDV    R4  Minimum thermal days for vegetative phase    d       I  *
1049 !*  MTDR    R4  Minimum thermal days for reproductive phase  d       I  *
1050 !*  TDU     R4  Thermal unit                                 -       I  *
1051 !*  CVDU    R4  Cumulative vernalization unit (ji, 29.6)     -       I  *
1052 !*  DVR     R4  Development rate                             s-1     O  *
1053 !*----------------------------------------------------------------------*
1054       SUBROUTINE PHENO (CROP,DS,SLP,DDLP,SPSP,EPSP,PSEN,MTDV,MTDR,TDU,CVDU,DVR)
1055       IMPLICIT REAL (A-Z)
1056       
1057 !*---determining if it is for short-day or long-day crop
1058       IF (SLP.LT.0.) THEN
1059           MOP = 18.     !minimum optimum photoperiod for long-day crop
1060           DLP = MIN(MOP,DDLP)
1061       ELSE
1062           MOP = 11.     !maximum optimum photoperiod for short-day crop
1063           DLP = MAX(MOP,DDLP)
1064       ENDIF
1066 !*---effect of photoperiod on development rate
1067       IF (DS.LT.SPSP .OR. DS.GT.EPSP) THEN
1068           EFP = 1.
1069       ELSE
1070           EFP = MAX(0., 1.-PSEN*(DLP-MOP))
1071       ENDIF     
1073 !*---effect of vernalization (ji, 21.6.10)
1074 !*** ji, 16.6.15, ecc/lcc switch
1075      IF (CROP==1) THEN
1076         EFV = CVDU**5./(22.5**5. + CVDU**5.)
1077      ELSE
1078         EFV = 1.0
1079      ENDIF
1080           
1081 !*---development rate of vegetative and reproductive phases
1082 !*---extended for vernalization according to Lenz (2007); ji: 21.6.2010
1083       IF (DS.LE.0.4) THEN
1084           DVR   = 1./MTDV*TDU*EFP*EFV
1085       ENDIF
1087       IF (DS.GT.0.4 .AND. DS.LE.1.0) THEN
1088           DVR   = 1./MTDV*TDU*EFP
1089       ENDIF
1091       IF (DS.GT.1.0) THEN
1092           DVR   = 1./MTDR*TDU
1093       ENDIF
1095       RETURN
1096       END SUBROUTINE PHENO
1099 !*----------------------------------------------------------------------*
1100 !*  SUBROUTINE RNACC                                                    *
1101 !*  Purpose: This subroutine calculates rate of N accumulation in organs*
1102 !*                                                                      *
1103 !*  FORMAL PARAMETERS:  (I=input,O=output,C=control,IN=init,T=time)     *
1104 !*                                                                      *
1105 !*  name   type meaning                                    units  class *
1106 !*  ----   ---- -------                                    -----  ----- *
1107 !*  FNSH    R4  Fraction of new N partitioned to shoot       -       I  *
1108 !*  NUPT    R4  Nitrogen uptake at a time step               gN/m2/s I  *
1109 !*  RWST    R4  Rate of stem weight                          g/m2/s  I  *
1110 !*  STEMNC  R4  Nitrogen concentration in stem               gN/g    I  *
1111 !*  LNCMIN  R4  Minimum N concentration in leaf              gN/g    I  *
1112 !*  RNCMIN  R4  Minimum N concentration in root              gN/g    I  *
1113 !*  LNC     R4  Nitrogen concentration in leaf               gN/g    I  *
1114 !*  RNC     R4  Nitrogen concentration in root               gN/g    I  *
1115 !*  NLV     R4  Canopy (green)leaf N content                 gN/m2   I  *
1116 !*  NRT     R4  (living)root N content                       gN/m2   I  *
1117 !*  WLV     R4  Canopy (green)leaf weight                    g/m2    I  *
1118 !*  WRT     R4  (living)Root weight                          g/m2    I  *
1119 !*  DELT    R4  Time step of simulation                      s       I  *
1120 !*  CB      R4  Factor for initial N concent. of seed-fill   -       I  *
1121 !*  CX      R4  Factor for final N concent. of seed-fill     -       I  *
1122 !*  TM      R4  DS when transition from CB to CX is fastest  -       I  *
1123 !*  DS      R4  Development stage                            -       I  *
1124 !*  SEEDNC  R4  Standard seed N concentration                gN/g    I  *
1125 !*  RWSO    R4  growth rate of seed                          g/m2/s  I  *
1126 !*  LNLV    R4  Loss rate of NLV due to senescence           gN/m2/s I  *
1127 !*  LNRT    R4  Loss rate of NRT due to senescence           gN/m2/s I  *
1128 !*  RNRT    R4  rate of N accumulation in root               gN/m2/s O  *
1129 !*  RNST    R4  rate of N accumulation in stem               gN/m2/s O  *
1130 !*  RNLV    R4  rate of N accumulation in leaf               gN/m2/s O  *
1131 !*  RTNLV   R4  Positive value of RNLV                       gN/m2/s O  *
1132 !*  RNSO    R4  rate of N accumulation in seed(storage organ)gN/m2/s O  *
1133 !*----------------------------------------------------------------------*
1134       SUBROUTINE RNACC (FNSH,NUPT,RWST,STEMNC,LNCMIN,RNCMIN,LNC,RNC, &
1135                         NLV,NRT,WLV,WRT,DELT,CB,CX,TM,DS,SEEDNC, &
1136                         RWSO,LNLV,LNRT, RNRT,RNST,RNLV,RTNLV,RNSO)
1137       IMPLICIT REAL (A-Z)
1138       
1139 !*---amount of N partitioned to shoot
1140       NSHN   = FNSH * NUPT
1142 !*---leaf N (NLVA) or root N (NRTA) available for remobilization within a day
1143       NLVA   = INSW(LNCMIN-LNC, NLV-WLV*LNCMIN, 0.)/TCP
1144       NRTA   = INSW(RNCMIN-RNC, NRT-WRT*RNCMIN, 0.)/TCP
1145       
1146       NTA    = NLVA + NRTA
1148 !*---rate of N accumulation in stem
1149       RNST   = RWST * INSW(-NTA,STEMNC,0.)
1151 !*---expected N dynamics during seed(storage organ) filling
1152       CDS    = CB+(CX-CB)*(4.-TM-DS)/(2.-TM)*(DS-1.)**(1./(2.-TM))
1153       ENSNC  = LIMIT(CB,CX,CDS) * SEEDNC
1155 !*---rate of N accumulation in seed
1156       NGS    = NSHN - RNST - ENSNC*RWSO
1157       NONC   = MAX(0.,INSW(NTA+NGS,(NTA+NSHN-RNST)/NOTNUL(RWSO),ENSNC))
1158       RNSO   = RWSO*NONC
1160 !*---rate of N accumulation in leaf!
1162       NLVN   = INSW(NTA+NGS,-NLVA-LNLV,-NLVA/NOTNUL(NTA)*(-NGS)-LNLV)
1163       GNLV   = INSW(NGS, NLVN, NSHN-RNST-RNSO-LNLV)
1164       RNLV   = MAX (-NLV+1.E-7, GNLV)
1165       RTNLV  = MAX(0., RNLV)
1167 !*---rate of N accumulation in root
1168       NRTN   = INSW(NTA+NGS, NUPT-NSHN-NRTA-LNRT, &
1169               NUPT-NSHN-NRTA/NOTNUL(NTA)*(-NGS)-LNRT)
1170       GNRT   = INSW(NGS, NRTN, NUPT-NSHN-LNRT)
1171       RNRT   = MAX (-NRT+5.E-8, GNRT)
1172         
1173       RETURN
1174       END SUBROUTINE RNACC
1177 !*----------------------------------------------------------------------*
1178 !*  SUBROUTINE RLAIC                                                    *
1179 !*  Purpose: This subroutine calculates the daily increase of leaf      *
1180 !           area index (m2 leaf/m2 ground/day).                        *
1181 !                                                                      *
1182 !*  FORMAL PARAMETERS:  (I=input,O=output,C=control,IN=init,T=time)     *
1183 !*                                                                      *
1184 !*  name   type meaning                                    units  class *
1185 !*  ----   ---- -------                                    -----  ----- *
1186 !*  DS      R4  Development stage                          -         I  *
1187 !*  SLA0    R4  Specific leaf area constant                m2 g-1    I  *
1188 !*  RWLV    R4  Rate of increment in leaf weight           g m-2 s-1 I  *
1189 !*  LAI     R4  Leaf area index                            m2 m-2    I  *
1190 !*  KN      R4  Leaf nitrogen extinction coefficient       m2 m-2    I  *
1191 !*  NLV     R4  Total leaf nitrogen content in a canopy    g m-2     I  *
1192 !*  RNLV    R4  Rate of increment in NLV                   g m-2 s-1 I  *
1193 !*  SLNB    R4  Nitrogen content of bottom leaves          g m-2     I  *
1194 !*  RSLNB   R4  Rate of increment in SLNB                  g m-2 s-1 I  *
1195 !*  RLAI    R4  Rate of increment in leaf area index       m2 m-2s-1 O  *
1196 !*----------------------------------------------------------------------*
1197       SUBROUTINE RLAIC(CROP,DS,SLA0,RWLV,LAI,KN,NLV,RNLV,SLNB,RSLNB, RLAI)
1198       IMPLICIT REAL (A-Z)
1199       
1200       SLNB = MAX(1E-2, SLNB)
1201       !*---rate of LAI driven by carbon supply
1202       RLAI   =  INSW(RWLV, MAX(-LAI+1.E-5,SLA0*RWLV), SLA0*RWLV)
1203       
1204           !*---rate of LAI driven by nitrogen during juvenile phase
