New URL for NEMO forge!   http://forge.nemo-ocean.eu

Since March 2022 along with NEMO 4.2 release, the code development moved to a self-hosted GitLab.
This present forge is now archived and remained online for history.
dynhpg.F90 in NEMO/branches/2019/dev_r10721_KERNEL-02_Storkey_Coward_IMMERSE_first_steps/src/OCE/DYN – NEMO

source: NEMO/branches/2019/dev_r10721_KERNEL-02_Storkey_Coward_IMMERSE_first_steps/src/OCE/DYN/dynhpg.F90 @ 11822

Last change on this file since 11822 was 11822, checked in by acc, 4 years ago

Branch 2019/dev_r10721_KERNEL-02_Storkey_Coward_IMMERSE_first_steps. Sette tested updates to branch to align with trunk changes between 10721 and 11740. Sette tests are passing but results differ from branch before these changes (except for GYRE_PISCES and VORTEX) and branch results already differed from trunk because of algorithmic fixes. Will need more checks to confirm correctness.

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 75.6 KB
Line 
1MODULE dynhpg
2   !!======================================================================
3   !!                       ***  MODULE  dynhpg  ***
4   !! Ocean dynamics:  hydrostatic pressure gradient trend
5   !!======================================================================
6   !! History :  OPA  !  1987-09  (P. Andrich, M.-A. Foujols)  hpg_zco: Original code
7   !!            5.0  !  1991-11  (G. Madec)
8   !!            7.0  !  1996-01  (G. Madec)  hpg_sco: Original code for s-coordinates
9   !!            8.0  !  1997-05  (G. Madec)  split dynber into dynkeg and dynhpg
10   !!            8.5  !  2002-07  (G. Madec)  F90: Free form and module
11   !!            8.5  !  2002-08  (A. Bozec)  hpg_zps: Original code
12   !!   NEMO     1.0  !  2005-10  (A. Beckmann, B.W. An)  various s-coordinate options
13   !!                 !         Original code for hpg_ctl, hpg_hel hpg_wdj, hpg_djc, hpg_rot
14   !!             -   !  2005-11  (G. Madec) style & small optimisation
15   !!            3.3  !  2010-10  (C. Ethe, G. Madec) reorganisation of initialisation phase
16   !!            3.4  !  2011-11  (H. Liu) hpg_prj: Original code for s-coordinates
17   !!                 !           (A. Coward) suppression of hel, wdj and rot options
18   !!            3.6  !  2014-11  (P. Mathiot) hpg_isf: original code for ice shelf cavity
19   !!----------------------------------------------------------------------
20
21   !!----------------------------------------------------------------------
22   !!   dyn_hpg      : update the momentum trend with the now horizontal
23   !!                  gradient of the hydrostatic pressure
24   !!   dyn_hpg_init : initialisation and control of options
25   !!       hpg_zco  : z-coordinate scheme
26   !!       hpg_zps  : z-coordinate plus partial steps (interpolation)
27   !!       hpg_sco  : s-coordinate (standard jacobian formulation)
28   !!       hpg_isf  : s-coordinate (sco formulation) adapted to ice shelf
29   !!       hpg_djc  : s-coordinate (Density Jacobian with Cubic polynomial)
30   !!       hpg_prj  : s-coordinate (Pressure Jacobian with Cubic polynomial)
31   !!----------------------------------------------------------------------
32   USE oce             ! ocean dynamics and tracers
33   USE sbc_oce         ! surface variable (only for the flag with ice shelf)
34   USE dom_oce         ! ocean space and time domain
35   USE wet_dry         ! wetting and drying
36   USE phycst          ! physical constants
37   USE trd_oce         ! trends: ocean variables
38   USE trddyn          ! trend manager: dynamics
39   USE zpshde          ! partial step: hor. derivative     (zps_hde routine)
40   !
41   USE in_out_manager  ! I/O manager
42   USE prtctl          ! Print control
43   USE lbclnk          ! lateral boundary condition
44   USE lib_mpp         ! MPP library
45   USE eosbn2          ! compute density
46   USE timing          ! Timing
47   USE iom
48
49   IMPLICIT NONE
50   PRIVATE
51
52   PUBLIC   dyn_hpg        ! routine called by step module
53   PUBLIC   dyn_hpg_init   ! routine called by opa module
54
55   !                                !!* Namelist namdyn_hpg : hydrostatic pressure gradient
56   LOGICAL, PUBLIC ::   ln_hpg_zco   !: z-coordinate - full steps
57   LOGICAL, PUBLIC ::   ln_hpg_zps   !: z-coordinate - partial steps (interpolation)
58   LOGICAL, PUBLIC ::   ln_hpg_sco   !: s-coordinate (standard jacobian formulation)
59   LOGICAL, PUBLIC ::   ln_hpg_djc   !: s-coordinate (Density Jacobian with Cubic polynomial)
60   LOGICAL, PUBLIC ::   ln_hpg_prj   !: s-coordinate (Pressure Jacobian scheme)
61   LOGICAL, PUBLIC ::   ln_hpg_isf   !: s-coordinate similar to sco modify for isf
62
63   !                                !! Flag to control the type of hydrostatic pressure gradient
64   INTEGER, PARAMETER ::   np_ERROR  =-10   ! error in specification of lateral diffusion
65   INTEGER, PARAMETER ::   np_zco    =  0   ! z-coordinate - full steps
66   INTEGER, PARAMETER ::   np_zps    =  1   ! z-coordinate - partial steps (interpolation)
67   INTEGER, PARAMETER ::   np_sco    =  2   ! s-coordinate (standard jacobian formulation)
68   INTEGER, PARAMETER ::   np_djc    =  3   ! s-coordinate (Density Jacobian with Cubic polynomial)
69   INTEGER, PARAMETER ::   np_prj    =  4   ! s-coordinate (Pressure Jacobian scheme)
70   INTEGER, PARAMETER ::   np_isf    =  5   ! s-coordinate similar to sco modify for isf
71   !
72   INTEGER, PUBLIC ::   nhpg         !: type of pressure gradient scheme used ! (deduced from ln_hpg_... flags) (PUBLIC for TAM)
73
74   !! * Substitutions
75#  include "vectopt_loop_substitute.h90"
76   !!----------------------------------------------------------------------
77   !! NEMO/OCE 4.0 , NEMO Consortium (2018)
78   !! $Id$
79   !! Software governed by the CeCILL license (see ./LICENSE)
80   !!----------------------------------------------------------------------
81CONTAINS
82
83   SUBROUTINE dyn_hpg( kt, Kmm, puu, pvv, Krhs )
84      !!---------------------------------------------------------------------
85      !!                  ***  ROUTINE dyn_hpg  ***
86      !!
87      !! ** Method  :   Call the hydrostatic pressure gradient routine
88      !!              using the scheme defined in the namelist
89      !!
90      !! ** Action : - Update (puu(:,:,:,Krhs),pvv(:,:,:,Krhs)) with the now hydrastatic pressure trend
91      !!             - send trends to trd_dyn for futher diagnostics (l_trddyn=T)
92      !!----------------------------------------------------------------------
93      INTEGER                             , INTENT( in )  ::  kt          ! ocean time-step index
94      INTEGER                             , INTENT( in )  ::  Kmm, Krhs   ! ocean time level indices
95      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk,jpt), INTENT(inout) ::  puu, pvv    ! ocean velocities and RHS of momentum equation
96      !
97      REAL(wp), ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:,:) ::   ztrdu, ztrdv
98      !!----------------------------------------------------------------------
99      !
100      IF( ln_timing )   CALL timing_start('dyn_hpg')
101      !
102      IF( l_trddyn ) THEN                    ! Temporary saving of puu(:,:,:,Krhs) and pvv(:,:,:,Krhs) trends (l_trddyn)
103         ALLOCATE( ztrdu(jpi,jpj,jpk) , ztrdv(jpi,jpj,jpk) )
104         ztrdu(:,:,:) = puu(:,:,:,Krhs)
105         ztrdv(:,:,:) = pvv(:,:,:,Krhs)
106      ENDIF
107      !
108      SELECT CASE ( nhpg )      ! Hydrostatic pressure gradient computation
109      CASE ( np_zco )   ;   CALL hpg_zco    ( kt, Kmm, puu, pvv, Krhs )  ! z-coordinate
110      CASE ( np_zps )   ;   CALL hpg_zps    ( kt, Kmm, puu, pvv, Krhs )  ! z-coordinate plus partial steps (interpolation)
111      CASE ( np_sco )   ;   CALL hpg_sco    ( kt, Kmm, puu, pvv, Krhs )  ! s-coordinate (standard jacobian formulation)
112      CASE ( np_djc )   ;   CALL hpg_djc    ( kt, Kmm, puu, pvv, Krhs )  ! s-coordinate (Density Jacobian with Cubic polynomial)
113      CASE ( np_prj )   ;   CALL hpg_prj    ( kt, Kmm, puu, pvv, Krhs )  ! s-coordinate (Pressure Jacobian scheme)
114      CASE ( np_isf )   ;   CALL hpg_isf    ( kt, Kmm, puu, pvv, Krhs )  ! s-coordinate similar to sco modify for ice shelf
115      END SELECT
116      !
117      IF( l_trddyn ) THEN      ! save the hydrostatic pressure gradient trends for momentum trend diagnostics
118         ztrdu(:,:,:) = puu(:,:,:,Krhs) - ztrdu(:,:,:)
119         ztrdv(:,:,:) = pvv(:,:,:,Krhs) - ztrdv(:,:,:)
120         CALL trd_dyn( ztrdu, ztrdv, jpdyn_hpg, kt, Kmm )
121         DEALLOCATE( ztrdu , ztrdv )
122      ENDIF
123      !
124      IF(ln_ctl)   CALL prt_ctl( tab3d_1=puu(:,:,:,Krhs), clinfo1=' hpg  - Ua: ', mask1=umask,   &
125         &                       tab3d_2=pvv(:,:,:,Krhs), clinfo2=       ' Va: ', mask2=vmask, clinfo3='dyn' )
126      !
127      IF( ln_timing )   CALL timing_stop('dyn_hpg')
128      !
129   END SUBROUTINE dyn_hpg
130
131
132   SUBROUTINE dyn_hpg_init( Kmm )
133      !!----------------------------------------------------------------------
134      !!                 ***  ROUTINE dyn_hpg_init  ***
135      !!
136      !! ** Purpose :   initializations for the hydrostatic pressure gradient
137      !!              computation and consistency control
138      !!
139      !! ** Action  :   Read the namelist namdyn_hpg and check the consistency
140      !!      with the type of vertical coordinate used (zco, zps, sco)
141      !!----------------------------------------------------------------------
142      INTEGER, INTENT( in ) :: Kmm   ! ocean time level index
143      !
144      INTEGER ::   ioptio = 0      ! temporary integer
145      INTEGER ::   ios             ! Local integer output status for namelist read
146      !!
147      INTEGER  ::   ji, jj, jk, ikt    ! dummy loop indices      ISF
148      REAL(wp) ::   znad
149      REAL(wp), ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:,:) ::  zts_top, zrhd   ! hypothesys on isf density
150      REAL(wp), ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)   ::  zrhdtop_isf    ! density at bottom of ISF
151      REAL(wp), ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)   ::  ziceload       ! density at bottom of ISF
152      !!
153      NAMELIST/namdyn_hpg/ ln_hpg_zco, ln_hpg_zps, ln_hpg_sco,     &
154         &                 ln_hpg_djc, ln_hpg_prj, ln_hpg_isf
155      !!----------------------------------------------------------------------
156      !
157      REWIND( numnam_ref )              ! Namelist namdyn_hpg in reference namelist : Hydrostatic pressure gradient
158      READ  ( numnam_ref, namdyn_hpg, IOSTAT = ios, ERR = 901)
159901   IF( ios /= 0 )   CALL ctl_nam ( ios , 'namdyn_hpg in reference namelist' )
160      !
161      REWIND( numnam_cfg )              ! Namelist namdyn_hpg in configuration namelist : Hydrostatic pressure gradient
162      READ  ( numnam_cfg, namdyn_hpg, IOSTAT = ios, ERR = 902 )
163902   IF( ios >  0 )   CALL ctl_nam ( ios , 'namdyn_hpg in configuration namelist' )
164      IF(lwm) WRITE ( numond, namdyn_hpg )
165      !