1205       !*** ji, 16.6.15, ecc/lcc switch
1206       IF ((CROP==2) .AND. (LAI.LT.1.5) .AND. (DS.LT.0.75)) THEN
1207            RLAI  = MAX(0.,(SLNB*RNLV-NLV*RSLNB)/SLNB/(SLNB+KN*NLV))
1208       ENDIF
1209   
1210       
1211       RETURN
1212       END SUBROUTINE RLAIC
1215 !*----------------------------------------------------------------------*
1216 !*  SUBROUTINE BETAF                                                    *
1217 !*  Purpose: This subroutine calculates the dynamics of expected growth *
1218 !*           of sinks, based on the beta sigmoid growth equation        *
1219 !*                                                                      *
1220 !*  FORMAL PARAMETERS:  (I=input,O=output,C=control,IN=init,T=time)     *
1221 !*                                                                      *
1222 !*  name   type meaning                                    units  class *
1223 !*  ----   ---- -------                                    -----  ----- *
1224 !*  DVR     R4  Development rate                            s-1      I  *
1225 !*  TE      R4  Stage at which sink growth stops            -        I  *
1226 !*  TX      R4  Stage at which sink growth rate is maximal  -        I  *
1227 !*  TI      R4  Stage of a day considered                   -        I  *
1228 !*  FD      R4  Relative expected growth of a sink at a day s-1      O  *
1229 !*----------------------------------------------------------------------*
1230       SUBROUTINE BETAF(DVRX,TE,TX,TI, FD)
1231       
1232             REAL, INTENT(IN)  :: DVRX, TE, TX, TI
1233             REAL, INTENT(OUT) :: FD
1234       
1235       FD    = DVRX*(2.*TE-TX)*(TE-TI)/TE/(TE-TX)**2*(TI/TE)**(TX/(TE-TX))
1236       !FD    = DVRX*(TE-TI)/(TE-TX)*(TI/TX)**(TX/(TE-TX)) !Eq. a 1a Yin et al 2003
1237       
1238       END SUBROUTINE BETAF
1241 !*----------------------------------------------------------------------*
1242 !*  SUBROUTINE SINKG                                                    *
1243 !*  Purpose: This subroutine calculates carbon demand for sink growth.  *
1244 !*                                                                      *
1245 !*  FORMAL PARAMETERS:  (I=input,O=output,C=control,IN=init,T=time)     *
1246 !*                                                                      *
1247 !*  name   type meaning                                    units  class *
1248 !*  ----   ---- -------                                    -----  ----- *
1249 !*  DS      R4  Development stage                           -        I  *
1250 !*  SSG     R4  Stage at which sink growth starts           -        I  *
1251 !*  TOTC    R4  Total carbon in a sink at end of its growth g C/m2   I  *
1252 !*  YG      R4  Growth efficiency                           g C/g C  I  *
1253 !*  FD      R4  Relative expected growth of a sink at a day s-1      I  *
1254 !*  DCDR    R4  Shortfall of C demand in previous days      g C/m2   I  *
1255 !*  DCS     R4  Daily C supply for sink growth              g C/m2/s I  *
1256 !*  DELT    R4  Time step of integration                    s        I  *
1257 !*  DCDC    R4  C demand of the current day                 g C/m2/s O  *
1258 !*  DCD     R4  Daily C demand for sink growth              g C/m2/s O  *
1259 !*  FLWC    R4  Flow of current assimilated C to sink       g C/m2/s O  *
1260 !*----------------------------------------------------------------------*
1261       SUBROUTINE SINKG(DS,SSG,TOTC,YG,FD,DCDR,DCS,DELT,DCDC,DCD,FLWC)
1262       IMPLICIT REAL (A-Z)
1263       
1264 !*---expected demand for C of the current time step
1265       DCDC   = INSW (DS-SSG, 0., TOTC/YG*FD)
1267 !*---total demand for C at the time step considered
1268       DCD    = DCDC + MAX(0.,DCDR)/DELT
1269       
1270 !*---flow of current assimilated carbon to sink
1271       FLWC   = MIN(DCD, DCS)
1272   
1273       RETURN
1274       END SUBROUTINE SINKG
1277 !*----------------------------------------------------------------------*
1278 !*  SUBROUTINE ASTRO  (from the SUCROS model)                           *
1279 !*  Purpose: This subroutine calculates astronomic daylength,           *
1280 !*           diurnal radiation characteristics such as the daily        *
1281 !*           integral of sine of solar elevation and solar constant.    *
1282 !*                                                                      *
1283 !*  FORMAL PARAMETERS:  (I=input,O=output,C=control,IN=init,T=time)     * 
1284 !*  name   type meaning                                    units  class *
1285 !*  ----   ---- -------                                    -----  ----- *
1286 !*  DOY     R4  Daynumber (Jan 1st = 1)                       -      I  *
1287 !*  LAT     R4  Latitude of the site                        degree   I  *
1288 !*  INSP    R4  Inclination of sun angle for computing DDLP degree   I  *
1289 !*  SC      R4  Solar constant                             J m-2 s-1 O  *
1290 !*  SINLD   R4  Seasonal offset of sine of solar height       -      O  *
1291 !*  COSLD   R4  Amplitude of sine of solar height             -      O  *
1292 !*  DAYL    R4  Astronomic daylength (base = 0 degrees)       h      O  *
1293 !*  DDLP    R4  Photoperiodic daylength                       h      O  *
1294 !*  DSINBE  R4  Daily total of effective solar height       s d-1    O  *
1295 !*                                                                      *
1296 !*  FATAL ERROR CHECKS (execution terminated, message)                  *
1297 !*  condition: LAT > 67, LAT < -67                                      *
1298 !*                                                                      *
1299 !*  FILE usage : none                                                   *
1300 !*----------------------------------------------------------------------*
1301       SUBROUTINE ASTRO (DOY,LAT,INSP,SC,SINLD,COSLD,DAYL,DDLP,DSINBE)
1302       IMPLICIT REAL (A-Z)
1303       
1304 !*---PI and conversion factor from degrees to radians
1305       PI    = 3.141592654
1306       RAD   = PI/180.
1307 !*---check on input range of parameters
1308       IF (LAT.GT.67.)  STOP 'ERROR IN ASTRO: LAT> 67'
1309       IF (LAT.LT.-67.) STOP 'ERROR IN ASTRO: LAT>-67'
1311 !*---declination of the sun as function of daynumber (DOY)
1312       DEC   = -ASIN (SIN (23.45*RAD)*COS (2.*PI*(DOY+10.)/365.))
1314 !*---SINLD, COSLD and AOB are intermediate variables
1315       SINLD = SIN (RAD*LAT)*SIN (DEC)
1316       COSLD = COS (RAD*LAT)*COS (DEC)
1317       AOB   = SINLD/COSLD
1319 !*---daylength (DAYL)
1320       DAYL   = 12.0*(1.+2.*ASIN (AOB)/PI)
1321       DDLP   = 12.0*(1.+2.*ASIN((-SIN(INSP*RAD)+SINLD)/COSLD)/PI)
1323       DSINB  = 3600.*(DAYL*SINLD+24.*COSLD*SQRT (1.-AOB*AOB)/PI)
1324       DSINBE = 3600.*(DAYL*(SINLD+0.4*(SINLD*SINLD+COSLD*COSLD*0.5))+ &
1325                12.0*COSLD*(2.0+3.0*0.4*SINLD)*SQRT (1.-AOB*AOB)/PI)
1327 !*---solar constant (SC)
1328       SC     = 1367.*(1.+0.033*COS(2.*PI*(DOY-10.)/365.))
1330       RETURN
1331       END SUBROUTINE ASTRO
1334 !*----------------------------------------------------------------------*
1335 !*  SUBROUTINE TOTPT                                                    *
1336 !*  Purpose: This subroutine calculates daily total gross photosynthesis*
1337 !*           and transpiration by performing a Gaussian integration     *
1338 !*           over time. At five different times of the day, temperature *
1339 !*           and radiation are computed to determine assimilation       *
1340 !*           and transpiration whereafter integration takes place.      *
1341 !*                                                                      *
1342 !*  FORMAL PARAMETERS:  (I=input,O=output,C=control,IN=init,T=time)     *
1343 !*                                                                      *
1344 !*  name   type meaning                                    units  class *
1345 !*  ----   ---- -------                                    -----  ----- *
1346 !*  HOD     R4  Hour of the day                            h         I  *
1347 !*  SC      R4  Solar constant                             J m-2 s-1 I  *