166      IF(lwp) THEN                   ! Control print
167         WRITE(numout,*)
168         WRITE(numout,*) 'dyn_hpg_init : hydrostatic pressure gradient initialisation'
169         WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~~'
170         WRITE(numout,*) '   Namelist namdyn_hpg : choice of hpg scheme'
171         WRITE(numout,*) '      z-coord. - full steps                             ln_hpg_zco    = ', ln_hpg_zco
172         WRITE(numout,*) '      z-coord. - partial steps (interpolation)          ln_hpg_zps    = ', ln_hpg_zps
173         WRITE(numout,*) '      s-coord. (standard jacobian formulation)          ln_hpg_sco    = ', ln_hpg_sco
174         WRITE(numout,*) '      s-coord. (standard jacobian formulation) for isf  ln_hpg_isf    = ', ln_hpg_isf
175         WRITE(numout,*) '      s-coord. (Density Jacobian: Cubic polynomial)     ln_hpg_djc    = ', ln_hpg_djc
176         WRITE(numout,*) '      s-coord. (Pressure Jacobian: Cubic polynomial)    ln_hpg_prj    = ', ln_hpg_prj
177      ENDIF
178      !
179      IF( ln_hpg_djc )   &
180         &   CALL ctl_stop('dyn_hpg_init : Density Jacobian: Cubic polynominal method',   &
181         &                 '   currently disabled (bugs under investigation).'        ,   &
182         &                 '   Please select either  ln_hpg_sco or  ln_hpg_prj instead' )
183         !
184      IF( .NOT.ln_linssh .AND. .NOT.(ln_hpg_sco.OR.ln_hpg_prj.OR.ln_hpg_isf) )          &
185         &   CALL ctl_stop('dyn_hpg_init : non-linear free surface requires either ',   &
186         &                 '   the standard jacobian formulation hpg_sco    or '    ,   &
187         &                 '   the pressure jacobian formulation hpg_prj'             )
188         !
189      IF( ln_hpg_isf ) THEN
190         IF( .NOT. ln_isfcav )   CALL ctl_stop( ' hpg_isf not available if ln_isfcav = false ' )
191       ELSE
192         IF(       ln_isfcav )   CALL ctl_stop( 'Only hpg_isf has been corrected to work with ice shelf cavity.' )
193      ENDIF
194      !
195      !                               ! Set nhpg from ln_hpg_... flags & consistency check
196      nhpg   = np_ERROR
197      ioptio = 0
198      IF( ln_hpg_zco ) THEN   ;   nhpg = np_zco   ;   ioptio = ioptio +1   ;   ENDIF
199      IF( ln_hpg_zps ) THEN   ;   nhpg = np_zps   ;   ioptio = ioptio +1   ;   ENDIF
200      IF( ln_hpg_sco ) THEN   ;   nhpg = np_sco   ;   ioptio = ioptio +1   ;   ENDIF
201      IF( ln_hpg_djc ) THEN   ;   nhpg = np_djc   ;   ioptio = ioptio +1   ;   ENDIF
202      IF( ln_hpg_prj ) THEN   ;   nhpg = np_prj   ;   ioptio = ioptio +1   ;   ENDIF
203      IF( ln_hpg_isf ) THEN   ;   nhpg = np_isf   ;   ioptio = ioptio +1   ;   ENDIF
204      !
205      IF( ioptio /= 1 )   CALL ctl_stop( 'NO or several hydrostatic pressure gradient options used' )
206      !
207      IF(lwp) THEN
208         WRITE(numout,*)
209         SELECT CASE( nhpg )
210         CASE( np_zco )   ;   WRITE(numout,*) '   ==>>>   z-coord. - full steps '
211         CASE( np_zps )   ;   WRITE(numout,*) '   ==>>>   z-coord. - partial steps (interpolation)'
212         CASE( np_sco )   ;   WRITE(numout,*) '   ==>>>   s-coord. (standard jacobian formulation)'
213         CASE( np_djc )   ;   WRITE(numout,*) '   ==>>>   s-coord. (Density Jacobian: Cubic polynomial)'
214         CASE( np_prj )   ;   WRITE(numout,*) '   ==>>>   s-coord. (Pressure Jacobian: Cubic polynomial)'
215         CASE( np_isf )   ;   WRITE(numout,*) '   ==>>>   s-coord. (standard jacobian formulation) for isf'
216         END SELECT
217         WRITE(numout,*)
218      ENDIF
219      !                         
220      IF ( .NOT. ln_isfcav ) THEN     !--- no ice shelf load
221         riceload(:,:) = 0._wp
222         !
223      ELSE                            !--- set an ice shelf load
224         !
225         IF(lwp) WRITE(numout,*)
226         IF(lwp) WRITE(numout,*) '   ice shelf case: set the ice-shelf load'
227         ALLOCATE( zts_top(jpi,jpj,jpts) , zrhd(jpi,jpj,jpk) , zrhdtop_isf(jpi,jpj) , ziceload(jpi,jpj) ) 
228         !
229         znad = 1._wp                     !- To use density and not density anomaly
230         !
231         !                                !- assume water displaced by the ice shelf is at T=-1.9 and S=34.4 (rude)
232         zts_top(:,:,jp_tem) = -1.9_wp   ;   zts_top(:,:,jp_sal) = 34.4_wp
233         !
234         DO jk = 1, jpk                   !- compute density of the water displaced by the ice shelf
235            CALL eos( zts_top(:,:,:), gdept(:,:,jk,Kmm), zrhd(:,:,jk) )
236         END DO
237         !
238         !                                !- compute rhd at the ice/oce interface (ice shelf side)
239         CALL eos( zts_top , risfdep, zrhdtop_isf )
240         !
241         !                                !- Surface value + ice shelf gradient
242         ziceload = 0._wp                       ! compute pressure due to ice shelf load
243         DO jj = 1, jpj                         ! (used to compute hpgi/j for all the level from 1 to miku/v)
244            DO ji = 1, jpi                      ! divided by 2 later
245               ikt = mikt(ji,jj)
246               ziceload(ji,jj) = ziceload(ji,jj) + (znad + zrhd(ji,jj,1) ) * e3w(ji,jj,1,Kmm) * (1._wp - tmask(ji,jj,1))
247               DO jk = 2, ikt-1
248                  ziceload(ji,jj) = ziceload(ji,jj) + (2._wp * znad + zrhd(ji,jj,jk-1) + zrhd(ji,jj,jk)) * e3w(ji,jj,jk,Kmm) &
249                     &                              * (1._wp - tmask(ji,jj,jk))
250               END DO
251               IF (ikt  >=  2) ziceload(ji,jj) = ziceload(ji,jj) + (2._wp * znad + zrhdtop_isf(ji,jj) + zrhd(ji,jj,ikt-1)) &
252                  &                                              * ( risfdep(ji,jj) - gdept(ji,jj,ikt-1,Kmm) )
253            END DO
254         END DO
255         riceload(:,:) = ziceload(:,:)  ! need to be saved for diaar5
256         !
257         DEALLOCATE( zts_top , zrhd , zrhdtop_isf , ziceload ) 
258      ENDIF
259      !
260   END SUBROUTINE dyn_hpg_init
261
262
263   SUBROUTINE hpg_zco( kt, Kmm, puu, pvv, Krhs )
264      !!---------------------------------------------------------------------
265      !!                  ***  ROUTINE hpg_zco  ***
266      !!
267      !! ** Method  :   z-coordinate case, levels are horizontal surfaces.
268      !!      The now hydrostatic pressure gradient at a given level, jk,
269      !!      is computed by taking the vertical integral of the in-situ
270      !!      density gradient along the model level from the suface to that
271      !!      level:    zhpi = grav .....
272      !!                zhpj = grav .....
273      !!      add it to the general momentum trend (puu(:,:,:,Krhs),pvv(:,:,:,Krhs)).
274      !!            puu(:,:,:,Krhs) = puu(:,:,:,Krhs) - 1/e1u * zhpi
275      !!            pvv(:,:,:,Krhs) = pvv(:,:,:,Krhs) - 1/e2v * zhpj
276      !!
277      !! ** Action : - Update (puu(:,:,:,Krhs),pvv(:,:,:,Krhs)) with the now hydrastatic pressure trend
278      !!----------------------------------------------------------------------
279      INTEGER                             , INTENT( in )  ::  kt          ! ocean time-step index
280      INTEGER                             , INTENT( in )  ::  Kmm, Krhs   ! ocean time level indices
281      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk,jpt), INTENT(inout) ::  puu, pvv    ! ocean velocities and RHS of momentum equation
282      !
283      INTEGER  ::   ji, jj, jk       ! dummy loop indices
284      REAL(wp) ::   zcoef0, zcoef1   ! temporary scalars
285      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) ::  zhpi, zhpj
286      !!----------------------------------------------------------------------
287      !
288      IF( kt == nit000 ) THEN
289         IF(lwp) WRITE(numout,*)
290         IF(lwp) WRITE(numout,*) 'dyn:hpg_zco : hydrostatic pressure gradient trend'
291         IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~   z-coordinate case '
292      ENDIF
293
294      zcoef0 = - grav * 0.5_wp      ! Local constant initialization
295
296      ! Surface value
297      DO jj = 2, jpjm1
298         DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
299            zcoef1 = zcoef0 * e3w(ji,jj,1,Kmm)
300            ! hydrostatic pressure gradient
301            zhpi(ji,jj,1) = zcoef1 * ( rhd(ji+1,jj,1) - rhd(ji,jj,1) ) * r1_e1u(ji,jj)
302            zhpj(ji,jj,1) = zcoef1 * ( rhd(ji,jj+1,1) - rhd(ji,jj,1) ) * r1_e2v(ji,jj)
303            ! add to the general momentum trend
304            puu(ji,jj,1,Krhs) = puu(ji,jj,1,Krhs) + zhpi(ji,jj,1)
305            pvv(ji,jj,1,Krhs) = pvv(ji,jj,1,Krhs) + zhpj(ji,jj,1)
306         END DO
307      END DO
308
309      !
310      ! interior value (2=<jk=<jpkm1)
311      DO jk = 2, jpkm1
312         DO jj = 2, jpjm1
313            DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
314               zcoef1 = zcoef0 * e3w(ji,jj,jk,Kmm)
315               ! hydrostatic pressure gradient
316               zhpi(ji,jj,jk) = zhpi(ji,jj,jk-1)   &
317                  &           + zcoef1 * (  ( rhd(ji+1,jj,jk)+rhd(ji+1,jj,jk-1) )    &
318                  &                       - ( rhd(ji  ,jj,jk)+rhd(ji  ,jj,jk-1) )  ) * r1_e1u(ji,jj)
319
320               zhpj(ji,jj,jk) = zhpj(ji,jj,jk-1)   &
321                  &           + zcoef1 * (  ( rhd(ji,jj+1,jk)+rhd(ji,jj+1,jk-1) )    &
322                  &                       - ( rhd(ji,jj,  jk)+rhd(ji,jj  ,jk-1) )  ) * r1_e2v(ji,jj)
323               ! add to the general momentum trend
324               puu(ji,jj,jk,Krhs) = puu(ji,jj,jk,Krhs) + zhpi(ji,jj,jk)
325               pvv(ji,jj,jk,Krhs) = pvv(ji,jj,jk,Krhs) + zhpj(ji,jj,jk)
326            END DO
327         END DO
328      END DO
329      !
330   END SUBROUTINE hpg_zco
331
332
333   SUBROUTINE hpg_zps( kt, Kmm, puu, pvv, Krhs )
334      !!---------------------------------------------------------------------
335      !!                 ***  ROUTINE hpg_zps  ***
336      !!
337      !! ** Method  :   z-coordinate plus partial steps case.  blahblah...
338      !!
339      !! ** Action  : - Update (puu(:,:,:,Krhs),pvv(:,:,:,Krhs)) with the now hydrastatic pressure trend
340      !!----------------------------------------------------------------------
341      INTEGER                             , INTENT( in )  ::  kt          ! ocean time-step index
342      INTEGER                             , INTENT( in )  ::  Kmm, Krhs   ! ocean time level indices
343      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk,jpt), INTENT(inout) ::  puu, pvv    ! ocean velocities and RHS of momentum equation
344      !!
345      INTEGER  ::   ji, jj, jk                       ! dummy loop indices
346      INTEGER  ::   iku, ikv                         ! temporary integers
347      REAL(wp) ::   zcoef0, zcoef1, zcoef2, zcoef3   ! temporary scalars
348      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) ::  zhpi, zhpj
349      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj) :: zgtsu, zgtsv, zgru, zgrv
350      !!----------------------------------------------------------------------
351      !