1348 !*  SINLD   R4  Seasonal offset of sine of solar height    -         I  *
1349 !*  COSLD   R4  Amplitude of sine of solar height          -         I  *
1350 !*  DAYL    R4  Astronomic daylength (base = 0 degrees)    h         I  *
1351 !*  DSINBE  R4  Daily total of effective solar height      s d-1     I  *
1352 !*  RSD     R4  Global radiation                           J m-2 s-1 I  *
1353 !*  TAIR    R4  Air temperature                            oC        I  *
1354 !*  DVP     R4  Vapour pressure                            kPa       I  *
1355 !*  WNM     R4  daily average wind speed (>=0.1 m/s)       m s-1     I  *
1356 !*  C3C4    R4  Crop type (=1 for C3, -1 for C4 crops)     -         I  *
1357 !*  LAI     R4  (green)Leaf area index                     m2 m-2    I  *
1358 !*  TLAI    R4  Total Leaf area index                      m2 m-2    I  *
1359 !*  HT      R4  Plant height                               m         I  *
1360 !*  LWIDTH  R4  Leaf width                                 m         I  *
1361 !*  RD      R4  Rooting depth                              cm        I  *
1362 !*  SD1     R4  Depth of evaporative upper soil layer      cm        I  *
1363 !*  RSS     R4  Soil resistance,equivalent to leaf stomata s m-1     I  *
1364 !*  BLD     R4  Leaf angle from horizontal                 degree    I  *
1365 !*  KN      R4  Leaf nitrogen extinction coefficient       m2 m-2    I  *
1366 !*  KW      R4  Windspeed extinction coefficient in canopy m2 m-2    I  *
1367 !*  SLN     R4  Average leaf nitrogen content in canopy    g m-2     I  *
1368 !*  SLNT    R4  Top-leaf nitrogen content                  g m-2     I  *
1369 !*  SLNN    R4  Value of SLNT with small plant-N increment g m-2     I  *
1370 !*  SLNMIN  R4  Minimum or base SLNT for photosynthesis    g m-2     I  *
1371 !*  DWSUP   R4  Daily water supply for evapotranspiration  mm s-1    I  *
1372 !*  CO2A    R4  Ambient CO2 concentration                  ml m-3    I  *
1373 !*  LS      R4  Lodging severity                           -         I  *
1374 !*  EAJMAX  R4  Energy of activation for Jmax              J mol-1   I  *
1375 !*  XVN     R4  Slope of linearity between Vcmax & leaf N  umol/g/s  I  *
1376 !*  XJN     R4  Slope of linearity between Jmax & leaf N   umol/g/s  I  *
1377 !*  THETA   R4  Convexity for light response of e-transport   -      I  *
1378 !*  WCUL    R4  Water content of the upper soil layer      m3 m-3    I  *
1379 !*  FVPD    R4  Slope for linear effect of VPD on Ci/Ca    (kPa)-1   I  *
1380 !*  PPCAN   R4  Potential canopy CO2 assimilation          g m-2 s-1 O  *
1381 !*  APCANS  R4  Actual standing-canopy CO2 assimilation    g m-2 s-1 O  *
1382 !*  APCANN  R4  APCANS with small plant-N increment        g m-2 s-1 O  *
1383 !*  APCAN   R4  Actual canopy CO2 assimilation             g m-2 s-1 O  *
1384 !*  PTCAN   R4  Potential canopy transpiration             mm s-1    O  *
1385 !*  ATCAN   R4  Actual canopy transpiration                mm s-1    O  *
1386 !*  PESOIL  R4  Potential soil evaporation                 mm s-1    O  *
1387 !*  AESOIL  R4  Actual soil evaporation                    mm s-1    O  *
1388 !*  DIFS    R4  Soil-air temp. difference                  oC        O  *
1389 !*  DIFSU   R4  Sunlit leaf-air temp. diff.                oC        O  *
1390 !*  DIFSH   R4  Shaded leaf-air temp. diff.                oC        O  *
1391 !*  DAPAR   R4  PAR absorbed by crop canopy                J m-2 s-1 O  *
1392 !*  RCAN    R4  Canopy resistance                          s/m       0  *
1393 !*----------------------------------------------------------------------*
1394 SUBROUTINE TOTPT(HOD,DS, SC,SINLD,COSLD,DAYL,DSINBE,RSD,TAIR, DVP, &
1395                  WNM,C3C4,LAI,TLAI,HT,LWIDTH,RD,SD1,RSS,BLD,KN,KW, &
1396                  SLN,SLNT,SLNN,SLNMIN,FB,DWSUP,CO2A,LS,EAJMAX, &
1397                  XVN,XJN,THETA,WCUL,FVPD,RB,RT,RTS,PPCAN,APCANS, &
1398                  APCANN,APCAN,PTCAN,ATCAN,PESOIL,AESOIL,DIFS,DIFSU,DIFSH,DAPAR, &
1399                  RCAN, ATRJC, ATRJS, FSR, FRSU, FRSH, ARSWSU, ARSWSH)
1400       
1401             REAL, INTENT(IN) :: HOD,DS,SC,SINLD,COSLD,DAYL,DSINBE,RSD,TAIR, DVP, &
1402                                 WNM,C3C4,LAI,TLAI,HT,LWIDTH,RD,SD1,RSS,BLD,KN,KW, &
1403                                 SLN,SLNT,SLNN,SLNMIN,FB,DWSUP,CO2A,LS,EAJMAX, &
1404                                 XVN,XJN,THETA,WCUL,FVPD,RT,RTS !RB
1406             REAL, INTENT(INOUT) :: PPCAN,APCANS,APCANN,APCAN,PTCAN,ATCAN,PESOIL, &
1407                                    AESOIL,DIFS,DIFSU,DIFSH,DAPAR,RCAN,ATRJC,ATRJS,FSR,FRSU,FRSH,ARSWSU,ARSWSH
1408             REAL  :: ACO2I,ADIFS,ADIFSH,ADIFSU,ANIRSH,ANIRSU,ANRAD,APAR,APARSH
1409             REAL  :: APARSU,ASVP,ATMTR,ATRJSH,ATRJSU,ATSH,ATSU,AV_Albedo
1410             REAL  :: AV_RSWSH,AV_RSWSU,BL,CUMRSD,DATRJC,DATRJS,DNRAD,FRDF
1411             REAL  :: GBHC,GBHLF,GBHSH,GBHSU,IAE,IAP,IAPL,IAPN,IAPNN,IAPS,IAT,IPE
1412             REAL  :: IPH,IPHSOIL,IPP,IPPL,IPT,IRDL,KB,KBPNIR,KBPPAR,KDPNIR,KDPPAR
1413             REAL  :: NIR,NIRDF,NIRDR,NPSH,NPSHN,NPSU,NPSUN,NRADS,NRADSH,PANSH,PANSU
1414             REAL  :: PAR,NRADSU,PARDF,PARDR,PASSH,PASSU,PCBNIR,PCBPAR,PCDNIR,PCDPAR
1415             REAL  :: PHCAN,PHSH,PHSOIL,PHSU,PI,PLFSH,PLFSU,PSNIR,PSPAR,PT1,PTSH,PTSU
1416             REAL  :: RBHS,RBHSH,RBHSU,RBWS,RBWSH,RBWSU,RSWSH,RSWSU,SCPNIR
1417             REAL  :: SCPPAR,SINB,SLOPSH,SLOPSU,WND,WSUP,WSUP1,Albedo,RB, DSsw
1418             REAL  :: TLEAFSH, TLEAFSU
1420       PI   = 3.141592654
1422 !*---output-variables set to 0. and five different times of a day(HOUR)
1423       PPCAN  = 0.
1424       APCANS = 0.
1425       APCANN = 0.
1426       APCAN  = 0.
1427       PTCAN  = 0.
1428       PHCAN  = 0.
1429       ATCAN  = 0.
1430       PESOIL = 0.
1431       AESOIL = 0.
1432       PHSOIL = 0.
1433       DIFS   = 0.
1434       DIFSU  = 0.
1435       DIFSH  = 0.
1436       DAPAR  = 0.
1437       DNRAD  = 0.
1438       DATRJC = 0.
1439       DATRJS = 0.
1440       AV_RSWSU = 0.
1441       AV_RSWSH = 0.
1442       AV_Albedo = 0.
1443       CUMRSD = 0.
1444             
1445 !*---sine of solar elevation
1446       SINB  = MAX (.01, SINLD+COSLD*COS(2.*PI*(HOD-12.)/24.))
1447       
1448 !*---daytime course of water supply
1449     WSUP = DWSUP      
1450     WSUP1 = WSUP*SD1/RD 
1452 !*---daytime course of wind speed
1453       WND   = WNM         !m s-1
1454             
1455 !*---total incoming PAR and NIR
1456       PAR   = (1.-FB)*0.5*RSD  !J m-2 s-1
1457       NIR   = (1.-FB)*0.5*RSD  !J m-2 s-1
1459 !*---diffuse light fraction (FRDF) from atmospheric transmission (ATMTR)
1460       ATMTR = PAR/(0.5*SC*SINB) ! unitless, fraction
1462       IF (ATMTR.LE.0.22) THEN
1463          FRDF = 1.
1464       ELSE IF (ATMTR.GT.0.22 .AND. ATMTR.LE.0.35) THEN
1465          FRDF = 1.-6.4*(ATMTR-0.22)**2
1466       ELSE
1467          FRDF = 1.47-1.66*ATMTR
1468       ENDIF
1470       FRDF = MAX (FRDF, 0.15+0.85*(1.-EXP (-0.1/SINB)))
1472 !*---incoming diffuse PAR (PARDF) and direct PAR (PARDR)
1473       PARDF = PAR * FRDF !J m-2 s-1
1474       PARDR = PAR - PARDF !J m-2 s-1
1476 !*---incoming diffuse NIR (NIRDF) and direct NIR (NIRDR)
1477       NIRDF = NIR * FRDF !J m-2 s-1
1478       NIRDR = NIR - NIRDF !J m-2 s-1
1480 !*---extinction and reflection coefficients
1481       BL    = BLD*PI/180.     !leaf angle, conversion to radians
1482       CALL KBEAM (SINB,BL,KB)
1484       SCPPAR = 0.2            !leaf scattering coefficient for PAR
1485       SCPNIR = 0.8            !leaf scattering coefficient for NIR
1486       CALL KDIFF (TLAI,BL,SCPPAR, KDPPAR)
1487       CALL KDIFF (TLAI,BL,SCPNIR, KDPNIR)
1489       CALL REFL (SCPPAR,KB, KBPPAR,PCBPAR)
1490       CALL REFL (SCPNIR,KB, KBPNIR,PCBNIR)
1492       PCDPAR = 0.057          !canopy diffuse PAR reflection coefficient
1493       PCDNIR = 0.389          !canopy diffuse NIR reflection coefficient
1494       
1495 !*---fraction of sunlit and shaded components in canopy
1496 !* ji 4.7.11 LAI -> TLAI
1497       FRSU   = 1./KB/TLAI*(1.-EXP(-KB*TLAI))
1498       FRSH   = 1.-FRSU
1500 !*---leaf boundary layer conductance for canopy, sunlit and shaded leaves  !m s-1