352      IF( kt == nit000 ) THEN
353         IF(lwp) WRITE(numout,*)
354         IF(lwp) WRITE(numout,*) 'dyn:hpg_zps : hydrostatic pressure gradient trend'
355         IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~   z-coordinate with partial steps - vector optimization'
356      ENDIF
357
358      ! Partial steps: Compute NOW horizontal gradient of t, s, rd at the last ocean level
359      CALL zps_hde( kt, Kmm, jpts, ts(:,:,:,:,Kmm), zgtsu, zgtsv, rhd, zgru , zgrv )
360
361      ! Local constant initialization
362      zcoef0 = - grav * 0.5_wp
363
364      !  Surface value (also valid in partial step case)
365      DO jj = 2, jpjm1
366         DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
367            zcoef1 = zcoef0 * e3w(ji,jj,1,Kmm)
368            ! hydrostatic pressure gradient
369            zhpi(ji,jj,1) = zcoef1 * ( rhd(ji+1,jj  ,1) - rhd(ji,jj,1) ) * r1_e1u(ji,jj)
370            zhpj(ji,jj,1) = zcoef1 * ( rhd(ji  ,jj+1,1) - rhd(ji,jj,1) ) * r1_e2v(ji,jj)
371            ! add to the general momentum trend
372            puu(ji,jj,1,Krhs) = puu(ji,jj,1,Krhs) + zhpi(ji,jj,1)
373            pvv(ji,jj,1,Krhs) = pvv(ji,jj,1,Krhs) + zhpj(ji,jj,1)
374         END DO
375      END DO
376
377      ! interior value (2=<jk=<jpkm1)
378      DO jk = 2, jpkm1
379         DO jj = 2, jpjm1
380            DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
381               zcoef1 = zcoef0 * e3w(ji,jj,jk,Kmm)
382               ! hydrostatic pressure gradient
383               zhpi(ji,jj,jk) = zhpi(ji,jj,jk-1)   &
384                  &           + zcoef1 * (  ( rhd(ji+1,jj,jk) + rhd(ji+1,jj,jk-1) )   &
385                  &                       - ( rhd(ji  ,jj,jk) + rhd(ji  ,jj,jk-1) )  ) * r1_e1u(ji,jj)
386
387               zhpj(ji,jj,jk) = zhpj(ji,jj,jk-1)   &
388                  &           + zcoef1 * (  ( rhd(ji,jj+1,jk) + rhd(ji,jj+1,jk-1) )   &
389                  &                       - ( rhd(ji,jj,  jk) + rhd(ji,jj  ,jk-1) )  ) * r1_e2v(ji,jj)
390               ! add to the general momentum trend
391               puu(ji,jj,jk,Krhs) = puu(ji,jj,jk,Krhs) + zhpi(ji,jj,jk)
392               pvv(ji,jj,jk,Krhs) = pvv(ji,jj,jk,Krhs) + zhpj(ji,jj,jk)
393            END DO
394         END DO
395      END DO
396
397      ! partial steps correction at the last level  (use zgru & zgrv computed in zpshde.F90)
398      DO jj = 2, jpjm1
399         DO ji = 2, jpim1
400            iku = mbku(ji,jj)
401            ikv = mbkv(ji,jj)
402            zcoef2 = zcoef0 * MIN( e3w(ji,jj,iku,Kmm), e3w(ji+1,jj  ,iku,Kmm) )
403            zcoef3 = zcoef0 * MIN( e3w(ji,jj,ikv,Kmm), e3w(ji  ,jj+1,ikv,Kmm) )
404            IF( iku > 1 ) THEN            ! on i-direction (level 2 or more)
405               puu  (ji,jj,iku,Krhs) = puu(ji,jj,iku,Krhs) - zhpi(ji,jj,iku)         ! subtract old value
406               zhpi(ji,jj,iku) = zhpi(ji,jj,iku-1)                   &   ! compute the new one
407                  &            + zcoef2 * ( rhd(ji+1,jj,iku-1) - rhd(ji,jj,iku-1) + zgru(ji,jj) ) * r1_e1u(ji,jj)
408               puu  (ji,jj,iku,Krhs) = puu(ji,jj,iku,Krhs) + zhpi(ji,jj,iku)         ! add the new one to the general momentum trend
409            ENDIF
410            IF( ikv > 1 ) THEN            ! on j-direction (level 2 or more)
411               pvv  (ji,jj,ikv,Krhs) = pvv(ji,jj,ikv,Krhs) - zhpj(ji,jj,ikv)         ! subtract old value
412               zhpj(ji,jj,ikv) = zhpj(ji,jj,ikv-1)                   &   ! compute the new one
413                  &            + zcoef3 * ( rhd(ji,jj+1,ikv-1) - rhd(ji,jj,ikv-1) + zgrv(ji,jj) ) * r1_e2v(ji,jj)
414               pvv  (ji,jj,ikv,Krhs) = pvv(ji,jj,ikv,Krhs) + zhpj(ji,jj,ikv)         ! add the new one to the general momentum trend
415            ENDIF
416         END DO
417      END DO
418      !
419   END SUBROUTINE hpg_zps
420
421
422   SUBROUTINE hpg_sco( kt, Kmm, puu, pvv, Krhs )
423      !!---------------------------------------------------------------------
424      !!                  ***  ROUTINE hpg_sco  ***
425      !!
426      !! ** Method  :   s-coordinate case. Jacobian scheme.
427      !!      The now hydrostatic pressure gradient at a given level, jk,
428      !!      is computed by taking the vertical integral of the in-situ
429      !!      density gradient along the model level from the suface to that
430      !!      level. s-coordinates (ln_sco): a corrective term is added
431      !!      to the horizontal pressure gradient :
432      !!         zhpi = grav .....  + 1/e1u mi(rhd) di[ grav dep3w ]
433      !!         zhpj = grav .....  + 1/e2v mj(rhd) dj[ grav dep3w ]
434      !!      add it to the general momentum trend (puu(:,:,:,Krhs),pvv(:,:,:,Krhs)).
435      !!         puu(:,:,:,Krhs) = puu(:,:,:,Krhs) - 1/e1u * zhpi
436      !!         pvv(:,:,:,Krhs) = pvv(:,:,:,Krhs) - 1/e2v * zhpj
437      !!
438      !! ** Action : - Update (puu(:,:,:,Krhs),pvv(:,:,:,Krhs)) with the now hydrastatic pressure trend
439      !!----------------------------------------------------------------------
440      INTEGER                             , INTENT( in )  ::  kt          ! ocean time-step index
441      INTEGER                             , INTENT( in )  ::  Kmm, Krhs   ! ocean time level indices
442      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk,jpt), INTENT(inout) ::  puu, pvv    ! ocean velocities and RHS of momentum equation
443      !!
444      INTEGER  ::   ji, jj, jk, jii, jjj                 ! dummy loop indices
445      REAL(wp) ::   zcoef0, zuap, zvap, znad, ztmp       ! temporary scalars
446      LOGICAL  ::   ll_tmp1, ll_tmp2                     ! local logical variables
447      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk)      ::   zhpi, zhpj
448      REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::   zcpx, zcpy   !W/D pressure filter
449      !!----------------------------------------------------------------------
450      !
451      IF( ln_wd_il ) ALLOCATE(zcpx(jpi,jpj), zcpy(jpi,jpj))
452      !
453      IF( kt == nit000 ) THEN
454         IF(lwp) WRITE(numout,*)
455         IF(lwp) WRITE(numout,*) 'dyn:hpg_sco : hydrostatic pressure gradient trend'
456         IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~   s-coordinate case, OPA original scheme used'
457      ENDIF
458      !
459      zcoef0 = - grav * 0.5_wp
460      IF ( ln_linssh ) THEN   ;   znad = 0._wp         ! Fixed    volume: density anomaly
461      ELSE                    ;   znad = 1._wp         ! Variable volume: density
462      ENDIF
463      !
464      IF( ln_wd_il ) THEN
465        DO jj = 2, jpjm1
466           DO ji = 2, jpim1 
467             ll_tmp1 = MIN(  ssh(ji,jj,Kmm)               ,  ssh(ji+1,jj,Kmm) ) >                &
468                  &    MAX( -ht_0(ji,jj)               , -ht_0(ji+1,jj) ) .AND.            &
469                  &    MAX(  ssh(ji,jj,Kmm) +  ht_0(ji,jj),  ssh(ji+1,jj,Kmm) + ht_0(ji+1,jj) )  &
470                  &                                                       > rn_wdmin1 + rn_wdmin2
471             ll_tmp2 = ( ABS( ssh(ji,jj,Kmm)              -  ssh(ji+1,jj,Kmm) ) > 1.E-12 ) .AND. (       &
472                  &    MAX(   ssh(ji,jj,Kmm)              ,  ssh(ji+1,jj,Kmm) ) >                &
473                  &    MAX(  -ht_0(ji,jj)              , -ht_0(ji+1,jj) ) + rn_wdmin1 + rn_wdmin2 )
474
475             IF(ll_tmp1) THEN
476               zcpx(ji,jj) = 1.0_wp
477             ELSE IF(ll_tmp2) THEN
478               ! no worries about  ssh(ji+1,jj,Kmm) -  ssh(ji  ,jj,Kmm) = 0, it won't happen ! here
479               zcpx(ji,jj) = ABS( (ssh(ji+1,jj,Kmm) + ht_0(ji+1,jj) - ssh(ji,jj,Kmm) - ht_0(ji,jj)) &
480                           &    / (ssh(ji+1,jj,Kmm) - ssh(ji  ,jj,Kmm)) )
481             ELSE
482               zcpx(ji,jj) = 0._wp
483             END IF
484     
485             ll_tmp1 = MIN(  ssh(ji,jj,Kmm)              ,  ssh(ji,jj+1,Kmm) ) >                &
486                  &    MAX( -ht_0(ji,jj)              , -ht_0(ji,jj+1) ) .AND.            &
487                  &    MAX(  ssh(ji,jj,Kmm) + ht_0(ji,jj),  ssh(ji,jj+1,Kmm) + ht_0(ji,jj+1) )  &
488                  &                                                      > rn_wdmin1 + rn_wdmin2
489             ll_tmp2 = ( ABS( ssh(ji,jj,Kmm)             -  ssh(ji,jj+1,Kmm) ) > 1.E-12 ) .AND. (        &
490                  &    MAX(   ssh(ji,jj,Kmm)             ,  ssh(ji,jj+1,Kmm) ) >                &
491                  &    MAX(  -ht_0(ji,jj)             , -ht_0(ji,jj+1) ) + rn_wdmin1 + rn_wdmin2 )
492
493             IF(ll_tmp1) THEN
494               zcpy(ji,jj) = 1.0_wp
495             ELSE IF(ll_tmp2) THEN
496               ! no worries about  ssh(ji,jj+1,Kmm) -  ssh(ji,jj  ,Kmm) = 0, it won't happen ! here
497               zcpy(ji,jj) = ABS( (ssh(ji,jj+1,Kmm) + ht_0(ji,jj+1) - ssh(ji,jj,Kmm) - ht_0(ji,jj)) &
498                           &    / (ssh(ji,jj+1,Kmm) - ssh(ji,jj  ,Kmm)) )
499             ELSE
500               zcpy(ji,jj) = 0._wp
501             END IF
502           END DO
503        END DO
504        CALL lbc_lnk_multi( 'dynhpg', zcpx, 'U', 1., zcpy, 'V', 1. )
505      END IF
506
507      ! Surface value
508      DO jj = 2, jpjm1
509         DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
510            ! hydrostatic pressure gradient along s-surfaces
511            zhpi(ji,jj,1) = zcoef0 * (  e3w(ji+1,jj  ,1,Kmm) * ( znad + rhd(ji+1,jj  ,1) )    &
512               &                      - e3w(ji  ,jj  ,1,Kmm) * ( znad + rhd(ji  ,jj  ,1) )  ) * r1_e1u(ji,jj)
513            zhpj(ji,jj,1) = zcoef0 * (  e3w(ji  ,jj+1,1,Kmm) * ( znad + rhd(ji  ,jj+1,1) )    &
514               &                      - e3w(ji  ,jj  ,1,Kmm) * ( znad + rhd(ji  ,jj  ,1) )  ) * r1_e2v(ji,jj)
515            ! s-coordinate pressure gradient correction
516            zuap = -zcoef0 * ( rhd    (ji+1,jj,1) + rhd    (ji,jj,1) + 2._wp * znad )   &
517               &           * ( gde3w(ji+1,jj,1) - gde3w(ji,jj,1) ) * r1_e1u(ji,jj)
518            zvap = -zcoef0 * ( rhd    (ji,jj+1,1) + rhd    (ji,jj,1) + 2._wp * znad )   &
519               &           * ( gde3w(ji,jj+1,1) - gde3w(ji,jj,1) ) * r1_e2v(ji,jj)
520            !
521            IF( ln_wd_il ) THEN
522               zhpi(ji,jj,1) = zhpi(ji,jj,1) * zcpx(ji,jj)
523               zhpj(ji,jj,1) = zhpj(ji,jj,1) * zcpy(ji,jj) 
524               zuap = zuap * zcpx(ji,jj)
525               zvap = zvap * zcpy(ji,jj)
526            ENDIF
527            !
528            ! add to the general momentum trend
529            puu(ji,jj,1,Krhs) = puu(ji,jj,1,Krhs) + zhpi(ji,jj,1) + zuap
530            pvv(ji,jj,1,Krhs) = pvv(ji,jj,1,Krhs) + zhpj(ji,jj,1) + zvap
531         END DO
532      END DO
533
534      ! interior value (2=<jk=<jpkm1)
535      DO jk = 2, jpkm1
536         DO jj = 2, jpjm1
537            DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
538               ! hydrostatic pressure gradient along s-surfaces
539               zhpi(ji,jj,jk) = zhpi(ji,jj,jk-1) + zcoef0 * r1_e1u(ji,jj)   &
540                  &           * (  e3w(ji+1,jj,jk,Kmm) * ( rhd(ji+1,jj,jk) + rhd(ji+1,jj,jk-1) + 2*znad )   &
541                  &              - e3w(ji  ,jj,jk,Kmm) * ( rhd(ji  ,jj,jk) + rhd(ji  ,jj,jk-1) + 2*znad )  )
542               zhpj(ji,jj,jk) = zhpj(ji,jj,jk-1) + zcoef0 * r1_e2v(ji,jj)   &
543                  &           * (  e3w(ji,jj+1,jk,Kmm) * ( rhd(ji,jj+1,jk) + rhd(ji,jj+1,jk-1) + 2*znad )   &
544                  &              - e3w(ji,jj  ,jk,Kmm) * ( rhd(ji,jj,  jk) + rhd(ji,jj  ,jk-1) + 2*znad )  )
545               ! s-coordinate pressure gradient correction
546               zuap = -zcoef0 * ( rhd    (ji+1,jj  ,jk) + rhd    (ji,jj,jk) + 2._wp * znad )   &
547                  &           * ( gde3w(ji+1,jj  ,jk) - gde3w(ji,jj,jk) ) * r1_e1u(ji,jj)
548               zvap = -zcoef0 * ( rhd    (ji  ,jj+1,jk) + rhd    (ji,jj,jk) + 2._wp * znad )   &
549                  &           * ( gde3w(ji  ,jj+1,jk) - gde3w(ji,jj,jk) ) * r1_e2v(ji,jj)
550               !
551               IF( ln_wd_il ) THEN
552                  zhpi(ji,jj,jk) = zhpi(ji,jj,jk) * zcpx(ji,jj)
553                  zhpj(ji,jj,jk) = zhpj(ji,jj,jk) * zcpy(ji,jj) 
554                  zuap = zuap * zcpx(ji,jj)
555                  zvap = zvap * zcpy(ji,jj)
556               ENDIF
557               !
558               ! add to the general momentum trend
559               puu(ji,jj,jk,Krhs) = puu(ji,jj,jk,Krhs) + zhpi(ji,jj,jk) + zuap
560               pvv(ji,jj,jk,Krhs) = pvv(ji,jj,jk,Krhs) + zhpj(ji,jj,jk) + zvap
561            END DO
562         END DO
563      END DO
564      !
565      IF( ln_wd_il )  DEALLOCATE( zcpx , zcpy )
566      !
567   END SUBROUTINE hpg_sco
568
569
570   SUBROUTINE hpg_isf( kt, Kmm, puu, pvv, Krhs )
571      !!---------------------------------------------------------------------
572      !!                  ***  ROUTINE hpg_isf  ***
573      !!
574      !! ** Method  :   s-coordinate case. Jacobian scheme.
575      !!      The now hydrostatic pressure gradient at a given level, jk,
576      !!      is computed by taking the vertical integral of the in-situ
577      !!      density gradient along the model level from the suface to that
578      !!      level. s-coordinates (ln_sco): a corrective term is added
579      !!      to the horizontal pressure gradient :
580      !!         zhpi = grav .....  + 1/e1u mi(rhd) di[ grav dep3w ]
581      !!         zhpj = grav .....  + 1/e2v mj(rhd) dj[ grav dep3w ]
582      !!      add it to the general momentum trend (puu(:,:,:,Krhs),pvv(:,:,:,Krhs)).
583      !!         puu(:,:,:,Krhs) = puu(:,:,:,Krhs) - 1/e1u * zhpi
584      !!         pvv(:,:,:,Krhs) = pvv(:,:,:,Krhs) - 1/e2v * zhpj
585      !!      iceload is added and partial cell case are added to the top and bottom
586      !!     
587      !! ** Action : - Update (puu(:,:,:,Krhs),pvv(:,:,:,Krhs)) with the now hydrastatic pressure trend
588      !!----------------------------------------------------------------------
589      INTEGER                             , INTENT( in )  ::  kt          ! ocean time-step index
590      INTEGER                             , INTENT( in )  ::  Kmm, Krhs   ! ocean time level indices
591      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk,jpt), INTENT(inout) ::  puu, pvv    ! ocean velocities and RHS of momentum equation
592      !!
593      INTEGER  ::   ji, jj, jk, ikt, iktp1i, iktp1j   ! dummy loop indices
594      REAL(wp) ::   zcoef0, zuap, zvap, znad          ! temporary scalars
595      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk ) ::  zhpi, zhpj
596      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpts) ::  zts_top
597      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj)      ::  zrhdtop_oce
598      !!----------------------------------------------------------------------
599      !
600      zcoef0 = - grav * 0.5_wp   ! Local constant initialization
601      !
602      znad=1._wp                 ! To use density and not density anomaly
603      !
604      !                          ! iniitialised to 0. zhpi zhpi
605      zhpi(:,:,:) = 0._wp   ;   zhpj(:,:,:) = 0._wp
606
607      ! compute rhd at the ice/oce interface (ocean side)
608      ! usefull to reduce residual current in the test case ISOMIP with no melting
609      DO ji = 1, jpi
610        DO jj = 1, jpj
611          ikt = mikt(ji,jj)
612          zts_top(ji,jj,1) = ts(ji,jj,ikt,1,Kmm)
613          zts_top(ji,jj,2) = ts(ji,jj,ikt,2,Kmm)
614        END DO
615      END DO
616      CALL eos( zts_top, risfdep, zrhdtop_oce )
617
618!==================================================================================     
619!===== Compute surface value =====================================================
620!==================================================================================
621      DO jj = 2, jpjm1
622         DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
623            ikt    = mikt(ji,jj)
624            iktp1i = mikt(ji+1,jj)
625            iktp1j = mikt(ji,jj+1)
626            ! hydrostatic pressure gradient along s-surfaces and ice shelf pressure
627            ! we assume ISF is in isostatic equilibrium
628            zhpi(ji,jj,1) = zcoef0 / e1u(ji,jj) * ( 0.5_wp * e3w(ji+1,jj,iktp1i,Kmm)                                    &
629               &                                    * ( 2._wp * znad + rhd(ji+1,jj,iktp1i) + zrhdtop_oce(ji+1,jj) )   &
630               &                                  - 0.5_wp * e3w(ji,jj,ikt,Kmm)                                         &
631               &                                    * ( 2._wp * znad + rhd(ji,jj,ikt) + zrhdtop_oce(ji,jj) )          &
632               &                                  + ( riceload(ji+1,jj) - riceload(ji,jj))                            ) 
633            zhpj(ji,jj,1) = zcoef0 / e2v(ji,jj) * ( 0.5_wp * e3w(ji,jj+1,iktp1j,Kmm)                                    &
634               &                                    * ( 2._wp * znad + rhd(ji,jj+1,iktp1j) + zrhdtop_oce(ji,jj+1) )   &
635               &                                  - 0.5_wp * e3w(ji,jj,ikt,Kmm)                                         & 
636               &                                    * ( 2._wp * znad + rhd(ji,jj,ikt) + zrhdtop_oce(ji,jj) )          &
637               &                                  + ( riceload(ji,jj+1) - riceload(ji,jj))                            ) 
638            ! s-coordinate pressure gradient correction (=0 if z coordinate)
639            zuap = -zcoef0 * ( rhd    (ji+1,jj,1) + rhd    (ji,jj,1) + 2._wp * znad )   &
640               &           * ( gde3w(ji+1,jj,1) - gde3w(ji,jj,1) ) * r1_e1u(ji,jj)
641            zvap = -zcoef0 * ( rhd    (ji,jj+1,1) + rhd    (ji,jj,1) + 2._wp * znad )   &
642               &           * ( gde3w(ji,jj+1,1) - gde3w(ji,jj,1) ) * r1_e2v(ji,jj)
643            ! add to the general momentum trend
644            puu(ji,jj,1,Krhs) = puu(ji,jj,1,Krhs) + (zhpi(ji,jj,1) + zuap) * umask(ji,jj,1)
645            pvv(ji,jj,1,Krhs) = pvv(ji,jj,1,Krhs) + (zhpj(ji,jj,1) + zvap) * vmask(ji,jj,1)
646         END DO
647      END DO
648!==================================================================================     
649!===== Compute interior value =====================================================
650!==================================================================================
651      ! interior value (2=<jk=<jpkm1)
652      DO jk = 2, jpkm1
653         DO jj = 2, jpjm1
654            DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
655               ! hydrostatic pressure gradient along s-surfaces
656               zhpi(ji,jj,jk) = zhpi(ji,jj,jk-1) + zcoef0 / e1u(ji,jj)   &
657                  &           * (  e3w(ji+1,jj,jk,Kmm) * ( rhd(ji+1,jj,jk) + rhd(ji+1,jj,jk-1) + 2*znad ) * wmask(ji+1,jj,jk)   &
658                  &              - e3w(ji  ,jj,jk,Kmm) * ( rhd(ji  ,jj,jk) + rhd(ji  ,jj,jk-1) + 2*znad ) * wmask(ji  ,jj,jk)   )
659               zhpj(ji,jj,jk) = zhpj(ji,jj,jk-1) + zcoef0 / e2v(ji,jj)   &
660                  &           * (  e3w(ji,jj+1,jk,Kmm) * ( rhd(ji,jj+1,jk) + rhd(ji,jj+1,jk-1) + 2*znad ) * wmask(ji,jj+1,jk)   &
661                  &              - e3w(ji,jj  ,jk,Kmm) * ( rhd(ji,jj,  jk) + rhd(ji,jj  ,jk-1) + 2*znad ) * wmask(ji,jj  ,jk)   )
662               ! s-coordinate pressure gradient correction
663               zuap = -zcoef0 * ( rhd   (ji+1,jj  ,jk) + rhd   (ji,jj,jk) + 2._wp * znad )   &
664                  &           * ( gde3w(ji+1,jj  ,jk) - gde3w(ji,jj,jk) ) / e1u(ji,jj)
665               zvap = -zcoef0 * ( rhd   (ji  ,jj+1,jk) + rhd   (ji,jj,jk) + 2._wp * znad )   &
666                  &           * ( gde3w(ji  ,jj+1,jk) - gde3w(ji,jj,jk) ) / e2v(ji,jj)
667               ! add to the general momentum trend
668               puu(ji,jj,jk,Krhs) = puu(ji,jj,jk,Krhs) + (zhpi(ji,jj,jk) + zuap) * umask(ji,jj,jk)
669               pvv(ji,jj,jk,Krhs) = pvv(ji,jj,jk,Krhs) + (zhpj(ji,jj,jk) + zvap) * vmask(ji,jj,jk)
670            END DO
671         END DO
672      END DO
673      !
674   END SUBROUTINE hpg_isf
675
676
677   SUBROUTINE hpg_djc( kt, Kmm, puu, pvv, Krhs )
678      !!---------------------------------------------------------------------
679      !!                  ***  ROUTINE hpg_djc  ***
680      !!
681      !! ** Method  :   Density Jacobian with Cubic polynomial scheme
682      !!
683      !! Reference: Shchepetkin and McWilliams, J. Geophys. Res., 108(C3), 3090, 2003
684      !!----------------------------------------------------------------------
685      INTEGER                             , INTENT( in )  ::  kt          ! ocean time-step index
686      INTEGER                             , INTENT( in )  ::  Kmm, Krhs   ! ocean time level indices
687      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk,jpt), INTENT(inout) ::  puu, pvv    ! ocean velocities and RHS of momentum equation
688      !!