1501       GBHLF  = 0.01*SQRT(WND/LWIDTH)
1502       RBHSU  = RB/(FRSU*LAI)     !boundary layer resistance to heat,sunlit part  !s m-1
1503       RBWSU  = RB/(FRSU*LAI)     !boundary layer resistance to H2O, sunlit part
1504       RBHSH  = RB/(FRSH*LAI)     !boundary layer resistance to heat,shaded part
1505       RBWSH  = RB/(FRSH*LAI)     !boundary layer resistance to H2O, shaded part
1506       RCAN   = WNM*10.
1508 !*---boundary layer resistance for soil !s m-1
1509       RBHS   = 172.*SQRT(0.05/MAX(0.1,WND*EXP(-KW*TLAI)))
1510       RBWS   = 0.93*RBHS
1512 !*---photosynthetically active nitrogen for sunlit and shaded leaves
1513      CALL PAN (SLNT,SLNMIN,LAI,KN,KB, NPSU,NPSH)
1514      CALL PAN (SLNN,SLNMIN,LAI,KN,KB, NPSUN,NPSHN)  
1516 !*---absorbed PAR and NIR by sunlit leaves and shaded leaves
1517 !* ji 4.7.11 LAI->TLAI
1518 !* Ansonsten fuehrt es dazu, dass nach dem Abreifen die Albedo auf >0.7 ansteigt und vom Bestand viel
1519 !* zu wenig Energie mehr absorbiert wird
1520       CALL LIGAB (SCPPAR,KB,KBPPAR,KDPPAR,PCBPAR,PCDPAR,PARDR,PARDF,TLAI,APARSU,APARSH)
1521       CALL LIGAB (SCPNIR,KB,KBPNIR,KDPNIR,PCBNIR,PCDNIR,NIRDR,NIRDF,TLAI,ANIRSU,ANIRSH) 
1522       APAR   = APARSU+APARSH !J m-2 s-1
1524 !*---absorbed total radiation (PAR+NIR) by sunlit and shaded leaves
1525       ATRJSU = APARSU+ANIRSU    !J m-2 s-1
1526       ATRJSH = APARSH+ANIRSH    !J m-2 s-1
1527       ATRJC  = ATRJSH + ATRJSU  !J m-2 s-1 
1529 !*---absorbed total radiation (PAR+NIR) by soil
1530       PSPAR  = 0.1                                  !soil PAR reflection
1531       PSNIR  = INSW(WCUL-0.5, 0.52-0.68*WCUL, 0.18) !soil NIR reflection
1532       ATRJS=(1.-PSPAR)*(PARDR*EXP(-KBPPAR*TLAI)+PARDF*EXP(-KDPPAR*TLAI)) &
1533            +(1.-PSNIR)*(NIRDR*EXP(-KBPNIR*TLAI)+NIRDF*EXP(-KDPNIR*TLAI))
1534       
1535 !* ji 4.7.11 Berechnung der Albedo eingefuegt. Nachts wird die Albedo auf einen Durchschnittswert gesetzt (.2)  
1536      FSR = RSD-ATRJC-ATRJS
1537     
1538      if (RSD.gt.0) then
1539          Albedo = (RSD-ATRJC-ATRJS)/RSD
1540      else
1541          Albedo = .2
1542      endif
1544 !*---instantaneous potential photosynthesis and transpiration
1545      CALL PPHTR(FRSU,TAIR,DVP,CO2A,C3C4,FVPD,APARSU,NPSU,RBWSU,RBHSU, &
1546                  RT*FRSU,ATRJSU,ATMTR,EAJMAX,XVN,XJN,THETA,PLFSU, &
1547                  PTSU,PHSU,RSWSU,NRADSU,SLOPSU)
1549      CALL PPHTR(FRSH,TAIR,DVP,CO2A,C3C4,FVPD,APARSH,NPSH,RBWSH,RBHSH, &
1550                  RT*FRSH,ATRJSH,ATMTR,EAJMAX,XVN,XJN,THETA,PLFSH, &
1551                  PTSH,PHSH,RSWSH,NRADSH,SLOPSH)
1553      IPP    = PLFSU + PLFSH   !gCO2/m2/s
1554      IPT    = PTSU + PTSH    !mm s-1
1555      IPH    = PHSU + PHSH    !J m-2 s-1
1556      ANRAD  = NRADSU + NRADSH !J m-2 s-1
1558 !*--- PT1: Potential transpiration using water from the upper evaporative layer (mm s-1)
1559 !*--- SD1: thickness of upper evaporative layer (cm); default value: 5 cm
1560 !*--- RD: Rooting depth (cm)
1561       PT1    = IPT  * SD1/RD
1563 !*---instantaneous potential soil evaporation
1564       CALL PEVAP (TAIR,DVP,RSS,RTS,RBWS,RBHS,ATRJS,ATMTR, &
1565                   PT1,WSUP1,IPE,IPHSOIL,NRADS)
1567 !*---instantaneous actual soil evaporation, actual canopy
1568 !*   transpiration and photosynthesis
1569       IAE    = MIN (IPE,IPE/(PT1+IPE)*WSUP1)            !actual soil evaporation mm s-1
1570       IAT    = MIN (IPT,PT1/(PT1+IPE)*WSUP1+WSUP-WSUP1) !actual transpiration mm s-1
1571       ATSU   = PTSU/IPT*IAT                             !actual transpiration of sunlit leaves mm s-1
1572       ATSH   = PTSH/IPT*IAT                             !actual transpiration of shaded leaves mm s-1
1573    
1574       CALL DIFLA (NRADS,IAE,RBHS,RTS, ADIFS)
1576       CALL APHTR (TAIR,APARSU,DVP,CO2A,C3C4,FVPD,NRADSU,ATSU,PTSU, &
1577                   RT*FRSU,RBHSU,RBWSU,RSWSU,SLOPSU,NPSU,NPSUN, &
1578                   EAJMAX,XVN,XJN,THETA,PASSU,PANSU,ADIFSU,ARSWSU)
1579       
1580       CALL APHTR (TAIR,APARSH,DVP,CO2A,C3C4,FVPD,NRADSH,ATSH,PTSH, &
1581                   RT*FRSH,RBHSH,RBWSH,RSWSH,SLOPSH,NPSH,NPSHN, &
1582                   EAJMAX,XVN,XJN,THETA,PASSH,PANSH,ADIFSH,ARSWSH)
1583       
1584       IAPS   = PASSU + PASSH !actual canopy photosynthesis gCO2 m-2 s-1
1585       IAPN   = PANSU + PANSH !actual canopy photosynthesis with a small N increment gCO2 m-2 s-1
1586       IAP    = IAPS
1587       IAPNN  = IAPN
1589 !*---integration of assimilation and transpiration to a daily total
1590       PPCAN  = IPP
1591       APCANS = IAPS  
1592       APCANN = IAPNN 
1593       APCAN  = IAP
1594       PTCAN  = IPT   
1595       PHCAN  = IPH   
1596       ATCAN  = IAT   
1597       PESOIL = IPE   
1598       AESOIL = IAE   
1599       PHSOIL = IPHSOIL
1600       DIFS   = ADIFS 
1601       DIFSU  = ADIFSU
1602       DIFSH  = ADIFSH
1603       DAPAR  = APAR  
1604       DNRAD  = ANRAD    !net absorbed radiation by canopy
1605       DATRJC = ATRJC    !absorbed radiation by canopy
1606       DATRJS = ATRJS    !absorbed radiation by soil
1607       CUMRSD = RSD      !incoming solar radiation
1608       AV_RSWSU = RSWSU
1609       AV_RSWSH = RSWSH 
1610       AV_Albedo = Albedo
1611       TLEAFSU = TAIR + DIFSU
1612       TLEAFSH = TAIR + DIFSH
1614       RETURN
1615       END SUBROUTINE TOTPT
1618 !*----------------------------------------------------------------------*
1619 !* SUBROUTINE PPHTR                                                     *
1620 !* Purpose: This subroutine calculates potential leaf photosynthesis    *
1621 !*          and transpiration.                                          *
1622 !*                                                                      *
1623 !*  FORMAL PARAMETERS:  (I=input,O=output,C=control,IN=init,T=time)     *
1624 !*  name   type meaning                                    units  class *
1625 !*  ----   ---- -------                                    -----  ----- *
1626 !*  FRAC    R4  Fraction of leaf classes (sunlit vs shaded) -        I  *
1627 !*  TAIR    R4  Air temperature                            oC        I  *
1628 !*  DVP     R4  Vapour pressure                            kPa       I  *
1629 !*  CO2A    R4  Ambient CO2 concentration                  ml m-3    I  *
1630 !*  C3C4    R4  Crop type (=1. for C3, -1 for C4 crops)    -         I  *
1631 !*  FVPD    R4  Slope for linear effect of VPD on Ci/Ca    (kPa)-1   I  *
1632 !*  PAR     R4  Absorbed photosynth. active radiation      J m-2 s-1 I  *
1633 !*  NP      R4  Photosynthetically active N content        g m-2     I  *
1634 !*  RBW     R4  Leaf boundary layer resistance to water    s m-1     I  *
1635 !*  RBH     R4  Leaf boundary layer resistance to heat     s m-1     I  *
1636 !*  RT      R4  Turbulence resistance                      s m-1     I  *
1637 !*  ATRJ    R4  Absorbed global radiation                  J m-2 s-1 I  *
1638 !*  ATMTR   R4  Atmospheric transmissivity                 -         I  *
1639 !*  EAJMAX  R4  Energy of activation for Jmax              J mol-1   I  *
1640 !*  XVN     R4  Slope of linearity between Vcmax & leaf N  umol/g/s  I  *
1641 !*  XJN     R4  Slope of linearity between Jmax  & leaf N  umol/g/s  I  *
1642 !*  THETA   R4  Convexity for light response of e-transport   -      I  *
1643 !*  PLF     R4  Potential leaf photosynthesis              gCO2/m2/s O  *
1644 !*  PT      R4  Potential leaf transpiration               mm s-1    O  *
1645 !*  PH      R4  Potential leaf sensible heat flux          J m-2 s-1 O  *
1646 !*  RSW     R4  Potential stomatal resistance to water     s m-1     O  *
1647 !*  NRADC   R4  Net leaf absorbed radiation                J m-2 s-1 O  *
1648 !*  SLOPEL  R4  Slope of saturated vapour pressure curve   kPa oC-1  O  *
1649 !*----------------------------------------------------------------------*
1650       SUBROUTINE PPHTR(FRAC,TAIR,DVP,CO2A,C3C4,FVPD,PAR,NP,RBW,RBH,RT, &
1651             ATRJ,ATMTR,EAJMAX,XVN,XJN,THETA,PLF,PT,PH,RSW,NRADC,SLOPEL)
1652       IMPLICIT REAL (A-Z)
1654 !*---first-round calculation to determine leaf temperature
1655       CALL ICO2 (TAIR,DVP,FVPD,CO2A,C3C4, SVP,FCO2I)
1657       CALL PHOTO(C3C4,PAR,TAIR,FCO2I,NP,EAJMAX,XVN,XJN,THETA,FPLF, &
1658                  FLRD)
1659     
1660       VPD    = MAX (0., SVP- DVP)
1661       SLOPE  = 4158.6 * SVP/(TAIR + 239.)**2
1662       CALL GCRSW(FPLF,FLRD,TAIR,CO2A,FCO2I,RBW,RT, FRSW)
1664       CALL PTRAN(FRSW,RT,RBW,RBH,ATRJ,ATMTR,FRAC,TAIR,DVP, &
1665                  SLOPE, VPD, FPT, FPH, FNRADC)
1667       CALL DIFLA (FNRADC,FPT,RBH,RT, FDIF)
1669       TLEAF  = TAIR + FDIF
1671 !*---second-round calculation to determine potential photosynthesis
1672 !*   and transpiration
1673       CALL ICO2  (TLEAF,DVP,FVPD,CO2A,C3C4, SVPL,CO2I)
1674       CALL PHOTO (C3C4,PAR,TLEAF,CO2I,NP,EAJMAX,XVN,XJN,THETA,PLF,LRD)
1676       SLOPEL = (SVPL-SVP)/NOTNUL(TLEAF-TAIR)
1678       CALL GCRSW (PLF,LRD,TLEAF,CO2A,CO2I,RBW,RT, RSW)
1679       CALL PTRAN (RSW,RT,RBW,RBH,ATRJ,ATMTR,FRAC,TLEAF,DVP, &
1680                   SLOPEL,VPD, PT, PH, NRADC)
1681       
1682       CALL DIFLA (FNRADC,FPT,RBH,RT, FDIF)
1684       TLEAF  = TAIR + FDIF
1686 !*---third-round calculation to determine potential photosynthesis
1687 !*   and transpiration
1688       CALL ICO2  (TLEAF,DVP,FVPD,CO2A,C3C4, SVPL,CO2I)