689      INTEGER  ::   ji, jj, jk          ! dummy loop indices
690      REAL(wp) ::   zcoef0, zep, cffw   ! temporary scalars
691      REAL(wp) ::   z1_10, cffu, cffx   !    "         "
692      REAL(wp) ::   z1_12, cffv, cffy   !    "         "
693      LOGICAL  ::   ll_tmp1, ll_tmp2    ! local logical variables
694      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) ::   zhpi, zhpj
695      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) ::   dzx, dzy, dzz, dzu, dzv, dzw
696      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) ::   drhox, drhoy, drhoz, drhou, drhov, drhow
697      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) ::   rho_i, rho_j, rho_k
698      REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::   zcpx, zcpy   !W/D pressure filter
699      !!----------------------------------------------------------------------
700      !
701      IF( ln_wd_il ) THEN
702         ALLOCATE( zcpx(jpi,jpj) , zcpy(jpi,jpj) )
703        DO jj = 2, jpjm1
704           DO ji = 2, jpim1 
705             ll_tmp1 = MIN(  ssh(ji,jj,Kmm)              ,  ssh(ji+1,jj,Kmm) ) >                &
706                  &    MAX( -ht_0(ji,jj)              , -ht_0(ji+1,jj) ) .AND.            &
707                  &    MAX(  ssh(ji,jj,Kmm) + ht_0(ji,jj),  ssh(ji+1,jj,Kmm) + ht_0(ji+1,jj) )  &
708                  &                                                      > rn_wdmin1 + rn_wdmin2
709             ll_tmp2 = ( ABS( ssh(ji,jj,Kmm)             -  ssh(ji+1,jj,Kmm) ) > 1.E-12 ) .AND. (        &
710                  &    MAX(   ssh(ji,jj,Kmm)             ,  ssh(ji+1,jj,Kmm) ) >                &
711                  &    MAX(  -ht_0(ji,jj)             , -ht_0(ji+1,jj) ) + rn_wdmin1 + rn_wdmin2 )
712             IF(ll_tmp1) THEN
713               zcpx(ji,jj) = 1.0_wp
714             ELSE IF(ll_tmp2) THEN
715               ! no worries about  ssh(ji+1,jj,Kmm) -  ssh(ji  ,jj,Kmm) = 0, it won't happen ! here
716               zcpx(ji,jj) = ABS( (ssh(ji+1,jj,Kmm) + ht_0(ji+1,jj) - ssh(ji,jj,Kmm) - ht_0(ji,jj)) &
717                           &    / (ssh(ji+1,jj,Kmm) - ssh(ji  ,jj,Kmm)) )
718             ELSE
719               zcpx(ji,jj) = 0._wp
720             END IF
721     
722             ll_tmp1 = MIN(  ssh(ji,jj,Kmm)              ,  ssh(ji,jj+1,Kmm) ) >                &
723                  &    MAX( -ht_0(ji,jj)              , -ht_0(ji,jj+1) ) .AND.            &
724                  &    MAX(  ssh(ji,jj,Kmm) + ht_0(ji,jj),  ssh(ji,jj+1,Kmm) + ht_0(ji,jj+1) )  &
725                  &                                                      > rn_wdmin1 + rn_wdmin2
726             ll_tmp2 = ( ABS( ssh(ji,jj,Kmm)             -  ssh(ji,jj+1,Kmm) ) > 1.E-12 ) .AND. (        &
727                  &    MAX(   ssh(ji,jj,Kmm)             ,  ssh(ji,jj+1,Kmm) ) >                &
728                  &    MAX(  -ht_0(ji,jj)             , -ht_0(ji,jj+1) ) + rn_wdmin1 + rn_wdmin2 )
729
730             IF(ll_tmp1) THEN
731               zcpy(ji,jj) = 1.0_wp
732             ELSE IF(ll_tmp2) THEN
733               ! no worries about  ssh(ji,jj+1,Kmm) -  ssh(ji,jj  ,Kmm) = 0, it won't happen ! here
734               zcpy(ji,jj) = ABS( (ssh(ji,jj+1,Kmm) + ht_0(ji,jj+1) - ssh(ji,jj,Kmm) - ht_0(ji,jj)) &
735                           &    / (ssh(ji,jj+1,Kmm) - ssh(ji,jj  ,Kmm)) )
736             ELSE
737               zcpy(ji,jj) = 0._wp
738             END IF
739           END DO
740        END DO
741        CALL lbc_lnk_multi( 'dynhpg', zcpx, 'U', 1., zcpy, 'V', 1. )
742      END IF
743
744      IF( kt == nit000 ) THEN
745         IF(lwp) WRITE(numout,*)
746         IF(lwp) WRITE(numout,*) 'dyn:hpg_djc : hydrostatic pressure gradient trend'
747         IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~   s-coordinate case, density Jacobian with cubic polynomial scheme'
748      ENDIF
749
750      ! Local constant initialization
751      zcoef0 = - grav * 0.5_wp
752      z1_10  = 1._wp / 10._wp
753      z1_12  = 1._wp / 12._wp
754
755      !----------------------------------------------------------------------------------------
756      !  compute and store in provisional arrays elementary vertical and horizontal differences
757      !----------------------------------------------------------------------------------------
758
759!!bug gm   Not a true bug, but... dzz=e3w  for dzx, dzy verify what it is really
760
761      DO jk = 2, jpkm1
762         DO jj = 2, jpjm1
763            DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
764               drhoz(ji,jj,jk) = rhd    (ji  ,jj  ,jk) - rhd    (ji,jj,jk-1)
765               dzz  (ji,jj,jk) = gde3w(ji  ,jj  ,jk) - gde3w(ji,jj,jk-1)
766               drhox(ji,jj,jk) = rhd    (ji+1,jj  ,jk) - rhd    (ji,jj,jk  )
767               dzx  (ji,jj,jk) = gde3w(ji+1,jj  ,jk) - gde3w(ji,jj,jk  )
768               drhoy(ji,jj,jk) = rhd    (ji  ,jj+1,jk) - rhd    (ji,jj,jk  )
769               dzy  (ji,jj,jk) = gde3w(ji  ,jj+1,jk) - gde3w(ji,jj,jk  )
770            END DO
771         END DO
772      END DO
773
774      !-------------------------------------------------------------------------
775      ! compute harmonic averages using eq. 5.18
776      !-------------------------------------------------------------------------
777      zep = 1.e-15
778
779!!bug  gm  drhoz not defined at level 1 and used (jk-1 with jk=2)
780!!bug  gm  idem for drhox, drhoy et ji=jpi and jj=jpj
781
782      DO jk = 2, jpkm1
783         DO jj = 2, jpjm1
784            DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
785               cffw = 2._wp * drhoz(ji  ,jj  ,jk) * drhoz(ji,jj,jk-1)
786
787               cffu = 2._wp * drhox(ji+1,jj  ,jk) * drhox(ji,jj,jk  )
788               cffx = 2._wp * dzx  (ji+1,jj  ,jk) * dzx  (ji,jj,jk  )
789
790               cffv = 2._wp * drhoy(ji  ,jj+1,jk) * drhoy(ji,jj,jk  )
791               cffy = 2._wp * dzy  (ji  ,jj+1,jk) * dzy  (ji,jj,jk  )
792
793               IF( cffw > zep) THEN
794                  drhow(ji,jj,jk) = 2._wp *   drhoz(ji,jj,jk) * drhoz(ji,jj,jk-1)   &
795                     &                    / ( drhoz(ji,jj,jk) + drhoz(ji,jj,jk-1) )
796               ELSE
797                  drhow(ji,jj,jk) = 0._wp
798               ENDIF
799
800               dzw(ji,jj,jk) = 2._wp *   dzz(ji,jj,jk) * dzz(ji,jj,jk-1)   &
801                  &                  / ( dzz(ji,jj,jk) + dzz(ji,jj,jk-1) )
802
803               IF( cffu > zep ) THEN
804                  drhou(ji,jj,jk) = 2._wp *   drhox(ji+1,jj,jk) * drhox(ji,jj,jk)   &
805                     &                    / ( drhox(ji+1,jj,jk) + drhox(ji,jj,jk) )
806               ELSE
807                  drhou(ji,jj,jk ) = 0._wp
808               ENDIF
809
810               IF( cffx > zep ) THEN
811                  dzu(ji,jj,jk) = 2._wp *   dzx(ji+1,jj,jk) * dzx(ji,jj,jk)   &
812                     &                  / ( dzx(ji+1,jj,jk) + dzx(ji,jj,jk) )
813               ELSE
814                  dzu(ji,jj,jk) = 0._wp
815               ENDIF
816
817               IF( cffv > zep ) THEN
818                  drhov(ji,jj,jk) = 2._wp *   drhoy(ji,jj+1,jk) * drhoy(ji,jj,jk)   &
819                     &                    / ( drhoy(ji,jj+1,jk) + drhoy(ji,jj,jk) )
820               ELSE
821                  drhov(ji,jj,jk) = 0._wp
822               ENDIF
823
824               IF( cffy > zep ) THEN
825                  dzv(ji,jj,jk) = 2._wp *   dzy(ji,jj+1,jk) * dzy(ji,jj,jk)   &
826                     &                  / ( dzy(ji,jj+1,jk) + dzy(ji,jj,jk) )
827               ELSE
828                  dzv(ji,jj,jk) = 0._wp
829               ENDIF
830
831            END DO
832         END DO
833      END DO
834
835      !----------------------------------------------------------------------------------
836      ! apply boundary conditions at top and bottom using 5.36-5.37
837      !----------------------------------------------------------------------------------
838      drhow(:,:, 1 ) = 1.5_wp * ( drhoz(:,:, 2 ) - drhoz(:,:,  1  ) ) - 0.5_wp * drhow(:,:,  2  )
839      drhou(:,:, 1 ) = 1.5_wp * ( drhox(:,:, 2 ) - drhox(:,:,  1  ) ) - 0.5_wp * drhou(:,:,  2  )
840      drhov(:,:, 1 ) = 1.5_wp * ( drhoy(:,:, 2 ) - drhoy(:,:,  1  ) ) - 0.5_wp * drhov(:,:,  2  )
841
842      drhow(:,:,jpk) = 1.5_wp * ( drhoz(:,:,jpk) - drhoz(:,:,jpkm1) ) - 0.5_wp * drhow(:,:,jpkm1)
843      drhou(:,:,jpk) = 1.5_wp * ( drhox(:,:,jpk) - drhox(:,:,jpkm1) ) - 0.5_wp * drhou(:,:,jpkm1)
844      drhov(:,:,jpk) = 1.5_wp * ( drhoy(:,:,jpk) - drhoy(:,:,jpkm1) ) - 0.5_wp * drhov(:,:,jpkm1)
845
846
847      !--------------------------------------------------------------
848      ! Upper half of top-most grid box, compute and store
849      !-------------------------------------------------------------
850
851!!bug gm   :  e3w-gde3w = 0.5*e3w  ....  and gde3w(2)-gde3w(1)=e3w(2) ....   to be verified
852!          true if gde3w is really defined as the sum of the e3w scale factors as, it seems to me, it should be
853
854      DO jj = 2, jpjm1
855         DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
856            rho_k(ji,jj,1) = -grav * ( e3w(ji,jj,1,Kmm) - gde3w(ji,jj,1) )               &
857               &                   * (  rhd(ji,jj,1)                                     &
858               &                     + 0.5_wp * ( rhd    (ji,jj,2) - rhd    (ji,jj,1) )  &
859               &                              * ( e3w  (ji,jj,1,Kmm) - gde3w(ji,jj,1) )  &
860               &                              / ( gde3w(ji,jj,2) - gde3w(ji,jj,1) )  )
861         END DO
862      END DO
863
864!!bug gm    : here also, simplification is possible
865!!bug gm    : optimisation: 1/10 and 1/12 the division should be done before the loop
866
867      DO jk = 2, jpkm1
868         DO jj = 2, jpjm1
869            DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
870
871               rho_k(ji,jj,jk) = zcoef0 * ( rhd    (ji,jj,jk) + rhd    (ji,jj,jk-1) )                                   &
872                  &                     * ( gde3w(ji,jj,jk) - gde3w(ji,jj,jk-1) )                                   &
873                  &            - grav * z1_10 * (                                                                   &
874                  &     ( drhow  (ji,jj,jk) - drhow  (ji,jj,jk-1) )                                                     &
875                  &   * ( gde3w(ji,jj,jk) - gde3w(ji,jj,jk-1) - z1_12 * ( dzw  (ji,jj,jk) + dzw  (ji,jj,jk-1) ) )   &
876                  &   - ( dzw    (ji,jj,jk) - dzw    (ji,jj,jk-1) )                                                     &