1689       CALL PHOTO (C3C4,PAR,TLEAF,CO2I,NP,EAJMAX,XVN,XJN,THETA,PLF,LRD)
1691       SLOPEL = (SVPL-SVP)/NOTNUL(TLEAF-TAIR)
1693       CALL GCRSW (PLF,LRD,TLEAF,CO2A,CO2I,RBW,RT, RSW)
1694       CALL PTRAN (RSW,RT,RBW,RBH,ATRJ,ATMTR,FRAC,TLEAF,DVP, &
1695                   SLOPEL,VPD, PT, PH, NRADC)
1696   
1697       CALL DIFLA (FNRADC,FPT,RBH,RT, FDIF)
1699       TLEAF  = TAIR + FDIF
1701 !*---fourth-round calculation to determine potential photosynthesis
1702 !*   and transpiration
1703       CALL ICO2  (TLEAF,DVP,FVPD,CO2A,C3C4, SVPL,CO2I)
1704       CALL PHOTO (C3C4,PAR,TLEAF,CO2I,NP,EAJMAX,XVN,XJN,THETA,PLF,LRD)
1706       SLOPEL = (SVPL-SVP)/NOTNUL(TLEAF-TAIR)
1708       CALL GCRSW (PLF,LRD,TLEAF,CO2A,CO2I,RBW,RT, RSW)
1709       CALL PTRAN (RSW,RT,RBW,RBH,ATRJ,ATMTR,FRAC,TLEAF,DVP, &
1710                   SLOPEL,VPD, PT, PH, NRADC)
1711       
1712       RETURN
1713       END SUBROUTINE PPHTR
1716 !*----------------------------------------------------------------------*
1717 !* SUBROUTINE PEVAP                                                     *
1718 !* Purpose: This subroutine calculates potential soil evaporation.      * 
1719 !*                                                                      *
1720 !*  FORMAL PARAMETERS:  (I=input,O=output,C=control,IN=init,T=time)     *
1721 !*  name   type meaning                                    units  class *
1722 !*  ----   ---- -------                                    -----  ----- *
1723 !*  TAIR    R4  Air temperature                            oC        I  *
1724 !*  DVP     R4  Vapour pressure                            kPa       I  *
1725 !*  RSS     R4  Soil resistance,equivalent to leaf stomata s m-1     I  *
1726 !*  RTS     R4  Turbulence resistance for soil             s m-1     I  *
1727 !*  RBWS    R4  Soil boundary layer resistance to water    s m-1     I  *
1728 !*  RBHS    R4  Soil boundary layer resistance to heat     s m-1     I  *
1729 !*  ATRJS   R4  Absorbed global radiation by soil          J m-2 s-1 I  *
1730 !*  ATMTR   R4  Atmospheric transmissivity                 -         I  *
1731 !*  PT1     R4  Potential leaf transpiration using water   mm s-1    I  *
1732 !*              from upper evaporative soil layer                       *
1733 !*  WSUP1   R4  Water supply from upper evaporative soil   mm s-1    I  *
1734 !*              layer for evapotranspiration                            *
1735 !*  PESOIL  R4  Potential soil evaporation                 mm s-1    O  *
1736 !*  PHSOIL  R4  Potential soil sensible heat flux          J m-2 s-1 O  *
1737 !*  NRADS   R4  Net soil absorbed radiation                J m-2 s-1 O  *
1738 !*----------------------------------------------------------------------*
1739       SUBROUTINE PEVAP (TAIR,DVP,RSS,RTS,RBWS,RBHS,ATRJS,ATMTR, &
1740                         PT1,WSUP1,PESOIL,PHSOIL,NRADS)
1741       IMPLICIT REAL (A-Z)
1743 !*--- first-round calculation to estimate soil surface temperature (TAVS)
1744           SVP    = 0.611*EXP(17.4*TAIR/(TAIR+239.))
1745       VPD    = MAX (0., SVP-DVP)
1746       SLOPE  = 4158.6 * SVP/(TAIR + 239.)**2
1747       CALL PTRAN(RSS,RTS,RBWS,RBHS,ATRJS,ATMTR,1.,TAIR,DVP, &
1748                  SLOPE,VPD, FPE, FPH, FNRADS)
1749       FPESOL = MAX(0., FPE)
1750       FAESOL = MIN(FPESOL,FPESOL/(PT1+FPESOL)*WSUP1)
1751       CALL DIFLA (FNRADS,FAESOL,RBHS,RTS, FDIFS)
1752       TAVS   = TAIR + FDIFS
1754 !*---second-round calculation to estimate potential soil evaporation
1755       SVPS   = 0.611*EXP(17.4*TAVS/(TAVS+239.))
1756       SLOPES = (SVPS-SVP)/NOTNUL(FDIFS)
1758       CALL PTRAN(RSS,RTS,RBWS,RBHS,ATRJS,ATMTR,1.,TAVS,DVP, &
1759                  SLOPES,VPD, PE, PH, NRADS)
1760       PESOIL = MAX(0., PE)
1761       PHSOIL = PH
1762       
1763       RETURN
1764       END SUBROUTINE PEVAP
1766 !*----------------------------------------------------------------------*
1767 !* SUBROUTINE APHTR                                                     *
1768 !* Purpose: This subroutine calculates actual leaf photosynthesis when  *
1769 !*          water stress occurs.                                        *
1770 !*                                                                      *
1771 !*  FORMAL PARAMETERS:  (I=input,O=output,C=control,IN=init,T=time)     *
1772 !*  name   type meaning                                    units  class *
1773 !*  ----   ---- -------                                    -----  ----- *
1774 !*  TAIR    R4  Air temperature                            oC        I  *
1775 !*  PAR     R4  Absorbed photosynth. active radiation      J m-2 s-1 I  *
1776 !*  DVP     R4  Vapour pressure                            kPa       I  *
1777 !*  CO2A    R4  Ambient CO2 concentration                  ml m-3    I  *
1778 !*  C3C4    R4  Crop type (=1. for C3, -1 for C4 crops)    -         I  *
1779 !*  FVPD    R4  Slope for linear effect of VPD on Ci/Ca    (kPa)-1   I  *
1780 !*  NRADC   R4  Net leaf absorbed radiation                J m-2 s-1 I  *
1781 !*  AT      R4  Actual leaf transpiration                  mm s-1    I  *
1782 !*  PT      R4  Potential leaf transpiration               mm s-1    I  *
1783 !*  RT      R4  Turbulence resistance                      s m-1     I  *
1784 !*  RBH     R4  Leaf boundary layer resistance to heat     s m-1     I  *
1785 !*  RBW     R4  Leaf boundary layer resistance to water    s m-1     I  *
1786 !*  RSW     R4  Potential stomatal resistance to water     s m-1     I  *
1787 !*  SLOPEL  R4  Slope of saturated vapour pressure curve   kPa oC-1  I  *
1788 !*  NP      R4  Photosynthet. active leaf N content        g m-2     I  *
1789 !*  NPN     R4  NP with small plant-N increment            g m-2     I  *
1790 !*  EAJMAX  R4  Energy of activation for Jmax              J mol-1   I  *
1791 !*  XVN     R4  Slope of linearity between Vcmax & leaf N  umol/g/s  I  *
1792 !*  XJN     R4  Slope of linearity between Jmax  & leaf N  umol/g/s  I  *
1793 !*  THETA   R4  Convexity for light response of e-transport   -      I  *
1794 !*  PLFAS   R4  Actual leaf photosynthesis                 gCO2/m2/s O  *
1795 !*  PLFAN   R4  PLFAS with small plant-N increment         gCO2/m2/s O  *
1796 !*  ADIF    R4  Actual leaf-air temperature difference     oC        O  *
1797 !*  ARSW    R4  Actual stomatal resistance to water        s m-1     O  *
1798 !*----------------------------------------------------------------------*
1799       SUBROUTINE APHTR(TAIR,PAR,DVP,CO2A,C3C4,FVPD,NRADC,AT,PT,RT,RBH, &
1800                  RBW,RSW,SLOPEL,NP,NPN,EAJMAX,XVN,XJN,THETA, &
1801                  PLFAS,PLFAN,ADIF,ARSW)
1802       IMPLICIT REAL (A-Z)
1804       PSYCH  = 0.067            !psychrometric constant (kPa/oC)
1806 !*---leaf temperature if water stress occurs
1807       CALL DIFLA (NRADC,AT,RBH,RT, ADIF)
1808       ATLEAF = TAIR + ADIF
1810 !*---stomatal resistance to water if water stress occurs
1811       ARSW = (PT-AT)*(SLOPEL*(RBH+RT)+PSYCH*(RBW+RT))/AT/PSYCH+PT/AT*RSW
1813 !*---potential photosynthesis at the new leaf temperature
1814       CALL ICO2 (ATLEAF,DVP,FVPD,CO2A,C3C4, SVPA,ACO2I)
1815       CALL PHOTO(C3C4,PAR,ATLEAF,ACO2I,NPN,EAJMAX,XVN,XJN,THETA,APLFN,ARDN)
1816       CALL PHOTO(C3C4,PAR,ATLEAF,ACO2I,NP,EAJMAX,XVN,XJN,THETA,APLF,ARD)
1818 !*---actual photosynthesis under water stress condition
1819       PLFAS  = (1.6*RSW+1.3*RBW+RT)/(1.6*ARSW+1.3*RBW+RT)*(APLF-ARD)+ARD
1820       PLFAN  = (1.6*RSW+1.3*RBW+RT)/(1.6*ARSW+1.3*RBW+RT)*(APLFN-ARDN)+ARDN
1821       
1822       RETURN
1823       END SUBROUTINE APHTR
1826 !*----------------------------------------------------------------------*
1827 !* SUBROUTINE PTRAN                                                     *
1828 !* Purpose: This subroutine calculates leaf transpiration, using the    *
1829 !*          Penman-Monteith equation                                    *
1830 !*                                                                      *
1831 !*  FORMAL PARAMETERS:  (I=input,O=output,C=control,IN=init,T=time)     *
1832 !*  name   type meaning                                    units  class *
1833 !*  ----   ---- -------                                    -----  ----- *
1834 !*  RSW     R4  Potential stomatal resistance to water     s m-1     I  *
1835 !*  RT      R4  Turbulence resistance                      s m-1     I  *
1836 !*  RBW     R4  Leaf boundary layer resistance to water    s m-1     I  *
1837 !*  RBH     R4  Leaf boundary layer resistance to heat     s m-1     I  *
1838 !*  ATRJ    R4  Absorbed global radiation                  J m-2 s-1 I  *
1839 !*  ATMTR   R4  Atmospheric transmissivity                 -         I  *
1840 !*  FRAC    R4  Fraction of leaf classes (sunlit vs shaded)-         I  *
1841 !*  TLEAF   R4  Leaf temperature                           oC        I  *
1842 !*  DVP     R4  Vapour pressure                            kPa       I  *
1843 !*  SLOPE   R4  Slope of saturated vapour pressure curve   kPa oC-1  I  *
1844 !*  VPD     R4  Saturation vapour pressure deficit of air  kPa       I  *
1845 !*  PT      R4  Potential leaf transpiration               mm s-1    O  *
1846 !*  PH      R4  Potential leaf sensible heat flux          J m-2 s-1 O  * 
1847 !*  NRADC   R4  Net leaf absorbed radiation                J m-2 s-1 O  *
1848 !*----------------------------------------------------------------------*
1849       SUBROUTINE PTRAN (RSW,RT,RBW,RBH,ATRJ, &
1850                       ATMTR,FRAC,TLEAF,DVP,SLOPE,VPD,PT,PH,NRADC)
1851       IMPLICIT REAL (A-Z)
1853 !*---some physical constants
1854       BOLTZM = 5.668E-8         !Stefan-Boltzmann constant(J/m2/s/K4)
1855       LHVAP  = 2.4E6            !latent heat of water vaporization(J/kg)
1856       VHCA   = 1200.            !volumetric heat capacity (J/m3/oC)
1857       PSYCH  = 0.067            !psychrometric constant (kPa/oC)
1859 !*---net absorbed radiation
1860       CLEAR  = MAX(0., MIN(1., (ATMTR-0.25)/0.45))    !sky clearness
1861       BBRAD  = BOLTZM*(TLEAF +273.)**4
1862       RLWN   = BBRAD*(0.56-0.079*SQRT(DVP*10.))*(0.1+0.9*CLEAR)*FRAC
1863       NRADC  = ATRJ - RLWN
1865 !*---intermediate variable related to resistances
1866       PSR    = PSYCH*(RBW+RT+RSW)/(RBH+RT)
1868 !*---Compute PT
1869 !*---radiation-determined term
1870       PTR    = NRADC*SLOPE/(SLOPE+PSR)/LHVAP
1872 !*---vapour pressure-determined term
1873       PTD    = (VHCA*VPD/(RBH+RT))/(SLOPE+PSR)/LHVAP
1874       
1875 !*---potential evaporation or transpiration
1876       PT     = MAX(1.E-10,PTR+PTD)
1878 !*---ji
1879 !*---Compute PH in W/m2 (see Bolan p. 202)
1880 !*---radiation-determined term
1881       PHR    = NRADC*PSR/(SLOPE+PSR)
1883 !*---vapour pressure-determined term
1884       PHD    = (VHCA*VPD/(RBH+RT))/(SLOPE+PSR)
1886 !*---potential evaporation or transpiration
1887       PH     = PHR-PHD
1889       RETURN
1890       END SUBROUTINE PTRAN
1893 !*----------------------------------------------------------------------*
1894 !*  SUBROUTINE DIFLA                                                    *
1895 !*  Purpose: This subroutine calculates leaf(canopy)-air temperature    *
1896 !*           differential.                                              *
1897 !*                                                                      *
1898 !*  FORMAL PARAMETERS:  (I=input,O=output,C=control,IN=init,T=time)     *
1899 !*  name   type meaning                                    units  class *
1900 !*  ----   ---- -------                                    -----  ----- *
1901 !*  NRADC   R4  Net leaf absorbed radiation                J m-2 s-1 I  *
1902 !*  PT      R4  Potential leaf transpiration               mm s-1    I  *
1903 !*  RBH     R4  Leaf boundary layer resistance to heat     s m-1     I  *
1904 !*  RT      R4  Turbulence resistance                      s m-1     I  *
1905 !*  DIF     R4  Leaf-air temperature difference            oC        O  *
1906 !*----------------------------------------------------------------------*
1907       SUBROUTINE DIFLA (NRADC,PT,RBH,RT, DIF)
1908       IMPLICIT REAL  (A-Z)
1909       
1910       LHVAP  = 2.4E6            !latent heat of water vaporization(J/kg)
1911       VHCA   = 1200.            !volumetric heat capacity (J/m3/oC)
1913       DIF    = LIMIT (-25., 25., (NRADC-LHVAP*PT)*(RBH+RT)/VHCA)
1915       RETURN
1916       END SUBROUTINE DIFLA
1917 !*----------------------------------------------------------------------*
1918 !*  SUBROUTINE ICO2                                                     *
1919 !*  Purpose: This subroutine calculates the internal CO2 concentration  *
1920 !*           as affected by vapour pressure deficit.                    *
1921 !*                                                                      *
1922 !*  FORMAL PARAMETERS:  (I=input,O=output,C=control,IN=init,T=time)     *
1923 !*  name   type meaning                                    units  class *
1924 !*  ----   ---- -------                                    -----  ----- *
1925 !*  TLEAF   R4  Leaf temperature                           oC        I  *
1926 !*  DVP     R4  Vapour pressure                            kPa       I  *
1927 !*  FVPD    R4  Slope for linear effect of VPDL on Ci/Ca   (kPa)-1   I  *
1928 !*  CO2A    R4  Ambient CO2 concentration                  ml m-3    I  *
1929 !*  C3C4    R4  Crop type (=1. for C3, -1 for C4 crops)    -         I  *
1930 !*  SVPL    R4  Saturated vapour pressure of leaf          kPa       O  *
1931 !*  CO2I    R4  intercellular CO2 concentration            ml m-3    O  *
1932 !*----------------------------------------------------------------------*
1933       SUBROUTINE ICO2  (TLEAF,DVP,FVPD,CO2A,C3C4, SVPL,CO2I)
1934       IMPLICIT REAL (A-Z)
1935       
1936 !*---air-to-leaf vapour pressure deficit
1937       SVPL   = 0.611 * EXP(17.4 * TLEAF / (TLEAF + 239.))
1938       VPDL   = MAX  (0., SVPL - DVP)
1940 !*---Michaelis-Menten const. for CO2 at 25oC (umol/mol)
1941       KMC25  = INSW(C3C4, 650., 404.9) !greater KMC25 for C4 than C3
1943 !*---Michaelis-Menten const. for O2 at 25oC (mmol/mol)
1944       KMO25  = INSW(C3C4, 450., 278.4) !greater KMO25 for C4 than C3
1946 !*---CO2 compensation point in absence of dark respiration (GAMMAX)
1947       O2     = 210.    !oxygen concentration(mmol/mol)
1948       EAVCMX = 65330.  !energy of activation for Vcmx(J/mol)
1949       EAKMC  = 79430.  !energy of activation for KMC (J/mol)
1950       EAKMO  = 36380.  !energy of activation for KMO (J/mol)
1951       EARD   = 46390.  !energy of activation for dark respiration(J/mol)
1952       RDVX25 = 0.0089  !ratio of dark respiration to Vcmax at 25oC
1953       TO     = 298.15
1955       KMC    = KMC25*EXP((1./TO-1./(TLEAF+273.))*EAKMC/8.314)
1956       KMO    = KMO25*EXP((1./TO-1./(TLEAF+273.))*EAKMO/8.314)
1957       GAMMAX = 0.5*EXP(-3.3801+5220./(TLEAF+273.)/8.314)*O2*KMC/KMO
1959 !*---CO2 compensation point (GAMMA)
1960       RDVCX  = RDVX25*EXP((1./TO-1./(TLEAF+273.))*(EARD-EAVCMX)/8.314)
1961       GAMMA0 = (GAMMAX+RDVCX*KMC*(1.+O2/KMO))/(1.-RDVCX)
1962       GAMMA_  = INSW (C3C4, GAMMA0/10., GAMMA0)
1964 !*---internal/ambient CO2 ratio, based on data of Morison & Gifford (1983)
1965       RCICA  = 1.-(1.-GAMMA_/CO2A)*(0.14+FVPD*VPDL)
1967 !*---intercellular CO2 concentration
1968       CO2I   = RCICA * CO2A
1969       
1970       RETURN
1971       END SUBROUTINE ICO2
1974 !*----------------------------------------------------------------------*
1975 !*  SUBROUTINE GCRSW                                                    *
1976 !*  Purpose: This subroutine calculates overall leaf conductance        *
1977 !*           for CO2 (GC) and the stomatal resistance to water (RSW).   *
1978 !*                                                                      *
1979 !*  FORMAL PARAMETERS:  (I=input,O=output,C=control,IN=init,T=time)     *
1980 !*  name   type meaning                                    units  class *
1981 !*  ----   ---- -------                                    -----  ----- *
1982 !*  PLEAF   R4  Gross leaf photosynthesis                  gCO2/m2/s I  *
1983 !*  RDLEAF  R4  Leaf dark respiration                      gCO2/m2/s I  *
1984 !*  TLEAF   R4  Leaf temperature                           oC        I  *
1985 !*  CO2A    R4  Ambient CO2 concentration                  ml m-3    I  *
1986 !*  CO2I    R4  Internal CO2 concentration                 ml m-3    I  *
1987 !*  RT      R4  Turbulence resistance                      s m-1     I  *
1988 !*  RBW     R4  Leaf boundary layer resistance to water    s m-1     I  *
1989 !*  RSW     R4  Potential stomatal resistance to water     s m-1     O  *
1990 !*----------------------------------------------------------------------*
1991       SUBROUTINE GCRSW (PLEAF,RDLEAF,TLEAF,CO2A,CO2I,RBW,RT, RSW)
1992       IMPLICIT REAL (A-Z)
1993       
1994 !*---potential conductance for CO2
1995 !*ji 13.7.11 MAX routine faengt negative Leitfaehigkeiten ab
1996       GC  = MAX(1E-6,(PLEAF-RDLEAF)*(273.+TLEAF)/0.53717/(CO2A-CO2I))
1998 !*---potential stomatal resistance to water
1999       RSW = MAX(1E-30, 1./GC - RBW*1.3 - RT)/1.6
2001       RETURN
2002       END SUBROUTINE GCRSW
2005 !*----------------------------------------------------------------------*
2006 !*  SUBROUTINE PAN                                                      *
2007 !*  Purpose: This subroutine calculates photosynthetically active       *
2008 !*           nitrogen content for sunlit and shaded parts of canopy.    *
2009 !*                                                                      *
2010 !*  FORMAL PARAMETERS:  (I=input,O=output,C=control,IN=init,T=time)     *
2011 !*  name   type meaning                                    units  class *
2012 !*  ----   ---- -------                                    -----  ----- *
2013 !*  SLNT    R4  Top-leaf nitrogen content                  g m-2     I  *
2014 !*  SLNMIN  R4  Minimum or base SLNT for photosynthesis    g m-2     I  *
2015 !*  LAI     R4  (green)Leaf area index                     m2 m-2    I  *
2016 !*  KN      R4  Leaf nitrogen extinction coefficient       m2 m-2    I  *
2017 !*  KB      R4  Direct beam radiation extinction coeff.    m2 m-2    I  *
2018 !*  NPSU    R4  Photosynthet. active N for sunlit leaves   g m-2     O  *
2019 !*  NPSH    R4  Photosynthet. active N for shaded leaves   g m-2     O  *
2020 !*----------------------------------------------------------------------*
2021       SUBROUTINE PAN(SLNT,SLNMIN,LAI,KN,KB, NPSU,NPSH)
2022       IMPLICIT REAL (A-Z)
2023       
2024 !*---total photosynthetic nitrogen in canopy
2025       NPC   = SLNT*(1.-EXP(-KN*LAI))/KN-SLNMIN*LAI
2027 !*---photosynthetic nitrogen for sunlit and shaded parts of canopy