877                  &   * ( rhd    (ji,jj,jk) - rhd    (ji,jj,jk-1) - z1_12 * ( drhow(ji,jj,jk) + drhow(ji,jj,jk-1) ) )   &
878                  &                             )
879
880               rho_i(ji,jj,jk) = zcoef0 * ( rhd    (ji+1,jj,jk) + rhd    (ji,jj,jk) )                                   &
881                  &                     * ( gde3w(ji+1,jj,jk) - gde3w(ji,jj,jk) )                                   &
882                  &            - grav* z1_10 * (                                                                    &
883                  &     ( drhou  (ji+1,jj,jk) - drhou  (ji,jj,jk) )                                                     &
884                  &   * ( gde3w(ji+1,jj,jk) - gde3w(ji,jj,jk) - z1_12 * ( dzu  (ji+1,jj,jk) + dzu  (ji,jj,jk) ) )   &
885                  &   - ( dzu    (ji+1,jj,jk) - dzu    (ji,jj,jk) )                                                     &
886                  &   * ( rhd    (ji+1,jj,jk) - rhd    (ji,jj,jk) - z1_12 * ( drhou(ji+1,jj,jk) + drhou(ji,jj,jk) ) )   &
887                  &                            )
888
889               rho_j(ji,jj,jk) = zcoef0 * ( rhd    (ji,jj+1,jk) + rhd    (ji,jj,jk) )                                 &
890                  &                     * ( gde3w(ji,jj+1,jk) - gde3w(ji,jj,jk) )                                   &
891                  &            - grav* z1_10 * (                                                                    &
892                  &     ( drhov  (ji,jj+1,jk) - drhov  (ji,jj,jk) )                                                     &
893                  &   * ( gde3w(ji,jj+1,jk) - gde3w(ji,jj,jk) - z1_12 * ( dzv  (ji,jj+1,jk) + dzv  (ji,jj,jk) ) )   &
894                  &   - ( dzv    (ji,jj+1,jk) - dzv    (ji,jj,jk) )                                                     &
895                  &   * ( rhd    (ji,jj+1,jk) - rhd    (ji,jj,jk) - z1_12 * ( drhov(ji,jj+1,jk) + drhov(ji,jj,jk) ) )   &
896                  &                            )
897
898            END DO
899         END DO
900      END DO
901      CALL lbc_lnk_multi( 'dynhpg', rho_k, 'W', 1., rho_i, 'U', 1., rho_j, 'V', 1. )
902
903      ! ---------------
904      !  Surface value
905      ! ---------------
906      DO jj = 2, jpjm1
907         DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
908            zhpi(ji,jj,1) = ( rho_k(ji+1,jj  ,1) - rho_k(ji,jj,1) - rho_i(ji,jj,1) ) * r1_e1u(ji,jj)
909            zhpj(ji,jj,1) = ( rho_k(ji  ,jj+1,1) - rho_k(ji,jj,1) - rho_j(ji,jj,1) ) * r1_e2v(ji,jj)
910            IF( ln_wd_il ) THEN
911              zhpi(ji,jj,1) = zhpi(ji,jj,1) * zcpx(ji,jj)
912              zhpj(ji,jj,1) = zhpj(ji,jj,1) * zcpy(ji,jj) 
913            ENDIF
914            ! add to the general momentum trend
915            puu(ji,jj,1,Krhs) = puu(ji,jj,1,Krhs) + zhpi(ji,jj,1)
916            pvv(ji,jj,1,Krhs) = pvv(ji,jj,1,Krhs) + zhpj(ji,jj,1)
917         END DO
918      END DO
919
920      ! ----------------
921      !  interior value   (2=<jk=<jpkm1)
922      ! ----------------
923      DO jk = 2, jpkm1
924         DO jj = 2, jpjm1
925            DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
926               ! hydrostatic pressure gradient along s-surfaces
927               zhpi(ji,jj,jk) = zhpi(ji,jj,jk-1)                                &
928                  &           + (  ( rho_k(ji+1,jj,jk) - rho_k(ji,jj,jk  ) )    &
929                  &              - ( rho_i(ji  ,jj,jk) - rho_i(ji,jj,jk-1) )  ) * r1_e1u(ji,jj)
930               zhpj(ji,jj,jk) = zhpj(ji,jj,jk-1)                                &
931                  &           + (  ( rho_k(ji,jj+1,jk) - rho_k(ji,jj,jk  ) )    &
932                  &               -( rho_j(ji,jj  ,jk) - rho_j(ji,jj,jk-1) )  ) * r1_e2v(ji,jj)
933               IF( ln_wd_il ) THEN
934                 zhpi(ji,jj,jk) = zhpi(ji,jj,jk) * zcpx(ji,jj)
935                 zhpj(ji,jj,jk) = zhpj(ji,jj,jk) * zcpy(ji,jj) 
936               ENDIF
937               ! add to the general momentum trend
938               puu(ji,jj,jk,Krhs) = puu(ji,jj,jk,Krhs) + zhpi(ji,jj,jk)
939               pvv(ji,jj,jk,Krhs) = pvv(ji,jj,jk,Krhs) + zhpj(ji,jj,jk)
940            END DO
941         END DO
942      END DO
943      !
944      IF( ln_wd_il )   DEALLOCATE( zcpx, zcpy )
945      !
946   END SUBROUTINE hpg_djc
947
948
949   SUBROUTINE hpg_prj( kt, Kmm, puu, pvv, Krhs )
950      !!---------------------------------------------------------------------
951      !!                  ***  ROUTINE hpg_prj  ***
952      !!
953      !! ** Method  :   s-coordinate case.
954      !!      A Pressure-Jacobian horizontal pressure gradient method
955      !!      based on the constrained cubic-spline interpolation for
956      !!      all vertical coordinate systems
957      !!
958      !! ** Action : - Update (puu(:,:,:,Krhs),pvv(:,:,:,Krhs)) with the now hydrastatic pressure trend
959      !!----------------------------------------------------------------------
960      INTEGER, PARAMETER  :: polynomial_type = 1    ! 1: cubic spline, 2: linear
961      INTEGER                             , INTENT( in )  ::  kt          ! ocean time-step index
962      INTEGER                             , INTENT( in )  ::  Kmm, Krhs   ! ocean time level indices
963      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk,jpt), INTENT(inout) ::  puu, pvv    ! ocean velocities and RHS of momentum equation
964      !!
965      INTEGER  ::   ji, jj, jk, jkk                 ! dummy loop indices
966      REAL(wp) ::   zcoef0, znad                    ! local scalars
967      !
968      !! The local variables for the correction term
969      INTEGER  :: jk1, jis, jid, jjs, jjd
970      LOGICAL  :: ll_tmp1, ll_tmp2                  ! local logical variables
971      REAL(wp) :: zuijk, zvijk, zpwes, zpwed, zpnss, zpnsd, zdeps
972      REAL(wp) :: zrhdt1
973      REAL(wp) :: zdpdx1, zdpdx2, zdpdy1, zdpdy2
974      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) ::   zdept, zrhh
975      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) ::   zhpi, zu, zv, fsp, xsp, asp, bsp, csp, dsp
976      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj)   ::   zsshu_n, zsshv_n
977      REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::   zcpx, zcpy   !W/D pressure filter
978      !!----------------------------------------------------------------------
979      !
980      IF( kt == nit000 ) THEN
981         IF(lwp) WRITE(numout,*)
982         IF(lwp) WRITE(numout,*) 'dyn:hpg_prj : hydrostatic pressure gradient trend'
983         IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~   s-coordinate case, cubic spline pressure Jacobian'
984      ENDIF
985
986      ! Local constant initialization
987      zcoef0 = - grav
988      znad = 1._wp
989      IF( ln_linssh )   znad = 0._wp
990
991      IF( ln_wd_il ) THEN
992         ALLOCATE( zcpx(jpi,jpj) , zcpy(jpi,jpj) )
993         DO jj = 2, jpjm1
994           DO ji = 2, jpim1 
995             ll_tmp1 = MIN(  ssh(ji,jj,Kmm)              ,  ssh(ji+1,jj,Kmm) ) >                &
996                  &    MAX( -ht_0(ji,jj)              , -ht_0(ji+1,jj) ) .AND.            &
997                  &    MAX(  ssh(ji,jj,Kmm) + ht_0(ji,jj),  ssh(ji+1,jj,Kmm) + ht_0(ji+1,jj) )  &
998                  &                                                      > rn_wdmin1 + rn_wdmin2
999             ll_tmp2 = ( ABS( ssh(ji,jj,Kmm)             -  ssh(ji+1,jj,Kmm) ) > 1.E-12 ) .AND. (         &
1000                  &    MAX(   ssh(ji,jj,Kmm)             ,  ssh(ji+1,jj,Kmm) ) >                &
1001                  &    MAX(  -ht_0(ji,jj)             , -ht_0(ji+1,jj) ) + rn_wdmin1 + rn_wdmin2 )
1002
1003             IF(ll_tmp1) THEN
1004               zcpx(ji,jj) = 1.0_wp
1005             ELSE IF(ll_tmp2) THEN
1006               ! no worries about  ssh(ji+1,jj,Kmm) -  ssh(ji  ,jj,Kmm) = 0, it won't happen ! here
1007               zcpx(ji,jj) = ABS( (ssh(ji+1,jj,Kmm) + ht_0(ji+1,jj) - ssh(ji,jj,Kmm) - ht_0(ji,jj)) &
1008                           &    / (ssh(ji+1,jj,Kmm) -  ssh(ji  ,jj,Kmm)) )
1009             
1010                zcpx(ji,jj) = max(min( zcpx(ji,jj) , 1.0_wp),0.0_wp)
1011             ELSE
1012               zcpx(ji,jj) = 0._wp
1013             END IF
1014     
1015             ll_tmp1 = MIN(  ssh(ji,jj,Kmm)              ,  ssh(ji,jj+1,Kmm) ) >                &
1016                  &    MAX( -ht_0(ji,jj)              , -ht_0(ji,jj+1) ) .AND.            &
1017                  &    MAX(  ssh(ji,jj,Kmm) + ht_0(ji,jj),  ssh(ji,jj+1,Kmm) + ht_0(ji,jj+1) )  &
1018                  &                                                      > rn_wdmin1 + rn_wdmin2
1019             ll_tmp2 = ( ABS( ssh(ji,jj,Kmm)             -  ssh(ji,jj+1,Kmm) ) > 1.E-12 ) .AND. (      &
1020                  &    MAX(   ssh(ji,jj,Kmm)             ,  ssh(ji,jj+1,Kmm) ) >                &
1021                  &    MAX(  -ht_0(ji,jj)             , -ht_0(ji,jj+1) ) + rn_wdmin1 + rn_wdmin2 )
1022
1023             IF(ll_tmp1) THEN
1024               zcpy(ji,jj) = 1.0_wp
1025             ELSE IF(ll_tmp2) THEN
1026               ! no worries about  ssh(ji,jj+1,Kmm) -  ssh(ji,jj  ,Kmm) = 0, it won't happen ! here
1027               zcpy(ji,jj) = ABS( (ssh(ji,jj+1,Kmm) + ht_0(ji,jj+1) - ssh(ji,jj,Kmm) - ht_0(ji,jj)) &
1028                           &    / (ssh(ji,jj+1,Kmm) - ssh(ji,jj  ,Kmm)) )
1029                zcpy(ji,jj) = max(min( zcpy(ji,jj) , 1.0_wp),0.0_wp)
1030
1031               ELSE
1032                  zcpy(ji,jj) = 0._wp
1033               ENDIF
1034            END DO
1035         END DO
1036         CALL lbc_lnk_multi( 'dynhpg', zcpx, 'U', 1., zcpy, 'V', 1. )
1037      ENDIF
1038
1039      ! Clean 3-D work arrays
1040      zhpi(:,:,:) = 0._wp
1041      zrhh(:,:,:) = rhd(:,:,:)
1042
1043      ! Preparing vertical density profile "zrhh(:,:,:)" for hybrid-sco coordinate
1044      DO jj = 1, jpj
1045        DO ji = 1, jpi
1046          jk = mbkt(ji,jj)+1
1047          IF(     jk <=  0   ) THEN   ;   zrhh(ji,jj,    :   ) = 0._wp
1048          ELSEIF( jk ==  1   ) THEN   ;   zrhh(ji,jj,jk+1:jpk) = rhd(ji,jj,jk)
1049          ELSEIF( jk < jpkm1 ) THEN
1050             DO jkk = jk+1, jpk
1051                zrhh(ji,jj,jkk) = interp1(gde3w(ji,jj,jkk  ), gde3w(ji,jj,jkk-1),   &
1052                   &                      gde3w(ji,jj,jkk-2), rhd    (ji,jj,jkk-1), rhd(ji,jj,jkk-2))
1053             END DO
1054          ENDIF
1055        END DO
1056      END DO
1057
1058      ! Transfer the depth of "T(:,:,:)" to vertical coordinate "zdept(:,:,:)"
1059      DO jj = 1, jpj
1060         DO ji = 1, jpi
1061            zdept(ji,jj,1) = 0.5_wp * e3w(ji,jj,1,Kmm) - ssh(ji,jj,Kmm) * znad
1062         END DO
1063      END DO
1064
1065      DO jk = 2, jpk
1066         DO jj = 1, jpj
1067            DO ji = 1, jpi
1068               zdept(ji,jj,jk) = zdept(ji,jj,jk-1) + e3w(ji,jj,jk,Kmm)
1069            END DO
1070         END DO
1071      END DO
1072
1073      fsp(:,:,:) = zrhh (:,:,:)
1074      xsp(:,:,:) = zdept(:,:,:)
1075
1076      ! Construct the vertical density profile with the
1077      ! constrained cubic spline interpolation
1078      ! rho(z) = asp + bsp*z + csp*z^2 + dsp*z^3
1079      CALL cspline( fsp, xsp, asp, bsp, csp, dsp, polynomial_type )
1080
1081      ! Integrate the hydrostatic pressure "zhpi(:,:,:)" at "T(ji,jj,1)"
1082      DO jj = 2, jpj
1083        DO ji = 2, jpi
1084          zrhdt1 = zrhh(ji,jj,1) - interp3( zdept(ji,jj,1), asp(ji,jj,1), bsp(ji,jj,1),  &
1085             &                                              csp(ji,jj,1), dsp(ji,jj,1) ) * 0.25_wp * e3w(ji,jj,1,Kmm)
1086
1087          ! assuming linear profile across the top half surface layer
1088          zhpi(ji,jj,1) =  0.5_wp * e3w(ji,jj,1,Kmm) * zrhdt1
1089        END DO
1090      END DO
1091
1092      ! Calculate the pressure "zhpi(:,:,:)" at "T(ji,jj,2:jpkm1)"
1093      DO jk = 2, jpkm1
1094        DO jj = 2, jpj
1095          DO ji = 2, jpi
1096            zhpi(ji,jj,jk) = zhpi(ji,jj,jk-1) +                                  &
1097               &             integ_spline( zdept(ji,jj,jk-1), zdept(ji,jj,jk),   &
1098               &                           asp  (ji,jj,jk-1), bsp  (ji,jj,jk-1), &
1099               &                           csp  (ji,jj,jk-1), dsp  (ji,jj,jk-1)  )
1100          END DO
1101        END DO
1102      END DO
1103
1104      ! Z coordinate of U(ji,jj,1:jpkm1) and V(ji,jj,1:jpkm1)
1105
1106      ! Prepare zsshu_n and zsshv_n
1107      DO jj = 2, jpjm1
1108        DO ji = 2, jpim1
1109!!gm BUG ?    if it is ssh at u- & v-point then it should be:
1110!          zsshu_n(ji,jj) = (e1e2t(ji,jj) * ssh(ji,jj,Kmm) + e1e2t(ji+1,jj) * ssh(ji+1,jj,Kmm)) * &
1111!                         & r1_e1e2u(ji,jj) * umask(ji,jj,1) * 0.5_wp
1112!          zsshv_n(ji,jj) = (e1e2t(ji,jj) * ssh(ji,jj,Kmm) + e1e2t(ji,jj+1) * ssh(ji,jj+1,Kmm)) * &
1113!                         & r1_e1e2v(ji,jj) * vmask(ji,jj,1) * 0.5_wp
1114!!gm not this:
1115          zsshu_n(ji,jj) = (e1e2u(ji,jj) * ssh(ji,jj,Kmm) + e1e2u(ji+1, jj) * ssh(ji+1,jj,Kmm)) * &
1116                         & r1_e1e2u(ji,jj) * umask(ji,jj,1) * 0.5_wp 
1117          zsshv_n(ji,jj) = (e1e2v(ji,jj) * ssh(ji,jj,Kmm) + e1e2v(ji+1, jj) * ssh(ji,jj+1,Kmm)) * &
1118                         & r1_e1e2v(ji,jj) * vmask(ji,jj,1) * 0.5_wp 
1119        END DO
1120      END DO
1121
1122      CALL lbc_lnk_multi ('dynhpg', zsshu_n, 'U', 1., zsshv_n, 'V', 1. )
1123
1124      DO jj = 2, jpjm1
1125        DO ji = 2, jpim1
1126          zu(ji,jj,1) = - ( e3u(ji,jj,1,Kmm) - zsshu_n(ji,jj) * znad) 
1127          zv(ji,jj,1) = - ( e3v(ji,jj,1,Kmm) - zsshv_n(ji,jj) * znad)
1128        END DO
1129      END DO
1130
1131      DO jk = 2, jpkm1
1132        DO jj = 2, jpjm1
1133          DO ji = 2, jpim1
1134            zu(ji,jj,jk) = zu(ji,jj,jk-1) - e3u(ji,jj,jk,Kmm)
1135            zv(ji,jj,jk) = zv(ji,jj,jk-1) - e3v(ji,jj,jk,Kmm)
1136          END DO
1137        END DO
1138      END DO
1139
1140      DO jk = 1, jpkm1
1141        DO jj = 2, jpjm1
1142          DO ji = 2, jpim1
1143            zu(ji,jj,jk) = zu(ji,jj,jk) + 0.5_wp * e3u(ji,jj,jk,Kmm)
1144            zv(ji,jj,jk) = zv(ji,jj,jk) + 0.5_wp * e3v(ji,jj,jk,Kmm)
1145          END DO
1146        END DO
1147      END DO
1148
1149      DO jk = 1, jpkm1
1150        DO jj = 2, jpjm1
1151          DO ji = 2, jpim1
1152            zu(ji,jj,jk) = MIN(  zu(ji,jj,jk) , MAX( -zdept(ji,jj,jk) , -zdept(ji+1,jj,jk) )  )
1153            zu(ji,jj,jk) = MAX(  zu(ji,jj,jk) , MIN( -zdept(ji,jj,jk) , -zdept(ji+1,jj,jk) )  )
1154            zv(ji,jj,jk) = MIN(  zv(ji,jj,jk) , MAX( -zdept(ji,jj,jk) , -zdept(ji,jj+1,jk) )  )
1155            zv(ji,jj,jk) = MAX(  zv(ji,jj,jk) , MIN( -zdept(ji,jj,jk) , -zdept(ji,jj+1,jk) )  )
1156          END DO
1157        END DO
1158      END DO
1159
1160
1161      DO jk = 1, jpkm1
1162        DO jj = 2, jpjm1
1163          DO ji = 2, jpim1
1164            zpwes = 0._wp; zpwed = 0._wp
1165            zpnss = 0._wp; zpnsd = 0._wp
1166            zuijk = zu(ji,jj,jk)
1167            zvijk = zv(ji,jj,jk)
1168
1169            !!!!!     for u equation
1170            IF( jk <= mbku(ji,jj) ) THEN
1171               IF( -zdept(ji+1,jj,jk) >= -zdept(ji,jj,jk) ) THEN
1172                 jis = ji + 1; jid = ji
1173               ELSE
1174                 jis = ji;     jid = ji +1
1175               ENDIF
1176
1177               ! integrate the pressure on the shallow side
1178               jk1 = jk
1179               DO WHILE ( -zdept(jis,jj,jk1) > zuijk )
1180                 IF( jk1 == mbku(ji,jj) ) THEN
1181                   zuijk = -zdept(jis,jj,jk1)
1182                   EXIT
1183                 ENDIF
1184                 zdeps = MIN(zdept(jis,jj,jk1+1), -zuijk)
1185                 zpwes = zpwes +                                    &
1186                      integ_spline(zdept(jis,jj,jk1), zdeps,            &
1187                             asp(jis,jj,jk1),    bsp(jis,jj,jk1), &
1188                             csp(jis,jj,jk1),    dsp(jis,jj,jk1))
1189                 jk1 = jk1 + 1
1190               END DO
1191
1192               ! integrate the pressure on the deep side
1193               jk1 = jk
1194               DO WHILE ( -zdept(jid,jj,jk1) < zuijk )
1195                 IF( jk1 == 1 ) THEN
1196                   zdeps = zdept(jid,jj,1) + MIN(zuijk, ssh(jid,jj,Kmm)*znad)
1197                   zrhdt1 = zrhh(jid,jj,1) - interp3(zdept(jid,jj,1), asp(jid,jj,1), &
1198                                                     bsp(jid,jj,1),   csp(jid,jj,1), &
1199                                                     dsp(jid,jj,1)) * zdeps
1200                   zpwed  = zpwed + 0.5_wp * (zrhh(jid,jj,1) + zrhdt1) * zdeps
1201                   EXIT
1202                 ENDIF
1203                 zdeps = MAX(zdept(jid,jj,jk1-1), -zuijk)
1204                 zpwed = zpwed +                                        &
1205                        integ_spline(zdeps,              zdept(jid,jj,jk1), &
1206                               asp(jid,jj,jk1-1), bsp(jid,jj,jk1-1),  &
1207                               csp(jid,jj,jk1-1), dsp(jid,jj,jk1-1) )
1208                 jk1 = jk1 - 1
1209               END DO
1210
1211               ! update the momentum trends in u direction
1212
1213               zdpdx1 = zcoef0 * r1_e1u(ji,jj) * ( zhpi(ji+1,jj,jk) - zhpi(ji,jj,jk) )
1214               IF( .NOT.ln_linssh ) THEN
1215                 zdpdx2 = zcoef0 * r1_e1u(ji,jj) * &
1216                    &    ( REAL(jis-jid, wp) * (zpwes + zpwed) + (ssh(ji+1,jj,Kmm)-ssh(ji,jj,Kmm)) )
1217                ELSE
1218                 zdpdx2 = zcoef0 * r1_e1u(ji,jj) * REAL(jis-jid, wp) * (zpwes + zpwed)
1219               ENDIF
1220               IF( ln_wd_il ) THEN
1221                  zdpdx1 = zdpdx1 * zcpx(ji,jj) * wdrampu(ji,jj)
1222                  zdpdx2 = zdpdx2 * zcpx(ji,jj) * wdrampu(ji,jj)
1223               ENDIF
1224               puu(ji,jj,jk,Krhs) = puu(ji,jj,jk,Krhs) + (zdpdx1 + zdpdx2) * umask(ji,jj,jk) 
1225            ENDIF
1226
1227            !!!!!     for v equation
1228            IF( jk <= mbkv(ji,jj) ) THEN
1229               IF( -zdept(ji,jj+1,jk) >= -zdept(ji,jj,jk) ) THEN
1230                 jjs = jj + 1; jjd = jj
1231               ELSE
1232                 jjs = jj    ; jjd = jj + 1
1233               ENDIF
1234
1235               ! integrate the pressure on the shallow side
1236               jk1 = jk
1237               DO WHILE ( -zdept(ji,jjs,jk1) > zvijk )
1238                 IF( jk1 == mbkv(ji,jj) ) THEN
1239                   zvijk = -zdept(ji,jjs,jk1)
1240                   EXIT
1241                 ENDIF
1242                 zdeps = MIN(zdept(ji,jjs,jk1+1), -zvijk)
1243                 zpnss = zpnss +                                      &
1244                        integ_spline(zdept(ji,jjs,jk1), zdeps,            &
1245                               asp(ji,jjs,jk1),    bsp(ji,jjs,jk1), &
1246                               csp(ji,jjs,jk1),    dsp(ji,jjs,jk1) )
1247                 jk1 = jk1 + 1
1248               END DO
1249
1250               ! integrate the pressure on the deep side
1251               jk1 = jk
1252               DO WHILE ( -zdept(ji,jjd,jk1) < zvijk )
1253                 IF( jk1 == 1 ) THEN
1254                   zdeps = zdept(ji,jjd,1) + MIN(zvijk, ssh(ji,jjd,Kmm)*znad)
1255                   zrhdt1 = zrhh(ji,jjd,1) - interp3(zdept(ji,jjd,1), asp(ji,jjd,1), &
1256                                                     bsp(ji,jjd,1),   csp(ji,jjd,1), &
1257                                                     dsp(ji,jjd,1) ) * zdeps
1258                   zpnsd  = zpnsd + 0.5_wp * (zrhh(ji,jjd,1) + zrhdt1) * zdeps
1259                   EXIT
1260                 ENDIF
1261                 zdeps = MAX(zdept(ji,jjd,jk1-1), -zvijk)
1262                 zpnsd = zpnsd +                                        &
1263                        integ_spline(zdeps,              zdept(ji,jjd,jk1), &
1264                               asp(ji,jjd,jk1-1), bsp(ji,jjd,jk1-1), &
1265                               csp(ji,jjd,jk1-1), dsp(ji,jjd,jk1-1) )
1266                 jk1 = jk1 - 1
1267               END DO
1268
1269
1270               ! update the momentum trends in v direction
1271
1272               zdpdy1 = zcoef0 * r1_e2v(ji,jj) * ( zhpi(ji,jj+1,jk) - zhpi(ji,jj,jk) )
1273               IF( .NOT.ln_linssh ) THEN
1274                  zdpdy2 = zcoef0 * r1_e2v(ji,jj) * &
1275                          ( REAL(jjs-jjd, wp) * (zpnss + zpnsd) + (ssh(ji,jj+1,Kmm)-ssh(ji,jj,Kmm)) )
1276               ELSE
1277                  zdpdy2 = zcoef0 * r1_e2v(ji,jj) * REAL(jjs-jjd, wp) * (zpnss + zpnsd )
1278               ENDIF
1279               IF( ln_wd_il ) THEN
1280                  zdpdy1 = zdpdy1 * zcpy(ji,jj) * wdrampv(ji,jj) 
1281                  zdpdy2 = zdpdy2 * zcpy(ji,jj) * wdrampv(ji,jj) 
1282               ENDIF
1283
1284               pvv(ji,jj,jk,Krhs) = pvv(ji,jj,jk,Krhs) + (zdpdy1 + zdpdy2) * vmask(ji,jj,jk)
1285            ENDIF
1286               !