2028       NPSU  = SLNT*(1.-EXP(-(KN+KB)*LAI))/(KN+KB)-SLNMIN*(1.-EXP(-KB*LAI))/KB
2029       NPSH  = NPC-NPSU
2030       
2031       RETURN
2032       END SUBROUTINE PAN
2035 !*----------------------------------------------------------------------*
2036 !*  SUBROUTINE PHOTO                                                    *
2037 !*  Purpose: This subroutine calculates leaf photosynthesis and dark    *
2038 !*           respiration, based on a renewed Farquhar biochemistry      *
2039 !*           (cf Yin et al.2004. Plant, Cell & Environment 27:1211-1222)*
2040 !*                                                                      *
2041 !*  FORMAL PARAMETERS:  (I=input,O=output,C=control,IN=init,T=time)     *
2042 !*  name   type meaning                                    units  class *
2043 !*  ----   ---- -------                                    -----  ----- *
2044 !*  C3C4    R4  Crop type (=1. for C3, -1. for C4 crops)    -        I  *
2045 !*  PAR     R4  Leaf absorbed photosynth. active radiance  J m-2 s-1 I  *
2046 !*  TLEAF   R4  Leaf temperature                           oC        I  *
2047 !*  CO2I    R4  Intercellular CO2 concentration            ml m-3    I  *
2048 !*  NP      R4  Photosynthetically active leaf N content   g m-2     I  *
2049 !*  EAJMAX  R4  Energy of activation for Jmax              J mol-1   I  *
2050 !*  XVN     R4  Slope of linearity between Vcmax & leaf N  umol/g/s  I  *
2051 !*  XJN     R4  Slope of linearity between Jmax  & leaf N  umol/g/s  I  *
2052 !*  THETA   R4  Convexity for light response of e-transport -        I  *
2053 !*  PLEAF   R4  Gross leaf photosynthesis                  gCO2/m2/s O  *
2054 !*  RDLEAF  R4  Leaf dark respiration                      gCO2/m2/s O  *
2055 !*----------------------------------------------------------------------*
2056       SUBROUTINE PHOTO(C3C4,PAR,TLEAF,CO2I,NP,EAJMAX,XVN,XJN, &
2057                        THETA,PLEAF,RDLEAF)
2058       IMPLICIT REAL (A-Z)
2059       
2060 !*---Michaelis-Menten constants for CO2 and O2 at 25oC
2061       IF (C3C4.LT.0.) THEN
2062         KMC25  = 650.   !greater KMC25 for C4 than C3; unit:(umol/mol)
2063         KMO25  = 450.   !greater KMO25 for C4 than C3; unit:(mmol/mol)
2064       ELSE
2065         KMC25  = 404.9  !unit:(umol/mol)
2066         KMO25  = 278.4  !unit:(mmol/mol)
2067       ENDIF
2069 !*---other constants related to the Farquhar-type photosynthesis model
2070       O2     = 210.    !oxygen concentration(mmol/mol)
2071       EAVCMX = 65330.  !energy of activation for Vcmx(J/mol)
2072       EAKMC  = 79430.  !energy of activation for KMC (J/mol)
2073       EAKMO  = 36380.  !energy of activation for KMO (J/mol)
2074       EARD   = 46390.  !energy of activation for dark respiration(J/mol)
2075       DEJMAX = 200000. !energy of deactivation for JMAX (J/mol)
2076       SJ     = 650.    !entropy term in JT equation (J/mol/K)
2077       PHI2M  = 0.85    !maximum electron transport efficiency of PS II
2078       HH     = 3.      !number of protons required to synthesise 1 ATP
2079       KTMP   = 1.0     !Factor for reducing photosynthesis in case of T<5C
2080       JTMAX  = 3.12
2081       TO     = 298.15
2082       
2083 !*---PAR photon flux in umol/m2/s absorbed by leaf photo-systems
2084       UPAR   = 4.56*PAR !4.56 conversion factor in umol/J
2086 !*---Michaelis-Menten constants for CO2 and O2 respectively
2087       KMC    = KMC25*EXP((1./TO-1./(TLEAF+273.))*EAKMC/8.314)
2088       KMO    = KMO25*EXP((1./TO-1./(TLEAF+273.))*EAKMO/8.314)
2090 !*---CO2 compensation point in the absence of dark respiration
2091       GAMMAX = 0.5*EXP(-3.3801+5220./(TLEAF+273.)/8.314)*O2*KMC/KMO
2093 !*---Arrhenius function for the effect of temperature on carboxylation
2094      VCT    =    EXP((1./TO-1./(TLEAF+273.))*EAVCMX/8.314)
2096 !*---function for the effect of temperature on electron transport
2097      JT     =    EXP((1./TO-1./(TLEAF+273.))*EAJMAX/8.314)* &
2098                  (1.+EXP(SJ/8.314-DEJMAX/TO/8.314))/ &
2099                  (1.+EXP(SJ/8.314-1./(TLEAF+273.) *DEJMAX/8.314))
2101      VCMX   = XVN*VCT*NP
2102      JMAX   = XJN*JT *NP
2103   
2104 !*---CO2 concentration at carboxylation site & electron pathways and
2105 !*   their stoichiometries
2106       FPSEUD = 0.           !assuming no pseudocyclic e- transport
2107       IF (C3C4.LT.0.) THEN
2108         ZZ   = 0.2          !CO2 leakage from bundle-sheath to mesophyll
2109         CC   = 10.*CO2I     !to mimic C4 CO2 concentrating mechanism
2110         SF   = 2.*(CC-GAMMAX)/(1.-ZZ)
2111         FQ   = 1.- FPSEUD- 2.*(4.*CC+8.*GAMMAX)/HH/(SF+3.*CC+7.*GAMMAX)
2112         FCYC = FQ
2113       ELSE
2114         CC   = CO2I
2115         SF   = 0.
2116         FQ   = 0.
2117         FCYC = 1.-(FPSEUD*HH*(SF+3.*CC+7.*GAMMAX)/(4.*CC+8.*GAMMAX)+1.)/ &
2118                          (HH*(SF+3.*CC+7.*GAMMAX)/(4.*CC+8.*GAMMAX)-1.)
2119       ENDIF
2121 !*--- electron transport rate in dependence on PAR photon flux
2122       ALPHA2 = (1.-FCYC)/(1.+(1.-FCYC)/PHI2M)
2123       X      = ALPHA2*UPAR/MAX(1.E-10,JMAX)
2124       J2     = JMAX*(1.+X-((1.+X)**2.-4.*X*THETA)**0.5)/2./THETA
2126 !*---rates of carboxylation limited by Rubisco and electron transport
2127       VC     = VCMX * CC/(CC + KMC*(O2/KMO+1.))
2128       VJ     =  J2 * CC*(2.+FQ-FCYC)/HH/(SF+3.*CC+7.*GAMMAX)/(1.-FCYC)
2130 !*---gross rate of leaf photosynthesis
2131       ALF    = (1.-GAMMAX/CC)*MIN(VC,VJ)
2132       PLEAF  = MAX(1.E-10, (1.E-6)*44.*ALF)
2134 !*---rate of leaf dark respiration
2135       RDVX25 = 0.0089      !ratio of dark respiration to Vcmax at 25oC
2136       RDT    = EXP((1./TO-1./(TLEAF+273.))*EARD/8.314)
2137       RDLEAF = (1.E-6)*44. *RDVX25*(XVN*NP) * RDT
2139       RETURN
2140       END SUBROUTINE PHOTO
2143 !*----------------------------------------------------------------------*
2144 !*  SUBROUTINE REFL                                                     *
2145 !*  Purpose: This subroutine calculates reflection coefficients.        *
2146 !*                                                                      *
2147 !*  FORMAL PARAMETERS:  (I=input,O=output,C=control,IN=init,T=time)     *
2148 !*  name   type meaning                                    units  class *
2149 !*  ----   ---- -------                                    -----  ----- *
2150 !*  SCP     R4  Leaf scattering coefficient                -         I  *
2151 !*  KB      R4  Direct beam radiation extinction coeff.    m2 m-2    I  *
2152 !*  KBP     R4  Scattered beam radiation extinction coeff. m2 m-2    O  *
2153 !*  PCB     R4  Canopy beam radiation reflection coeff.    -         O  *
2154 !*----------------------------------------------------------------------*
2155       SUBROUTINE REFL (SCP,KB, KBP,PCB)
2156       IMPLICIT REAL (A-Z)
2157       
2158 !*--- scattered beam radiation extinction coefficient
2159       KBP    = KB*SQRT(1.-SCP)
2161 !*---canopy reflection coefficient for horizontal leaves
2162       PH     = (1.-SQRT(1.-SCP))/(1.+SQRT(1.-SCP))
2164 !*---Canopy beam radiation reflection coefficient
2165       PCB    = 1.-EXP(-2.*PH*KB/(1.+KB))
2167       RETURN
2168       END SUBROUTINE REFL
2171 !*----------------------------------------------------------------------*
2172 !*  SUBROUTINE LIGAB                                                    *
2173 !*  Purpose: This subroutine calculates absorbed light for sunlit and   *
2174 !*           shaded leaves.                                             *
2175 !*                                                                      *
2176 !*  FORMAL PARAMETERS:  (I=input,O=output,C=control,IN=init,T=time)     *
2177 !*  name   type meaning                                    units  class *
2178 !*  ----   ---- -------                                    -----  ----- *
2179 !*  SCP     R4  Leaf scattering coefficient                -         I  *
2180 !*  KB      R4  Direct beam radiation extinction coeff.    m2 m-2    I  *
2181 !*  KBP     R4  Scattered beam radiation extinction coeff. m2 m-2    I  *
2182 !*  KDP     R4  Diffuse radiation extinction coefficient   m2 m-2    I  *
2183 !*  PCB     R4  Canopy beam radiation reflection coeff.    -         I  *
2184 !*  PCD     R4  Canopy diffuse radiation reflection coeff. -         I  *
2185 !*  IB0     R4  Incident direct-beam radiation             J m-2 s-1 I  *
2186 !*  ID0     R4  Incident diffuse radiation                 J m-2 s-1 I  *
2187 !*  LAI     R4  (green)Leaf area index                     m2 m-2    I  *
2188 !*  ISU     R4  Absorbed radiation by sunlit leaves        J m-2 s-1 O  *
2189 !*  ISH     R4  Absorbed radiation by shaded leaves        J m-2 s-1 O  *
2190 !*----------------------------------------------------------------------*
2191       SUBROUTINE LIGAB (SCP,KB,KBP,KDP,PCB,PCD,IB0,ID0,LAI, ISU,ISH)
2192       IMPLICIT REAL (A-Z)
2193       
2194 !*---total absorbed light by canopy
2195       IC     = (1.-PCB)*MAX(1e-30,IB0)*(1.-EXP(-KBP*LAI))+ &
2196                (1.-PCD)*MAX(1e-30,ID0)*(1.-EXP(-KDP*LAI))
2197       
2198 !*---absorbed light by sunlit and shaded fractions of canopy
2199       ISU    = (1.-SCP)*MAX(1e-30,IB0)*(1.-EXP(-KB *LAI))+(1.-PCD)*MAX(1e-30,ID0)/(KDP+KB)* &
2200                KDP*(1.-EXP(-(KDP+KB)*LAI))+MAX(1e-30,IB0)*((1.-PCB)/(KBP+KB)*KBP* &
2201                (1.-EXP(-(KBP+KB)*LAI))-(1.-SCP)*(1.-EXP(-2.*KB*LAI))/2.)