1287            END DO
1288         END DO
1289      END DO
1290      !
1291      IF( ln_wd_il )   DEALLOCATE( zcpx, zcpy )
1292      !
1293   END SUBROUTINE hpg_prj
1294
1295
1296   SUBROUTINE cspline( fsp, xsp, asp, bsp, csp, dsp, polynomial_type )
1297      !!----------------------------------------------------------------------
1298      !!                 ***  ROUTINE cspline  ***
1299      !!
1300      !! ** Purpose :   constrained cubic spline interpolation
1301      !!
1302      !! ** Method  :   f(x) = asp + bsp*x + csp*x^2 + dsp*x^3
1303      !!
1304      !! Reference: CJC Kruger, Constrained Cubic Spline Interpoltation
1305      !!----------------------------------------------------------------------
1306      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(in   ) ::   fsp, xsp           ! value and coordinate
1307      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(  out) ::   asp, bsp, csp, dsp ! coefficients of the interpoated function
1308      INTEGER                   , INTENT(in   ) ::   polynomial_type    ! 1: cubic spline   ;   2: Linear
1309      !
1310      INTEGER  ::   ji, jj, jk                 ! dummy loop indices
1311      INTEGER  ::   jpi, jpj, jpkm1
1312      REAL(wp) ::   zdf1, zdf2, zddf1, zddf2, ztmp1, ztmp2, zdxtmp
1313      REAL(wp) ::   zdxtmp1, zdxtmp2, zalpha
1314      REAL(wp) ::   zdf(size(fsp,3))
1315      !!----------------------------------------------------------------------
1316      !
1317!!gm  WHAT !!!!!   THIS IS VERY DANGEROUS !!!!! 
1318      jpi   = size(fsp,1)
1319      jpj   = size(fsp,2)
1320      jpkm1 = MAX( 1, size(fsp,3) - 1 )
1321      !
1322      IF (polynomial_type == 1) THEN     ! Constrained Cubic Spline
1323         DO ji = 1, jpi
1324            DO jj = 1, jpj
1325           !!Fritsch&Butland's method, 1984 (preferred, but more computation)
1326           !    DO jk = 2, jpkm1-1
1327           !       zdxtmp1 = xsp(ji,jj,jk)   - xsp(ji,jj,jk-1)
1328           !       zdxtmp2 = xsp(ji,jj,jk+1) - xsp(ji,jj,jk)
1329           !       zdf1    = ( fsp(ji,jj,jk)   - fsp(ji,jj,jk-1) ) / zdxtmp1
1330           !       zdf2    = ( fsp(ji,jj,jk+1) - fsp(ji,jj,jk)   ) / zdxtmp2
1331           !
1332           !       zalpha = ( zdxtmp1 + 2._wp * zdxtmp2 ) / ( zdxtmp1 + zdxtmp2 ) / 3._wp
1333           !
1334           !       IF(zdf1 * zdf2 <= 0._wp) THEN
1335           !           zdf(jk) = 0._wp
1336           !       ELSE
1337           !         zdf(jk) = zdf1 * zdf2 / ( ( 1._wp - zalpha ) * zdf1 + zalpha * zdf2 )
1338           !       ENDIF
1339           !    END DO
1340
1341           !!Simply geometric average
1342               DO jk = 2, jpkm1-1
1343                  zdf1 = (fsp(ji,jj,jk  ) - fsp(ji,jj,jk-1)) / (xsp(ji,jj,jk  ) - xsp(ji,jj,jk-1))
1344                  zdf2 = (fsp(ji,jj,jk+1) - fsp(ji,jj,jk  )) / (xsp(ji,jj,jk+1) - xsp(ji,jj,jk  ))
1345
1346                  IF(zdf1 * zdf2 <= 0._wp) THEN
1347                     zdf(jk) = 0._wp
1348                  ELSE
1349                     zdf(jk) = 2._wp * zdf1 * zdf2 / (zdf1 + zdf2)
1350                  ENDIF
1351               END DO
1352
1353               zdf(1)     = 1.5_wp * ( fsp(ji,jj,2) - fsp(ji,jj,1) ) / &
1354                          &          ( xsp(ji,jj,2) - xsp(ji,jj,1) )           -  0.5_wp * zdf(2)
1355               zdf(jpkm1) = 1.5_wp * ( fsp(ji,jj,jpkm1) - fsp(ji,jj,jpkm1-1) ) / &
1356                          &          ( xsp(ji,jj,jpkm1) - xsp(ji,jj,jpkm1-1) ) - 0.5_wp * zdf(jpkm1 - 1)
1357
1358               DO jk = 1, jpkm1 - 1
1359                 zdxtmp = xsp(ji,jj,jk+1) - xsp(ji,jj,jk)
1360                 ztmp1  = (zdf(jk+1) + 2._wp * zdf(jk)) / zdxtmp
1361                 ztmp2  =  6._wp * (fsp(ji,jj,jk+1) - fsp(ji,jj,jk)) / zdxtmp / zdxtmp
1362                 zddf1  = -2._wp * ztmp1 + ztmp2
1363                 ztmp1  = (2._wp * zdf(jk+1) + zdf(jk)) / zdxtmp
1364                 zddf2  =  2._wp * ztmp1 - ztmp2
1365
1366                 dsp(ji,jj,jk) = (zddf2 - zddf1) / 6._wp / zdxtmp
1367                 csp(ji,jj,jk) = ( xsp(ji,jj,jk+1) * zddf1 - xsp(ji,jj,jk)*zddf2 ) / 2._wp / zdxtmp
1368                 bsp(ji,jj,jk) = ( fsp(ji,jj,jk+1) - fsp(ji,jj,jk) ) / zdxtmp - &
1369                               & csp(ji,jj,jk) * ( xsp(ji,jj,jk+1) + xsp(ji,jj,jk) ) - &
1370                               & dsp(ji,jj,jk) * ((xsp(ji,jj,jk+1) + xsp(ji,jj,jk))**2 - &
1371                               &                   xsp(ji,jj,jk+1) * xsp(ji,jj,jk))
1372                 asp(ji,jj,jk) = fsp(ji,jj,jk) - xsp(ji,jj,jk) * (bsp(ji,jj,jk) + &
1373                               &                (xsp(ji,jj,jk) * (csp(ji,jj,jk) + &
1374                               &                 dsp(ji,jj,jk) * xsp(ji,jj,jk))))
1375               END DO
1376            END DO
1377         END DO
1378
1379      ELSEIF ( polynomial_type == 2 ) THEN     ! Linear
1380         DO ji = 1, jpi
1381            DO jj = 1, jpj
1382               DO jk = 1, jpkm1-1
1383                  zdxtmp =xsp(ji,jj,jk+1) - xsp(ji,jj,jk)
1384                  ztmp1 = fsp(ji,jj,jk+1) - fsp(ji,jj,jk)
1385
1386                  dsp(ji,jj,jk) = 0._wp
1387                  csp(ji,jj,jk) = 0._wp
1388                  bsp(ji,jj,jk) = ztmp1 / zdxtmp
1389                  asp(ji,jj,jk) = fsp(ji,jj,jk) - bsp(ji,jj,jk) * xsp(ji,jj,jk)
1390               END DO
1391            END DO
1392         END DO
1393         !
1394      ELSE
1395         CALL ctl_stop( 'invalid polynomial type in cspline' )
1396      ENDIF
1397      !
1398   END SUBROUTINE cspline
1399
1400
1401   FUNCTION interp1(x, xl, xr, fl, fr)  RESULT(f)
1402      !!----------------------------------------------------------------------
1403      !!                 ***  ROUTINE interp1  ***
1404      !!
1405      !! ** Purpose :   1-d linear interpolation
1406      !!
1407      !! ** Method  :   interpolation is straight forward
1408      !!                extrapolation is also permitted (no value limit)
1409      !!----------------------------------------------------------------------
1410      REAL(wp), INTENT(in) ::  x, xl, xr, fl, fr
1411      REAL(wp)             ::  f ! result of the interpolation (extrapolation)
1412      REAL(wp)             ::  zdeltx
1413      !!----------------------------------------------------------------------
1414      !
1415      zdeltx = xr - xl
1416      IF( abs(zdeltx) <= 10._wp * EPSILON(x) ) THEN
1417         f = 0.5_wp * (fl + fr)
1418      ELSE
1419         f = ( (x - xl ) * fr - ( x - xr ) * fl ) / zdeltx
1420      ENDIF
1421      !
1422   END FUNCTION interp1
1423
1424
1425   FUNCTION interp2( x, a, b, c, d )  RESULT(f)
1426      !!----------------------------------------------------------------------
1427      !!                 ***  ROUTINE interp1  ***
1428      !!
1429      !! ** Purpose :   1-d constrained cubic spline interpolation
1430      !!
1431      !! ** Method  :  cubic spline interpolation
1432      !!
1433      !!----------------------------------------------------------------------
1434      REAL(wp), INTENT(in) ::  x, a, b, c, d
1435      REAL(wp)             ::  f ! value from the interpolation
1436      !!----------------------------------------------------------------------
1437      !
1438      f = a + x* ( b + x * ( c + d * x ) )
1439      !
1440   END FUNCTION interp2
1441
1442
1443   FUNCTION interp3( x, a, b, c, d )  RESULT(f)
1444      !!----------------------------------------------------------------------
1445      !!                 ***  ROUTINE interp1  ***
1446      !!
1447      !! ** Purpose :   Calculate the first order of derivative of
1448      !!                a cubic spline function y=a+b*x+c*x^2+d*x^3
1449      !!
1450      !! ** Method  :   f=dy/dx=b+2*c*x+3*d*x^2
1451      !!
1452      !!----------------------------------------------------------------------
1453      REAL(wp), INTENT(in) ::  x, a, b, c, d
1454      REAL(wp)             ::  f ! value from the interpolation
1455      !!----------------------------------------------------------------------
1456      !
1457      f = b + x * ( 2._wp * c + 3._wp * d * x)
1458      !
1459   END FUNCTION interp3
1460
1461
1462   FUNCTION integ_spline( xl, xr, a, b, c, d )  RESULT(f)
1463      !!----------------------------------------------------------------------
1464      !!                 ***  ROUTINE interp1  ***
1465      !!
1466      !! ** Purpose :   1-d constrained cubic spline integration
1467      !!
1468      !! ** Method  :  integrate polynomial a+bx+cx^2+dx^3 from xl to xr
1469      !!
1470      !!----------------------------------------------------------------------
1471      REAL(wp), INTENT(in) ::  xl, xr, a, b, c, d
1472      REAL(wp)             ::  za1, za2, za3
1473      REAL(wp)             ::  f                   ! integration result
1474      !!----------------------------------------------------------------------
1475      !
1476      za1 = 0.5_wp * b
1477      za2 = c / 3.0_wp
1478      za3 = 0.25_wp * d
1479      !
1480      f  = xr * ( a + xr * ( za1 + xr * ( za2 + za3 * xr ) ) ) - &
1481         & xl * ( a + xl * ( za1 + xl * ( za2 + za3 * xl ) ) )
1482      !
1483   END FUNCTION integ_spline
1484
1485   !!======================================================================
1486END MODULE dynhpg
1487
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.