2203       ISH    = IC-ISU
2205       RETURN
2206       END SUBROUTINE LIGAB
2209 !*----------------------------------------------------------------------*
2210 !*  SUBROUTINE KBEAM                                                    *
2211 !*  Purpose: This subroutine calculates extinction coefficient for      *
2212 !*           direct beam radiation.                                     *
2213 !*                                                                      *
2214 !*  FORMAL PARAMETERS:  (I=input,O=output,C=control,IN=init,T=time)     *
2215 !*  name   type meaning                                    units  class *
2216 !*  ----   ---- -------                                    -----  ----- *
2217 !*  SINB    R4  Sine of solar elevation                    -         I  *
2218 !*  BL      R4  Leaf angle (from horizontal)               radians   I  *
2219 !*  KB      R4  Direct beam radiation extinction coeff.    m2 m-2    O  *
2220 !*----------------------------------------------------------------------*
2221       SUBROUTINE KBEAM (SINB,BL, KB)
2222       IMPLICIT REAL (A-Z)
2223       
2224 !*---solar elevation in radians
2225       B      = ASIN(SINB)
2226       
2227 !*---average projection of leaves in the direction of a solar beam
2228       IF (SINB.GE.SIN(BL)) THEN
2229           OAV = SINB*COS(BL)
2230       ELSE
2231           OAV = 2./3.141592654*(SINB*COS(BL)*ASIN(TAN(B)/TAN(BL)) &
2232           +((SIN(BL))**2-SINB**2)**0.5)
2233       ENDIF
2235 !*---beam radiation extinction coefficient
2236       KB     = OAV/SINB
2238       RETURN
2239       END SUBROUTINE KBEAM
2242 !*----------------------------------------------------------------------*
2243 !*  SUBROUTINE KDIFF                                                    *
2244 !*  Purpose: This subroutine calculates extinction coefficient for      *
2245 !*           diffuse radiation.                                         *
2246 !*                                                                      *
2247 !*  FORMAL PARAMETERS:  (I=input,O=output,C=control,IN=init,T=time)     *
2248 !*  name   type meaning                                    units  class *
2249 !*  ----   ---- -------                                    -----  ----- *
2250 !*  LAI     R4  Total leaf area index                      m2 m-2    I  *
2251 !*  BL      R4  Leaf angle (from horizontal)               radians   I  *
2252 !*  SCP     R4  Leaf scattering coefficient                -         I  *
2253 !*  KDP     R4  Diffuse radiation extinction coefficient   m2 m-2    O  *
2254 !*----------------------------------------------------------------------*
2255       SUBROUTINE KDIFF (LAI,BL,SCP, KDP)
2256       IMPLICIT REAL (A-Z)
2257       
2258       PI    = 3.141592654
2260 !*---extinction coefficient of beam lights from 15, 45 and 75 elevations
2261       CALL KBEAM (SIN(15.*PI/180.),BL, KB15)
2262       CALL KBEAM (SIN(45.*PI/180.),BL, KB45)
2263       CALL KBEAM (SIN(75.*PI/180.),BL, KB75)
2265 !*---diffuse light extinction coefficient
2266       KDP   = -1./LAI*LOG(0.178*EXP(-KB15*(1.-SCP)**0.5*LAI) &
2267                         +0.514*EXP(-KB45*(1.-SCP)**0.5*LAI) &
2268                         +0.308*EXP(-KB75*(1.-SCP)**0.5*LAI))
2270       RETURN
2271       END SUBROUTINE KDIFF
2273 !*----------------------------------------------------------------------*
2274 !*  FUNCTION INTGRL                                                    *
2275 !*  Purpose: This function integrates a differential equation           *
2276 !*  using the Euler method. Substitutes the intrinsic FST function      *
2277 !*  FORMAL PARAMETERS:  (I=input,O=output,C=control,IN=init,T=time)     *
2278 !*  name   type meaning                                    units  class *
2279 !*  ----   ---- -------                                    -----  ----- *
2280 !*  POOL    R4  Currenmt stock size                         g X m-2  I  *
2281 !*  RATE    R4  Rate of change                               1/d     I  *
2282 !*  DT      R4  Time step                                    d       I  *
2283 !*  INTGRL  R4  Returns the stock size in next time step    g X m-2  0  *
2284 FUNCTION INTGRL(POOL, RATE, DT)
2285 IMPLICIT NONE
2286 real:: INTGRL, POOL, RATE, DT
2288 INTGRL = POOL + RATE*DT
2290 RETURN
2291 END FUNCTION INTGRL
2293 !*----------------------------------------------------------------------*
2294 !*  FUNCTION NOTNUL                                                     *
2295 !*  Y = NOTNUL(X)                                                       *
2296 !*  Y is equal to X but 1.0 in case of x=0.0. Note that X is            *
2297 !*  evaluated without any tolerance interval                            *
2298 !*  name   type meaning                                    units  class *
2299 !*  ----   ---- -------                                    -----  ----- *
2300 !*  X       R4  Variable to be checked                               I  *
2301 !*----------------------------------------------------------------------*
2302 FUNCTION NOTNUL(X)
2303 IMPLICIT NONE
2304 real:: NOTNUL, X
2306 if (X.ne.0) then
2307    NOTNUL = X
2308 else
2309    NOTNUL = 1
2310 endif
2312 RETURN
2313 END FUNCTION NOTNUL
2315 !*----------------------------------------------------------------------*
2316 !*  FUNCTION LIMIT                                                      *
2317 !*  Y = LIMIT(XL, XH, X)                                                *
2318 !*  Y is equal to X but limited between XL and XH                       *
2319 !*  Y - Returned as X bounded on [Xl,XH]                                *
2320 !*  XL- Lower bound of X                                                *
2321 !*  XH- Upper bound of X                                                *
2322 !*  ----   ---- -------                                                 *
2323 !*  X       R4  Variable to be checken                               I  *
2324 !*----------------------------------------------------------------------*
2325 FUNCTION LIMIT(XL, XH, X)
2326 IMPLICIT NONE
2327 real:: LIMIT, XL, XH, X
2329 if (X.ge.XL.and.X.le.XH) then
2330    LIMIT = X
2331 else
2332    if (X.gt.XH) then
2333       LIMIT = XH
2334    else
2335       LIMIT = XL
2336    endif 
2337 endif
2339 RETURN
2340 END FUNCTION LIMIT
2342 !*----------------------------------------------------------------------*
2343 !*  FUNCTION INSW                                                       *
2344 !*  Y = INSW(X, Y1, Y2)                                                 *
2345 !*  Input switch. Y is set equal to Y1 orY2 depending on the value of X *
2346 !*  Y - Returned as either Y1 or Y2                                     *
2347 !*  X - Control variable                                                *
2348 !*  Y1- Returned value of Y if X<0                                      * 
2349 !*  Y2- Returned value of Y if X>=0                                     *
2350 !*  ----   ---- -------                                                 *
2351 !*  X       R4  Variable to be checken                               I  *
2352 !*----------------------------------------------------------------------*
2353 FUNCTION INSW(X, Y1, Y2)
2354 implicit none
2355 real :: INSW, X, Y1, Y2
2357 if (X.lt.0) then
2358     INSW = Y1
2359 else
2360     INSW = Y2
2361 endif
2363 RETURN
2364 END FUNCTION INSW
2367 !*----------------------------------------------------------------------*
2368 !*  FUNCTION REAAND                                                     *
2369 !*  Y = REAAND(X1, X2)                                                  *
2370 !*  Returns 1.0 if both input variables are positive, otherwise Y=0.0   *
2371 !*  ----   ---- -------                                                 *
2372 !*  X1      R4  1. variable to be checked                            I  *
2373 !*  X2      R4  2. variable to be checked                            I  *
2374 !*----------------------------------------------------------------------*
2375 FUNCTION REAAND(X1, X2)
2376 implicit none
2377 real :: REAAND, X1, X2
2379 if (X1.gt.0.and.X2.gt.0) then
2380     REAAND = 1.
2381 else
2382     REAAND = 0.
2383 endif
2385 RETURN
2386 END FUNCTION REAAND
2389 !*----------------------------------------------------------------------*
2390 !*  FUNCTION REAnOR                                                     *
2391 !*  Y = REANOR(X1, X2)                                                  *
2392 !*  Returns 1.0 if both input variables are less than or equal to 0.,  *
2393 !*  otherwise Y=0.
2394 !*  ----   ---- -------                                                 *
2395 !*  X1      R4  1. variable to be checked                            I  *
2396 !*  X2      R4  2. variable to be checked                            I  *
2397 !*----------------------------------------------------------------------*
2398 FUNCTION REANOR(X1, X2)
2399 implicit none
2400 real :: REANOR, X1, X2
2402 if (X1.le.0.and.X2.le.0) then
2403     REANOR = 1.
2404 else
2405     REANOR = 0.
2406 endif
2408 RETURN
2409 END FUNCTION REANOR
2411 END MODULE module_sf_gecros